Đề tài Ảnh hưởng của các tia bức xạ ion hóa lên cơ thể con người

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH –&— Đề Tài: Thành Phố Hồ Chí Minh – Năm 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH –&— Đề Tài: GVHD: Thầy Trương Trường Sơn NSVTH: Lê Huy Ba Duy Nguyễn Văn Quang Nguyễn Thị Kim Xuyến Ngô Thị Thanh Thành Phố Hồ Chí Minh - Năm 2010 LỜI GIỚI THIỆU Chúng ta đã biết chất phóng xạ là một bộ phận không thể tách rời của trái đất chúng ta, nó đã tồn tại cùng trái đất. Các chất phóng xạ tồn tại trong tự nhiên, có trên mặt đất, có trong không khí và thực phẩm. Chất phóng xạ tồn tại ở dạng khí trong không khí khi chúng ta hít thở. Cả trong cơ thể của chúng ta bao gồm cơ, xương và các mô đều chứa các nguyên tố phóng xạ có trong tự nhiên. Con người vẫn thường phải chịu sự chiếu xạ của các bức xạ tự nhiên từ trái đất, cũng như từ bên ngoài trái đất. Bức xạ mà chúng ta nhận được từ bên ngoài trái đất được gọi là các tia vũ trụ hay bức xạ vũ trụ. Chúng ta cũng bị chiếu bởi các bức xạ nhân tạo. Chẳng hạn như tia X, các bức xạ được sử dụng để chuẩn đoán bệnh và điều trị bệnh ung thư. Bụi từ các vụ nổ thử nghiệm hạt nhân và lượng nhỏ các chất phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân và điện than đá thải vào môi trường cũng như là những nguồn bức xạ chiếu vào cơ thể con người. Hãy cùng đi vào bài tiểu luận của chúng tôi để hiểu rõ thêm về ảnh hưởng của tia bức xạ. Và trả lời câu hỏi tia bức xạ ảnh hưởng lên cơ thể con người như thế nào. MỤC LỤC CÁC LOẠI BỨC XẠ Các nguồn phóng xạ (bao gồm các nguồn phóng xạ và các thiết bị bức xạ) phát ra các hạt bức xạ như hạt anpha, beta, gamma và neutron. Các bức xạ có những ảnh hưởng khác nhau khi chiếu lên cơ thể con người. Bức Xạ Alpha. Bức xạ alpha được phát ra bởi các nguyên tử của các nguyên tố nặng như Uran, Radi, Radon và Plutoni. Trong không gian, bức xạ alpha không truyền đi được xa và bị cản lại toàn bộ bởi một tờ giấy hoặc bởi lớp màng ngoài của da. Tuy nhiên, nếu một chất phát tia alpha được đưa vào trong cơ thể, nó sẽ phát ra năng lượng ra các tế bào xung quanh. Ví dụ trong phổi, nó có thể tạo ra liều chiếu trong đối với các mô nhạy cảm, mà các mô này thì không có lớp bảo vệ bên ngoài giống như da. Bức Xạ Beta. Bao gồm các electron có khối lượng gần 1/2000 khối lượng của một proton hay neutron, nhỏ hơn rất nhiều so với các hạt alpha và nó có thể xuyên sâu hơn. Tia beta được phát ra từ một số vật liệu phóng xạ, chẳng hạn như Triti, Carbon-14, Photpho-32, và Stronti-90. Tia beta có thể bị cản lại bởi tấm kim loại, kính hay quần áo bình thường và nó có thể xuyên qua được lớp ngoài của da. Nó có thể làm tổn thương lớp da bảo vệ. Trong vụ tai nạn ở nhà máy điện hạt nhân Chernobyl năm 1986, các tia beta mạnh đã làm cháy da những người cứu hoả. Nếu các bức xạ beta phát ra trong cơ thể, nó có thể chiếu xạ trong lên các mô trong đó. Bức Xạ Gamma. Bức xạ gamma là dạng năng lượng sóng điện từ. Nó đi được khoảng cách lớn trong không khí và có độ xuyên mạnh. Tia gamma được tạo ra do sự tự phân rã của chất phóng xạ, chẳng hạn như Cobalt-60 và Xedi-137. Khi tia gamma bắt đầu đi vào vật chất, cường độ của nó cũng bắt đầu giảm. Trong quá trình xuyên vào vật chất, tia gamma va chạm với các nguyên tử. Các va chạm đó với tế bào của cơ thể sẽ làm tổn hại cho da và các mô ở bên trong. Các vật liệu đặc như chì, bê tông là tấm chắn lý tưởng đối với tia gamma. Bức Xạ Neutron. Hạt neutron được giải phóng sau phản ứng phân hạch hạt nhân của Uranium hoặc Plutonium, bản thân nó không phải là bức xạ ion hoá, nhưng nếu va chạm với các hạt nhân khác, nó có thể kích hoạt các hạt nhân hoặc gây ra tia gamma hay các hạt điện tích thứ cấp gián tiếp gây ra bức xạ ion hoá. Neutron có sức xuyên mạnh hơn tia gamma và chỉ có thể bị ngăn chặn lại bởi tường bê tông dày, bởi nước hoặc tấm chắn Paraphin. Bức xạ neutron chỉ tồn tại trong lò phản ứng hạt nhân và các nhiên liệu hạt nhân. Bức Xạ Tia X. Tia X có những đặc điểm tương tự như tia gamma, nhưng bức xạ gamma được phát ra bởi hạt nhân nguyên tử, còn tia X do con người tạo ra trong một ống tia X mà bản thân nó không có tính phóng xạ. Tia X bao gồm một hỗn hợp của các bước sóng khác nhau, trong khi năng lượng tia gamma có một giá trị cố định (hoặc hai) đặc trưng cho các chất phóng xạ. CÁC NGUỒN CHIẾU XẠ Nguồn chiếu xạ được chia thành hai loại gồm: chiếu xạ tự nhiên và chiếu xạ nhân tạo. Nguồn phóng xạ nhân tạo do con người chế tạo bằng cách chiếu các chất trong các lò phản ứng hạt nhân hay máy gia tốc. Nguồn phóng xạ tự nhiên gồm các chất phóng xạ có nguồn gốc bên ngoài trái đất như các tia vũ trụ và các chất phóng xạ có nguồn gốc từ trái đất như các chất phóng xạ có trong đất đá, trong khí quyển, trong nước. Chiếu Xạ Tự Nhiên Bức xạ ion hóa từ các nguồn phóng xạ tự nhiên chiếu xạ lên con người theo hai con đường: chiếu xạ trong do các nguyên tố phóng xạ được hấp thụ vào cơ thể qua thức ăn, nước, qua hít thở không khí, chính các đồng vị phóng xạ có trong cơ thể (Potassium-40, C-14, Ra-226) và chiếu xạ ngoài bởi các nguyên tố phóng xạ có trong tự nhiên như trong đất đá, các bức xạ trong các tia vũ trụ xâm nhập vào khí quyển trái đất. Bức xạ vũ trụ. Các bức xạ proton, alpha,… năng lượng cao rơi vào khí quyển trái đất từ không gian bên ngoài gọi là các tia vũ trụ. Tia vũ trụ có năng lượng cỡ từ hàng chục mev đến 1020 eV hay cao hơn. 