Ô nhiễm phóng xạ

Trang web Hanford cho thấy hai phần ba lượng chất thải phóng xạ ở mức độ cao của Hoa Kỳ theo khối lượng. Các lò phản ứng hạt nhân nằm dọc bờ sông tại Khu Hanford dọc theo Sông Columbia vào tháng 1 năm 1960.

Kể từ năm 2013, khu vực xảy ra thảm họa hạt nhân Fukushima vẫn có tính phóng xạ cao, với khoảng 160.000 người di tản vẫn sống trong nhà ở tạm thời, và một số vùng đất sẽ không thể hoạt động trong nhiều thế kỷ. Công việc dọn dẹp khó khăn sẽ mất 40 năm hoặc hơn, và tiêu tốn hàng chục tỷ đô la.

Ô nhiễm phóng xạ là sự lắng đọng của các chất phóng xạ trên bề mặt hoặc trong chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí (bao gồm cả cơ thể con người), nơi hiện diện của chúng là ngoài ý muốn hoặc không mong muốn.

Sự ô nhiễm này như một mối nguy hiểm do sự phân rã phóng xạ của các chất gây ô nhiễm, các chất gây ra tác hại như bức xạ ion hóa (cụ thể là α, β, và γ tia) và neutron tự do. Mức độ nguy hiểm được xác định bởi nồng độ của các chất gây ô nhiễm, năng lượng của bức xạ được phát ra, loại bức xạ và khoảng cách của các chất ô nhiễm với các cơ quan của cơ thể. Điều quan trọng rằng sự ô nhiễm làm phát sinh nguy cơ bức xạ và các thuật ngữ "bức xạ" và "ô nhiễm" không thể thay thế cho nhau.

Các nguồn gây ô nhiễm phóng xạ có thể được phân thành hai nhóm: tự nhiên và do con người taọ ra. Sau khi xả vũ khí hạt nhân trong khí quyển hoặc vi phạm ngăn chặn lò phản ứng hạt nhân, không khí, đất, con người, thực vật và động vật trong vùng lân cận sẽ bị ô nhiễm bởi nhiên liệu hạt nhân và các sản phẩm phân hạch. Một lọ chất phóng xạ bị đổ như uranyl nitrate có thể làm nhiễm bẩn sàn nhà và bất kỳ giẻ lau nào được sử dụng để lau vết tràn. Các trường hợp ô nhiễm phóng xạ trên diện rộng bao gồm Đảo san hô Bikini, Nhà máy Rocky Flats ở Colorado, thảm họa hạt nhân Fukushima Daiichi, thảm họa Chernobyl và khu vực xung quanh cơ sở Mayak ở Nga.

Nguồn gây ra ô nhiễm

Ô nhiễm không khí toàn cầu Thử nghiệm vũ khí hạt nhân trong khí quyển gần như tăng gấp đôi sự tâp trung ¹⁴ C ở Bắc bán cầu. Âm mưu của khí quyển ¹⁴ C, New Zealand và Áo. Đường cong New Zealand là đại diện cho Nam bán cầu, đường cong Áo là đại diện cho Bắc bán cầu..

Các nguồn gây ô nhiễm phóng xạ có thể là tự nhiên hoặc do con người tạo ra.

Ô nhiễm phóng xạ có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau. Nó có thể do giải phóng khí phóng xạ, chất lỏng hoặc hạt. Ví dụ, nếu một hạt nhân phóng xạ được sử dụng trong y học hạt nhân bị đổ (vô tình hoặc, như trong trường hợp tai nạn Goiânia, do sự thiếu hiểu biết), vật liệu có thể được lan truyền bởi mọi người khi họ đi bộ xung quanh.

Ô nhiễm phóng xạ cũng có thể là kết quả của một số quá trình nhất định, chẳng hạn như giải phóng xenon phóng xạ trong việc tái xử lý nhiên liệu hạt nhân. Trong trường hợp chất phóng xạ không được chứa, nó có thể được pha loãng đến nồng độ an toàn.

Bụi phóng xạ hạt nhân là sự phân bố ô nhiễm phóng xạ bởi vụ nổ hạt nhân trong khí quyển 520 diễn ra từ những năm 1950 đến 1980.

