Luận văn khảo sát và đánh giá sơ bộ hàm lượng các đồng vị phóng xạ k 40, u 238, th 232, cs 137 và hàm lượng chì trong không khí tại 2 quận (quận tân phú, quận 1) thành phố Hồ Chí Minh

—_ Nguồn phóng xạ nhân tạo: là các đồng vị phóng xạ do con người chế tạo ra bằng cách chiếu các chất trong lò phản ứng hạt nhân hay máy gia tốc.. Nguồn phóng xạ kín thường được dùng tro

PHANI TONG QUAN

TONG QUAN VE DONG VI PHONG XA VA CHi (Pb)

1.1 Tổng quan về đồng vị phóng xạ

1.1.1 Nguôn gốc phóng xạ

Phóng xạ tự nhiên có mặt trong trái đất từ khi mới hình thành Các nhân

phóng xạ tổn tại trong tất cả các môi trường không khí, đất, nước và chúng có mặt

ở khắp mọi nơi như trong lương thực, thực phẩm, nước uống, vật liệu xây dựng

và chúng còn tổn tại ngay bên trong cơ thể con người Hơn 60 nguyên tố phóng xạ

đã được tìm thấy và chúng được chia thành 2 loại:

— Nguồn phóng xạ tự nhiên: là các đồng vị phóng xạ có từ trước hoặc khi

trái đất được tạo thành hay được tạo ra từ vũ trụ

—_ Nguồn phóng xạ nhân tạo: là các đồng vị phóng xạ do con người chế tạo

ra bằng cách chiếu các chất trong lò phản ứng hạt nhân hay máy gia tốc

1.1.1.1 Các nguồn phóng xạ tự nhiên

Các nguồn phóng xạ tự nhiên có thể được chia làm hai loại: các nhân phóng

xạ tự nhiên phổ biến trong vỏ trái đất và các nhân phóng xạ chủ yếu bắt nguồn từ

vu tru

a Các nhân phóng xạ tự nhiên phổ biến trong vỏ trái đất

Trong tự nhiên có nhiều đồng vị phóng xạ, tuy nhiên các nhân phóng xạ phổ

biến nhất trong vỏ trái đất thường là các đồng vị có thời gian bán rã lâu như: U”Ÿ,

U?*%, Th??, Ra”, Rn”?, K"? (chúng được nêu ra trong bang 1.1)

Bảng 1.1 Thời gian bán rã của các nhân phóng xạ tự nhiên phổ biến

trong vỏ trái đất [7]

Stt | Nhân phóng xạ | Thời gian bán rã

Thông thường người ta xác định hoạt độ phóng xạ có trong khối lượng lớp

đất dày 30 cm và diện tích là 2,5 kmỸ Hoạt độ của các nhân phóng xạ phụ thuộc

CBHD: PGS.TS Đinh Xuân Thắng

đất Bảng 1.2 sẽ trình bày một số số liệu tiêu biểu

Bảng 1.2 Hoạt độ các nhân phóng xạ có trong lớp đất dày 30 cm với diện tích

b Các nhân phóng xạ chủ yếu bắt nguần từ vũ trụ

Các bức xạ vũ trụ có rất nhiều trong không gian, chúng tổn tại chủ yếu

ngoài hệ mặt trời của chúng ta Chúng có nhiều dạng khác nhau, từ những hạt

nặng có vận tốc rất lớn đến các photon năng lượng cao Tầng trên của khí quyển

trái đất tác dụng với nhiều loại tia vũ trụ và làm sinh ra các nhân phóng xạ Phần

lớn các nhân phóng xạ này có thời gian bán rã ngắn hơn các nhân phóng xạ tự

nhiên có trên trái đất Bảng 1.3 trình bày các nhân phóng xạ tự nhiên chủ yếu bắt

Bảng 1.3 Các nhân phóng xạ tự nhiên chủ yếu bắt nguồn từ vũ trụ [7]

phóngxạ | bán rã nhiên 1L |CU 5600 năm | Các tương tác vũ trụ, N'“(n,p)C!“ | 0.22 Bq/g

2 |H 12.3 năm | Các tương tác vũ trụ với N hay O, | 1.2 x 10° Ba/kg

phan ứng tóe từ các tia vũ trụ, Li®(n,a)H?

