›

Khóa luận Nghiên cứu những quan niệm sai lầm về phóng xạ của học sinh, sinh viên và nguyên nhân mắc phải sai lầm

pdf 58 trang thiennha21 16/04/2022 8610
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Nghiên cứu những quan niệm sai lầm về phóng xạ của học sinh, sinh viên và nguyên nhân mắc phải sai lầm", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_nghien_cuu_nhung_quan_niem_sai_lam_ve_phong_xa_cua.pdf

Nội dung text: Khóa luận Nghiên cứu những quan niệm sai lầm về phóng xạ của học sinh, sinh viên và nguyên nhân mắc phải sai lầm

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH NGUYỄN PHƯƠNG KHẢ TRÂN NGHIÊN CỨU NHỮNG QUAN NIỆM SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ CỦA HỌC SINH, SINH VIÊN VÀ NGUYÊN NHÂN MẮC PHẢI SAI LẦM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – 2020
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH NGUYỄN PHƯƠNG KHẢ TRÂN NGHIÊN CỨU NHỮNG QUAN NIỆM SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ CỦA HỌC SINH, SINH VIÊN VÀ NGUYÊN NHÂN MẮC PHẢI SAI LẦM Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Th.S: LÊ ANH ĐỨC Thành phố Hồ Chí Minh – 2020
  3. LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận này, tôi đã nhận được sự quan tâm và giúp đỡ rất lớn từ quý Thầy, Cô, gia đình và bạn bè. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình đến: Thầy Th.S Lê Anh Đức - Người trực tiếp hướng dẫn về mặt chuyên môn, đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt những kinh nghiệm và giúp đỡ tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Quý Thầy, Cô Khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm Tp. HCM luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có thể thực hiện các nghiên cứu phục vụ cho khóa luận. Ban giám hiệu, quý Thầy, Cô và các em học sinh trường THPT Trần Khai Nguyên đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong việc điều tra, khảo sát. Cô Nguyễn Thục Uyên đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện khảo sát. Quý Thầy, Cô phản biện và hội đồng chấm khóa luận đã đọc và có những nhận xét, góp ý cho khóa luận. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình và bạn bè luôn sát cánh bên tôi trong thời gian học tập, luôn ủng hộ về mọi mặt để tôi hoàn thành khóa luận này trong điều kiện tốt nhất.
  4. MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN QUAN NIỆM SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ 3 1.1 Cơ sở lý thuyết quan niệm sai lầm về phóng xạ 3 1.1.1 Định nghĩa 3 1.1.2 Những quan niệm sai lầm về phóng xạ 3 1.1.2.1 Nguồn phóng xạ là nhân tạo 3 1.1.2.2 Sợ tiếp xúc với nguồn phóng xạ trong tự nhiên 3 1.1.2.3 An toàn phóng xạ 4 1.1.2.4 Truyền phóng xạ 4 1.1.2.5 Ứng dụng của phóng xạ 4 1.1.2.6 Rò rỉ phóng xạ 5 1.2 Nghiên cứu kiến thức phóng xạ 5 1.2.1 Hiện tượng phóng xạ 5 1.2.1.1 Khái niệm 5 1.2.1.2 Đặc điểm 5 1.2.1.3 Các loại phóng xạ 5 1.2.1.4 Định luật phóng xạ 8 1.2.2 Độ phóng xạ 9 1.2.2.1 Khái niệm 9 1.2.2.2 Biểu thức 9 1.2.3 Nguồn phóng xạ 9 1.2.3.1 Nguồn phóng xạ tự nhiên 9 1.2.3.2 Nguồn phóng xạ nhân tạo 10 1.2.4 Mức độ nguy hiểm của nguồn phóng xạ 10
  5. 1.2.5 Bảo quản nguồn phóng xạ 13 1.2.6 Ứng dụng của phóng xạ 15 1.2.7 Chất thải phóng xạ 17 1.2.8 An toàn phóng xạ 18 1.3 Phân bố chương trình dạy học ở phổ thông 19 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG BẢNG KHẢO SÁT VỀ PHÓNG XẠ Ở HỌC SINH, SINH VIÊN 22 2.1 Các bước chính để xây dựng bộ câu hỏi 22 2.2 Đề xuất bảng khảo sát thử 22 2.2.1 Xin ý kiến chuyên gia 23 2.2.2 Đánh giá độ tin cậy của phiếu khảo sát 24 2.2.3 Đánh giá kết quả khảo sát thử 25 2.3 Đề xuất bảng khảo sát hoàn thiện 25 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT, XỬ LÍ SỐ LIỆU VÀ ĐƯA RA NHẬN XÉT. 31 3.1 Thông tin chung 31 3.2 Thực trạng giáo dục hiện nay 31 3.3 Kết quả khảo sát về phóng xạ 31 3.3.1 Nguồn phóng xạ 31 3.3.2 Ứng dụng của phóng xạ 34 3.3.3 Tác hại của phóng xạ 37 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC 47
  6. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Bộ GD&ĐT: Bộ Giáo dục và đào tạo THPT: Trung học phổ thông ATBXHN: An toàn bức xạ hạt nhân.
