Lên mạng ngày 16/4/2011
Hiểu biết căn bản về:
Ảnh hưởng sinh học của phóng xạ
G S Tôn thất Trình
1- Phóng xạ ion hóa- inonizing radiation là gì đây ?
Theo Wikipedia, từ điển bách khoa tự do, phóng xạ ion hóa gồm những hạt tử - particles hay các làn sóng điện từ - electromagnetic waves khá đầy đủ năng lượng để tách những electrons ( điện tử âm ) ra khỏi nguyên tử hay phân tử và như vậy là làm ion hóa chúng. Ion hóa trực tiếp từ các ảnh hưởng của những hạt tử duy nhất hay những quang tử - photons duy nhất, sản xuất ra những gốc hóa học tự do, là những nguyên tử hay phân tử chứa các electrons không cặp đôi - unpaired , đặc biệt có khuynh hướng phản ứng hóa học , vì cơ cấu điện tử của chúng.
Mức độ và tính chất một sự ion hóa như thế tùy thuộc năng lượng của các hạt tử ( gồm luôn cả quang tử ) không phải theo con số chúng ( cường độ ) . Khi thiếu nhiệt lượng - heat hay hấp thu đa phương - multiple absorption của quang tử ( một tiến trình hiếm có ), một tràn ngập cường tính của những hạt tử hay làn sóng hạt tử không gây ra ion hóa, nếu mỗi hạt tử hay mỗi làn sóng hạt tử không mang theo đủ năng lượng cá nhân để bị ion hóa ( tỉ như một luồng rađiô cao mạnh ). Ngược lại , ngay cả một phóng xạ cường độ rất thấp, cũng sẽ ion hóa , nếu hạt tử cá nhân mang theo đủ năng lượng ( tỉ như luồng tia-X thấp yếu ). Nói nôm na, các hạt tử hay quang tử có năng lượng trên vài electron volt ( eV) lại ion hóa, dù cường độ chúng thế nào đi nữa.
Những thí dụ các hạt tử ion hóa là hạt tử alpha, hạt tử bê ta trung hòa tử - neutrons và các tia vũ trụ. Khả năng của một làn sóng điện từ ( quang tử) để ion hóa một nguyên tử tùy thuộc tần số của nó , qui định năng lượng hạt tử liên kết nó là quang tử . Phát xạ trên cuối làn sóng ngắn short-wavelength của quang phổ điện từ tỉ như tia cực tím tần số cao - high frequency ultraviolet, các tia -X, các tia gamma ,đã ion hóa, nhờ chúng gồm những quang tử năng lượng- cao. Phát xạ năng lượng - thấp, tỉ như ánh sáng nhìn thấy được, tia hồng nội, vi ba - microwaves , các làn sóng rađiô, đều không ion hóa. Những loại cuối này của phát xạ năng lượng - thấp không ion hóa có thể làm hư hại các phân tử , nhưng ảnh hưởng khó lòng phân biệt với những ảnh hưởng của việc đun nóng-heating đơn giản. Đun nóng như thế không sản xuất ra các gốc tự do, mãi cho đến khi đạt tới những nhiệt độ cao hơn ( chẳng hạn , nhiệt độ ngọn lữa - flame temperature hay nhiệt độ làm nâu - browning temperature hay cao hơn ). Trái lại , tai hại do phát xạ ion hóa sản xuất gốc tự do , ngay cả ở nhiệt độ bình thường hay thấp hơn, và sản xuất ra những gốc tự do này là lý do chúng hay những phát xạ ion hóa khác, sản xuất những loại ảnh hưởng hóa học hoàn toàn khác biệt với việc đun nóng ở nhiệt độ thấp. Sản xuất gốc tự do cũng là căn bản chủ yếu nguy hiểm đặc biệt cho các hệ thống sinh học của vài số lượng tương đối nhỏ của phát xạ ion hóa, thường nhỏ hơn nhiều số lượng cần thiết hầu làm nóng ( đun ) đáng kể. Các gốc tự do làm hư hại DNA dễ dàng, và phát xạ ion hóa cũng có thể làm hư hại trực tiếp DNA bằng cách làm ion hóa hay phá vỡ các phân tử DNA .
Phát xạ ion hóa có mặt khắp nơi trong môi sinh và cũng đến từ các vật liệu phóng xạ, các ống tia -X, các máy gia tốc - accelerators hạt tử . Nó vô hình - không nhìn thấy được và không được cảm giác con người do được trực tiếp , cho nên những dụng cụ tỉ như máy đếm Geiger counters hay được sử dụng để dò ra hiện diện của chúng. Trong vài ca, điều này có cơ đưa tới những phát xạ thứ cấp của ánh sáng nhìn thấy được khi tương tác với chất liệu - matter , như phát xạ và phát quang radio - radioluminescence Chernobyl. Phơi bày với phóng xạ gây ra tai hại cho mô sống - living tissue , và một lượng cao có thể phát sinh đột biến - mutation, đau ốm vì phát xạ, ung thư và chết chóc.