3 Be’ 53.28 Các tương tác vũ trụ với N và O_ |0.01 Bq/kg

Bức xạ vũ trụ được chia làm 2 loại là bức xạ sơ cấp và bức xạ thứ cấp

Bức xạ sơ cấp được tạo nên bởi những hạt năng lượng cực kỳ cao (10'8 ev),

và chủ yếu là proton cùng với một số hạt khác có năng lượng lớn hơn Phần lớn

các tia vũ trụ sơ cấp đến từ bên ngoài hệ mặt trời còn một phần đến từ mặt trời do quá trình cháy sáng của mặt trời

Một số nhỏ bức xạ vũ trụ sơ cấp xuyên xuống bể mặt trái đất, còn phần lớn

chúng tương tác với khí quyển Khi tương tác với khí quyển chúng sinh ra các bức

xạ vũ trụ thứ cấp hoặc ánh sáng mà ta có thể nhìn thấy được trên mặt đất Những phần ứng này sinh ra các bức xạ có năng lượng thấp hơn, bao gồm việc hình thành

các photon ánh sáng, các electron, các neutron và các hạt muon rơi xuống mặt đất Lớp khí quyển và từ trường trái đất có tác dụng như một lớp vỏ bọc che chắn

các tia vũ trụ, làm giảm số lượng của chúng có thể đến được với bể mặt trái đất

Như vậy liều bức xạ vũ trụ con người nhận được sẽ phụ thuộc vào độ cao mà người đó đang ở Từ bức xạ vũ trụ, hàng năm con người có thể nhận một liễu

khoảng 0.27 mSv và con số này sẽ nhân gấp đôi cứ một lần tăng độ cao lên 2000

m Suất liều điển hình của bức xạ vũ trụ: 0.04 uGy⁄h trên bể mặt trái đất; 0.2

uGy/h ở độ cao 5000 m; 3 uGy/h ở độ cao 20000 m

Khi đi từ cực trái đất đến vùng xích đạo trên cùng bể mặt nước biển thì mức phóng xạ vũ trụ gidm đi 10% nhưng cũng di chuyển như vậy ở độ cao 20000 m thì

mức phóng xạ vũ trụ giảm đi 75% Điều này được cho thấy sự ảnh hưởng của địa

từ trường của trái đất và mặt trời lên các bức xạ vũ trụ sơ cấp [7]

c Các nhân phóng xạ có trong cơ thể người

Cơ thể người được cấu tạo nên từ các nguyên tố hoá học nên trong cơ thể

người cũng có các nhân phóng xạ Một số nhân phóng xạ vào cơ thể từ con đường

ăn, uống hay hít thở hàng ngày Bảng 1.4 trình bày một số nhân phóng xạ chính

trong cơ thể người lớn, nặng 79 kg

CBHD: PGS.TS Định Xuân Thắng

Bảng 1.4 Một số nhân phóng xạ chính trong cơ thể người [46]

trong các lò phản ứng hạt nhân hay các máy gia tốc hạt tích điện Về phương diện

bao bọc bên ngoài thì các nguồn phóng xạ nhân tạo có thể được chia làm hai loại

là nguồn phóng xạ kín và nguồn phóng xa hở

Nguồn phóng xạ kín là nguồn phóng xạ được bọc trong vỏ thép không gỉ

Các nguồn này được kiểm tra về độ kín, tính bên cơ học, tính chịu nhiệt, chịu áp

suất của vỏ bọc trước khi xuất xưởng Nguồn kín còn được đặt trong container chì để vừa che chắn bức xạ vừa bảo vệ Các container chì được thiết kế sao cho

suất liều bức xạ bên ngoài container ở mức độ cho phép trong quá trình bảo quản, chuyên chở và sử dụng Nguồn phóng xạ kín thường được dùng trong các thiết bị

đo mức vật liệu, đo mật độ, kiểm tra chất lượng mối hàn, chiếu xạ chữa bệnh,

chiếu xạ khử trùng dụng cụ y tế, thăm dò địa chất, nghiên cứu khoa học Các

nguồn phóng xạ kín thường sử dụng như: Co”, Cs'”?, Ir 2

Nguồn phóng xạ hở là nguồn phóng xạ được sắn xuất dưới dạng dung dịch

lỏng, dạng rắn hay dạng bột được chứa trong lọ thủy tỉnh hay plastic mà không có

vỏ bọc kín như nguồn kín Dung dịch phóng xạ được sử dụng khá phổ biến trong chẩn đoán hay chữa bệnh bằng cách uống hoặc tiêm vào cơ thể người bệnh, dùng