  7. DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Các tia phóng xạ bị lệch phương khi đi vào vùng điện trường 8 Hình 2-1: Quy trình cơ bản thu thập và xử lí dữ liệu 23 Hình 3-1: Thực trạng phương pháp giáo dục kiến thức phóng xạ ở phổ thông 31 Hình 3-2: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ có trong môi trường tự nhiên xung quanh chúng ta" 32 Hình 3-3: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Tia phóng xạ được phát ra từ điện thoại, laptop, wifi, lò vi sóng ". 32 Hình 3-4: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Tia phóng xạ được phát ra từ điện thoại, laptop, wifi, lò vi sóng ". 33 Hình 3-5 :Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ được phát ra từ lò phản ứng hạt nhân, phòng thí nghiệm" 33 Hình 3-6: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Tia alpha, tia beta, tia gamma là tia phóng xạ" 34 Hình 3-7: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ được ứng dụng trong nhà máy điện hạt nhân, lò phản ứng hạt nhân" 34 Hình 3-8 Câu trả lời của học sinh, sinh viên về câu 3 phần ứng dụng của phóng xạ"Xạ trị ung thư, điều trị bướu cổ hay chẩn đoán các khối u trong cơ thể" 35 Hình 3-9: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Định tuổi các vật liệu khảo cổ" 35 Hình 3-10: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ được ứng dụng trong soi chiếu hành lí, kiểm tra an ninh tại sân bay" 36 Hình 3-11: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Chiếu xạ thực phẩm diệt khuẩn" 36 Hình 3-12: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Con người có thể bị buồn nôn, đau đầu, chóng mặt khi tiếp xúc với nguồn phóng xạ" 37 Hình 3-13: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ luôn rất nguy hiểm khi tiếp xúc gần nguồn phóng xạ" 37 Hình 3-14: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Các bác sĩ làm việc ở phòng xạ trị với tần suất lớn sẽ bị ung thư" 38
  8. Hình 3-15: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ gây chết người ngay lập tức khi vừa tiếp xúc với nguồn phóng xạ" 39 Hình 3-16: Trái táo đặt gần nguồn phóng xạ 39 Hình 3-17: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Trái táo đặt rất gần nguồn phóng xạ, trái táo đó bị nhiễm phóng xạ" 39
  9. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Mức độ nguồn phóng xạ 11 Bảng 1.2: Phân bố chương trình Vật lí ở THPT 20 Bảng 2.1: Kết quả khảo sát thử 22 Bảng 2.2: Độ tin cậy câu trả lời ở khảo sát thử 25 Bảng 3.1: So sánh câu trả lời của học sinh và sinh viên 40 Bảng 3.2: So sánh câu trả lời của học sinh và sinh viên 41
  10. MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Bom nguyên tử hạt nhân hay nhà máy hạt nhân vẫn là những đề tài được các nước trên thế giới quan tâm. Do vậy, vật lí hạt nhân là một môn học đang được chú trọng và đẩy mạnh ở các nước phương Tây. Trong những năm gần đây, ngành giáo dục nước ta đang không ngừng đổi mới phương pháp giảng dạy nhằm phát triển năng lực của học sinh. Một trong những định hướng đổi mới phương pháp dạy học vật lí là thí nghiệm. Thí nghiêm có vai trò quan trọng trong việc dạy học vì nó tăng hứng thú cho học sinh và góp phần kích thích phát triển năng lực của học sinh. Trong thực tế, học sinh Việt Nam được tìm hiểu về phóng xạ, phản ứng hạt nhân thông qua chương 7 “hạt nhân nguyên tử” ở lớp 12 môn Vật lí, chương trình THPT. Đối với chương này, định hướng