Tieu luan Thực trạng ô nhiễm phóng xạ

Nhưng việc nhiều nhà máy điện hạt nhân, nhiều lò phản ứng được xây dựng đã làm tăng sự ô nhiễm phóng xạ do sự rò rỉ phóng xạ, các sự cố nổ lò phản ứng hạt nhân… đã gây ảnh hưởng rất lớn

V – Thực trạng ô nhiễm phóng xạ:

- Các nhà máy điện hạt nhân đã tạo ra nguồn năng lượng rất lớn phục vụ cho

nhu cầu của con người Nhưng việc nhiều nhà máy điện hạt nhân, nhiều lò phản ứng được xây dựng đã làm tăng sự ô nhiễm phóng xạ do sự rò rỉ phóng xạ, các sự

cố nổ lò phản ứng hạt nhân… đã gây ảnh hưởng rất lớn đối với môi trường và con người

Theo ủy ban năng lượng hoa Kỳ, phóng xạ urani ở các nhà máy điện hạt nhân, kho

vũ khí, trung tâm nghiên cứu và các khu vực trước kia có xảy ra các vụ nổ hạt nhân như: Hyroshima, Nagasaki, Chernobyl… hàng năm làm ô nhiễm 2500 tỷ lít nước ngầm của thế giới nguồn nước nhiễm phóng xạ này sau đó sẽ ngấm vào cây cối, động vật uống phải hoặc hòa tan vào nguồn nước sinh hoạt của con người và cuối cùng tích lũy vào cơ thể con người

Trận động đất sóng thần ngày 11 tháng 3 năm 2011 ở Nhật đã làm cho nhiều nhà máy phát điện ngưng hoạt động, ít nhất 3 vụ nổ lò phản ứng do sự tích tụ khí hydro khi hệ thống làm mát của các lò phản ứng bị hỏng Tính đến ngày 14 tháng 3, có khoảng 160 người đã tiếp xúc với phóng xạ ở mức độ nguy hiểm gần các nhà máy điện hạt nhân

Sóng thần đã gây ra 2 vụ nổ lớn tại nhà máy Fukushima I gây rò rỉ phóng xạ Cơ quan an toàn hạt nhân và công nghiệp Nhật Bản báo cáo rằng mức độ phóng xạ bên trong nhà máy gấp 1000 lần mức bình thường, mức độ phóng xạ bên ngoài nhà máy gấp 8 lần mức bình thường

Sau vụ nổ lò phản ứng số 4 gây rung chuyển khu vực nhà máy Fukushima 1 mức

độ phóng xạ đo được gần lò phản ứng là 400 msv/giờ, trong khi 100msv/năm được coi là mức an toàn

- Quá trình khai thác, chế biến, sử dụng các sa khoáng có chứa các chất phóng

xạ như: ilmenit, zircon, monazite,… dẫn đến sự làm giàu và tăng khả năng xâm nhập của các nguyên tố phóng xạ vào môi trường xung quanh gây ô nhiễm phóng

xạ Các chất thải chứa chất phóng xạ chưa qua xử lí được thải trực tiếp ra các con sông, ra biển…

Ô nhiễm phóng xạ từ việc khai thác quặng titan: Vùng ven biển Nam Trung bộ, ở khu mỏ sa khoáng quặng titan, việc khai thác mỏ sa khoáng titan (còn gọi là cát đen) đã gây ô nhiễm phóng xạ Trong quặng ilmenit, zircon có các khoáng vật chứa các chất phóng xạ, nhất là khoáng vật monazit, có hàm lượng phóng xạ cao, rất nguy hiểm cho sức khỏe con người Để khai thác quặng này, người ta phải đào các

cồn cát rồi tuyển và làm giàu quặng bằng nước Kết quả, hàng năm có hàng trăm nghìn tấn cát bị đào xới, khối lượng cát thải, chất thải khổng lồ bị san ủi ra môi trường xung quanh, nước từ quá trình tuyển khoáng cho chảy trực tiếp ra biển, mà không qua xử lý làm cho nước biển vùng hai cửa sông lân cận khu mỏ có mức phóng xạ vượt quá tiêu chuẩn an toàn quy định

- Việc khai thác, chế biến đất hiếm có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường cao hơn so với khai thác các khoáng sản khác vì chế biến đất hiếm cần sử dụng nhiều hóa chất ảnh hưởng đến môi trường Ngoài ra, trong quặng đất hiếm có khoáng chất mang tính phóng xạ gây ô nhiễm phóng xạ

