Đề tài Dùng liều kế nhiệt huỳnh quang (TLD) để đánh giá liều bức xạ nghề nghiệp

ạn . Tập hợp các mức năng lượng gián đoạn nhưng rất gần nhau đó tạo thành một vùng năng lượng. Các mức năng lượng của vùng dẫn và vùng hoá trị được ngăn cách nhau bởi vùng cấm . Trong một tinh thể hoàn hảo và lý tưởng, các electron không thể chiếm một mức năng lượng nào trong vùng cấm. ở nhiệt độ 0°c tuyệt đối năng lượng các electron cực tiểu, ở vùng dẫn không có electron nào còn ở vùng hoá trị thì các mức năng lương đều bị lấp đầy Hiện tượng nhiệt phát quang được minh hoạ trong sơ đồ W 2 Wc 3 5 vùng dẫn 4 e- 6 bẫyelectron vùng cấm 1 huỳnh quang + e- Wv 2’ e- 1’ + 0 0 vùng hoá trị hình1: Sơ đồ minh hoạ hiện tượng nhiệt phát quang Do tác dụng bức xạ ion hoá chẳng hạn , một electron của vùng hoá trị có thể nhận được một năng lượng . Nếu nhận được năng lượng lớn hơn bề rộng của vùng cấm (E>= Wc-Wv ) thì electron có thể nhẩy lên vùng dẫn (quá trình 1) và dịch chuyển tự do trong tinh thể . Nếu được cung cấp 1 năng lượng lớn hơn công thoát của nó thì electron này có thể thoát ra khỏi tinh thể . Trong mạng tinh thể có những sai hỏng, tạp chất, lệch mạng … thì sẽ hình thành những mức năng lượng địa phương ở trong vùng cấm. Những mức năng lượng có thể ở gần vùng hoá trị và đóng vai trò như cái bẫy đối với các lỗ trống tạo thành trong quá trình 1. Hiện tượng bắt các lỗ trống bởi các bẫy bằng các quá trình 1’và 2’. Một số mức năng lượng địa phương ở gần vùng dẫn đóng vai trò như những cái bẫy đối với các electron tự do của vùng dẫn (quá trình 3). Dưới tác dụng của nhiệt, chẳng hạn sấy nóng tinh thể, các electron có thể nhận được năng lượng và thoát ra khỏi bẫy (ở quá trình 4), chuyển động trong vùng dẫn (quá trình 5) và khi rơi vào vùng hoá trị thì kết hợp với 1 lỗ trống trong bẫy quá trình 6 này kéo theo sự sinh ra các photon ánh sáng. Gọi là quá trình nhiệt phát quang . Chiếu tinh thể một liều bức xạ càng lớn thì càng có nhiều electron nhảy đến vùng dẫn càng có nhiều cơ hội xảy ra quá trình 3 Như vậy , cường độ chùm photon toả nhiệt phát quang còn tuỳ thuộc vào nhiệt độ . Đối với mỗi loại tinh thể ( thành phần hoá học , cấu trúc , bản chất bẩy…) quá trình nhiệt phát quang sẽ xảy ra với sác xuất lớn nhất ở nhiệt độ xác định đặc trưng cho tinh thể đó. Mặt khác, phổ nhiệt phát quang cũng có tính chất khác nhau đo các loại tinh thể khác nhau CaF2 Trong hình là cường độ tương đối của các vạch phổ nhiệt phát quang của hai vật liệu khác nhau. LIF 100 200 300 hình 2: phổ nhiệt phát quang Ta thấy có hai vật liệu trên đều có phổ tương tự nhau có ba đỉnh chính , đỉnh có cường độ lớn nhất ở nhiệt độ 275°C đối với CaF2 và khoảng 200°C đối với LiF. Phân tích phổ của đường cong nhiệt phát quang của các chất nhận thấy: các bẫy nằm ở bề mặt vùng cấm thì không bền vững, đó là các bẫy ứng với các đỉnh ở nhiệt độ thấp hơn các bẫy nằm sâu hơn thì bền vững hơn và sự thoát của các electron từ bẩy này dẫn tới quá trình nhiệt phát quang sẽ tạo nên các đỉnh ở nhiệt độ cao. 2. 