làm chất chỉ thị phóng xạ để đánh dấu trong nghiên cứu sự vận chuyển nước ngầm

hoặc nước mặt, nghiên cứu sự vận chuyển vật liệu trong các quá trình sản xuất

CBHD: PGS.TS Định Xuân Thắng

công nghiệp, nghiên cứu quan hệ đất - phân - cây trồng trong nông nghiệp Các

nguồn phóng xạ hở thường được sử dụng như: I°!, Cr?!, P3, Tem

Về phương diện an toàn bức xạ, các nguồn phóng xạ kín và phóng xạ hở có

các đặc điểm khác nhau về nguy cơ chiếu xạ và yêu cầu các biện pháp an toàn khác nhau Nguồn phóng xạ kín được bọc kín trong vỏ thép không gỉ và bảo vệ

bằng các container nên chúng không có kha nang dây bẩn môi trường mà chỉ

chiếu xạ ngoài đối với con người và môi trường Ngược lại, nguồn phóng xạ hở

thường được sản xuất dưới dạng dung dịch và đựng trong chai lọ, trước khi sử dụng

còn phải xử lý hoặc hòa loãng, do đó nguồn phóng xạ này không những gây tác

hại do chiếu xạ ngoài mà còn nguy hiểm hơn khi chúng xâm nhập vào cơ thể con

người qua đường tiêu hoá hay hô hấp hoặc hấp thu qua da Khi vào trong cơ thể con người, chúng sẽ chiếu xạ từ bên trong cơ thể con người và được gọi là chiếu

xạ trong Chiếu xạ trong rất nguy hiểm vì khi các chất phóng xạ đi vào bên trong

cơ thể con người thì không thể áp dụng các biện pháp đảm bảo an toàn bức xạ như

giảm thời gian tiếp xúc với nguồn, tăng khoảng cách giữa người đến nguồn hay tăng bể dầy vật che chắn bức xạ

Bảng 1.5 Một số nhân phóng xạ nhân tạo chính [ 10]

3H 12.3 năm Thử vũ khí và các lò phân hạch, các cơ sở tái chế

BỊ | 8.04 ngày Tht bom hat nhân và lò phần ứng, điều trị tuyến giáp

“ 1.57x10” năm _ Thử bom hạt nhân và lò phẩn ứng

!'Cs | 30.17 năm [Thử bom hạt nhân và lò phần ứng

Sr | 28.78 năm Thử bom hạt nhân và 1d phan ứng

Te 2.11x10° năm [Phân rã tạo ra ”Mo để dùng trong y học

39py | 2.41x10°năm Từ phẩnứng: (?°U+n->??U->”°Np+B=>??Pu+B)

1.1.2 Một số ứng dụng của các nguồn phóng xạ cho mục đích hòa bình

Y học hạt nhân và công nghiệp là hai lĩnh vực ứng dụng đông vị phóng xạ

nhiều nhất tại Việt Nam

1.1.2.1 Ứng dụng hạt nhân trong y học

Y học hạt nhân là một ngành của y học, nó ứng dụng các bức xạ và nguồn

phóng xa trong việc chẩn đoán và điều trị bệnh Nó sử dụng bức xạ để cung cấp

các thông tin giúp cho việc chẩn đoán tình trạng bệnh lý của bệnh nhân một cách

nhanh chóng và chính xác Thông qua ảnh-bức-xạ-chụp-từ mấy X quang hay máy t)H.£H.TỰ Hi

CBHD: PGS.TS Định Xuân Thắng

CT, tình trạng bệnh lý và sự rối loạn chức năng các cơ quan bên trong cơ thể con người như tuyến giáp, xương, tim, gan có thể được chẩn đoán và phát hiện một cách nhanh chóng Một số chẩn đoán khác cũng có thể được thực hiện thông qua

dược phẩm phóng xạ như khảo sát sự chẩy của máu đến não, sự hoạt động của

gan, phổi, tim hoặc thận, để đánh giá sự phát triển của xương và khẳng định các

quy trình chẩn đoán khác Thời gian bán hủy của đồng vị dùng để chẩn đoán phải

đủ dài để khảo sát quá trình chuyển hoá sinh học nhưng đủ ngắn để giảm thiểu

liều bức xạ đến bệnh nhân Tecneti - 99m thường được sử dụng làm dược phẩm

phóng xạ để chẩn đoán vì nó có thời gian bán hủy 6 giờ và nó phát ra tia gamma

năng lượng không cao (gây nên liều bức xạ thấp đối với bệnh nhân)

Một trong những ứng dụng đặc biệt khác của nguồn bức xạ trong y học là dùng

để điều trị bệnh ung thư (xa trị) Có hai loại xạ trị là xạ trị ngoài và xạ trị trong

