MỤC LỤC
MỤC LỤC 4
DANH MỤC VIẾT TẮT 7
DANH MỤC HÌNH 8
MỞ ĐẦU 1
1. Đặt vấn đề 1
2. Mục tiêu đề tài 2
3. Nội dung nghiên cứu 2
Chƣơng 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Các nguyên tố phóng xạ trong tự nhiên 3
1.2. Liều chiếu do phóng xạ môi trƣờng gây ra cho dân chúng 6
1.2.1. Chiếu xạ ngoài 6
1.2.2. Chiếu xạ trong 7
1.2.3. Liều hiệu dụng tổng cộng ( chiếu xạ ngoài và chiếu xạ trong) 11
1.3. Tác dụng của các tia bức xạ đối với sức khoẻ con ngƣời. 13
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 15
1.5. Bức xạ hạt nhân và các đơn vị đo liều bức xạ 18
1.5.1. Hoạt độ phóng xạ 18
1.5.2. Liều hấp thụ 19
1.5.3. Liều tƣơng đƣơng sinh học và liều hiệu dụng 19
1.5.4. Liều giới hạn cho phép 21
1.6. Các phƣơng pháp xác định liều bức xạ trong tự nhiên 21
1.7. Nhiệt huỳnh quang và đặc trƣng của liều kế nhiệt huỳnh quang 23
1.7.1. Nhiệt huỳnh quang 23
1.7.2. Một số liều kế nhiệt phát quang sử dụng trong đo liều bức xạ ion hóa 23
1.7.3. Một số đặc trƣng của vật liệu nhiệt huỳnh quang LiF:Mg,Ti (ký hiệu
thƣơng phẩm là TLD-100) 25
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 26
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 26
2.2.1 Phƣơng pháp thu thập tài liệu. 26


IAEA
International Atomic Energy Agency
Cơ quan Năng lƣợng
nguyên tử quốc tế
ICRP
International Commission on
Radiological Protection
Ủy ban an toàn phóng xạ
quốc tế
TLD
Thermoluminescence Dosimeter
Liều kế nhiệt huỳnh quang
VINATOM

Viện Năng lƣợng nguyên
tử Việt Nam
UNSCEAR
United Nation Scientific Committee
on the Effects of Atomic Radiations
Ủy ban khoa học Liên
Hiệp Quốc về những ảnh
hƣởng của bức xạ nguyên
tử

39
Bảng 3. 3. Giá trị hàm lƣợng các đồng vị phóng xạ trong mẫu đất thí nghiệm 42
Bảng 3. 4. Suất liều gamma môi trƣờng tính đƣợc theo phƣơng pháp đo hoạt độ các
nhân phóng xạ trong mẫu đất. 43
Bảng 3. 5. Kết quả đo suất liều gamma môi trƣờng bằng survey meter. 44
Bảng 3. 6. Tóm tắt các kỹ thuật đo suất liều gamma môi trƣờng và kết quả đo 46
Bảng 3. 7. Kết quả đo suất liều gamma môi trƣờng sau khi đã đƣợc điều chỉnh 47
1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Thế giới chúng ta đang sống có chứa nhiều chất phóng xạ và các chất này đã
có ngay từ khi hình thành nên trái đất. Có trên 60 nhân phóng xạ đƣợc tìm thấy
trong tự nhiên. Về nguồn gốc, các nhân phóng xạ này có thể phân thành ba loại
chính sau:
1. Các nhân phóng xạ có từ khi hình thành nên trái đất còn gọi là các nhân
phóng xạ nguyên thủy.
2. Các nhân phóng xạ đƣợc hình thành do tƣơng tác của các tia vũ trụ với vật
chất của trái đất.
3. Các nhân phóng xạ đƣợc hình thành do con ngƣời tạo ra.
Các nhân phóng xạ đƣợc hình thành do hai nguồn gốc đầu đƣợc gọi là các nhân
phóng xạ tự nhiên, còn các nhân phóng xạ do con ngƣời tạo ra đƣợc gọi là các nhân
phóng xạ nhân tạo. So với lƣợng phóng xạ tự nhiên thì lƣợng phóng xạ do con
ngƣời tạo ra là rất nhỏ và một phần lƣợng phóng xạ này đã bị phát tán vào trong
môi trƣờng của thế giới. Vì vậy chúng ta có thể phát hiện thấy các nhân phóng xạ tự
nhiên và nhân tạo có mặt ở khắp mọi nơi trong các môi trƣờng sống nhƣ đất, nƣớc
và không khí [2].
Tất cả các nhân phóng xạ có trong tự nhiên gây ra cho con ngƣời một liều chiếu bức
xạ nhất định vì các nhân phóng xạ phát ra các bức xạ ion hóa có thể gây ra liều
chiếu ngoài nếu các nhân phóng xạ ở bên ngoài cơ thể con ngƣời và gây ra liều

