Nghiên cứu, khảo sát hệ thống kiểm soát phóng xạ trong khí thải tòa nhà tại trung tâm máy gia tốc, bệnh viện trung ương quân đội 108

Nghiên cứu, khảo sát hệ thống kiểm soát phóng xạ trong khí thải tòa nhà tại trung tâm máy gia tốc, bệnh viện trung ương quân đội 108Nghiên cứu, khảo sát hệ thống kiểm soát phóng xạ trong khí thải tòa nhà tại trung tâm máy gia tốc, bệnh viện trung ương quân đội 108Nghiên cứu, khảo sát hệ thống kiểm soát phóng xạ trong khí thải tòa nhà tại trung tâm máy gia tốc, bệnh viện trung ương quân đội 108Nghiên cứu, khảo sát hệ thống kiểm soát phóng xạ trong khí thải tòa nhà tại trung tâm máy gia tốc, bệnh viện trung ương quân đội 108Nghiên cứu, khảo sát hệ thống kiểm soát phóng xạ trong khí thải tòa nhà tại trung tâm máy gia tốc, bệnh viện trung ương quân đội 108Nghiên cứu, khảo sát hệ thống kiểm soát phóng xạ trong khí thải tòa nhà tại trung tâm máy gia tốc, bệnh viện trung ương quân đội 108

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

3.1 Kết quả khảo sát đồng vị I-131 trong khí thải 373.2 Giới hạn liều đối với nhân viên bức xạ và công chúng 37

3.6 Hành động bảo vệ công chúng căn cứ vào các giá trị đo phóng xạ trong không khí và thực phẩm 473.7 Khuyến cáo về khoanh vùng an toàn cho sự cố bức xạ, hạt nhân 48

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

2.3 Lớp bọc bằng chì chứa detector NaI và MCA 212.4 Thùng chì chứa đầu dò NaI gắn vào đường ống 21

2.6 KCl (phần màu đen) gắn vào lớp gạch chì 22

2.8 Cấu hình phần mềm hệ kiểm soát khí thải 24

3.1 Hệ thống ống dẫn chứa khí thải tòa nhà 343.2 Hệ thống được gắn vào ống dẫn khí tổng (màu đỏ) 35

3.4 Ghi nhận tín hiệu đo bằng PC tại phòng an toàn 363.5 Sự cố bức xạ khi chiếu tia X trong thời gian dài 40

MỞ ĐẦU

Ở nước ta hiện nay việc sử dụng các chất phóng xạ và nguồn bức xạion ngày càng phổ biến trong nhiều lĩnh vực như: Y tế, công nghiệp, khai mỏ,năng lượng, vv Trong y tế đã có hàng trăm cơ sở ứng dụng kỹ thuật hạt nhânvào phục vụ cho công tác chẩn đoán và điều trị bệnh

Từ đó nảy sinh một trong những vấn đề quan trọng hàng đầu là an toànbức xạ, bao gồm việc đảm bảo an toàn cho nhân viên bức xạ, công chúng vàmôi trường sống

Tại trung tâm máy gia tốc và khoa Y học hạt nhân, bệnh viện TWQD

108, hằng năm thực hiện sản xuất và sử dụng một lượng lớn dược chất phóng

Chính vì vậy, em đã thực hiện đồ án “Nghiên cứu, khảo sát hệ thống

kiểm soát phóng xạ trong khí thải tòa nhà tại trung tâm máy gia tốc, bệnh viện trung ương quân đội 108” để giải quyết phần nào vấn đề trên.

Đồ án gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở chung về an toàn bức xạ

Chương 2: Hệ thống kiểm soát phóng xạ trong khí thải tòa nhà

Chương 3: Khai thác hệ thống và lập kế hoạch ứng phó sự cố

Chương 1: Cơ sở chung về an toàn bức xạ

“An toàn bức xạ là việc thực hiện các biện pháp chống lại tác hại của bức xạ, ngăn ngừa sự cố hoặc giảm thiểu hậu quả của chiếu xạ đối với con người, môi trường” – Trích “Luật năng lượng nguyên tử Việt Nam”.