1.2. nguyên lý nhiệt huỳnh quang Khi có bức xạ ion hoá chiếu vào vật liệu TL thì một phần năng lượng lắng đọng trong vật liệu TL được trữ và được giải phóng ra dưới dạng ánh sáng , khi vật liệu được đốt nóng đường cong phát sáng bao gồm vài đỉnh , ở nhiệt độ phòng những đỉnh phát sóng nhiệt độ thấp là không ổn định so với những đỉnh phát sóng ở nhiệt độ cao, do đó những đỉnh phát sáng được dùng trong đo liều lượng thường xảy ra xung quanh những đỉnh nhiệt độ cao , mà ở đó fading là không đáng kể trong một thời gian dài (vài tháng) điện tích dưới những đỉnh phát sáng được chọn trong đo liều lượng toàn bộ năng lượng ánh sáng đã được tính phân dưới điều kiện đốt nóng tỷ lệ với năng lượng lắng đọng và tỷ lệ với liều hấp thụ. Vật liệu TL và những đòi hỏi cần thiết của nó: Đặc tính của detector TL phụ thuộc vào việc ủ các detector(xử lý nhiệt) , việc ủ trước khi chiếu xạ là đặc biệt quan trọng để khử tất cả tín hiệu TL dư và để thiết lập độ nhạy TL và loại trừ những điểm phát sáng nhiệt độ thấp không ổn định. TLD có một số thông số vật lý quan tâm để dùng cho các mục đích khác nhau : + Sự phụ năng lượng của các LTD + Fading (mất tín hiệu TL theo thời gian cỡ 1-10%năm) + Đòi hỏi về ngưỡng liều , tên hiệu phóng TL , phổ phát xạ ở đây chúng tôi đề cập đến vật liệu CaF2 thiên nhiên do Viên Năng Lượng Nguyên Tử Quốc Gia chế tạo đã được sử dụng làm liều kế cá nhân để đo liều cho các nhân viên tiếp xúc với bức xạ ion hoá và đề cập đến khả năng sử dụng vật liệu (LiF-Mg-Ti) những card TLD loại 2276 được chế tạo bởi hãng HARSHAW sẽ được đưa vào sử dụng đo liều cá nhân trong thời gian tới . 2.2. sử dụng liều kế LTD(CaF2 ) vào đo liều cá nhân 2.2.1. Tính chất của hợp chất CaF2 Liều kế TLD-VINATOM dựa trên hợp chất CaF2 thiên nhiên dạng bột là loại liều kế có hằng số nguyên tử hiệu dụng lớn (Zeff=16,3) và có một số tính chất nổi bật như sau : Có thể đo được liều hấp thụ cỡ 10mRad - Dải chiếu khá rộng : 10¯³-10 rad - Hiệu ứng fading thấp - Độ bền hoá học tốt và giá thành thấp Nhưng nhược điểm tiêu biểu của những liều kế TLD có (Zeff)lớn là độ nhạy của detector rất phụ thuộc vào năng lượng , đặc biệt ở vùng năng lượng thấp E<100Kev để khắc phục nhược điểm này phòng thí nghiệm đã nghiên cứu và áp dụng kỹ thuật phin lọc bù với độ dày của phin chì là 0,5mm và diện tích lỗ trên phin là 10% . Qua kết qủa thực nghiệm cho thấy việc sử dụng CaF2 thiên nhiên với phin lọc chì 10% có thể áp dụng tốt để hiệu chỉnh việc đo liều cá nhân đối với các đối tượng làm việc với máy phát tia X và các nguồn phóng xạ Gamma(g) 2.2.1.1 Thiết bị đọc kết quả Những tín hiệu TL được đo bởi máy TOLEDO sai số đọc nguồn sáng chuẩn là ±0,5% chế độ như sau : - preheating : 130° C, time 25/sec. (nhiệt độ 130° được giữ trong 25 giây) - reading : 260º C , time 16 sec ( nhiệt độ 260° được giữ trong 16 giây) - heating rate : 160° C/sec (tốc độ quét nhiệt độ là 160độ/giây) Bột CaF2 thiên nhiên có kích thước hạt là 100-125mk được chứa trong( capsle polyetylen) với độ dày là 1mm cả 2 capsule ( có và không có phin lọc bù trừ ) được đặt trong một cassette . Bột CaF2 thiên nhiên được ủ ở 400° C trong 3 giờ trước khi sử dụng 2.2.1.2 Thủ tục chuẩn và đánh giá liều Các detector TL được chuẩn trên nguồn Cs-137 OB6/20 Buchle có hoạt động 20Ci Những phép đo suất liều bức xạ thực hiên bởi buồng ion hoá NE 256/600cc và hệ thống FARMER DOSIMETER 2570/1A của IAEA và VINATOM . Sai số của mức liều ở các khoảng cách khác nhau là ±02%. 