Chuyên đề Phóng xạ - Thảm họa quá khứ nguy cơ hiện tại - hiểm họa tương lai

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN  BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ ĐỘC CHẤT HỌC MÔI TRƯỜNG PHÓNG XẠ - THẢM HỌA QUÁ KHỨ NGUY CƠ HIỆN TẠI - HIỂM HỌA TƯƠNG LAI GVHD: PGS.TS LÊ QUỐC TUẤN NHÓM 4 - THỨ 3 - TIẾT 789 1. PHAN THỊ NGỌC ÁNH 14127003 2. TRƯƠNG HUỲNH GIAO 14127025 3. PHẠM TẤN GIÀU 14127026 4. TRẦN VĂN HÙNG 14127050 5. LẠI VĂN THANH 14127110 6. VĂN THANH THÁI 14127118 7. NGUYỄN THỊ MAI TRÂM 14127143 Thủ Đức, ngày 7 tháng 10 năm 2016 Trang 2 LỜI MỞ ĐẦU Năm 1901, nhà bác học vĩ đại người Pháp Antoine Henri Becquerel đã vô tình phát hiện ra chất phóng xạ, từ đó đã mở ra cho nhân loại một ngành khoa học mới - ngành nghiên cứu phóng xạ. Với sự cống hiến bằng mồ hôi, công sức và cả tính mạng của nhiều nhà khoa học lỗi lạc như vợ chồng nhà Curie,... kiến thức về phóng xạ dần được khai phá. Những chất phóng xạ được tìm ra, nhiều tính chất của phóng xạ được nghiên cứu, hàng loạt ứng dụng được phát minh. Tất cả đã giúp con người có những bước tiến vượt bậc trong ngành y tế, ngành năng lượng, ngành khảo cổ, ngành thăm dò khoáng sản, và rất nhiều ngành khác đang giúp con người có cuộc sống tốt đẹp hơn. Nhưng sự bất cẩn của con người khi làm việc với phóng xạ hay thiên tai bất ngờ đã gây ra những thảm họa môi trường như Chernobyl, Fukusima.... Còn kinh khủng hơn khi mà lòng tham vô hạn của con người về sức mạnh, về quyền lực, địa vị, về lãnh thổ, tài nguyên, những mưu đồ bá quyền, ngọn lửa thù hận,... Đã biến phóng xạ thành một công cụ huỷ diệt mang tên Vũ khí hạt nhân. Nó đã mang lại nỗi đau, gieo rắc nỗi sợ hãi cho toàn nhân loại. Hai quả bom được thả xuống Nhật Bản năm 1945, đã tước đi sinh mạng của hàng triệu người, 10 quả bom hạt nhân ở Triều Tiên đang chực chờ được kích nổ chỉ với một quyết định của lãnh đạo, hàng ngàn vũ khí hạt nhân đang trong kho của các cường quốc thế giới có thể hủy diệt sự sống trên Trái đất chỉ sau một xung đột không thể hoà giải. Vì sự bất cẩn hay chỉ để thoả mãn lòng tham của con người khi biến công cụ hữu ích trở thành thảm hoạ quá khứ, nguy cơ hiện tại, hiểm hoạ tương lai như vậy có đáng không? Trang 3 MỤC LỤC 1.LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU PHÓNG XẠ .................................................... 6 2.NGUỒN GỐC, ĐĂC ĐIỂM, TÍNH CHẤT CỦA TIA PHÓNG XẠ 9 2.1. Nguồn phóng xạ ....................................................................................... 9 2.2. Đặc điểm của các tia phóng xạ ................................................................. 9 2.2.1. Phóng xạ α ........................................................................................... 10 2.2.2. Phóng xạ β ........................................................................................... 10 2.2.3. Phóng xạ γ ........................................................................................... 10 2.2.4. Tia X .................................................................................................... 10 2.3. Tính chất của các tia phóng xạ ............................................................... 10 3.ỨNG DỤNG CỦA PHÓNG XẠ ..............................................................11 3.1. Trong công nghiệp ................................................................................. 