Đáp án Vật lí 12 chân trời Bài 18: An toàn phóng xạ

BÀI 18. AN TOÀN PHÓNG XẠ

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Vào tháng 03 năm 2011, động đất và sóng thần đã gây ra 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 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?

Hướng dẫn chi tiết:

Những tác hại do chất phóng xạ gây ra là: 

+ Phóng xạ : Do tia alpha có kahr năng ion hoá mạnh nên sẽ vô cùng nguy hiểm nếu chất phóng xạ xâm nhập vào cơ thể khi chúng ta ăn uống, hít thở.

Ví dụ: là một hạt nhân phóng xạ alpha, tồn tại trong tự nhiên ở dạng khí, có thể xâm nhập và tích tụ trong các toàn nhà từ môi trường xung quanh, đặc biệt từ lòng đất. Việc hít phải khí randon với nồng độ cao sẽ làm tăng nguy cơ ung thư phổi.

+ Phóng xạ : Do chùm tia beta cường độ lớn nên có thể gây bỏng

+ Phóng xạ : 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.

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, thậm chí có thể nguy hiểm đến tính mạng.

Khoảng cách giữa nguồn phòng xạ là một trong những yếu tố có ảnh hượng lớn đến tác hại của bức xạ. Sự ảnh hưởng của phóng xạ lên cơ thể chúng ta giảm đi khi khoảng cách đến nguồn phóng xạ tăng lên. Vì vậy, di tản ra xa nguồn phóng xạ là một trong những phương án tối ưu để giảm tác hại của nguồn phóng xạ.

1. TÁC HẠI CỦA CÁC TIA PHÓNG XẠ

Thảo luận 1: Nhắc lại những tính chất cơ bản của các tia phóng xạ .

Hướng dẫn chi tiết:

- Tia : 

+ Tốc độ khoảng 2.10⁷ m/s

+ Có khả năng ion hóa mạnh các nguyên tử khác trên đường đi của nó và nhanh chóng mất năng lượng.

+ 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 : 

+ Có thể được phóng ra với tốc độ đạt xấp xỉ tốc độ ánh sáng trong chân không.

+ Tia cũng có khả năng ion hóa các nguyên tử trên đường đi của nó nhưng yếu hơn so với tia . 

+ Tia có thể đi được quãng đường khoảng vài mét trong không khí và có khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia (có thể xuyên qua một phần lá nhôm dày cỡ milimet).

- Tia : 

+ Có bước sóng ngắn, là hạt photon có năng lượng cao

+ Có khả năng đâm xuyên lớn hơn nhiều lần so với tia và .

+ Dùng chì để che chắn tia gamma

Thảo luận 2: 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 lí nghiêm trọng hơn các bức xạ trong vùng nhìn thấy.

Hướng dẫn chi tiết:

Ta có công thức : , năng lượng của một bức xạ điện từ tỉ lệ nghịch với bước sóng tức là bước sóng càng ngắn thì năng lượng càng cao.

+ Bước sóng của tia nhỏ hơn nhiều lần so với bước sóng của các bức xạ trong vùng nhìn thấy nên năng lượng của tia lớn hơn nhiều lần so với năng lượng của các bức xạ này. 

+ Do đó, khả năng đâm xuyên của tia 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.

+ Tia gamma có khả năng ion hoá mạnh nhất, dẫn đến tổn thương thế bào nghiêm trọng hơn so với các bức xạ khác.

2. BIỂN CẢNH BÁO PHÓNG XẠ

Thảo luận 3: Quan sát Hình 18.4 và thảo luận về ý nghĩa của các chi tiết trong biển này.

Hướng dẫn chi tiết:

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.

Ý nghĩa: khi nhìn thấy biển báo Hình 18.4 thì cần chạy khỏi khu vực đó ngay lập tức, các phóng xạ sẽ gây chết người. Còn Hình 18.3 là cảnh báo khu vực chất có phóng xạ.

3. QUY TẮC AN TOÀN PHÓNG XẠ

Thảo luận 4: Tìm hiểu một số quy tắc an toàn khi làm việc với nguồn phóng xạ

Hướng dẫn chi tiết:

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. Bởi vì ảnh hưởng của bức xạ lên cơ thể sống càng lớn khi thời gian phơi nhiễm với nguồn phóng xạ càng dài.

- 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. Bởi vì sự ảnh hưởng của phóng xạ lên cơ thể chúng ta giảm khi khoảng cách đến nguồn phóng xạ tăng lên.

- 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). Bởi vì các tia phóng xạ có thể được che chắn bằng những vật liệu phù hợp để giảm nguy cơ tiếp xúc phóng xạ.

- Bộ Y tế khuyến cáo những người làm việc với các nguồn phóng xạ nên khám sức khoẻ định kì mỗi 3 hoặc 6 tháng để kịp thời phát hiện các biểu hiện bệnh lí do phóng xạ.

Thảo luận 5: Tìm hiểu một số yêu cầu đối với nhân viên bức xạ

Hướng dẫn chi tiết:

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: 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.

Hướng dẫn chi tiết:

Các 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 là: 

- 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: Thiết kế bảng quy tắc an toàn tại một phòng thí nghiệm vật lí hạt nhân có sử dụng nguồn phóng xạ.

Gợi ý chi tiết:

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. 

11. Chỉ sử dụng nguồn phóng xạ khi có sự cho phép của người hướng dẫn.

12. Không bao giờ chạm tay vào nguồn phóng xạ bằng tay trân.

13. Rửa tay sạch sau khi làm việc với nguồn phóng xạ.

14. Báo cáo cho người hướng dẫn về bất kì sự cố nào xảy ra trong quá trình làm việc.

15. Kiểm tra bản thân bằng máy đo phóng xạ để đảm bảo không bị nhiễm bẩn.

BÀI TẬP

1. 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

Hướng dẫn chi tiết:

Đáp án C.

2. Các phương án đảm bảo an toàn phóng xạ có phụ thuộc tính chất của mỗi tia phóng xạ không? Giải thích.

Gợi ý chi tiết:

Các phương án đảm bảo an toàn phóng xạ phụ thuộc tính chất của mỗi tia phóng xạ.

Bởi vì tác dụng của mỗi tia phóng xạ, như tính đâm xuyên khác nhau, khả ion hoá  đối với mỗi tia tia , và là khác nhau.