1.1 Nguồn phóng xạ và chiếu xạ nhân tạo

Nguồn phóng xạ là vật chất hoặc các thiết bị chế tạo từ chất phóng xạ,

có khả năng phát ra các tia bức xạ Nguồn phóng xạ được chia làm hai loại lànguồn phóng xạ tự nhiên và nhân tạo

Nước, thức ăn và ngay trong cơ thể con người cũng chứa các nguồnphóng xạ, vv…

1.1.2 Nguồn phóng xạ nhân tạo

Nguồn phóng xạ nhân tạo được chia làm hai loại là:

Nguồn phóng xạ kín: Là nguồn phóng xạ mà chất phóng xạ được chếtạo dưới dạng một khối rắn hoặc lớp phóng xạ được bao kín bằng lớp

vỏ bọc có cấu trúc đặc biệt bảo đảm cho chất phóng xạ không thoát

ra môi trường trong điều kiện bình thường và trong các trường hợpsự cố được dự báo trước Ví dụ: Co60

,Cs137, Ir192, vv …

Nguồn phóng xạ hở: Được sản xuất dưới dạng dung dịch lỏng, dạngrắn hay dạng bột chứa trong lọ thủy tinh hay plastic mà không có vỏbọc kín như các nguồn kín Ví dụ: I131

,Cr51, P32,Tc 99m vv …

Hình 1.1 Nguồn phóng xạ kín (trái) và hở (phải)

1.1.3 Chiếu xạ nhân tạo

Bên cạnh chiếu xạ tự nhiên, với những tiến bộ trong khoa học kỹ thuật,con người còn chịu chiếu xạ nhân tạo bởi 3 nguồn chính

a) Chiếu xạ nghề nghiệp: Một số người làm việc tiếp xúc thường xuyên

với các chất phóng xạ và các nguồn bức xạ ion khác và góp vào liều ditruyền quần thể cỡ 0.01 đến 0.2 μrad/năm tuỳ theo ước tính của từngrad/năm tuỳ theo ước tính của từngnước

b) Chiếu xạ do sử dụng bức xạ trong công nghiệp và các nguồn khác: Nhu

cầu càng ngày càng tăng về năng lượng đòi hỏi tăng sản xuất điện từnăng lượng hạt nhân Nhìn chung, liều tương đương gây nên bởi chiếungoài đối với dân cư sống chung quanh các trung tâm hạt nhân trongthực tế không vượt quá 1/100 liều tối đa chấp nhận cho đối tượng này

và 1/20 của phông phóng xạ tự nhiên Còn nhiều nguồn khác, tầm quantrọng của nó không phải vì liều cao mà vì tần số sử dụng Đó là trườnghợp sử dụng các máy thu vô tuyến truyền hình, các dụng cụ phátquang…gây ra liều sinh dục hàng năm cỡ 1-3 mrad tuỳ từng nước.Trong loại này người ta còn kể đến các chuyến bay ở độ cao lớn, mứcchiếu xạ từ 0.1 đến 1.7 μrad/năm tuỳ theo ước tính của từngrad cho một giờ bay

c) Chiếu xạ với mục đích y học: Trong thực tế chiếu xạ với mục đích y

học là nguồn quan trọng nhất của chiếu xạ nhân tạo Các nguồn phóng

xạ sử dụng trong y tế là tia X và các đồng vị phóng xạ

Tia X và các đồng vị phóng xạ đóng vai trò rất quan trọng trong sự tiến

bộ của chẩn đoán và điều trị bệnh Mặt khác những ứng dụng này đãlàm tăng đáng kể mức chiếu xạ cá thể Chỉ riêng trong phạm vi X-quang việc dùng nhiều kỹ thuật khác nhau và nhiều loại xét nghiệmkhác nhau thực hiện trong những điều kiện cũng không giống nhau nênrất khó đánh giá chính xác liều chiếu gây ra Chẳng hạn trong chẩnđoán X-quang liều chiếu thay đổi từ 8.5 mrem/năm đến 170 mrem/năm.Liều chiếu còn thay đổi tuỳ thuộc kỹ thuật, chẳng hạn như liều chiếulên tinh hoàn hay buồng trứng mà người ta thường gọi là liều sinh dụctrong các xét nghiệm X-quang chẩn đoán có thể chênh nhau hàng trămlần Liều chiếu gây nên bởi các chẩn đoán dùng đồng vị phóng xạ cũngthay đổi theo kỹ thuật sử dụng

Nhìn chung chiếu xạ với các mục đích y học liều hàng đầu do X-quangchẩn đoán, các phần khác ít hơn hẳn và xếp theo thứ tự: Phóng xạ điềutrị, chẩn đoán bằng đồng vị phóng xạ (chẩn đoán y học hạt nhân), điềutrị bằng đồng vị phóng xạ nguồn hở (điều trị y học hạt nhân)

1.2 Tiêu chuẩn, nguyên tắc an toàn bức xạ

1.2.1 Các đại lượng liều

a) Liều chiếu

Liều chiếu (D c) là đại lượng cho biết tổng số điện tích của các ion cùng

dấu (dQ) được tạo ra trong một đơn vị khối lượng vật chất (dm) dướitác dụng của bức xạ khi tương tác với các nguyên tử, phân tử của khốivật chất đó: D c=dQ

dm

Đơn vị liều chiếu là C/kg Đơn vị khác của liều chiếu là Rơnghen (R).Quy đổi: 1 R = 2,57976 10- 4 C/kg hay 1 C/kg  3876 R