2.2.1.2.1 phương pháp chuẩn liều chiếu trong không khí TLD được chiếu bởi chùm tia xạ ở khoảng cách là 1,5m từ nguồn đến TLD. Suất liều của nguồn Cs-137 ở những khoảng cách cố định biết trực tiếp từ số liệu đo bằng hệ đo liều chuẩn (Farmer-dosimeter) Dưới dạng liều chiếu , đơn vị là R . Hệ số chuẩn của electron TL được đánh giá bởi công thức Y=A*X+B (1) Y: liều chiếu ra đơn vị [mR] X: tín hiệu TL B: hằng số làm khối[mR] A: hệ số chuẩn [mR/dig] Hệ số A đánh giá bằng phương pháp bình phương tối thiểu để khớp với số hiệu thực nghiệm(1) .Để tìm được 2 giá trị A với detector có phin và không có phin lọc . .2.2.1.2.2 phương pháp đánh giá liều tương đương Hp(10) Chiếu detector TL trên phantom nước có kích thước 30*30*30 cm³ của IAEA và liều tương đương được xác định theo phương trình sau: Hp(10) = K air (E)*Cp Kair(E) = Kair(662Kev) * C(E) Hp(10) = Kair(662Kev)* C(E)* Cp Hp : liều lượng tương đương ở độ sâu 10mm Kair : Kerma ở trong không khí Cp : hệ số chuyển đổi liều lượng tương đương khi chiếu electron TL trên plantom 30*30*30 cm³ C(E) : hệ số hiệu chỉnh năng lượng Thuật toán xác định liều Hp(10) xác định năng lượng hiệu dụng của E0 của bức xạ liều lập tỷ số giữa hai tín hiệu R = TLD1/TLD2 R = 40,0*exp(-3,67.10-2*E(..))+1,248 –>E 2 . xác định hệ số hiệu chỉnh năng lượng CE hình nộm biết E, hệ số F hình nộm bằng biểu thức 10-70 Kev F hính nộm (E) = -7,0 + 0,7*E - 0,006*E 70-1250 Kev F hình nộm (E) = 1,5 + 101,0exp(-0,04*E) CE hình nộm =1/F hình nộm 3 . Xác định hệ số chuyển đổi liều tương đương Cp(10) Biết E, xác định Cp(10) bằng công thức sau : 15-80 Kev: Cp(10) = -1,0 + 0,1*E - 1,121*E² + 7,0.10 – 2,2.10*E 80-600Kev : Cp(10) = -2,3 - 7,010*E + 1,5 10 * E² - 1,1 10*E³ 4 . Xác định hế số chuyển đổi liều tương đương bề mặt da Cs(0,07) Cs(0,07) : 1-10 Kev : Cs = 0,07 ln(E) - 0,5 10-30 Kev Cs = 0,906 - 3,825 10*E + 3.42 10 *E² 30- 120 Kev : Cs = 0,35 + 7,7 10* E –1,0 10* E² + 5,5 10* E³ 120-600 Kev : Cs = 2,8 - 1,1 10* E +4,7 10* E² –8,6 10 *E³ +5,6 10 *E 5 . Xác định liều tương đương thuỷ tinh thể Cp(3) 8-25 Kw : Cp(3) = 0,944 ln(E) - 1,92 25- 150 Kw : Cp(3) = - 0,02 + 0,051* E² 150-600 Kev : Cp(3) = 2,66 - 0,013* E + 5,010* E² - 9,010* E³+ 5,6 10 *E 6 . Xác định liềuchiếu trong không khí Trường hợp kế đeo trên người hoặc hình nộm Kair=TLD1*CFhình nộm(E)=TLD1*CFhình nộm(662)*CEhình nộm(E) CE=1/F b. Trong trường chiếu trong không khí K air=TLD air+CF air(E) = TLD air * CF air (662)*CE air(E) 2.2.1.3.