— _ Xa trị ngoài: các tế bào bị phân chia nhanh và đặc biệt nhạy cảm với sự

làm hại của bức xạ do đó sự phát triển của ung thư có thể được điều khiển hoặc loại trừ bằng cách chiếu xạ các khu vực chứa khối u phát triển Sự chiếu xạ này

có thể được thực hiện khi sử dụng chùm tia gamma từ nguồn Co~60 hoặc máy gia tốc như một nguồn tia X năng lượng cao

—_ Xa trị trong: xạ trị trong được tiến hành bằng cách đặt một nguồn bức xạ

nhỏ (chất phát tia gamma hoặc bêta) vào vùng điều trị, bức xạ này gây ra sự phá hủy các tế bào của khối u Cấy Iriđi - 192 thường được sử dụng cho mục đích này

Chúng được sản xuất ở dạng dây và được đưa vào vùng điều trị qua ống thông lưu,

thường ở đầu và ngực Sau khi điều trị một liều chính xác, dây cấy được lấy ra

Với quy trình này thì bức xạ tập trung vào khối u và gây ra sự chiếu xạ tổng vào

cơ thể ít hơn

Hai dược phẩm phóng xạ thường được sử dụng để điều trị bệnh là lốt - 131

và Phospho - 32 lốt - 131 được sử dụng để điểu trị ung thư tuyến giáp còn phospho-32 dùng để kiểm soát chứng tăng hồng cầu trong tly xuong [11]

CBHD: PGS.TS Định Xuân Thắng

Bảng 1.6 Mội số đồng vị sử dụng trong y học sẵn xuất từ

Tecneti-99m | Khảo sát sự chẩy của máu đến não, sự hoạt động của gan, phối,

tim hoặc thận, để đánh giá sự phát triển của xương

| Crôm-5I Đánh dấu tế bào hồng cầu, sự mất protein ở bộ máy tiêu hoá

Coban-60 Dùng để xạ trị bằng chùm tia ngoài

Đồng-64 Nghiên cứu bệnh di truyền

Ytecbi-169 | Nghiên cứu dịch não tủy trong não

lốt-125 Đánh dấu tốc độ lọc tiểu cầu của thận, chẩn đoán nghẽn tĩnh mạch

sâu ở chân, đo mật độ xương

lốt-131 Diéu trị tuyến giáp, ung thư biểu bì, chẩn đoán chức năng không

bình thường của gan, sự chầy máu ở thận, tắc nghẽn nước tiểu Iriđi-192 Ở đạng dây được sử dụng như nguồn xạ trị bên trong

Sắt-59 Nghiên cứu động học của sắt trong chuyển hoá sinh học sắt (lá

lách)

Phospho-32 | Điều trị chứng tăng hồng cầu (dư tế bào hồng cầu)

Kali-42 Xác định kali trao đổi trong động mạch vành

Samari-153 | Làm nhẹ đau đớn do ung thư xương

Selen-75 Sử dụng ở dạng selen-mêtinôlin để nghiên cứu men tiêu hoá

Natri-24 Nghiên cứu chất điện giải trong cơ thể

1.1.2.2 Ứng dụng hạt nhân trong công nghiệp [19]

Trong công nghiệp, từ lâu bức xạ đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực

như: chụp ảnh phóng xạ và chụp ảnh X-quang, đo độ dày sản phẩm, đo mức, đo

mật độ, nồng độ, thành phần vật liệu, khử trùng

a Chụp ảnh phóng xạ và chụp ảnh X-quang

Phương pháp chụp ảnh phóng xạ và chụp ảnh X-quang đều dựa trên nguyên

tắc hấp thụ tỉa bức xạ khi đi qua đối tượng được kiểm tra, gọi là phương pháp

truyền qua Tia bức xạ bị hấp thụ theo biểu thức:

— _ lạ và [là cường độ chùm tia bức xạ trước và sau vật chắn;

— x là bể dày vật chấn; 4 là hệ số suy giảm tuyến tính phụ thuộc vào

năng lượng bức xạ và mật độ vật chắn

Theo biểu thức 1.1, cường độ chùm tia sau vật chắn bé hơn hoặc bằng cường

độ chùm tia trước vật chắn Tỉ số I/Iạ phụ thuộc vào chiều dày và mật độ vật chắn

đối với chùm tia bức xạ có năng lượng cho trước

Chì bảo vệ và định hướng Hộp đựng phim

Phương pháp chụp ảnh phóng xạ hay tia X được ứng dụng trong việc kiểm tra

chất lượng mối hàn, chất lượng vật đúc và các sản phẩm kim loại Kỹ thuật này còn được dùng để chụp ảnh các cấu kiện bê tông cốt thép nhằm xác định kích thước và mạng phân bố các cốt thép trong cấu kiện bê tông