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 , và . Trong số 4 đồng vị này thì có đóng góp lớn hơn cả. Hoạt độ phóng xạ gây bởi có trong cơ thể người được đánh giá vào khoảng 50 Bq/g, tương ứng với liều hiệu dụng là 12μSv/năm. Bức xạ vũ trụ được chia làm hai loại: Bức xạ vũ trụ từ thiên hà Chúng được sinh ra từ các vật thể vũ trụ rất xa trái đất, thành phần bao gồm 92,5% là các hạt proton năng lượng cao và khoảng 7% là các hạt alpha và các hạt ion nặng hơn, phần còn lại là các electron, photon, neutrino. Bức xạ vũ trụ từ mặt trời Chúng được sinh ra từ các vụ nổ trong mặt trời và thay đổi theo chu kỳ hoạt động của mặt trời. Chúng tương tác với hạt nhân nguyên tử không khí và tạo ra những tia bức xạ thứ cấp bao gồm electron, gamma, proton, neutron, mezon,… với năng lượng tương đối thấp, vào khoảng £ 400 MeV và có cường độ rất lớn » 106 – 107 hạt/cm2.s. Cũng có nhưng trường hợp đặc biệt, chúng có năng lượng một vài GeV. Con người chủ yếu bị chiếu xạ bởi những tia bức xạ thứ cấp. Các bức xạ trong vỏ trái đất Bức xạ từ mặt đất Các nhân phóng xạ trong vỏ trái đất gồm các họ phóng xạ Uranium, Thorium và các hạt nhân phóng xạ nhẹ khác như K40, Rb87,… chiếu xạ này trung bình khoảng 0,45 mSv/năm, tuy nhiên có thể đạt đến 1,8 mSv/năm và nhiều nơi trên trái đất lên tới 16 mSv/năm (bang Nimasgerais ở Brazil, bang Kerela ở Ấn Độ). Bức xạ từ không khí Do khí phóng xạ bốc lên từ vỏ trái đất (chủ yếu là khí radon). Chiếu xạ gây nên bởi nguyên nhân này là tương đối yếu, trung bình 0,05 mSv/năm. Radon-222 () và các sản phẩm phân rã sống ngắn của nó () xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp. Trong không khí gần mặt đất, lượng thay đổi trong khoảng từ 0,1 đến 10 Bq/m3 (trung bình là 3 Bq/m3). Chu kỳ bán rã của là 3,8 ngày. Bức xạ trong các vật liệu xây dựng Đó là các bức xạ của Uranium, Thorium và Potassium có chứa trong các vật liệu như: cát sỏi, xi măng, bê tông, tường khô, gỗ, gạch nung… Radon thoát ra từ đất và các vật liệu xây dựng, do đó lượng radon trong các phòng kín lớn hơn rất nhiều so với ở ngoài trời. Trên phạm vi toàn cầu, trong quy mô của từng nước, người ta đã nghiên cứu xác định lượng radon trong các nhà ở: Ở châu Âu trung bình từ 20 đến 50 Bq/m3; ở mỹ trung bình là 55 Bq/m3 nhưng trong khoảng 1-3% các nhà một căn hộ riêng, tức là khoảng hàng triệu nhà, lượng radon lên tới 300 Bq/m3. Ở Việt Nam, chưa có đầy đủ số liệu thống kê, tuy nhiên kết quả của một số nghiên cứu cho thấy: lượng radon trong nhà ở khu vực Hà Nội vào khoảng 30 Bq/m3, ở miền núi thường lớn hơn vài lần. Lượng radon trong nhà ở phụ thuộc vào vùng địa lý, tuỳ thuộc vào mùa trong năm và các yếu tố địa lý, khí hậu... Trong một nhà: tầng thấp có lượng radon nhiều hơn tầng cao, trong phòng thoáng, lượng radon ít hơn so với trong phòng kín. Bức xạ từ nước và thức ăn Nước có chứa K40 và các nguyên tố phóng xạ khác gây chiếu xạ lên cơ thể trung bình đạt tới 0,25 mSv/năm. Các bức xạ tự nhiên này chiếu xạ lên cơ thể con người theo hai cách: chiếu xạ trong do ăn uống, hít phải và chiếu xạ ngoài. Liều chiếu xạ do bức xạ tự nhiên trung bình lên người ở vùng “bình thường” được cho trong bảng. Bảng 1: Liều lượng con người nhận do bức xạ tự nhiên Nguồn Liều bức xạ tự nhiên trung bình mỗi người nhận được trong một năm Từ đất Từ vũ trụ Từ thức ăn Từ không khí 0,48 mSv 0,38 mSv 0,24 mSv 1,30 mSv Tổng cộng 2,40 mSv Chiếu Xạ Nhân Tạo Chiếu xạ y tế: Trong lĩnh vực y tế hiện nay đang sử dụng khá phổ biến các nguồn bức xạ để phục vụ việc chẩn đoán, điều trị bệnh (đặc biệt là điều trị ung thư) như máy X-quang chẩn đoán, máy xạ trị và dược chất phóng xạ... Tuy nhiên, đây cũng là “con dao hai lưỡi” bởi nếu không được đầu tư trang thiết bị đủ điều kiện an toàn và kiểm soát chặt chẽ thì đây lại là một tác hại rất nguy hiểm đối với nhân viên y tế, người bệnh và môi trường. Trong chiếu xạ nhân tạo thì chiếu xạ y học là nguồn chủ yếu. Trong đó, liều lượng đóng góp chủ yếu là do chuẩn đoán bằng X-quang. Bảng 2: Liều lượng do chiếu xạ y học Nguồn gốc mSv/năm X-quang và chuẩn đoán X-quang và phóng xạ điều trị Chuẩn đoán y học hạt nhân Điều trị y học hạt nhân 0.60 0.03 0.002 <1 Hiện nay, trong y tế, các nguồn phóng xạ được sử dụng để chuẩn đoán và điều trị bệnh. Có thể phân nguồn phóng xạ trong lĩnh vực y tế thành 2 loại: một là nguồn từ máy X-quang, nghĩa là dùng chùm tia X có cường độ tương đối mạnh chiếu nhanh trong thời gian ngắn dùng trong chụp hình giúp cho việc chẩn đoán bệnh. Ngoài ra còn có nguồn từ máy phát tia X, các nguồn phóng xạ phát ra các chùm tia tương đối yếu và được chiếu liên tục trong soi hình. Nguồn thứ hai là sử dụng các đồng vị phóng xạ để điều trị bệnh. Nguồn này lại được chia làm 2 loại: nguồn kín và nguồn hở. Nguồn kín là các máy có sử dụng đồng vị phóng xạ như máy xạ trị Cobatl, máy gia tốc điện tử tuyến tính tạo chùm electron hay tia X với năng lượng 4-25MeV, dao phẫu thuật bằng tia gamma... Nguồn hở là các chất phóng xạ được đưa trực tiếp vào trong cơ thể qua đường tiêu hóa hoặc tiêm để chẩn đoán và chữa trị bệnh (hay còn gọi là phương pháp điều trị chiếu trong) bằng cách tiêm hoặc uống. Các nguồn này thường phát ra năng lượng bức xạ beta. Bảng 3: Một số đồng vị phóng xạ sử dụng trong y tế ĐVPX Phát ra bức xạ ứng dụng Bi-213 (46 m) Anpha Điều trị ung thư Co-60 (5,27 y) Gamma Xạ trị ngoài, khử trùng Ho-166(26h), Cu-64 (13 h) Chẩn đoán, điều trị I-125 (60d) Chẩn đoán Ir-192 (74 d), Pd-103 (17 d) Xạ trị trong Fe-59 (46 d) Chẩn đoán Lu-177 (6,7 d), I-131 (8 d) Gamma Chụp ảnh P-32 (14 d), Y-90 (64 h) Beta Xạ trị Re-186 (3,8 d), Sm-153 (47 h), Sr-89 (50 d) Beta, gamma yếu Giảm đau C-11, N-13, O-15, F-18, Cu-64 (13 h) Positron Trong máy pet chẩn đoán Mặc dù, các nguồn chiếu xạ này được dùng để chẩn đoán và điều trị bệnh cho con người song ít nhiều nó vẫn có những ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe của bệnh nhân và cả những nhân viên kĩ thuật làm việc trực tiếp với nó. Khi chiếu một liều bức xạ nhất định lên bệnh nhân trong chuẩn đoán hay điều trị thì ít nhiều các tia bức xạ ấy cũng ảnh hưởng đến các tế bào xung quanh vùng chiếu thậm chí một số trường hợp vùng ảnh hưởng rất lớn. Các tế bào khi bị chiếu sẽ dẫn đến giảm chức năng hoặc có thể bị hoại tử ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Trong quá trình điều trị ở bệnh nhân có thể xuất hiện một số triệu chứng đi kèm: mệt mỏi, thay đổi trên da, ăn mất ngon, nổi ban đỏ, rụng lông tóc… Ngoài bệnh nhân thì chính những nhân viên làm việc nhiều năm với chất phóng xạ cũng chịu nhiều ảnh hưởng với những triệu chứng như trên, nhiều trường hợp bị mắc các bệnh ung thư… Chiếu xạ trong công nghiệp Công nghệ kĩ thuật ngày càng phát triển cùng với đó là những ứng dụng của kỹ thuật hạt nhân trong công nghiệp cũng ngày càng đa dạng và phổ biến. Người ta sử dụng kỹ thuật nguồn kín để xây dựng các hệ đo và tự động hóa trong các dây truyền sản xuất của các nhà máy công nghiệp, chẳng hạn: - Đo mức cho các bể đựng phối liệu, đo độ ẩm và mật độ của sản phẩm giấy trong các nhà máy sản xuất giấy; - Đo