Chương 1: HỆ THÓNG KHÁI QUÁT VỀ CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG TRONG AN TOÀN BỨC XẠ 1. Hoạt độ phóng xạ 4 Định nghĩa: Hoạt độ phóng xạ của một nguồn là số hạt nhân chất phóng xạ phân rã trong một đơn vị thời gian. + Biêu thức định nghĩa: A= " dt Trong đó: dN là số hạt nhân chat phóng xạ phân rã trong thời gian dt. A là hoạt độ phóng xạ của nguồn.
Don vị cua A là Becquerel (Bq): | Bq = 1 phân/giầy Don vị cũ của hoạt độ phóng xa A 1a Curie (Ci) với 1 Ci = 3,7. Suất liều bức xạ 4 Dịnh nghĩa: Suất liều bức xạ ti lệ thuận với hoạt độ phóng xạ va ti lệ nghịch với bình phương khoảng cách. 4 Biểu thức định nghĩa: P= K.4 F Trong đó: K được gọi là hãng số gamma của nguồn. Giá trị của hằng số K phụ thuộc vào đơn vị đo của suất liều P, hoạt độ phóng xạ A, khoảng cách r.
Suất liêu tại điểm cách nguồn một khoảng r, là ? = K 1¬ 4 Suất liều tại điểm cách nguồn một khoảng r; là P, = K.4 LÊN Do đó ta có mỗi liên hệ giữa suất liều và khoảng cách như sau: z. Từ biểu thức định nghĩa suất liều bức xa, ta tìm được biểu thức của hằng số gamma k của nguồn K = pe Vì vậy có thé định nghĩa hằng số gamma K của nguồn như sau: Hang số gamma K là suất liễu của một nguồn có hoạt độ một đơn vị gây ra tại một điểm Người hướng din khoa hoe: ThS. Trương Trường Sơn 10 m Cih mi Rant MBgkeh” 919 | 23 | 575 12. GBgh 2,2 48 0,22 | 048 Với các chú ý sau: R: Roentgen C: Coulomb 1 Ci = 37 GBq.
IR=lrad = l rem = 10mSy. Khi nguồn gamma không đơn năng (tức nguồn phát gamma với nhiều năng lượng khác nhau) thì hằng số K gamma của nguồn được xác định theo biểu thức K=3`K,n, K, là hệ số gamma đối với tia gamma có năng lượng E,. Người hướng dẫn khoa học: Th§. Trương Trường Sơn N; là số tia gamma có năng lượng E; phát ra trong một phan rã.
Liều hấp thụ 4 Định nghĩa: Liều hap thụ là nang lượng bị hap thụ bởi một đơn vị khối lượng vật chất mà bức xạ đi qua. 4 Biểu thức định nghĩa: p = “@ dm Trong đó dE là năng lượng bức xa bị hap thụ bởi vat chất có khối lượng là dm. Đơn vị đo liều hap thu: J/Kg. Trong an toan bire xa str dung don vj Gy (Gray).
Don vi cũ là rad: 1 Gy = 100 rad. Suat liều hap thu >» Dinh nghĩa: Suất liều hấp thụ là năng lượng bị hấp thụ bởi một đơn vị khói lượng vật chất mà bức xạ đi qua trong một đơn vị thời gian. đE > Biêu thức định nghĩa: Ð` = dmat > Đơn vị đo suất liêu hap thụ: Gy/s 1. Liều tương đương trong cơ quan hoặc trong mô Về mặt sinh học phóng xa thì không những chỉ độ lớn của liều hap thụ là quan trọng mà cả loại bức xạ cũng rất quan trọng.