b Do dé dày sản phẩm

Máy đo độ dày sản phẩm cũng dựa vào hiệu ứng hấp thụ của chùm tia bức

xạ khi đi qua vật thử, tức là phương pháp truyền qua Trong các máy này, thay cho việc dùng phim nhạy X-quang, người ta dùng detector bức xạ đặt ngay sau vật thử Các detector thường dùng là các buồng ion hoá, detector Geiger-Muller hay detector nhấp nháy Khi có bức xạ đi qua vùng hoạt động của detector thì detector

sẽ cho ra tín hiệu Một hệ điện tử xử lý các tín hiệu này và đưa vào máy đếm hay máy tự ghi

CBHD: PGS.TS Định Xuân Thắng

Hình 1.2 Sơ đô máy đo độ dày sản phẩm [19]

Tùy thuộc vào độ dày sản phẩm cần đo mà lựa chọn nguồn phóng xạ có

năng lượng thích hợp Ví dụ để đo chiều dày các tấm thép có thể dùng nguồn

hình 1.3 Đặt nguồn phóng xạ gamma ở một phía và detector ở phía kia của bổn

chứa vật liệu Khi mức vật liệu thấp hơn mức nguồn và detector thì số đếm cao , còn khi mức vật liệu ở trên mức nguồn và detector thì detector cho số đếm thấp

Hệ thống điện tử phân biệt ngưỡng các số đếm có thể xác định được mức vật liệu

CBHD: PGS.TS Định Xuân Thắng

Hình 1.3 Sơ đồ máy ảo mức

Máy đo mức được dùng để đo mức chất lỏng trong các chai hoặc lon bia và

nước giải khát ở các nhà máy bia và nước giải khát Khi chất lỏng không đủ đây,

máy tự động loại các chai hoặc lon đó ra ngoài Ðo mức vật liệu trong các bổn

chứa vật liệu ở nhà máy xi măng Thông thường một bồn có 2 hệ thống kiểm tra

mức vật liệu: mức dưới và mức trên Đo mức vật liệu trong nhà máy giấy, ở đây

ngoài việc kiểm tra mức dưới và mức trên, còn theo dõi vị trí mức vật liệu trong

bổn chứa trong quá trình làm việc Ðo mức các dung dịch hoá chất trong các nhà

máy hoá chất Một dụng cụ đo mức đơn giản, cầm tay, có thể dùng để đo mức chất lồng CO trong bình cứu hỏa

d Do mat độ, nông độ, thành phần vật liệu

Các máy do mật độ vật thử và nồng độ các chất trong dung dịch lỗổng cũng

dựa trên các nguyên tắc đo truyền qua và tán xạ Ví dụ vài máy đo này:

—_ Máy đo sự phân bố mật độ trong vật thử để kiểm tra tính đồng đều của

—_ Máy đo nồng độ tro trong than đá Máy cân than tự động và liên tục

—_ Máy đo thành phần đất đá trong các giếng khoan địa chất hay dầu mỏ

~ Trong công nghiệp dâu mỏ, máy đo truyền qua được dùng để đo mật độ

các chất lồng và bùn trong hệ thống kín cũng như xác định biên giới giữa 2 chất lỏng khác nhau để tách các thành phần này ra khỏi nhau

CBHD: PGS.TS Đinh Xuân Thắng

—_ Máy phân tích thành phần nguyên tố của vật thử Trong máy này thường dùng hiệu ứng phát tia X đặc trưng khi tia gamma năng lượng thấp kích thích các

nguyên tử của vật thử

e Khử trùng [L1]

Sự chiếu xạ gamma được sử dụng rộng rãi để khử trùng các sản phẩm y học,

các sẵn phẩm khác như len, thực phẩm Co-60 là đồng vị chính được sử dụng vì nó phát gamma năng lượng cao Chiếu xạ gamma ở mức lớn để khử trùng thực phẩm

và các dụng cụ y tế như ống tiêm, găng tay, quần áo và nhiều dụng cụ dễ bị nguy

hại khi khử trùng bằng nhiệt

1.1.3 Các vụ thử nghiệm vũ khí hạt nhân trong không khí và các tai nạn hạt nhân

Trên phạm vi toàn câu, các nhân phóng xạ nhân tạo bắt nguồn từ các vụ nổ

hạt nhân trong khí quyển trước năm 1980 và từ các hoạt động của công nghiệp hạt nhân, các tai nạn hạt nhân Bảng 1.5 so sánh các đồng vị phóng xạ nhân tạo được

