Bức xạ ion hóa trong sản xuất
Vào thế kỷ XVI đã có một số người mắc bệnh do nhiễm bức xạ ion hoá trong các mỏ quặng hiếm và đã được ghi nhận như ung thư phổi (Joschimstal và Schimeeberg). Song các công trình nghiên cứu mới chỉ thực sự có chiều sâu từ cuối thế kỷ XIX đến nay, khi mà việc sử dụng bức xạ ion hoá ngày càng rộng rãi. Trong cuộc chiến tranh thế giới lần thứ hai, người Mỹ đã thả hai quả bom nguyên tử xuống Hiroshima và Nagasaki – Nhật Bản làm cho hàng vạn người bị bệnh. Đến nay tác hại do bom nguyên tử ở Nhật Bản vẫn còn đè nặng lên tinh thần của nhân loại. Từ năm 1896, người ta đã thấy tình trạng viêm da ở bệnh nhân được chụp X-quang và những người làm việc có tiếp xúc với tia X. Nhà bác học Marie Curie cũng bị tổn thương do những mảnh Radi có độ phóng xạ cao. Hiện nay ở nước ta đã có nhiều người bị nhiễm xạ và được giám định do thiếu máu, ung thư máu…
I. TÍNH CHẤT CỦA BỨC XẠ ION HOÁ
Các chất phóng xạ rất khó nhận biết, ngay cả liều gây chết người mà máy đo cũng không phải lúc nào cũng phát hiện được. Hiện nay người ta đã biết khoảng 50 nguyên tố phóng tự nhiên và hơn 1.000 đồng vị phóng xạ nhân tạo được đưa vào sử dụng. Người ta không thể tác động được vào hiện tượng phân rã phóng xạ bằng các biện pháp lý hoá mà nó tự phân rã theo quy. luật riêng của nó. Các tia phóng xạ có khả năng đâm xuyên qua vật chất và gây hiện tượng ion hoá (nên gọi là bức xạ ion hoá) có hai loại tia: là tia bức xạ hạt (α, β neutron) và tia bức xạ điện từ (tia X và tia γ).
1. Tia anpha (α)
Đối với một nguyên tử nặng, hạt nhân không ổn định và phóng ra một lúc 2 proton và 2 nguồn, dưới dạng hạt nhân heli. Như vậy, hạt anpha là hạt nhân của nguyên tử hen thoát ra từ một nhân nguyên tử nặng trong quá trình biến đổi hạt nhân.
Hạt anpha mang điện dương. Các hạt α có cùng năng lượng, năng lượng này mất đi nhanh chóng khi đi qua vật chất, nhưng chỉ đi được rất gần. Sở dĩ như vậy vì các hạt α va chạm vào các hạt nhân và các điện tử của những nguyên tử vật chất. Những va chạm liên tiếp đó làm cho các hạt α đi chậm lại, cuối cùng, các hạt này nhường lại toàn bộ năng lượng đủ để đẩy các điện tử ra khỏi quỹ đạo, tạo ra các ion: tia α (có tác dụng ion hoá rất mạnh (30.000 cặp ion trong 1cm không khí mà tia đi qua) nhưng rất ít đâm xuyên (vài centimét không khí hay da là đủ để chặn lại).
2. Tia bêta (β)
Tia bêta gặp ở trường hợp hạt nhân không ổn định vì tuy không quá nặng nhưng lại có nhiều proton hay nguồn. Khi có nhiều nguồn, sự biến đổi nguồn thành proton phát sinh một điện tử (-), tốc độ cao, hạt .
Khi có nhiều proton, sự biến đổi ngược lại và phát sinh một điện tử (+) hay một positron hoặc hạt β (+).
Như vậy, tia bêta là chùm điện tử, phát ra từ hạt nhân nguyên tử, có kèm theo hiện tượng hạt nhân trung hoà (nguồn) biến thành hạt mang điện (proton) hoặc ngược lại, và có tia bêta (-) (khi P32 biến thành S32) và tia bêta (+) khi Na22 biến thành Ne22).
Trong y học và công nghiệp, những người sử dụng các nguyên tố phóng xạ hay phải tiếp xúc với loại tia này.
Nói chung, năng lượng của các hạt β kém các hạt α, khả năng ion hoá cũng thấp hơn nhiều (150 cặp ion qua 1cm không khí). Nhưng tia bêta đâm xuyên mạnh hơn. Năng lượng của tia bức xạ β có thể biến thành tia γ hay tia X khi các hạt β chậm lại lúc đi gần một hạt nhân của chất bị đâm xuyên (bức xạ hãm).