Trong các vụ tai nạn hạt nhân, một biện pháp về loại và lượng phóng xạ được giải phóng, chẳng hạn như từ sự cố ngăn chặn lò phản ứng, được gọi là thuật ngữ nguồn. Ủy ban điều tiết hạt nhân Hoa Kỳ định nghĩa đây là "Các loại và lượng chất phóng xạ hoặc chất độc hại thải ra môi trường sau một vụ tai nạn".

Ô nhiễm không bao gồm chất phóng xạ còn sót lại tại một địa điểm sau khi hoàn thành ngừng hoạt động. Do đó, chất phóng xạ bị niêm phong và chỉ định không được gọi là sự nhiễm bẩn, mặc dù các đơn vị đo lường có thể giống nhau.

Ngăn chặn

Găng tay công nghiệp lớn trong ngành công nghiệp hạt nhân

Ngăn chặn là cách chủ yếu để ngăn chặn ô nhiễm được thải ra môi trường hoặc tiếp xúc hoặc bị con người nuốt phải.

Việc nằm trong dự đinh phân biệt chất phóng xạ với ô nhiễm phóng xạ. Khi các vật liệu phóng xạ tập trung ở mức có thể phát hiện bên ngoài thùng chứa, khu vực bị ảnh hưởng thường được gọi là "bị ô nhiễm".

Có một số lượng lớn các kỹ thuật để chứa các chất phóng xạ để nó không lan rộng ra ngoài vùng chứa và trở thành ô nhiễm. Trong trường hợp chất lỏng, điều này là bằng cách sử dụng các thùng hoặc thùng chứa có độ toàn vẹn cao, thường là với hệ thống bể lắng để có thể phát hiện rò rỉ bằng phương pháp đo phóng xạ hoặc thông thường.

Khi vật liệu có khả năng trở thành không khí, thì việc sử dụng rộng rãi được làm từ hộp đựng găng tay, đây là một kỹ thuật phổ biến trong phòng thí nghiệm nguy hiểm và các hoạt động xử lý trong nhiều ngành công nghiệp. Các hộp đựng găng tay được giữ dưới một áp suất âm nhẹ và khí thông hơi được lọc trong các bộ lọc hiệu suất cao, được theo dõi bằng thiết bị X quang để đảm bảo chúng hoạt động chính xác.

Kiểm soát và giám sát ô nhiễm

Bộ đếm Geiger-Muller đang được sử dụng làm màn hình khảo sát gamma, tìm kiếm mảnh vỡ vệ tinh phóng xạ

Ô nhiễm phóng xạ có thể tồn tại trên bề mặt hoặc trong khối lượng vật liệu hoặc không khí, và các kỹ thuật chuyên môn được sử dụng để đo mức độ ô nhiễm bằng cách phát hiện bức xạ phát ra.

Ảnh hưởng tới sức khỏe của ô nhiễm

Ảnh hưởng sinh học

Ô nhiễm phóng xạ theo định nghĩa phát ra bức xạ ion hóa, có thể chiếu xạ cơ thể con người từ nguồn gốc bên ngoài hoặc bên trong.

Chiếu xạ bên ngoài

Điều này là do bức xạ từ ô nhiễm nằm bên ngoài cơ thể con người. Nó có thể ở vùng lân cận của cơ thể hoặc có thể ở trên bề mặt da. Mức độ rủi ro sức khỏe phụ thuộc vào thời gian và loại và cường độ chiếu xạ. Các bức xạ thâm nhập như tia gamma, tia X, neutron hoặc hạt beta có nguy cơ lớn nhất từ nguồn bên ngoài. Bức xạ xuyên thấu thấp như các hạt alpha có rủi ro bên ngoài thấp do tác dụng che chắn của các lớp trên cùng của da. Xem bài viết về sievert để biết thêm thông tin về cách tính toán này.

Chiếu xạ nội bộ

Ô nhiễm phóng xạ có thể ăn sâu vào cơ thể con người nếu nó ở trong không khí hoặc bị nhiễm bẩn trong thực phẩm hoặc đồ uống, và sẽ chiếu xạ vào bên trong cơ thể. Nghệ thuật và khoa học của việc đánh giá liều bức xạ được tạo ra bên trong là phép đo liều bên trong.

