Phương pháp đo phóng xạ

Giới thiệu kỹ thuật đo phóng xạ

1 HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ

B KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ

I GIỚI THIỆU CHUNG

Hiện tượng hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố phát ra

những tia không nhìn thấy được, có khả năng đâm xuyên gây ion hoá vật chất gọi là hiện tượng phóng xạ Hay nói khác

hơn, Hiện tượng phân rã phóng xạ (radioactive decay) là hiện tượng mà một hạt nhân đồng vị này chuyển thành hạt nhân đồng vị khác thông qua việc phóng ra các hạt alpha, bêta,

hoặc chiếm electron qũy đạo Phân rã gamma xảy ra khi một đồng vị phóng xạ ở trạng thái kích thích cao chuyển về trạng thái cơ bản hoặc trạng thái kích thích thấp hơn.

Tính phóng xạ phụ thuộc vào hai nhân tố, thứ nhất là tính không bền vững của hạt nhân do số Neutron (N) quá cao hoặc quá thấp

so với số Proton (Z) và thứ 2 là quan hệ giữa khối lượng giữa hạt nhân mẹ (hạt nhân trước phân rã) hạt nhân con (hạt nhân sau phân rã) và hạt nhân được phát ra.

2 SƠ LƯỢC CÁC LOẠI BỨC XẠ

B KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ

I GIỚI THIỆU CHUNG (tt)

a) Bức xạ ion hóa: Những bức xạ điện từ và hạt khi tương tác với môi

trường tạo nên các ion.

Chú thích: Bức xạ tử ngoại và ánh sáng nhìn thấy không coi là bức xạ ion hoá

b) Bức xạ gamma: Bức xạ điện từ (phô tôn) sinh ra trong quá trình

biến đổi hạt nhân hoặc khi hủy biến các hạt.

c) Bức xạ đặc trưng: Bức xạ phô tôn với phổ vạch sinh ra khi thay đổi

trạng thái năng lượng của nguyên tử.

d) Bức xạ hãm: Bức xạ phô tôn với phổ liên tục sinh ra khi thay đổi

động năng của các hạt điện tích Bức xạ hãm sinh ra trong môi

trường bao quanh các nguồn bức xạ bêta, các ống Rơntghen, các

máy gia tốc điện tử.

e) Bức xạ Rơntghen: Những bức xạ hãm và bức xạ đặc trưng có vùng

năng lượng phô tôn từ 1 keV đến 1 MeV.

f) Bức xạ hạt: Bức xạ iôn hóa gồm những hạt có khối lượng tĩnh khác

0 (như alpha, bêta, prôtôn, nơtrôn, v.v.)

3 MỘT SỐ BỨC XẠTHƯỜNG GẶP

I GIỚI THIỆU CHUNG (tt)

a) Bức xạ Alpha (α): là chùm hạt 2 He 4 khả năng đâm xuyên yếu, tránh chiếu trong khi làm việc với nguồn hở.

Z X A → Z-2 Y A-4 + 2 He 4

b) Bức xạ Bêta (β): có hai loại β- và β+ khả năng đâm xuyên mạnh hơn α,

tránh chiếu trong khi làm việc với nguồn hở, che chắn chiếu ngoài bằng vật liệu nặng (chì, sắt …)

Phân rã β - : Z X A → Z+1 Y A + e - + ν

Phân rã β +: Z X A → Z-1 Y A + e+ + ν

c) Tia X, tia Gamma (γ): là bức xạ điện từ, khả năng đâm xuyên mạnh rất nguy hiểm, gây tổn thương cục bộ, phải che chắn bằng các vật liệu nặng

Khi phân rã gamma hạt nhân Z X A không thay đổi giá trị Z và A

d) Bức xạ Neutron (n): là chùm hạt có khả năng đâm xuyên cực mạnh, rất nguy hiểm có rất nhiều loại neutron (neutron nhanh, neutron nhiệt tuỳ thuộc vào năng lượng của neutron mà người ta phân loại nó) Người ta che chắn nó bằng các vật liệu có chứa nguyên tử Hydro (nước, paraphin).

1 D 2 + 4 Be 9 → ( 5 B 11 )* → 5 B 10 + n

4 MỘT SỐ NGUỒN PHÓNG XẠ

B KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ

I GIỚI THIỆU CHUNG (tt)

- Nguồn phóng xạ chia thành 2 loại: phóng xạ tự nhiên và nhân tạo.

- Nguồn tự nhiên gồm:

+ Phông phóng xạ tự nhiên trong đất: Th232 (T 1/2 = 1,39.10 10 năm),

U 238 (4,51.10 9 năm), K 40 (1.3.10 9 )….

