Header Page 1 of 89.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ


CHU TẤT TRANG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2013

Footer Page 1 of 89.


Header Page 2 of 89.

1

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn – ThS. Trương
Trường Sơn. Thầy đã tận tình hướng dẫn chuyên môn và tạo điều kiện tốt nhất để
em thực hiện luận văn này. Em cảm thấy mình thật may mắn vì đã được thầy truyền
thụ kiến thức cũng như hướng dẫn thực hiện luận văn nghiệp tốt nghiệp đại học.
Thông qua luận văn, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn đối với thầy!
Em xin cảm ơn quý thầy cô khoa Vật Lý Trường Đại Học Sư Phạm Tp Hồ Chí
Minh đã chỉ dạy cho em những kiến thức quý báu, giúp em tự tin thực hiện luận văn
của mình.
Xin cảm ơn tập thể lớp Lý Cử Nhân – K35, những người bạn đã gắn bó và

1.6. Liều tích luỹ .......................................................................................................13
1.7. Liều chiếu ...........................................................................................................14
1.8. KERMA .............................................................................................................15
1.9. Liều tập thể .........................................................................................................15
1.10. Liều hiệu dụng tập thể ......................................................................................15
1.11. Mức làm việc ....................................................................................................15
Chương 2 – TÌM HIỂU CÁC NGUỒN PHÓNG XẠ VÀ PHÔNG PHÓNG XẠ
MÔI TRƯỜNG
2.1. Các nguyên tố phóng xạ .....................................................................................17
2.1.1. Họ nguyên tố phóng xạ tự nhiên .................................................................17
2.1.2. Các nguyên tố phóng xạ tự nhiên đơn lẻ .....................................................24
2.1.3. Họ nguyên tố phóng xạ nhân tạo .................................................................24
2.2. Phông phóng xạ môi trường ...............................................................................27

Footer Page 3 of 89.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 4 of 89.

3

Chương 3 – CÁC TÁC HẠI SINH HỌC CỦA BỨC XẠ ĐỐI VỚI TẾ BÀO CON
NGƯỜI
3.1. Đôi nét về tế bào con người ...............................................................................30
3.2. Tác dụng sinh học của bức xạ ............................................................................33
3.2.1. Cơ chế tác động của bức xạ lên con người ..................................................33
3.2.2. Các hiệu ứng bức xạ ....................................................................................35
Chương 4 – KHẢO SÁT SUẤT LIỀU PHÓNG XẠ MỘT SỐ KHU VỰC Ở TP.


ARN

Acid ribonucleic: Chuỗi các ribonucleic
Adenosine triphosphate: Phân tử mang năng lượng, có

ATP

chức năng vận chuyển năng lượng đến các nơi cần thiết
cho tế bào sử dụng
International Atomic Energy Agency: Cơ quan Năng

IAEA

lượng nguyên tử Quốc tế
International Commission on Radiological Protection:

ICRP

Footer Page 5 of 89.

Ủy ban Quốc tế về An toàn bức xạ

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 6 of 89.

5



DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Chuỗi phân rã của họ 232Th .................................................................... 18
Hình 2.2. Chuỗi phân rã của họ 238U ...................................................................... 20
Hình 2.3. Chuỗi phân rã của họ 235U ...................................................................... 22
Hình 2.4. Chuỗi phân rã của họ nguyên tố phóng xạ nhân tạo 237Np .................... 25
Hình 3.1. Cấu tạo tế bào ......................................................................................... 30
Hình 4.1. Máy Gramin Etrex Legend HCx ............................................................ 41
Hình 4.2. Máy đo suất liều Inspector plus ............................................................. 42
Hình 4.3. Vị trí khảo sát tại quận Tân Bình .......................................................... 43
Hình 4.4. Đồ thị suất liều khảo sát tại quận Tân Bình ........................................... 46
Hình 4.5. Vị trí khảo sát tại quận Tân Phú ............................................................. 48
Hình 4.6. Vị trí khảo sát tại quận Tân Phú ............................................................. 48
Hình 4.7. Đồ thị suất liều khảo sát tại quận Tân Phú ............................................. 52
Hình 4.8. Ví trí khảo sát tại quận 3 ........................................................................ 54
Hình 4.9. Đồ thị suất liều khảo sát tại quận 3 ........................................................ 56

Footer Page 7 of 89.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 8 of 89.

