Liều chiếu trong là gì? Các công bố khoa học về Liều chiếu trong

Liều Chiếu Trong Là Gì?

Liều chiếu trong (tiếng Anh: internal dose hoặc internal radiation dose) là khái niệm chỉ lượng bức xạ ion hóa mà cơ thể con người hấp thụ khi các chất phóng xạ xâm nhập vào bên trong qua các con đường như hô hấp, tiêu hóa hoặc hấp thụ qua da. Khác với liều chiếu ngoài (external dose), nơi nguồn bức xạ nằm ngoài cơ thể, liều chiếu trong phức tạp hơn do sự phân bố và tích lũy của các chất phóng xạ trong các cơ quan nội tạng, gây ảnh hưởng kéo dài đến sức khỏe.

Đơn Vị Đo và Các Đại Lượng Liều

Trong đo lường bức xạ, có ba đại lượng chính:

• Liều hấp thụ (Absorbed dose): Lượng năng lượng bức xạ được hấp thụ bởi một đơn vị khối lượng vật chất, đo bằng đơn vị gray (Gy), trong đó 1 Gy tương đương với 1 joule năng lượng hấp thụ trên mỗi kilogram vật chất.
• Liều tương đương (Equivalent dose): Đánh giá tác động sinh học của bức xạ lên mô sống, tính bằng cách nhân liều hấp thụ với hệ số trọng số bức xạ (WR), đo bằng sievert (Sv).
• Liều hiệu dụng (Effective dose): Tổng hợp tác động của bức xạ lên toàn bộ cơ thể, tính bằng cách nhân liều tương đương của mỗi cơ quan với hệ số trọng số mô (WT) tương ứng và cộng lại, cũng đo bằng sievert (Sv).

Các Con Đường Phơi Nhiễm Bức Xạ Trong

Chất phóng xạ có thể xâm nhập vào cơ thể qua nhiều con đường khác nhau:

• Hít phải (Inhalation): Các hạt hoặc khí phóng xạ trong không khí được hít vào phổi.
• Nuốt phải (Ingestion): Tiêu thụ thực phẩm hoặc nước uống bị nhiễm phóng xạ.
• Hấp thụ qua da (Absorption): Chất phóng xạ thẩm thấu qua da hoặc qua vết thương hở.

Phân Bố và Tích Lũy Trong Cơ Thể

Sau khi xâm nhập, các chất phóng xạ phân bố và tích lũy tại các cơ quan khác nhau tùy theo đặc tính hóa học và sinh học của chúng:

• Iodine-131: Tích lũy chủ yếu ở tuyến giáp.
• Cesium-137: Phân bố đều trong các mô mềm.
• Strontium-90: Tích lũy trong xương, do tính tương đồng với canxi.

Thời gian mà chất phóng xạ tồn tại trong cơ thể được xác định bởi chu kỳ bán rã hiệu dụng (effective half-life), kết hợp giữa chu kỳ bán rã vật lý và chu kỳ bán rã sinh học:

$\frac{1}{T_{eff}} = \frac{1}{T_{phys}} + \frac{1}{T_{bio}}$

Đánh Giá và Đo Lường Liều Chiếu Trong

Việc đánh giá liều chiếu trong phức tạp hơn so với liều chiếu ngoài và thường sử dụng các phương pháp sau:

• Phân tích sinh học (Bioassay): Đo lường hoạt độ của các chất phóng xạ trong mẫu sinh học như nước tiểu, máu hoặc phân để ước tính lượng chất phóng xạ đã xâm nhập vào cơ thể.
• Đếm toàn thân (Whole-body counting): Sử dụng các thiết bị đặc biệt để đo trực tiếp bức xạ phát ra từ bên trong cơ thể, thường áp dụng cho các chất phát tia gamma.
• Mô hình hóa sinh học: Áp dụng các mô hình toán học để dự đoán sự phân bố và thải trừ của chất phóng xạ trong cơ thể dựa trên dữ liệu sinh học và vật lý.

Liều Cam Kết và Hệ Số Liều

Khi một chất phóng xạ được hấp thụ vào cơ thể, nó có thể tiếp tục chiếu xạ các mô trong một khoảng thời gian dài. Do đó, khái niệm liều cam kết (committed dose) được sử dụng để biểu thị tổng liều mà một cá nhân sẽ nhận được từ một lần hấp thụ chất phóng xạ trong suốt thời gian sau đó, thường là 50 năm đối với người lớn và đến 70 tuổi đối với trẻ em.

