TRƯỜng đẠi học khoa học tự nhiên bùi thị Ánh dưƠng nghiên cứu sử DỤng liều kế nhiệt huỳnh quang (tld) ĐỂ Đo liều bức xạ gamma trong môi trưỜNG
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
tải về 0.55 Mb.
|
- Điều hướng trang này:
- Loại nguồn Phần Lan Thụy Điển Đan Mạch
- Bức xạ hạt nhân và các đơn vị đo liều bức xạ
- Bảng 1. 9. Trọng số của các loại bức xạ ω
- Bảng 1. 10 Hệ số mô Mô( cơ quan)
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nướcTrên thế giới: Hiện nay, liều kế nhiệt huỳnh quang Thermoluminescence Dosimeter – TLD đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực đo liều bức xạ phổ biến nhất là sử dụng để đo liều cá nhân đối với các nhân viên bức xạ trong y tế, công nghiệp, nghiên cứu hạt nhân, đo liều môi trường ... Một số nước như Braxin, Ấn Độ , Banglades… cũng có các nghiên cứu về việc sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang để đo liều phóng xạ môi trường [8], [10], [15]. Tùy vào các phương pháp nghiên cứu khác nhau mà các vật liệu nhiệt huỳnh quang được sử dụng để nghiên cứu cũng khác nhau như LiF:Mg:Ti (ký hiệu thương phẩm là TLD-100), CaF2:Dy, CaSO4 : Dy. Các nghiên cứu ở Braxin, Banglades, Malaysia, Ấn Độ … cho thấy liều bức xạ gamma môi trường tự nhiên thay đổi theo từng nước, từng vùng. Giá trị suất liều bức xạ gamma tự nhiên ở vị trí 1m so với mặt đất trung bình trên thế giới ở trong khoảng 57nGy/h [17]. Ở Malaysia liều gamma môi trường bên ngoài ( outdoor) đo được tại vùng Selama vào khoảng 273±133 nGy/h. Ở khu vực dân cư sinh sống, liều gamma môi trường (bao gồm cả trong nhà và ngoài trời) tương ứng vào khoảng 205±59 nGy/h và 212±64 nGy/h [8]. Từ năm 1993, các nước Bắc Âu gồm Đan Mạch, Phần Lan, Na Uy, Ireland và Thụy Điển đã công bố kết quả điều tra suất liều hiệu dụng của phông bức xạ tự nhiên trung bình hàng năm lên dân chúng được đưa ra trong Bảng 1.8. Bảng 1. 8 Kết quả điều tra suất liều hiệu dụng của phông bức xạ tự nhiên trung bình hàng năm lên cộng đồng ở một số nước Bắc Âu
* Ở Việt Nam: Đối với nước ta, liều kế nhiệt huỳnh quang đã được nghiên cứu và sử dụng chủ yếu trong đo liều cá nhân cho các nhân viên bức xạ tại các cơ sở y tế và trong công nghiệp. Theo thống kê của Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam (VINATOM) cũng cho thấy hiện nay tại Việt Nam có khoảng 3000 người thường xuyên làm việc và tiếp xúc với các nguồn phóng xạ và tia X trong bệnh viện, trong công nghiệp và các ngành kinh tế khác. Cụ thể phân bố nhân viên bức xạ trong các lĩnh vực khác nhau ở Việt Nam được thể hiện trên hình 1.1. Tất cả các nhân viên bức xạ phải sử dụng liều kế TLD trong quá trình làm việc và cứ ba tháng một lần liều kế TLD được chuyển về cơ sở hạt nhân để đọc giá trị liều mà nhân viên bức xạ đã nhận được . 
Hình 1. 1. Phân bố nhân viên bức xạ theo các lĩnh vực làm việc [TTATBX-2012] Không chỉ nhân viên bức xạ khi tiếp xúc với nguồn bức xạ hoặc thiết bị phát bức xạ chịu liều chiếu bức xạ mà dân chúng hàng ngày cũng luôn bị chiếu bởi liều bức xạ tự nhiên. Để đánh giá liều chiếu của dân chúng do bức xạ tự nhiên gây ra, một số phương pháp đã được áp dụng và triển khai trên lãnh thổ Việt Nam như : dùng máy 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 lượng Uran, Thori, Kali từ đó tính toán được liều chiếu gây ra đối với dân chúng. Một số kết quả xác định liều dân chúng của Việt Nam sử dụng các phương pháp trên đã được một số các nhà khoa học của Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam thực hiện. Tuy nhiên vấn đề bức xạ môi trường chưa được 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 chưa được chú trọng ở nước ta. Vì vậy, phương pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang để đo liều bức xạ tự nhiên trong môi trường cần được 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 được ưu tiên quan tâm. Do đó, tiềm năng ứng dụng và hiệu quả của phương pháp sử dụng liều kế nhiệt huỳnh quang trong đo liều bức xạ môi trường là rất lớn.