3

Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1. Các nguyên tố phóng xạ trong tự nhiên
Sau sự kiện Big Bang là quá trình hình thành mặt trời và hệ thống hành tinh
của chúng ta. Trong đám tro bụi đó một lƣợng lớn các chất phóng xạ có mặt trên
Trái Đất. Theo thời gian, đa số các nguyên tố phóng xạ này phân rã và trở thành
những nguyên tố bền vững là thành phần vật liệu chính của hệ thống hành tinh
chúng ta hiện nay. Tuy nhiên đối với các nguyên tố phóng xạ có chu kỳ bán rã rất
lớn, chúng vẫn đang tồn tại trong vỏ Trái Đất đó là những nguyên tố Kali, Uranium,
Thorium, con cháu của chúng và một số các nguyên tố khác. Các đồng vị phóng xạ
tự nhiên chủ yếu thuộc 3 chuỗi phóng xạ, đó là chuỗi
232
Th, chuỗi
238
U và chuỗi
235
U. Chúng có khả năng phân rã anpha và bêta mạnh và có thể tóm lƣợc nhƣ trong
Bảng 1.1.
Bảng 1. 1 Sơ đồ chuỗi phóng xạ tự nhiên Thorium và Uranium

Chuỗi Th-232
Chuỗi U-238
Chuỗi U-235
Hạt nhân
Thời gian
bán rã
Hạt nhân
Thời gian
bán rã


245x10
3
năm

75x10
3
năm

U-235
↓ 1α,1β
Pa-231 ↓ 2α,1β
Ra-223
0,704x10
9
năm

32,8x10
3
năm
11,4 ngày
4

↓ 1α


Bền
↓ 1α
Rn-219
↓ 1α
Po-215 ↓ 2α,2β
Pb-207

4 giây

1,8x10
-3
giây
Bền
Các nguyên tố phóng xạ có ở khắp mọi nơi trên Trái Đất, trong đất, trong
nƣớc và trong không khí. Theo nguồn gốc, các nguyên tố phóng xạ có thể đƣợc chia
thành 3 loại:
 Loại đƣợc hình thành cùng với tuổi của Trái đất ;
 Loại đƣợc tạo thành do tƣơng tác của tia vũ trụ với vật chất;
 Loại đƣợc tạo thành do hoạt động của con ngƣời.
Các hạt nhân phóng xạ đƣợc tạo thành và tồn tại một cách tự nhiên trong đất,
nƣớc và trong không khí, thậm chí trong chính cơ thể chúng ta. Theo Cơ quan Năng
lƣợng nguyên tử Quốc tế (IAEA), trong 1 kg đất có thể chứa 3 đồng vị phóng xạ tự
nhiên với hàm lƣợng trung bình nhƣ sau:

phóng xạ
14
C là đồng vị đƣợc hình thành do sự tƣơng tác của bức xạ nơtron (có
trong tia vũ trụ) với hạt nhân nguyên tử
14
N. Hoạt độ phóng xạ của một số nhân
phóng xạ chủ yếu trong môi trƣờng đƣợc đƣa ra trong bảng 1.2.
Bảng 1. 2. Hoạt độ phóng xạ của một số hạt nhân nguyên thủy [4]
Hạt nhân
Độ giàu trong tự nhiên
Hoạt độ
238
U
Chiếm 99.2745% uranium
trong tự nhiên, tổng lƣợng
uranium chiếm từ 0.5 đến 4.7
ppm trong đá thông thƣờng
≈0.7pCi/g ( 25Bq/kg)
235
U
0.72% uranium trong tự nhiên

