Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ BỨC XẠ, HẠT NHÂN 1.1 Bức xạ Bức xạ là năng lượng được truyền đi dưới dạng sóng hoặc hạt tốc độ cao. Bức xạ có thể được phân loại như điện từ hoặc hạt với bức xạ điện từ gồm ánh sáng nhìn thấy được, hồng ngoại và tử ngoại, tia X và tia gamma; và bức xạ hạt gồm các electron, positron, proton và nơtrôn [4]. Bức xạ được phân loại là ion hóa hay không ion hóa, tùy thuộc vào khả năng ion hóa vật chất của nó.1: Các loại bức xạ trong phổ điện từ [5] Bức xạ không ion hóa là bức xạ có đủ năng lượng để di chuyển các nguyên tử trong một phân tử hoặc làm các nguyên tử dao động, nhưng không đủ năng lượng để bứt các điện tử ra khỏi nguyên tử. Theo minh họa ở hình 1.1 thì các bức xạ không ion hóa thuộc bên trái tính từ miền dưới của dãy cực tím, ánh sáng nhìn thấy được, dãy hồng ngoại, dãy vi sóng, dãy sóng radio… Bức xạ ion hóa là bức xạ có đủ năng lượng để bứt phá các điện tử ra khỏi nguyên tử để tạo ra các ion.
Theo minh họa ở hình 1.1 thì các bức xạ ion hóa thuộc bên phải tính từ miền trên của dãy cực tím, tia X, tia gamma,… [6] Khi tương tác với môi trường, bức xạ ion hóa làm sinh ra các ion có điện tích không cùng dấu. Bức xạ ion hóa thường được chia thành hai loại là bức xạ ion hóa 21 trực tiếp và bức xạ ion hóa gián tiếp. Trong đó, bức xạ ion hóa trực tiếp là loại bức xạ được tạo thành từ các hạt mang điện có động năng đủ lớn để có thể gây nên hiệu ứng ion hóa khi chúng tương tác với môi trường. Bức xạ ion hóa trực tiếp có thể được tạo thành từ các hạt proton, eclectron, alpha hoặc các mảnh vở của hạt nhân nguyên tử…Bức xạ ion hóa gián tiếp là loại bức xạ gồm những thành phần không có điện tích nhưng khi tương tác với môi trường thì chúng có thể sinh ra bức xạ ion hóa trực tiếp.
Bức xạ ion hóa gián tiếp có thể được tạo thành từ các hạt nơ trôn, các lượng tử gamma, các photon của chùm tia tím, tia cực tím, … Bức xạ hạt nhân là trường hợp riêng của bức xạ ion hóa. Trong tự nhiên có bốn loại nguồn bức xạ hạt nhân gồm các nguồn bức xạ alpha, bêta, gamma và nơ trôn [2]. - Bức xạ Bêta: (β-) bao gồm các electron , (β+) bao gồm các positron nhỏ hơn rất nhiều so với các hạt alpha và nó có thể xuyên sâu hơn. Bêta có thể bị cản lại bởi tấm kim loại, kính hay quần áo bình thường và nó có thể xuyên qua được lớp ngoài của da.
Nó có thể làm tổn thương lớp da bảo vệ. Trong vụ tai nạn ở nhà máy điện hạt nhân Chernobyl năm 1986, các tia Bêta mạnh đã làm cháy da những người cứu hoả. Nếu các bức xạ Bêta phát ra trong cơ thể, nó có thể chiếu xạ trong các mô trong đó. - Bức xạ Gamma, tia X là sóng điện từ năng lượng cao.
Nó đi được khoảng cách lớn trong không khí và có độ xuyên mạnh. Khi tia gamma, tia X bắt đầu đi vào vật chất, cường độ của nó cũng bắt đầu giảm. Trong quá trình xuyên vào vật chất, tia gamma, tia X va chạm với các nguyên tử. Các va chạm đó với tế bào của cơ thể sẽ làm tổn hại cho da và các mô ở bên trong.