Cùng những liều hấp thụ như nhau nhưng sẽ gây ra các hiệu ứng sinh học khác nhau nếu bị chiếu xạ bởi các bức xạ khác nhau. Đẻ đặc trưng cho mức độ khác nhau này của các loại bức xạ, người ta đưa ra hệ số có tên lả trọng số bức xạ Wr. Trọng số bức xạ đối với một số tia STT Loại bức xạ và khoảng năng lượng We 1 | Tia gamma và điện tử với mọi nang lượng (trừ electron Auger) | 2| Proton và các proton giật lùi có năng lượng > 2MeV 5 _ 3 | Alpha, mảnh phân hạch, hạt nhân nang Người hướng dẫn khoa học: Th§. Trương Trường Sơn 12 Năng lượng từ 2 MeV đến 20 MeV Năng lượng > 20 MeV tln2£)2⁄6 X Định nghĩa: Liêu tương đương Hx trong mô hoặc cơ quan T do bức xạ R gây ra là liều hap thụ trong mô hoặc cơ quan đó nhân với trọng số của bức xạ tác dụng lên mô hoặc cơ quan đó.
> Biểu thức định nghĩa: „„ = D,„.W, Don vị do: Vi trọng số Wr không có thứ nguyên nên đơn vị do của liều hấp thụ Dy cũng là đơn vị đo của liều tương đương Hy»: J/Kg. Trong an toàn bức xạ sử dụng don vj riêng là Sievert (Sy). Đơn vị cũ là rem: 1 Sv = 100 rem. Trong trường hợp có nhiều loại bức xạ va mỗi loại bức xạ lại có nhiều năng lượng khác nhau thì dé tính liều tương đương cho một mô T nào đó ta phải tính riêng cho từng loại bức xạ theo từng khoảng năng lượng, sau đó mới tính tông của chúng lại: H,= EP = D; Dy«We & Liéu tuong duong cho toan co thé do dé la: H = >, H, > Suất liều tương đương: Là liều tương đương tinh trong một đơn vị thời gian.
> Biêu thức suất liễu tương đương: H} = on Đơn vị của suất liều tương đương: Sv/s. Liều hiệu dụng Các mô khác nhau khi nhận cùng một liều bức xạ như nhau thì tôn thất sinh học cũng khác nhau. Để đặc trưng cho tính chất này của từng mô hoặc từng cơ quan, người ta đưa ra một đại lượng có tên là trọng số mô Wr. Người hướng din khoa học: ThS.
Trương Trường Sơn 13 Các trọng số mô đặc trưng trong cơ thẻ người được cho ở bảng 1. Trọng số mô và cơ quan trong cơ thể Cơ quan (nô) Nụ Thị là liều tương đương trong mô hoặc cơ quan đó nhân với trọng số mô (cơ quan) của nó. 4 Biêu thức định nghĩa: E, = H,.W, Đơn vị đo: Do trọng số mô W+ không có thứ nguyên nên liều hiệu dung Ey vả liều tương đương H có cùng đơn vị do là Sievert (Sy). Liều hiệu dung cho toàn cơ thé khi đó sẽ là E = SE ; T > Suất liều hiệu dụng: Là liều hiệu dụng tính trong một đơn vị thời gian.
> Biểu thức định nghĩa suất liều hiệu dụng: £ ` = me > Đơn vị đo của suất liêu hiệu dụng: Sw/s. Liều tích luỹ Chất phóng xạ xâm nhập vào cơ thể thông qua đường tiêu hoá, đường hô hấp và đa; nhưng chủ yếu là qua đường tiêu hoá và đường hô hap. Do đó, nó gây ra sự chiếu xạ bên trong cơ thê. Chất phóng xạ khi xâm nhập vào cơ thé sẽ chiều xạ các cơ quan trong cơ thé trong một thời gian lâu dài cho đến khi chúng bị bài tiết ra ngoài (chu kỳ phân rã Người hướng dẫn khoa học: Th§.
Trương Trường Sơn 14 sinh học) hoặc phân rã (chu kỳ phân rã vật lý) hoặc một sự hỗn hộp nao đó giữa hai quá trình trên. Vì vậy kế từ khi xâm nhập vào cơ thé người và chưa bị thải ra ngoài hay chưa bị phân rã hết thì chất phóng xạ sẽ gây ra một liều bức xạ cho cơ thé. Liều bức xạ này được gọi là liều tích luỹ. Thời gian lam việc của một nhân viên bức xạ là khoảng 50 năm.
