Bảo vệ với các nguy hiểm chiếu ngoài và tính toán che chắn

Nội dung1.Phân loại các mối nguy hiểm của bức xạ chiếu ngoàiBức xạ chiếu ngoài là bức xạ từ một nguồn ở ngoài cơ thể. Một mối nguy hiểm bức xạ chiếu ngoài tồn tại khi bức xạ ion hóa từ một nguồn ở ngoài cơ thể có khả năng gây tổn hại cho cơ thể. Mối nguy hiểm này khác với mối nguy hiểm bức xạ chiếu trong (tồn tại khi có tiềm năng bị chiếu xạ từ các chất phóng xạ thâm nhập vào cơ thể)2. Kiểm soát mối nguy hiểm của bức xạ chiếu ngoài3. Tính toán che chắn

Trung tâm Hỗ trợ kỹ thuật

Bảo vệ với các nguy hiểm chiếu ngoài

1 Phân loại các mối nguy hiểm của bức xạ

1 Phân loại các mối nguy hiểm của

bức xạ chiếu ngoài

Bảo vệ các nguy hiểm chiếu ngoài

Các mối nguy hiểm của bức xạ chiếu ngoài

• Bức xạ chiếu ngoài là bức xạ từ một nguồn ở

ngoài cơ thể

• Một mối nguy hiểm bức xạ chiếu ngoài tồn tại

khi bức xạ ion hóa từ một nguồn ở ngoài cơ thể

có khả năng gây tổn hại cho cơ thể

• Mối nguy hiểm này khác với mối nguy hiểm bức

xạ chiếu trong (tồn tại khi có tiềm năng bị chiếu

xạ từ các chất phóng xạ thâm nhập vào cơ thể)

• Các hạt Alpha:

• Có khả năng iôn hóa mạnh nhưng độ đâm xuyên lại

rất yếu, chỉ có quãng chạy rất ngắn trong không khí (vài xăng-ti-mét)

• Do đó, hạt alpha không được xem là mối nguy hiểm

bức xạ chiếu ngoài vì chúng không thể xuyên qua các

lớp bên ngoài của da

Các mối nguy hiểm bức xạ chiếu ngoài

• Các hạt bêta :

• Có khả năng đâm xuyên lớn hơn so với các hạt alpha

nhưng vẫn tương đối yếu

• Các hạt bêta không được xem là nguy hiểm bức xạ

ngoài đối với các cơ quan cơ thể khác ngoài da và mắt

• Bức xạ hãm sinh ra do tương tác của hạt bêta năng

lượng cao với các vật liệu có nguyên tử số cao sẽ dẫn tới tạo ra các tia X phái sinh tiềm tàng mối nguy hiểm bức xạ ngoài lớn hơn các hạt bêta ban đầu

Các mối nguy hiểm bức xạ chiếu ngoài

• Tia X và tia gamma:

• Là các dạng bức xạ điện từ sóng ngắn, có khả năng

xuyên qua tất cả các cơ quan của cơ thể và là một

mối nguy hiểm đáng kể của bức xạ chiếu ngoài

• Năng lượng của các lượng tử gamma và tia X là một

yếu tố quan trọng để xác định mức độ nguy hiểm của bức xạ ngoài

Các mối nguy hiểm bức xạ chiếu ngoài

• Nơtron:

• Có khả năng đâm xuyên cao Chúng truyền năng

lượng cho cơ thể khi chúng bị tán xạ trong mô cơ thể

• Do đó, nơtron là một mối nguy hiểm quan trọng của

bức xạ ngoài và đòi hỏi sự kiểm soát cẩn thận

Các mối nguy hiểm bức xạ chiếu ngoài

Bảng các mối nguy hiểm bức xạ ngoài tương đối

• Các máy phát tia X là một loại thiết bị phát bức xạ ion

hóa phổ biến Khi chúng vận hành các tia X được tạo ra

và thiết bị là một mối nguy hiểm bức xạ chiếu ngoài Tuy nhiên khi tắt máy việc sinh các tia X bị dừng lại và mối nguy hiểm bức xạ chiếu ngoài bị mất đi