7

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Những năm gần đây, công nghệ bức xạ đã phát triển mạnh mẽ và thu được
những thành tựu nổi bật. Trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, công nghệ



Header Page 9 of 89.

8

 Đánh giá số liệu và đưa ra khuyến cáo dựa trên việc so sánh kết quả đo đạc
với các tiêu chuẩn của Việt Nam cũng như của ICRP, IAEA và giá trị phông
phóng xạ môi trường trung bình trên thế giới.

Footer Page 9 of 89.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 10 of 89.

9

Chương 1: HỆ THỐNG KHÁI QUÁT VỀ CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ ĐO
LƯỜNG TRONG AN TOÀN BỨC XẠ
1.1. Hoạt độ phóng xạ
Định nghĩa: Hoạt độ phóng xạ của một nguồn là số hạt nhân chất phóng xạ
phân rã trong một đơn vị thời gian.
Biểu thức định nghĩa: A =

dN
dt

Trong đó: dN là số hạt nhân chất phóng xạ phân rã trong thời gian dt.

Từ biểu thức định nghĩa suất liều bức xạ, ta tìm được biểu thức của hằng số gamma
k của nguồn K = P. r

2

A

Vì vậy có thể định nghĩa hằng số gamma K của nguồn như sau: Hằng số
gamma K là suất liều của một nguồn có hoạt độ một đơn vị gây ra tại một điểm

Footer Page 10 of 89.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 11 of 89.

10

cách nguồn một đơn vị khoảng cách. Giá trị của K phụ thuộc vào đơn vị đo của A,
P, r cho bởi bảng 1.1.
Bảng 1.1. Hằng số gamma K của một số nguồn phóng xạ
60

Ra

198

Au


12

Ci

m

R
h

R.m 2
mCi.h

1,35

0,32

0,84

0,24

1,9

1,2

MBq

m

C
Kg .h


P

K

mCi

cm

R
h

Ci

m

GBq

Cs

226

r

MBq

Co

137



0,07

0,22

0,48

m

C
Kg .h

R.m 2
.10 −9
MBq.kg.h

1,39

4,87

1,35

3,34

m

mSv
h

mSv.m 2


1 Ci = 37 GBq.

1 R = 1 rad = 1 rem = 10mSv.

Khi nguồn gamma không đơn năng (tức nguồn phát gamma với nhiều năng
lượng khác nhau) thì hằng số K gamma của nguồn được xác định theo biểu thức
K = ∑ K i .ni

K i là hệ số gamma đối với tia gamma có năng lượng E i .

Footer Page 11 of 89.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 12 of 89.

11

N i là số tia gamma có năng lượng E i phát ra trong một phân rã.
1.3. Liều hấp thụ
Định nghĩa: Liều hấp thụ là năng lượng bị hấp thụ bởi một đơn vị khối lượng
vật chất mà bức xạ đi qua.
Biểu thức định nghĩa: D =

dE
dm

Trong đó dE là năng lượng bức xạ bị hấp thụ bởi vật chất có khối lượng là dm.

2

Proton và các proton giật lùi có năng lượng > 2MeV

5

3

Alpha, mảnh phân hạch, hạt nhân nặng

20

Năng lượng < 10 KeV
4

5

Neutron Năng lượng từ 10 KeV đến 100 KeV
Năng lượng từ 100 KeV đến 2 MeV

Footer Page 12 of 89.

10
20

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 13 of 89.


dH T
dt

Đơn vị của suất liều tương đương: Sv/s.
1.5. Liều hiệu dụng
Các mô khác nhau khi nhận cùng một liều bức xạ như nhau thì tổn thất sinh
học cũng khác nhau. Để đặc trưng cho tính chất này của từng mô hoặc từng cơ
quan, người ta đưa ra một đại lượng có tên là trọng số mô W T .

Footer Page 13 of 89.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 14 of 89.

