CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN QUAN NIỆM SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ 1.1 Cơ sở lý thuyết quan niệm sai lầm về phóng xạ 1.1 Định nghĩa Quan niệm là cách hiểu riêng của mỗi cá nhân về một sự vật, hiện tượng, một vấn đề theo ý riêng của cá nhân đó. Quan niệm sai lầm là những cách hiểu, suy nghĩ, nhận thức sai lệch về một vấn đề nào đó của mỗi cá nhân.2 Những quan niệm sai lầm về phóng xạ 1.1 Nguồn phóng xạ là nhân tạo Nguồn phóng xạ có cả nguồn tự nhiên và nhân tạo. Nguồn phóng xạ nhân tạo được con người tạo ra nhằm mục đích phục vụ y tế, khoa học kĩ thuật, công nghiệp…. Trong tự nhiên, phóng xạ được tìm thấy trong đất, đá, than đá, nước, không khí, gỗ…Trong khí quyển có cacbon dioxit (𝐶𝑂2 ), các hạt nhân cacbon có lẫn cả 126𝐶 và 14 14 −6 6𝐶 ( 6𝐶 chiếm 10 %).
Ở Bồ Đào Nha hơn 50% sinh viên trẻ và từ 30% đến 40% những người lớn tuổi tuyên bố chưa bao giờ nghe về phóng xạ tự nhiên [2]. 84% học sinh Anh cho rằng phóng xạ xuất phát từ nhà máy điện hạt nhân [13].2 Sợ tiếp xúc với nguồn phóng xạ trong tự nhiên Phóng xạ có trong nước, không khí, cây gỗ….những thứ mà ta tiếp xúc hằng ngày nhưng hầu như không ai biết về điều đó. Khi được hỏi về việc tiếp xúc với phóng xạ trong tự nhiên, 36% học sinh nói rằng họ không muốn tiếp xúc vì sợ bị phơi nhiễm phóng xạ [14]. Ở việt nam, đá granit có hoạt độ phóng xạ cao hơn so với các nước khác (phóng xạ radon) [10].
Nồng độ khí radon cao gây ung thư phổi [11]. Nhưng hiện nay, đá granit đang là loại đá thông dụng được người tiêu dùng chọn làm đá ốp tường, sàn nhà 3 1.3 An toàn phóng xạ Phóng xạ có nguy hiểm đến sức khỏe con người không? 78% học sinh Anh cho rằng phóng xạ gây nguy hiểm chết người [13]. Sinh viên đại học khi đã được học về an toàn phóng xạ vẫn e sợ tiếp xúc với chất phóng xạ trong phòng thí nghiệm. Vậy phóng xạ có nguy hiểm không và nếu có chúng ta phải phòng tránh như thế nào? Tuy nhiên chương trình sách giáo khoa Vật Lí lớp 12 hiện hành, học sinh không được học về an toàn phóng xạ [5].
Tháng 3 năm 2019, Trường Trung học phổ thông Trần Khai Nguyên đã cho học sinh tiến hành thí nghiệm quan sát chuyển động của các tia phóng xạ alpha, beta. Trước khi cho học sinh làm thí nghiệm, giáo viên trường đã kiểm tra và đảm bảo an toàn cho học sinh. Vậy mức độ phóng xạ bao nhiêu sẽ an toàn cho người tiếp xúc với chất phóng xạ? 1.4 Truyền phóng xạ Khi một quả dâu tây được đặt gần nguồn phóng xạ. Theo kết quả của Harrington, 68% sinh viên vật lí tính toán dựa trên trước khi hướng dẫn về bức xạ nghĩ rằng dâu tây sẽ vẫn phóng xạ khi nguồn đã được gỡ bỏ [3].