2 - Loại phóng xạ ion hóa
Rất nhiều loại phóng xạ ion hóa có thể sản xuất vì phân rã phóng xạ - radioactive decay, phân hạch - nuclear fission, dung hạch (dung hợp hạt nhân)- nuclear fusion, hay vì các máy gia tốc hạt tử và những tia vũ trụ xảy ra thiên nhiên . Muon và nhiều loại meson ( đặc biệt các pion điện tính - charged pions ) cũng ion hóa.
Muốn một hạt tử bị ion hóa, năng lượng hạt tử phải đủ cao và phải tương tác với những nguyên tử của mục tiêu .
Quang tử tương tác điện từ với các hạt tử điện tính. Thế cho nên quang tử có đủ năng lượng cao cũng ion hóa. Năng lượng lúc hiện tượng này khởi đầu cũng xảy ra với quang tử ( ánh sáng ) là ở tần số cao phần cuối vùng cực tím ( tử ngoại ) của quang phổ điện từ.
Những hạt tử điện tính tỉ như electron, positron, muon, proton, hạt tử alpha và các nhân nguyên tử nặng từ các máy gia tốc hay các tia vũ trụ cũng tương tác điện từ với các electron của một nguyên tử hay một phân tử. Muon góp phần vào phóng xạ nền móng vì lẽ có các tia vũ trụ , nhưng chính chúng lại được xem là không có mấy hiểm nguy, vì chưng chúng ở những nồng lượng tương đối thấp. Các pion ( một loại hạt tử đôi khi có điện tính đời sống ngắn ngủi) có thể sản xuất ở những số lượng lớn trên các máy gia tốc hạt tử lớn nhất. Pions không phải là một hiểm nguy sinh học theo lý thuyết ngoại trừ gần những máy đang hoạt động, cho nên phải đặt các máy này vào nơi kiểm soát an ninh nặng nề.
Mặt khác, neutron có điện tinh bằng zêro ( số không ), không tương tác với electron ; cho nên chúng không thể gây ra ion hóa trực tiếp theo cơ chế này. Tuy nhiên, các neutron mau lẹ sẽ tương tác với những proton ở hydrogen ( theo cách một banh bi da đụng nhau, húc đầu đẩy nó đi xa với tất cả năng lượng chuyễn động trái banh đầu tiên ) và cơ chế này sản xuất ra phóng xạ proton ( proton mau lẹ - fast proton). Những proton này làm ion hóa, vì chúng có điện tính và tương tác với các electron trong chất liệu .
Một neutron cũng có thể tương tác với nhân các nguyên tử khác, tùy theo nhân và tốc độ của neutron. Những phản ứng này xảy ra với các neutron mau lẹ và neutron chậm chạp - slow neutron , tùy theo hoàn cảnh. Những tương tác neutron theo kiểu này thường sản xuất nhân phóng xạ, có cơ làm phóng xạ ion hóa, khi chúng phân rả ; như vậy chúng có thể làm thành những phản ứng dây chuyền trong khối lượng đang phân rả - decaying .
Một sự cố ion hóa sản xuất ra một ion nguyên tử dương - positive và một electron. Những hạt tử bêta năng lượng cao có thể sản xuất “ bremsstralung” khi xuyên qua chất liệu , hay các electron thứ cấp ( delta - electron ) ; cả hai đều có thể ion hóa . Những hạt tử bê ta năng lượng, ti như loại do 32P phát ra , được giảm tốc độ mau lẹ , khi xuyên qua chất liệu. .Năng lượng mất đi vì giảm tốc được phát ra dưới hình dạng của những tia- X tên gọi là “ Bremsstralung” hay “ Phát xạ Rà thắng - Braking Radiation” . Bremsstralung là hiện tượng đáng lo ngại khi che mộc các máy phát ra - emitter tia bêta. Cường độ Bremsstralung tăng gia khi năng lượng các electron hay số nguyên tử của môi trường hấp thu, tăng gia.
Khác các hạt tử alpha hay beta, các tia gamma không ion hóa suốt đường mình đi , nhưng lại thường tương tác với chất liệu theo một trong ba phương cách sau đây: ảnh hưởng quang điện - photoelectric effect hay ảnh hưởng Compton và sản xuất cặp đôi - pair production . Thí dụ ở hình đính kèm trình bày ảnh hưởng Compton “ : hai phân tán- scattering Compton xảy ra theo trình tự. Ở mỗi sự cố Compton, tia gamma chuyễn năng lượng qua một electron , và đi tiếp con đường mình theo một hướng khác và với năng lượng giảm bớt.