Đơn vị của liều hấp thụ là: Gray (ký hiệu là Gy), 1 Gy = 1 J/kg

Đơn vị khác: rad, 1 rad = 0,01 Gy

c) Liều tương đương (ký hiệu là H T ,R )

Là đại lượng dùng để đánh giá liều bức xạ trong một tổ chức mô hoặc

cơ quan của cơ thể người, được xác định theo công thức:

H T ,R=D T , R ×W R

Trong đó, D T ,R là liều hấp thụ do loại bức xạ R gây ra, lấy trung bình

trên cơ quan hoặc tổ chức mô T; W R là trọng số bức xạ của bức xạ loại

R, giá trị của nó được cho trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Trọng số bức xạ

Khi trường bức xạ gồm nhiều loại bức xạ với các trọng số bức xạ W R

khác nhau thì liều tương đương được xác định theo công thức:

1 J/kg

d) Liều hiệu dụng (ký hiệu là E)

Là tổng liều tương đương của từng mô nhân với trọng số mô tương ứngtính cho tất cả các mô và cơ quan trong cơ thể, được xác định theo công

T

W T × H T

Trong đó H T là liều tương đương của mô T, W T là trọng số mô của mô

T Tổng được lấy cho tất cả các mô và cơ quan trong cơ thể Các mô và

cơ quan xác định được dùng trong đánh giá liều hiệu dụng và giá trịtrọng số mô của chúng được cho trong bảng 1.2

Đơn vị của liều hiệu dụng là Sv

Bảng 1.2 Các mô, cơ quan và trọng số mô

Tổ chức mô hoặc cơ quan Trọng số mô, W T ∑

T

W T

Tủy sống (đỏ), ruột kết, phổi, dạ dày, vú,

Bảng quang, thực quản, gan, tuyến giáp 0,04 0,16

Bề mặt xương, não, tuyến nước bọt, da 0,01 0,04

* Các mô còn lại bao gồm tuyến thượng thận, vùng ngoài túi ngực, túimật, tim, thận, hạch bạch huyết, cơ, màng nhầy miệng, lá lách, ruột non, tụy,tuyến ức, tuyến tiền liệt (đối với nam), tử cung (đối với nữ)

e) Liều nhiễm tương đương (ký hiệu là H T(ζ ))

Là liều tương đương cho một tổ chức mô hoặc cơ quan của cơ thể trongkhoảng thời gian ζ kể từ sau khi hấp thụ chất phóng xạ vào cơ thể,

được tính theo công thức: H T (ζ )=∫

được lấy là 50 năm đối với người lớn, 70 năm đối với trẻ em

Đơn vị của liều nhiễm tương đương là Sv với khoảng thời gian tích lũyxác định ζ

f) Liều nhiễm hiệu dụng (ký hiệu là E ζ )

Là liều hiệu dụng trong khoảng thời gian ζ kể từ sau khi hấp thụ chấtphóng xạ vào cơ thể, được tính bằng công thức:

E ζ=∑

T

W T × H T (ζ )

Trong đó H T(ζ ) là liều nhiễm tương đương đối với mô hoặc cơ quan T,

W T là trọng số mô, ζ được lấy là 50 năm đối với người lớn, 70 năm đốivới trẻ em Đơn vị của liều nhiễm hiệu dụng là Sv với khoảng thời giantích lũy xác định ζ

1.2.2 Giới hạn liều

Giới hạn liều áp dụng đối với các công việc bức xạ được cấp phép

1.2.2.1 Giới hạn liều nghề nghiệp

a) Đối với nhân viện bức xạ trên 18 tuổi là:

Liều hiệu dụng 20 mSv/năm lấy trung bình trong 5 năm kế tiếp nhau(100 mSv trong 5 năm) và 50 mSv trong một năm đơn lẻ bất kỳ.

Liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt 20 mSv/năm lấy trungbình trong 5 năm kế tiếp nhau (100 mSv trong 5 năm) và 50 mSvtrong một năm đơn lẻ bất kỳ

Liều tương đương đối với chân và tay hoặc da là 500 mSv/năm

b) Đối với người học việc trong quá trình đào tạo nghề có liên quan đến bức xạ và đối với học sinh sinh viên tuổi từ 16 đến 18 sử dụng nguồn bức xạ trong quá trình học tập của mình là:

Liều hiệu dụng là 6 mSv/năm

Liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt 20 mSv/năm

Liều tương đương đối với chân và tay hoặc da là 150 mSv/năm

1.2.2.2 Giới hạn liều công chúng

Liều hiệu dụng là 1 mSv/năm

Trong những trường hợp đặc biệt, có thể áp dụng giá trị giới hạn liềuhiệu dụng cao hơn 1 mSv/năm, với điều kiện giá trị liều hiệu dụnglấy trung bình trong 5 năm kế tiếp nhau không vượt quá 1 mSv/năm

Liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt 15 mSv/năm

Liều tương đương đối với da 50 mSv/năm

Liều bức xạ của người chăm sóc, hỗ trợ và thăm bệnh nhân trongchẩn đoán, xét nghiệm và điều trị bằng bức xạ ion hóa hoặc dược

chất phóng xạ có độ tuổi từ 16 tuổi trở lên không được vượt quá 5

mSv trong cả thời kỳ bệnh nhân làm xét nghiệm hoặc điều trị

Liều bức xạ của người chăm sóc, hỗ trợ và thăm bệnh nhân trongchẩn đoán, xét nghiệm và điều trị bằng bức xạ ion hóa hoặc dược

chất phóng xạ có độ tuổi nhỏ hơn 16 tuổi không được vượt quá 1

mSv trong cả thời kỳ bệnh nhân làm xét nghiệm hoặc điều trị

1.2.3 Ba nguyên tắc đảm bảo an toàn bức xạ

Mục tiêu chính của an toàn bức xạ là đảm bảo rằng liều cá nhân thấpmột cách hợp lý có thể đạt được (As low as reasonably achievable gọi tắt lànguyên tắc ALARA)

Mục đích của các tiêu chuẩn cơ bản về giới hạn liều là để ngăn ngừanhững hiệu ứng tất định và hạn chế những hiệu ứng ngẫu nhiên gây bởi bức

xạ Đối với mọi công việc thực tế bất kỳ, thì mục đích là phải đòi hỏi sao chođạt được việc bảo vệ những người bị chiếu xạ và đảm bảo an toàn đối với cácnguồn bức xạ Như vậy có thể hạn chế được rủi ro cho người bị chiếu xạ bằngcách giữ cho liều bức xạ thấp hơn các giới hạn liều tương ứng

Ba nguyên tắc cơ bản trong an toàn bức xạ là:

 Thời gian: hạn chế thời gian tiếp xúc với nguồn.

 Khoảng cách: cường độ bức xạ tỉ lệ nghịch với khoảng cách.

 Che chắn: không khí hoặc da có thể là đủ để suy giảm cơ bản alpha

có năng lượng thấp Chì, bê tông, nước bảo vệ cơ thể hiệu quả khỏicác hạt năng lượng cao như tia gamma và neutron Một số vật liệuphóng xạ được lưu trữ hoặc xử lý dưới nước hoặc điều khiển từ xatrong các phòng được xây dựng bằng bê tông dày hoặc lót bằng chì.Các hạt beta được ngăn chặn bằng nhựa đặc biệt, sắt hoặc nhôm

1.3. Ảnh hưởng của phóng xạ đối với cơ thể

1.3.1 Quá trình ion hoá

Tương tác sinh học quan trọng của bức xạ với vật chất là quá trình ionhóa Quá trình này gây ra những phá huỷ sinh học do phá vỡ trực tiếp các tếbào nhạy cảm hoặc hình thành gián tiếp các mảng tế bào có năng lượng (cácgốc oxy), các gốc oxy này phá vỡ các liên kết tế bào

Hình 1.2 Hai hình thức chiếu xạ

1.3.1.1 Cơ chế tác dụng trực tiếp

Năng lượng bức xạ được truyền trực tiếp cho các phân tử sinh học màchủ yếu là các phân tử hữu cơ, gây nên các tổn thương về cấu trúc, chức năng

và tạo tiền đề cho các tổn thương khác, làm thay đổi các cấu trúc không gian

của chúng và tạo ra các phân tử mới Có thể mô hình hoá cơ chế tác dụng trực

tiếp bằng sơ đồ sau:

AB → AB* → AB + hυ

AB → AB* → A* + B’ hoặc B* + A’

Năng lượng tia tới truyền cho phân tử AB và đưa nó về trạng thái kíchthích AB* Nó có thể giải phóng năng lượng thu nhận (hυ) để về trạng thái banđầu, cũng có khi phân tử bị kích thích AB* tham gia vào các phản ứng hóahọc khác hoặc tự phân ly thành các phân tử nhỏ hơn và cũng ở trạng thái kíchthích A*,B* hoặc có một động năng nhất định A’, B’ Các phân tử này rất dễgây nên các phản ứng tiếp theo trong môi trường

