Đặt vấn đề Cùng với sự phát triển như vũ bão của nền khoa học công nghệ trong thế kỷ XX và XXI, ngành vật lý hạt nhân cũng đóng góp nhiều thành tựu quan trọng. Trong đó có việc phát triển các kỹ thuật bức xạ và ứng dụng chúng với quy mô ngày càng tăng, đặc biệt trong lĩnh vực y tế, công nghiệp và nghiên cứu khoa học. Ngay tại Việt nam, theo số liệu thống kê năm 2009 trên 55 tỉnh thành trong cả nước, hiện có 1.923 máy X-quang đang được sử dụng trong các cơ sở y tế nhà nước và tư nhân, chưa kể số máy sử dụng trong quân đội và các ngành công nghiệp, địa chất, nông nghiệp, giao thông, nghiên cứu khoa học và giảng dạy. Những ứng dụng của kỹ thuật bức xạ đem lại lợi ích rất lớn nhưng tác hại của nó cũng không nhỏ.
Bệnh nhiễm phóng xạ cũng đã có những biểu hiện rõ rệt của nạn nhân ở hai thành phố Nhật Bản là Hiroshima và Nagasaki, sau vụ nổ bom nguyên tử. Bệnh nhiễm xạ nghề nghiệp cũng đã xuất hiện ở những người làm nghề tiếp xúc với phóng xạ. Từ năm 1986, người ta đã thấy tình trạng viêm da ở bệnh nhân được chụp X quang và ở các thầy thuốc điện quang. Chính nữ bác học Marie Curie cũng bị những tổn thương ở tay khi làm việc trong môi trường có tia phóng xạ.
Qua việc điều tra hàng loạt ở những người tiếp xúc với tia phóng xạ cũng đã cho thấy các biểu hiện bất thường về máu. Ở một vài trường hợp còn gặp những biến đổi ở thể nhiễm sắc. Vì vậy, bên cạnh những nghiên cứu ứng dụng và phát triển các nguồn bức xạ ion, vấn đề nghiên cứu an toàn bức xạ có ý nghĩa hết sức quan trọng, trên cơ sở đó thiết lập các tiêu chuẩn và quy phạm cho tất cả các cơ sở bức xạ, nhân viên bức xạ, áo và các trang thiết bị bảo hộ. Đặc điểm và ứng dụng của tia bức xạ ion hóa Một số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi hoặc được kích thích biến đổi và phát ra các bức xạ ion hóa (thường được gọi là phóng xạ).
Các nguyên tử có tính phóng xạ được gọi là các đồng vị phóng xạ, còn các nguyên tử không phóng xạ được gọi là các đồng vị bền. Tia phóng xạ có thể là chùm các hạt mang điện dương 11 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Đinh Quý Sơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội như hạt anpha, hạt proton; mang điện âm như chùm electron (phóng xạ beta); tia không mang điện như hạt nơtron, tia gamma (có bản chất giống như ánh sáng nhưng năng lượng lớn hơn nhiều). Tia phóng xạ và bức xạ có khả năng đâm xuyên qua vật chất và gây hiện tượng ion hoá. Có hai loại bức xạ ion hoá: - Các tia bức xạ dạng hạt (α, β, nơtron).
- Các tia bức xạ điện tử (tia X và tia γ ).1 - Phổ điện từ Tia X là tia bức xạ điện từ có tần số cao hơn vùng tử ngoại nhưng thấp hơn vùng tia gamma. Phổ tần số của tia X kéo dài trên một vùng rộng (10 picomet đến 10 nanomet) với bước sóng ngắn nhất đạt tới đường kính của nguyên tử. Vùng bước sóng này khiến cho bức xạ tia X là công cụ quan trọng đối với các nhà địa chất và hóa học trong việc mô tả tính chất của các chất kết tinh, chúng có đặc điểm cấu trúc tuần hoàn trên cỡ độ dài tương đương với bước sóng tia X. Nó có đủ năng lượng để xuyên qua vật chất.