Trong cùng một hình, neutron đụng độ một proton của vật liệu mục tiêu ; rồi thì trở thành một proton mau lẹ cuộn lại- fast recoil proton, sau đó ion hóa . Cuối đường , neutron bị một nhân chụp bắt trong bất cứ một phản ứng nào ( n hay y ), đưa tới một quang tử neutron bị chụp bắt.
3- Những ảnh hưởng sinh học tổng quát theo loại và nồng độ
Phóng xạ không ion hóa được xem là bản chất vô hại dưới những mức làm ra sức đun nóng - heating . Phát xạ ion hóa nguy hiểm khi phơi bày trực tiếp, dù rắng mức độ nguy hiểm là một đề tài tranh cải.
Những electron điện tính âm và ion điện tính dương do phóng xa ion hóa tạo ra co thể làm hư hại các mô đang sinh sống. Nếu nồng lượng đầy đủ, ảnh hưởng có thể xem gần như là tức thì, dưới hình thức làm ngộ độc phát xạ.
Nồng lượng nhỏ có thể gây nên ung thư hay những vấn đề dài hạn khác . Ảnh hưởng của những nồng lượng rất nhỏ , gặp ở những trường hợp bình thường ( từ cả hai nguồn thiên nhiên và nhân tạo, tỉ như các tia vũ trụ , các tia-X y khoa và các nhà máy điện hạt nhân ) là một đề tài tranh cải hiện hửu. Một báo cáo năm 2005 do Hội đồng Khảo cứu Quốc gia Hoa Kỳ - US National Research Council ( váo cáo BEIR VII ) cho biết là hiểm nguy ung thư toàn thể liên kết với các nguồn nền tảng phát xạ tương đối thấp. Vài người còn đề nghị là những nồng lượng phát xạ ion hóa lại có ích lợi , bằng cách khích lệ hệ thống miễn nhiễm và cơ chế tự sửa chửa của tế bào . Giả thuyết này được gọi là sự kích thích liều lượng không độc-hormesis.
Các vật liệu phát xạ thường giải tỏa ra các hạt tử alpha ( và đó là nhân của helium ) , hạt tử bêta ( là những electron hay positron chuyễn động rất mau lẹ) hay những tia gamma. Các hạt tử alpha và bêta thường bị chận đứng bằng một tờ giấy ( alpha ) hay một tấm aluminium ( bê ta ). Chúng gây tai hại nhất, khi chúng phát ra bên trong thân thể con người. Các tia gamma ít ion hóa hơn là các hạt tử alpha hay bê ta, nhưng bảo vệ chống lại các gamma lại đòi hỏi che mộc -shielding dày hơn . Tai hại chúng gây ra, tương tự tai hại của các tia-X và gồm các cháy bỏng - burns và luôn cả ung thư, xuyên qua đột biến. Sinh học con người kháng cự đột biến dòng mầm - germline hoặc bằng sửa chửa lại thay đổi trong DNA hay cảm ứng tách khỏi sa mí- apoptosis ở tế bào đột biến .
Động vật ( kể cả con người ) cũng có thể phơi bày bên trong với các phóng xạ ion hóa: nếu các đồng vị phóng xạ hiện diện ở môi trường, chúng có thể đi vào thân thể. Chẳng hạn, iodine phóng xạ được thân thể xem là iodine bình thường và tuyến giáp sử dụng: tích lũy nó thường dẫn đến ung thư tuyến giáp. Vài nguyên tố phát xạ cũng được tích lũy sinh học.
4- Đơn Vị
Đơn vị sử dụng để đo lường phóng xạ ion hóa có phần phức tạp . Những ảnh hưởng của phóng xạ được đo bằng những đơn vị phơi bày.
* Coulomb cho mỗi kg ( C/kg ) là đơn vị SI của phơi bày phóng xạ ion hóa và đo số lượng phóng xạ cần thiết để tạo ra một điện tính 1 coulomb ở mỗi cực của một kilogram chất liệu.
* Roentgen ( R ) là một đơn vị truyền thống xưa cũ hơn, hầu như không còn mấy ai dùng nữa, là số lượng phóng xạ cần thiết để giải tỏa 1 esu điện tính ở mỗi cực trong 1 cm khối - cubic của không khí khô . 1 Roentgen =2.58 x 10-4 C/kg
Tuy nhiên, số lượng tai hại cho chất liệu ( đặc biệt mô còn sinh sống ) do phát xạ ion hóa làm ra , liên hệ gần gủi hơn với số lượng năng lượng đặt vào hơn là điện tính. Nó được gọi là nồng lượng hấp thu.
* Gray ( GY ) với những đơn vị J/kg là đơn vị SI của nồng lượng hấp thu, đại diện cho số lượng phóng xạ cần thiết để đặt một joule năng lượng của bất cứ một loại chất liệu nào.