1.3.1.2 Cơ chế tác dụng gián tiếp

Trong tổ chức sinh học, nước chiếm một tỷ lệ lớn và có vai trò quantrọng nên bức xạ ion hoá khi tác dụng lên tổ chức sinh học chắc chắn cũngnhư đối với các phân tử khác sẽ gây nên hiện tượng kích thích và ion hóaphân tử nước tạo ra các sản phẩm mới:

hn + H2O → (H2O)* → H* , OH*

hn + H2O → (H2O)+ + e (H2 O)+ → H+ , OH*

e + H2O → (H2O)- (H2O)- → H* , OH

-Trong đó (H2O)+, (H2O)-, H+, OH- là các ion còn H*, OH* là các gốc tự

do rất dễ tạo ra các phản ứng và là chất oxy hoá mạnh

Từ sơ đồ trên ta thấy, ban đầu các hiện tượng vật lý xảy ra do nănglượng chùm tia hấp thụ vào tổ chức sinh học, tiếp theo là các phản ứng hoáhọc, các biến đổi cấu trúc ở các phân tử làm tổn thương các phân tử hữu cơ.Các biểu hiện của tổn thương phân tử như sau :

Giảm hàm lượng của một hợp chất hữu cơ nhất định nào đó sau khi

bị chiếu xạ

Hoạt tính sinh học của các phân tử hữu cơ bị suy giảm hoặc mất đi

do cấu trúc phân tử bị hư hại hoặc phá vỡ

Tăng hàm lượng một số chất có sẵn hoặc xuất hiện một số chất lạtrong tổ chức sinh học thường là chất độc hại (ví dụ: H2O2)

Trong an toàn bức xạ, ở mức liều thấp người ta thường quan tâm đếnphân tử ADN Nó có hai chức năng quan trọng trong tế bào, đó là :

Gen di truyền đến đời con cháu vì sau khi tế bào phân chia nó sẽtruyền thông tin di truyền trong quá trình trao đổi chất

Chức năng liên lạc

Hình 1.3 Phân tử AND bị tổn thương do bức xạ

ADN dễ tổn thương hơn các thành phần khác của tế bào bởi vì nó làmột phân tử rất lớn (> 1m nếu kéo thẳng ra) chiếm một thể tích rất lớn trongnhân tế bào và chỉ có một bản sao trên một tế bào.

ADN có cấu trúc xoắn kép gồm 2 sợi và chứa cùng một thông tin Córất nhiều cách bức xạ ion hoá tương tác với phân tử ADN Có khoảng 20 loạisai hỏng khác nhau đối với phân tử ADN Chúng phụ thuộc vào mức liều (kể

cả suất liều), loại bức xạ cũng như phụ thuộc vào từng gian đoạn phát triểncủa tế bào

Các tia gamma, X, beta dễ gây ra đứt gãy một nhánh của ADN Chúng

dễ dàng được sửa chữa lại do cơ chế tự sữa chữa thường xuyên tác động tới

vô số những sai hỏng do các tác nhân khác gây ra như nhiệt độ, hoá chất tồntại trong môi trường sống Trong khoảng 1000 đứt gẫy của ADN thì chỉ có 1đứt gẫy kép Đứt gẫy kép khó được sửa chữa hơn

Hình 1.4 Bức xạ làm thay đổi cấu trúc ADN

Đối với các tia bức xạ có LET (Linear transfer energy: hệ số truyềnnăng lượng tuyến tính - Lượng năng lượng mà môi trường nhận được trênmột đơn vị chiều dài của quãng đường đi của electron sơ cấp do ion hoá vàkích thích) lớn như tia α thì khả năng tạo các đứt gãy kép nhiều hơn vì mật độion hoá cao hơn rất nhiều Nếu ADN bị hư hại nằm ngoài khả năng tự sửachữa thì dẫn đến hiện tượng tế bào chết.

Sự chết của tế bào có thể xảy ra trong quá trình phân bào Bức xạ ionhoá ở mức liều thấp không phải là nguyên nhân chính gây nên cái chết của tếbào vì cơ thể con người có khả năng thích ứng với những hiện tượng như vậy(bị gây nên bởi các yếu tố tự nhiên khác) Chỉ ở mức liều cao cỡ 1Gy hoặccao hơn, số tế bào chết đạt đến một lượng đáng kể và chức năng của tổ chứcnày có thể không phục hồi lại được Hiệu ứng này được áp dụng vào điều trịung thư Tuy nhiên trong an toàn ta lại quan tâm đến hiệu ứng tế bào bị gâyđột biến và chuyển hoá thành các tế bào ung thư ác tính