232
Th
Chiếm từ 1.6 đến 20ppm trong
đá thông thƣờng và chiếm trung
bình khoảng 10.7ppm lƣợng đá
≈1.1pCi/g( 40Bq/kg)
6


1.2.1. Chiếu xạ ngoài
 Bức xạ gamma từ các nhân phóng xạ trong đất, đá
Đây là nguồn chiếu xạ chủ yếu trong số các nguồn chiếu xạ ngoài của môi trƣờng
đối với con ngƣời. Từ các kết quả nghiên cứu thực hiện trên nhiều khu vực, lãnh thổ
khác nhau trên thế giới, ngƣời ta đã đánh giá suất liều hấp thụ trung bình ở độ cao
1m trên mặt đất đối với con ngƣời vào khoảng từ 20 đến 159nGy/h. Trong phổ suất
liều hấp thụ trung bình đó, ngƣời ta đánh giá một giá trị trung bình là 55 nGy/h,
tƣơng đƣơng với liều hiệu dụng trung bình một ngƣời phải chịu là 0.41mSv/ năm.
Tùy theo từng vị trí trên Trái Đất, giá trị đó có khác nhau, thí dụ nhƣ ở Mỹ là
0.28mSv/năm, ở Thụy Sỹ là 0.64mSv/năm [4].
7

Trong thành phần của các nguồn chiếu xạ ngoài từ bức xạ gamma của các đồng vị
phóng xạ từ đất thì
40
K chiếm 35% các đồng vị phóng xạ của dãy
238
U chiếu 25%,
và của dãy
232
Th là 40%.
 Phóng xạ của tia vũ trụ
Phóng xạ có nguồn gốc từ tia vũ trụ đóng góp vào liều hấp thụ đối với con ngƣời là
không đáng kể. Ở độ cao mực nƣớc biển, liều hấp thụ gây ra bởi thành phần bức xạ
ion hóa là 27nGy/h, tƣơng ứng với liều hiệu dụng là 240µSv/ năm. Liều này tăng
theo độ cao so với mực nƣớc biển ( cứ 100m tăng 4µSv). Trên 25km thì liều đó có
giá trị gần nhƣ không đổi, vào khoảng 80µGy/h. Tính trung bình theo các nhóm
ngƣời sống trên Trái Đất thì liều hiệu dụng hàng năm do tia vũ trụ đƣợc đánh giá là
355µSv, trong đó thành phần đóng góp của bức xạ ion hóa là 300µSv, còn 55µSv là
của thành phần nơtron [4].

Th
226
Ra
210
Pb-
210
Po
232
Th
228
Ra
228
T
h
Sản phẩm
sữa
1
0.5
5
90
0.3
5
0.3
Sản phẩm
thịt
2
2
15
120
1

100
5000
-
-
-
Nƣớc
1
0.1
0.5
5
0.05
0.5
0.05
Bảng 1. 4. Hoạt độ riêng trong không khí [3].
Đồng vị
238
U-
234
U
230
Th
226
Ra
210
Pb
210
Po
232
Th
228

Rau củ, hoa quả
170-
Cá
15-
Nƣớc
500 lít/năm
Trên cơ sở số liệu hoạt độ của các đồng vị trong lƣơng thực thực phẩm và nƣớc tiêu
thụ của con ngƣời trong các bảng 1.3,1.4,1.5 , liều hấp thụ con ngƣời nhận đƣợc
hàng năm đƣợc đƣa ra trong bảng 1.6.
Bảng 1. 6 Liều hấp thụ hiệu dụng ( tính theo µSv/năm) cho ngƣời lớn [4].
Đồng vị
Lƣợng phóng xạ hấp thụ (mBq)
Liều hiệu dụng
(µSv/năm)
Ăn uống
Hít thở
238
U-
234
U
1.10
4