- Do sức mạnh hủy diệt to lớn của các loại vũ khí hạt nhân: bom nguyên tử, các đầu đạn hạt nhân,… mà nó đã được sản xuất ra với mục đích chiến tranh Nhiều cuộc thử bom nguyên tử, tên lửa hạt nhân đã được thực hiện

Mỹ đã thả 2 quả bom nguyên tử xuống 2 thành phố Hiroshima và Nagasaki của Nhật năm 1945 đã gây hậu quả khủng khiếp đối với môi trường và con người

Sự phát tán của phóng xạ

01THÁNG 122011Để lại phản hồi

by D-shi in Bài tiểu luận, Radioactive Pollution

[Updating]

Ảnh hưởng của phóng xạ đối với môi trường và con người

01THÁNG 122011Để lại phản hồi

by D-shi in Bài tiểu luận, Radioactive Pollution

.-.-

III – Ảnh hưởng của phóng xạ đối với môi trường và con người:

3.1 Ảnh hưởng đối với môi trường đất:

– Các hạt nhân phóng xạ tự nhiên sinh ra do sự tương tác của các tia trong Vũ Trụ

và các bức xạ khác với khí quyển và ngưng đọng lại ở các lớp đá Hạt nhân đặc trưng là U238, Th232, hạt nhân con trong các dãy này và K40 Ngoài ra, còn có một số đồng vị khác có nguồn gốc tự nhiên như Be7, Na22, Na24

Bảng 3.1 – Hàm lượng các đồng vị phóng xạ điển hình trong các loại đất đá:

Loại nham thạch Hàm lượng các chất phóng xạ chứa trong

các loại nham thạch Bq/kg (BCi/g)

K 40 U 238 Th 232

Granit

Đất phù sa

– Các đồng vị phóng xạ nhân tạo có nhiều loại nhưng sống lâu và tồn tại trong đất

là đồng vị Sr90 và Cs137 Các đồng vị này gây nên sự ô nhiễm phóng xạ trong đất Hàm lượng các đồng vị này lại phụ thuộc vào độ sâu so với mặt đất Thông thường

ở độ sâu 45cm ÷ 55cm thì không thấy tồn tại các đồng vị phóng xạ nhân tạo Tuy nhiên, ngay ở cùng độ sâu chừng 15cm tính từ mặt đất thì hàm lượng các đồng vị khác nhau như Sr90, Cs137 cũng khác nhau trong các loại đất khác nhau

Bảng 3.2 – Hàm lượng các đồng vị phóng xạ phụ thuộc vào độ sâu:

Độ sâu

(cm)

Đất sét pH = 4,6 Đất cát pH = 6,6 Đất ở phía bìa có đá vôi pH = 7,6

Sr (%) Cs (%) Sr (%) Cs (%) Sr (%) Cs (%)

– Sr90 là sản phẩm thải luôn có mặt trong các vụ thử hạt nhân Nguyên tố này có khả năng trao đổi tương tác với canxi trong xương Bụi phóng xạ có mang theo

Sr90 rơi xuống các đồng cỏ và thấm vào đất canh tác rồi bị gia súc ăn phải Cuối cùng, chất phóng xạ độc hại đi vào cơ thể con người và nhất là trẻ sơ sinh qua con đường sữa bò

3.2 Ảnh hưởng đối với môi trường nước:

Một số hạt nhân phóng xạ tìm thấy trong nước chủ yếu là Ra và K40, có nguồn gốc

từ các nguồn tự nhiên, đặc biệt là qua thấm lọc từ khoáng chất Những chất khác đến từ các nguồn ô nhiễm, chủ yếu từ các nhà máy sản xuất năng lượng hạt nhân

và các vụ thử vũ khí hạt nhân

Bảng 3.3 – Các hạt nhân phóng xạ trong nước:

Hạt nhân

phóng xạ Chu kỳ bán rã

Phản ứng hạt nhân, mô tả.