70% học sinh Thổ Nhĩ Kỳ cho rằng dâu tây trở thành một nguồn phóng xạ và do đó có hại [14]. Tương tự vậy, 36% sinh viên cho rằng họ ngại tiếp tục với người được tiêm chất phóng xạ hay người phơi nhiễm phóng xạ vì những người đó xem như trở thành “nguồn phóng xạ” [14]. Vậy có cần cách li những bệnh nhân xạ trị ung thư hay các bác sĩ làm trong phòng xạ trị với người bình thường hay không? Năm 2011, Nhật Bản thu hồi hơn 400.000 hộp sữa có nồng độ phóng xạ cesium đến 30,8 becquerel (mức độ cho phép 240 becquerel) nghi ngờ số phóng xạ trên bị rò rỉ từ Nhà máy hạt nhân Fukushima số 1 và xâm nhập vào quá trình sấy sữa bằng khí nóng [5]. Nhiều nguồn tin cho rằng uống sữa nhiễm phóng xạ hay uống sữa của bò ăn phải cỏ nhiễm phóng xạ sẽ gây ung thư [8-9].
Vậy chiếu xạ thực phẩm liệu có an toàn không? Có làm thực phẩm bị nhiễm xạ? [12].5 Ứng dụng của phóng xạ Khi nhắc đến phóng xạ, 70% học sinh cho rằng phóng xạ chỉ có hại [13]. Phóng xạ nguy hiểm nhưng ít ai biết rằng chúng ta đang tiếp xúc với phóng xạ hằng ngày. Phóng xạ được ứng dụng nhiều trong y học hạt nhân như xạ trị, chiếu xạ diệt vi khuẩn, 4 chụp cắt lát CT, thủ thuật in vivo,…. Những phóng xạ này không gây hại ngay lập tức nhưng sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe đối người tiếp xúc thường xuyên, phụ nữ mang thai….
Ngoài ra phóng xạ còn được ứng dụng trong công nghiệp như kiểm tra mật độ vật liệu, thăm dò giếng khoan,….6 Rò rỉ phóng xạ Rò rỉ phóng xạ hay chất thải phóng xạ đang là vấn đề toàn cầu cần được xử lí. Năm 2011, nhà máy điện hạt nhân Fukusima bị rò rỉ chất phóng xạ ra môi trường, gây ô nhiễm nguồn nước. Hơn 100 sinh viên Anh lo ngại việc sử dụng tàu ngầm hạt nhân sẽ gây hại đến môi trường và sinh vật sống dưới nước do rò rỉ phóng xạ hạt nhân [13].2 Nghiên cứu kiến thức phóng xạ 1.1 Hiện tượng phóng xạ 1.1 Khái niệm Phóng xạ là quá trình phân rã tự phát của một hạt nhân không bền vững (tự nhiên hay nhân tạo). Quá trình phân rã này kèm theo sự tạo ra các hạt và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ.
Hạt nhân tự phân rã gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau phân rã gọi là hạt nhân con.2 Đặc điểm − Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân. − Có tính tự phát và không điều khiển được. − Là một quá trình ngẫu nhiên.3 Các loại phóng xạ Trong quá trình phân rã của hạt nhân, tùy theo các tia phát ra người ta phân loại các dạng phóng xạ gồm: phóng xạ alpha (𝛼), phóng xạ beta (𝛽), phóng xạ gamma (𝛾). Các tia phóng xạ là những tia không nhìn thấy được, nhưng có những tác dụng cơ bản như kích thích một số phản ứng hóa học, ion hóa chất khí… a.
Phóng xạ alpha (𝜶) − Tia α bản chất là dòng hạt nhân của nguyên tử Heli, kí hiệu 24 He − Phương trình phóng xạ: ZA X → ZA−−42 Y + 24 He 5 − Trong không khí, tia α chuyển động với vận tốc khoảng 2. Đi được chừng vài centimet trong không khí và chừng vài micromet trong vật rắn, không xuyên qua được tấm bìa dày 1 mm. − Khi đi vào điện trường, tia α bị lệch về bản âm của tụ điện (vì tia α là dòng hạt nhân 24 He nên mang điện tích dương). − Có khả năng ion hóa không khí mạnh.