11 3.2. Trong nông nghiệp: ................................................................................ 12 3.3. Trong y học............................................................................................. 13 3.3.2. Ứng dụng lâm sàng ............................................................................. 14 3.3.3. Phân tích miễn dịch phóng xạ ............................................................. 14 3.3.4. Ứng dụng chữa bệnh dược phẩm phóng xạ. ....................................... 15 4.ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT PHÓNG XẠ ..............................................15 4.1. Ảnh hưởng của chất phóng xạ đến môi trường ...................................... 16 4.1.1. Môi trường đất ..................................................................................... 16 4.1.2. Môi trường không khí ......................................................................... 17 4.1.3. Môi trường nước ................................................................................. 18 Trang 4 4.1.4. Đối với sinh vật ................................................................................... 18 4.2. Ảnh hưởng của chất phóng xạ đối đối với con người: ........................... 19 4.2.1. Cơ chế nhiễm phóng xạ ....................................................................... 19 4.2.2. Các triệu chứng thường gặp ................................................................ 20 4.2.3. Mối liên quan giữa triệu chứng, mức độ tiếp xúc và thời gian khởi phát triệu chứng ............................................................................................................. 21 4.2.4. Ảnh hưởng ........................................................................................... 22 5. BIỆN PHÁP PHÒNG NGỪA, KIỂM SOÁT NGUY CƠ VÀ XỬ LÝ Ô NHIỂM PHÓNG XẠ .............................................................................................25 5.1. Biện pháp phòng ngừa và ngăn chặn ...................................................... 25 5.1.1. Về mặt quản lý .................................................................................... 25 5.1.2. Về quân sự ........................................................................................... 26 5.1.3. Về mặt sản xuất ................................................................................... 27 5.1.4. Về mặt y học ....................................................................................... 27 5.2. Kiểm soát nguy cơ ô nhiễm phóng xạ .................................................... 29 5.2.1. Phân vùng kiểm soát: .......................................................................... 29 5.2.2. Quy tắc kiểm soát trong nhà và buồng ô nhiễm .................................. 30 5.3. Xử lý ô nhiễm phóng xạ ......................................................................... 30 5.3.1. Cấp cứu người bị nhiễm phóng xạ ...................................................... 30 5.3.2. Xử lý ô nhiễm phóng xạ ở môi trường ................................................ 31 5.4. Bảo vệ chống nguồn bức xạ ................................................................... 