Mở đầu trang 117 Vật Lí 12: Vào tháng 03 năm 2011, động đất và sóng thần đã gây hư hại nghiêm trọng nhà máy điện hạt nhân tại Fukushima, Nhật Bản (Hình 18.1). Sự cố này có thể dẫn đến việc một lượng phóng xạ bị rò rỉ khỏi lò phản ứng. Do đó, hàng ngàn hộ dân đã phải di tản để tránh những tác hại có thể có do chất phóng xạ gây ra. Những tác hại này là gì và di tản ra xa nguồn phóng xạ có phải là biện pháp tối ưu để tránh những tác hại này hay không?

Lời giải:

1. Tác hại của rò rỉ phóng xạ:

Sự cố rò rỉ phóng xạ tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima năm 2011 đã gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho con người và môi trường, bao gồm:

- Tác hại đối với sức khỏe con người:

+ Bệnh ung thư: Tiếp xúc với phóng xạ liều cao có thể làm tăng nguy cơ mắc các bệnh ung thư, đặc biệt là ung thư tuyến giáp, ung thư phổi và ung thư máu.

+ Bệnh tim mạch: Phơi nhiễm phóng xạ có thể làm tăng nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, bao gồm đột quỵ và suy tim.

+ Bệnh về đường hô hấp: Hít phải bụi phóng xạ có thể gây ra các bệnh về đường hô hấp, such as viêm phổi và hen suyễn.

+ Yếu hệ miễn dịch: Phơi nhiễm phóng xạ có thể làm suy yếu hệ miễn dịch, khiến cơ thể dễ bị mắc bệnh hơn.

+ Di tật bẩm sinh: Phụ nữ mang thai tiếp xúc với phóng xạ liều cao có nguy cơ sinh con bị dị tật bẩm sinh cao hơn.

- Tác hại đối với môi trường:

+ Ô nhiễm môi trường: Rò rỉ phóng xạ đã làm ô nhiễm nguồn nước, đất đai và không khí trong khu vực xung quanh nhà máy điện hạt nhân.

+ Gây hại cho động thực vật: Phóng xạ có thể gây hại cho động thực vật trong khu vực, dẫn đến suy giảm đa dạng sinh học.

+ Ảnh hưởng lâu dài: Chất phóng xạ có thể tồn tại trong môi trường trong nhiều năm, tiếp tục gây hại cho con người và môi trường trong thời gian dài.

2. Hiệu quả của việc di tản:

- Di tản là biện pháp hiệu quả nhất để bảo vệ con người khỏi tác hại tức thời của rò rỉ phóng xạ. Việc di chuyển ra xa nguồn phóng xạ giúp giảm thiểu lượng phóng xạ mà người dân tiếp xúc, từ đó giảm nguy cơ mắc các bệnh do phóng xạ gây ra.

- Tuy nhiên, di tản cũng có một số hạn chế:

+ Gây xáo trộn cuộc sống: Di tản có thể gây xáo trộn cuộc sống của người dân, khiến họ phải rời bỏ nhà cửa, công việc và trường học.

+ Gây thiệt hại kinh tế: Di tản có thể gây thiệt hại kinh tế cho người dân và chính phủ.

+ Khó khăn trong việc tái định cư: Sau khi di tản, người dân có thể gặp khó khăn trong việc tái định cư và hòa nhập vào cộng đồng mới.

3. Giải pháp khác để giảm thiểu tác hại của rò rỉ phóng xạ:

- Ngoài di tản, còn có một số biện pháp khác để giảm thiểu tác hại của rò rỉ phóng xạ, bao gồm:

+ Hạn chế tiếp xúc với phóng xạ: Người dân nên hạn chế ra ngoài trời, đặc biệt là trong thời gian mưa, khi nồng độ phóng xạ trong không khí có thể cao hơn.

+ Sử dụng các biện pháp bảo vệ: Người dân nên sử dụng các biện pháp bảo vệ, such as khẩu trang, kính bảo hộ và quần áo bảo hộ, khi ra ngoài trời.

+ Uống nước đóng chai: Người dân nên uống nước đóng chai thay vì nước máy, vì nước máy có thể bị ô nhiễm bởi phóng xạ.

+ Ăn thực phẩm an toàn: Người dân nên ăn thực phẩm an toàn, được kiểm tra và đảm bảo không bị ô nhiễm bởi phóng xạ.