Bên cạnh đó, do có khả năng đâm xuyên mạnh nên tia X được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế, để nghiên cứu cấu trúc cơ thể người (X- quang, CT, Angio, xạ trị, chẩn đoán hình ảnh PET, SPECT,…) và trong một số trường hợp khác được sử dụng làm phương tiện để chữa bệnh hoặc phẫu thuật. Tác hại của tia phóng xạ đối với cơ thể Việc áp dụng rộng rãi những lợi ích của tia phóng xạ, đi kèm với nó là những nguy hiểm với cơ thể con người khi sử dụng không đúng phương pháp. Các tia phóng xạ rất nguy hiểm vì giác quan người không nhận ra được; không nhìn thấy được, không có mùi vị, không phát nhiệt, đối với một liều lượng gây chết người 12 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Đinh Quý Sơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cũng chỉ phát hiện ra được khi dùng các thiết bị đo chuyên dụng. Hiện chưa có phương pháp điều trị đặc hiệu cho trường hợp bị nhiễm phóng xạ quá liều.
Tia X có khả năng ion hóa hoặc gây các phản ứng có thể nguy hiểm cho sức khỏe con người, việc phơi nhiễm trước tia X không kiểm soát có thể dẫn tới đột biến, sai lệch nhiễm sắc thể và một số dạng hủy hoại tế bào khác. Do đó bước sóng, cường độ, chế độ che chắn bảo hộ và thời gian chụp ảnh y tế luôn được điều chỉnh cẩn thận để tránh tác hại cho sức khỏe con người. Trong bệnh phóng xạ cấp tính ở thời kỳ khởi phát nên dùng các loại thuốc chống nôn (atropin), các thuốc kháng histamin, trợ tim mạch…, phải chống mất máu và các chất điện giải: cho uống nhiều hoặc tiêm dung dịch mặn, ngọt, các loại vitamin (C, B1, B2, A, PP…). Trong thời kỳ toàn phát, phương pháp điều trị chủ yếu là kháng sinh, truyền máu hoặc các chất thay thế máu, các thuốc cầm máu, vitamin, nội tiết tố và thuốc kháng histamin.
Đối với nhiễm xạ nghề nghiệp, để bệnh nhân nghỉ ngơi, ở nơi không khí trong sạch, ngủ đầy đủ, ăn uống đủ chất đạm và vitamin. Về thuốc, sử dụng các loại thuốc an thần, vitamin B12, B6 … chống chảy máu (vitamin P, rutin, vitamin K), truyền máu… 1. An toàn bức xạ ion hóa Tương tác bức xạ ion hóa với cơ thể phụ thuộc vào một số yếu tố: - Liều hấp thụ (là năng lượng hấp thụ theo từng đơn vị khối lượng tổ chức bị nhiễm xạ). - Thời gian bị nhiễm xạ dài hay ngắn, liên tục hay gián đoạn.
- Tính chất các tia bức xạ: X, α, β hay γ… - Tính chất các cơ quan hay tổ chức bị nhiễm xạ. Các tổ chức nhạy cảm nhất là tổ chức lympho rồi đến tế bào biểu mô, các nhu mô của các tuyến. Còn các tổ chức liên kết, cơ, thần kinh kém nhạy cảm hơn. 13 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Đinh Quý Sơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Bảng 1.1 - Tác hại liều nhiễm xạ với cơ thể người [1] Liều hấp thụ trong một Hiệu ứng sinh học lần chiếu xạ, Rad 0 ÷ 25 Không phát hiện thấy các rối loạn.
25 ÷ 50 Có thể có những biến đổi trong máu. Có những thay đổi trong máu. 50 ÷ 100 Khả năng lao động bị rối loạn. Trạng thái cơ thể không bình thường.
100 ÷ 200 Có thể mất khả năng lao động. 200 ÷ 400 Mất khả năng lao động. Có thể bị chết. 400 ÷ 500 Khoảng 50% số người nhiễm sẽ chết.