33 5.4.1. Bảo vệ chống nguồn bức xạ kín .......................................................... 33 5.4.2. Bảo vệ chống nguồn bức xạ hở ........................................................... 34 5.4.3. Kiểm tra ô nhiễm phóng xạ ................................................................. 34 Trang 5 5.4.4. Các biện pháp bảo vệ cá nhân ............................................................. 35 6.THẢM HỌA HẠT NHÂN .......................................................................36 6.1. Phân biệt tai nạn hạt nhân và sự cố hạt nhân như thế nào? .................... 36 6.2. Nhà máy điện hạt nhân ........................................................................... 37 6.2.1. Thảm họa Chernobyl ........................................................................... 38 6.2.2. Thảm họa nhà máy điện Fukushima ................................................... 40 6.2.3. Dự án xây dựng nhà máy điện hạt nhân tại Việt Nam ........................ 41 6.3. Vũ khí hạt nhân: Sức mạnh hay sự hủy diệt? ......................................... 42 6.3.1. Sơ lược về vũ khí hạt nhân: ................................................................. 42 6.3.2. Hiện trạng vũ khí hạt nhân ở Thế giới: ............................................... 43 6.3.3. Nguy cơ vũ khí hạt nhân: .................................................................... 44 KẾT LUẬN ...................................................................................................49 TÀI LỆU THAM KHẢO ............................................................................50 Trang 6 1. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU PHÓNG XẠ Antoine Henri Becquerel - nhà bác học vĩ đại người Pháp là giáo sư vật lý tại trường Bách khoa và quốc học Pháp. Năm 1895, Henri Becquerel đã nghiên cứu về tia Roentgen. Ông cho rằng, nhiều loại chất khác nhau có thể phát ra tia Roentgen sau khi chúng được ánh nắng rọi vào. Ngày 12/6/1901,ông đã công bố những nghiên cứu đầu tiên về hiện tượng phóng xạ. Ông bắt đầu một loạt thí nghiệm. Đầu tiên, ông thử một muối uranium và thấy rằng ánh sáng ban ngày phát triển trong khoáng chất này một lân quang được nhìn thấy rõ trên các ảnh chụp. Becquerel phát hiện được rằng tinh thể muối uranium liên tục phóng ra một loại bức xạ có khả năng xuyên qua các màn chắn ánh nắng và làm đen các kính ảnh. Đó chính là hiện tượng phóng xạ tự nhiên. Phát hiện này và những công trình khoa học theo sau đó khiến cho thế kỉ của chúng ta hoàn toàn khác hẳn những thế kỉ trước. Antoine Henri Becquerel sinh ngày 15/12/1852 tại Paris, trong một gia đình gồm những nhà vật lý nổi tiếng. Ông nội của Henri Becquerel là Antoine César Becquerel, một trong những người sáng lập ra môn điện hóa học; cha ông là Alexandre Edmond Becquerel, người đã phát minh ra quang phổ kế. Trang 7 Sau khi tiến sĩ Henri Becquerel phát hiện ra urani có tính phóng xạ vào năm 1895, vơ ̣chồng nhà bác hoc̣ lỗi lac̣ Marie và Pierre Curie cùng nhau nghiên cứu các vật chất phóng xạ, đặc biệt là quặng urani uraninit, có tính chất kỳ lạ là phóng xạ hơn chất urani được chiết ra. Đến 1898 họ đã có giải thích hợp lý: uraninit có một chất phóng xạ hơn urani; ngày 26 tháng 12 Marie Curie tuyên bố sự hiện hữu của chất này.Sau nhiều năm nghiên cứu họ đã tinh chế vài tấn uraninit, ngày càng tập trung các