14.10
3

0,8
230
Th
2,5.10


7.10
3

1,9
228
Ra

1,4.10
4

7.10
3

3,5
228Th
1,3.10
3

7.10
3

0,6

 Riêng đối với đồng vị
222
Rn vì là chất khí duy nhất trong dãy
238
U, nên Rn và các
sản phẩm phân rã của nó dễ dàng đi vào cơ thể con ngƣời qua đƣờng hô hấp.

trong phòng kín.
 Dãy phân rã phóng xạ Thori ( Thori 232-
232
Th)
Với Th 232, qua 10 lần dịch chuyển, trở thành đồng vị chì bền vững
208
Pb.
220
Rnlà
sản phẩm trong chuỗi phân rã của Th 232 và thƣờng đƣợc gọi là thoron (Tn), có
thời gian sống 80,06 giây, chu kỳ bán rã 55,6 giây. Vì thoron có đời sống quá ngắn
nên nó không thể di chuyển một khoảng cách xa từ nguồn giống nhƣ radon trƣớc
khi phân rã. Thỉnh thoảng có thể bắt gặp thoron trong không khí và thƣờng gặp hơn
trong đất và trong khí đất. Do vậy chỉ có một phần rất nhỏ khí thoron tích tụ trong
nhà. Tuy nhiên ngay cả với lƣợng nhỏ nhƣ vậy thoron vẫn có thể là một mối nguy
hiểm vì con cháu của nó bao gồm
212
Pb có chu kỳ bán rã 10,6 giờ đủ dài hơn để tích
lũy đến một mức đáng kể trong không khí thở.
 Các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ tia vũ trụ
Trong số các đồng vị có nguồn gốc từ tia vũ trụ có đóng góp đáng kể vào liều chiếu
xạ trong, phải kể đến
3
H,
7
Be,
14
C, và
22
Na. Trong số 4 đồng vị này thì

1.2.3. Liều hiệu dụng tổng cộng ( chiếu xạ ngoài và chiếu xạ trong)
Bảng dƣới đây cho biết liều hiệu dụng hàng năm gây bởi các nguồn phóng xạ
tự nhiên, tính trung bình cho ngƣời lớn trong các vùng có phóng xạ tự nhiên bình
thƣờng ( theo ICRP). Ta nhận thấy radon đóng vai trog chủ yếu trong liều hấp thụ
tổng cộng do phóng xạ tự nhiên. Để hình dung mức độ lớn, nhỏ của liều hiệu dụng
tổng cộng hàng năm do các nguồn phóng xạ tự nhiên trình bày trong bảng 7, ta có
thể so sánh với liều hiệu dụng hàng năm gây bởi các nguồn phóng xạ khác. Chẳng
hạn trong y tế, mỗi lần chụp X-quang, liều hấp thụ hiệu dụng mà ngƣời ta phải chịu
là vào khoảng 0,5mSv.

12

Bảng 1. 7. Liều hiệu dụng ( µSv/năm) do phóng xạ tự nhiên [4].
Nguồn
Chiếu xạ ngoài
Chiếu xạ trong
Toàn phần
Tia vũ trụ
-Thành phần hạt tích điện
300
-
300
-Thành phần Nơtron
55
-
55
Các đồng vị có nguồn

315
87
Rb
-
6
6
Tổng cộng( làm tròn)
770
1510
2280
Từ các nguồn phóng xạ nhân tạo khác, thí dụ nhƣ từ các vụ thử hạt nhân (bụi
lắng phóng xạ trong không khí, nƣớc mƣa,…) Liều hiệu dụng đƣợc đánh giá là vào
khoảng dƣới 0,1mSv/năm.
Từ ngành điện hạt nhân: các nguồn chất thải khác nhau từ các nhà máy điện
hạt nhân và các cơ sở xử lý nhiên liệu… gây nên liều hiệu dụng trung bình đối với
một ngƣời khoảng 10
-3
mSv.
Liều giới hạn cho phép, theo khuyến cáo của các cơ quan quôc tế (ICRP,
UNSCEAR) đối với nhân viên chuyên nghiệp là 20mSv/năm, đối với dân chúng là
1mSv/năm .
13