Các vật liệu đặc như chì, bê tông là tấm chắn lý tưởng đối với tia gamma, tia X. - Bức xạ nơtrôn: được tạo ra trong lò phản ứng của quá trình phát điện hạt nhân, bản thân nó không phải là bức xạ ion hoá, nhưng nếu va chạm với các hạt nhân khác, nó có thể kích hoạt các hạt nhân hoặc gây ra tia gamma hay các hạt điện tích thứ cấp gián tiếp gây ra bức xạ ion hoá. Nơtrôn có sức xuyên mạnh hơn tia gamma và chỉ có thể bị ngăn chặn lại bởi tường bê tông dày, bởi nước hoặc tấm chắn Paraphin. May mắn thay, bức xạn Nơtrôn không tồn tại lâu ở đâu, trừ lò phản ứng hạt nhân và nhiên liệu hạt nhân.2: Khả năng xâm nhập của các loại bức xạ ion hóa [8] Trong phạm vi đề tài này, cụm từ “bức xạ” được sử dụng nhằm đề cập đến bức xạ ion hóa.2 Sự cố Sự cố là bất kỳ sự kiện nào xảy ra ngoài ý muốn, bao gồm những sai sót do vận hành, những hỏng hóc của thiết bị hoặc những rủi ro mà hậu quả hoặc hậu quả tiềm tàng của chúng là không thể bỏ qua được theo quan điểm bảo vệ an toàn [9].3 Sự cố bức xạ, hạt nhân - Sự cố bức xạ là tình trạng mất ATBX và mất an ninh đối với nguồn phóng xạ.
- Sự cố hạt nhân là tình trạng mất an toàn hạt nhân và mất an ninh đối với vật liệu hạt nhân, thiết bị hạt nhân. Theo Luật Năng lượng nguyên tử thì vật liệu hạt nhân là vật liệu có khả năng phân hạch bao gồm plutoni có hàm lượng đồng vị plutoni 238 không lớn hơn 80%, urani 233, urani đã làm giàu đồng vị urani 235 hoặc đồng vị urani 233, urani có thành phần đồng vị như trong tự nhiên trừ urani dưới dạng quặng hoặc đuôi quặng. Thiết bị hạt nhân là lò phản ứng hạt nhân, thiết bị làm giàu urani, thiết bị chế tạo nhiên liệu hạt nhân hoặc thiết bị xử lý nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng.4 Nhóm nguy cơ gây ra sự cố Nhóm nguy cơ gây ra sự cố là nhóm các cơ sở, nguồn phóng xạ, thiết bị bức xạ và các hoạt động có khả năng gây ra sự cố với mức độ thiệt hại tương đương nhau.5 ƯPSC ƯPSC là việc áp dụng mọi biện pháp ứng phó nhanh chóng, kịp thời nhằm giảm thiểu hậu quả của sự cố gây ảnh hưởng đến an toàn, sức khỏe của con người, gây thiệt hại về môi trường và tài sản.6 Kế hoạch ƯPSC Kế hoạch ƯPSC là văn bản quy định về các nguyên tắc hoạt động, phân công trách nhiệm, cơ chế điều hành và phối hợp giữa các tổ chức, cá nhân tham gia ƯPSC; đánh giá các nguy cơ; đưa ra các quy trình ứng phó chung; việc chuẩn bị sẵn sàng ƯPSC nhằm giảm thiểu các hậu quả do sự cố gây ra. Theo quy định của Luật Năng lượng nguyên tử thì kế hoạch ƯPSC ở nước ta được chia làm 03 cấp gồm kế hoạch ƯPSC cấp cơ sở, kế hoạch ƯPSC cấp tỉnh và kế hoạch ƯPSC cấp quốc gia.