3. Tia gamma (γ)
Một số hạt nhân, sau khi phóng ra α, β + hay β – sẽ có quá nhiều năng lượng và ở trạng thái kích thích. Sự trở lại trạng thái ổn định sẽ phát ra photon gamma.
Như vậy, tia gamma là chùm hạt photon phóng ra từ hạt nhân nguyên tử. Các tia không bị từ trường làm lệch hướng, khả năng ion hoá rất kém, chỉ sinh vài cặp ion khi đi qua một centimet không khí. Trái lại, khả năng đâm xuyên lại rất mạnh so với các tia α và β. Phải đùng những tấm chì dầy hàng centimet mới làm giảm được rõ rệt số tia đi qua. Không bao giờ tia gamma bị hấp thu hoàn toàn hoặc bị chặn hẳn lại. Bản chất tia gamma là điện tử, như: ánh sáng, tia X, tốc độ của tia gamma là 300.000 km/giây.
4. Nơtoron
Nơtron là những hạt không mang điện của hạt nhân nguyên tử, được giải phóng trong quá trình phá vỡ hạt nhân nguyên tử nặng uran (lò phản ứng nguyên tử).
Nơtron chỉ bị giữ lại khi va chạm vào các hạt nhân khác, do đó, nó có khả năng đâm xuyên rất lớn. Các nguyên tố có hạt nhân bị va chạm trở thành có tính phóng xạ.
5. Tia X
Giống như tia gamma, tia X cũng là tia bức xạ điện tử nhưng có bước sóng dài hơn. Các tính chất của tia X cũng tương tự như tia gamma.
Sự đổi chỗ của các điện tử từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác phát ra tia X.
Trong các bóng X quang, tia X phát ra do một luồng điện tử động năng lớn đập vào đối âm cực.
6. Đơn vị đo lường và đều lượng tối đa cho phép
a. Curi (Ci)
Curi là đơn vị hoạt tính phóng xạ. Curi là hoạt tính của một nguyên tố phóng xạ nào đó mà cứ mỗi giây có 3,7.1010 nguyên tử bị phân rã. Một Curi xấp xỉ bằng hoạt tính của 1gam Ra226.
1Ci = 103mCi (miliCuri)
= 106 Ci (MicroCuri)
= 109 nCi (nanoCuri)
= 1012pCi (picoCuri).
b. Rơnghen (R)
Rơnghen là đơn vị liều chiếu, nghĩa là sự truyền năng lượng dưới hình thức tia bức xạ được sử dụng đối với tia X hay tia γ. Đơn vị đo có thể là Rơnghen (R) hoặc là Culomb/ kg (C/ kg).
R là liều tia X hay tia γ khi chiếu vào 1cm3 không khí ở điều kiện chuẩn sẽ tạo ra ở đó 2,09.109 cặp ion tương đương với 1 đơn vị tĩnh điện C.G.S. cho mỗi dấu (1cm3 không khí, ở điều kiện chuẩn tương đương với 0,001293 gam không khí).
R là đơn vị đo số lượng photon toả lan trong không khí ở một điểm đã cho sẵn.
c. Rad (Roentghen Absorbed dose)
Rad là đơn vị liều hấp thụ. Đơn vị này đo số năng lượng do các tia để lại khi đi qua tổ chức. Cụ thể 1 rắn là liều bức xạ ion hoá tương đương với 100 erg hoặc 10-2 jun năng lượng mà mâm vật chất giải phóng. Trong an toàn bức xạ còn gọi là Giấy (Gy/s). 1 Gy/s = 100 rad/s.
Một Renghen trong 1 gam không khí, giải phóng một năng lượng bằng 87,8 erg tương đương với 0,878 rad, và trong 1 gam tổ chức mềm hoặc nước, giải phóng một năng lượng bằng 97,4 erg tương ứng với 0,974 rad.
d. Rem (Roentgen equivalent man)
Rem là đơn vị liều tương đương, là liều lượng của tia được hấp thu không kể đến bản chất của tia, tạo ra hiệu lực bằng 1 rắn của tia X.
Như vậy, theo định nghĩa đối với tia X và gamma, ta có:
1 rem = 1 rad
Đối với những tia hạt nhân, ta có:
1rem = 1 rad x E. B. R.