Để tính toán liều cam kết, các hệ số liều (dose coefficients) được sử dụng. Đây là các giá trị được xác định bởi các tổ chức như ICRP, cho phép chuyển đổi từ lượng chất phóng xạ hấp thụ (tính bằng becquerel) sang liều hiệu dụng (tính bằng sievert).

Ứng Dụng và Tác Động Thực Tiễn

Y Học Hạt Nhân

Trong y học hạt nhân, các chất phóng xạ được sử dụng cho mục đích chẩn đoán và điều trị. Ví dụ, Technetium-99m được sử dụng rộng rãi trong chụp hình y khoa. Mặc dù bệnh nhân nhận một liều chiếu trong, nhưng lợi ích chẩn đoán thường vượt trội so với rủi ro.

Nguy Cơ Từ Tai Nạn Hạt Nhân

Các sự cố như thảm họa Chernobyl và Fukushima đã dẫn đến phát tán rộng rãi các chất phóng xạ như Iodine-131 và Cesium-137 vào môi trường. Người dân sống trong vùng ảnh hưởng có thể bị phơi nhiễm qua thức ăn, nước uống hoặc không khí, dẫn đến liều chiếu trong kéo dài. Việc đánh giá liều chiếu trong trong các sự cố như vậy giúp xác định vùng sơ tán, theo dõi sức khỏe và quản lý rủi ro y tế lâu dài.

Khai Thác Mỏ và Công Nghiệp

Trong ngành công nghiệp khai khoáng, đặc biệt là khai thác uranium hoặc làm việc trong môi trường có nồng độ radon cao (ví dụ như mỏ than, mỏ urani, hang động), công nhân có thể bị phơi nhiễm bức xạ trong qua hít phải khí radon và các đồng vị con. Đây là nguyên nhân hàng đầu gây ung thư phổi nghề nghiệp do phóng xạ theo WHO.

Tiêu Chuẩn Quốc Tế và Giới Hạn Liều

Các tổ chức như ICRP và IAEA đã xây dựng hệ thống bảo hộ bức xạ nhằm đảm bảo an toàn cho cả người lao động và công chúng. Một số giới hạn quan trọng:

• Người lao động bức xạ: Tổng liều hiệu dụng không quá 20 mSv/năm tính trung bình trong 5 năm (tối đa 50 mSv trong một năm).
• Người dân: Không vượt quá 1 mSv/năm từ các nguồn nhân tạo ngoài y tế.
• Phụ nữ mang thai: Giới hạn nghiêm ngặt hơn, không quá 1 mSv trong thời kỳ thai kỳ.

Chi tiết tại IAEA Safety Standards.

Biện Pháp Giảm Thiểu Liều Chiếu Trong

Để giảm nguy cơ do phơi nhiễm phóng xạ trong, có thể áp dụng các biện pháp sau:

• Kiểm soát nguồn: Lưu trữ, che chắn và xử lý đúng quy trình các chất phóng xạ.
• Giảm tiếp xúc cá nhân: Sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE), giới hạn thời gian và tránh tiếp xúc trực tiếp với vật liệu nhiễm xạ.
• Thông khí và lọc khí: Đặc biệt quan trọng trong khu vực có radon hoặc bụi phóng xạ.
• Giám sát môi trường và sinh học: Theo dõi định kỳ mẫu không khí, nước, đất, thực phẩm, cũng như mẫu sinh học từ người lao động.
• Giáo dục – đào tạo: Tăng cường nhận thức và kỹ năng xử lý tình huống có nguy cơ phơi nhiễm bức xạ.

Kết Luận

Liều chiếu trong là một thành phần quan trọng trong đánh giá an toàn bức xạ tổng thể, đặc biệt trong các lĩnh vực như y học hạt nhân, khai khoáng, năng lượng hạt nhân và xử lý sự cố phóng xạ. Việc hiểu rõ các con đường phơi nhiễm, cơ chế hấp thụ và tác động sinh học của bức xạ trong cơ thể giúp chúng ta xây dựng các biện pháp kiểm soát, phòng ngừa và ứng phó hiệu quả. Sự kết hợp giữa công nghệ giám sát, tiêu chuẩn quốc tế và đào tạo chuyên sâu sẽ là nền tảng để đảm bảo an toàn bức xạ trong kỷ nguyên sử dụng hạt nhân hiện đại.

Tham Khảo

• Wikipedia – Internal dose
• IAEA – Radiation Protection
• ICRP – International Commission on Radiological Protection
• CDC – Radiation Exposure FAQs
• WHO – Radon and Health
• IAEA – Basic Safety Standards (GSR Part 3)