Từng cấp kế hoạch được áp dụng cho các loại nhóm tình huống sự cố và các nội dung cụ thể như sau: - Đối với kế hoạch ƯPSC cấp cơ sở thì được áp dụng khi sự cố xảy ra ở các nhóm tình huống 1, 2 và 3 (xem phụ lục IV). Nội dung kế hoạch ƯPSC cấp cơ sở bao gồm dự kiến các tình huống sự cố có thể xảy ra; phương án huy động nhân lực, phương tiện thực hiện các biện pháp ứng phó ban đầu, tổ chức cấp cứu người bị nạn, hạn chế sự cố lan rộng, hạn chế hậu quả, cô lập khu vực nguy hiểm và kiểm soát an toàn, an ninh; tổ chức diễn tập ƯPSC định kỳ hằng năm. - Đối với kế hoạch ƯPSC cấp tỉnh thì được áp dụng khi sự cố xảy ra ở nhóm tình huống 4 hoặc trong trường hợp sự cố xảy ra ở các nhóm tình huống 1, 2 và 3 nhưng vượt quá khả năng ứng phó của cơ sở. Nội dung kế hoạch ƯPSC cấp tỉnh bao gồm dự kiến các tình huống sự cố có thể xảy ra; phương án huy động nhân lực, phương tiện thực hiện các biện pháp ứng phó ban đầu, tổ chức cấp cứu người bị nạn, hạn chế sự cố lan rộng, hạn chế hậu quả, cô lập khu vực nguy hiểm và kiểm soát an toàn, an ninh; tổ chức diễn tập ƯPSC định kỳ hằng năm.
- Đối với kế hoạch ƯPSC cấp quốc gia được áp dụng khi sự cố xảy ra ở nhóm tình huống 5 hoặc trong trường hợp sự cố xảy ra ở nhóm tình huống 4 nhưng vượt quá khả năng ứng phó của cấp tỉnh. Nội dung kế hoạch ƯPSC cấp quốc gia 24 bao gồm tổ chức bộ máy, dự kiến các tình huống sự cố có thể xảy ra, các phương án ƯPSC, tổ chức diễn tập ƯPSC định kỳ hai năm một lần. Việc xây dựng kế hoạch ƯPSC cấp cơ sở và cấp tỉnh thì được thực hiện theo các quy định của Thông tư số 25/2014/TT-BKHCN ngày 08 tháng 10 năm 2014 của Bộ KH&CN quy định việc chuẩn bị ứng phó và ƯPSC bức xạ và hạt nhân, lập và phê duyệt kế hoạch ƯPSC bức xạ, sự cố hạt nhân. Theo đó, thì đối với các tổ chức, cá nhân tiến hành công việc bức xạ phải xây dựng kế hoạch ƯPSC bức xạ, hạt nhân cấp cơ sở gửi Sở KH&CN địa phương nơi tổ chức, cá nhân đó đặt trụ sở phê duyệt kế hoạch này (đối với các cơ sở sử dụng thiết bị X-quang chẩn đoán y tế), hoặc gửi Cục ATBXHN – Bộ KH&CN phê duyệt (đối với các cơ sở vận hành thiết bị chiếu xạ; sử dụng thiết bị bức xạ; sản xuất chất phóng xạ; chế biến chất phóng xạ; vận chuyển quá cảnh chất phóng xạ, vật liệu hạt nhân nguồn, vật liệu hạt nhân; đóng gói, vận chuyển vật liệu hạt nhân nguồn, vật liệu hạt nhân; xuất khẩu, nhập khẩu vật liệu hạt nhân nguồn, vật liệu hạt nhân và thiết bị hạt nhân).
Đối với UBND các tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương thì phải xây dựng kế hoạch ƯPSC bức xạ, hạt nhân cấp tỉnh gửi Bộ KH&CN phê duyệt. Các đại lượng đo liều bức xạ [10] 1. Liều hấp thụ Liều hấp thụ là năng lượng bức xạ bị hấp thụ trên đơn vị khối lượng của đối tượng bị chiếu xạ. Trong đó, [J] là năng lượng bức xạ mất đi do sự ion hóa trong đối tượng bị chiếu, [kg] là khối lượng của đối tượng bị chiếu xạ.
Đơn vị của liều hấp thụ là J/kg hoặc erg/g. Đơn vị khác là rad với 1 rad = 100 erg/g. Ngày nay người ta thường dùng đơn vị Gray (Gy=J/kg) với 1Gy = 100 rad. Giá trị liều hấp thụ bức xạ phụ thuộc vào tính chất của bức xạ và môi trường hấp thụ.
Sự hấp thụ năng lượng của môi trường đối với tia bức xạ là do tương tác của bức xạ với electron của nguyên tử vật chất.