phần phóng xạ, và cuối cùng tách ra được chất muối clorua (radium chloride) và hai nguyên tố mới, có tính phóng xạ mạnh hơn cả urani. Pierre và Marie quyết tìm ra nguyên tố ấy bằng cách phân tích khoáng vật pitchblend (có chứa urani). Sau khi làm thí nghiệm nhiều lần, ngoài nguyên tố phóng xạ trên còn có một nguyên tố nữa mà Marie phát hiện ra là polonium theo tên quê hương của Marie (Pologne theo tiếng Pháp, Polska theo tiếng Ba Lan), và nguyên tố kia tên radi vì khả năng phóng xạ của nó (radiation). Năm 1903 Marie Curie được nhận giải Nobel vật lý cùng với chồng Pierre Curie và Henri Becquerel cho các nghiên cứu về bức xạ. Bà là người phụ nữ đầu tiên nhận giải này. Tám năm sau, bà nhận giải Nobel hóa học trong năm 1911 cho việc khám phá ra hai nguyên tố hóa học radium và polonium. Trong công việc, Marie Cuire thường tiến hành thử nghiệm với các ống có chứa đồng vị phóng xạ để trong túi quần, ngăn bàn. Trong một khoảng thời gian dài làm việc với phóng xạ mà không có biện pháp an toàn nào, bà đã bị nhiễm độc phóng xạ. Nhiễm độc phóng xạ đã khiến bà mắc nhiều căn bệnh mãn tính (mù lòa do đục thủy tinh thể) và cuối cùng, ngày 4 tháng 7 năm 1934, bà qua đời ở viện điều dưỡng Sancellemoztại Passy, ở Haute-Savoie vì thiếu máu không tái tạo được do nhiễm xạ. Nguyên tố số 96, Curium, ký hiệu Cm, được đặt tên để tôn vinh bà và Pierre. Năng lượng hạt nhân Năm 1934, Irene và Frederic Joliot-Curie phát hiện sự phóng xạ nhân tạo. Trang 8 Irene và Frederic Joliot-Curie Năm 1938, Hahn và Strassman, hai nhà khoa học người Đức, chứng minh rằng hạt nhân uranium có thể cắt làm hai mảnh : đây là sự phân hạch hạt nhân. Vài tháng sau đó, Joiliot-Curie và các đồng sự của ông, Halban và Kowarski, phát hiện ra sự phát xạ neutron khi hạt nhân uranium bị vỡ. Frederic Joliot-Curie thậm chí còn nhìn thấy trước các nguồn năng lượng khổng lồ có thể mang đến cho con người. Trong suốt cuộc đời mình, ông luôn đấu tranh cho việc sử dụng hòa bình năng lượng hạt nhân. Năm 1948, nhờ năng lượng và khả năng nhìn xa trông rộng của Joliot, lò hạt nhân đầu tiên của Pháp, tên là Zoe, bắt đầu đi vào hoạt động. Nó đã ngừng hoạt động từ năm 1976 và trở thành bảo tàng trưng bày câu chuyện năng lượng hạt nhân kể từ thời Pierre và Marie Curie. Hiện nay, khoảng 80% điện năng của Pháp có nguồn gốc năng lượng hạt nhân. Vấn đề lớn về các chất thải hạt nhân đến nay vẫn chưa được giải quyết ổn thỏa, nhưng từ năm 1994, một số công trình nghiêm túc đã được tiến hành tại CNRS và CERN, chứng minh tính khả thi của việc kết hợp giữa một máy gia tốc hạt và một lò phản ứng hạt nhân dùng thorium thay vì uranium. Điều này có thể tạo ra ít hơn các chất thải phóng xạ có thời gian sống dài và có lẽ cũng đưa đến việc "hỏa táng" các chất thải và chất gây ô nhiễm phóng xạ cao (thay vì chôn chúng sâu 1 km dưới mặt đất). Trang 9 2. NGUỒN GỐC, ĐĂC ĐIỂM, TÍNH CHẤT CỦA TIA PHÓNG XẠ 2.1. Nguồn phóng xạ Nguồn phóng xạ được chia thành 2 loại, gồm nguồn phóng xạ tự nhiên và nguồn phóng xạ nhân tạo. Nguồn phóng xạ tự nhiên là các chất đồng vị phóng xạ có mặt trên mặt đất, trong nước và trong bầu khí quyển. Nguồn phóng xạ nhân tạo do con người chế tạo bằng cách chiếu các chất trong lò phản ứng hạt nhân hay máy gia tốc. 2.1.1. Các nguồn phóng xạ trong tự nhiên - Các nhân phóng xạ trong vỏ trái đất: các chất phóng xạ trên trái đất gồm các nguyên tố uranium, thorium và con cháu của chúng, cùng một số nguyên tố phóng xạ khác. - Các tia vũ trụ: các bức xạ proton, anpha, năng lượng cao rơi vào khí quyển Trái Đất từ không gian bên ngoài. - Các chất phóng xạ tự nhiên có trong vật liệu xây dựng nhà ở như: cát sỏi, xi măng, phụ gia thạch cao, gạch đất nung - Phóng xạ trong thực phẩm: chuối, cà rốt, khoai tây trắng, 2.1.2. Các nguồn phóng xạ nhân tạo - Phóng xạ nhân tạo là hiện tượng phóng xạ sinh ra khi bắn phá các vật chất không phóng xạ bởi những hạt mang điện, chủ yếu phát sinh từ các vụ nổ bom hạt nhân, bom kinh khí, nhà máy điện hạt nhân, . 2.2. Đặc điểm của các tia phóng xạ Phóng xạ là hiện tượng một số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi, giải thoát năng lượng dư thừa của nó và phát ra các bức xạ hạt nhân, thường được gọi là các tia phóng xạ. Các tia phóng xạ thường được đi kèm trong sự phóng xạ của các hạt nhân. Có 3 loại tia phóng xạ chính có bản chất khác nhau là tia anpha (ký hiệu là α), tia beta(Kí hiệu là β), tia gamma(kí hiệu là γ). Ngoài ra, năm 1895 nhà bác học Ronghen đã tìm ra tia X. Trang 10 2.2.1. Phóng xạ α - Tia α thực chất hạt nhân của nguyên tử Heli, kí hiệu . Trong không khí, tia α chuyển động với vận tốc khoảng 107 m/s. Đi được chừng vài cm trong không khí và chừng vài μm trong vật rắn, không xuyên qua được tấm bìa dày 1 mm. 2.2.2. Phóng xạ β - Tia β là các hạt phóng xạ phóng xa với tốc độ lớn (xấp xỉ tốc độ ánh sáng), cũng làm ion hóa không khí nhưng yếu hơn tia α. Trong không khí tia β có thể đi được quãng đường dài vài mét và trong kim loại có thể đi được vài mm. Có hai loại phóng xạ β là β+ và β– Trong phân rã β– còn sinh ra một hạt sơ cấp (gọi là hạt phản notrino). Trong phân rã β+ còn sinh ra một hạt sơ cấp (goi là hạt notrino). 2.2.3. Phóng xạ γ * Tia γ là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, cũng là hạt phôtôn có năng lượng cao, thường đi kèm trong các phóng xạ β+ và β–. * Tia γ có khả năng xuyên thấu lớn hơn nhiều so với tia α và β. 2.2.4. Tia X Tia X hay X quang hay tia Rontgen là một dạng của sóng điện từ. Nó có bước sóng trong khoảng từ 0,01 đến 10 nm tương ứng với dãy tần số từ 30 Petahertz đến 30 Exahertz và năng lượng từ 120 eV đến 120 keV. Bước sóng của nó ngắn hơn tia tử ngoại nhưng dài hơn tia gamma. 2.3. Tính chất của các tia phóng xạ - Làm ion hoá môi trường - Có khả năng đâm xuyên - Làm đen kính ảnh Trang 11 Nhà máy điện hạt nhân Rivne - Gây ra các hiện tượng quang điện - Làm đen kính ảnh - Gây đột biến ở sinh vật - Gây ra các phản ứng hoá học - Bị hấp thụ bởi chì 3. ỨNG DỤNG CỦA PHÓNG XẠ 3.1. Trong công nghiệp Hiện nay đồng vị phóng xạ đang được sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp bao gồm cả luyện thép, hóa chất và tổng hợp hoá dầu, điện hạt nhân, nhiệt điện và các cơ sở kỹ thuật công nghiệp nặng. Dưới đây là một vài ví dụ: - Diệt trùng bằng phóng xạ Bức xạ trị liệu là phương pháp ưa thích cho sự diệt trùng các sản phẩm và thiết bị y tế trên khắp thế giới. Sản phẩm bao gồm chỉ khâu, dụng cụ cho và truyền máu, dụng cụ tiêm, dụng cụ phẫu thuật và dao mổ và một số dược phẩm. Bức xạ gamma và điện tử cũng có thể được sử dụng tiêu diệt các vi sinh gây bệnh trong bùn nước thải. Bùn sau xử lý như vậy là an toàn, hoặc được