> 600 100% số người nhiễm sẽ chết. ≈ 104 ÷ 105 Chết ngay trong khi đang chiếu xạ. Để đảm bảo an toàn bức xạ ion hóa, người ta chú ý các biện pháp bảo vệ nhằm ngăn ngừa tình trạng chiếu xạ, cụ thể bằng khoảng cách, màn che chắn, thời gian và cách ly. Trong lĩnh vực y tế thì người ta quan tâm đến việc bảo vệ bằng khoảng cách và che chắn là chủ yếu, vì cường độ bức xạ sẽ bị giảm theo quy luật hàm số mũ [1]: I d = I 0e − µd (1.1) Trong đó: I0 và Id là cường độ bức xạ khi lớp chắn có bề dày tương ứng bằng 0 và d.
µ - hệ số làm yếu cường độ bức xạ tính theo một đơn vị bề dày của lớp chắn. - Lượng chiếu xạ giảm rất nhanh theo khoảng cách. Thực tế, lượng chiếu xạ của một nguồn phóng xạ ở một điểm, tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ điểm tới nguồn. Thí dụ cách nguồn 1 mét, người ta đo được cường độ 270 R/giờ thì: + Cách 3m, cường độ là 270/32 = 30 R/giờ.
+ Cách 10m, cường độ còn 270/102 = 2,70 R/giờ. 14 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Đinh Quý Sơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - Khi có sự tương tác của bức xạ với vật chất sẽ làm giảm năng lượng của lượng tử và mật độ thông lượng của bức xạ, do đó làm giảm cường độ bức xạ. Trong trường hợp bức xạ tới là một chùm hẹp song song và đơn năng, mỗi sự kiện tương tác (dù là hấp thụ hay tán xạ) đều loại khỏi chùm bức xạ ban đầu một lượng tử (Hình 1.2A) [1] A B I0 Id I0 Id 0 d 0 d Hình 1.2 - Sự suy yếu cường độ bức xạ trong môi trường A): trường hợp bức xạ tới là chùm tia hẹp song song và bức tường chắn mỏng. B): trường hợp bức xạ tới là chùm tia rộng hoặc lớp tường chắn không mỏng.
Trong trường hợp bề dày d » 1/µ hoặc bức xạ tới là một chùm rộng (Hình 1.2B) thì bức xạ bị làm yếu theo quy luật sau[1]: I d = BI0e −µd (1.2) Trong đó: B: là hệ số tích lũy cường độ bức xạ (có giá trị >1 và phụ thuộc một cách phức tạp vào nhiều yếu tố như độ dày d, năng lượng bức xạ E, bản chất của môi trường, điều kiện hình học .) Để đề phòng những tia phóng xạ từ ngoài vào, người ta sử dụng những tấm che chắn bằng chì, bằng bêtông đối với tia X, tia gamma; bằng chất dẻo đối với tia β, bằng bo, cadmi đối với các hạt nơtron. Đối với trang phục, bảo hộ che chắn thường sử dụng vật liệu có chì hoặc vật liệu không chì với độ dày cản xạ tương đương chì phù hợp. Công nhân viên khi làm việc cần mang theo máy đo liều phóng xạ cá nhân, cần thao tác với các chất phóng xạ từ xa, giới hạn thời gian lao động để tránh hấp thụ quá liều tối đa cho phép. Mặt khác, nên thường xuyên đo kiểm tra tình hình nhiễm xạ tại nơi làm việc [1].
15 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Đinh Quý Sơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1. Áo bảo hộ cản xạ 1. Chức năng và yêu cầu của áo bảo hộ cản xạ Quần áo bảo hộ lao động cản xạ và trang bị phòng hộ khác có tác dụng bảo vệ chống sự chiếu xạ ngoài. Theo TCVN 6561:1999 An toàn bức xạ ion hóa tại các cơ sở X quang y tế [3]; các nhân viên làm việc trong môi trường có tia phóng xạ (nhân viên y tế sử dụng tia X để chuẩn đoán, điều trị bệnh) phải được trang bị loại trang phục này.