1.3.2 Quan hệ liều – hiệu ứng sinh học

Tổn thương do bức xạ lên cơ thể được thể hiện ở hai hiệu ứng chính:

Bảng 1.3 Hiệu ứng sau khi chiếu xạ toàn thân Liều chiếu Hiệu ứng sau khi chiếu xạ

0.1 Gy

Không có dấu hiệu tổn thương trên lâm sàng Tăng sai lạcnhiễm sắc thể có thể phát hiện được Bạch cầu có thể giảm đến20% nhưng sẽ trở lại bình thường trong một thời gian ngắn

1 Gy Xuất hiện triệu chứng nhiễm xạ trong số 5-7% cá thể sau chiếuxạ với các biểu hiện như buồn nôn, đau đầu

2-3 Gy

Xuất huyết dưới da, nhiễm khuẩn, mất nước Giảm 50% sốlượng cả hồng cầu và bạch cầu Bệnh nhiễm xạ gặp ở hầu hếtcác đối tượng bị chiếu Tử vong 10 – 30% số cá thể sau chiếuxạ

3 -5 Gy Bán xuất huyết, xuất huyết, nhiễm khuẩn, rụng lông, tóc Giảmbạch cầu nghiêm trọng Tử vong 50% số cá thể sau chiếu xạ

6 Gy

Tổn thương đương tiêu hoá, tuỷ xương.Tỷ lệ hồng cầu và bạchcầu giảm nghiêm trọng, xuất huyết niêm mạc ruột, dạ dày Tửvong trên 50% số cá thể bị chiếu, thậm chí cả những trườnghợp được điều trị tốt nhất

1.3.2.2 Hiệu ứng ngẫu nhiên

Thường xuất hiện ở các mức liều thấp, không có ngưỡng liều chiếu vàxuất hiện sau chiếu xạ một thời gian dài Các hiệu ứng này đã được nghiêncứu điều tra dịch tễ trên dân cư bị chiếu xạ: Người sống sót sau thảm hoạHiroshima và Nagasaki, công nhân hầm mỏ Uran, những người chiếu X-quang ở đầu thế kỷ XX, vv…

Hiệu ứng gây ung thư: Bệnh ung thư có thể xuất hiện sớm hoặc muộnsau chiếu xạ Giai đoạn ung thư tiềm tàng có thể kéo dài đến 30 năm, riêngbệnh máu trắng thì ngắn hơn khoảng 2- 10 năm Các bệnh ung thư thường gặp

là ung thư máu, ung thư xương, ung thư da và ung thư phổi

Hiệu ứng gây biến đổi di truyền: Do phóng xạ làm tổn thương tế bàosinh sản gây biến đổi vật liệu di truyền.

Các hiệu ứng này mang tính xác suất (chúng tuân theo quy luật ngẫunhiên): Trong một nhóm dân chúng bị chiếu xạ, chúng không xuất hiện mộtcách hệ thống ở mỗi người và người ta không thể đoán trước ai sẽ bị ảnhhưởng Hơn nữa, khi ung thư được phát hiện người ta không thể nói ung thưnào là do bức xạ Nói một cách khác độ trầm trọng của hiệu ứng ngẫu nhiênkhông phụ thuộc vào mức độ chiếu xạ, chỉ có thể nói tần suất xuất hiện ungthư trong dân chúng bị chiếu xạ tăng cùng với liều

1.4 Kết luận

Như vậy, toàn bộ chương một đã trả lời cho câu hỏi: “Thế nào là antoàn bức xạ?” và “Đảm bảo an toàn bức xạ cần làm như thế nào?” thông quaviệc tóm lược các vấn đề cơ bản liên quan bao gồm:

Các nguồn phóng xạ và chiếu xạ nhân tạo

Các đại lượng liều, giới hạn liều nghề nghiệp, công chúng và banguyên tắc đảm bảo an toàn bức xạ

Ảnh hưởng của phóng xạ tới cơ thể con người thông qua các quátrình, các quan hệ và hiệu ứng

Từ đó nhấn mạnh đến tầm quan trọng hàng đầu của công tác đảm bảo

an toàn bức xạ cho con người và môi trường sống Mọi người có yên tâm sinhsống và làm việc, môi trường có đảm bảo an toàn và trong lành, phụ thuộc rấtlớn vào sự hiểu biết cũng như việc quản lý bức xạ của chúng ta

Cũng từ những cơ sở về an toàn bức xạ trên, em đã liên hệ tới trung tâmmáy gia tốc bệnh viện trung ương quan đội 108, nơi thường xuyên liên quantới các nguồn phóng xạ và hoạt động bức xạ Để từ đó tiến hành khảo sát vàđánh giá an toàn bức xạ thông qua một trong những hệ thống kiểm soát tạitrung tâm, sẽ được đề cập tại các chương dưới đây