mức chất lỏng trong các bể đựng phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng; - Đo mức trong các hộp sản phẩm của các nhà máy sản xuất bia và nước giải khát; - Đo độ dày sản phẩm của các nhà máy sản xuất vật liệu sắt thép; - Các hệ đo phóng xạ trong các giếng khoan của công nghiệp dầu khí. Bên cạnh kỹ thuật nguồn kín, kỹ thuật nguồn hở hay đồng vị phóng xạ đánh dấu cũng được sử dụng phổ biến. Chẳng hạn, việc tối ưu hóa quy trình và thời gian pha trộn phế liệu trong các dây chuyền của các nhà máy sản xuất xi măng, nhà máy hóa chất, v.v... Trong lĩnh vực khai thác dầu khí, kỹ thuật đánh dấu phóng xạ được sử dụng để xác định mặt cắt nước bơm ép trong các giếng bơm ép, nghiên cứu hiện tượng ngập lụt trong các giếng khai thác của mỏ dầu bạch hổ. Hay kĩ thuật chụp gamma sử dụng để soi hành lý tại các sân bay. Bảng 4: Một số đồng vị phóng xạ sử dụng trong công nghiệp ĐVPX Sử dụng trong công nghiệp H-3, Au-198, Tc-99m Nghiên cứu về nước thải C-14, Cl-36,H-3 Đo tuổi nước Sc-40 Ag-110m, Co-60, La-140, Sc-46, Au-198 Nghiên cứu về hiệu quả lò cao Mn-54, Zn-65 Nghiên cứu về tác động môi trường của khai thác mỏ Cr-57, Ir-192, Au-198 Nghiên cứu xói mòn bờ biển Co-60 Khử trùng trong y tế và thực phẩm Cs-137, Giám sát xói mòn đất, lắng đọng, độ cao mực nước trong bình chứa Ir-192, Yb-169, Co-60, Se-75 Chụp X-quang công nghiệp kiểm tra các mối hàn Pb-210 Đo lường tuổi đất, cát Ngoài các nguồn chiếu xạ trên, tại và gần những trung tâm hạt nhân, nhà máy điện nguyên tử, các nhân viên và dân cư sinh sống và làm việc quanh đây cũng chịu một lượng chiếu xạ nhất định. Chủ yếu là chiếu xạ do các chất thải phóng xạ có chứa những đồng vị phóng xạ như:…………... Các nguồn phóng xạ sử dụng trong công nghiệp thường là những nguồn có chu kì bán rã ngắn. Chúng phát ra các bức xạ gamma, tia X, anpha, beta, bức xạ neutron và bức xạ cực tím. Việc bị chiếu xạ bởi các nguồn bức xạ này ít nhiều ảnh hưởng đến sức khỏe của những nhân viên làm việc trực tiếp với nó. Tro bụi phóng xạ Hình 2: Người dân Nhật bị bỏng do bom nguyên tử của Mỹ. Do các vụ nổ hạt nhân là chủ yếu: - Các chất phân hạch không được sử dụng hoặc mới được tạo ra do tương tác với neutron như Pu239 theo phản ứng (n, U238). - Các sản phẩm phân hạch. - Triti trong các động cơ nhiệt lạnh. - Các sản phẩm kích hoạt tạo nên ở lớp vỏ của động cơ như: Fe56, Zn65, Mn54, Co60, Rn102, W185. - Các sản phẩm kích hoạt tạo ra trong môi trường xung quanh, nhất là vụ nổ xảy ra trong lòng đất hoặc trên mặt đất (Si21, Al28, Na24, Zn65, Fe55, Mn54) và C14 tạo nên bởi phản ứng N14(n,p)C14. Những tro bụi này được tung lên khí quyển trong các vụ nổ sẽ rơi xuống dưới dạng hạt nhỏ. Thời gian tro bụi phóng xạ lưu lại trong khí quyển có thể kéo dài hàng chục năm tùy thuộc vào các vụ nổ và các điều kiện phức tạp của khí tượng. Hình 3: Biểu đồ cho thấy các đường nét biểu thị tổng liều từ bụi phóng xạ trên bề mặt một vụ nổ của 1 lượng phân hạch megaton Hầu hết các nguy hiểm bức xạ từ các vụ nổ hạt nhân là do các hạt nhân phóng xạ có chu kì bán rã ngắn bên ngoài tác động lên cơ thể. Các hạt nhân phóng xạ này có thời gian sống khoảng vài giây đến vài tháng thường tập trung ở tâm vụ nổ với thông lượng neutron rất lớn. Chúng tác động trực tiếp lên cơ thể với một liều chiếu rất lớn gây ra các triệu chứng như bỏng nặng đến tử vong. Bên cạnh các nhân phóng xạ với thời gian sống ngắn ảnh hưởng ngay lập tức lên cơ thể còn có các tro bụi phóng xạ khác có thời gian sống rất lâu. Chính vì vậy các triệu chứng nó gây ra cho con người không thể sớm phát hiện mà nó tích tụ lâu dần trong cơ thể phá hoại các tế bào, từ đó hình thành các bệnh lý nghiêm trọng. Thường khi phát hiện ra thì bệnh đã phát triển rất trầm trọng. Ví dụ: Strongsi-90 có chu kì bán rã 28 năm, nó là chất hóa học tương tự như Canxi, chính vì thế nó được tích tụ trong xương đang phát triển. Bức xạ mà nó tạo ra lâu ngày tích tụ lại có thể gây ra các khối u, bệnh bạch cầu, và bất thường khác của máu; Iốt-131 có chu kỳ bán rã là 8,1 ngày khi nuốt phải, nó tập trung ở tuyến giáp. Các bức xạ mà nó tạo ra có thể tiêu diệt tất cả hoặc một phần của tuyến giáp; Cesium-137 có chu kỳ bán rã 30 năm, nó không là một mối đe dọa lớn về sinh học như Strontium-90. Trong cơ thể nó hoạt động tương tự như Kali, do đó nó sẽ được phân phối khá thống nhất khắp cơ thể. Điều này có thể góp phần chiếu xạ sinh dục và gây ra những tổn thương di truyền. Plutonium 239 có chu kỳ bán rã là 24.400 năm, nó là một hạt hiếm khi nhìn thấy, chỉ cần uống một lượng nhỏ khoảng 1 microgram Plutonium cũng đủ để gây ra những nguy cơ về sức khỏe nghiêm trọng, có thể hình thành lên các khối u xương và phổi. Bên cạnh đó còn rất nhiều các nguyên tố phóng xạ khác tạo ra sau các vụ nổ và tồn tại rất lâu trong khi quyển, nước, đất và khi bức xạ mà chúng gây ra chiếu xạ lên con người cũng gây ra những ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của họ. Mà ảnh hưởng nghiêm trọng nhất đến những cư dân sống tại và gần sát trung tâm các vụ nổ. TÁC HẠI CỦA BỨC XẠ ION HÓA LÊN CƠ THỂ CON NGƯỜI Các bức xạ hạt nhân có năng lượng đủ lớn để gây ion hóa. Sự ion hóa nguyên tử hay phân tử làm thay đổi tính chất hóa học hay sinh học–làm tổn thương tới các phân tử sinh học. Tổn thương gây ra bởi bức xạ là hệ quả của các tổn thương ở nhiều mức độ liên tục diễn ra trong cơ thể sống từ tổn thương phân tử, tế bào, mô đến tổn thương các cơ quan và các hệ thống của cơ thể. Hậu quả của các tổn thương này làm phát sinh những triệu chứng lâm sàng, có thể dẫn đến tử vong. Bên cạnh đó, trong các tế bào còn có quá trình phục hồi tổn thương. Sự phục hồi này cũng diễn ra từ mức độ phân tử, tế bào, mô đến hồi phục các cơ quan và các hệ thống trong cơ thể. Tác động của bức xạ ion hóa lên cơ thể con người qua hai cơ chế: trực tiếp và gián tiếp. Cơ Chế Tác Dụng Của Bức Xạ Ion Hóa Lên Con Người Cơ chế trực tiếp: Cơ chế này xảy ra khi bức xạ ion hóa các phân tử hữu cơ (chính là các phân tử ADN trong tế bào). Những bức xạ với năng lượng lớn (anpha) khi đi vào cơ thể sẽ trực tiếp phá vỡ các tế bào gây ion hóa, làm đứt gãy các mối liên kết trong các gen, các nhiễm sắc thể của tế bào, làm sai lệch cấu trúc gen và nhiễm sắc thể, gây tổn thương đến