• Các hạt bêta, các tia X và tia gamma được phát ra từ

các chất phóng xạ là một mối nguy hiểm bức xạ chiếu ngoài liên tục Các chất phóng xạ có thể được đặt vào trong các bình chứa hoặc bao xung quanh bằng một vật liệu che chắn sẽ làm giảm mối nguy hiểm bức xạ chiếu ngoài tới mức chấp nhận được

Các mối nguy hiểm bức xạ chiếu ngoài

2 Kiểm soát mối nguy hiểm của

bức xạ chiếu ngoài

Bảo vệ các nguy hiểm chiếu ngoài

 Có ba kỹ thuật cơ bản để kiểm soát các mối nguy hiểm của bức xạ chiếu ngoài:

Kiểm soát mối nguy hiểm chiếu ngoài

 Kiểm soát thời gian là phương pháp quan trọng để giảm sự chiếu xạ đối với bức xạ ion hóa Bằng cách giảm thời gian làm việc với (hay bị chiếu xạ bởi) các chất phóng xạ, liều nhận được có thể được giảm tối thiểu Nói một cách đơn giản là liều bức xạ nhận được khi làm việc trong một vùng có suất liều nhất định phụ thuộc vào thời gian làm việc trong vùng đó.

 Mối liên hệ này được cho bởi phương trình : D = R x T

trong đó D = Liều nhận được, R = Suất liều, T = Thời gian bị chiếu xạ

 Từ đó nếu thời gian bị chiếu xạ đối với một nguồn có suất liều cố định được giảm đi thì liều tổng cộng nhận được cũng được giảm đi

Kiểm soát mối nguy hiểm chiếu ngoài

Ví dụ:

Một nhân viên bức xạ bị chiếu xạ nghề nghiệp

thường làm việc 6 giờ trên một công đoạn có

suất liều là 5 Sv/h Công đoạn đó được cải tiến

sao cho thời gian giảm xuống còn 2 giờ Hỏi sự

khác nhau về liều nhận được bởi nhân viên đó là

bao nhiêu?

Kiểm soát mối nguy hiểm chiếu ngoài

Trả lời

Trước khi thay đổi công đoạn, liều tổng cộng nhận được là:

D = 5 Sv h -1 x 6 h = 30 Sv Sau khi thay đổi công đoạn, liều tổng cộng nhận được là:

 Đối với một công việc bức xạ có suất liều cố định:

• Nếu giảm một nửa thời gian chiếu xạ, liều nhận

được sẽ giảm một nửa

• Nếu tăng gấp đôi thời gian chiếu xạ, liều nhận được

sẽ tăng gấp đôi

 Điều quan trọng cần nhớ rằng các quy tắc này vừa bảo

vệ cho riêng bạn vừa bảo vệ cho người khác

Kiểm soát mối nguy hiểm chiếu ngoài

Mối quan hệ trên cũng có thể được sử dụng để đảm bảo các giới hạn liều và kiềm chế liều không vượt quá ở nơi làm việc Kiểm soát suất liều môi trường làm việc của các nhân viên vận hành đảm bảo rằng giới hạn hàng năm hoặc kiềm chế hàng năm không bị vượt quá

Ví dụ:

Nếu một nhân viên bức xạ làm việc 40 giờ trong một tuần, 50 tuần trong một năm với các nguồn bức xạ và kiềm chế liều hàng năm là 10 milisievert, hỏi giá trị cực đại của suất liều hàng giờ được phép là bao nhiêu?

Kiểm soát mối nguy hiểm chiếu ngoài

Trả lời

Liều cực đại cho phép = 10 000 Sv

Thời gian chiếu xạ = 40 x 50 = 2 000 giờ

Ta có :

• 10 000  Sv = R x 2 000 giờ Vậy

Kiểm soát khoảng cách là một phương pháp hữu hiệu khác để kiềm chế bức xạ chiếu ngoài

Nói một cách đơn giản là khoảng cách đến nguồn

bức xạ càng lớn thì sự chiếu xạ tổng cộng càng

nhỏ.