Các tác động sinh học của các hạt nhân phóng xạ ăn vào phụ thuộc rất lớn vào hoạt động, sự phân phối sinh học và tốc độ loại bỏ của hạt nhân phóng xạ, do đó phụ thuộc vào dạng hóa học, kích thước hạt và lộ trình xâm nhập của nó. Hiệu ứng cũng có thể phụ thuộc vào độc tính hóa học của vật liệu lắng, không phụ thuộc vào độ phóng xạ của nó. Một số hạt nhân phóng xạ nói chung có thể được phân phối khắp cơ thể và nhanh chóng bị loại bỏ, như trường hợp với nước triti.

Một số cơ quan tập trung các yếu tố nhất định và do đó các biến thể hạt nhân phóng xạ của các yếu tố đó. Hành động này có thể dẫn đến tỷ lệ loại bỏ thấp hơn nhiều. Ví dụ, tuyến giáp chiếm một tỷ lệ lớn của bất kỳ iod nào đi vào cơ thể. Một lượng lớn iod phóng xạ hít vào hoặc ăn vào có thể làm suy yếu hoặc phá hủy tuyến giáp, trong khi các mô khác bị ảnh hưởng ở mức độ thấp hơn. Iod phóng xạ-131 là một sản phẩm phân hạch phổ biến; nó là một thành phần chính của phóng xạ được giải phóng từ thảm họa Chernobyl, dẫn đến chín trường hợp tử vong do ung thư tuyến giáp ở trẻ em và suy giáp. Mặt khác, iod phóng xạ được sử dụng trong chẩn đoán và điều trị nhiều bệnh về tuyến giáp chính xác do sự hấp thu iod chọn lọc của tuyến giáp.

Nguy cơ phóng xạ được đề xuất bởi Ủy ban Bảo vệ Bức xạ Quốc tế (ICRP) dự đoán rằng một liều hiệu quả của một sievert (100 rem) có khả năng phát triển ung thư 5,5%. Nguy cơ như vậy là tổng của cả liều bức xạ bên trong và bên ngoài.

ICRP tuyên bố "Các hạt nhân phóng xạ được tích hợp trong cơ thể con người sẽ chiếu xạ các mô theo các khoảng thời gian được xác định bởi thời gian bán hủy vật lý và khả năng lưu giữ sinh học của chúng trong cơ thể. Do đó, họ có thể tăng liều cho các mô cơ thể trong nhiều tháng hoặc nhiều năm sau khi uống. Sự cần thiết phải điều chỉnh phơi nhiễm với các hạt nhân phóng xạ và sự tích lũy liều phóng xạ trong thời gian dài đã dẫn đến định nghĩa về lượng liều đã cam kết ". ICRP tuyên bố thêm "Đối với phơi nhiễm bên trong, các liều hiệu quả đã cam kết thường được xác định từ đánh giá lượng chất phóng xạ từ các phép đo sinh học hoặc các đại lượng khác (ví dụ, hoạt động được giữ lại trong cơ thể hoặc trong bài tiết hàng ngày). Liều bức xạ được xác định từ lượng sử dụng sử dụng các hệ số liều khuyến cáo ".

ICRP định nghĩa hai lượng liều cho liều cam kết cá nhân:

Liều lượng tương đương được cam kết, H _T (t) là tích phân thời gian của tỷ lệ liều lượng tương đương trong một mô hoặc cơ quan cụ thể mà một cá nhân sẽ nhận được sau khi đưa chất phóng xạ vào cơ thể bởi Người tham chiếu, trong đó t là thời gian tích hợp trong những năm. Điều này đặc biệt liên quan đến liều trong một mô hoặc cơ quan cụ thể, theo cách tương tự như liều lượng tương đương bên ngoài.

Liều lượng được cam kết hiệu quả, E (t) là tổng của các sản phẩm của liều tương đương với cơ quan hoặc mô đã cam kết và các yếu tố trọng lượng mô thích hợp W _T, trong đó t là thời gian tích hợp trong nhiều năm sau khi uống. Thời hạn cam kết được thực hiện là 50 năm đối với người lớn và 70 năm đối với trẻ em. Điều này đặc biệt liên quan đến liều lượng cho toàn bộ cơ thể, theo cách tương tự như liều hiệu quả bên ngoài.