chức năng của tế bào. Cơ chế gián tiếp: Cơ chế này xảy ra khi bức xạ ion hóa các phân tử nước, sau đó các sản phẩm độc hại của các phân tử nước tác dụng lên các phân tử hữu cơ. Trong cơ thể người có 70% là nước, trong tế bào có khoảng 1,2.107 phân tử nước trong một phân tử ADN, do đó bức xạ vào sẽ tương tác với các phân tử nước nhiều hơn các phân tử ADN. Sự ion hóa có thể dẫn đến sự thay đổi phân tử nước tạo thành một loại hóa chất làm thay đổi nhiễm sắc thể, từ đó làm thay đổi cấu trúc và chức năng của tế bào làm xuất hiện các triệu chứng lâm sàng: buồn nôn, đục nhân mắt, ung thư sau thời gian dài. Quá trình dẫn đến các tổn thương do bức xạ có thể chia theo 4 giai đoạn: Giai đoạn vật lý Giai đoạn này kéo dài 10-16 giây, các tế bào hấp thụ năng lượng bức xạ dẫn đến sự ion hóa. Quá trình này được thể hiện qua: Bức xạ®H2O®H2O+ + e- Giai đoạn hóa lý Giai đoạn này kéo dài 10-6 giây, các ion H2O+ phân ly: H2O+®H+ + OH còn các ion e- kết hợp với các phân tử H2O trung hòa sau đó lại phân ly: e- + H2O®H2O-®H+OH- Các sản phẩm của sự tương tác lên phân tử nước: H+, OH-, H, OH. Trong đó: các ion H+, OH- tồn tại khá lâu, khá nhiều trong nước thường và không gây ra các phản ứng tiếp theo; các gốc tự do H,OH có một điện tử không bắt cặp và có hoạt tính hóa học rất cao nên các gốc OH có thể kết hợp với nhau tạo thành Peroxide H2O2. Giai đoạn hóa học Giai đoạn này kéo dài vài giây, trong giai đoạn này, các sản phẩm phản ứng tương tác với các phân tử hữu cơ quan trọng của tế bào. Các gốc tự do và các tác nhân oxy hóa có thể tự dính vào phân tử hoặc làm đứt gãy các mối liên kết trong các phân tử. Giai đoạn sinh học Giai đoạn này kéo dài từ vài chục phút đến vài chục năm với các triệu chứng cụ thể. Những thay đổi hóa học dẫn đến các thay đổi sinh học vì nó có thể ảnh hưởng đến các tế bào riêng lẻ theo các cách khác nhau: Giết chết tế bào trong thời gian ngắn. Ngăn cản hoặc làm chậm trễ sự phân chia tế bào. Thay đổi vĩnh viễn tế bào và truyền cho tế bào con cháu. Ảnh hưởng của bức xạ lên cơ thể người chính là gây ra những tổn thương đến từng tế bào riêng lẻ. Sự ảnh hưởng này có thể chia làm hai giai đoạn: Hiệu ứng Somatic (cá thể) xuất hiện do sự tổn thương các tế bào bình thường của cơ thể và chỉ ảnh hưởng lên người bị chiếu xạ. Hiệu ứng Hereditary (di truyền) xuất hiện do sự tổn thất của các tế bào thuộc các cơ quan sinh sản, các bộ phận sinh dục. Sự khác nhau quan trọng trong trường hợp này là ở chỗ sự tổn thất có thể truyền cho con cháu và các thế hệ mai sau của người bị chiếu xạ. Các yếu tố ảnh hưởng đến cơ chế tác động của bức xạ lên cơ thể con người: Liều hấp thụ D-năng lượng bức xạ truyền cho cơ thể. Liều tương đương H-đặc tính của từng loại bức xạ-trọng số bức xạ. Liều hiệu dụng E-đặc tính của mô hay cơ quan. Cách chiếu xạ: Chiếu liều cao 1 lần, nhiều lần. Chiếu liều thấp trường diễn. Chiếu bộ phận hay toàn thân. Các Tổn Thương Do Bức Xạ Ion Hóa Tổn thương ở mức nhiễm sắc thể ADN Do tác dụng trực tiếp hay gián tiếp, ADN có thể chịu các tổn thương sau: Đứt một nhánh. Đứt hai nhánh. Tổn thương base . Nối giữa các phân tử trong ADN. Nối giữa ADN và protein. Tổn thương bội (Bulky Lession). Thuộc loại tổn thương gây tử vong (Lethal Damage). Không sửa chữa được. Nếu tổn thương do bức xạ gây nên trên ADN là đủ lớn, thì có thể quan sát thấy những rối loạn của nhiễm sắc thể (Chromosome Aberration). Rối loạn nhiễm sắc thể xảy ra khi một đoạn dài của ADN bị thay đổi, nó bao gồm: nhân đôi (Duplication), bị cắt bỏ (Deletion), thêm vào một đoạn gen (Inversion), chuyển đoạn gen sang nhiễm sắc thể khác (Translocation). Những rối loạn NST rất tiêu biểu do tác dụng của bức xạ là sự hình thành NST hai tâm (Dicentric) và NST vòng. a) NST bình thường. b) trái: đứt ở cuối; phải: đứt một khe. c) rối loạn NST, t rái: mất một khoảng ở giữa; phải mất ở cuối. d) hai đoạn của nhánh này bị cắt và nối sang nhánh khác. e) NST bị nối thành vòng. f) hai nhánh bị cắt nối thành vòng. g) một cặp NST bình thường. h) Hai NST dính lại thành một NST hai tâm + hai đoạn đứt hỗn hợp. i) Hai NST trao đổi các đoạn cho nhau. Từ b-f: nội NST. Trường hợp h + i: giữa các NST. Tổn thương ở mức phân tử. Phân tử có thể kháng virut HIV Các tương tác của bức xạ ion hóa với tổ chức sống cũng giống như với môi trường vật chất không sống, nghĩa là kích thích và ion hóa các nguyên tử, phân tử. Đặc điểm của các phân tử sinh học là các phân tử lớn, thường có rất nhiều mối liên kết hóa học. Khi bị chiếu xạ, năng lượng của chùm tia bức xạ truyền trực tiếp hoặc gián tiếp cho các phân tử sinh học làm phá vỡ các mối liên kết hóa học hoặc phân li các phân tử sinh học. Tuy nhiên, các bức xạ ion hóa thường khó làm đứt hết các mối liên kết hóa học mà thường chỉ làm mất thuộc tính sinh học của các phân tử sinh học. Tổn thương ở mức tế bào Tế bào hồng cầu Sự thay đổi đặc tính của tế bào có thể xảy ra trong nhân và nguyên sinh chất của chúng sau khi bị chiếu xạ. Trong nhiều trường hợp người ta thấy thể tích tế bào tăng lên do có sự hình thành các khoảng trống trong nhân và trong nguyên sinh chất của chúng sau chiếu xạ. Nếu bị chiếu xạ liều cao tế bào có thể bị phá hủy hoàn toàn. Các tổn thương phóng xạ lên tế bào có thể làm cho: Tế bào bị chết do tổn thương nặng ở nhân và nguyên sinh chất. Tế bào không chết nhưng không phân chia được. Tế bào không phân chia được nhưng nhiễm sắc thể tăng lên gấp đôi và trở thành tế bào khổng lồ. Tế bào vẫn phân chia thành hai tế bào mới nhưng có rối loạn trong cơ chế di truyền. Khi phân tử có số lượng trên 100000 sẽ có chừng 10.000 liên kết hóa học. Cấu trúc như thế này làm cho các phân tử sinh học gần giống các tinh tể nhỏ. Quá trình ion hóa không nhất thiết làm đứt nhiều liên kết hóa học đến mức phân hủy phân tử mà nhiều khi chỉ làm thay đổi phân tử ở mức làm mất thuộc tính sinh học của chúng. Thí dụ: tế bào ở tay chân có khả năng chịu đựng lớn nhất, trái lại những mô ở trạng thái phát triển mạnh kém chịu đựng nhất, tủy xương thuộc loại mô này, tủy xương sản sinh ra hồng cầu nên một trong những triệu chứng đầu tiên của bệnh phóng xạ là hồng huyết cầu bị giảm, các cơ quan sinh dục cũng thuộc loại này. Nói chung các mô của trẻ con, người đang phát triển thì tia phóng xạ nguy hiểm hơn đối với người có tuổi. Các hiệu ứng và biểu hiện Tùy theo loại bức xạ ion hóa, năng lượng bức xạ, thời gian chiếu, liều chiếu, đối tượng bị chiếu mà xuất hiện các hiệu ứng khác nhau. Hiệu ứng sớm Hiệu ứng sớm là hiệu ứng xảy ra sau một khoảng thời gian ngắn từ vài giờ đến một vài tuần sau khi bị chiếu xạ cấp diễn. Các hiệu ứng này xảy ra do sự suy giảm nhanh chóng số lượng tế bào trong một số cơ quan của cơ thể, vì nhiều tế bào đã bị hủy diệt hoặc quá trình phân chia tế bào đã bị hủy diệt hoặc bị cản trở hay chậm lại.các hiệu ứng xảy ra chủ yếu do tổn thương trên da, tủy xương, bộ máy tiêu hóa, cơ thần kinh. Máu và cơ quan tạo máu: sau khi bị chiếu xạ cao chúng có thể ngừng hoạt động và số lượng tế bào trong máu ngoại vi giảm xuống nhanh chóng. Các biểu hiện lâm sàn như: triệu chứng sốt xuất huyết, phù, thiếu máu. Hệ tiêu hóa: chiếu xạ liều cao làm tổn thương niêm mạc ống vị tràng gây ảnh hưởng đến việc tiết dịch của các ống tiêu hóa với các triệu chứng như ỉa chảy, sút cân, nhiễm độc máu, giảm sức đề kháng của cơ thể. Da: một hiệu ứng sớm xuất hiện trên da sau khi bị chiếu xạ liều cao là hiệu ứng ban đỏ. Các tổn thương này có thể dẫn tới viêm da, xạm da,viêm loét, thoái hóa, hoại tử da hoặc phát triển các khối u ác tính ở da. Chẳng hạn một liều chiếu 3 Gy của tia X năng lượng thấp sẽ gây ban đỏ và những liều lớn hơn có thể gây ra sự bỏng rộp, loét. Cơ quan sinh dục: nếu chiếu với liều cao sẽ gây nên sự vô sinh. Sự phát triển của phôi thai: khi người mẹ mang thai mà bị chiếu xạ có thể xuất hiện những bất thường như: xẩy thai, thai chết lưu hoặc sinh ra những đứa trẻ bị dị tật bẩm sinh. Hiệu ứng muộn Hiệu ứng muộn là hiệu ứng xảy ra sau một thời gian dài thì hậu quả của sự tác hại do sự chiếu xạ mới xuất hiện. Hiệu ứng muộn được chia làm hai loại: hiệu ứng sinh thể và hiệu ứng di truyền. Hiệu ứng sinh thể (Somatic Effects) Giảm thọ: Ở liều thấp mức độ giảm thọ không rõ ràng nên chưa thu được những số liệu thống kê có ý nghĩa về giảm thọ. Nhưng rõ ràng là có hiệu ứng này. Ung thư phổi: thợ mỏ khai thác Uran hoặc thợ hầm lò có tỷ lệ ung thư phổi cao do tác động của khí Radon và các phóng xạ của nó. Bệnh máu trắng: bệnh máu trắng cấp tính và mạn tính ở tủy, mức liều làm tăng tỷ suất của bệnh máu trắng. Ung thư xương: chủ yếu gây ra do nhiễm bẩn phóng xạ. Đục nhãn cầu mắt: nếu chiếu quá liều cấp diễn và trường diễn đều có thể gây đục nhân mắt, các bộ phận khác của mắt cũng bị hại. Đặc trưng đục nhân mắt do bức xạ là lớp tế bào ở mặt phía sau của thủy tinh bị tổn thương tạo thành vùng mờ ngăn cản ánh sáng đi vào mắt. Hiệu ứng di truyền (Genetic Effects) Thông tin di truyền cần để tạo ra một cơ thể mới và giữ đúng chức năng của nòi giống được chứa trong nhiễm sắc thể của các tế bào giống (tinh trùng và trứng) đơn vị thông tin trong nhiễm sắc thể là những gen. Mỗi gen là một tổ hợp rất nhiều đại phân tử ADN. Trong đó các thông tin di truyền được mã hóa theo dãy chuỗi các phân tử xác định. Thế hệ sau bị ảnh hưởng sau vụ nổ nhà máy điện hạt nhân Chernobyl (1986) Các thông tin di truyền bị tác động bởi nhiều tác nhân gây đột biến, bức xạ là một tác nhân. Chúng làm đứt gãy các dãy gốc trong phân tử ADN. Khi thông tin của tế bào giống bị biến đổi và tế bào giống được thụ tinh thì thế hệ con cháu của người bị chiếu xạ sẽ có khuyết tật di truyền do đột biến. Đột biến gen xảy ra ở một gen sẽ ảnh hưởng đến một đặc tính nào đó của cơ thể do gen đó phụ trách. Đột biến nhiễm sắc thể do bức xạ làm đứt gãy nhiễm sắc thể. Các mẫu đoạn đứt gãy chứa nhiều gen không nối lại với nhau đúng như cũ hoặc nối với chỗ khác hoặc không nối với chỗ nào. Khi tế bào phân chia làm cho tế bào con cháu hoặc bị thiếu phần thông tin ở đoạn nhiễm sắc thể bị đứt gãy không nối lại như cũ hoặc sai lệch thông tin do nối sai chỗ hoặc thừa do không nối với chỗ nào tạo ra những đặc điểm đột biến về cấu tạo, hình thể. Hiệu ứng ngẫu nhiên và tất nhiên Vào đầu những năm 90 ICRP đã đưa ra khái niệm “hiệu ứng ngẫu nhiên và tất nhiên” để phân biệt các hiệu ứng mà mức độ trầm trọng của chúng liên quan tới liều chiếu. Trong thông báo Publication 60, ICRP giải thích rằng các hiệu ứng ngẫu nhiên là những hiệu ứng (thường là về lâu dài) không có ngưỡng rõ rệt. Nguy cơ xảy ra một hiệu ứng do chiếu xạ tăng lên cùng với sự tăng liều, nhưng mức trầm trọng của hiệu ứng đó không phụ thuộc vào độ lớn của liều. Các hiệu ứng tất nhiên là hiệu ứng có ngưỡng xác định. Mức độ trầm trọng của hiệu ứng này tăng lên theo sự tăng của liều, nhưng nguy cơ xảy ra hiệu ứng là không tồn tại ở dưới ngưỡng và chắc chắn xảy ra ở trên ngưỡng đó. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng sinh học của bức xạ ion hóa - Suất liều chiếu: Với cùng một liều hấp thụ như nhau, thời gian chiếu kéo dài sẽ làm giảm hiệu ứng sinh học của bức xạ. Nguyên nhân này được giải thích bằng khả năng phục hồi của cơ thể ở những mức liều khác nhau. Với những suất liều nhỏ, tốc độ phát triển những tổn thương được cân bằng với tốc độ hồi phục sẽ giảm xuống mức độ tổn thương tăng lên, hiệu ứng sinh học của bức xạ. Nguyên nhân này được giải thích bằng khả năng phục hồi của cơ thể ở mức liều khác nhau. Với những suất liều nhỏ, tốc độ phát triển những tổn thương được cân bằng với tốc độ hồi phục của cơ thể. Nếu tăng suất liều lên thì tốc độ hồi phục sẽ giảm xuống mức độ tổn thương tăng lên, hiệu ứng sinh học cũng tăng theo. Bảng 5: Hiệu ứng sau khi chiếu xạ toàn thân Liều Hiệu Ứng 0,1 Gy Không có dấu hiệu tổn thương trên lâm sàng. Tăng sai lệch nhiễm sắc thể có thể phát hiện được. 1 Gy Xuất hiện bệnh nhiễm xạ trong số 5-7 % cá thể sau chiếu xạ. 2-3 Gy Rụng lông, tóc, đục thủy tinh thể, giảm bạch cầu, xuất hiện ban đỏ trên da. Bệnh nhiễm xạ gặp ở hầu hết các đối tượng bị chiếu. Tử vong 10-30 % số cá thể sau chiếu xạ. 3-5 Gy Giảm bạch cầu nghiêm trọng, ban, xuất huyết, nhiễm khuẩn, rụng lông, tóc. Tử vong 50% số cá thể sau chiếu xạ. 6 Gy Vô sinh lâu dài ở cả nam và nữ. Tử vong hơn 50% số cá thể bị chiếu cả khi được điều trị tốt nhất. - Diện tích bị chiếu xạ Mức độ tổn thương sau chiếu xạ còn phụ thuộc rất nhiều vào diện tích bị chiếu. Chiếu một phần (chiếu cục bộ) hay chiếu toàn thân. Liều tử vong khi chiếu toàn