Kiểm soát khoảng cách

 Mối quan hệ giữa suất liều từ một nguồn điểm (một nguồn mà nó có kích thước nhỏ) và khoảng cách đến nguồn đó được cho bởi phương trình :

 Mối quan hệ trong phương trình được gọi là quy luật

Kiểm soát khoảng cách

Mối quan hệ trong phương trình quy luật nghịch đảo bình phương khoảng cách cũng có thể viết lại thành :

R.d2 = k

do đó R1 d12 = R2 d22

R1 = suất liều ở khoảng cách d1 đến nguồn

R2 = suất liều ở khoảng cách d2 đến nguồn

Kiểm soát khoảng cách

• Trong bảo vệ an toàn bức xạ, khoảng cách thường

được sử dụng để giảm sự chiếu xạ đối với bức xạ ion hóa, bằng cách hạn chế lại gần các nguồn hoặc là sử dụng các dụng cụ thao tác dài (như dùng kẹp)

• Nếu chúng ta biết suất liều ở một khoảng cách nào đó

đến nguồn thì có thể tính được khoảng cách tại đó suất liều được xem là chấp nhận được

• Khi khoảng cách đến nguồn tăng gấp đôi suất liều giảm

tới một phần tư giá trị ban đầu của nó

Kiểm soát khoảng cách

Ví dụ

Suất liều ở 2 m đến một nguồn gamma là 125 µSv h-1 Hỏi

ở khoảng cách nào nó sẽ đưa ra một suất liều chấp nhận được là 5 Sv h-1?

Kiểm soát khoảng cách

Trả lời

Sử dụng phương trình trên và thế các giá trị vào ta có:

125 x 22 = 5 x d22Sắp xếp lại phương trình này ta có:

Che chắn:

 Ví dụ trên đưa ra một minh họa tốt về cách sử dụng

khoảng cách để làm giảm suất liều và từ đó làm giảm liều

tổng cộng nhận được Tuy nhiên trong nhiều tình huống

không thể làm việc với một nguồn nếu đứng cách xa nó

hơn một mét

 Một phương pháp thực tế hơn để giảm sự chiếu xạ

trong các tình huống ở nơi làm việc là che chắn nguồn đó Bằng cách sử dụng phương pháp này, suất liều có thể

được giảm thiểu, trong khi vẫn cho phép công việc được

thực hiện

Kiểm soát bằng che chắn

 Chiều dày và loại vật liệu che chắn thích hợp phụ thuộc vào các yếu tố sau:

 Loại và năng lượng của bức xạ

 Hoạt độ của nguồn (hoặc cường độ bức xạ từ máy phát)

 Suất liều chấp nhận được bên ngoài che chắn

Kiểm soát bằng che chắn

Kiểm soát bằng che chắn

Vật liệu che chắn được khuyến cáo

Hạt alpha không

Hạt bêta năng lương thấp không

Hạt bêta năng lượng cao Perspex bao quanh

bằng chì (kính chì)Tia X và tia gamma Bê tông, chì, sắt

Nơtron Bê tông, polyetylen,

nước, parafin-bo

Kiểm soát bằng che chắn

3 Tính toán che chắn

Bảo vệ các nguy hiểm chiếu ngoài

Che chắn tia X và tia gamma

Sự suy giảm của tia X và tia gamma:

Tia X và tia gamma bị suy giảm theo hàm mũ khi chúng đi qua vật liệu

Sự suy giảm này có thể được biểu diễn bằng Phương trình :

R x = R o e -x

ở đó Rx = Suất liều sau khi qua một bề dày che chắn là x

R o = Suất liều không có che chắn

x = Bề dày che chắn  = Hằng số - là hệ số hấp thụ tuyến tính của vật liệu che chắn

Hệ số hấp thụ tuyến tính phụ thuộc vào loại vật liệu che chắn được dùng và vào năng lượng của tia X và tia gamma tới Nó thường được

Tính toán che chắn

Che chắn tia X và tia gamma

Lớp làm yếu một nửa (HVL) (cũng được gọi là bề dày làm yếu một nửa), đối với một vật liệu che chắn nhất định, là bề dày của lớp che chắn đó cần thiết để giảm cường độ bức xạ tới giá trị một nửa của giá trị ban đầu của nó.