+ Bức xạ vũ trụ: C14 (5600 năm), H 3 (12,3 năm), Be 7 (53,28 ngày) …

+ Trong cơ thể con người: U238 , Th 232 , K 40 , C 14 , H 3 ,…

- Nguồn nhân tạo:

+ Nguồn phóng xạ kín: là nguồn phóng xạ được bọc kín trong vỏ thép

không gỉ Ví dụ: Co 60 , Cs 137 , Ir 192 …

+ Nguồn phóng xạ hở: được sản xuất dưới dạng dung dịch lỏng, dạng

rắn hay dạng bột chứa trong lọ thủy tinh hay plastic mà không có vỏ bọc kín như các nguồn kín Ví dụ: I 131 , Cr 51 , P 32 , Tc 99m

+ Nguồn phát α, β, γ: Am241 (α, β); P 32 , Sr 90 (β); I 131 , Tc 99m (γ)

+ Nguồn neutron: phản ứng (α,n) là Pu-Be (24360 năm); (γ,n) Na 24 -Be 9 (14,8giờ)

4 MỘT SỐ NGUỒN PHÓNG XẠ

I GIỚI THIỆU CHUNG (tt)

- Các thiết bị bức xạ:

+ Máy phát tia X

Máy X-Quang

di động Máy X-Quang cố định Máy CT cắt lớp Cấu tạo máy phát tia X

+ Lò phản ứng hạt nhân là thiết bị sản sinh và duy trì các phản ứng phân

hạch hạt nhân Lò phản ứng phân hạch hạt nhân được xây dựng trên cơ sở phản ứng hạt nhân dây chuyền (nhiên liệu thường dùng là U 235 , Pu 239 ).

+ Máy gia tốc hạt tích điện: là thiết bị sinh ra các hạt tích điện có năng

lượng lớn như: electron, proton, alpha, deutron, các ion nặng khác.

5 NHÓM NGÀNH NGHỀ TIẾP XÚC PHÓNG XẠ

I GIỚI THIỆU CHUNG (tt)

- Ngành thăm dò địa chất, ngành khai thác dầu khí, ngành khai thác khoáng sản có chứa chất phóng xạ, ngành thủy văn …

- Trong công nghiệp: nhà máy điện nguyên tử, lò PỨ.HN, nhà máy tách đồng

vị phóng xạ, nhà máy xi măng, nhà máy thủy tinh, nhà máy bia, nhà máy giấy, dùng chất phóng xạ đo độ dày và tỷ trọng …, máy đo khuyết tật xác định cấu trúc vật đặc như gỗ, sắt, bê tông, nhà máy nhiệt điện.

- Ngành hàng không, cửa khẩu cũng ứng dụng phóng xạ vào việc kiểm tra

hàng hóa, hành lý …

- Ngành nông nghiệp: sử dụng phóng xạ để bảo quản giống, kích thích sinh

trưởng cây trồng, diệt vi khuẩn, nấm mốc, bảo quản thực phẩm …

- Ngành y tế: dùng đồng vị phóng xạ trong việc chẩn đoán, điều trị, thăm dò chức năng, sản xuất thuốc chữa bệnh …

- Các viện nghiên cứu: Viện Vật lý, Viện NLNT, Viện Địa chất khoáng sản …

- Ngành quốc phòng: Chế tạo vũ khí.

- Trong thiên nhiên: trong đất, bức xạ mặt trời, các vì sao, đám mây mang

điện tích … tuy nhiên nguồn này liều suất nhỏ (0,2µSv/h).

1 ĐỘ PHÓNG XẠ

B KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ

II CÁC KHÁI NIỆM, ĐƠN VỊ ĐO TRONG ATBX VÀ LLH

a) Hoạt độ phóng xạ (radioactivity): là số phân rã của nguồn phóng xạ trong một đơn vị thời gian Ký hiệu là A

t

e N

N dt

Đơn vị đo là: Bq/l; Bq/kg.

c) Hoạt độ phóng xạ riêng (specific activity): là hoạt độ phóng xạ của 1 gram chất đồng vị phóng xạ đó ở dạng tinh khiết.

dQ: là giá trị tuyệt đối tổng điện tích của ion cùng dấu được tạo

ra trong thể tích nguyên tố của không khí, khi tất cả các

electron và positron thứ cấp do các gamma tạo ra bị hãm hoàn toàn trong thể tích không khí đó.

