ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÍ BỘ MÔN VẬT LÍ HẠT NHÂN  Đề tài: TÍNH TỐN VÀ ĐO ĐẠC HÀM LƯỢNG PHĨNG XẠ TRONG CHẤT THẢI LỎNG CỦA MỘT CƠ SỞ Y HỌC HẠT NHÂN GVHD: PGS.TS Ngơ Quang Huy KS Nguyễn Văn Mai GVPB : Lê Cơng Hảo SVTH : Chu Bá Long THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2005 LỜI CẢM ƠN Để thực tốt luận văn này, trước hết em xin chân thành cảm ơn thầøy Ngô Quang Huy, người đònh hướng đề tài trực tiếp hướng dẫn em thời gian thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn KS Nguyễn Văn Mai giành thời gian tìm hiểu cho em nhiều ý kiến quý báu để làm tốt luận văn người bảo tạo cho em lòng tự tin thời gian làm luận văn Em xin cảm ơn đến thầy Lê Công Hảo cho em nhiều ý kiến quan trọng để luận văn đầy đủ hoàn thiện Cho em gửi lời cảm ơn đến anh Đào Văn Hoàng anh chò Phòng An toàn xạ Môi trường giúp đỡ em thực luận văn hướng dẫn em làm thao tác thí nghiệm Em xin cảm ơn Ban Giám đốc, Phòng An toàn xạ Môi trường Khoa Y học Hạt nhân bệnh viện Chợ Rẫy tạo điều kiện cho em tiến hành thí nghiệm lấy mẫu chuẩn thực luận văn Cho em gửi lời cảm ơn tới quý thầøy cô khoa Vật lý Trường đại học Khoa học tự nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt quý thầy cô Bộ môn Vật lý hạt nhân truyền đạt cho em kiến thức quý báu suốt trình học tập trường Tôi cảm ơn bạn khóa dành nhiều quan tâm giúp đỡ suốt trình học tập thực khóa luận Sinh viên Chu Bá Long MỤC LỤC Lời cảm ơn Mục lục I TỔNG QUAN Giới thiệu Chất thải phóng xạ nguồn gốc 2.1 Chất thải 2.2 Các chất thải phóng xạ lỏng mức thấp sở sử dụng chất phóng xạ hở với quy mô nhỏ 2.3 Chất thải sở y học hạt nhân 2.4 Nguồn gốc chất thải 2.4.1 Các trung tâm nghiên cứu hạt nhân 2.4.2 Trong bệnh viện 2.4.3 Trong công nghiệp 2.4.4 Trong trường đại học phòng nghiên cứu 2.4.5 Sự khử nhiễm thiết bò sử dụng 2.5 Phân loại chất thải phóng xạ 2.5.1 Phân loại theo dạng chất thải 2.5.2 Phân loại theo thời gian bán rã 2.5.3 Phân loại theo hoạt độ phóng xạ, công suất nhiệt suất liều bề mặt Cách quản lý Cách xử lý 12 4.1 Các chất thải lỏng mức cao 12 4.2 Các chất thải xạ lỏng mức trung bình 14 4.3 Các chất thải xạ lỏng thấp 14 4.4 Các phương pháp thải 15 II ĐO THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT Quá trình thải chất thải xạ lỏng sở y học hạt nhân 17 Thực nghiệm 18 2.1 Dụng cụ thiết bò thí nghiệm 19 2.2 Quá trình thí nghiệm 22 2.2.1 Phương pháp lấy mẫu, đòa điểm dạng mẫu phân tích 22 2.2.2 Xử lý mẫu 22 2.2.3 Đo mẫu 22 2.2.4 Tính toán số liệu lập đường chuẩn 25 2.2.5 Đo mẫu nước thải 29 Chương trình tính toán 32 3.1 Cơ sở lý thuyết 32 3.2 Sơ đồ thuật toán 35 3.3 Số liệu đầu vào 36 3.4 So sánh kết thực nghiệm tính toán lý thuyết 39 Kết luận TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Luận văn tốt nghiệp SVTH: Chu Bá Long I TỔNG