Sievert (Sievert)

Tại sao cần Sievert?

Các loại bức xạ ion hóa khác nhau (như tia alpha, beta, gamma, neutron) có khả năng gây hại sinh học khác nhau ngay cả khi chúng truyền cùng một lượng năng lượng. Ví dụ, bức xạ alpha gây tổn hại sinh học nhiều hơn bức xạ gamma khoảng 20 lần khi cùng mức năng lượng được hấp thụ. Do đó, đơn vị Gray (Gy), đơn vị đo liều hấp thụ (năng lượng bức xạ được hấp thụ trên một đơn vị khối lượng), không đủ để đánh giá đầy đủ rủi ro sinh học. Sievert được sử dụng để tính đến sự khác biệt này.

Công thức

Liều tương đương $H$ (tính bằng Sv) được tính bằng công thức:

$H = w_R \times D$

Trong đó:

• $D$ là liều hấp thụ (đơn vị Gray – Gy), biểu thị năng lượng bức xạ được hấp thụ trên một đơn vị khối lượng ($1 \, \text{Gy} = 1 \, \text{J/kg}$).
• $w_R$ là hệ số trọng số bức xạ, phản ánh khả năng gây hại sinh học tương đối của từng loại bức xạ so với bức xạ gamma. $w_R$ không có đơn vị.

Ví dụ:

• $w_R$ cho tia gamma và tia X là 1.
• $w_R$ cho tia alpha là 20.
• $w_R$ cho neutron có thể thay đổi từ 5 đến 20 tùy thuộc vào năng lượng của chúng.

Các bội số và ước số của Sievert

Vì sievert là một đơn vị khá lớn đối với phơi nhiễm bức xạ thông thường, nên các bội số và ước số của nó thường được sử dụng:

• Millisievert (mSv): $1 \, \text{Sv} = 1000 \, \text{mSv}$
• Microsievert (µSv): $1 \, \text{mSv} = 1000 \, \text{µSv}$

Ví dụ về liều bức xạ

Dưới đây là một số ví dụ về liều bức xạ thường gặp trong cuộc sống, được đo bằng sievert hoặc các bội số/ước số của nó:

• Chụp X-quang ngực: khoảng 0.1 mSv
• Liều trung bình hàng năm từ nguồn bức xạ tự nhiên: khoảng 2.4 mSv
• Giới hạn liều cho công nhân bức xạ (trung bình 5 năm): 100 mSv
• Liều gây ra hội chứng nhiễm xạ cấp tính: > 1 Sv

Lưu ý

Sievert đo lường liều tương đương, nó cung cấp một ước tính về rủi ro ngẫu nhiên của các tác động sức khỏe do bức xạ gây ra, chẳng hạn như ung thư. Nó không áp dụng cho các tác động xác định xảy ra ở liều cao, chẳng hạn như bỏng da hoặc hội chứng nhiễm xạ cấp tính.

Sievert là một đơn vị quan trọng để đánh giá rủi ro sinh học của bức xạ ion hóa. Nó cho phép so sánh tác động của các loại bức xạ khác nhau và giúp thiết lập các giới hạn an toàn cho phơi nhiễm bức xạ.

Phân biệt giữa Liều tương đương và Liều hiệu dụng

Mặc dù sievert được dùng để đo liều tương đương, nhưng nó cũng được sử dụng để đo một đại lượng liên quan gọi là liều hiệu dụng. Liều hiệu dụng ($E$) tính đến độ nhạy bức xạ khác nhau của các mô và cơ quan khác nhau trong cơ thể. Nó được tính bằng cách nhân liều tương đương ở mỗi cơ quan hoặc mô với một hệ số trọng số mô ($w_T$) rồi cộng các giá trị này lại.

$E = \sum_T w_T \times H_T$

Trong đó:

• $H_T$ là liều tương đương trung bình trong mô hoặc cơ quan T.
• $w_T$ là hệ số trọng số mô cho mô hoặc cơ quan T.

Tổng của tất cả các hệ số trọng số mô bằng 1. Ví dụ:

• $w_T$ cho tuyến giáp là 0.04.
• $w_T$ cho phổi là 0.12.
• $w_T$ cho tuyến sinh dục là 0.08.

Liều hiệu dụng cung cấp một thước đo tổng thể rủi ro sức khỏe do phơi nhiễm bức xạ trên toàn bộ cơ thể, trong khi liều tương đương chỉ tập trung vào một cơ quan hoặc mô cụ thể. Cả hai đại lượng này đều được đo bằng sievert.

Ứng dụng của Sievert

Sievert được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực liên quan đến bức xạ ion hóa, bao gồm:

• Y học hạt nhân: Đánh giá liều bức xạ cho bệnh nhân trong các thủ thuật chẩn đoán và điều trị bằng phóng xạ.
• Xạ trị: Lập kế hoạch điều trị ung thư bằng bức xạ, đảm bảo liều bức xạ đến khối u là tối đa trong khi giảm thiểu tác hại cho các mô khỏe mạnh xung quanh.
• An toàn bức xạ nghề nghiệp: Thiết lập giới hạn liều cho công nhân làm việc trong môi trường có bức xạ, ví dụ như nhân viên y tế, nhân viên nhà máy điện hạt nhân.
• Bảo vệ môi trường: Đánh giá tác động của bức xạ lên môi trường và con người do các hoạt động như khai thác uranium hoặc xử lý chất thải phóng xạ.
• Ứng phó khẩn cấp hạt nhân: Đánh giá mức độ phơi nhiễm bức xạ và rủi ro sức khỏe trong các trường hợp sự cố hạt nhân.