* Rad (nồng lượng phóng xa hấp thu ) là đơn vị truyền thống phù hợp chứa 0.01 J đặt vào cho mỗi kg . 100 rad =1 Gy .
Những nồng lượng bằng nhau của nhiều loại hay năng lượng phát xạ khác nhau gây ra những tai hại khác nhau ở mô sinh sống. Chẳng hạn, 1gy phát xạ alpha gây tai hại 20 lần hơn là 1 Gy của tia- X. Cho nên nồng lượng tương đương được định nghĩa là cung cấp một đo lường khoảng chừng tương tự ảnh hưởng sinh học của phát xạ. Được tính bằng cách nhân một lựợng hấp thu với thừa tố cân nặng WR cho mỗi loại phát xạ khác nhau.
Bảng cân thừa tố cân nặng WR của nồng lượng tương đương
Loại phát xạ Năng lượng WR
Tia -X, tia gamma , electron, positron , muon 1
< 10 keV 5
10 - 100keV 10
Neutron 100 kev- 2Mev 20
2-20 MeV 10
> 20 MeV 5
Proton >2 MeV 2
Hạt tử alpha, các mảnh phân hạch, các nhân nặng 20
* Sievert ( Sv ) là đơn vị SI của nồng lượng tương đương . Dù nó cũng có những đơn vị như gray, J/kg, đo lường nó có phần hơi khác. Nó là nồng lượng của một loại phát xạ nào đó, tính theo Gy, có cùng ảnh hưởng sinh học trên con người như là 1Gy của tia-X hay của phát xạ gamma Tóm tắt , Đơn vị gray đo phát xạ hập thu đã được bất cứ vật liệu nào đã hấp thu , như đã nói trên. Còn đơn vị sievert đo lường đặc thù phát xạ được 1 người hấp thu. Nồng lượng tương đương cho một người được tìm ra ra bằng cách nhân nồng lựợng hấp thu ,tính bằng gray , với một thừa tố cân nặng- weighting factor. Thừa tố cân nặng đôi khi còn được gọi là thừa tố phẩm giá, được qui định, phối hợp củ loại phát xạ, mô - tissues hấp thu phát xạ và vài thừa tố liên quan . Sievert cố gắng định lượng giá trị của những ảnh hưởng sinh học của phát xạ ion hóa, đối với những ảnh hưởng vật lý học , tính bằng gray , đo nồng lượng hấp thụ. Lấy tên của nhà vật lý học y khoa Thụy Điển Rolf Sievert , nổi danh về công trình đo lường và khảo cứu nồng lượng phát xạ trên những ảnh hưởng sinh học của phát xạ .
* Rem ( Roentgen tương đương người ) là đơn vị truyền thống của nồng lượng tương đương. 1 sievert - 100 rem . Vì lẽ rem tương đối là một đơn vị lớn, nồng lượng tương đương điển hình được đo bằng millirem (mrem ) , 10-3 rem hay micro sievert , 10 -6 Sv = 0. 000001 Sv. 1 millirem = 10microSv .
* Một đơn vị đôi khi được sử dụng cho những nồng lượng phát xạ mức thấp là BRET ( Background Radiation Equivalent Time- Thời gian Tương đương Phát xạ Nền tảng ). Đây là số ngày của một người trung bình nồng lựợng phơi bày với phát xạ nền tảng tương đương. Tuồng như là đơn vị này chưa được tiêu chuẩn hóa và tùy thuộc giá trị dùng cho nồng lượng phát xạ nền tảng trung bình. Dùng giá trị UNSCEAR , một đơn vị BRET bằng khoảng 6.6micro SV .
Để so sánh, nồng lượng “ nền tảng” trung bình một người nhận được là vào khoảng 2.4 mSV( 240 mrem) một năm ( 3.6 mSv - 360mrem một năm ) ở Hoa Kỳ. Nồng độ phát xạ làm chểt cả thân thể con người là vào khoảng 4-5 Sv ( 400- 500 rem).
5- Điện hạt nhân
Các lò hạt nhân - nuclear reactor sản xuất những số lượng phát xạ ion hóa to lớn, những phó sản phân hạch khi hoạt động. Hơn nữa, chúng sản xuất phế thải phát xạ cao, sẽ phát ra phát xạ ion hóa đến hàng ngàn năm đối với nhiều sản phẩm phân hạch. Phá hủy an toàn phế thải này theo cách bảo vệ được những thế hệ tương lai khỏi phơi bày dưới phát xạ chúng hiện nay chưa hoàn hảo , một vấn đề rất tranh cải và biện cứ nhiều chưa có giải đáp khắp thế giới của kỷ thuật này .