thải ra trong các vụ thử vũ khí hạt nhân, tai nạn Chernobyl

1.1.3.1 Các vụ thử nghiệm vũ khí hạt nhân trong không khí

Rơi lắng từ các vụ thử vũ khí hạt nhân là nguồn phóng xạ nhân tạo lớn nhất trong môi trường Vụ nổ thiết bị hạt nhân đầu tiên có công suất 19 kilôton vào

ngày 16 tháng 7 năm 1945 tại Mỹ và sau đó là hai quả bom nguyên tử được ném

xuống Nhật tại Hirosima và Nagasaki vào đầu tháng 08 năm 1945 Các vụ thử vũ khí hạt nhân trong khí quyển đã được tiến hành vào những năm 1952 đến năm

1958 và sau đó là từ 1961 đến 1962 Hiệp ước hạn chế thử vũ khí hạt nhân trong

khí quyển được công bố vào năm 1963 [10]

Sản phẩm phóng xạ từ các nguồn nói trên đã được vận chuyển đi rất xa theo

dòng lưu chuyển trong khí quyển và thủy quyển gây nên tình trạng nhiễm bẩn

phóng xạ toàn câu Hầu hết phóng xạ từ các vụ thử hạt nhân đều đã phân rã đến mức không còn ý nghĩa về mặt môi trường, ngoại trừ một số các đồng vị có thời

gian bán hủy dài Cho đến nay sau gần 4 thập kỷ thử nghiệm vũ khí hạt nhân ồ ạt,

các nhân phóng xạ còn tồn đọng lại trong môi trường chủ yếu là Cs-I37, Sr-90, C-

14, H-3, các đồng vị Pu, vì chúng là những đồng vị có thời gian bán rã tương đối

dài

Lượng nhân phóng xạ sinh ra, hướng vận chuyển và thời gian tổn lưu của

chúng trong khí quyển phụ thuộc rất nhiều vào công suất của vụ nổ Ở những vụ

nổ dưới 100 kilôton TNT (1 kilôton TNT tương đương 4.2x10”” J) phần lớn các

nhân phóng xạ nằm gọn trong tầng đối lưu, di chuyển và phân bố dọc theo dải vĩ

CBHD: PGS.TS Định Xuân Thắng

tuyến của địa điểm vụ nổ và được lưu tôn trong khí quyển vài tháng trước khi rơi xuống đất (chủ yếu theo mưa) Nếu vụ nổ có công suất lớn hơn 500 kilôton, phần lớn nhân phóng xạ bốc thẳng lên tầng bình lưu, di chuyển và phân bố rộng khắp toàn cầu trong thời gian nhiễu năm trên tầng này, rồi cuối cùng rơi xuống đất qua tâng đối lưu do các quá trình xáo trộn theo phương thẳng đứng giữa hai tầng bình

lưu và đối lưu [5]

Trong khoảng thời gian cho đến trước năm 1980 đã có 423 vụ nổ hạt nhân

trong khí quyển do 5 cường quốc tiến hành Các vụ nổ này xảy ra trên đất liền, trên biển và có khi xảy ra ở độ cao hàng trăm km Chỉ tiết về các vụ nổ được giới

thiệu trong bảng 3.2 Từ năm 1962, khi Mỹ và Liên Xô ký hiệp định ngừng thử vũ

khí hạt nhân trong khí quyển, hai nước này vẫn tiến hành hàng trăm vụ thử vũ khí

hạt nhân đưới lòng đất [5] Vụ thử vũ khí hạt nhân dưới lòng đất diễn ra gần đây

nhất là của Cộng hoà dân chủ nhân dân Triểu Tiên (ngày 9/10/2006) đã gây ra không ít những phản đối trên toàn thế giới mà đặc biệt là các nước láng giểng của

nước này Lượng nhân phóng xạ thoát ra ngoài khí quyển từ các vụ thử này không

Bảng 1.7 Các vụ nổ hạt nhân trong khí quyển [Š}

Phân | Nhiệt

hạch | hạch

Mỹ 1945-1962 | 193 |Các đảo Marshall, Jonhson, 72 67

Christmas trên Thái Bình

Dương, Las Vegas bang Nevada Liên Xô 1949-1962 | 142 Semipalatinsk, Kazachtan, đảo | I11 67

Nova Zemla trên Bắc Băng

Dương Anh 1952-1953 | 21 Maralinga, Autralia & đảo 11 6

Christmas trên Thái Bình Dương Pháp 1960-1974 | 45 |Lgeria & quần đảo san hô| 11 1