+ Theo dõi sức khỏe: Người dân nên theo dõi sức khỏe của bản thân và đi khám bác sĩ nếu có bất kỳ triệu chứng nào bất thường.

Câu hỏi 1 trang 117 Vật Lí 12: Nhắc lại những tính chất cơ bản của các tia phóng xạ α, β, γ

Lời giải:

- Tia α: có khả năng ion hóa mạnh các nguyên tử khác trên đường đi của nó và nhanh chóng mất năng lượng. Vì vậy, tia α chỉ đi được tối đa khoảng vài cm trong không khí và có khả năng đâm xuyên kém, có thể bị chặn bởi tờ bìa giấy có bề dày khoảng 1 mm.

- Tia β: có thể được phóng ra với tốc độ đạt xấp xỉ tốc độ ánh sáng trong chân không. Tia β cũng có khả năng ion hóa các nguyên tử trên đường đi của nó nhưng yếu hơn so với tia α. Vì vậy, tia β có thể đi được quãng đường khoảng vài mét trong không khí và có khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia α (có thể xuyên qua một phần lá nhôm dày cỡ milimet).

- Tia γ: có khả năng đâm xuyên lớn hơn nhiều lần so với tia α và β.

Câu hỏi 2 trang 118 Vật Lí 12: Biết năng lượng của một bức xạ điện từ tỉ lệ nghịch với bước sóng của bức xạ này. Giải thích vì sao các bức xạ gamma gây tác hại sinh li nghiêm trọng hơn các bức xạ trong vùng nhìn thấy.

Lời giải:

Vì bước sóng của tia γ nhỏ hơn nhiều lần so với bước sóng của các bức xạ trong vùng nhìn thấy nên năng lượng của tia γ lớn hơn nhiều lần so với năng lượng của các bức xạ này. Do đó, khả năng đâm xuyên của tia γ lớn hơn nhiều lần so với các bức xạ trong vùng nhìn thấy và có thể gây ra tác hại sinh lí nghiêm trọng hơn.

Câu hỏi 3 trang 119 Vật Lí 12: Quan sát Hình 18.4 và thảo luận về ý nghĩa của các chi tiết trong biển này.

Lời giải:

Biển cảnh báo phóng xạ năm 1974 chỉ có một thông tin duy nhất là cảnh báo về sự có mặt của chất phóng xạ. Biển cảnh báo phóng xạ năm 2007 nhấn mạnh thêm mối nguy hại có thể xảy ra và hành động cần có là rời xa khu vực có chứa nguồn phóng xạ.

Câu hỏi 4 trang 119 Vật Lí 12: Tìm hiểu một số quy tắc an toàn khi làm việc với nguồn phóng xạ.

Lời giải:

Một số quy tắc an toàn khi làm việc với nguồn phóng xạ:

- Cần bố trí thời lượng công việc phù hợp để giảm thiểu thời gian phơi nhiễm với nguồn phóng xạ;

- Khi cần thao tác trực tiếp với nguồn phóng xạ, ta cần đảm bảo khoảng cách an toàn bằng việc sử dụng các kẹp dài, các phương tiện điều khiển từ xa hoặc cánh tay robot;

- Trang bị các màn chắn như tường bê tông, cửa chì có độ dày cần thiết, trang phục bảo hộ (mắt kính, găng tay, quần áo bảo hộ có chì).

Câu hỏi 5 trang 120 Vật Lí 12: Tìm hiểu một số yêu cầu đối với nhân viên bức xạ

Lời giải:

Một số yêu cầu đối với nhân viên bức xạ theo Điều 3 Thông tư 34/2014/TT-BKHCN:

- Nhân viên bức xạ phải được đào tạo an toàn bức xạ theo chương trình đào tạo an toàn bức xạ phù hợp với công việc bức xạ đang tiến hành và được cấp giấy chứng nhận đào tạo an toàn bức xạ và chỉ được tiến hành công việc bức xạ sau khi được cấp giấy chứng nhận đào tạo an toàn bức xạ.

- Định kỳ 03 năm một lần nhân viên bức xạ phải được đào tạo nhắc lại và bổ sung kiến thức chuyên sâu, thông tin mới về an toàn bức xạ.