Nguồn

Xuất hiện từ các nguồn tự nhiên và từ các phản ứng vũ trụ

14 C14, các nơtron nhiệt từ các nguồn vũ khí hạt nhân hoặc Vũ Trụ, phản ứng với N2

40 Si32, các mảnh vụn hạt nhân (phân rã các hạt nhân) của Ar khí quyển do các proton tia Vũ Trụ

K40 ~ 1,4 x 109 năm 0,0119% K tự nhiên

Xuất hiện từ họ uran U 238

khí quyển

Th230 75.200 năm U238 → 3 bước → Th230 sản ra tại

chỗ

Th234 24 ngày U238 → Th234 sản ra tại chỗ

Từ nguồn các lò phản ứng và sản xuất vũ khí hạt nhân

Đây là các đồng vị phóng xạ sản phẩm phân đôi có ý nghĩa quan trọng nhất do hiệu suất và hoạt tính sinh học cao

Ba140 13 ngày

Các đồng vị từ Ba140 đến Kr85 được liệt kê trong bảng thường theo trình

tự hiệu suất phân hủy giảm dần

phân hủy trong lò phản ứng

Fe55 2,7 năm Felượng cao lên Fe trong chế tạo vũ 56 Fe55, từ tác động nơtron năng

khí hạt nhân

Pu239 24.300 năm U238 Pu239, uran thu nơtron

3.3 Ảnh hưởng đối với không khí:

– Các nguồn phóng xạ nguy hiểm nhất trong không khí là các vụ nổ thử vũ khí hạt nhân mà vật liệu làm chất nổ cho các loại vũ khí hạt nhân là các đồng vị phóng xạ

U235, U238 và Pu239, mà các vụ nổ này tạo ra rất nhiều chất phóng xạ hình thành đám mây phóng xạ

– Cường độ phóng xạ của Cs137 và Ba137 sau chừng 100 năm vẫn không giảm Ngoài ra, các chất phóng xạ này lại thực hiện chu trình phân rã của mình tạo thành các khí phóng xạ hoặc sol khí phóng xạ Các sol khí phóng xạ có kích thước khác nhau, con người hít thở không khí có sol khí này sẽ mắc các bệnh nguy hiểm

– Các lò phản ứng hạt nhân cũng là nguồn đáng kể phát tán các chất phóng xạ vào khí quyển

– Cùng với hoạt động sản xuất trong các nhà máy nhiên liệu hạt nhân, các hoạt động nghiên cứu thực nghiệm quanh và trong các lò phản ứng hạt nhân thường phát tán các chất phóng xạ làm nhiễm bẩn môi trường

3.4 Ảnh hưởng đối với sinh vật:

– Phóng xạ hủy hoại các cơ thể sống bởi vì nó khơi mào các phản ứng hóa học độc hại đối với các mô tế bào Ví dụ, các liên kết trong các cấu trúc cao phân tử sẽ bị

bẻ gãy Trong các trương hợp ngộ độ phóng xạ cấp tính, tủy xương, nơi tạo ra các hồng cầu máu bị hủy hoại và số lượng hồng cầu trong máu bị giảm sút Phóng xạ dẫn đến làm tổn hại gen và đây là một mối quan tâm lớn đối với nhân loại

– Tia X, tia α, tia β, tia γ hoặc nơtron đều nguy hiểm với các tổ chức sống Nó gây ion hóa và hủy hoại tế bào, gây những đột biến di truyền quan trọng

v Ảnh hưởng đối với con người:

– Các hạt phóng xạ hình thành các ion khi nó phản ứng với các phân tử sinh học Những ion này sau đó hình thành các gốc tự do phá hủy protein, màng, acid

nucleic, gây tổn thương tế bào ADN dẫn đến ung thư, khuyết tật di truyền đến các thế hệ sau, có thể gây chết

– Sự tiếp xúc với phóng xạ có thể:

+ Gây rối loạn hệ thần kinh trung ương đặc biệt là ở não nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn, hồi hộp, khó ngủ, kén ăn, mệt mỏi… lượng bức xạ càng nhiều thì các triệu chứng này càng nghiêm trọng và có thể gây chết

+ Chỗ tia phóng xạ chiếu da sẽ bị bỏng hoặc tấy đỏ, vùng da bị nhiễm xạ có khả năng bị mọc mụn nước, biến thành màu đỏ, trông giống như tổn thương bị phơi nắng quá lâu Sau đó có hiện tượng ngứa ngáy khó chịu, thậm chí bong da

+ Ảnh hưởng tới cơ quan tạo máu, gây thiếu máu, lượng hồng cầu bị suy giảm, làm cho lượng bạch cầu giảm dẫn đến làm giảm khả năng chống bệnh viêm nhiễm, gây bệnh máu trắng Cơ thể gầy yếu, sút cân, dần dần suy nhược toàn bộ cơ thể hoặc bị nhiễm trùng nặng rồi chết

+ Ảnh hưởng lâu dài khi bị nhiễm chất phóng xạ là ung thư: ung thư vòm họng, ung thư phổi, ung thư da, ung thư tuyến giáp, ung thư xương…