Phát ra phát xạ từ các phế thải hạt nhân - nuclear waste giảm bớt cực kỳ chậm chạp. Phế thải từ các lò hạt nhân phát xạ rất cao và phải được chứa đựng và tồn trữ an toàn cả hàng trăm ngàn năm, khi tiến trình này xảy ra. Vài nguồn cho thấy là những phát thải phát xạ từ các nhà máy điện hạt nhân ở điều kiện hoạt động bình thường thấp kém hơn là phát thải phát xạ từ các nhà máy điện đốt than đá, nhưng những số lượng phát xạ nguy hiểm được giải tỏa ra, khi có sự cố ( tai họa ) hạt nhân. Phế thải phát xạ không chứa đựng những chất độc hại giống như các phó sản phế thải tìm thấy ở những nhà mát phát điện chạy nhiên liệu hóa thạch, thế nhưng plutonium sản xuất ở các lò hạt nhân là một hóa chất độc hại uy vũ.
6- Ứng dụng y khoa, sinh học và thiến -hoạn ( stetrilization )
Các dùng các phát xạ ion hóa lớn nhất ở ngành y khoa là thuật chụp tia -X ( radiography) làm ra những hình ảnh thân thể con người, bằng cách dùng các tia -X. Đây cũng là nguồn nhân tạo con người phơi bày dưới các phát xạ. Phát xạ cũng được dùng trị bệnh như phép chửa trị bằng phát xạ - radiation therapy. Các phương pháp theo dõi dấu - tracer methods sử dụng ở y khoa hạt nhân để chẩn đoán bệnh và sử dụng rộng rải làm khảo cứu sinh hoc.
Ở sinh học và nông nghiệp, phát xạ được sử dụng gây tạo đột biến, hầu sản xuất ra loài mới hay cải thiện. Một cách dùng khác là kiểm soát côn trùng ( sâu bọ ) tên gọi là kỷ thuật thiến hoạn côn trùng - sterile insect technique , trong đó các sâu bọ đực bị làm thiến mất phần sinh dục bằng phát xạ rồi thả ra; cho nên chúng không còn thụ tinh các con cái nữa để sinh ra con cháu, làm giảm bớt sỉ số sâu bọ. Ở các ứng dụng công nghệ và thực phẩm , phóng xạ được sử dụng để khử trùng - sterilization các dụng cụ và thiết bị . Ưu điểm là vật thể có thể xi kín trong bao plastic trước khi khử trùng. Ai chống đối dùng phát xạ thực phẩm nói lên lo ngại các hiểm nguy y tế của phát xạ cảm ứng. Nhưng một báo cáo của Ủy Ban Khoa học và Y tế Hoa Kỳ đầu đề là Thực phẩm đã được Phát xạ - Irradiated Foods nói : “ các loại nguồn gốc phát xạ được chấp thuận để chửa trị thực phẩm, có những mức năng lựợng đặc thù dưới các mức có thể gây ra trên bất cứ nguyên tố nào của thực phẩm trở thành phóng xạ . Thực phẩm phơi bày dưới phóng xạ không trở thành phát xạ nhiều hơn là hành lý đi ngang qua máy rà dò - scanner tia-X ở các phi cảng hay khi chửa răng đã chiếu tia -X.”
7- Nguồn gốc phóng xạ thiên nhiên
5 nguồn chủ yếu : phát xạ vũ trụ , phát xa mặt trời, nguồn gốc ngoài trái đất , phát xạ trong thân thể người và radon ( ra đông ). Đa số các vật liệu trên địa cầu đều chứa vài nguyên tử phát xạ, tuy rằng ở số lượng nhỏ bé . Phần lớn nồng lượng từ các nguồn các nguồn phát ra tia gamma từ các vật liệu xây cất hay đá, đất đai bên ngoài. Đa số những radionuclides ( nuclid phóng xạ ) đáng quan tâm là các phát xạ địa cầu - terrestrial radiation , những đồng vị phóng xạ - isotopes của potassium, uranium và thorium. Mỗi một loại của nguồn này đều có hoạt động gia giảm kể từ khi trái đất mới sinh ra . Thế cho nên potassium - 40 hiện nay chỉ còn 1/2 so với mức thuở đời sống bình minh trái đất mà thôi . Những radioclide khác như carbon - 14 có phân nữa đời sống - half life quá dài nên có thể sử dụng chúng tính niên đại ( date ) của những sinh vật đã chết từ lâu rồi ( tỉ như gỗ cây đã xưa cũ hàng nghìn năm . Radon -222 sản xuất do sự phân hủy của radium -226 , luôn luôn hiện diện nơi nào tìm thấy uranium ( Phong Thổ - Lai Châu và vùng núi non Kon tum - Quảng Nam đã tìm ra uranium, bằng radon -222 ? ) Vì chưng radon là một thể khí, nó thoát ra từ các đất đai chứa uranium tìm thấy hầu như khắp nơi trên thế giới và có cơ tích lũy trong các gia cư đóng kín chặc chẻ. Khí radon được xem là nguyên nhân lớn thứ nhì gây ra ung thư phổi ở Hoa Kỳ, sau hút thuốc .