QUAN Giới thiệu Từ đầu kỷ 20, việc nghiên cứu phát triển khoa học hạt nhân đưa đến nhiều thành tựu việc ứng dụng vào đời sống xã hội Chất phóng xạ ứng dụng rộng rãi chẩn đốn y khoa, cơng – nơng nghiệp, sinh học sản xuất điện Trong việc sản xuất sử dụng chất phóng xạ, việc thải chất thải phóng xạ điều khơng thể tránh khỏi Cho nên việc quản lý chặt chẽ chất thải phóng xạ điều cần thiết để tránh mối nguy hại sinh học, hóa học vật lý lên mơi trường người Đối với nhà sản xuất sử dụng chất phóng xạ chiến lược quản lý phải ưu tiên hàng đầu trước họ thải chất thải phóng xạ phải khảo sát tồn q trình hoạt động quản lý chất thải, từ việc tạo nên chất thải giai đoạn thải cuối [2] Mục đích việc quản lý chất thải phóng xạ việc xử lý chất thải phóng xạ nhằm bảo vệ cho người mơi trường tương lai Chất thải phóng xạ xuất nhiều dạng khác rắn, lỏng khí Trong phạm vi đề tài ta xét trường hợp chất thải dạng lỏng Chất thải lỏng tạo nhiều hoạt động như: cơng nghiệp, thương mại, y học hoạt động khác nước tồn giới Hầu giới có chương trình nghiên cứu riêng nhằm tư vấn việc thiết kế bể chứa chất thải phóng xạ cho nhiều mục đích khác chứa chất thải chu trình nhiên liệu hạt nhân Điện ngun tử, chu trình làm giàu nhiên liệu hạt nhân, sở sử dụng dược chất phóng xạ lớn bệnh viện dùng xạ trị chữa bệnh ung thư Để đảm bảo pháp lệnh, điều luật an tồn xạ quốc tế nước sở cần phải có hệ thống quản lý chất thải chặt chẽ Trang Luận văn tốt nghiệp SVTH: Chu Bá Long Nhưng phần mềm tổng qt xây dựng cho mục đích để giám lượng hoạt độ xạ thải bể thải xạ chưa giới thiệu để ứng dụng rộng rãi Đây lĩnh vực quan trọng cần quan tâm việc bảo đảm sức khỏe người thời kỳ phát triển cao khoa học – cơng nghệ hạt nhân Mục đích đề tài đo đạc hàm lượng phóng xạ chất thải lỏng sở y học hạt nhân theo qui trình định trước bể thải xây dựng trước xây dựng chương trình tính tốn đồng thời tìm hiểu q trình thải xạ lỏng sở y học hạt nhân Ngồi đề tài giới thiệu giới hạn cho phép hàm lượng thải xạ lỏng đồng vị phóng xạ phân lọai mức thải phóng xạ Chất thải phóng xạ nguồn gốc 2.1 Chất thải Theo định nghĩa IAEA, chất thải phóng xạ vật liệu chứa hay bị nhiễm nhân phóng xạ với hàm lượng hoạt độ riêng lớn đại lượng miễn trừ tương ứng quan có thẩm quyền quy định chưa lập quy hoạch tái sử dụng tương lai Hoặc chất phóng xạ chất thể lỏng, rắn khí có hoạt độ phóng xạ riêng lớn 70kBq/kg, chất thải phóng xạ chất thải có hoạt độ phóng xạ riêng chất phóng xạ [4] Trong quản lý chất thải phóng xạ cần phải làm nhiều giai đoạn thu gom phân loại chất thải phóng xạ, xử lý chất thải phóng xạ, điều kiện hóa chất thải phóng xạ, cất giữ tạm thời chất thải phóng xạ chơn vĩnh viễn chất thải phóng xạ Các loại chất thải độc hại xử lý phương pháp hố học, vật lý hay sinh học để giảm độ độc hại chúng Nhưng riêng đối chất