Tuamoto, nam Thái Bình Dương

Trung Quốc | 1964-1980 | 22 | Lopnor, Tân Cương 13 §

Tổng cộng 423 218 329

Trong số những địa điểm thử nghiêm vũ khí hạt nhân nêu trong bảng 1.7 thì

có 3 địa điểm gần Việt Nam hơn cả mà các chỉ tiết của chúng được nêu trong

CBHD: PGS.TS Định Xuân Thắng

bang 1.8 Tuy nhién, khodng cách gần hay xa chưa phải là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến mức độ rơi lắng phóng xa mà lộ trình của đám mây phóng xạ có ảnh hưởng quan trọng hơn nhiều [5]

Bảng 1.8 Vị trí các vụ nổ hạt nhân trong khí quyển gần Viét Nam [5]

Lop Nor - Tan 40°14°N, 2600 1964-1980 Phan hach,

Cương 90°33°E nhiét hach |

Semipalatink - 50°25'N, 3960 1949-1962 Phân hạch,

Kazachtan 80°14'E nhiệt hạch |

Quần đảo san 11°39°N, 7340 1952-1962 Nhiét hach |

hô Marshall - 162°15'E

Thái Bình

Vận chuyển sol khí phóng xạ sau các vụ nổ hạt nhân:

Sau vụ nổ hạt nhân, một phần các sản phẩm phóng xa rơi ngay tại chỗ, hoặc

di chyén ít nhiều trước khi rơi xuống đất theo các hướng gió cục bộ mặt đất Phần

thứ hai nằm trong quả cầu lửa ở phía trên sẽ phát triển thành các sol khí lơ lửng và

di chuyển theo các dòng khí ở tầng đối lưu rồi theo mưa (tuyết) rơi xuống đất sau một vài tháng Khi công suất đủ lớn, một bộ phận các nhân phóng xạ bốc thẳng

lên tầng bình lưu Các sol khí trong tầng bình lưu có thời gian sống lâu hơn (vài

năm), nhưng cuối cùng cũng rơi xuống đất qua tầng đối lưu

Trong tầng đối lưu, đám mây sol khí phóng xạ sẽ bị gió lôi đi, có thể rất xa, cho đến khi gặp những điều kiện khí tượng nhất định như mưa (tuyết) sẽ rơi xuống

đất Phân bố rơi lắng thường rất không đều do đám mây phóng xạ có thể đi rất xa mới gặp vùng có mưa, khi đó toàn bộ lượng phóng xạ có thể rơi xuống đất Ví dụ

trong vụ thử vũ khí hạt nhân tại Nevada, tháng 4 năm 1953, lượng rơi lắng phóng

xạ cao nhất trên nước Mỹ (trừ vùng thử nghiệm) được quan trắc tại Troy - Nữu

Ước, cách Nevada 3000 km Các đám mây phóng xạ ở tầng cao thường di chuyển rat xa, mang sol khi phóng xạ đi khắp toàn cầu trong thời gian vài chục ngày [5]

CBHD: PGS.TS Định Xuân Thắng

Trên tầng bình lưu, với thời gian sống trung bình vài năm (không kể phân rã

hạt nhân) các sol khí phóng xạ “kịp” phân bố trên khắp toàn cầu, từ xích đạo đến hai cực Sự khác biệt đặc trưng khí tượng ở hai tầng bình lưu và đối lưu đã tạo ra

lớp phân cách giữa hai tầng gọi là lớp đệm đối lưu ngăn cần sự pha trộn giữa hai tầng Hiện tượng này thường xảy ra vào mùa xuân ở Bắc bán cầu Độ cao của lớp đệm đối lưu giảm dần từ xích đạo (15-16 km) đến hai cực (10-11 km) Do cơ chế

trên, các sol khí phóng xạ từ tầng bình lưu có thể xâm nhập vào tầng đối lưu và cuối cùng rơi lắng xuống đất

Rơi lắng phóng xa tại những nơi cách xa địa điểm thử nghiệm chịu tác động bởi công suất vụ nổ, quá trình vận chuyển tâm xa của các khối khí trong tầng đối

lưu cũng như ảnh hưởng của quá trình pha trộn thẳng đứng giữa hai tầng bình lưu

và đối lưu như đã trình bày

1.1.3.2 Tai nạn hạt nhân

Khoảng 150 tai nạn lớn nhỏ của ngành năng lượng hạt nhân đã xảy ra, lớn

nhất vẫn là tai nạn Chernobyl (xem bảng 1.9) [10] Sự cố Chernobyl xay ra vao cuối tháng 4 năm 1986, gây nên rơi lắng phóng xạ ở Bắc bán cầu trong vòng vài

tháng sau đó Một số nước châu Âu đã bị ảnh hưởng khá nặng bởi sự cố này Tại Việt Nam, các nhân phóng xạ từ Chernobyl cũng đã được quan trắc tại Hà Nội, Tp