- Sau thảm họa hạt nhân Chernobyl năm 1986, Tổ chức y tế thế giới đã ghi nhận sự gia tăng đột ngột tỷ lệ mắc bệnh ung thư tuyến giáp ở trẻ em ở các vùng lân cận do sự tiếp xúc với các ion phóng xạ giải phóng ra từ thảm họa

- Những họa sĩ dùng bút lông radi (radi dial painter) – những người đã làm nhọn đầu bút bằng cách mút xoắn nó bằng lưỡi Những nghiên cứu dịch tễ học đối

với những họa sĩ này cho thấy sự gia tăng tỷ lệ mắc bệnh ung thư xương mà

nguyên nhân có lẽ là sự thay thế canxi bằng 226Ra trong quá trình sinh kháng hóa

Nguồn gốc

01THÁNG 122011Để lại phản hồi

by D-shi in Bài tiểu luận, Radioactive Pollution

.-.-

II – Nguồn gốc:

2.1 Nguồn gốc tự nhiên:

2.1.1 Các loại phân rã phóng xạ tự nhiên:

Trong tự nhiên, thông thường có ba dãy nguyên tố phóng xạ luôn luôn hoạt động,

đó là dãy uran, dãy thori, dãy actini Đầu mỗi dãy đều có một đồng vị phóng xạ với thời gian sống dài lâu (sống lâu) và cuối mỗi dãy luôn luôn là những đồng vị bền của chì

Bảng 2.1 – Dãy Uran:

Tên

nguyên tố Ký hiệu

Các loại hạt bức xạ

Chu kỳ bán rã

Poloni Po214 + + 1,6 x 10-4 giây

Bảng 2.2 – Dãy Thori:

Tên

nguyên tố Ký hiệu

Các loại hạt bức xạ

Chu kỳ bán rã

Chì Pb208 Hạt nhân bền

Bảng 2.3 – Dãy Actini:

Tên

nguyên tố Ký hiệu

Các loại hạt bức xạ

Chu kỳ bán rã

2.1.2 Các hạt nhân phóng xạ khác:

– Trong các loại đất, đá trong lòng Trái Đất cũng có một số những nguyên tố phóng

xạ khác, không nằm trong các dãy trên và có thời gian sống khá dài

Bảng 2.4 – Các nguyên tố phóng xạ riêng lẻ trong tự nhiên:

Tên

nguyên tố Ký hiệu

Các loại hạt bức xạ

Chu kỳ bán rã

– Hoạt độ của các đồng vị phóng xạ này phụ thuộc vào thành phần đất, đá xác định Hoạt độ của các hạt nhân phóng xạ trong các loại đá có nguồn gốc từ núi lửa như đá granit… thường cao hơn ở các đá có nguồn gốc từ phù sa như đá vôi, đá cuội…

– Ngược lại với các loại đá, đối với các loại đất thì mật độ chất phóng xạ còn tùy thuộc vào dạng đất, quá trình hình thành loại đất, nguồn nước có trong đất và sự tạo thành các cây cối trên và trong đất đó

2.1.3 Bức xạ từ Vũ Trụ:

– Bức xạ sơ cấp từ Vũ Trụ đi vào bầu khí quyển Trái Đất chủ yếu gồm các hạt proton, các hạt α và một lượng nhỏ các hạt điện tử, γ và nơtrino Các hạt này tương tác với các hạt nhân nguyên tử khí trong khí quyển tạo ra các bức xạ thứ cấp và các hạt thứ cấp, và bức xạ điện từ được gọi chung là bức xạ Vũ Trụ thứ cấp Bức xạ Vũ Trụ sơ cấp còn bao gồm các bức xạ từ các hệ thiên hà

– Mức độ bức xạ Vũ Trụ còn phụ thuộc vào độ cao trong khí quyển và sự hoạt động của Mặt Trời càng cao thì lượng phóng xạ này càng tăng

Bảng 2.5 Các đồng vị phóng xạ trong tự nhiên:

Tên

nguyên tố Ký hiệu

Các loại hạt bức xạ

Chu kỳ bán rã

2.2 Phóng xạ nhân tạo:

2.2.1 Thử nghiệm vũ khí hạt nhân:

– Các vụ nổ thử nghiệm vũ khí hạt nhân đều sinh ra các sản phẩm phóng xạ Các sản phẩm phóng xạ này được phát tán trong khí quyển và sẽ được các loại đất đá hấp thụ ở những mức độ khác nhau Các chất phóng xạ này có chu kỳ bán rã dài, ngắn khác nhau và chúng tồn tại ở môi trường địa phương xung quanh các vụ nổ ở hàm lượng khác so với ở những nơi xa các vụ nổ đó