- Hàng năm nhân viên bức xạ phải được huấn luyện các quy định của cơ sở về các nội dung liên quan đến bảo đảm an toàn bức xạ, quy trình ứng phó sự cố bức xạ, được phổ biến các quy định mới, các thông tin mới về bảo đảm an toàn bức xạ.

- Chương trình đào tạo an toàn bức xạ phải bảo đảm yêu cầu về nội dung, thời gian đào tạo theo quy định và được thực hiện bởi tổ chức có giấy đăng ký hoạt động dịch vụ đào tạo an toàn bức xạ.

Luyện tập trang 120 Vật Lí 12: Tìm hiểu và trình bày một số nguy cơ tiềm ẩn về sức khỏe mà những nhân viên bức xạ (những người làm việc trực tiếp với nguồn phóng xạ) có thể gặp phải.

Lời giải:

- Buồn nôn, nôn: được xem là triệu chứng điển hình của giai đoạn đầu khi bị nhiễm phóng xạ. Người có triệu chứng này sau khi tiếp xúc với các tia bức xạ rất dễ bị tử vong;

- Chảy máu không rõ nguyên nhân: chảy máu mũi, chảy máu răng lợi, khoang miệng, nội tạng và thậm chí nôn ra máu,...

- Đi ngoài ra máu: các tế bào nhiễm phóng xạ gây kích thích thành ruột và có thể dẫn đến triệu chứng đi ngoài ra máu.

- Da bị bong tróc: vùng da bị phơi nhiễm với các tia bức xạ có nguy cơ cao dẫn đến nóng rát, nổi mụn nước, da chuyển thành màu đỏ, tổn thương tương tự như bị phơi nắng quá lâu;

- Rụng tóc: phơi nhiễm phóng xạ làm tổn thương chân tóc, chân lông. Trong trường hợp lượng phóng xạ nhiễm nhiều, người bệnh có thể bị rụng tóc số lượng lớn trong thời gian ngắn;

- Mệt mỏi: cơ thể mệt mỏi, suy yếu một cách nhanh chóng, lượng hồng cầu trong máu giảm có thể dẫn đến tình trạng thiếu máu, tăng nguy cơ bị hôn mô.

- Dễ bị viêm nhiễm: ảnh hưởng của các tia bức xạ làm suy giảm lượng bạch cầu trong cơ thể, dẫn đến suy giảm hệ miễn dịch và dễ mắc các bệnh lí viêm nhiễm.

Vận dụng trang 120 Vật Lí 12: Thiết kế bảng quy tắc an toàn tại một phòng thí nghiệm vật lí hạt nhân có sử dụng nguồn phóng xạ.

Lời giải:

1. Đảm bảo khoảng cách an toàn khi cần thao tác trực tiếp với nguồn phóng xạ;

2. Trang bị đầy đủ quần áo, mắt kính, găng tay,...khi làm việc với nguồn phóng xạ;

3. Lập tức thông báo ngay với người phụ trách an toàn phóng xạ hoặc chính quyền địa phương khi phát hiện ô nhiễm phóng xạ;

4. Đọc trước các hướng dẫn và chuẩn bị các tài liệu cần thiết trước khi bắt đầu bất kỳ hoạt động nào;

5. Làm theo các hướng dẫn một cách cẩn thận;

6. Luôn giám sát tất cả thí nghiệm và để mắt đến chúng;

7. Không ngửi hoặc nếm bất kỳ hóa chất hoặc chất nào;

8. Không ăn, uống trong phòng thí nghiệm;

9. Giữ cho khu vực làm việc luôn gọn gàng và ngăn nắp;

10. Có trách nhiệm khi sử dụng phòng thí nghiệm. 

Bài tập

Bài 1 trang 120 Vật Lí 12: Trong các biện pháp sau đây:

1. Đảm bảo thời gian phơi nhiễm thích hợp.

2. Giữ khoảng cách thích hợp đến nguồn phóng xạ.

3. Sử dụng thuốc tân dược thích hợp.

4. Sử dụng lớp bảo vệ thích hợp.

Những biện pháp nào cần được thực hiện để đảm bảo an toàn phóng xạ?

