TÌM HIỂU THIẾT KẾ ĐẢM BẢO AN TOÀN BỨC XẠ TẠI TRUNG TÂM GIA TỐC VIỆT -
HÀN
VŨ DUY TRƯỜNG
Trung tâm chiếu xạ Hà Nội
Quốc lộ 32, Xã Minh Khai,Huyện Từ Liêm , Hà Nội
Email: [email protected]

Tóm tắt: Bài báo cáo tìm hiểu tính toán thiết kế xây dựng đảm bảo an toàn bức xạ trong
quá trình sản xuất dược chất phóng xạ tại Trung tâm như: tìm hiểu thiết kế tầng hầm và
không gian chứa máy, phòng Hotcell, QC, vấn đề kiểm soát khí thải phóng xạ, kế hoạch
sử dụng các trang thiết bị về an toàn bức xạ và vị trí đặt các thiết bị đó cho Trung tâm
phải đảm bảo theo các tiêu chuẩn của IAEA và liều chiếu theo luật ALARA (dưới mức
thấp nhất có thể đạt được) đối với dân chúng và nhân viên làm việc trong Trung tâm.
Từ khóa:
I. Mở đầu
Trong Chiến lược ứng dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hoà bình đã xác định một trong
các mục tiêu phát triển ứng dụng năng lượng nguyên tử là phải làm chủ một số công nghệ ứng dụng
năng lượng nguyên tử (NLNT) chủ yếu, trong đó có công nghệ máy gia tốc [3]. Trung tâm gia tốc Việt
Hàn được xây dựng với mục đích cung cấp thuốc đồng vị phóng xạ cho các bệnh viện trong khu vực
Hà Nội và miền Bắc.

Glucose là chất cơ bản cung cấp năng lượng cho tế bào hoạt động, các tế bào ung thư cần nhiều
năng lượng từ glucose hơn so với các tế bào lành. Xác định sự chênh lệch này để chuẩn đoán bệnh là
nguyên lý hoạt động cơ bản của PET sử dụng dược chất 18-FDG
18-FDG là chất phóng xạ Fluorodeoxyglucose, chất này có bản chất sinh hóa như Glucose được
gắn với chất phóng xạ F-18 phát xạ tia Beta (Positron) có năng lượng 0,9 MeV. Chất 18FDG được sản
xuất nhờ máy gia tốc Cyclotron thông qua phản ứng hạt nhân giữa chùm proton (gia tốc đến năng
lượng xấp xỉ 13MeV) với các hạt nhân bia (target )
Các vùng bị bệnh là những vùng tập trung nhiều phóng xạ hay còn gọi là vùng nóng có nồng độ
18FDG cao
Máy gia tốc KIRAM -13 với dòng chùm proton điển hình 25- 50µA có năng lượng là 13 MeV.