Bảng 2.6 – Các đặc trưng chính của các chất phóng xạ trong khí quyển sinh ra từ

các vụ nổ hạt nhân:

Các chất phóng

xạ

Chu kỳ bán rã

Các dạng bức xạ

C14 5.730 năm +

Pu239 24.000 năm +

– Từ các vụ nổ hạt nhân, các hạt phóng xạ hình thành được tung vào khí quyển; chúng bị mưa, gió kéo theo và phát tán trong khắp khí quyển rồi rơi xuống mặt đất Các chất phóng xạ này cũng rơi xuống mặt biển và được phát tán trong nước biển

từ đại dương này sang đại dương khác qua hoạt động của đại dương Như vậy, các quá trình phát tán này chính là tác nhân của quá trình gây nhiễm xạ toàn cầu

2.2.2 Sử dụng năng lượng hạt nhân:

Tất cả các nhà máy phát điện sử dụng năng lượng hạt nhân đều sinh ra những chất phóng xạ phát tán vào môi trường khí quyển Các chất phóng xạ được sinh ra liên tục với một lượng lớn trong các phản ứng dây chuyền phân hạch trong lò phản ứng Qua tính toán, người ta đã thấy rằng, một lò phản ứng hạt nhân với công suất

1000 MW sẽ phát tán một lượng phóng xạ là 1010 Ci Lượng phóng xạ này được tung vào môi trường ở trạng thái lỏng và hơi phóng xạ (khí)

Bảng 2.7 – Nhiễm xạ môi trường do các nhà máy điện nguyên tử gây ra:

Bq/năm (1000 MW) Ci/năm (1000 MW)

Trạng thái lỏng

Trạng thái khí

2.2.3 Các nguồn khác:

– Ngày nay các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong y học, sinh học và công nông nghiệp một cách rộng rãi Chính vì vậy, các chất phóng xạ dư thừa, các chất thải từ

sự sử dụng này cũng làm cho môi trường bị nhiễm bẩn Nhìn chung, trong số các

ứng dụng này có thể coi việc sử dụng trong y học là một trong những nguồn đóng góp đáng kể vào việc làm ô nhiễm môi trường Tuy vậy, lượng phóng xạ này cũng rất nhỏ

– Các nhà máy nhiệt điện hoạt động đã thải tro bụi vào không khí Ngoài tro bụi thì các đồng vị phóng xạ trong tro bụi đó cũng làm bẩn môi trường không khí của khu công nghiệp đó Khả năng ô nhiễm này phụ thuộc vào chất lượng than đã dùng trong nhà máy, vào lượng tro, bụi rơi xuống vùng xung quanh cũng như phụ thuộc vào loại công nghệ mà nhà máy sử dụng

Các khái niệm cơ bản

01THÁNG 122011Để lại phản hồi

by D-shi in Bài tiểu luận, Radioactive Pollution

.-.-

I – Các khái niệm cơ bản:

1.1 Phóng xạ và ô nhiễm phóng xạ:

– Phóng xạ là hiện tượng một hạt nhân không bền vững tự phát phân rã, phát ra các tia phóng xạ và biến đổi thành hạt nhân khác

– Ô nhiễm phóng xạ là sự phát tán của các tia có năng lượng cao và các chất phóng

xạ vào đất, nước, không khí, sinh vật

1.2 Các tia phóng xạ:

1.2.1 Tia α:

– Hạt α là hạt nhân của nguyên tử Heli thoát ra từ một nhân nguyên tử nặng trong quá trình biến đổi hạt nhân Ví dụ:

Ra226 → Rn222 + He4

– Do kích thước lớn, các hạt α không thể thấm sâu vào vật chất (vài centimet

không khí hay da là đủ để chặn lại) nhưng chúng lại có khả năng tạo ra một lượng lớn các sản phẩm ion hóa chỉ cần sau một thời gian thâm nhập rất ngắn (30.000 cặp ion trong 1cm mà tia đi qua) Do đó, các hạt α biểu hiện rất ít khả năng độc hại ngoài cơ thể nhưng chúng lại rất nguy hiểm qua đường tiêu hóa

1.2.2 Tia β:

– Tia β là chùm điện tử, phát sinh ra từ hạt nhân nguyên tử, có kèm theo hiện tượng hạt nhân trung hòa (nơtron) biến thành hạt mang điện (proton) hoặc ngược lại, và

có tia β (-) (như khi P32 biến thành S32) và tia β (+) (như khi Na22biến thành Ne22)