A. 1, 2, 3.

B. 2, 3, 4.

C. 1, 2, 4.

D. 1, 3, 4.

Lời giải:

Những biện pháp cần được thực hiện để đảm bảo an toàn phóng xạ:

1. Đảm bảo thời gian phơi nhiễm thích hợp.

2. Giữ khoảng cách thích hợp đến nguồn phóng xạ.

4. Sử dụng lớp bảo vệ thích hợp.

Đáp án C

Bài 2 trang 120 Vật Lí 12: Các phương án đảm bảo an toàn phóng xạ có phụ thuộc tính chất của mỗi tia phóng xạ không? Giải thích.

Lời giải:

Các phương án đảm bảo an toàn phóng xạ phụ thuộc tính chất của mỗi tia phóng xạ vì tác dụng của mỗi tia phóng xạ, như tính đâm xuyên khác nhau đối với mỗi tia α, β và γ

Lý thuyết An toàn phóng xạ

1. Tác hại của các tia phóng xạ

- Đối với tia α: khả năng đâm xuyên của những hạt α rất yếu nên không thể truyền xuyên qua lớp da để vào cơ thể chúng ta. Do đó, tia α ít gây nguy hại khi nguồn phóng xạ nằm ngoài cơ thể người. Tuy nhiên, với khả năng ion hoá mạnh, những hạt α này lại vô cùng nguy hiểm nếu chất phóng xạ α thâm nhập vào cơ thể khi chúng ta ăn uống, hít thở.

- Đối với tia β: gồm β⁺ và β^- là những hạt mang điện, có khả năng đâm xuyên cao hơn tia α và cũng có khả năng ion hoá nhưng không mạnh bằng tia α. Chùm tia β cường độ lớn có thể gây bỏng. Tác hại của tia β không lớn như tia β nếu nguồn phát các tia này thâm nhập vào cơ thể người.

- Đối với tia γ: không mang điện nhưng có khả năng đâm xuyên rất lớn. Do đó, tia γ có khả năng gây tổn hại nguy hiểm cho tất cả các mô của cơ thể người ngay cả ở những khoảng cách tương đối xa nguồn phóng xạ.

Tác hại của các tia phóng xạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như khả năng thâm nhập của các tia này vào cơ thể, liều lượng chiếu, thời gian phơi nhiễm, ... Nói chung, nhiễm phóng xạ có thể gây ra các triệu chứng nhẹ như buồn nôn, mệt mỏi, ... cho đến nặng hơn như rụng tóc, tiêu chảy và nguy cơ ung thư thâm chí co thể nguy hiểm đến tính mang.

2. Biển cảnh báo phóng xạ

3. Quy tắc an toàn phóng xạ

Ba quy tắc an toàn phóng xạ:

- Thời gian phơi nhiễm: Ảnh hưởng của bức xạ lên cơ thể sống càng lớn khi thời gian phơi nhiễm với nguồn phóng xạ càng dài. Việc giảm thời gian phơi nhiễm rất quan trọng. Do đó cần bố trí thời lượng công việc phù hợp để giảm thiểu thời gian phơi nhiễm với nguồn phóng xạ.

- Khoảng cách đến nguồn phóng xạ: Sự ảnh hưởng của phóng xạ lên cơ thể chúng ta giảm khi khoảng cách đến nguồn phóng xạ tăng lên. Vì vậy, khi cần thao tác trực tiếp với nguồn phóng xạ, ta cần đảm bảo khoảng cách an toàn bằng việc sử dụng các kẹp dài, các phương tiện điều khiển từ xa hoặc cánh tay robot (Hình 18.5).

- Che chắn phóng xạ: Như đã biết, các tia phóng xạ có thể được chặn lại bằng những vật liệu phù hợp. Do đó, việc che chắn phóng xạ có thể được thực hiện bằng cách trang bị các màn chắn như tường bê tông, cửa chì có độ dày cần thiết, trang phục bảo hộ (mắt kính, găng tay, quần áo bảo hộ có chì) như Hình 18.6.

Khi phát hiện ô nhiễm phóng xạ, ta cần thông báo ngay với người phụ trách an toàn phóng xạ hoặc chính quyền địa phương. Một quy tắc quan trọng khi xảy ra tình trạng ô nhiễm phóng xạ khẩn cấp là cần theo dõi chặt chẽ tình hình qua các phương tiện truyền thông và tuân thủ các hướng dẫn của chính quyền địa phương.