8 - Nguồn gốc nhân tạo
Ủy ban Điều hòa Hạt nhân Hoa Kỳ - U.S. Nuclear Regulatory Commission ( NRC ) đòi hỏi là giới hạn phơi bày cá nhân dân chúng duới các phát xa con người làm ra là 100 mrem ( 1mSv ) và giới hạn người trưởng thành phơi bày dưới phóng xạ cho những ai hoạt động với các vật liệu phát xạ là 5 000 mrem ( 50 mSv ) một năm . Phơi bày cá nhân dưới phát xa được đo kỷ lưởng bằng những dụng cụ bỏ túi kích thước ngòi bút tên gọi là máy đo liều lượng - dosimeters
Vài ngành công nghệ liên quan đế phơi bày gồm có: phi hành đoàn ( lái máy bay là nơi bị phơi bày nhiều nhất , ngành tia- X công nghệ, ngành y khoa tia -X và y khoa hạt nhân, ngành khai thác mỏ uranium , các nhà máy điện hạt nhân và các công nhân nhà máy tái chế nhiên liệu hạt nhân, các la bô khảo cứu ( chánh phủ , viện đại học hay tư nhân ) . Những nuclid phát xạ chánh yếu ở ngành y khoa là I- 131, Tc-99, Co -60, Ir-192 và Cs-137. Chúng ít khi giải tỏa ra môi trường . Dân chúng có thể bị phơi bày phát xạ từ các sản phẩm tiêu thụ, tỉ như thuốc lá tobacco ) polonium -210 ) , các vật liệu xây cất , các nhiên liệu đốt ( khí dầu , than đá … ), các gương - kính nhãn khoa, các đồng hồ đeo tay sáng chói, điện thoại quay số ( tritium ) , các hệ thống tia-X phi trường, các máy dò khói ( americanum ) các vật liệu làm đường xá các ống electron, các mở đèn mở huỳnh quang, các vỏ che đèn lồng ( thorium ) . Một nồng độ điển hình chửa trị bằng phát xạ có thể dàn trải 7Gy mỗi ngày một tuần làm việc trong 2 tháng. Ở chiến tranh hạt nhân, các tia gamma phát ra từ các vỏ khí hạt nhân sẽ có thể gây ra một số lượng chết chóc to lớn . Ngay các mục tiêu dưới làn gió , nồng độ đã có thể là 300 Gy . Và 4.5 Gy ( khoảng chừng 15 000 lần hơn sác xuất trung bình nền tảng hàng năm) có thể làm chết phân nữa dân số trung bình , nếu không được chửa trị y khoa .Các nuclides phát xạ đáng lưu tâm gồm cobalt- 60, ceasium -137, americium -141 và iodine - 131 .
9- Bao nhiêu phơi bày ở sự cố nhà máy hạt nhân biết được trên thế giới ?
Kể từ năm 1956, những sự cố phơi bày phạt xạ trên thế giới như sau: chiếu theo thang của Sự cố Phóng xạ học và Hạt nhân Quốc tế International Nuclear and Radiological Event Scale ( INES ): 1 là bất bình thường, 2 là sự việc- incident xảy ra , 3 là sự việc nghiêm trọng , 4 là dã có ảnh hưởng địa phương, 5 là ảnh hưởng rộng lớn hơn, 6 là tai nạn nghiêm trọng 7 là tai nạn lớn lao , chánh yếu. Từ Tây sang Đông: Canada năm 1958 mức 5 ; Hoa Kỳ ở Three Mile Island mức 5 ; Anh Quốc năm 1957 mức 4 , và năm 2005 mức 2; Pháp năm 1980 mức 4 và năm 1993 mức 2 ; Bỉ năm 2006 mức 4; Tây Ban Nha năm 1989 mức 3 ;Thụy Điển năm 2006 mức 2 ; Hung gia Lợi năm 2003 mức 3; Slovakia năm 1977 mức 4; Ukraine ( Chernobyl ) năm 1986 mức 7; Thổ Nhĩ Kỳ năm 1999 mức 3; Nga năm 1957 mức 6, năm 1993 mức 4; Nhật bổn năm 1981 mức 2, năm 1999 mức 2, năm 1999 mức 4 và năm 2011 mức 7.