sử dụng vào môi trường hoặc sử dụng như là phân bón, thức ăn gia súc. - Kiểm tra không phá hủy mẫu: Ngày nay phương pháp chụp ảnh phóng xạ bằng cách sử dụng nguồn bức xạ gamma cobalt-60 và iridium-192 được sử dụng rộng rãi nhất trong số các phương pháp NDT bảo đảm chất lượng công trình. Trang 12 - Tìm chỗ hỏng bằng sử dụng vết phóng xạ Những đồng vị phóng xạ được sử dụng như những đồng vị đánh dấu là những công cụ duy nhất để chẩn đoán những vấn đề trong những quá trình sản xuất công nghiệp, từ sự dò tìm rò rỉ trong những ống dẫn chôn ngầm dưới đất đến sự đánh giá các chức năng hoạt động của những lò phản ứng hóa học. Gần như mọi nhà máy sản xuất thép sử dụng những đồng vị phóng xạ để theo dõi sản phẩm trong những lò luyện sắt lót gạch chịu lửa. Thủy ngân phóng xạ thường được sử dụng để kiểm tra thủy ngân trong những nhà máy sản xuất sôđa ăn da. - Phát năng lượng từ nguồn đồng vị phóng xạ Máy phát nhiệt đồng vị (Radioisotopes Thermal Generators: RTG) được sử dụng ngày càng tăng trong những tàu vũ trụ, đèn hải đăng định vị từ xa, và những ứng dụng trong y học. Những nguồn thường được sử dụng là Sr-90 và Pu-238. Nhiệt được phát sinh bởi sự phân rã hạt nhân được chuyển thành điện năng bằng việc sử dụng những cặp nhiệt điện và nguồn điện cỡ vài hàng trăm oát có thể tạo bằng RTG có thiết kế thích hợp. Pu-238 được sử dụng rộng rãi như là một tế bào tim mạch để phát những xung điện điều chỉnh nhịp đập tim. 3.2. Trong nông nghiệp: Các đồng vị phóng xạ và công nghệ bức xạ đang được sử dụng theo nhiều cách trong nông nghiệp để cung cấp những thông tin mà chúng có thể là không bảo đảm có được theo bất kỳ phương pháp nào khác: - Chọn giống cây trồng đột biến bằng phương pháp chiếu xạ là một ứng dụng của năng lượng nguyên tử trong nông nghiệp, đã được sử dụng rộng rãi trong việc cải tạo, chọn tạo nâng cao chất lượng các giống cây trồng trên thế giới. Chiếu xạ chọn tạo giống giúp chất lượng cây trồng nâng lên vượt bậc Trang 13 Chụp cắt lớp bằng máy 64 dãy đầu thu tại Bệnh viện Xây dựng - Sử dụng phốt pho phóng xạ như nguyên tử đánh dấu đã cho phương pháp xác nhận loại phốt phát mà thỏa mãn một cách tốt nhất cho đất đai và cây trồng. - Sử dụng những nguyên tố đánh dấu trong phân bón dinh dưỡng, cơ chế của sự quang hợp, bảo vệ thực vật bao gồm hoạt động của thuốc trừ sâu, sự trao đổi chất trong cây,... - Xử lý bức xạ cà phê hạt bằng cách sử dụng electrons nhanh, nâng cao chất lượng sản phẩm. 3.3. Trong y học Các ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong y học dẫn tới sự phát triển nhánh mới của y học được gọi là "Y học hạt nhân" nhánh mới này dùng dược phẩm phóng xạ cho chẩn đoán những bệnh xác định, theo dõi và nhận diện sự phát triểnvà diễn tiến của chúng. Phương pháp này cũng tham gia điều trị những bệnh nhất định với sự sử dụng dược phẩm phóng xạ. Trong chẩn đoán, hai dạng kỹ thuật được sử dụng rộng rãi, cụ thể là kỹ thuật trong-cơ thể (in-vivo) và trong-ống nghiệm (in-vitro). Đối với nghiên cứu in-vivo,một dược phẩm phóng xạ thực sự phân tán vào cơ thể của bệnh nhân trong khi đó trong kỹ thuật in-vitro không có dược phẩm phóng xạ nào phân tán vào cơ thể củabệnh nhân, và đánh giá tỉ mỉ số lượng các hoóc môn, thuốc và các chế phẩm sinh học hoà tan trong mẫu máu được thực hiện với giúp đỡ của các đồng vị phóng xạ