1.3. Tác dụng của các tia bức xạ đối với sức khoẻ con ngƣời.
Tác dụng sinh học của bức xạ hạt nhân có nhiều hình thức khác nhau, đối với
sức khỏe con ngƣời thì quan trọng nhất là các dạng có thể xuyên qua cơ thể và gây
ra hiệu ứng ion hoá . Nếu bức xạ ion hoá thấm vào các mô sống, các iôn đƣợc tạo ra
đôi khi ảnh hƣởng đến quá trình sinh học bình thƣờng. Tiếp xúc với bất kỳ loại nào
trong số các loại bức xạ ion hoá, bức xạ alpha, beta, các tia gamma, tia X và nơtron,
đều có thể ảnh hƣởng tới sức khoẻ[2].

tích thứ cấp gián tiếp gây ra bức xạ ion hoá. Nơtron có sức xuyên mạnh hơn tia
gamma và chỉ có thể bị ngăn chặn lại bởi tƣờng bê tông dày, bởi nƣớc hoặc tấm
chắn paraphin[2].
Các bức xạ ion hóa góp phần vào việc ion hóa các phần tử trong cơ thể sống,
tùy theo liều lƣợng nhận đƣợc và loại bức xạ, hiệu ứng của chúng có thể gây hại ít
nhiều cho cơ thể. Có hai cơ chế tác động bức xạ lên cơ thể con ngƣời:
- Cơ chế trực tiếp: bức xạ trực tiếp gây iôn hóa các phân tử trong tế bào làm đứt gãy
liên kết trong các gen, các nhiễm sắc thể, làm sai lệch cấu trúc và tổn thƣơng đến
chức năng của tế bào.
- Cơ chế gián tiếp: Khi phân tử nƣớc trong cơ thể bị ion hóa sẽ tạo ra các gốc tự do,
các gốc này có hoạt tính hóa học mạnh sẽ hủy hoại các thành phần hữu cơ trong tế
bào, nhƣ các enzyme, protein, lipid trong tế bào và phân tử ADN, làm tê liệt các
chức năng của các tế bào lành khác. Khi số tế bào bị hại, bị chết vƣợt quá khả năng
phục hồi của mô hay cơ quan thì chức năng của mô hay cơ quan sẽ bị rối loạn hoặc
tê liệt, gây ảnh hƣởng đến sức khỏe.
- Hiệu ứng tức thời: Khi cơ thể nhận đƣợc một sự chiếu xạ mạnh bởi các bức xạ ion
hóa, và trong một thời gian ngắn sẽ gây ra hiệu ứng tức thời lên cơ thể sống. Làm
15

ảnh hƣởng trực tiếp đến hệ mạch máu, hệ tiêu hóa, hệ thần kinh trung ƣơng. Các
ảnh hƣởng trên đều có chung một số triệu chứng nhƣ: buồn nôn, ói mửa, mệt mỏi,
sốt, thay đổi về máu và những thay đổi khác. Đối với da, liều cao của tia X gây ra
ban đỏ, rụng tóc, bỏng, hoại tử, loét, đối với tuyến sinh dục gây vô sinh tạm thời .
-Hiệu ứng lâu dài: Chiếu xạ bằng các bức xạ ion hóa với liều lƣợng cao hay thấp
đều có thể gây nên các hiệu ứng lâu dài dƣới dạng các bệnh ung thƣ, bệnh máu
trắng, ung thƣ xƣơng, ung thƣ phổi, đục thủy tinh thể, giảm thọ, rối loạn di truyền
Bức xạ từ tia α khi đi vào cơ thể mô sống, chúng sẽ bị hãm lại một cách nhanh
chóng và truyền năng lƣợng của chúng ngay tại chỗ. Vì vậy với cùng một liều
lƣợng nhƣ nhau, nhƣng tia α nguy hiểm hơn so với các tia β, γ là các bức xạ đi sâu
vào sâu bên trong cơ thể và truyền từng phần năng lƣợng trên đƣờng đi [2].