Thứ bảy ngày 12 tháng 3 năm 2001 , khi một lò phản ứng nhà máy điện hạt nhân Fukushima số 1 ( Daiichi ) cách thủ đô Tokyo , Nhật , 150 dặm Anh ( 241 km ) phát nổ làm hư hại xây cất chứa lò phản ứng và hệ thống làm nguội lạnh - cooling system . Tuy nhiên nhà chứa phản ứng cho các thanh nhiên liệu phát xạ, lại không bị hư hại gì cả, theo các chức quyền Nhật nói với Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế- IAEA . Và chủ nhật hôm sau, một lò khác bị lôi thôi về hệ thống làm nguội lạnh, vì hydrogen tích tụ ở hệ thống làm nguội lạnh hư hỏng. Khoảng chừng 200 người sống gần các nhà máy phải di tản cố tránh một ca diễn tiến tệ hại nhất là nung chảy - meltdown và tiếp theo sau là sự giải tỏa các tro phát xạ. Vài chức quyền Nhật lúc đó nói rằng các lò phản ứng ở nhà máy có thể đã nung chảy. Các kỷ sư không đến được đủ gần nhà máy hầu xác định hay gạt bỏ nung chảy này. Theo các chuyên viên, đây là sự cố đứng hàng thứ 3 trong lịch sử cận đại, sau tai họa Chernobyl ( xứ Ukraine ) năm 1986 và sự cố Three Miles Island( Hoa Kỳ ) năm 1979. Mức cao nhất được báo cáo ngày 7 tháng 4 năm 2011 ở sự cố Fu kushima là 1000 mSv / giờ ở hồ nước phòng tua bin của lò phản ứng số 2 của nhà máy số 1. Ngày 11 tháng 4 năm 2011, cơ quan IAEA đã xem sự cố Fukushima không thua kém sự cố Chernobyl bao nhiêu cả , trên sự cố Three Mile Island.
Năm 1973, Nga Sô xây dựng một nhà máy điện hạt nhân ở Chernobyl xứ Ukraine, hy vọng nhà máy này sẽ lớn nhất Âu Châu. Những 13 năm sau , trong khi đang xây lò phản ứng thứ năm, trong số 8 lò dự trù , thì lò thứ 4 nổ tan. Cesium , strontium ,uranium , plutonium và một số lượng vật liệu phát xạ khác không tiết lộ bị phun ra ngoài. Một miếng bê tông nặng 2000 tấn xây ngang bị các lực đẩy dựng lên thẳng đứng, như thể một thanh gỗ mềm. một cột khói xanh dương chói sáng ở bầu trời hai ngày và đó là không khí ion hóa . Dân chúng địa phương ra khỏi nhà, lóe mắt nhìn cảnh tượng, không biết rằng mình đang bị phơi bày dưới những nồng lượng phát xạ rất cao, vì họ đã được chức quyền bảo đảm là không có việc gì quan trọng xảy ra ở nhà máy cả. Sau sự cố ngày 26 tháng tư năm 1986 , phải cần 2 năm và 650 000 người hầu làm sạch nhưng thật sự thì Chernobyl sẽ không bao giờ làm sạch được cả. Nữa đời sống - half lives của cesium và strontium là khoảng 30 năm cho mỗi nguyên tố , so với uranium là 4 tỉ năm có vẽ ngắn ngủi, nhưng như thế vẫn có nghĩa là cesium và strontium cần hàng trăm năm để mất bớt đủ phóng xạ hầu chuyễn vùng sự cố thành nơi an toàn cho người sinh sống. Cũng như ở nhà máy Fukushima Daiichi , chức quyền thiết lập một “vùng cấm địa - exclusion zone” và di tản 100 000 người cũng như 135 000 con bò cái . Ngày nay vùng cấm địa Chernobyl đã trở thành một vùng thú hoang dã ẩn náu và sinh sôi nẩy nở cũng như một rừng mọc lại . Hiện nay, không thấy có những con rắn mối - thằn lằn đột biến, những sâu bọ khổng lồ, mèo ba đầu hay én lông trắng bạch, chuột với di sản di truyền kháng phát xạ và những cây thông liễu - bulô bị hư hại di truyền, mọc lên với thân lũng ruột trông như những lùm bụi lông vũ . Không ai biết chắc là các động vật lớn có lành mạnh không và hư hại di truyền có lan rộng không. Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây gợi ý rằng hệ thống sinh thái tái lập, trên phương diện di truyền, ở Chernobyl, không được lành mạnh cho lắm.