của Sách giáo khoa vẫn thuần lí thuyết, không có thí nghiệm, ví dụ minh họa. Do đó, để hiểu rõ, chính xác kiến thức phóng xạ là điều khó khăn đối với học sinh. Thông qua các bài báo khoa học khảo sát về quan niệm phóng xạ ở các nước Úc, Mỹ, Bồ Đào Nha tôi nhận ra rằng học sinh, sinh viên ở Việt Nam cũng có thể phạm những sai lầm trên khi nhắc đến phóng xạ. Những sai lầm mà học sinh, sinh viên phạm phải có thể có nhiều nguyên nhân khác nhau như từ truyền thông (đọc báo, internet ), từ quan niệm xã hội, gia đình, học đường (bạn bè, giáo viên, phương pháp giảng dạy ) .Nhưng hiện nay ở Việt Nam chưa có nghiên cứu nào chỉ ra những sai lầm đó cho học sinh, sinh viên nên những quan niệm sai được truyền từ thế hệ này đến thế hệ khác. Xuất phát từ những lí do trên, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu những quan niệm sai lầm về phóng xạ ở học sinh, sinh viên Tp. HCM” nhằm giúp học sinh, sinh viên có cái nhìn khách quan hơn về phóng xạ. 2. Mục đích nghiên cứu Điều tra những quan niệm sai lầm về phóng xạ học sinh, sinh viên thường phạm phải và xác định nguyên nhân mắc phải sai lầm. 1
  11. 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu − Quan niệm sai lầm về phóng xạ ở học sinh 12 và sinh viên năm 3, 4. 3.2 Phạm vi nghiên cứu − Học sinh lớp 12 Trường THPT Trần Khai Nguyên, Quận 5, Tp. HCM − Sinh viên khoa vật lí Trường Đại học Sư phạm Tp. HCM. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu − Nghiên cứu cơ sở lí luận về những quan niệm sai lầm về phóng xạ ở học sinh, sinh viên − Nghiên cứu các bài báo khoa học về khảo sát học sinh về phóng xạ ở các nước ngoài. − Nghiên cứu các quan niệm về phóng xạ ở học sinh, sinh viên Việt Nam − Nghiên cứu chương trình dạy học, phương pháp dạy học phóng xạ ở trung học phổ thông và đại học ở Việt Nam. − Nghiên cứu các thí nghiệm về phóng xạ ở phổ thông và đại học. − Nghiên cứu đề xuất bảng khảo sát các hiểu biết của học sinh, sinh viên về phóng xạ. − Khảo sát học sinh phổ thông và sinh viên năm nhất đại học dựa trên bảng khảo sát đã đề xuất. − Xử lí số liệu và đưa ra kết luận của khảo sát. − Đánh giá kết quả khảo sát và đề xuất nguyên nhân phạm phải sai lầm. 5. Cấu trúc dự kiến của khóa luận Luận văn được trình bày gồm các phần: MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN QUAN NIỆM SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ. CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG BẢNG KHẢO SÁT SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ. CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT, XỬ LÍ SỐ LIỆU VÀ ĐƯA RA NHẬN XÉT. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 2
  12. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN QUAN NIỆM SAI LẦM VỀ PHÓNG XẠ 1.1 Cơ sở lý thuyết quan niệm sai lầm về phóng xạ 1.1.1 Định nghĩa Quan niệm là cách hiểu riêng của mỗi cá nhân về một sự vật, hiện tượng, một vấn đề theo ý riêng của cá nhân đó. Quan niệm sai lầm là những cách hiểu, suy nghĩ, nhận thức sai lệch về một vấn đề nào đó của mỗi cá nhân. 1.1.2 Những quan niệm sai lầm về phóng xạ 1.1.2.1 Nguồn phóng xạ là nhân tạo Nguồn phóng xạ có cả nguồn tự nhiên và nhân tạo. Nguồn phóng xạ nhân tạo được con người tạo ra nhằm mục đích phục vụ y tế, khoa học kĩ thuật, công nghiệp . Trong tự nhiên, phóng xạ được tìm thấy trong đất, đá, than đá, nước, không khí, 12 gỗ Trong khí quyển có cacbon dioxit ( 2), các hạt nhân cacbon có lẫn cả 6 và 14 14 −6 6 ( 6 chiếm 10 %). [29] Theo nghiên cứu của Hiệp hội giáo viên Vật Lí Mỹ, nhiều sinh viên cho rằng phóng xạ là nhân tạo [1]. Ở Bồ Đào Nha hơn 50% sinh viên trẻ và từ 30% đến 40% những người lớn tuổi tuyên bố chưa bao giờ nghe về phóng xạ tự nhiên [2]. 