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 trường vật chất, các bức xạ này có những khả năng gây ra sự ion hóa khác nhau. Và để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các loại tia bức xạ này, các nhà khoa học hạt nhân đã đưa ra khái niệm về bức xạ hạt nhân.
Hoạt độ phóng xạ của một nguồn phóng xạ hay một lượng chất phóng xạ nào đó chính là số hạt nhân phân rã phóng xạ trong một đơn vị thời gian. Nếu trong một lượng chất phóng xạ có N hạt nhân phóng xạ, thì hoạt độ phóng xạ của nó được tính theo công thức sau: 
Trong đó: A là hoạt độ phóng xạ, λ là hằng số phân rã phóng xạ, N là số hạt nhân phóng xạ hiện có. Đơn vị đo hoạt độ phóng xạ là Becquerel, viết tắt là Bq. Một Becquerel tương ứng với một phân rã trong 1 giây. Trước kia, đơn vị đo hoạt độ phóng xạ là Curie, viết tắt là Ci. Curie là hoạt độ phóng xạ của 1 gam 226 Ra, tương ứng với 3,7.1010 phân rã trong một giây. Mối liên hệ giữa hai đơn vị : 1Ci=3,7.1010Bq 1Ci=37GBq 1Bq=2,7.10-11Ci=27pCi
Liều hấp thụ trung bình DT trong mô T được tính bằng năng lượng bức xạ truyền cho một đơn vị khối lượng mô. Trong hệ SI, đơn vị đo liều hấp thụ là Gray( Gy) 1Gy=1J/kg=100 Rad Trước đây, thường dùng đơn vị là Rad ( radiation absorbed dose). Rad là liều lượng bức xạ mà 1 kg vật chất hấp thụ được một năng lượng bằng 10-2J. 1Rad= 10-2 J/kg
Cùng một liều hấp thụ nhưng 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 trưng cho các loại bức xạ khác nhau, người ta dùng đại lượng có tên gọi là hệ số phẩm chất hay trọng số bức xạ ωR. Trọng số bức xạ (wR ) là một hệ số mà biến đổi liều hấp thụ trong một mô hay cơ quan thành liều tương đương và được xác định theo loại và năng lượng của bức xạ mà cơ quan hay mô đó bị chiếu. Như vậy, liều tương đương sinh học của mô ( cơ quan) T nào đấy của cơ thể trong một trường bức xạ được tính theo hệ thức  
Trong đó, tổng được lấy theo tất cả các loại bức xạ trong trường bức xạ. Đối với các photon, electron, muon, năng lượng bất kỳ thì ωR = 1 Giá trị ωR của các loại bức xạ được ghi trong bảng 1.9 . Bảng 1.9 đưa ra trọng số của tất cả các loại bức xạ với các năng lượng khác nhau Bảng 1. 9. Trọng số của các loại bức xạ ωR
Liều hiệu dụng E được tính theo hệ thức sau: 
Trong đó ωT là hệ số mô, tổng được lấy theo tất cả các mô chịu tác dụng của bức xạ. Bảng 1. 10 Hệ số mô
Đơn vị liều tương đương sinh học và liều hiệu dụng là Sievert( Sv). Biết liều hấp thụ DT tính theo Gy, sử dụng các hệ số bức xạ ωR và hệ số mô, ta có thể tính được liều tương đương hay liều hiệu dụng.
ICRP ( năm 1991) đã đưa ra khuyến cáo: Liều hiệu dụng E giới hạn ( cho phép) đối với các nhân viên chuyên nghiệp là 20mSv/năm, đó là giá trị trung bình trong 5 năm nhưng trong 5 năm đó không có năm nào vượt quá 50mSv/năm. Đối với dân chúng thì liều hiệu dụng cho phép là 1mSv/năm, tính trung bình cho 5 năm liên tục, trong đó không có năm nào bị chiếu xạ nhiều đột xuất [11]. Những năm gần đây, mức liều giới hạn cho phép đó còn được ICRP đề nghị giảm xuống thấp nữa. Đối với các mô hoặc cơ quan của người, ICRP cũng đưa ra những khuyến cáo cụ thể : Chẳng hạn liều tương đương sinh học giới hạn cho phép đối với nhân viên chuyên nghiệp bị chiếu xạ vào mắt là 150mSv/năm, vào da là 500mSv/năm… Đối với dân chúng thì mức độ cho phép thấp hơn 10 lần.
|
đối với toàn bộ cơ thể. Bảng 1.9 ghi giá trị hệ số mô của các mô khác nhau.