10 - Ảnh hưởng sinh học
Ảnh hưởng sinh học được suy nghĩ về ảnh hưởng của chúng trên các tế bào sinh sống . Ở những mức phát xạ thấp, ảnh hưởng sinh học quá nhỏ nên không dò tìm được ở những nghiên cứu dịch bệnh. Thân thể sửa chửa được nhiều loại hư hại phát xạ và hóa học. Ảnh hưởng sinh học của phát xạ trên các tế bào sinh sống có thành quả sau đây:
- Các tế bào thấy DNA bị hư hỏng và đủ khả năng dò ra và sửa chửa hư hại
- Tế bào thấy DNA bị hư hỏng nhưng không đủ khả năng sửa chửa hư hại. Những tế bào này đi qua tiến trình của lập trình tế bào chết , hay tách khỏi sa mí- apostosis , và như thế loại bỏ được hư hại di truyên tiềm thế từ các mô lớn hơn .
- Tế bào thấy một đột biến DNA không làm chết - non lethal và di sản qua sự pha6n bao tiếp theo đó . Đột biến có thể góp phần hình thành một ung thư .
- tế bào thấy “ hư hỏng DNA không còn sửa chửa được nữa” . Các phát xạ ion hóa mức thấp có thể cảm ứng hư hỏng DNA không còn sửa chửa được nữa ( đư{a tới những sai lầm sai chép - replicate và phiên mã- transcription cần thiết cho ung thư - neoplasia hay kích động tương tác virus interaction, dẫn tới già nua quá sớm và unh thự. Các quan sát khác ở mô thường phức tạp hơn .
Ung thư liên quan đến những phơi bày nồng lượng cao gồm có : ung thư máu - leukemia , ung thư tuyến giáp - thyroid , vú , bọng đái - bladder , ruột già , gan , phổi , thực quản- esophagus, buồng trứng ovarian , ung thư tủy sống đa phương - multi myeloma và dạ dày . Sách vở bộ Y tế và Dich vụ Con người Hoa Kỳ cũng gợi ý rằng có cơ có sự liên hệ giữa phơi bày các phát xạ ion hóa và ung thư tuyến tiền liệt - prostate, hốc mủi- nasal cavity/ xoang mủi - sinus, yết hầu - pharynx , thanh quản- larynx và tụy - pancreas .
Dữ liệu liên quan đến y tế công cọng ở phơi bày nồng độ thấp , dưới 1 000 mrem ( 10mSv ) rất khó giải thích . Để định giá ảnh hưởng của các nồng lượng phát xạ thấp hơn , các nà khảo cứu dựa vào những mô hình của tiến trình phát xạ gây ra ung thư . Nhiều mô hình đã được làm tiên đoán những mức hiểm nguy khác nhau.
Hai nghiên cứu rộng rải về phơi bày đại trà ở những nồng độ cao phát xạ ion hóa là : các người sống sót bom nguyên tử năm 1945 và cá c công nhân khẩn cấp trả lời sau sự cố Chernobyl năm 1986. Khoảng chừng 134 nhân công nhà máy và lính chữa lữa liên hệ đến nhà máy điện Chernobyl nhận , hấp thu những nồng lượng phát xạ cao , từ 70 000 đến 1 340 000 mrem hay từ 700 đến 13400 mSv và bị đau khổ vì đau ốm bịnh phát xạ nghiêm trọng. Trong số này 28 người chết vì thương tích. Ảnh hưởng dài hạn của sự cố Chernobyl cũng đã được nghiên cứu. Ước lượng có chừng 1800 ca ung thư tuyến giáp báo cáo tại các vùng ô nhiễm, đa số là trẻ em. Vài ca , có người chết. Những ảnh hưởng khác của Chernobyl đang là đề tài tranh cải hiện nay.
11 - Triệu chứng chuẩn mực
Triệu chứng bị phát xạ nghiêm trọng ( nồng lượng nhận trong 1 ngày ) :
- 0- 0.25 Sv ( 0- 250 mSv ): không có gì hết.
- 0.25 -1Sv ( 250 Sv - 1000 mSv : vài người bị nôn mữa , ăn mất ngon , hư hại tủy xương , hạch bạch huyết - lymph nodes , lá lách - tỳ ( spleen )
- 1-3Sv ( 1000 -3000 mSv ) : nôn mữa nhẹ hay nặng , ăn mất ngon , dễ lây nhiễm , hư hại tủy xương nghiêm trong hơn , hạch bách huyết - lá lách - tụy. Có cơ lành lại , nhưng không chắc chắn
- 3- 6 Sv( 3000 -600 mSv ): nôn mữa nặng , ăn mất ngon, chảy máu, lây nhiễm , tiêu chảy, da tróc, không sinh con nữa, chết nếu không được chửa trị
- 6- 10 Sv ( 6000 -10 000 mSv ): Mọi triệu chứng kể trên cọng thêm hư hỏng hệ thống thần kinh trung ương , chắc là sẽ chết .
- Trên 10Sv ( 10 000 mSv ): không thể làm nổi một việc gì ( mất khả năng sức lực ) và chết .
(Irvine , Nam Ca Li -Hoa Kỳ ngày 13 tháng tư năm 2011 )