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp TLD dùng hợp chất CaF2 Ưu điểm: Vật liệu TLD Có thể chế tạo trong nước với số lượng lớn giá thành rẻ hơn so với nhập của nước ngoài , độ chính xác đạt được ở mức độ trung bình . Trong hoàn cảnh hiện nay việc sử dụng (CaF2 ) là tương đối phù hợp Nhược điểm: Do CaF2 phụ thuộc vào nhiều năng lượng nên việc xác định năng lượng còn chưa được chính xác năng lượng còn chưa được xác định đến kết quả Hp(10) kém chính xác nhất là đối với các nhân viên sử dụng máy Xquang do việc chiếu, chụp tia X-quang đối với các bệnh nhân không phải là ở chế độ điện cao áp cố định mà là một dải năng lượng phức tạp , chứ không phải đơn năng. 2.3 sử dụng TLD Lif và máy HARSHAW cho việc đo liều cá nhân Năm 1994 phòng thí nghiệm viện khoa học kỹ thuật hạt nhân nhận thêm được hệ máy HARSHAW-4000và 2000 casset của hãng HARSHAW của Mỹ dựa trên vật liệu LiF-Mg-Ti đang được dùng phổ biến nhất hiện nay trên thế giới . Vật liệu LiF có số nguyên tử hiệu dụng Zeff= 8.14 gần tương đương với mô (7.42) - Vật liệu LiF-Mg-Ti ít phụ thuộc vào năng lượng( vài Mev) - Dải liều rộng từ vài mR đến 2.105 R - Fading không đáng kể cỡ 5% trên năm. Đường cong phát sáng của card TLD được mô tả ở nó gồm 5 đỉnh : đỉnh 1(60°C), half life(10 phút) ; đỉnh 2(120 C,1 ngày), đỉnh 3 (170°C ,3 tháng) , đỉnh 4(190°C;8,5 năm ), đỉnh 5(210°C,80 năm) Thiết lập chế độ xử lí nhiết để lấy đỉnh 4 và đỉnh 5 dùng cho đo liều cá nhân 2.3.1 Cấu hình casset TLD là loại card 2276 và card holder 8814 được chế tạo bởi hãng HARSHAW nó gồm 4 chip , kích thước của từng chip là (3.1*3.1*0.89)mm (cỡ 28mg) có phủ teflon. + Vị trí 1 : TLD-600 và card holder có phin Cu(91 mg/cm) dùng để phân biệt ngưỡng năng lượng photon thấp +Vị trí 2 : TLD-700 và card holder có PTPF(1000mg/cm) dùng để đo liều sâu Hp(10) +Vị trí 3 : TLD-700 và card holder cửa sổ mở (có mylar 17 mg/cm) dùng để đo liều nông Hs(0.7mm) +Vị trí 4 : TLD-600 và card holder(ABS 300mg/cm) tương đương thuỷ tinh thể của mắt dùng đo liều photon eye dose 2.3.2 Hệ thống tín hiệu TL Tín hiệu TL được đo bằng hệ máy HARSHAW-4000 và được truyền và lưu trữ số liệu trên máy tính PC/AT(bằng chương trình file manager ver.2.5.1) đo lần lượt 4 chip của 1 card Chế độ hoạt động như sau: high voltage=695V preheat tempreratime=160° , time preheat:10 sec. Max temperatime : 270°, time acquire=20sec Aneal temperatime : 3000 C, time aneal = 5 sec Temperatime rate:160° C/sec 2.3.3 Thủ tục chuẩn card-2276 trên nguồn Cs-137 và phương pháp đánh giá liều tương đương TLD được chiếu tại khoảng cách 1,5m trong không khí trên nguồn Cs-137. Liếu chiếu chuẩn là 100mR với 20 card được chiếu cho số đọc trung bình của từng chip( chế độ đo trên reader-4000) như sau: Chip 1:10.34 nc Chip 2:10.965 nc Chip 3:11.53 nc Chip 4:10.58 nc Hệ số chuẩn độ nhạy của các chip nằm từ 0.9- 1.1 cho thấy sự khá đồng đều của các chip (mới thứ 20 card trong số 200) . Như vậy sơ bộ có thể sử dụng chúng vào đo liếu cá nhân với sai số cho phép đo (cỡ 20%không hiệu chỉnh hệ số độ nhạy) còn muốn phép đo được chính xác hơn thì cần hiệu chỉnh hệ số độ nhạy. hệ số chuẩn liều của từng chip với card holder họ 8814 được xác định như sau Sj-Bj Xj= j =i =1- 4 X Sj : tín hiệu đọc TL chuẩn ( đơn vị nc ) Bj : tín hiệu TL phòng X : xuất liều chiếu. 