Nên khi tính liều cho một cơ quan hay mô nao đó ta phải lay tông (lấy tích phân) suất liều gây ra cho mô hay cơ quan đó trong thời gian 50 năm. Gia sử liêu tương đương cho mô T tại thời điểm t là H;(U thì liều tương đương tích luỹ cho mô T của nhân viên bức xạ làm việc trong thời gian 50 năm là: H;(50) = | H, (shat 2 H+(50) là liều tương đương tích luỹ cho mô T trong 50 năm thì liều hiệu dụng tích luy cho mô T trong thời gian 50 sẽ là: E+(50)= Wy. H+(50) Nếu lấy tống liều hiệu dụng tích luỹ trong 50 năm của tat cả các mô trong cơ thé thi ta sẽ được liều hiệu dụng tích luỹ trong 50 năm lam việc của nhân viên bức xạ E(50) = ¥° E, (50) ĩ Dây là đại lượng thường được cho trong các bảng quy định các giới hạn liễu. Liều chiếu 4 Dinh nghĩa: Liều chiếu của tia X và tia gamma là phần năng lượng của nó mat di để biến đổi thành động năng của các hạt mang điện trong một đơn vị khối lượng của không khí, khí quyên ở điều kiện tiêu chuẩn.
Kí hiệu là Dg,. 4 Biểu thức định nghĩa: p, = “2 dm Don vị do của liều chiếu: C/Kg. Chú ý rằng: 1 C/Kg = 34 Sv > Suat liều chiếu là liều chiều trong một đơn vị thời gian. > Biéu thức của suât liêu chiêu: D’, = ; dt Người hướng din khoa hoe: ThS.
Trương Trường Sơn 15 > Đơn vị do của suất liều chiều: C/Kg. KERMA 4 Biêu thức định nghĩa: K = dE , dm dE,, là tông động năng ban đầu của tất cả các hạt điện tích được giải phóng bởi hạt ion hoá không mang điện trong vật liệu khối lượng là dm. Don vị đo của KERMA là J/Kg hay còn được gọi là Gray. Liều tập thể Liều tập thê là sự biêu thị toàn bộ bức xạ mà dan chúng phải chịu.
Liêu tập thể được định nghĩa như là tích của số người bị chiếu bởi nguồn phóng xạ với liều bức xạ trung bình của họ. Don vị đo là: Man-Sievernt (Sv. Liều hiệu dụng tập thê Đề tính liều hiệu dụng tập thể của một vùng dân cư bị chiếu xạ (do một tai nạn bức xạ nào đó chẳng hạn), ta chia số dân cư nảy ra làm nhiều nhóm phụ với tiêu chí là mỗi nhóm phụ có liều hiệu dụng cá nhân xấp xi bằng nhau. Ta tính liều hiệu dụng tập thé cho từng nhóm phụ sau đó lấy tong cho tất cả các nhóm.
Gọi N, là số người trong nhóm thứ i. H; la liều hiệu dụng trung bình của một cá nhân trong nhóm thứ i thì liều hiệu dụng tập thé cho nhóm thứ i là: N;.H; Liều hiệu dụng cho toàn bộ dan cư khi đó sẽ là: S = ps H,. Mức làm việc Mức làm việc (working level) được kí hiệu là W_. 4 Định nghĩa: Mức làm việc là đại lượng dé đo năng lượng tiềm tàng của hạt alpha phát ra bởi con cháu của radon hoặc thoron có trong một đơn vị thể tích không khí khi chúng phân rã hoàn toàn.10° MeV/1 Người hướng din khoa hoe: ThS.
Trương Trường Sơn 16 > Đánh giá mức độ nguy hiểm của radon hoặc thoron Nếu không khí chứa 1 Bq/mỶ có nghĩa là trung bình trong ImỶ không khí, mỗi giây sẽ có một phân rã của nguyên tử radon hoặc thoron. Ước tính rằng néu 1 triệu người sống trong môi trường nay (Rn có nông độ | Bq/m?) thi sẽ có từ 1 - 2 người chết vì ung thư phổi (Nhà ở Australia có nồng độ cỡ 12 Bq/m)). Đánh giá mối nguy hiểm của radon hoặc thoronf?