E.B.R. là hệ số hiệu lực sinh học tương đương. Do các tia không được các tổ chức hấp thụ như nhau, nên cùng một liều lượng được chiếu vào cùng một tổ chức trong cùng một thời gian lại có một hiệu lực sinh học khác nhau, tuỳ theo đó là tia anpha, bêta, nguồn hay photon…
Bảng hệ số sinh vật học tương đương.
– Tia X, gamma, điện tử, bêta: 1
– Tia anpha và photon: 10
– Tia nguồn nhanh và photon: 10
– Nguồn nhiệt (chậm) : 5
– Những con nhiều điện tích: 20
Thí dụ: 10 rad của tia X hay 1 rad của tia photon có thể giải phóng 10 Rem.
e. Đơn vị liều lượng
Tác dụng sinh học còn phụ thuộc vào thời gian hấp thụ liều bức xạ. Một liều 150 rad gây những rối loạn rõ rệt nếu nhận một lần. Vẫn liều đó nhận rải ra trong 30 năm lại không có tác hại rõ rệt.
Do đó, người ta dùng các đơn vị R/giờ, rad/giờ, rem/giờ hoặc R/ngày, R/năm…
Năng lượng của tia bức xạ lại đo bằng electron – volt (eV) với các bội số leV = 10-3 kev (kiloelectronvolt) = 10+MeV (megaelectronvolt) = 10-9 GeV (Gigaelectron vốn) = 10-12 TeV (teraelectronvolt).
f. Liều lượng tối đa cho phép
Đây là liều tia bức xạ mà cơ thể người chịu đựng được, không có tổn thương đáng kể.
Đối với những người làm việc ở nơi phải tiếp xúc với phóng xạ, áp dụng công thức sau đây:
D = 5(N – 18)
D: Liều tối đa cho phép tính bằng R.
N: Tuổi đời
Thí dụ: Đối với một người 40 tuổi (N = 40) tổng liều D không được vượt quá là:
D = 5 (40-18)
D = 110 R
II. TIẾP XÚC NGHỀ NGHIỆP VỚI BỨC XẠ ION HOÁ
Người ta chia các nghề có tiếp xúc với phóng xạ và bức xạ ion hoá làm ba nhóm chính.
1. Nhóm thứ nhất
Nhóm này gồm những người làm việc ở những cơ sở sản xuất các chất phóng xạ ở các mỏ, nhà máy xử lý quặng và tách các đồng vị phóng xạ. Các lò phản ứng, các trung tâm nghiên cứu và sản xuất plutoni…
– Các phòng nghiên cứu hay xưởng sản xuất nguyên tố phóng xạ.
– Những đơn vị vận chuyển chất phóng xạ, những nơi chứa chất thải phóng xạ.
2. Nhóm thứ hai
Là những người sử dụng các tia bức xạ ion hoá từ những nguyên tố phóng xạ.
a. Trong công nghiệp, việc sử dụng các tia phóng xạ ion hoá được phân bố phụ thuộc vào các yêu tố và công việc sau
– Đo độ dày, tỉ trọng, độ ẩm… các kỹ thuật này sử dụng tính đâm xuyên của tia phóng xạ để đo đạc.
– Chụp bằng tia gamma để xác định cấu trúc bên trong của một vài vật đặc (dùng Co ban 60) khối kim loại, gỗ, bê tông và phát hiện những bất thường về cấu trúc và các mối hàn.
– Dùng phóng xạ làm chất chỉ thị: Gắn một chất phóng xạ vào một chất đang di chuyển hay biến thể, có thể tìm được chỗ di chuyển như đường đi của mạch nước ngầm, hoặc chỗ hở của ống dẫn nước.
– Phân tích bằng sự hoạt hoá, nhằm biến một nguyên tố bất hoạt khó phát hiện thành nguyên tố phóng xạ dễ phát hiện.
b. Trong sinh học và sinh hoá học
Các nguyên tố phóng xạ được sử dụng làm chất chỉ điểm để nghiên cứu các hiện tượng sinh lý động vật hay thực vật (như cacbon 14, lưu huỳnh 35, iôt 131).
Người ta có sử dụng tính chất triệt sinh của các chất phóng xạ (làm cho côn trùng, ký sinh trùng, mất khả năng sinh sản, bảo quản thực phẩm, vô khuẩn dụng cụ).
c. Trong y học, nguyên tố phóng xạ được dùng trong ba lĩnh vực chính
– Áp dụng phóng xạ trong chẩn đoán, thăm dò chức năng (dùng các nguyên tố đồng vị phóng xạ với các phân tử đánh dấu) như xác định lưu lượng tim, khối lượng tuần hoàn (huyết thanh, anbumin đánh dấu bằng iốt 131), đánh giá tình trạng của một số cơ quan như tuyến giáp, gan, thận, não, những cơ quan này giữ lại một cách chọn lọc các nguyên tố phóng xạ đặc biệt (P32 bị giữ lại ở u não), hoặc thăm dò hoạt động của bộ máy hô hấp, tiêu hoá.