mức giới hạn liều đối với dân chúng, trung tâm đã trang bị các biển báo nguy hiểm phóng xạ ở khu
vực kiểm soát và các khu vực mà mức độ nhiễm xạ vượt quá 2,5μSv/h bao gồm các khu vực chứa các
vật liệu phóng xạ đã được sử dụng hoặc chưa được sử dụng. Giảm tối đa khả năng tiếp xúc không cần
thiết của dân chúng đối với chất phóng xạ.
2) Trung tâm thiết kế xây dựng các phương tiện che chắn xung quanh nguồn phóng xạ để đảm
vảo mức giới hạn liều nghề nghiệp cho nhân viên làm việc ở vùng kiểm soát với mức nhiễm xạ nhỏ
hơn 2,5μSv/h như không gian sàn của các phòng trong vùng kiểm soát bao gồm: phòng cyclotron 36
m², phòng điều khiển 26 m², phòng Hotcell 25 m², phòng QC 20 m², không gian vào, không gian bao
quanh đều đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu để nhân viên làm việc an toàn như theo khuyến cáo của
IAEA thì diện tích sàn đối với các phòng thí nghiệm phải đáp ứng được ít nhất 3m
2
cho mỗi nhân viên
làm việc trong phòng đó.Tất cả bề mặt làm việc có tiềm ẩn bức xạ trong vùng kiểm soát đều được phủ
bằng các vật liệu có khả năng chống nhiễm xạ và dễ dàng lau chùi như composite, epoxy hoặc platic
.Nhân viên làm việc tại trung tâm đều được đào tạo một cách bài bản trong việc xử lý chất thải phóng
xạ khi có sự cố xảy ra. Trung tâm trang bị hệ thống cảnh báo bức xạ để đề phòng trường hợp chất thải
phóng xạ bị rò rỉ ra bên ngoài quá nhiều
3) Giảm thiểu đến mức tối đa việc di chuyển các vật liệu phóng xạ và các thùng chứa đựng chất
phóng xạ có cường độ lớn sinh ra các tia bức xạ năng lượng cao bằng biện pháp những địa điểm lưu
trữ chất phóng xạ và dụng cụ bị nhiễm phóng xạ được đặt ở khoảng cách gần nhau nhất. Các chất thải
bị nhiễm phóng xạ được lưu trữ và xử lý theo qui định về mặt an toàn bức xạ
Trung tâm gia tốc đã đạt được những yêu cầu qui định về mặt an toàn bức xạ khi sản xuất dược
chất phóng xạ.
III. Tìm hiểu tổng thể thiết kế trung tâm gia tốc
Tìm hiểu tổng thể thiết kế của trung tâm phải có sự tương đồng và không có sự khác biệt quá
lớn so với các thiết kế ở các trung tâm sản xuất dược chất phóng xạ khác bao gồm các vấn đề :
1) Phòng chứa Cyclotron là nguồn chính tạo ra trường bức xạ vì vậy vấn đề an toàn bức xạ để
đảm bảo an toàn tại tầng hầm chứa máy cần phải đặc biệt quan tâm.
Trong cách tiếp cận thông thường, khối che chắn sơ cấp được thiết kế để làm suy giảm chùm tia
photon phát ra từ máy gia tốc và chiếu trực tiếp đến khối che chắn. Phần che chắn sơ cấp này cũng làm

(Gy/tuần);
U = hệ số sử dụng;
T = hệ số chiếm cứ tại vị trí cần bảo vệ, phụ thuộc vào thời gian làm việc trong một tuần tại vị
trí phía sau tấm chắn. Vị trí này thường được cộng với 0.3m phía sau tấm chắn ( cho biết
khuyến cáo cho các giá trị của hệ số chiếm cứ).
Chiều dày của tấm chắn có thể được xác định dựa vào việc sử dụng chiều dày giảm mười lần
dựa trên năng lượng của máy gia tốc và loại vật liệu che chắn. Trong trường hợp này, số (n) của chiều
dày giảm mười lần (TVL) được tính theo công thức:
n = -log(B
pri
) (2.2)
và chiều dày khối che chăn (t
barrier
) được tính theo công thức:
t
barrier

= TVL
1

+ (n – 1) TVL
e
(2.3)
Chiều dày giảm mười lần đầu tiên (TVL
1
) và chiều dày giảm mười lần ở trạng thái cân bằng
của vật liệu thiết kế được sử dụng để đếm sự thay đổi phổ bức xạ khi chúng đâm xuyên qua lớp che
chắn.
Vật liệu sử dụng là bêtông (dù là bêtông thường hay bêtông nặng), các tấm che chắn này đủ để
hấp thụ toàn bộ nơtron thứ cấp và tia bức xạ gamma bắt nơtron sinh ra mà không cần bổ sung thêm

a) Các đặc trưng kỹ thuật của hệ thống thông gió.
Trong quá trình hoạt động, hệ thống có thể phát thải ra các chất phóng xạ (F-18), nên tại phòng
máy gia tốc, phòng Hotcells, phòng QC, phòng điều khiển, hành lang, phòng thang máy và phòng
chứa thải đã trang bị hệ thống quạt thông gió.
- Model :
- Thông số kĩ thuật :
+ Công suất hút ẩm 20 lít/ 24 giờ (ở điều kiện 30
0
C, 80%)
+ Điện áp : 220 V – 50Hz
+ Công suất tiêu thụ tối đa (230V/50 Hz tại 30
0
C) : 420 W
+ Lưu lượng gió): 5000 m3/h
+ Áp suất : 2500 pa.
- Thông lượng dòng khí từ 2 buồng Hotcells là: 400 m
3