thân thấp hơn nhiều so với liều chiếu cục bộ.Ví dụ: liều 6 Gy chỉ làm đỏ da nếu chiếu cục bộ, nhưng là liều LD50/30 nếu chiếu toàn thân. Điều này có thể là do khi chiếu xạ toàn thân, các tổn thương nhẹ ở các cơ quan khác nhau trong cơ thể hợp lại và tạo ra các hội chứng của chiếu xạ cấp. KHẮC PHỤC Mức Chiếu Xạ Được Phép Giới Hạn Nhiệm vụ chủ yếu của việc bảo vệ chống bức xạ ion hóa là không để sự chiếu xạ trong và ngoài lên cơ thể có thể vượt quá liều lượng được phép giới hạn, nhằm phòng ngừa các bệnh thân thể và di truyền của con người. Liều lượng được phép giới hạn thường được coi là mức chiếu xạ hàng năm của một nhân viên, khi liều lượng được tích lũy đều đặn trong vòng 50 năm không gây ra những biến đổi bất lợi có thể phát hiện bằng các phương pháp hiện đại về tình trạng sức khỏe của bản thân nhân viên bị chiếu xạ và con cháu của người đó. Từ những năm 30, ICRP (uỷ ban quốc tế về an toàn bức xạ) đã khuyến cáo rằng mọi tiếp xúc với bức xạ vượt quá giới hạn phông bình thường nên giữ ở mức độ càng thấp càng tốt. Khuyến cáo đó được bổ sung bằng những khuyến cáo giới hạn liều được điều chỉnh hàng năm, để giúp công nhân làm việc trong điều kiện bức xạ và công chúng nói chung phòng tránh quá liều. Các giới hạn khuyến cáo gần đây nhất được đưa ra năm 1990. Nó không là giới hạn bắt buộc, nhưng đã được thông qua như là quy tắc luật pháp ở nhiều nước. Đối với công nhân: theo khuyến cáo của ICRP, thì mức liều đối với công nhân không nên vượt quá 50 mSv/năm và liều trung bình cho 5 năm không được vượt quá 20 mSv. Nếu một phụ nữ mang thai làm việc trong điều kiện bức xạ, thì giới hạn liều nghiêm ngặt hơn cần được áp dụng là 2 mSv. Giới hạn liều được chọn để bảo đảm rằng, rủi ro nghề nghiệp đối với công nhân bức xạ không cao hơn rủi ro nghề nghiệp trong các ngành công nghiệp khác được xem là an toàn nói chung. Đối với công chúng: giới hạn liều đối với công chúng nói chung thấp hơn đối với công nhân. ICRP khuyến cáo rằng giới hạn liều đối với công chúng không nên vượt quá 1 mSv/1 năm. Đối với bệnh nhân: ICRP không có khuyến cáo giới hạn liều đối với bệnh nhân. Ở nhiều cuộc chụp X-quang, bệnh nhân phải chiếu liều cao hơn nhiều lần so với giới hạn liều cho công chúng. Trong xạ trị, liều chiếu có thể tăng gấp hàng trăm lần so với giới hạn liều đối với công nhân. Bởi vì liều xạ được dùng là để xác định bệnh và để chữa bệnh, nên hiệu quả của điều trị được xem là cần thiết hơn ngay cả khi phải dùng đến liều cao. Và ICRP cũng đưa ra khuyến nghị cho biết liều giới hạn qua các thời kỳ như sau: Bảng 6: Giới han liều qua các thời kỳ của ICRP Năm Cho nhân viên bức xạ Cho dân chúng 1925 5200 mSv/năm 1934 3600 mSv/năm 1950 150 mSv/năm 15 mSv/năm 1957 50 mSv/năm 5 mSv/năm 1990 20 mSv/năm 1 mSv/năm Như vậy, theo Ủy ban quốc tế về an toàn bức xạ, liều lượng giới hạn cho phép được tiếp nhiễm các loại bức xạ trong một năm là 1 mSv; điều đó có nghĩa là trong vòng một năm, mỗi người dân bình thường không nên nhận một liều lượng bức xạ nhân tạo quá 1 mSv. Sở dĩ có mức giới hạn cho phép trên là Ủy ban đã xuyên qua tính xác suất và đưa ra kết luận như sau, nếu có một trịệu người bị chiếu xạ bởi một liều phóng xạ có cường độ 1 mSv thì có 40 người có nguy cơ bị ung thư. Mặt khác, do các chất phóng xạ phân bố không đồng đều trong các cơ quan và mô khác nhau của người. Chính vì vậy mức độ bị bệnh phóng xạ phụ thuộc không chỉ vào liều lượng do bức xạ mà còn vào cơ quan tới hạn, nơi tích lũy chất phóng xạ nhiều nhất dẫn đến tình trạng bệnh tật của toàn cơ thể người. Cụ thể, liều lượng được phép trong các cơ quan tới hạn đối với các đối tượng khác nhau, đơn vị mSv/ năm. Bảng 7: LLDPGH của sự chiếu trong và ngoài Nhóm cơ quan tới hạn Nhân viên phóng xạ Những cá biệt trong dân chúng Dân cư nói chung Toàn thân,tủy xương,các tuyền sinh dục 20 5 1,7 Cơ,mô mỡ, gan, thận, lách… 60 6 2 Xương,tuyến giáp,da 120 12 4 Tay,chân 300 30 10 An Toàn Bức Xạ Đối Với Chiếu Xạ Ngoài Và Trong Việc sử dụng các nguồn bức xạ ion hóa (NBXIH) đúng theo các quy tắc an toàn có thể giúp chúng ta tránh được tác hại không mong muốn của chúng. Ngược lại, việc bỏ qua các quy tắc an toàn sẽ dẫn đến những hậu quả nặng nề cho sức khỏe của người làm cũng như những người xung quanh. Mức độ an toàn khi làm việc với NBXIH được xác định bằng những nhân tố sau: Độ kín của nguồn: - Khi sử dụng các NBXIH kín cần thực hiện các biện pháp sau: Trong chừng mực có thể. Đặt nguồn cách nhân viên phục vụ ở khoảng cách lớn nhất. Khi sử dụng nguồn bức xạ cần hướng nó về phía không có nhân viên làm việc. Khi suất liều lượng vượt quá mức cho phép giới hạn nhất thiết phải sử dụng các màn chắn bảo vệ. - Khi làm việc với các nguồn phóng xạ hở cần trù tính các biện pháp bảo vệ tránh sự chiếu ngoài và sự thâm nhập của các chất phóng xạ vào bên trong cơ thể, phải đảm bảo lượng các nuclit phóng xạ tại chỗ làm việc phải là nhỏ nhất. Dạng năng lượng của bức xạ ion hóa Hoạt tính và chu kỳ bán rã của các nuclit phóng xạ An toàn bức xạ đối với chiếu xạ ngoài Các nguy cơ của chiếu xạ ngoài Các loại bức xạ như hạt alpha, beta, gamma, tia X và neutron đều là các bức xạ ion hóa và gây hiệu ứng khi chiếu xạ ngoài. Tuy nhiên mức độ nguy hại của chúng không giống nhau. Hạt alpha ion hóa rất mạnh nhưng quảng đường đi ngắn, khoảng vài cm trong không khí và không thể xuyên qua được lớp ngoài của da nên không có nguy hiểm đối với chiếu xạ ngoài. Hạt beta có khả năng xuyên sâu hơn hạt alpha, mức độ xuyên sâu phụ thuộc vào năng lượng của hạt. Các hạt beta có năng lượng cao có thể một vài mét trong không khí và xuyên qua được lớp ngoài da và vào sâu khoảng vài mm. Tia gamma và tia X đi xuyên sâu vào cơ thể và gây nguy cơ chiếu ngoài trầm trọng . Hạt neutron cũng có khả năng đâm xuyên sâu và truyền năng lượng đáng kể cho cơ thể, do đó cũng rất nguy hiểm. Các biện pháp quản lý an toàn bức xạ để giảm liều chiếu ngoài Khi nhân viên làm việc với nguồn bức xạ, mà chủ yếu là nguồn phóng xạ kín và máy phát tia X, để giảm liều chiếu xạ ngoài tại vị trí người làm việc có thể sử dụng ba biện pháp sau: Giảm thời gian làm việc Tăng khoảng cách từ người tới nguồn Tăng chiều dày vật che chắn bức xạ Ngoài ra để nhân viên không bị liều chiếu cao, cần sử dụng cả