2.3.4 Tính liều tương đương bằng chương trình DOELAP Cho phép sử dụng với card hobler 8814 và card 2276(4 chip) Sj-Bj Xj= j =i =1- 4 Ki Sj : tín hiệu TL cá nhân (đo được ) Bj : tín hiệu TL phòng Kj : hệ số chuẩn liều của từng chip. Xj : liều cần tính để đưa vào DOELAP và chương trình DOELAP sẽ tính ra kết quả liều tương đương Hd(Hp(10)) và Hs(Hs(0,07)) đơn vị [rem]và Ep Kết luận: Số liều đo liều cá nhân đều được lưu trữ vào máy tính để kiểm soát liều mà nhân viên được nhân hàng tháng , hàng năm , trong suốt thời gian tiếp xúc với phóng xạ ,giá trị liều cho phép đưa ra ở TCVN 43-97-98 . Như vậy ,nếu nhân viên bị nhiễm liều vượt mức cho phép sẽ được phát hiên ngay Mục tiêu chính của việc kiểm tra liều bức xạ cá nhân cho những người tiếp xúc với bức xạ là để đánh giá và giới hạn liều bức xạ cho những người tiếp xúc với bức xạ Ngoài ra việc kiểm tra liều bức xạ cá nhân còn cung cấp thêm thông tin và về những điều kiện ở nơi làm việc và thông tin trong trường hợp mất an toàn(tai nạn). Bảng 1 kết quả tính toán độ nhảy chuẩn F Năng lượng Mev CaF2 11,28 LiF 1,31 0,01 0,015 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,01 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 1,5 2 3 4 5 6 8 10 12,28 13,37 13,59 12,56 10,59 8,31 4,81 2,92 1,53 1,21 1,06 1,03 1,02 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,03 1,06 1,08 1,12 1,18 1,22 1,28 1,28 1,27 1,23 1,19 1,14 1,06 1,03 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 Chương 3 Các Hiệu ứng sinh học của bức xạ khi tiếp xúc với vật chất ở việt nam , việc sử dụng các nguồn phóng xạ đang ngày càng phát triển rộng rãi. Hiện nay Viện KH & KTHN có nhiệm vụ theo dõi liều cá nhân của các nhân viên làm cộng việc trong các khoa X quang và xạ trị . Do đó , vấn đề đặt ra cho phòng ATBX là phải theo dõi , đánh giá mức giới hạn liều hàng năm hiện nay đối với nhân viên bức xạ (như giới hạn liều hiệu dụng , giới hạn liều tương đương đối với da và mắt )và đối với các thành viên khác trong cộng đồng . Phải đưa ra được liều hiệu dụng tương đương ứng với từng loài công việc và tường thành phần . Đưa ra được giới hạn liều hàng năm đối với nhân viên bức xạ và các thành viên khác trong công chúng . Các hiệu ứng sinh học của bức xạ ion hoá khi Tương tác của bức xạ đối với tế bào sống. 3.1 Sự truyền năng lượng tuyến tính : Năng lượng bị hấp thụ của bức xạ trong vật chất chưa đủ để đặc trưng cho hiệu ứng sinh học xảy ra trong vật chất đó là vì thực nghiệm cho thấy hiệu ứng sinh học phụ thuộc vào sự phân bố của năng lượng trên đường đi của bức xạ trong vật chất . Một đại lượng có tên gọi là hệ số truyền năng lượng tuyến tính LET(linear energy trasfer) Được tính bằng tỉ số giữa năng lượng dE mà bức xạ bị hấp thụ trên quãng đường dl của bức xạ đi được trong vật chất Biểu thức định nghĩa của LET: L=dE/dl Sự phân bố năng lượng bị hấp thụ của bức xạ trong vật chất lại tuỳ thuộc vào bản chất của mỗi loại bức xạ . Những bức xạ có LET thấp là tia X , tia gamma, và hạt bêta. Những bức xạ có LET cao là các hạt alpha(a) , và các hạt proton. Bảng số 2: Giá trị LET trung bình của các bức xạ khác nhau Bức xạ Hạt gây tác dụng ion hoá LET(Kev/mm) Mật độ các ion/1mm Tia X 20-30Mev Electron thứ cấp 0,28 8,5 Gamma(Ra,Co) Electron thứ cấp 0,36 11 Tia