Chương 2: Hệ thống kiểm soát phóng xạ trong khí thải tòa nhà2.1 Tổng quan hệ thống

2.1.1 Sự cần thiết của hệ thống

Trung tâm máy gia tốc, bệnh viện 108 được thành lập năm 2009 vớinhiệm vụ vận hành máy gia tốc Cyclotron 30 MeV, sản xuất các dược chấtphóng xạ đáp ứng nhu cầu theo dõi, chẩn đoán các loại bệnh lý ung thư, timmạch, thần kinh Khoa Y học hạt nhân tại cùng tòa nhà, có chức năng tiếnhành khám bệnh, chẩn đoán và điều trị sử dụng các kỹ thuật y học hạt nhân vàcác dược chất phóng xạ, các nguồn phóng xạ

Cả hai cơ sở trên đều trực tiếp sản xuất, sử dụng,vận chuyển và lưu trữcác nguồn phóng xạ, do đó vấn đề quan trọng nhất cần đặt ra là đảm bảo antoàn bức xạ cho nhân viên làm việc, bệnh nhân khám chữa bệnh, công chúngbên ngoài và môi trường xung quanh

Do đặc thù của tòa nhà chứa máy gia tốc, việc kiểm soát không khí bêntrong rất quan trọng Trong các quá trình như máy gia tốc phát tia, bắn bia tạođồng vị phóng xạ, chia liều xạ, tiêm thuốc cho bệnh nhân đều phát sinh mộtlượng khí nhiễm xạ như:

Máy gia tốc phát tia làm ion hóa không khí tạo đồng vị phóng xạphát sinh trong bụi không mong muốn

Một số đồng vị phục vụ chuẩn máy như Ba, Cs-137, K-40… dướidạng bột đã được bọc kín những vẫn có nguy cơ thoát ra không khí

Bia lỏng dùng để sản xuất FDG có khả năng rò rỉ, bay hơi mang theochất phóng xạ F18 (T1/ 2 = 110 phút, phân rã chủ yếu β+¿¿, E = 0.633MeV) trong quá trình chuyển xạ, chia liều hoặc xảy ra sự cố vớimáy

Dược chất phóng xạ I131(T1/ 2 = 8 ngày, phân rã β−¿¿, E = 0.606 MeV,

biến thành Xe131 phân rã γ) ) điều trị ung thư tuyến giáp, có khả năngthăng hoa tại nhiệt độ phòng.

Do đó cần thiết phải có hệ thống kiểm soát phóng xạ trong khí thải tòanhà để tập trung toàn bộ lượng khí vào cùng một đường ống, kiểm tra lưulượng, thành phần và hoạt độ phóng xạ khí, đảm bảo an toàn trước khi thải ramôi trường Khi có dấu hiệu bất thường về nồng độ phóng xạ trong khí thải,

hệ thống sẽ đưa ra những cảnh báo, từ đó có hướng xử lý, ứng phó sự cố kịpthời, tránh để xảy ra sự phát tán phóng xạ nguy hiểm vào môi trường,

2.1.2 Sơ đồ khối hệ thống

Hệ thống kiểm soát khí thải tòa nhà (Stack Monitor System) củaCanberra được trang bị đầu dò gamma để theo dõi hoạt độ phóng xạ của khíthải từ các trung tâm sản xuất đồng vị phóng xạ

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống

Phần cứng của hệ thống bao gồm các đầu dò nhấp nháy NaI, mỗi đầu

dò gắn với một đường ống, nơi có khí đi qua Đầu dò được gắn trong buồngchì, kết nối với PC điều khiển Máy đo lưu lượng khí kết nối với PC, mỗi hoạt

độ đo được sẽ tương ứng với một lượng khí thải, từ đó ta tính được tổnglượng khí thải từ hoạt độ phát ra

Phần mềm kiểm soát khí thải dựa trên “gói” PAMS – Phần mềm kiểmsoát thông số (PArameter Monitor Software), có tính năng xác định hoạt độ

phóng xạ dựa vào quang phổ thu được.