biện pháp hành chính lẫn biện pháp kỹ thuật. Biện pháp hành chính là xây dựng các quy trình thao tác và nội quy làm việc. Về mặt kỹ thuật, các thiết bị có nguồn đặt bên trong cần phải bền vững về mặt cơ học, hóa học…để lấy nguồn phóng xạ ra ngoài phải dùng các dụng cụ thao tác từ xa hoặc các thiết bị đặc biệt, cấm dung tay cầm trực tiếp nguồn phóng xạ. Khi dùng các máy móc thiết bị với nguồn kín bên ngoài phòng làm việc phải trù liệu những biện pháp như hướng tia phóng xạ xuống đất hoặc phía không có người, để nguồn phóng xạ xa tối đa nơi người làm việc, hạn chế thời gian ở gần nguồn, dùng rào chắn di động và tường che bảo vệ, treo biển báo nguy hiểm bức xạ có thể dễ nhận thấy từ xa trên 3m. Ngoài ra cũng cần dùng các thiết bị tự động như dùng khóa tự động hạn chế và ngăn chặn người vào vùng nguy hiểm, dùng thiết bị điều khiển từ xa để tránh các thao tác trực tiếp, dùng máy đặt thời gian để kiểm soát thời gian chiếu xạ… An toàn bức xạ đối với chiếu xạ trong Các nguy cơ của chiếu xạ trong Chiếu xạ trong là chiều xạ của chất phóng xạ khi thâm nhập vào cơ thể. Nguồn chiếu xạ trong chủ yếu từ các nguồn phóng xạ hở hay các chất phóng xạ nhiễm xạ trên bề mặt hay trong môi trường nước, không khí. Một lượng rất bé chất phóng xạ có thể gây nên hiệu ứng chiếu xạ trong nguy hiểm. Chẳng hạn hạt alpha khi chiếu xạ trong nó sẽ làm tổn thương các cơ quan trong cơ thể do tiếp xúc trực tiếp của nguồn phóng xạ với các tế bào và do quãng chạy của nó rất ngắn. Như vậy, nguồn alpha truyền một lượng lớn năng lượng cho một thể tích rất lớn các tế bào và phá hỏng tổ chức hay các mô xung quanh nguồn phóng xạ. Hạt beta cũng gây sự chiếu xạ tập trung nhưng với quy mô thấp hơn hạt alpha. Hạt beta có quãng chạy dài hơn hạt alpha, do đó nó truyền năng lượng cho một thể tích lớn hơn và gây hiệu ứng có hại thấp hơn hạt alpha. Các tia gamma và tia X có khả năng đâm xuyên lớn hơn nên gây ít tác hại khi chiếu trong do nguồn neutron được chế tạo đặc biệt, nó có ít khả năng thâm nhập vào cơ thể và nguy cơ chiếu trong ít. Các biện pháp quản lý an toàn bức xạ để giảm liều chiếu trong Nguy cơ chiếu trong thường xảy ra khi làm việc với chất phóng xạ hở. Vì vậy để giảm liều chiếu trong cần có các biện pháp kỹ thuật và hành chính đối cới các phòng thí nghiệm có chất phóng xạ hở. Sau đây là một số biện pháp nêu trong “quy phạm an toàn bức xạ ion hóa” TCVN 4397-87: Thông gió, lọc sạch bụi khí của cơ sở bức xạ phải bảo đảm ngăn ngừa được sự nhiễm xạ không khí nơi làm việc và môi trường, tạo luồng không khí đi từ vùng ít bẩn đến vùng có khả năng bẩn nhiều. Không khí từ các hầm, tủ bốc, camera, tủ hút hoặc các thiết bị khác trước khi thải vào không khí phải lọc sạch bằng các bộ lọc có hiệu suất cao. Các cơ sở làm việc với chất phóng xạ hở cần phải có đường cấp và thoát nước. Hệ thống thoát nước đặc biệt cần trù liệu việc tẩy xạ cho nước thải để có thể sử dụng lại vào các mục đích công nghệ. Các thiết bị chứa dung dịch trong hệ thống thoát nước phóng xạ cần làm từ vật liệu không bị ăn mòn. Đối với nhân viên khi làm việc với chất phóng xạ hở cần chú ý những quy định sau: Cấm ăn uống, hút thuốc và dùng mỹ phẩm trong các vùng đã phân loại. Tuân thủ nội quy phòng thí nghiệm. Sử dụng áo quần bảo hộ, khẩu trang, gang tay… Kiểm tra mức nhiễm xạ bề mặt dụng cụ và phòng làm việc. Thiết bị đo ở lối vào ra vùng đã phân loại. Có các quy định khi vào và ra vùng đã phân loại. NHỮNG VỤ TAI NẠN ẢNH HƯỞNG NGHIÊM TRỌNG ĐẾN CON NGƯỜI Vụ Nổ Nhà Máy Điện Hạt Nhân Chernobyl (Ucraina) Ngày 26/4/1986, xảy ra tai nạn tại tổ máy số 4 nhà máy điện hạt nhân Chernobyl cách thủ đô Kiev (thuộc nước cộng hoà Ucraina thuộc Liên Xô cũ) khoảng 130 mét về phía bắc. Tai nạn xảy ra vào ngày 26 tháng 04 năm 1986 vào lúc 1 giờ sáng, nhà máy thuộc thế hệ thứ I, không có nhà chắn bảo vệ lò, nếu xảy ra tai nạn chất phóng xạ lập tức phát tán ra môi trường trực tiếp. Nhà máy xây dựng phục vụ cho sản xuất điện và cùng lúc làm giàu nguyên liệu để phục vụ quốc phòng. Tai nạn xảy ra khi nhân viên đang thực hiện các nhiệm vụ kiểm tra các tiêu chuẩn vận hành của nhà máy. Đã có sự sai sót khi thực hiện các bước kiểm tra dẫn đến phản ứng hạt nhân không còn kiểm soát được và dẫn đến cháy lò làm chết người và bụi phóng xạ đã làm ảnh hưởng rất lớn về người và vật chất: 2 người chết tại chỗ và sau đó có 56 người chết do bụi phóng xạ, có khoảng 4.000 người mang bệnh do nhiễm phóng xạ. Theo các nhà chức trách, có 31 người chết trong tai nạn này (trong đó, một người chết do bỏng khi đang dập lửa và một người khác bị mất tích) và 203 người nhập viện do bị nhiễm phóng xạ cấp tính. Do lò phản ứng và khu nhà bị phá hỏng, nên các chất phóng xạ bên trong lò phản ứng bị thoát ra ngoài. Ngay khi tai nạn xảy ra, khoảng 135.000 cư dân trong vòng bán kính 30 km từ nhà máy phải đi lánh nạn. Người ta đánh giá lượng tia phóng xạ mà những cư dân này phải nhận là 16.000 Sievert, nếu tính bình quân, thì mỗi người nhận là 120 mSv và cao hơn khoảng 50 lần so với lượng tia phóng xạ nhận từ tự nhiên (khoảng 2,4 mSv). Chất phóng xạ vượt qua biên giới làm ô nhiễm một phạm vi rộng lớn, sang các nước châu Âu tiếp giáp với Liên Xô cũ. Ảnh hưởng đến con người. Vùng chịu ảnh hưởng phóng xạ sau vụ nổ Chernobyl (Ucraina) Ngay sau vụ nổ, người ta lo sợ về tác hại sức khỏe của chất phóng xạ Iốt, với chu kỳ bán rã là 8 ngày. Hiện nay thì có lo ngại về chất Stronti-90 và Xedi-137 ô nhiễm trong đất, với chu kỳ bán rã là 30 năm. Xedi-137 qua đất thấm vào cây cỏ, sâu bọ, các giống nấm, lẫn vào thực phẩm địa phương. Nhiều khoa học gia tiên đoán rằng ảnh hưởng phóng xạ sẽ có tác hại đền nhiều thế hệ trong tương lai. Những ước tính thương vong Nhiều trẻ em sinh ra bị dị dạng sau vụ nổ Chernobyl (Ucraina) Theo bản thảo báo cáo vắn tắt của diễn đàn Chernobyl (9/2005) do một số cơ quan Liên hiệp quốc như cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), tổ chức Y tế thế giới (WHO), chương trình phát triển Liên hiệp quốc (UNDP), các tổ chức Liên hiệp quốc khác và các chính phủ Belarus, Liên Bang Nga và Ukraina đưa ra con số dự đoán tổng số người chết vì vụ tai nạn là 4000. Con số do WHO đưa ra gồm 47 công nhân đã chết vì hội chứng phóng xạ cấp tính là nguyên nhân trực