84% học sinh Anh cho rằng phóng xạ xuất phát từ nhà máy điện hạt nhân [13]. 1.1.2.2 Sợ tiếp xúc với nguồn phóng xạ trong tự nhiên Phóng xạ có trong nước, không khí, cây gỗ .những thứ mà ta tiếp xúc hằng ngày nhưng hầu như không ai biết về điều đó. Khi được hỏi về việc tiếp xúc với phóng xạ trong tự nhiên, 36% học sinh nói rằng họ không muốn tiếp xúc vì sợ bị phơi nhiễm phóng xạ [14]. Ở việt nam, đá granit có hoạt độ phóng xạ cao hơn so với các nước khác (phóng xạ radon) [10]. Nồng độ khí radon cao gây ung thư phổi [11]. Nhưng hiện nay, đá granit đang là loại đá thông dụng được người tiêu dùng chọn làm đá ốp tường, sàn nhà 3
  13. 1.1.2.3 An toàn phóng xạ Phóng xạ có nguy hiểm đến sức khỏe con người không? 78% học sinh Anh cho rằng phóng xạ gây nguy hiểm chết người [13]. Sinh viên đại học khi đã được học về an toàn phóng xạ vẫn e sợ tiếp xúc với chất phóng xạ trong phòng thí nghiệm. Vậy phóng xạ có nguy hiểm không và nếu có chúng ta phải phòng tránh như thế nào? Tuy nhiên chương trình sách giáo khoa Vật Lí lớp 12 hiện hành, học sinh không được học về an toàn phóng xạ [5]. Tháng 3 năm 2019, Trường Trung học phổ thông Trần Khai Nguyên đã cho học sinh tiến hành thí nghiệm quan sát chuyển động của các tia phóng xạ alpha, beta. Trước khi cho học sinh làm thí nghiệm, giáo viên trường đã kiểm tra và đảm bảo an toàn cho học sinh. Vậy mức độ phóng xạ bao nhiêu sẽ an toàn cho người tiếp xúc với chất phóng xạ? 1.1.2.4 Truyền phóng xạ Khi một quả dâu tây được đặt gần nguồn phóng xạ. Theo kết quả của Harrington, 68% sinh viên vật lí tính toán dựa trên trước khi hướng dẫn về bức xạ nghĩ rằng dâu tây sẽ vẫn phóng xạ khi nguồn đã được gỡ bỏ [3]. 70% học sinh Thổ Nhĩ Kỳ cho rằng dâu tây trở thành một nguồn phóng xạ và do đó có hại [14]. Tương tự vậy, 36% sinh viên cho rằng họ ngại tiếp tục với người được tiêm chất phóng xạ hay người phơi nhiễm phóng xạ vì những người đó xem như trở thành “nguồn phóng xạ” [14]. Vậy có cần cách li những bệnh nhân xạ trị ung thư hay các bác sĩ làm trong phòng xạ trị với người bình thường hay không? Năm 2011, Nhật Bản thu hồi hơn 400.000 hộp sữa có nồng độ phóng xạ cesium đến 30,8 becquerel (mức độ cho phép 240 becquerel) nghi ngờ số phóng xạ trên bị rò rỉ từ Nhà máy hạt nhân Fukushima số 1 và xâm nhập vào quá trình sấy sữa bằng khí nóng [5]. Nhiều nguồn tin cho rằng uống sữa nhiễm phóng xạ hay uống sữa của bò ăn phải cỏ nhiễm phóng xạ sẽ gây ung thư [8-9]. Vậy chiếu xạ thực phẩm liệu có an toàn không? Có làm thực phẩm bị nhiễm xạ? [12]. 1.1.2.5 Ứng dụng của phóng xạ Khi nhắc đến phóng xạ, 70% học sinh cho rằng phóng xạ chỉ có hại [13]. Phóng xạ nguy hiểm nhưng ít ai biết rằng chúng ta đang tiếp xúc với phóng xạ hằng ngày. Phóng xạ được ứng dụng nhiều trong y học hạt nhân như xạ trị, chiếu xạ diệt vi khuẩn, 4