Đơn vị đo liều chiếu trong hệ SI là C/kg Đơn vị ngoài SI thường dùng là Roentgen (ký hiệu là R) 1 R = 2,58 10 -4 C/kg.

b) Suất liều chiếu (Exposure dose rate): là liều chiếu trong một đơn vị thời gian P = dD ch /dt

Đơn vị đo suất liều chiếu trong hệ SI là C/kg.s hay A/kg

Đơn vị ngoài SI thường dùng là R/h hay mR/h

B KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ

II CÁC KHÁI NIỆM, ĐƠN VỊ ĐO TRONG ATBX VÀ LLH (tt)

c) Liều hấp thụ (Absorbed dose): là năng lượng hấp thụ trên

đơn vị khối lượng của đối tượng bị chiếu xạ D ht = dE/dm

Đơn vị đo trong hệ SI là Jun/kg hay Gy (Gray).

Đơn vị ngoài SI: rad (Radiation absorbed dose) 1 Gy = 100 rad d) Suất liều hấp thụ (Absorbed dose rate): là liều hấp thụ tính trong một đơn vị thời gian P ht = dD th /dt.

Đơn vị đo : W/kg, rad/s hoặc Gy/s

Mối liên hệ giữa liều chiếu và liều hấp thụ

Dht (rad) = f.Dch(R) với f là hệ số chuyển đổi tuỳ môi trường bị chiếu xạ

Ví dụ trong không khí: f = 0,869; trong nước f = 0,876

2 LIỀU BỨC XẠ (tt)

e) Liều tương đương (Equivalent dose): là đại lượngï đánh giá

mức độ nguy hiểm của các loại bức xạ Ký hiệu là H T,r

H T, r = D T , r W r

D T, r : liều hấp thụ do loại bức xạ r gây ra lấy trên toàn bộ mô T.

W r (radiation weighting factor): trọng số bức xạ đối với bức xạ r Đơn vị đo trong hệ SI: là Sv (Sievert).

Ngoài SI: rem (Roentgen equivalanent man) 100 rem = 1 Sv

f) Suất liều tương đương (Equivalent dose rate): là liều tương

đương tính trong một đơn vị thời gian P T, r = dH T,r /dt.

Đơn vị đo : Sv/h; mSv/h; µSv/h

Ngoài SI: rem/h; mrem/h

1 mrem/h = 0,01mSv/h; 1 mrem = 10 µSv/h;

1 NGUYÊN LÝ ĐO CỦA CÁC MÁY ĐO BX HIỆN TRƯỜNG

B KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ

III CÁC DỤNG CỤ ĐO LIỀU BỨC XẠ

Sơ đồ nguyên tắc của hệ thống máy đo bức

xạ ion hóa

Detector bức

xạ Nguồn nuôi

cao thế

Tiền khuếch

đại Khuếch đại Đếm và chỉ thị

- Các ống đếm bao gồm: buồng ion hóa, ống đếm tỷ lệ,

ống đếm Geiger- Müller (GM), ống đếm nhấp nháy, ống đếm Cherenkov, Detector bán dẫn.

- Các đầu dò vết bao gồm: buồng Wilson, buồng bọt,

quang nhũ tương lớp dày, buồng tia lửa khe rộng, buồng Streamer.

2 NGUYÊN LÝ ĐO CỦA LIỀU KẾ CÁ NHÂN

III

-Liều kế nhiệt phát quang (Thermoluminescence dosimeter):

Nếu nung nóng vật liệu dùng làm liều kế nó sẽ phát sáng Đo ánh sáng đó bằng quang kế ta sẽ biết được mức độ chiếu xạ Vật liệu dùng làm liều kế có thể là LiF, CaF 2 , CaSO 4 ,

Nguyên lý hoạt động chia làm 2 bước:

Bước 1: Khi năng lượng bức xạ truyền cho vật liệu dùng làm liều kế, các electron của vật liệu bị chuyển lên mức năng

lượng cao hơn và bị giữ lại (quá trình bẫy electron)

Bước 2: Đặt vật liệu TLD sau khi chiếu xạ vào máy đọc Các vật liệu này được nung nóng sẽ được giải phóng các electron và phát ra ánh sáng với cường độ nào đó, khi đo cường độ

ánh sáng này ta sẽ biết được giá trị liều bức xạ đã hấp thụ.

3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÁY ĐO LIỀU THÔNG DỤNG

B KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ

III CÁC DỤNG CỤ ĐO LIỀU BỨC XẠ (tt)

Các máy đo thông dụng là: FAG của Đức, Befic, Monitor của Pháp, PDR của Anh, Inspector của Mỹ, Rados của Phần Lan.