13

Các trọng số mô đặc trưng trong cơ thể người được cho ở bảng 1.3.
Bảng 1.3. Trọng số mô và cơ quan trong cơ thể
Cơ quan (mô)

WT

Cơ quan (mô)

WT

Thận


Ruột kết

0,12

Mặt xương

0,01

Thực quản

0,05

Còn lại

0,005

Bọng đái

0,05

Định nghĩa: Liều hiệu dụng E T trong mô hoặc cơ quan T do bức xạ R gây ra
là liều tương đương trong mô hoặc cơ quan đó nhân với trọng số mô (cơ
quan) của nó.
Biểu thức định nghĩa: ET = H T .WT
Đơn vị đo: Do trọng số mô W T không có thứ nguyên nên liều hiệu dụng E T và liều
tương đương H T có cùng đơn vị đo là Sievert (Sv).
Liều hiệu dụng cho toàn cơ thể khi đó sẽ là E = ∑ ET
T

 Suất liều hiệu dụng: Là liều hiệu dụng tính trong một đơn vị thời gian.

tích luỹ cho mô T của nhân viên bức xạ làm việc trong thời gian 50 năm là:
H T (50) = ∫ H T (t )dt
50

H T (50) là liều tương đương tích luỹ cho mô T trong 50 năm thì liều hiệu dụng tích
luỹ cho mô T trong thời gian 50 sẽ là:
E T (50)= W T . H T (50)
Nếu lấy tổng liều hiệu dụng tích luỹ trong 50 năm của tất cả các mô trong cơ thể thì
ta sẽ được liều hiệu dụng tích luỹ trong 50 năm làm việc của nhân viên bức xạ
E (50) = ∑ ET (50)
T

Đây là đại lượng thường được cho trong các bảng quy định các giới hạn liều.
1.7. Liều chiếu
Định nghĩa: Liều chiếu của tia X và tia gamma là phần năng lượng của nó
mất đi để biến đổi thành động năng của các hạt mang điện trong một đơn vị
khối lượng của không khí, khí quyển ở điều kiện tiêu chuẩn. Kí hiệu là D ch .
Biểu thức định nghĩa: Dch =

dQ
dm

Đơn vị đo của liều chiếu: C/Kg.
Chú ý rằng: 1 C/Kg = 34 Sv
 Suất liều chiếu là liều chiếu trong một đơn vị thời gian.
 Biểu thức của suất liều chiếu: Dch* =

Footer Page 15 of 89.

dDch

Gọi N i là số người trong nhóm thứ i.
H i là liều hiệu dụng trung bình của một cá nhân trong nhóm thứ i thì liều
hiệu dụng tập thể cho nhóm thứ i là: N i .H i
Liều hiệu dụng cho toàn bộ dân cư khi đó sẽ là: S = ∑i H i .N i
1.11. Mức làm việc
Mức làm việc (working level) được kí hiệu là W L .
Định nghĩa: Mức làm việc là đại lượng để đo năng luợng tiềm tàng của hạt
alpha phát ra bởi con cháu của radon hoặc thoron có trong một đơn vị thể tích
không khí khi chúng phân rã hoàn toàn.
1 W L = 2,1.10-5 J/m3 = 1,3.105 MeV/l

Footer Page 16 of 89.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 17 of 89.

16

 Đánh giá mức độ nguy hiểm của radon hoặc thoron
Nếu không khí chứa 1 Bq/m3 có nghĩa là trung bình trong 1m3 không khí, mỗi
giây sẽ có một phân rã của nguyên tử radon hoặc thoron. Ước tính rằng nếu 1 triệu
người sống trong môi trường này (Rn có nồng độ 1 Bq/m3) thì sẽ có từ 1 – 2 người
chết vì ung thư phổi (Nhà ở Australia có nồng độ cỡ 12 Bq/m3).
Bảng 1.4. Đánh giá mối nguy hiểm của radon hoặc thoron[4]

WL

Bq/m


0,1

740

20

60 – 210

0,05

370

10

30 – 120

0,02

148

4

13 – 50

0,01

74

2

ngoài trời
10 lần mức trong
nhà

10 lần mức ngoài
trời
Mức trung bình
trong nhà
Mức trung bình
ngoài trời

So sánh các mức
rủi ro

Hút 4 bao thuốc
lá / ngày
20000 lần chụp X
quang / năm
Hút 2 bao thuốc
lá / ngày

20 lần chụp X
quang / năm

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 18 of 89.