thải phóng xạ khơng có cách để giảm hoạt độ chúng Do cách phải đợi chúng phân rã dần theo thời gian Trang Luận văn tốt nghiệp SVTH: Chu Bá Long Chất thải phóng xạ tạo tất giai đoạn hoạt động lò phản ứng hạt nhân, việc sản xuất đồng vị phóng xạ ứng dụng y học, cơng nghiệp nghiên cứu Dạng lượng chất thải tạo tuỳ thuộc vào hoạt động thay đổi hàm lượng hố học phóng xạ, hố học vật lý Các dạng chất thải tạo sản xuất ứng dụng đồng vị phóng xạ cho bảng I phần phụ lục 2.2 Các chất thải phóng xạ lỏng mức thấp sở sử dụng chất phóng xạ hở với quy mơ nhỏ Một dạng nguồn phóng xạ hở sử dụng sinh chất thải phóng xạ lỏng Các ứng dụng quy mơ nhỏ y học hạt nhân, dùng nguồn đánh dấu đồng vị phóng xạ với đồng vị phóng xạ có thời gian sống ngắn hoạt độ phóng xạ thấp cỡ hàng chục đến hàng trăm mCi Trong y học hạt nhân, chất phóng xạ hở sử dụng để chẩn đốn điều trị bệnh, nghiên cứu q trình sinh học hóa sinh thể Các đồng vị phóng xạ thường dùng Tc-99m với thời gian bán rã giờ, H-3(thời gian bán hủy 12 năm), C-14(thời gian bán hủy 5.745 năm), I-125 thời gian bán hủy 60 ngày Trong điều trị bệnh, I-131 với thời gian bán rã 8,04 ngày sử dụng rộng rãi điều trị bệnh tuyến giáp, liều điều trị khoảng 40MBq ( ~ mCi ) Trong nghiên cứu khoa học cơng nghiệp thường sử dụng kỹ thuật đồng vị đánh dấu phóng xạ dung dịch nước tritium hay NaI-131 (T1/2 = 8,04 ngày), Na-24 (T1/2 = 15 giờ), Br-82 ( T1/2 = 35.3 giờ) khảo sát q trình thấm nước qua đê đập, khảo sát rò rỉ đường ống, dòng chảy nước mặt nước ngầm khảo sát bồn chứa chất lỏng [8]… Chất thải lỏng sinh hoạt động nêu thường cặn phóng xạ từ chai lọ chứa dược chất phóng xạ, nước bẩn phóng xạ từ bồn rửa Trang Luận văn tốt nghiệp SVTH: Chu Bá Long tay, rửa dụng cụ chai lọ, loại giẻ, vật dụng nhựa dùng đựng mẫu lỏng, thiết bị thao tác chuẩn bị mẫu dung dịch lỏng Do hoạt độ riêng chất thải phóng xạ lỏng thường khơng lớn thời gian bán rã chất phóng xạ ngắn nên việc xử lý chúng thường áp dụng hai phương pháp chờ phân rã pha lỗng đến hoạt độ cho phép thải mơi trường Cách khác ta kết hợp hai phương pháp với Để sử dụng hai phương pháp nêu người ta xây bể chứa chất thải phóng xạ lỏng lối hệ thống thải xạ lỏng nối với hệ thống thải cơng cộng Chất thải phóng xạ lỏng từ phòng thí nghiệm hòa lỗng, lưu giữ bể chứa nối tiếp chờ phân rã nước thải lỏng bể cuối có hoạt độ phóng xạ riêng đạt tiêu chuẩn thải hệ thống thải cơng cộng Khi thiết kế hệ thống bể chứa cần xuất phát từ lưu lượng chất thải lỏng, hoạt độ riêng chất thải lỏng lối vào bể đầu tiên, thời gian bán rã chất phóng xạ, hoạt độ riêng cho phép thải mơi trường đồng vị phóng xạ tương ứng [7] 2.3 Chất thải sở y học hạt nhân Chất thải phóng xạ y học định nghĩa chất thải phóng xạ thải từ q trình chẩn đốn, chữa trị nghiên cứu ứng dụng y học Trong có chất thải từ máy