Loại bức xạ và năng

lượng thấp nhất có

thể đo được

Chỉ thị Đồng hồ kim chỉ thị Đồng hồ kim chỉ thị Hiện số LCD

Dải suất liều tương

đương

Kích thước 145 × 72 × 38 mm 145 × 72 × 38 mm 145 × 80 × 30 mm

4 NGUYÊN TẮC CHUNG KHI SỬ DỤNG MÁY

Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng máy.

Xem đơn vị đo của máy có phù hợp với mục đích không?

Xem máy đo được loại bức xạ nào?

Xem năng lượng của máy đo có phù hợp với năng lượng bức xạ cần đo hay không?

Xem giới hạn đo, giới hạn liều của máy để tránh nơi có liều

vượt quá giới hạn của máy.

Khi đo nguồn phóng xạ đã biết nên để thang đo ở mức cao nhất rồi hạ thấp dần để tránh hỏng máy Khi dò xem có nguồn

phóng xạ hay không, làm nguợc lại: đo từ thang thấp nhất đến cao.

Bảo quản máy, tối thiểu chuẩn máy đo 1lần/1năm.

1 ĐO LIỀU HẤP THỤ HAY LIỀU CÁ NHÂN

B KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ

IV PHƯƠNG PHÁP ĐO

- Phương tiện đo: Dùng liều kế cá nhân như card nhiệt phát

quang, phim ảnh, bút đo liều cá nhân dùng buồng ion hóa, liều kế cá nhân điện tử….

- Cách đo: Phát cho nhân viên làm việc trực tiếp với bức xạ đeo

ở túi áo công tác, sau một thời gian (1 tháng, 2 hoặc 3 tháng)

đọc kết quả.

2 ĐO SUẤT LIỀU HIỆN TRƯỜNG HAY SLTĐ

IV

- Chỉ định đo: Tất cả các cơ sở có nguồn bức xạ ion hóa đều

phải kiểm tra định kỳ tối thiểu 1 năm/ 1 lần Ngoài ra, phải đo khi có nguồn mới, sửa chữa nguồn, thay đổi, sửa chữa trang

thiết bị phòng hộ, phòng ốc hoặc khi xảy ra sự cố.

- Vị trí đo: Cần đo tất cả các vị trí của những người làm việc

trực tiếp với nguồn bức xạ ion hoá và viï trí của những đối

tượng xung quanh như: người làm gián tiếp, người lân cận, bệnh nhân, dân cư xung quanh, xung quanh phòng đặt nguồn Đo

đánh giá hiệu quả của các phương tiện phòng hộ chung cũng

như phòng hộ cá nhân Nếu được nên đo và vẽ sơ đồ các điểm

đo

LĐ B KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ

V CÁC TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ ATBX

-TCVN 6866:2001 – An toàn bức xạ – Giới hạn liều

đối với nhân viên bức xạ và dân chúng (Đính kèm)

- TCVN 6561:1999 – An toàn bức xạ ion hóa tại các cơ sở X quang y tế (đính kèm)

Vị trí

Suất liều (µSv/h)

Nhân viên trực tiếp với bức xạ 10,0

Phòng hoặc nơi chờ của bệnh nhân 0,50

Phòng hoặc nơi làm việc của nhân viên 0,50

Các điểm bên ngoài phòng X quang 0,50

Cách tính giới hạn liều cho người tiếp xúc với bức xạ:

Ví dụ: Trong TCVN 6866:2001 quy định

Chiếu xạ nghề nghiệp đối với nhân viên bức xạ phải được kiểm soát sao cho: liều hiệu dụng toàn thân trong một năm được lấy trung bình trong 5 năm liên tục không được vượt quá 20mSv; Cách tính: vì tiêu chuẩn lấy toàn thân và trong môi trường

không khí nên trọng số mô =1 ⇒ liều hiệu dụng = liều tương đương.

=> Suất liều tương đương được phép tiếp xúc: 10 µ Sv/h

LĐ B KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ

VI GIỚI THIỆU MỘT SỐ VĂN BẢN PHÁP QUI HIỆN HÀNH

1 Pháp lệnh An toàn và kiểm soát bức xạ số 50L/CTN ban hành ngày 3/7/1996 và có hiệu lực từ ngày 1/1/1997.

2 Nghị định của Chính phủ quy định chi tiết về thi hành Pháp lệnh An toàn và kiểm soát bức xạ, số 50/1998/NĐ-

CP ban hành ngày 16/7/1998.

3 Thôntg tư liên tịch số BYT ngày 28 tháng 12 năm 1999 hướng dẫn việc thực hiện an toàn bức xạ trong y tế.

2237/1999/TTLT-BKHCNMT-4 Nghị định số 19/2001/NĐ-CP ngày 11/05/2001 của

chính phủ về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh

vực an toàn và kiểm soát bức xạ.