Phóng xạ beta ( ) : Có hai loại phóng xạ là và + − ❖ Phóng xạ : bản chất là dòng electron ( −10 e ) − − Phương trình phóng xạ: ZA X → Z +A1 Y + −10 e + 00 − Bản chất của phóng xạ : 01n → 10 p + 00. − − Phóng xạ ngoài sinh ra −10 e còn có1 hạt sơ cấp gọi là phản hạt nơtrino. − − Tia − chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng (v c 3. 8 − Trong không khí tia − có thể đi được quãng đường dài vài mét và trong kim loại có thể đi được vài mm.
− Bản chất là dòng electron nên Khi đi vào điện trường, tia bị lệch về bản dương − của tụ điện. − Có khả năng ion hóa không khí nhưng yếu hơn tia α. ❖ Phóng xạ : bản chất là dòng phản hạt electron ( 10 e ) hay còn gọi là hạt + pozitron. − Phương trình phóng xạ: ZA X → Z −A1 Y + 10 e + 00 − Bản chất của phóng xạ : 10 p → 01n + 00.
+ − Phóng xạ ngoài sinh ra hạt pozitron còn có1 hạt sơ cấp gọi nơtrino. + − Tia chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng (v c 3.10 m / s ) + 8 − Bản chất là dòng pozitron ( 10 e +) nên khi đi vào điện trường, tia bị lệch về bản + dương của tụ điện. 6 − Tương tự với tia − , trong không khí tia + có thể đi được quãng đường dài vài mét và trong kim loại có thể đi được vài mm. − Có khả năng ion hóa không khí nhưng yếu hơn tia α.
− Các hạt notrino và phản notrino là những hạt không mang điện, có khối lượng bằng 0 và chuyển động với tốc độ ánh sáng c. Phóng xạ gamma ( ): loại phóng xạ đi kèm với các loại phóng xạ α, + , − − Hạt nhân con Y sau phóng xạ α, + , − có thể ở trạng thái kích thích. Hạt nhân này sau đó sẽ trở về trạng thái bình thường và phát ra phôtôn có năng lượng cao. Các phôtôn này được gọi là tia gamma.
− Trong phóng xạ , không làm biến đổi hạt nhân. − Tia là sóng điện từ có bước sóng ngắn, cũng là dòng phôtôn có năng lượng cao mà mắt không nhìn thấy được. − Tia có đầy đủ đặc điểm như tia X nhưng có tác dụng sinh lí mạnh hơn, khả năng đâm xuyên cao hơn, có thể đâm xuyên qua bêtông vài m và vài cm qua chì. − Khả năng ion hóa không khí của tia rất yếu.
− Khi đi vào điện trường, tia không bị lệch (vì phóng xạ là photon, không có điện tích). Lưu ý: − Khả năng ion hóa không khí: − Khả năng đâm xuyên: − Khi đi vào điện trường: tia bị lệch nhiều nhất. 7 Hình 1-1: Các tia phóng xạ bị lệch phương khi đi vào vùng điện trường 1.4 Định luật phóng xạ Sau một khoảng thời gian xác định T thì một nửa số hạt nhân hiện có bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác, T được gọi là chu kì bán rã của chất phóng xạ. Gọi N0 là số hạt nhân lúc ban đầu, N là số hạt nhân còn lại ở thời điểm t t N0 − −k Sau t = k .T thì số hạt nhân còn lại là N = K = N 0 .2 T 2 Áp dụng công thức logarith ta được: N (t ) = N 0 .e − t Do khối lượng tỉ lệ với số hạt nhân nên ta tìm được phương trình biểu diễn quy luật giảm theo hàm mũ của khối lượng chất phóng xạ t − m(t ) = m0 .e − t Chú ý: − Phương trình liên hệ giữa khối lượng hạt nhân (m) và số hạt nhân (N) là m N.