gia tốc sử dụng đồng vị phóng xa Các đồng vị phóng xạ dùng y học hạt nhân thường đồng vị có thời gian bán hủy ngắn Re-188 với thời gian bán hủy 16.98 dùng điều trị ung thư gan q khả phẫu thuật, Tc-99m có thời gian bán hủy dùng chẩn đốn bệnh lý tim mạch, xương, thận, não, gan I-131 với thời gian bán hủy ngày dùng để điều trị bệnh lý bướu giáp Basedown, bướu giáp nhân độc điều trị ung thư sau phẫu thuật v.v sau sử dụng đồng vị phóng xạ thải mơi trường theo đường sau [6]: - Ly, cốc, lọ thiết bị dùng để thao tác chuẩn bị mẫu dung dịch lỏng dụng cụ sau ngâm rửa nước rửa có Trang Luận văn tốt nghiệp SVTH: Chu Bá Long chất phóng xạ thải theo đường riêng để đưa vào bể chứa thải xạ lỏng - Bệnh nhân sau uống dược chất phóng xạ chất thải xạ thải dạng chất lỏng chất tiết phần thể, mơ quan sau phẫu thuật - Các máy phát với nhân phóng xạ sử dụng loại nguồn kín qua sử dụng - Các hỗn hợp chất lỏng, chất lỏng hữu dung dịch có phóng xạ - Hỗn hợp chất thải khơ(ví dụ như: gang tay, giấy số phận thiết bị) 2.4 Nguồn gốc chất thải 2.4.1 Các trung tâm nghiên cứu hạt nhân Trong trung nghiên cứu hạt nhân nhỏ đồng vị phóng xạ tạo lò phản ứng máy gia tốc Hầu hết chất thải phóng xạ tạo hoạt động chứa đồng vị có chu kỳ bán rã dài ngắn quản lý để chờ phân rã, pha lỗng cuối loại bỏ Ở nước phát triển, phòng thí nghiệm trung tâm nghiên cứu hạt nhân nhỏ thường tạo chất thải chứa sản phẩm phân hạch có chu kỳ bán rã ngắn Chỉ lượng nhỏ chất thải phóng xạ trung tâm bị nhiễm bẩn với đồng vị có chu kỳ bán rã dài, ví dụ C-14 H-3 , Uranium Thorium tạo nghiên cứu phòng thí nghiệm [2] 2.4.2 Trong bệnh viện Trên giới việc ứng dụng chất phóng xạ chẩn đốn điều trị bệnh quan trọng ngày mở rộng Các lĩnh vực ứng dụng dược chất phóng xạ chẩn đốn bệnh nghiên cứu Việc dùng Trang Luận văn tốt nghiệp SVTH: Chu Bá Long nhân phóng xạ khơng lượng nhỏ nguồn hở dung dịch chất lỏng, mà lượng với nồng độ cao nguồn kín che chắn tốt Các loại nhân phóng xạ dùng y học, hai dạng nguồn kín nguồn hở, cho bảng II bảng III Hầu hết đồng vị phóng xạ dùng chẩn đốn điều trị y học có thời gian bán hủy ngắn, hầu hết trường hợp chất thải chứa để chờ phân rã trước xử lý để lọai bỏ tác hại sinh học phát xạ mơi trường [2] 2.4.3 Trong cơng nghiệp Trong cơng nghiệp việc sử dụng đồng vị phóng xạ với kỹ thuật đồng vị phóng xạ đánh dấu, nguồn kín hệ thống hiển thị phát sáng, thiết bị đặc biệt khơng phá mẫu, quản lý chất lượng, xác định hoạt động nhà máy phát triển sản phẩm Lượng đồng vị phóng xạ dùng tuỳ thuộc vào trình độ khoa học cơng nghệ nước Các ứng dụng cho bảng IV phần phụ lục Một ứng dụng kỹ thuật đồng vị đánh dấu dùng ghi nhận hao mòn bị ăn mòn thiết bị máy móc nhà máy Trong phần lớn trường hợp chất thải tạo thành phần chứa nhân phóng xạ phân rã chậm [2] 2.4.4 Trong trường đại học phòng nghiên