tiếp của phóng xạ từ vụ thảm họa và 9 trẻ em chết vì ung thư tuyến giáp, trong tổng số 4.000 trường hợp ung thư được xảy ra với tổng số 600.000 người bị phơi nhiễm ở mức độ cao nhất. Bản báo cáo đầy đủ về các hiệu ứng với sức khỏe người dân của WHO được Liên hiệp quốc chấp nhận và được xuất bản tháng 4 năm 2006, gồm có cả việc dự đoán thêm 5.000 trường hợp ảnh hưởng thêm từ những vùng bị ô nhiễm tại Belarus, Nga và Ukraina và cho rằng, tổng số 9.000 sẽ chết vì ung thư trong 6,8 triệu người Xô Viết bị nhiễm độc nặng nhất. Năm 2006, bộ y tế Ukraina cho rằng hơn 2,4 triệu người Ukraina, trong đó có 428.000 trẻ em, gặp phải các vấn đề sức khỏe liên quan tới thảm hoạ Chernobyl. Ảnh hưởng tâm lý hậu thảm hoạ, như bản báo cáo năm 2006 của Liên hiệp quốc chỉ ra, cũng ảnh hưởng tới những người rời chỗ nội bộ. Vụ Mỹ ném bom nguyên tử xuống Hiroshima và Nagasaki Vị trí bị thả bom nguyên tử tại Nhật. Vụ ném bom nguyên tử Hiroshima và Nagasaki là sự kiện hai quả bom nguyên tử được quân đội Hoa Kỳ, theo lệnh của tổng thống Harry Struman, sử dụng trong chiến tranh thế giới lần thứ hai vào những ngày gần cuối của đệ nhị thế chiến tại Nhật Bản. Ngày 6 tháng 8 năm 1945, quả bom nguyên tử thứ nhất mang tên "Little Boy" đã được thả xuống thành phố Hiroshima, Nhật Bản. Sau đó 3 hôm, ngày 9 tháng 8 năm 1945, quả bom thứ hai mang tên "Fat Man" đã phát nổ trên bầu trời thành phố Nagasaki. Những ước tính thương vong Người phụ nữ ở ngoài tâm vụ nổ 4 Km. Thủy tinh thể mắt của một người đàn ông sau vụ nổ (bị chiếu xạ). Có nhiều nguyên nhân khiến con số chính xác người thiệt mạng không thống nhất. Các số liệu khác nhau bởi được thống kê vào các thời điểm khác nhau. Rất nhiều nạn nhân chết sau nhiều tháng, thậm chí nhiều năm bởi hậu quả của phóng xạ. Cũng có những áp lực làm con số bị phóng đại hoặc giảm thiểu vì lý do tuyên truyền chính trị. Theo ước tính, 140.000 người dân Hiroshima đã chết bởi vụ nổ cũng như bởi hậu quả của nó. Số người thiệt mạng ở Nagasaki là 74.000. Những Vụ Tai Nạn Mất Nguồn ở Việt Nam Sự cố kẹt nguồn phóng xạ trong chụp ảnh phóng xạ công nghiệp tại Khánh Hoà. Diễn biến. Ngày 31/10/2002 trong khu vực Công ty TNHH Nhà máy Tàu biển Hyundai - Vinashin (HVS), tỉnh Khánh Hoà, một nhóm 03 nhân viên chụp ảnh phóng xạ công nghiệp của Công ty TNHH Alpha trong khi tiến hành chụp ảnh phóng xạ công nghiệp bằng thiết bị sử dụng nguồn phóng xạ gamma Ir-192, hoạt độ 42,45 Ci đã gặp sự cố kẹt nguồn. Ca chụp bắt đầu từ khoảng 11h30 trên sàn một giàn khoan đang được chế tạo tại HVS. Đến khoảng 12h55 khi chụp xong phim cuối, kỹ thuật viên (KTV) phụ việc chụp ảnh phóng xạ công nghiệp (CAPXCN) điều khiển thiết bị để đưa nguồn trở về côngtenơ chứa nguồn thì nguồn bị kẹt, không đưa trở về côngtenơ được. Do suất liều bức xạ còn cao, Người Phụ trách ATBX cho nhân viên CAPXCN và một KTV phụ việc CAPXCN đưa tiếp nguồn và côngtenơ chứa nguồn, cáp điều khiển tới Nhà CAPXCN cố định để đảm bảo an toàn. Hai nhân viên này di chuyển được khoảng 40 -50 m thì phát hiện tín hiệu âm thanh (tương ứng với mức suất liều) từ máy đo liều bức xạ giảm mạnh. Nhân viên CAPXCN báo cho Người phụ trách ATBX, và quay trở lại tìm nguồn. Hậu quả. 7 nhân viên của Công ty Alpha bị chiếu xạ cao nhất, bao gồm cả 03 chuyên gia khắc phục sự cố phải tiếp xúc với nguồn ở khoảng cách nhỏ hơn 1 m. Theo đánh giá qua liều kế cá nhân của Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt hai nhân viên Công ty Alpha bị chiếu xạ cao nhất có mức là 131 mSv và 93 mSv. Mức liều bức xạ cho phép trong trường hợp tham gia khắc phục sự cố bức xạ là 200 mSv. Ngưỡng liều xảy ra hiệu ứng tất nhiên là khoảng 500 mSv (có những thay đổi về công thức máu). 03 chuyên gia khắc phục sự cố của Công ty Alpha nhận các mức liều: 2,28 mSv; 1,15 mSv; và 0,98 mSv. Tiếp đến là 7 nhân viên của Công ty Alpha nghỉ ở trong các côngtenơ vận chuyển khổ lớn dùng làm văn phòng ở công trường (côngtenơ văn phòng) cách nguồn từ 1,5 – 4 m; 9 nhân viên của công ty APAVE nghỉ ở trong các côngtenơ văn phòng cách nguồn từ 4 – 7 m trong khoảng thời gian từ 13h05 – 13h20, nếu tính đến cả các sự chậm trễ trong thông báo và rời khỏi khu vực có nguồn thì thời gian chiếu vào khoảng 20 phút. Ước tính mức liều tại khoảng cách 5 m tới nguồn trong 20 phút vào khoảng 2 - 3 mSv. Giới hạn liều cho nhân viên bức xạ trong một năm là 20 mSv, cho dân chúng là 1 mSv. Một phép chụp X quang y tế ở vùng bụng hoặc khung chậu có mức liều khoảng 1,5 mSv. Sự cố mất nguồn phóng xạ Cs-137 tại Công ty cổ phần Xi măng Việt Trung Diễn biến. Công ty cổ phần Xi măng Việt Trung (thôn Cổ Động, xã Thanh Hải, huyện Thanh Liêm, tỉnh Hà Nam) là một đơn vị sản xuất xi măng theo công nghệ lò đứng, dây chuyền sản xuất đồng bộ được nhập khẩu từ Trung Quốc. Dây chuyền sản xuất này có sử dụng nguồn phóng xạ Cs-137 để đo mức phục vụ việc xả tự động Clinke. Công ty đi vào sản xuất từ tháng 9/1999. Ngày 23/12/2003 nguồn phóng xạ nói trên của Công ty đã bị mất, cho đến nay vẫn chưa tìm lại được. Nguồn Cs-137 là nguồn kín để chống sự rò thoát chất phóng xạ vào môi trường. Nguồn được bảo vệ, che chắn bức xạ trong một hộp bảo vệ. Đến tháng 5/2004 Sở KHCN tỉnh Hà Nam đến thanh tra an toàn bức xạ tại Công ty mới được báo cáo việc mất nguồn (cách thời điểm mất nguồn 05 tháng). Sau khi bị mất nguồn Công ty chỉ tự tổ chức tìm kiếm và báo cáo Công an huyện Thanh Liêm, Công an tỉnh Hà Nam. Khi nguồn bị mất, nếu nguồn bị tháo ra khỏi hộp bảo vệ và che chắn bức xạ thì sẽ gây chiếu xạ cho những người ở khoảng cách gần nguồn với suất liều lớn, nguy hiểm cho sức khoẻ. Hơn nữa, nếu nguồn bị đập vỡ thì chất phóng xạ sẽ thất thoát vào môi trường gây nhiễm bẩn phóng xạ. Nếu nguồn bị lẫn vào phế liệu kim loại làm nguyên liệu cho các nhà máy, cơ sở luyện, nấu thép, nguồn sẽ bị nung chảy làm lò luyện thép và lượng thép sản xuất ra bị nhiễm bẩn phóng xạ, gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Nguồn Cs-137 có chu kỳ bán rã 30 năm. Do vậy, nó có thể tồn tại trong môi trường rất lâu, làm tăng các nguy cơ chiếu xạ đến dân chúng. TÀI LIỆU THAM KHẢO GIÁO TRÌNH “AN TOÀN BỨC XẠ” – Thầy TRƯƠNG TRƯỜNG SƠN. Sách “AN TOÀN BỨC XẠ ION HÓA”- NGÔ QUANG HUY. Sách “AN TOÀN BỨC XẠ ION HÓA” – CHÂU VĂN TẠO.