- Thông lượng dòng khí từ Cyclotron là: 1100 m
3
/h
- Thông lượng dòng khí từ phòng QC là: 350 m
3
/h
- Thông lượng dòng khí từ phòng Hotcell : 1030 m
3
/h
- Thông lượng dòng khí từ hành lang, phòng thang máy, phòng chứa thải : 545 m
3
/h

/ tuần) = Tốc độ hít thở của một
người bình thường trong một giờ (m
3
/h) x Số giờ trong một ngày (h/ ngày) x Số ngày trong một
tuần (ngày/ tuần) = 1,2 (m
3
/h) x 24 (h/ ngày) x 7 (ngày/tuần) = 201,6 (m
3
/ tuần).
- Lượng khí thở của nhân viên sản xuất chất phóng xạ F-18 trong một tuần (m
3
/ tuần) = Tốc độ
hít thở của một người bình thường trong một giờ (m
3
/h) x Số giờ trong một tuần (h/ tuần) = 1,2
(m
3
/h) x 40 (h/ tuần) = 48 (m
3
/ tuần).
Nồng độ giới hạn nhân phóng xạ F-18 thải vào môi trường để đảm bảo liều nhiễm tại khu
dân cư nhỏ hơn 20

Sv/tuần = 2,2 10
5
(Bq/ tuần) / 201,6 (m
3
/ tuần) = 1091 (Bq/m
3
).

- Lượng khí thải ra trong một tuần (m
3
/ tuần) = Lưu tốc khí của hệ thống thông gió (m
3
/h)
x Số giờ hệ thống thông gió làm việc trong một ngày (h/ ngày) x Số ngày trong một tuần
(ngày/ tuần).
Hệ số rò rỉ chất phóng xạ theo dạng vật lý của chất phóng xạ được đưa ra trong Bảng
Bảng 1. Hệ số rò rỉ chất phóng xạ theo dạng vật lý của chất phóng xạ
Dạng vật lý của chất phóng xạ Hệ số rò rỉ

Khí:
- Có sử dụng hệ thống bẫy khí
- Các trường hợp khác

0,1
1
Lỏng 0,001
Chất rắn 0,001

 Kết quả tính toán nồng độ chất phóng xạ thải vào môi trường:
Lượng chất phóng xạ F-18 thải ra trong một tuần (Bq/ tuần) = 2000 (mCi/ ngày) x 3,7 10
7

(Bq/mCi) x 0,001 x (1- 0,95) x 5 (ngày/ tuần) = 1,85 10
7
(Bq/ tuần).
Lượng khí thải ra trong một tuần (m
3
/ tuần) = 4000 (m