cứu Chất phóng xạ dùng trường đại học phòng nghiên cứu, phạm vi ứng dụng chúng giới hạn chất đánh dấu có hoạt độ thấp Nhân phóng xạ dùng nghiên cứu độc tính Trang fprintf(f,"\n"); } fprintf(f,"\nSau %d thi be day.",ngthai); fprintf(f,"\n"); ngayx=ngayx+ngthai; while(ngayx > 30) { thangx=thangx+1; ngayx=ngayx-30; } if (thangx>12) { thangx=1 ; namx=namx+1; } fprintf(f,"\nNgay ket thuc %d /%d /%d ",ngayx,thangx,namx); fclose(f); if(ax>2.1*hdcp) { printf("\n TINH BE TIEP THEO."); printf("\n "); printf("\n "); printf("\n "); } else { printf("\n CHO PHEP THAI RA MOI TRUONG! "); } } main() { int d,th,na,ck ; float hd,Vt,Vb; { printf("\nHoat moi lan thai cua be thu 1: "); scanf("%f",&hd); } while(hd[...]... nghiệm đo đạc hàm lượng phóng xạ trong bể chứa thải, chúng tơi đã l y mẫu xạ thải ở một cơ sở y học hạt nhân - cơ sở được chọn đã có nhiều kinh nghiệm trong việc thiết lập qui trình xử lý và thải xạ – một cơ sở đã hoạt động trong nhiều năm đảm bảo việc thải xạ theo đúng điều luật thải xạ của Pháp lệnh An tồn và kiểm sóat bức xạ của Nhà nước, đã x y dựng một hệ thống bể thải để pha lỗng và lưu chất thải. .. phóng xạ, cơng suất nhiệt và suất liều bề mặt Ở dạng n y chúng gồm các loại sau: - Chất thải mức thấp LLW (Low-Level Waste) Chất thải mức thấp có cơng suất tỏa nhiệt nhỏ hơn 2kW/m3 và suất liều bề mặt chất thải chưa xử lý nhỏ hơn 2mSv/h, chất thải n y chủ y u chứa các nhân phóng xạ do các hoạt động ứng dụng các đồng vị phóng xạ trong y tế, cơng nghiệp, khoa học và các cơ sở hạt nhân Chất thải phóng xạ. .. 1994 và nêu lên các tiêu chuẩn xử lý, bảo quản và thải chất thải phóng xạ dưới dạng rắn, lỏng và khí Ở Việt Nam các u cầu về thu gom chất thải phóng xạ rắn và lỏng được nêu như một chương trong “ Quy phạm an tồn bức xạ ion hóa ” TCVN 4397-87, 1997 Việc phân loại chất thải phóng xạ nêu trong Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6868: 2001, năm 2001, “ An tồn bức xạ – Quản lý chất thải phóng xạ – Phân loại chất thải. .. loại thải xạ lỏng có độ muối cao Vận tốc hóa hơi khoảng từ 20 đến 3000kg/m3/h Mặt khác, phương pháp n y tốn nhiều năng lượng và giá thành cao do nhiệt bốc hơi của nước là 544cal/g (2,28.106J/kg) Trang 16 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Chu Bá Long II ĐO THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH TỐN LÝ THUYẾT 1 Q trình thải chất thải xạ lỏng của một cơ sở y học hạt nhân Sau khi sử dụng dược chất phóng xạ các dụng cụ để đựng dược chất. .. chất thải phóng xạ dạng lỏng hữu cơ và chất thải phóng xạ dạng lỏng dầu Trang 7 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Chu Bá Long - Chất phóng xạ dạng rắn gồm chất thải dạng rắn có thể nén được (thuỷ tinh, các mảnh kim loại nhỏ, v.v ), chất thải phóng xạ dạng rắn có thể đốt được (quần áo, bơng, nhựa, gi y, v.v ), chất thải phóng xạ dạng rắn có thể thối rữa (xác súc vật, phân, v.v ) và chất thải phóng xạ dạng rắn khơng... lỏng được l y trực tiếp tại các bể thải xạ lỏng của cơ sở y học hạt nhân được chọn bằng cách múc từ dưới bể thải lên (chú ý: trước khi l y mẫu, nước trong bể cần được khu y mạnh để hàm lượng phóng xạ được phân bố đồng đều) Mẫu được l y tại hai bể : Một mẫu được l y tại bể thải sơ cấp (mẫu 1) tại thời điểm l y mẫu thì hoạt độ trong bể đã đạt được giá trị bão hòa Mẫu thứ hai (mẫu 2) được l y tại bể thải. .. kiện thải hoặc độc tính Ở hầu hết các nước, người ta cũng có thể kết hợp các phương pháp n y với nhau, t y theo các u cầu riêng của các bước quản lý chất thải mà ta cần phải thực hiện [4] Chất thải phóng xạ có thể được phân loại theo ba cách điển hình sau : 2.5.1 Phân loại theo dạng chất thải Gồm ba dạng: lỏng, rắn và khí - Chất thải phóng xạ lỏng gồm chất thải phóng xạ dạng dung dịch nước, chất thải phóng. .. 2m = 12m3 Trong luận văn n y chúng ta tính cho trường hợp một đồng vị phóng xạ là I-131 của một phòng y học hạt nhân trong chẩn đốn bệnh, trong một tháng chữa trị cho khoảng 50 bệnh nhân Ước tính mỗi đợt dùng dược chất phóng xạ khoảng 5mCi I-131 và sử dụng khoảng 200lít nước để pha lỗng lượng hoạt độ cặn dư cần thải (khoảng 5% tổng lượng thải mỗi đợt tức là 2.5E-4 Ci ) trước khi cho vào bể thải 2 Thực... chiếu xạ ngồi với mức độ thấp hơn mối nguy hiểm chiếu xạ trong ở trên Để ngăn chặn mối nguy hiểm của chiếu xạ trong, người ta tìm cách cố định chất phóng xạ để chúng khơng bị rò rỉ ra mơi trường Một trong những phương pháp được sử dụng đó là thuỷ tinh hố, trong đó các ngun tử phóng xạ được gắn vào cấu trúc hố học của các hạt thuỷ tinh và trở thành một bộ phận của thuỷ tinh Như thế, các chất phóng xạ chỉ... lớn và sống dài [1] 3 Cách quản lý Trong khi làm việc với chất phóng xạ và thải xạ sẽ có nguy cơ bị nhiễm xạ Trên thế giới, cơ quan năng lượng nguyển tử quốc tế (IAEA) đã thiết lập một chương trình x y dựng các tiêu chuẩn an tồn chất thải phóng xạ RADWASS (Radioactive waste safety standards) Theo chương trình n y, vào năm 1995, IAEA đã xuất bản tài liệu về “các ngun tắc cơ bản trong an tồn quản lý chất ... hàm lượng thải xạ lỏng đồng vị phóng xạ phân lọai mức thải phóng xạ Chất thải phóng xạ nguồn gốc 2.1 Chất thải Theo định nghĩa IAEA, chất thải phóng xạ vật liệu chứa hay bị nhiễm nhân phóng xạ. .. 70kBq/kg, chất thải phóng xạ chất thải có hoạt độ phóng xạ riêng chất phóng xạ [4] Trong quản lý chất thải phóng xạ cần phải làm nhiều giai đo n thu gom phân loại chất thải phóng xạ, xử lý chất thải phóng. .. gian bán rã chất phóng xạ, hoạt độ riêng cho phép thải mơi trường đồng vị phóng xạ tương ứng [7] 2.3 Chất thải sở y học hạt nhân Chất thải phóng xạ y học định nghĩa chất thải phóng xạ thải từ q