  14. chụp cắt lát CT, thủ thuật in vivo, . [6],[7]. Những phóng xạ này không gây hại ngay lập tức nhưng sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe đối người tiếp xúc thường xuyên, phụ nữ mang thai .[2]. Ngoài ra phóng xạ còn được ứng dụng trong công nghiệp như kiểm tra mật độ vật liệu, thăm dò giếng khoan, .[7]. 1.1.2.6 Rò rỉ phóng xạ Rò rỉ phóng xạ hay chất thải phóng xạ đang là vấn đề toàn cầu cần được xử lí. Năm 2011, nhà máy điện hạt nhân Fukusima bị rò rỉ chất phóng xạ ra môi trường, gây ô nhiễm nguồn nước. Hơn 100 sinh viên Anh lo ngại việc sử dụng tàu ngầm hạt nhân sẽ gây hại đến môi trường và sinh vật sống dưới nước do rò rỉ phóng xạ hạt nhân [13]. 1.2 Nghiên cứu kiến thức phóng xạ 1.2.1 Hiện tượng phóng xạ 1.2.1.1 Khái niệm Phóng xạ là quá trình phân rã tự phát của một hạt nhân không bền vững (tự nhiên hay nhân tạo). Quá trình phân rã này kèm theo sự tạo ra các hạt và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ. Hạt nhân tự phân rã gọi là hạt nhân mẹ, hạt nhân được tạo thành sau phân rã gọi là hạt nhân con. [29] 1.2.1.2 Đặc điểm − Có bản chất là một quá trình biến đổi hạt nhân. − Có tính tự phát và không điều khiển được. − Là một quá trình ngẫu nhiên. 1.2.1.3 Các loại phóng xạ Trong quá trình phân rã của hạt nhân, tùy theo các tia phát ra người ta phân loại các dạng phóng xạ gồm: phóng xạ alpha (훼), phóng xạ beta (훽), phóng xạ gamma (훾). Các tia phóng xạ là những tia không nhìn thấy được, nhưng có những tác dụng cơ bản như kích thích một số phản ứng hóa học, ion hóa chất khí a. Phóng xạ alpha (휶) 4 − Tia α bản chất là dòng hạt nhân của nguyên tử Heli, kí hiệu 2 He AA−44 − Phương trình phóng xạ: ZZX→+−22 Y He 5
  15. − Trong không khí, tia α chuyển động với vận tốc khoảng 2.107 m/s. Đi được chừng vài centimet trong không khí và chừng vài micromet trong vật rắn, không xuyên qua được tấm bìa dày 1 mm. − Khi đi vào điện trường, tia α bị lệch về bản âm của tụ điện (vì tia α là dòng hạt 4 nhân 2 He nên mang điện tích dương). − Có khả năng ion hóa không khí mạnh. b. Phóng xạ beta () : Có hai loại phóng xạ  là  + và  − 0 ❖ Phóng xạ : bản chất là dòng electron ( −1e ) AA00 − Phương trình phóng xạ: ZZX→+−1 Y + 1 e + 0 100 − Bản chất của phóng xạ : 010np→+ . − Phóng xạ ngoài sinh ra còn có1 hạt sơ cấp gọi là phản hạt nơtrino. − Tia chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng (3.10/)vcms 8 . − Trong không khí tia có thể đi được quãng đường dài vài mét và trong kim loại có thể đi được vài mm. − Bản chất là dòng electron nên Khi đi vào điện trường, tia bị lệch về bản dương của tụ điện. − Có khả năng ion hóa không khí nhưng yếu hơn tia α. + 0 ❖ Phóng xạ  : bản chất là dòng phản hạt electron ( 1e ) hay còn gọi là hạt pozitron. AA00 − Phương trình phóng xạ: ZZX→−1 Y + 1 e + 0 + 010 − Bản chất của phóng xạ  : 100pn→+ . − Phóng xạ  + ngoài sinh ra hạt pozitron còn có1 hạt sơ cấp gọi nơtrino. − Tia  + chuyển động với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng − Bản chất là dòng pozitron ( +) nên khi đi vào điện trường, tia bị lệch về bản dương của tụ điện. 6
  16. − Tương tự với tia  − , trong không khí tia  + có thể đi được quãng đường dài vài mét và trong kim loại có thể đi được vài mm. − Có khả năng ion hóa không khí nhưng yếu hơn tia α. − Các hạt notrino và phản notrino là những hạt không mang điện, có khối lượng bằng 0 và chuyển động với tốc độ ánh sáng c. Phóng xạ gamma ( ): loại phóng xạ đi kèm với các loại phóng xạ α,  + , − Hạt nhân con Y sau phóng xạ α, , có thể ở trạng thái kích thích. Hạt nhân này sau đó sẽ trở về trạng thái bình thường và phát ra phôtôn có năng lượng cao. Các phôtôn này được