trường như các chất thải lỏng thông thường. Mức thanh lý đối với nhân phóng xạ F-18 là 10 Bq/g
(hoặc tổng hoạt độ của F-18 là 1. 10
6
Bq ).
3. Chất thải rắn
Các chất thải rắn có khả năng sinh ra trong quá trình vận hành máy gia tốc Cyclotron gồm : Lọ
đựng F-18 ; Ống tiêm ; Kim tiêm ; Các phin lọc của hệ thống thông gió; Các lá bia v.v Tất cả các
chất thải này được cất giữ trong bình chứa bình chứa bằng inox với khung thép bên ngoài. Các chất
thải rắn được lưu giữ trong bình chì một khoảng thời gian đủ để các nhân phóng xạ phân rã tới mức
thanh lý có thể thải ra môi trường như các chất thải rắn thông thường. Mức thanh lý đối với nhân
phóng xạ F-18 là 10 Bq/g (hoặc tổng hoạt độ của F-18 là 1. 10
6
Bq).
VI. Hệ thống thiết bị an toàn
Các vị trí cần kiểm soát về an toàn bức xạ.
- Phía trên cửa ra vào phòng máy gia tốc: kiểm tra độ dò phóng xạ tại các khe cửa và phòng
máy đảm bảo an toàn cho khu vực phòng máy gia tốc, phòng điều khiển trung tâm. Hai loại bức xạ cần
kiểm tra: bức xạ gamma và notron vị trí 1 và 2 (đặt 1 đầu đo notron loại ống đếm tỉ lệ He3 và 1 đầu đo
gamma loại ống đếm GM)
- Bên trong phòng máy gia tốc: khi cường độ phóng xạ bên trong phòng máy khi máy gia tốc
ngừng hoạt động cao hơn ngưỡng cho phép thì phải cảnh báo cho cán bộ vận hành không vào phòng
máy gia tốc vị trí 3 (đặt 1 đầu đo gamma liều cao loại ống đếm GM với mức suất liều của gamma đạt
đến 10
6
µSv/h)
- Kiểm soát phóng xạ tại phòng QC vị trí 4 (đặt 1 đầu đo gamma liều thấp loại ống đếm GM).
- Kiểm soát phóng xạ tại phòng Hotcell: Kiểm tra độ dò phóng xạ từ Hotcell vị trí 5 (đặt 1 đầu
đo gamma liều thấp loại ống đếm GM).
- Kiểm soát phóng xạ tại ống thoát khí của trung tâm Cyclotron ra môi trường vị trí 6 (đặt 1 đầu
đo gamma liều thấp loại ống đếm GM).

phóng xạ trong không khí ở các vị trí quan trọng cần được thực hiện để xác nhận lại các tính toán của
các phương tiện che chắn và các thiết kế về môi trường đã đủ điều kiện an toàn bức xạ chưa và nếu có
bất thường thì phải có biện pháp bổ sung kịp thời nhằm đảm bảo an toàn cho tất cả nhân viên và môi
trường.
VIII. Kết luận
Báo cáo tìm hiểu thiết kế xây dựng của Trung tâm gia tốc Cyclotron của Viện Năng Lượng
Nguyên Tử Việt Nam đã đáp ứng được các chỉ tiêu an toàn bức xạ của IAEA và các Pháp lệnh An
toàn và Kiểm soát bức xạ của Việt Nam. Theo tính toán lý thuyết thì mức suất liều bức xạ gây bởi bức
xạ gamma và nơtron bên ngoài tường che chắn đều đảm bảo an toàn cho dân chúng và nhân viên vận
hành thiết bị. Hệ thống kiểm soát khí thải phóng xạ và hệ thống lưu giữ thải lỏng phóng xạ được thiết
kế đảm bảo mức phóng xạ thải ra môi trường nhỏ hơn giới hạn cho phép theo quy định của Pháp luật
Việt Nam.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Cyclotron Produced Radionuclides : Guidelines for Setting Up a Facility (2002)
[2] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Assessment of Occupational Exposure due
to External Sources of Radiation, IAEA Safety Standards Series No. RS-G-1.3, IAEA, Vienna
(1999).
[3] Site planning of Samyoung Unitech Co., LTD.
[4] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Calibration of Radiation Protection
Monitoring Instruments, Safety Reports Series No. 16, IAEA, Vienna (1999)
[5] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, The Management System for Facilities
and Activities, IAEA Safety Standards Series No. GS-R-3, IAEA, Vienna (2006).
[6] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Application of the Concepts of Exclusion,
Exemption and Clearance, IAEA Safety Standards Series No. RS-G-1.7, IAEA, Vienna (2004
[7] Luật năng lượng nguyên tử Việt Nam