Lan
Thụy
Điển
Đan
Mạch
Na Uy
Irelan
d
-Bức xạ gamma từ đất, vật liệu
xây dựng (mSv)
0.5
0.5
0.3
0.5
0.2
Hàm lƣợng radon trong nhà và
nơi làm việc(mSv)
2.0
1.9
1.0
1.7
0.2
Các nguyên tố phóng xa trong
cơ thể (mSv)
0.3
0.3
0.3
0.35
0.3
Bức xạ vũ trụ (mSv)

đo suất liều bức xạ gamma trong không khí ở độ cao 1m so với mặt đất, hoặc lấy
mẫu đất đá để phân tích hàm lƣợng Uran, Thori, Kali từ đó tính toán đƣợc liều
chiếu gây ra đối với dân chúng. Một số kết quả xác định liều dân chúng của Việt
Nam sử dụng các phƣơng pháp trên đã đƣợc một số các nhà khoa học của Viện
Năng lƣợng Nguyên tử Việt Nam thực hiện. Tuy nhiên vấn đề bức xạ môi trƣờng
chƣa đƣợc quan tâm đúng mức. Tình hình sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang để
đánh giá liều bức xạ tự nhiên đối với dân chúng chƣa đƣợc chú trọng ở nƣớc ta. Vì
vậy, phƣơng pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang để đo liều bức xạ tự nhiên
trong môi trƣờng cần đƣợc quan tâm nghiên cứu để có thể triển khai ứng dụng vào
thực tiễn. Đặc biệt với nền tảng sẵn có trong lĩnh vực đo liều cá nhân và khi Việt
Nam xây dựng nhà máy điện hạt nhân thì vấn đề an toàn bức xạ đƣợc ƣu tiên quan
18

tâm. Do đó, tiềm năng ứng dụng và hiệu quả của phƣơng pháp sử dụng liều kế nhiệt
huỳnh quang trong đo liều bức xạ môi trƣờng là rất lớn.
1.5. Bức xạ hạt nhân và các đơn vị đo liều bức xạ
Trong quá trình phân rã các nguyên tố phóng xạ sẽ phát ra các tia bức xạ, bao gồm:
bức xạ anpha, bức xạ bêta, bức xạ gamma, bức xạ nơtron và các mảnh phân hạch.
Khi tác dụng với môi trƣờng vật chất, các bức xạ này có những khả năng gây ra sự
ion hóa khác nhau. Và để đánh giá mức độ ảnh hƣởng của các loại tia bức xạ này,
các nhà khoa học hạt nhân đã đƣa ra khái niệm về bức xạ hạt nhân.
1.5.1. Hoạt độ phóng xạ
Hoạt độ phóng xạ của một nguồn phóng xạ hay một lƣợng chất phóng xạ nào đó
chính là số hạt nhân phân rã phóng xạ trong một đơn vị thời gian. Nếu trong một
lƣợng chất phóng xạ có N hạt nhân phóng xạ, thì hoạt độ phóng xạ của nó đƣợc tính
theo công thức sau:
).exp().exp(
)0(0)()(
tAtNN
dt

1Gy=1J/kg=100 Rad
Trƣớc đây, thƣờng dùng đơn vị là Rad ( radiation absorbed dose).
Rad là liều lƣợng bức xạ mà 1 kg vật chất hấp thụ đƣợc một năng lƣợng bằng 10
-2
J.
1Rad= 10
-2
J/kg
1.5.3. Liều tƣơng đƣơng sinh học và liều hiệu dụng
Cùng một liều hấp thụ nhƣng tác dụng sinh học của bức xạ còn tùy thuộc vào loại
bức xạ và loại mô ( cơ quan sinh học) bị chiếu xạ.
Để đặc trƣng cho các loại bức xạ khác nhau, ngƣời ta dùng đại lƣợng có tên gọi là
hệ số phẩm chất hay trọng số bức xạ ω
R
. Trọng số bức xạ (w
R
) là một hệ số mà biến
đổi liều hấp thụ trong một mô hay cơ quan thành liều tƣơng đƣơng và đƣợc xác
định theo loại và năng lƣợng của bức xạ mà cơ quan hay mô đó bị chiếu. Nhƣ vậy,
liều tƣơng đƣơng sinh học của mô ( cơ quan) T nào đấy của cơ thể trong một trƣờng
bức xạ đƣợc tính theo hệ thức
RT
R
RT
DH
,