gọi là tia gamma. − Trong phóng xạ , không làm biến đổi hạt nhân. − Tia là sóng điện từ có bước sóng ngắn, cũng là dòng phôtôn có năng lượng cao mà mắt không nhìn thấy được. − Tia có đầy đủ đặc điểm như tia X nhưng có tác dụng sinh lí mạnh hơn, khả năng đâm xuyên cao hơn, có thể đâm xuyên qua bêtông vài m và vài cm qua chì. − Khả năng ion hóa không khí của tia rất yếu. − Khi đi vào điện trường, tia không bị lệch (vì phóng xạ là photon, không có điện tích). Lưu ý: − Khả năng ion hóa không khí:  − Khả năng đâm xuyên:   − Khi đi vào điện trường: tia  bị lệch nhiều nhất. 7
  17. Hình 1-1: Các tia phóng xạ bị lệch phương khi đi vào vùng điện trường 1.2.1.4 Định luật phóng xạ Sau một khoảng thời gian xác định T thì một nửa số hạt nhân hiện có bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác, T được gọi là chu kì bán rã của chất phóng xạ. Gọi N0 là số hạt nhân lúc ban đầu, N là số hạt nhân còn lại ở thời điểm t t N − Sau t k= T . thì số hạt nhân còn lại là NNN===0 .2.2−k T 2K 00 −t Áp dụng công thức logarith ta được: NtNe(). = 0 Do khối lượng tỉ lệ với số hạt nhân nên ta tìm được phương trình biểu diễn quy luật giảm theo hàm mũ của khối lượng chất phóng xạ t − T −t m( tmme ).2.==00 Chú ý: − Phương trình liên hệ giữa khối lượng hạt nhân (m) và số hạt nhân (N) là m N. A N=. NA m = ANA − Số hạt nhân bị phân rã, kí hiệu là ΔN, được tính bởi công thức t − T −t N = N0 − N = N 0(1 − 2 ) = N 0 (1 − e ) . − Trong sự phóng xạ không có sự bảo toàn khối lượng mà chỉ có sự bảo toàn về số hạt nhân. Tức là, số hạt nhân con tạo thành bằ ng số hạt nhân mẹ đã phân rã. 8
  18. 1.2.2 Độ phóng xạ 1.2.2.1 Khái niệm Độ phóng xạ của một chất phóng xạ là đại lượng đặc trưng cho tính phóng xạ mạnh hay yếu, được xác định bằng số hạt nhân phân rã trong một giây, kí hiệu độ phóng xạ là H. Đơn vị: phân rã/giây, kí hiệu là Bq. Ngoài ra người ta còn sử dụng một đơn vị khác là Ci, với 1 Ci = 3,7.10-10 Bq 1.2.2.2 Biểu thức dN dNe(.) −t Theo định nghĩa độ phóng xạ thì ta có: HNe= −= −= 0  . −t dtdt 0 t − T −t Từ đó ta được biểu thức của độ phóng xạ phụ thuộc thời gian: HtHHe().2.==00 1.2.3 Nguồn phóng xạ 1.2.3.1 Nguồn phóng xạ tự nhiên Trên trái đất, các hạt nhân phóng xạ xuất hiện tự nhiên thuộc ba loại: hạt nhân phóng xạ nguyên thủy, hạt nhân phóng xạ thứ cấp và hạt nhân phóng xạ vũ trụ. − Các hạt nhân phóng xạ được tạo ra trong quá trình tổng hợp hạt nhân và vụ nổ siêu tân tinh cùng với các hạt nhân ổn định. Hầu hết phân rã nhanh chóng nhưng vẫn có thể được quan sát thiên văn và có thể đóng một phần trong việc hiểu các quá trình thiên văn. Các hạt nhân phóng xạ nguyên thủy, như uranium và thorium, tồn tại trong thời đại hiện nay bởi vì thời gian bán hủy của chúng quá dài (> 100 triệu năm) mà chúng vẫn chưa phân rã hoàn toàn. Một số hạt nhân phóng xạ có thời gian bán hủy quá lâu (gấp nhiều lần tuổi của vũ trụ) mà sự phân rã mới chỉ được phát hiện gần đây và đối với hầu hết các mục đích thực tế, chúng có thể được coi là ổn định, đáng chú ý nhất là bismuth-209: phát hiện sự phân rã này có nghĩa là bismuthđã không còn được coi là ổn định. Có thể quan sát thấy sự phân rã trong các hạt nhân khác, thêm vào danh sách các hạt nhân phóng xạ nguyên thủy này. − Các hạt nhân phóng xạ thứ cấp là các đồng vị phóng xạ có nguồn gốc từ sự phân rã của các hạt nhân phóng xạ nguyên thủy. Chúng có thời gian bán hủy ngắn hơn các hạt nhân phóng xạ nguyên thủy. Chúng phát sinh trong chuỗi phân rã của các 9