Hình 2.2 Cấu hình hệ kiểm soát khí thải

Detector: Kích thước 3×3 inch, mỗi detector NaI siêu bền được đặttại tâm của một ống

MCA: Gắn với ống nhân quang, cấp cao thế (HV) cho detector vàkhuếch đại tín hiệu MCA kết nối với PC bằng cáp USB

Hình 2.3 Lớp bọc bằng chì chứa detector NaI và MCA

Collimator (ống chuẩn trực): Mỗi detector được đặt trong mộtcollimator chì để giảm ảnh hưởng của phông môi trường do đó nângcao giới hạn cho detector Collimator được gắn vào 1 tấm đỡ sao chokhoảng cách giữa detector và ống chỉ khoảng 5mm

Hình 2.4 Thùng chì chứa đầu dò NaI gắn vào đường ống

Hình 2.5 Ống chuẩn trực collimator

K-40: Bên trong thùng detector có một vài khoảng trống xung quanhống nhân quang đặt các muối K để có đỉnh đặc trưng K-40 trongphổ, giúp chuẩn năng lượng cho đầu dò

Hình 2.6 KCl (phần màu đen) gắn vào lớp gạch chì

Bộ mở rộng cáp nối

Flow meter (máy đo lưu lượng dòng): Một máy đo lưu lượng OmegaFMA-905-V được cấp cho mỗi ống Đầu đo được cài vào trong ống

và đầu ra của chúng được kết nối với môdun I/O đa năng

Hộp kết nối để chứa:

 Modun mở rộng B

 Modun USB I/O

 Bộ phận điện tử của máy đo dòng

 Một nguồn 15V

Tháp PC: Một PC với màn hình và chuột được đặt trong tháp, hoạtđộng của PC như sau:

Hình 2.7 Tháp PC

 Xác định hoạt độ phóng xạ tương ứng với các đồng vị, chu kỳ đokhoảng 1 giờ.

 Theo dõi lưu lượng dòng khí trong ống và nhiệt độ tháp bằng I/O

 Tạo cảnh báo từ xa bằng một đường ra digital của I/O cho mức quácao hoặc quá thấp của bộ theo dõi thông số

 Cho phép đăng nhập từ xa bằng PC khác để kiểm tra chức năng của

hệ thống, tạo báo cáo, thay đổi thiết lập, vv…

Cảm biến nhiệt độ: bên trong cabin, giúp PC theo dõi Thân cảm biếnđặt trên ray DIN trong cabin, cùng với nguồn tạo áp 24V cho cảmbiến

2.2.2 Phần mềm

Cấu hình phần mềm của hệ thống được thể hiện trên hình 2.8 gồm có:

Hình 2.8 Cấu hình phần mềm hệ kiểm soát khí thải

PAMS (PArameter Monitor Software): Thu thập và kiểm tra dữ liệucác thông số định sẵn khoảng 5 giây một lần (chu kỳ ngắn) Nó cũngđồng thời thu và lưu phổ MCA trong khoảng 1 giờ để phân tích hoạt

độ (chu kỳ dài) Các tính năng chính của PAMS:

Hình 2.9 Menu chính của PAMS

 Theo dõi lên đến 100 tín hiệu từ một thiết bị MCA hoặc một đầu vàotương tự

 Công cụ vẽ biểu đồ dữ liệu mạnh mẽ

 Phân tích lại dữ liệu đã lưu

 Hỗ trợ lên đến 6 thiết bị MCA

 Dựa trên cấu trúc Genie 2000

 Hiển thị đồng bộ dữ liệu và MCA

 Tùy chọn chuyển đổi đầu ra analog

 Cài đặt cảnh báo linh hoạt.

 Độ linh hoạt cao, nhiều tiện ích

 Chứa tất cả các công cụ cần thiết để thiết lập môi trường cho cácthiết bị MCA

 Kiểm soát các phép đo ngoài

 Tùy chỉnh tính toán thông qua một thư viện toán học

 Trường hợp chạy nhiều PAMS sẽ nhân với số lượng các thông số vàcác thiết bị MCA

DataTRF (Data TRanFer): Chương trình DataTRF được phát bởi hệGenie-2000, được khởi động bằng PAMS để phân tích các bản ghiphổ chu trình dài Chương trình chuyển hoạt độ của đồng vị được tìmthấy vào cơ sở dữ liệu chuyên dụng MS Access như trên hình 2.10

Hình 2.10 Thư viện đồng vị phóng xạ

Genie-2000: Phần mềm phân tích phổ cơ bản của Canberra, gồm mộtvài công cụ phổ như ghi phổ, phân tích phổ, điều khiển phần cứng,vv… được sử dụng bởi PAMS và DataTRF

Crystal Reports: Đọc dữ liệu hoạt độ từ cơ sở dữ liệu MS Access đểtạo báo cáo tổng quát về hoạt độ phóng xạ như hình 2.11, với:

 ICounter: Chỉ số thứ tự mỗi lần ghi

 dtMeasDate: Ngày/thời gian bắt đầu thu phổ

 IMeasTime: Thời gian tính bằng giây

 szCAMFile: Tên phổ tương ứng