R x = R 0 / 2 n

ở đó n = bề dày che chắn bằng số lớp HVL

R x = Suất liều sau khi qua lớp che chắn có bề dày x

R o = Suất liều khi không che chắn

Bề dày thực tế (x) của lớp che chắn sẽ là : x = n*HVL

Mối quan hệ giữa hệ số hấp thụ tuyến tính () và lớp làm yếu một nửa (HVL): HVL = 0.693/

Tính toán che chắn

Che chắn tia X và tia gamma

Lớp làm yếu bậc mười (TVL) được định nghĩa là bề dày vật liệu che chắn cần thiết để giảm cường độ bức xạ đến một phần mươì giá trị ban đầu của nó

Rx = R0 / 10 n

ở đó n = bề dày lớp che chắn dưới dạng số các lớp TVL

Rx = Suất liều sau khi qua lớp che chắn có bề dày x

Ro = Suất liều không che chắn

Bề dày thực tế (x) của lớp che chắn sẽ là : x = n*TVL

Mối liên hệ giữa hệ số hấp thụ tuyến tính () và lớp làm yếu bậc mười

Tính toán che chắn

Các giá trị HVL và TVL đối với một số nguồn tia X và gamma

(MeV) Bê tông Chì Bê tông Chì

Che chắn tia X và tia gamma

•Trong thực tế các yếu tố liên quan tới năng lượng, hình học của chùm

tia và loại vật liệu che chắn sẽ ảnh hưởng tới lượng bức xạ được truyền qua và có thể dẫn đến đánh giá thấp lượng che chắn cần thiết ,

từ đó suất liều thực tế sẽ cao hơn so với tính toán

• Để khắc phục vấn đề này trong tính toán che chắn, cần sử dụng hệ số tích luỹ được tính toán đối với các năng lượng, hình học và vật liệu che chắn khác nhau Lý thuyết ứng dụng yếu tố này là vượt quá khuôn khổ của khóa học này

•Do vậy, để đảm bảo rằng suất liều được giảm phù hợp với đánh giá,

luôn luôn phải đo suất liều ở đúng vị trí sau khi che chắn Nếu suất liều đo được là lớn hơn so với dự định thì cần phải che chắn thêm.

Tính toán che chắn

Ví dụ:

Suất liều gần nguồn Co-60 đo được là 160 Sv/h Hỏi bề dày lớp chì cần thiết là bao nhiêu để giảm suất liều này xuống 10 Sv/h?

Tính toán che chắn

Trả lời

Câu hỏi này có thể được trả lời khi sử dụng hoặc HVL hoặc TVL Trong ví dụ này HVL sẽ được sử dụng Sử dụng HVL của chì đối với Co-60 từ Bảng đã cho, ta có các

Ví dụ

Suất liều gần nguồn Cs-137 được đo là 40 Sv/h Hỏi bề dày của bê tông cần thiết là bao nhiêu để giảm suất liều này xuống 10 Sv/h?

Tính toán che chắn

Trả lời

Câu hỏi này có thể được trả lời khi sử dụng HVL hoặc TVL

Sử dụng TVL của bê tông đối với Cs-137 ta có các số liệu sau:

TVL = 15,7 cm; Rx = 10 Sv h-1; R0 = 40 Sv h-1

Vậy : 10 = 40 / 10n hay 10n = 4 hay n = 0,6021

Từ đó bề dày bê tông cần thiết là 0,6021 x 15,7 = 9,5 cm

Tính toán che chắn

Ví dụ

Vị trí phòng làm việc cạnh phòng máy X quang khi không có tường che chắn và máy phát ở chế độ điện áp 100 kVp có giá trị suất liều đo được là

50  Sv/h Hỏi cần phải xây một bức tường ngăn bằng bê tông dày bao nhiêu để suất liều ở phòng làm việc đó giảm xuống còn 0,5  Sv/h

Tính toán che chắn

Trả lời

Hệ số cần làm giảm: 50 Sv/h / 0,5 Sv/h = 100 = 10 2

 n = 2

Vậy cần 2 lớp làm yếu 10 lần (TVL) để làm giảm suất liều đi 100 lần.

Chiều dày 1 lớp làm yếu 10 lần (TVL) của bê tông ở điện áp 100kVP là 5,3 cm

Vậy chiều dày lớp tường cần xây bằng bê tông là : 2 x 5,3 cm = 10,6 cm

Tính toán che chắn

HỎI VÀ ĐÁP ???