  19. đồng vị nguyên thủy thorium-232, uranium-238 và uranium-235. Các ví dụ bao gồm các đồng vị tự nhiên của polonium và radium. − Các đồng vị vũ trụ, chẳng hạn như carbon-14, có mặt vì chúng liên tục được hình thành trong khí quyển do các tia vũ trụ. − Nguồn phóng xạ chính trong cơ thể con người là kali-40 (40K), khoảng 17 mg trong cơ thể và thu vào khoảng 0.4 mg mỗi ngày [22]. Hầu hết các loại đá trong tự nhiên có mức phóng xạ thấp, tùy vào thành phần. Thường nằm trong khoảng 1 milisievert (mSv) đến 13 mSv mỗi năm. 1.2.3.2 Nguồn phóng xạ nhân tạo Phóng xạ nhân tạo là hiện tượng phóng xạ sinh ra khi bắn phá các vật chất không phải đồng vị phóng xạ bằng các nucleon. Các hạt nhân phóng xạ nhân tạo được tổng hợp bằng cách sử dụng các lò phản ứng hạt nhân, máy gia tốc hạt hoặc máy phát hạt nhân phóng xạ: − Cùng với việc được chiết xuất từ chất thải hạt nhân, đồng vị phóng xạ có thể được sản xuất có chủ ý với các lò phản ứng hạt nhân. Một sản phẩm điển hình từ lò phản ứng hạt nhân là iridium-192. Các nguyên tố có xu hướng lớn để chiếm các neutron trong lò phản ứng được cho là có tiết diện neutroncao. − Máy gia tốc hạt như cyclotron tăng tốc các hạt để bắn phá mục tiêu để tạo ra các hạt nhân phóng xạ. Cyclotron tăng tốc các proton tại một mục tiêu để tạo ra các hạt nhân phóng xạ positron, ví dụ như flo-18. − Máy phát hạt nhân phóng xạ có chứa một hạt nhân phóng xạ mẹ phân rã để tạo ra phóng xạ con. Hạt nhân mẹ thường được sản xuất trong một lò phản ứng hạt nhân. Một ví dụ điển hình là máy phát Technetium-99m được sử dụng trong y học hạt nhân. Hạt nhân mẹ được sản xuất trong lò phản ứng là molybdenum-99. 1.2.4 Mức độ nguy hiểm của nguồn phóng xạ Mức độ nguy hại hay rủi ro cho con người do nguồn phóng xạ gây ra rất khác nhau tùy thuộc vào loại hạt nhân phóng xạ, dạng vật lý, hóa học và hoạt độ của nguồn phóng xạ. Với các nguồn phóng xạ dạng khí, dạng lỏng và dạng bột nếu không được quản lý tốt về mặt an toàn và an ninh sẽ có nguy cơ làm cho con người bị hít phải, ăn phải, uống phải sẽ dẫn đến bị chiếu xạ bên trong cơ thể con người rất nguy hiểm. Còn 10
  20. đối với các nguồn phóng xạ kín hay dạng rắn thì nguy cơ chủ yếu là bị chiếu xạ ngoài. Mức độ nguy hại của nguồn phóng xạ cho con người chủ yếu là phụ thuộc vào hoạt độ của nguồn phóng xạ, thời gian tiếp xúc và khoảng cách tiếp xúc với nguồn phóng xạ. Nói chung, các nguồn phóng xạ có hoạt độ cao nếu không được quản lý tốt về an toàn và an ninh có thể gây ra các hiệu ứng nguy hại cho con người trong thời gian ngắn, trong khi các nguồn phóng xạ có hoạt độ thấp thì không thể gây ra chiếu xạ có hậu quả độc hại cho con người. Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã xây dựng hướng dẫn phân loại nguồn phóng xạ theo 5 mức khác nhau theo thứ tự mức độ nguy hại giảm dần, cao nhất là loại 1 và thấp nhất là loại 5. Việc phân loại này dựa trên tỷ số A/D, trong đó A là hoạt độ tổng cộng của nguồn phóng xạ và D là hoạt độ đặc trưng của hạt nhân dùng làm nguồn phóng xạ. Trong Bảng dưới đây sẽ cho biết cách thức phân loại các nguồn phóng xạ theo mức độ nguy hiểm. Bảng 1.1: Mức độ nguồn phóng xạ Loại nguồn Hình thức sử dụng nguồn A/D - Máy phát nhiệt điện sử dụng đồng vị phóng xạ - Nguồn phóng xạ dùng cho cơ sở chiếu xạ công I nghiệp Từ 1000 trở lên - Nguồn phóng xạ dùng trong thiết vị xạ trị từ xa - Nguồn phóng xạ dùng trong dao mổ gamma - Nguồn phóng xạ dùng trong chụp ảnh công nghiệp Trong khoảng II - Nguồn phóng xạ dùng trong xạ trị áp sát liều cao từ 10 đến 1000 và trung bình - Thiết bị đo công nghiệp cố định sử dụng nguồn Trong khoảng III phóng xạ hoạt độ cao từ 1 đến 10 - Thiết bị đo giếng khoan - Thiết bị xạ trị áp sát liều thấp Từ khoảng 0,1 IV đến 1 11