Rủi ro ung thư do phơi nhiễm bức xạ

Mặc dù không có ngưỡng liều an toàn tuyệt đối cho bức xạ ion hóa, nhưng rủi ro ung thư tăng lên theo liều tích lũy. Ủy ban Khoa học Liên hợp quốc về Tác động của Bức xạ Nguyên tử (UNSCEAR) ước tính rằng rủi ro tử vong do ung thư tăng thêm khoảng 5.5% cho mỗi sievert phơi nhiễm. Điều này có nghĩa là nếu 100 người tiếp xúc với 1 Sv bức xạ, thì dự kiến sẽ có thêm 5-6 người tử vong do ung thư so với nhóm người không bị phơi nhiễm.

• International Commission on Radiological Protection (ICRP). Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 103. Ann. ICRP 37 (2-4).
• United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR). Sources and effects of ionizing radiation. UNSCEAR 2008 Report to the General Assembly, with scientific annexes. Volume I: Sources.
• National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP). Ionizing Radiation Exposure of the Population of the United States. NCRP Report No. 160.

Câu hỏi và Giải đáp

Ngoài $w_R$ và $w_T$, còn yếu tố nào khác ảnh hưởng đến tác động sinh học của bức xạ ion hoá?

Trả lời: Ngoài hệ số trọng số bức xạ ($w_R$) và hệ số trọng số mô ($w_T$), còn nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến tác động sinh học của bức xạ, bao gồm:

• Tốc độ liều: Liều nhận được trong thời gian ngắn gây hại nhiều hơn cùng liều đó nhận được trong thời gian dài.
• Phân bố liều: Bức xạ tập trung vào một vùng nhỏ trên cơ thể gây hại nhiều hơn cùng liều đó phân bố trên diện rộng.
• Tuổi: Trẻ em nhạy cảm với bức xạ hơn người lớn.
• Trạng thái sức khỏe: Những người có sức khỏe yếu có thể nhạy cảm với bức xạ hơn.
• Yếu tố di truyền: Một số người có thể nhạy cảm với bức xạ hơn do yếu tố di truyền.

Liều hiệu dụng có tính đến tất cả các loại bức xạ không? Nếu không, hãy cho ví dụ.

Trả lời: Liều hiệu dụng được thiết kế để tính đến hầu hết các loại bức xạ ion hoá thường gặp, bao gồm photon (tia X và gamma), electron, proton, neutron, và hạt alpha. Tuy nhiên, nó không tính đến bức xạ từ trường tĩnh hoặc trường điện từ tần số thấp.

Làm thế nào để giảm thiểu phơi nhiễm bức xạ trong cuộc sống hàng ngày?

Trả lời: Có một số biện pháp giúp giảm thiểu phơi nhiễm bức xạ trong cuộc sống hàng ngày:

• Hạn chế chụp X-quang y tế nếu không cần thiết: Trao đổi với bác sĩ về lợi ích và rủi ro của việc chụp X-quang.
• Bảo vệ bản thân khỏi ánh nắng mặt trời: Sử dụng kem chống nắng, đội mũ và mặc quần áo dài tay để giảm phơi nhiễm tia cực tím (một loại bức xạ không ion hoá).
• Kiểm tra mức radon trong nhà: Radon là một chất khí phóng xạ tự nhiên có thể tích tụ trong nhà.

Tại sao $w_R$ của hạt alpha cao hơn nhiều so với tia gamma?

Trả lời: Hạt alpha có khối lượng lớn và mang điện tích dương gấp đôi so với electron. Do đó, chúng tương tác mạnh với vật chất và truyền năng lượng của mình trong một khoảng cách rất ngắn. Điều này dẫn đến mật độ ion hoá cao dọc theo đường đi của chúng, gây ra tổn thương cục bộ lớn hơn so với tia gamma, vốn có khả năng xuyên sâu hơn và phân tán năng lượng trên một vùng rộng hơn.

Làm thế nào để so sánh rủi ro do phơi nhiễm bức xạ với các rủi ro khác trong cuộc sống?

Trả lời: So sánh rủi ro do phơi nhiễm bức xạ với các rủi ro khác có thể khó khăn. Tuy nhiên, liều hiệu dụng tính bằng sievert cung cấp một cách để định lượng rủi ro và so sánh với các rủi ro khác được biểu thị bằng cùng đơn vị. Ví dụ, rủi ro tử vong do ung thư tăng thêm khoảng 5.5% cho mỗi sievert phơi nhiễm. Con số này có thể được so sánh với rủi ro của các hoạt động khác như hút thuốc, lái xe, hoặc tiếp xúc với các chất ô nhiễm khác. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc so sánh rủi ro là phức tạp và cần xem xét nhiều yếu tố.