17



18

Hình 2.1. Chuỗi phân rã của họ 232Th

Header Page 19 of 89.

Footer Page 19 of 89.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 20 of 89.

19

Bảng 2.1, Thông tin các nguyên tố trong họ 232Th
Kiểu phân rã

Chu kỳ bán
rã

Cf

α

2,645 y

Năng lượng

240

Np

β−

1,032 h

2,2

240

α

6561 y

51,683

236

U

α

2,3.107 y

4,494

232


6,25 h

2,124

228

228

α

1,9116 y

5,520

224

224

Ra

α

3,6319 d

5,789

220

220


2,252

212

6,208

208

Kí hiệu
nguyên tố
252
248

244

Pu

240
240

240

Pu

236

Th

Po
Pb


Ac
Th
Ra

Rn
Po
Pb
Bi

Po
Tl

α

299 ns

8,955

208

β−

3,053 min

4,999

208

.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


20

Hình 2.2. Chuỗi phân rã của họ 238U

Header Page 21 of 89.

Footer Page 21 of 89.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 22 of 89.

21

Bảng 2.2. Thông tin các nguyên tố trong họ 238U

Kí hiệu
nguyên tố
238

U
234
Th
234m

Pa

Bi

214

Po
210
Tl
210
Pb
210

Bi

210

Po
Tl

206

Kiểu phân rã

Chu kỳ bán
rã

α
β−
β− 99.84%
IT 0.16%
β−

giải phóng
(MeV)

Sản phẩm
phân rã
234

138,376 d
4,199 min

4,270
0,273
2,271
0,074
2,197
4,859
4,770
4,871
5,590
6,115
0,265
6,874
2,883
7,263
1,024
3,272
5,617
7,883
5,484
0,064

Po
214
Bi
214
Po
210
Tl
210
Pb
210
Pb
210
Bi
210
Po
206
Tl
206
Pb
206
Pb

stable

-

-

1,16 min
6,70 h


Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


22

Hình 2.3. Chuỗi phân rã của họ 235U

Header Page 23 of 89.

Footer Page 23 of 89.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 24 of 89.

23

Bảng 2.3. Thông tin các nguyên tố trong họ 235U
Kiểu phân rã

Chu kỳ bán
rã

α

2,41.104 y

Năng lượng

α

5,150

227

0,045

227

5,042

223

6,147

223

1,149

223

5,340

219

5,979

219


Th

21,772 y
18,68 d

−

223

Fr

β 99.994%
α 0.006%
α

223

Ra

219

At

α 97.00%

U

Th
Pa


211

0,715

215

Rn

215

Bi

Po

11,43 d

235

56 s

−

219

215

22,00 min

Sản phẩm
phân rã

36,1 min

1,367

211

6,751

207

0,575

211

211

Bi

α 99.724%

At
Bi
Bi
Tl

β− 0.276%

2,14 min

α


Po

Po
Pb
Pb

.

Với các ký hiệu sau:
y: năm

d: ngày

h: giờ

min: phút

s: giây

ms: 10-3 giây

Footer Page 24 of 89.

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn


Header Page 25 of 89.

24


50

V

+

+

6.1014 năm

Rb

+

4,8.1010 năm
6.1014 năm

K

Rubidi

87

Indi

115

In



+

2,2.1010 năm

Hoạt độ của các đồng vị phóng xạ này phụ thuộc vào thành phần đất, đá cụ thể.
Hoạt độ của các nhân phóng xạ trong các loại đá có nguồn gốc từ núi lửa như đá
granit…. thường cao hơn ở các đá có nguồn gốc từ phù sa như đá vôi, đá cuội…
2.1.3. Họ nguyên tố phóng xạ nhân tạo
Họ nguyên tố phóng xạ nhân tạo có tên là họ neptuni. Đứng đầu họ là

237
93

Np .

Chuỗi phân rã của neptuni sinh ra các đồng vị phóng xạ con cháu của nó. Kết thúc
chuỗi phân rã cho ta đồng vị bền là

Footer Page 25 of 89.

205
81

Tl

Người hướng dẫn khoa học: ThS. Trương Trường Sơn