– Áp dụng tia phóng xạ ngoại chiếu trong điều trị nhằm phá các tổ chức bệnh lý, đặc biệt là ung thư. Có thể áp dụng phương pháp cắm kim iridi 192 hay Au 198 hoặc tiêm tĩnh mạch như điều trị cường giáp bằng I131 có thể dùng phương pháp tiếp xúc, nguồn phóng xạ đặt cách da 5cm hay đặt ngay sát da.
– Áp dụng trong ngành dược: Một số phương pháp phân tích công nghiệp bằng phóng xạ được áp dụng để xác định thành phần các dược phẩm.
d.Trong nông nghiệp
Ngoài việc phóng xạ để nghiên cứu các hiện tượng sinh lý thực vật và sự triệt sản, còn có những ứng dụng sau đây:
– Nghiên cứu các biến đổi ở thực vật: biến dị, tăng trưởng.
– Nghiên cứu phân bón, hoá chất trừ sâu diệt nấm…
3. Nhóm thứ ba
Là những người sử dụng máy phát tia X, đặc biệt các nhà điện quang trong y học.
Tóm lại, trong các ngành khoa học, kinh tế… sự ứng dụng phóng xạ không ngừng tăng. Theo Pellerin năm 1968, ở Pháp có khoảng 100.000 người phải tiếp xúc nghề nghiệp với các tia bức xạ ion hoá trong ngành y tế. Còn những người tiếp xúc trong các trường đại học, trong công nghiệp, nông nghiệp… thì khó có thể thống kê hết.
III. TÁC HẠI CỦA BỨC XẠ ION HOÁ
Tác hại của bức xạ ion hoá phụ thuộc vào liều lượng theo thời gian và tính chất tiếp xúc, bản chất các tia và cơ địa của các cơ quan tiếp nhận.
Tác hại chính là gây tác động lên hầu hết các tế bào đặc biệt là gây tổn hại ở các tế bào ion, các tế bào đang phân chia. Thông thường là ức chế phân chia bình thường hoặc kích thích tăng quá mức đến ác tính, ức chế các men, gây tổn thương trên và nhiễm sắc thể có thể phân ra làm hai loại tác động lý hoá và sinh học.
1. Tác động lý hoá
Tác động này rất nhanh (10-11 đến 10-17giây) gây kích thích rất mạnh đến hoạt động của tế bào (các tế bào có thể ngừng hoạt động ngay lập tức dẫn tới tử vong). Nếu nhẹ hơn có thể là những biến đổi từng phần hoặc dần dần gây nên các bệnh lý muộn hoặc mạn tính ở các cơ quan của cơ thể.
2. Tác động sinh học
Đây là những ảnh hưởng lâu dài của phóng xạ lên các hoạt động cấu trúc gien và là nguyên nhân cơ bản gây ra những rối loạn cấu trúc gien, các bệnh mạn tính kéo dài hàng nhiều năm sau như các bệnh bất thường bẩm sinh, các bệnh di truyền…
IV. PHÒNG CHỐNG PHÓNG XẠ
Các biện pháp kỹ thuật: khi xây dựng các cơ sở chế biến và sản xuất phóng xạ cần đặt ra sớm. Vấn đề chính ở đây là phải có chế độ bảo hộ lao động tốt và thực hiện nghiêm túc quy trình an toàn vệ sinh. Người tiếp xúc cần luôn luôn thực hiện đúng các nội quy, nguyên tắc an toàn vệ sinh tối thiểu trong làm việc, cần kiểm tra thường xuyên, tiêu chuẩn hoá môi trường lao động có phóng xạ. Đối với từng nhóm tiếp xúc nghề nghiệp, có phương pháp bảo vệ đối với tác hại của phóng xạ cụ thể, có tính đặc thù.
Cần có chế độ khám tuyển, khám sức khoẻ định kỳ riêng để chọn người làm việc phù hợp với môi trường phóng xạ và phát hiện những rối loạn bệnh lý để chữa trị kịp thời.
(Theo tài liệu “Vệ sinh lao động và bệnh nghề nghiệp” của PGS.TS. Đỗ Hàm)
(Nguồn tin: )