Theo mẫu số 1 của Thông tư số 13/BYT – TT ngày 21 tháng 10 năm 1996 của Bộ Y tế Kèm theo nhận xét, đánh giá, giải pháp cải thiện … ( KqBVAnGiang.doc )

Nếu đo theo sơ đồ thì báo cáo kết quả theo sơ đồ (chủ yếu dùng trong đánh giá phòng X quang …).

XQTVinh.pdf

VII

1 LÀM VIỆC VỚI NGUỒN PHÓNG XẠ HỞ

B KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ

VIII MỘT SỐ BIỆN PHÁP AN TOÀN BỨC XẠ

Biện pháp an toàn: Toàn bộ các biện pháp an toàn khi làm

việc với chất phóng xạ hở phải bảo vệ được nhân viên

khỏi bị chiếu ngoài và chiếu trong, bảo đảm ngăn ngừa sự nhiễm bẩn không khí, bề mặt nơi làm việc, ngoài da và

quần áo của nhân viên cũng như các đối tượng của môi

trường như không khí, nước, đất, thực vật.

Biện pháp phòng ngừa cơ bản: Lựa chọn và quy hoạch đúng

đắn các phòng làm việc, chọn trang thiết bị và sơn trát

các phòng, chọn chế độ công nghệ, tổ chức hợp lý chỗ làm việc và tuân thủ các biện pháp vệ sinh cá nhân, hệ thống thông gió hợp lý, thu gom và loại bỏ các chất thải phóng xạ.

2 LÀM VIỆC VỚI NGUỒN PHÓNG XẠ KÍN

Điều kiện làm việc: Các thiết bị có đặt nguồn phóng xạ ở bên

trong cần phải bền vững về mặt cơ học, hóa học, nhiệt độ và phải phù hợp với điều kiện sử dụng của chúng Cấm dùng các nguồn phóng xạ trong những điều kiện không có quy định ở tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của nguồn.

Tháo ráp nguồn: Để lấy nguồn phóng xạ ra ngoài côngtenơ phải

dùng các dụng cụ thao tác từ xa hoặc bằng thiết bị đặc biệt.

- Cấm dùng tay cầm trực tiếp nguồn phóng xạ.

- Khi làm việc với các nguồn phóng xạ này cần phải có che chắn bảo vệ thích hợp cũng như các loại dụng cụ thao tác khác nhau.

2 LÀM VIỆC VỚI NGUỒN PHÓNG XẠ KÍN (tt)

B KỸ THUẬT ĐO PHÓNG XẠ

VIII MỘT SỐ BIỆN PHÁP AN TOÀN BỨC XẠ (tt)

Thiết kế bảo vệ chống chiếu ngoài: Việc thiết kế bảo vệ chống

chiếu ngoài phải tiến hành theo từng phần, từng việc, từng mục đích của phòng ốc, tùy thuộc vào các đối tượng bị chiếu xạ cũng như thời gian chiếu và phải dùng hệ số dự phòng bằng 2 về suất liều Cơ sở để thiết kế cho đối tượng A là suất liều ở mặt ngoài lớp bảo vệ:

P =

t

D

2

trong đó, D - liều hàng năm (20 mSv); t - thời gian làm việc trong

một năm (2000 h).

Đồng thời phải tính đến các yếu tố bổ sung khác như có thêm các nguồn bức xạ ở gần, sự nâng cấp nguồn bức xạ trong tương lai, sự tăng độ nhạy cảm bức xạ của vật liệu và máy móc, sự nhiễm bẩn phóng xạ của các vật liệu xây dựng, v.v

2 LÀM VIỆC VỚI NGUỒN PHÓNG XẠ KÍN (tt)

Điều kiện lắp đặt và sử dụng các máy và thiết bị cố định: Với các

máy và thiết bị có chùm tia mở hoặc hướng quay của chùm

không hạn chế, phải đặt trong phòng riêng mà vật liệu và độ dày của tường, trần và sàn nhà đủ đảm bảo làm suy yếu bức xạ

sơ cấp và tán xạ ra các phòng kế cận cũng như cả khu vực cơ sở đến giá trị cho phép.

Bàn điều khiển máy và thiết bị được bố trí ở phòng kế bên Cửa vào phòng máy phải có khóa liên động nối với cơ chế chuyển động của máy hoặc điện cao áp để tránh cho nhân viên khỏi bị chiếu xạ rủi ro.

Cần trù liệu cơ chế thao tác từ xa để di chuyển nguồn vào nơi bảo quản trong trường hợp mất điện hoặc có sự cố

khác.