X 30-180 Kw Electron thứ cấp 3,2 100 Tia X 8Kev Electron thứ cấp 4,7 145 Tia a 5,5 Mev Ion hoá trực tiếp 120 3,700 Nơtron 12 Mev Proton 3,5 290 3.2 Liều chiếu Để đình lượng một bức xạ nào đó nhiều hay ít , người ta dùng khái niệm liều .Và dựa vào tác dụng ion hoá của bức xạ gây ra trong không khí . Đơn vị đầu tiên là Rơnghen (R): 1Rơnghen (R) là một lượng bức xạ gamma (tia X hoặc tia gamma) . Khi đi qua 1cm³) không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn (0° C,760mmHg) thì tạo thành một đơn vị điện tích của mỗi loại ion. Trong hệ đơn vị cũ điện tích của electron được tính bằng 4,8.10 đơn vị điện tích .Trong hệ đơn vị SI điện tích tính bằng Culong(C) thì một đơn vị điện tích có giá trị bằng 1,6.10 (C) 1/4,8.10 =3,3.10 (C) . Như vậy 1R là một lượng bức xạ gamma khi đi qua một cm³ không khí khô ở điều kiện tiêu chuẩn thì gây tác dụng ion hoá và tạo thành một điện tích là 3,3.10 (C). Tính cho một đơn vị khối lượng 1R=3,3.10 (C) /0,001293(g) = 2,58.10 (C/kg)=2,58.10(C/g) 3.3 Liều hấp thụ : Đo liều bức xạ bằng Rơnghen hạn chế việc áp dụng cho các loại bức xạ khác gamma. Người ta dùng đơn vị khác có tên là: 1Rad=100erg/g 1Rad là một lượng bức xạ khi đi qua vật chất truyền năng lượng 100erg cho 1g vật chất . Trong hệ SI dùng đơn vị có tên Gray(Gy) 1Gy=1J/kg 1Gy=100Rad 3.4 Hiệu ứng tất định: Sự chết đi của tế bào do tổn thương không thể phục hồi tế bào có tốc độ phân chia sinh sản cao trong vòng vài giờ hoặc vài ngày sau khi bị chiếu xạ ở liều đủ lớn . Mức độ giết chết tế bào tăng theo sự tăng của liều xạ . Nếu một số đủ lớn các tế bào bị giết chết thì chức năng của các cơ quan hoặc tổ chức của các tế bào đó dần bị yếu đi và sẽ gây nguy hiểm cho sức khoẻ con người .Những hiệu ứng này gọi là hiệu ứng tất định. Nếu cá nhân nào đang bị chiếu có sức khoẻ yếu sẽ bị nhiễm bệnh .Còn đối với những cá nhân khoẻ mạnh thì xác suất bị tổn thương gần như bằng không , tại mức liều xạ cao ?/ hàng trăm, hàng nghìn mSv phụ thuộc vào từng bộ phận tổ chức tế bào . Ví Dụ: Mức liều ngưỡng để gây vô sinh tạm thời tinh hoàn ở đàn ông cỡ 150mGy trong trường hợp chiếu một lần và khoảng 400 mGy/năm . Giá trị ngưỡng liều xạ tương ứng để gây bất dục vĩnh viễn là 3,5-6 Gy/1lần và khoảng 2 Gy/1năm.Với phụ nữ chiếu xạ trực tiếp lên buồng trứng là 2,5- 6 Gy và gây vô sinh vĩnh viễn là khoảng 200 mSv/năm Mức ngưỡng liều gây lên đục thuỷ tinh thể làm giảm thị lực từ 2-10 Gy/1lần Với bức xạ LET thấp còn đối với bức xạ LET cao mức liều ngưỡng đục nhân mắt là 2 hoặc 3 thấp hơn. Mức liều ngưỡng gây nên triệu trứng đình trệ quá trình hình thành máu là khoảng 500mGy trong trường hợp chiếu xạ một lần trên toàn bộ phần tuỷ . Hiệu ứng ngẫu nhiên: Là hiệu ứng gây ra bởi những thay đổi trong các tế bào bình thường gây bởi sự tác dụng của bức xạ ion hoá được coi là xác suất nhỏ xảy ra ở mức liều xạ thấp . Xác suất của những thay đổi như vậy trong một tập hợp số đông các tế bào tỉ lệ thuận với liều xạ trong khoảng liều rất thấp gọi là dải liều micro.Mức liều để xảy ra hiệu ứng ngẫu nhiên phụ thuộc vào kích thước của bia tế bào và phụ thuộc vào hệ số truyền năng lượng tuyến tính (LET)của bức xạ . Liều hấp thụ 1Gy bức xạ alpha nguy hiểm hơn 1Gy của bức xạ gamma khoảng 20 lần . Những liều xạ nhỏ có thể gây tổn thương các phần tử trong các tế bào đơn độc , nhưng các tế bào đơn độc không có ảnh hưởng gì đến sức khoẻ . DNA , thành phần cơ bản của gen, điều khiển việc sinh sản ra các nhân tế bào cùng loại .Con đường duy nhất mà liều xạ thấp có thể ảnh hưởng tới sức khoẻ là gây ra tổn thương nghiêm trong cho các phần tử DNA . Nếu một tế bào có DNA bị tổn thương tiếp tục sản sinh ra các tế bào khác , thì tổn thương đó có thể tiếp tục nhân mãi lên . Kết quả có thể là các tế bào không bình thường được hình thành.Về lâu dài việc đó có thể ảnh hưởng tới cơ thể . Có hai loại hiệu ứng ngẫu nhiên chung nhất đã được biết đến rất rõ . Loại thứ nhất xảy ra trong các tế bào của cơ thể có thể dẫn đến gây ung thư cho người bị chiếu xạ . Loại thứ 2 xảy ra trong tế bào tổ chức tạo phôi và có thể dẫn đến dị dạng di truyền trong thế hệ con cháu của người bị nhiễm xạ . Theo thống kê, cứ bốn ca thì có ít hơn một ca chết do ung thư và phóng xạ chỉ liên quan đến một phần rất nhỏ trong số các ca chết do ung thư . Rõ ràng là qúa trình đi từ việc sinh ra một cặp ion trong DNA đến việc phát triển thành căn bệnh ung thư là hoàn toàn hiếm hoi. Trong tổng số 3350 ca chết do ung thư đựơc ghi nhận ở Nhật Bản thì chỉ có 350 ca có thể qui do nhiễm xạ từ vụ ném bom nguyên tử . Trong số cộng đồng dân cư bình thường chỉ có 4% những ca chết do ung thư là có qui là do phóng xạ mà hầu hết các số đó là các bức xạ đến từ nguồn tự nhiên chung ta không thể kiểm soát nổi (UNSCAER 1993 REPORT). Các trọng số Xác suất của các hiệu ứng ngẫu nhiên không chỉ phụ thuộc vào liều hấp thụ màcòn phụ thuộc vào loại và năng lượng bức xạ và phụ thuộc vào từng tổ chức tế bào cụ thể trên cơ thể con người .Bởi vậy liều hấp thụ cần phải được nhân với hai hệ số được gọi là trọng số . Các trọng số liên quan đến loại và năng lượng được gọi là trọng số bức xạ kí hiệu là Wt giá trị của nó phụ thuộc vào loại và năng lượng của bức xạ chiếu lên cơ thể hoặc trong trường hợp nguồn phóng xạ xâm nhập vào bên trong của cơ thể và phát ra bức xạ . Giá trị Wr có liên quan mật thiết đến hệ số truyền năng lượng tuyến tính(LET) của bức xạ Bảng 3. Liệt kê các giá trị của trọng số bức xạ Wr Loại bức xạ và giải nănglượng Trọng số bức xạWr Bức xạ photon với bức xạ bất kỳ 1 Các điện tử và các bụi phóng xạ với mọi năng lượng 1 Các nơtron .năng lượng <10Kev .năng lưọng từ 10Kev-100Kev .năng lưọng từ 100Kev-2Mev .năng lưọng từ 2Mev-20Mev .năng lưọng từ >20Mev 5 10 20 10 5 Các proton hay nói khác hơn là các proton giật lùi có năng lượng lớn hơn 2Mev 5 Các hạt alpha,các sản phẩm phân hạch và các hạt nhân nặng 20 Liều tương đương: Liều tương đương H là liều hấp thụ trong tổ chức mô tế bào được nhân với trọng số bức xạ và năng lượng tương ứng . Liều tương đương H trong tổ chức T được xác định Ht= ồ Wt .Dtr Dtr : liều hấp thụ tính trung bình trên tổ chức hoặc cơ quan T do bức xạ R gây nên đơn vị là J/kg=1Sv 3.8 liều hiệu dụng(E) Liều tương đương trong