Hồ Chí Minh và Đà Lạt Hình 1.4 là kết quả quan trắc Cs-137, CS-134 ở Đà Lạt trong nhiều năm, trong đó sự cố Chernobyl đã được ghi lại khá rõ

Hình 1.4 Sự thay đổi của ham lugng Cs-1374_) va Cs-134 ( - )

tại Đà Lạt từ 1986 ~ 1991; (a) Cs-134, CS-134 trong mau roi ldng, (b) Cs-134, CS-

134 trong không khí, (C) lugng mua trung bình tháng [5]

CRHD: PGS.TS Định Xuân Thắng

| “7+ Th-232 (uBg/m3) ———U-238 (uBq/m3) —+— K-40 (mBq/m3) |

Hình 1.5 Sự thay đổi hàng thang cia ham lugng “°K, *’Th va ?°U trong không khí

tại trạm quan trắc tại thành phố Hồ Chi Minh

Ước tính sự cố Chernobyl gây ra một lượng rơi lắng Cs-l37 trên toàn cầu khoảng 10x10! Bq Nhìn chung, phần đóng góp này là không đáng kể so với lượng Cs-137 đã có sẵn từ các vụ thử vụ khí hạt nhân, nhất là đối với các nước

không chịu ảnh hưởng trực tiếp từ sự cố Tuy nhiên, đối với các nước gần Chernobyl và một số nước Bắc Âu như Phần Lan, Thụy Điển, Na Uy thì phần rơi

lắng phóng xạ từ sự cố này nhiều hơn từ các vụ thử vũ khí hạt nhân trước đó [10]

Bảng 1.9 Tóm tắt các tai nạn hạt nhân chính [ 10],{36]

Kyshtym, USSR Nổ hoá học trong bình chứa 250 mỶ chất | _ 0,74EBq

1957 thải hoạt độ caọ

4Ce+SPr (66%), Z1+°°Nb (24%) SPY (5,4%); '5RứRh (3,7%)

Windscale, UK Cháy máy lạnh, bộ làm chậm graphit được 1975 TBq 10/1957 dùng để sản xuất Pu và ?!9bo (chiếu xạ Bi);

31 (740 TBq) ; °’Cs (22 TBq); ‘Ru (3 TBq); "Xe (1,2 PBq); ”'°Po (8,8 TBq)

Ấn Độ Dương 4/1964 Vệ tỉnh của Mỹ chứa nguồn SNAP giàu

?38Ðu bị cháy trên tầng bình lưụ

®Öbu 629 TBq

Palomares Spain Tai nạn cửa máy bay ném bom, bom| ~°Pu ?”Pu

1/1966 được tháo ra và phân rã

Thule Greenland 1968 Tai nạn của máy bay ném bom, bom 290D 1

Bac Canada, 1/1978 Vé tinh Cosmos 954 Nga chứa lò hạt| 20kg uran

nhân bị rơi, phân tán phóng xạ trên diện giàu

tích ~ 50 x 800 km; ®®Sr: 3,11TBq; !!J; 190 TBq

181 TBq; '°’Cs: 3,18 TBq

Three Mile Island USA, | Mất lanh trong 15 900 MWe tang nhiét | Gần 370 PBq

3/1979 độ gây hỏng lớp vỏ và chảy 50% nhiên | khí hiếm, chủ

liệu Thải một lượng lớn phóng xạ trong| yếu là'?Xe

lò nhưng không ảnh hưởng môi trường

Tokai Mura, Nhật Tai nạn sản phẩm của khối tới hạn trong khi | Chưa xác định

9/1999 xử lý uran giàu, gây nổ và phản ứng hạt được

nhân không kiểm soát được trong 1 ngày

Bảng 1.10 Tổng hoạt độ phóng xạ chính (EBq) thải ra trong các vụ thử vũ khí hạt

nhân, tai nạn Chernobyl [10],[36]

Sr 50.55 ngay 91.4 0.0081

Sr 28,6 năm 0.604 oly 58.5 ngay 116 0.16 357r 64.0 ngày 143 0.14 '3Ru 39.3 ngay 238 0.059

Ru 371.6 ngay 11.8

25S 2.73 năm 0.524 0.67

l 8,0 ngày 651 17 9xe 5.24 ngày 0.019 4Q 2.07 năm 0.037 ICs 30 nam 0.912 0.28