các tổ chức hoặc các cơ quan T nhân với trọng số mô Wt để thu được nhiều hiệu dụng E Liều hiệu dụng E chính là tổng của các liều tương đương đã được nhân với trọng số mô Ht trong tất cả các tổ chức mô hoặc cơ quan E=ồ Wt .Ht Ht : Liều tương đương trong tổ chức mô Bảng 4: Các giá trị trọng số mô Wt của các tổ chức , cơ quan trong cơ thể Tổ chức cơ quan trong cơ thể Trọng số tổ chức mô Wt Tuyến sinh dục Tuỷ đỏ xương Ruột già Phổi Dạ dày Bàng quang Ngực Gan Thực quản Tuyến giáp trạng Xương Bề mặt của xương Các phần còn lại của cơ thể 0,20 0,12 0,12 0,12 0,12 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,01 0,01 0,05 Tổng cộng 1,0 3.9 Sự xâm nhập của các chất phóng xạ vào cơ thể . Sự xâm nhập của một lượng chất phóng xạ vào cơ thể trong khoảng một thời gian nó tồn tại trong cơ thể nó sẽ gây ra một liều tương đương ở các tổ chức cơ quan với suất liều biến đổi liên tục . Tích phân theo thời gian của suất liều tương đương gọi là liều tương đương uỷ thác . Sơ đồ tóm tắt về loại liều bức xạ trong an toàn Liều hấp thụ Là năng lượng bức xạ truyền cho một đơn vị khối lương chất hấp thụ ¯ Liều tương đương Là liều hấp thụ có tính đến các hiệu ứng sinh học của các loại khác nhau và năng lượng của bức xạ ¯ Liều hiệu dụng Là liều tương đương có tính đến tính mẫm cảm dễ mắc bệnh của các tổ chức mô và cơ quan khác nhau. Những biểu hiện của bệnh nhiễm xạ Đối với hầu hết các loại bệnh ung thư gây tử vong do phóng xạ . Sau một thời gian đầu , gọi là giai đoạn ủ bệnh tối thiểu thì đều có chung một tiến trình dẫn đến tử vong giống như lá các ca ung thư tự nhiên khác . Sau một thời gian ủ bệnh tối thiểu tốc độ phát triển bệnh sẽ tăng lên trong một số năm sau khi bị chiếu xạ và sau đó gần như giữ không đổi Khả năng tử vong do liều xạ vượt trội độc lập hoàn toàn với khả năng tử vong tự nhiên Bảng 5 : Hệ số thống kê vượt trội đối với các hiệu ứng ngẫu nhiên . Mức độ tổn hại (10` ² per Sv) Nhóm người Bị ung thư Ung thư gây Tử vong Ung thư không Gây tử vong Các hiệu ứng Di truyền Tổng cộng Nhân viên bức xạ 4,0 0,8 0,8 5,6 Toàn bộ dân Chúng 5,0 1,0 1,3 7,3 3.11 Những ảnh hưởng của bức xạ với bào thai Sự chiếu xạ phôi thai trong thời gian 3 tuần đầu sau khi thụ tinh dường như không gây ra các hiệu ứng tất định hay hiệu ứng ngẫu nhiên đối với đứa trẻ được sinh ra, mặc dù hệ thần kinh trung ương và tim đã bắt đầu phát triển ngay tử tuần thứ 3 .Trong khoảng thời gian hình thành các cơ quan còn lại nếu bị chiếu xạ có thể chiếu đến các dị tật bẩm sinh khi đứa trẻ được sinh ra . Đối với đứa trẻ bị chiếu xạ toàn thân ở Hirosima và Nagasaki (Nhật Bản) người ta phát hiện được hai số liệu quan trọng : Giảm trị số thông minh(IQ) khoảng 30 điểm tính cho 1Sv đối với những đứa trẻ bịnh chiếu xạ khi đang ở thời kì khoảng 8-15 tuần sau khi thụ tinh . Số trẻ em mắc trứng bệnh chậm phát triển nặng tăng theo mức liều xạ 3.12 Hệ thống các qui tắc của ICRP về an toàn bức xạ Mong muốn của ICRP là ngăn ngừa việc xảy ra các hiệu ứng tất định bằng cách duy trì mức liều ngưỡng cho phép và bảo đảm rằng các biệm pháp cần thiết phải được thực hiện để giảm nh