  21. - Thiết bị đo công nghiệp không sử dụng nguồn phóng xạ hoạt độ cao - Thiết bị đo mật độ xương - Thiết bị khử tĩnh điện - Thiết bị xạ trị áp sát liều thấp điều trị mắt - Thiết bị huỳnh quang tia X Nhỏ hơn 0,01 - Thiết bị bắt electron hoặc hoạt độ A V - Nguồn phóng xạ sử dụng trong phổ kế dưới mức miễn Mossbauer trừ - Nguồn phóng xạ dùng để kiểm tra thiết bị chẩn đoán hình ảnh PET Các nguy hại khi tiếp xúc gần các nguồn phóng xạ Nguồn loại I: Nguồn loại này cực kỳ nguy hiểm cho con người. Nguồn loại này sẽ gây tổn thương lâu dài cho con người cầm hay tiếp xúc với nó trong vài phút. Nguồn phóng xạ loại này có thể gây chết người nếu tiếp xúc trong khoảng vài phút đến một giờ. Nguồn loại II: Nguồn loại này rất nguy hiểm cho con người. Nguồn loại này sẽ gây tổn thương lâu dài cho con người cầm hay tiếp xúc với nó trong thời gian ngắn từ vài phút đến vài giờ. Nguồn phóng xạ loại này có thể gây chết người nếu tiếp xúc trong khoảng vài giờ đến vài ngày. Nguồn loại III: Nguồn loại này cũng nguy hiểm cho con người. Nguồn loại này sẽ gây tổn thương lâu dài cho con người cầm hay tiếp xúc với nó trong thời gian nhiều giờ. Nguồn phóng xạ loại này có thể gây chết người, tuy nhiên với xác suất rất thấp, nếu tiếp xúc trong khoảng thời gian từ vài ngày đến vài tuần. Nguồn loại IV: Nguồn phóng lại loại này có xác suất thấp gây nguy hiểm cho con người. Xác suất thấp là nguồn phóng xạ loại này có thể gây tổn thương lâu dài cho con người. Tuy nhiên, nguồn phóng xạ loại này nếu không được quản lý an toàn và bảo vệ an ninh thì cũng có thể, mặc dù xác suất thấp, gây tổn thương tạm thời cho 12
  22. con người cầm nó hay tiếp xúc với nó trong thời gian nhiều giờ hay ở gần nó trong nhiều tuần. Các nguy hại khi vật liệu làm nguồn phóng xạ này bị phát tán vào môi trường do cháy hoặc nổ Nguồn loại I: Vật liệu làm nguồn phóng xạ loại này nếu bị phát tán, mặc dù với xác suất nhỏ, có thể làm tổn thương lâu dài hoặc đe dọa cuộc sống con người trong khu vực lân cận trực tiếp. Có rất ít hoặc không có rủi 13ang13o sức khỏe con người tức thì khi ở xa nguồn phát tán vài 13ang mét, tuy nhiên khu vực ô nhiễm cần phải được tẩy xạ theo tiêu chuẩn quốc tế. Đối với các nguồn phóng xạ lớn thì khu vực tẩy xạ có thể đến hàng km2 hoặc lớn hơn (tùy thuộc vào hoạt độ, loại hạt nhân phóng xạ, cách thức phát tán và thời tiết khu vực). Nguồn loại II: Vật liệu làm nguồn phóng xạ loại này nếu bị phát tán, mặc dù với xác suất nhỏ, có thể làm tổn thương lâu dài hoặc đe dọa cuộc sống con người trong khu vực lân cận trực tiếp. Có rất ít hoặc không có rủi ro cho sức khỏe con người tức thì khi ở xa nguồn phát tán một trăm mét hoặc xa hơn, tuy nhiên khu vực ô nhiễm cần phải được tẩy xạ theo tiêu chuẩn quốc tế. Khu vực cần phải được tẩy xạ có thể không vượt quá một km2 (tùy thuộc vào hoạt độ, loại hạt nhân phóng xạ, cách thức phát tán và thời tiết khu vực). Nguồn loại III: Vật liệu làm nguồn phóng xạ loại này nếu bị phát tán, mặc dù với xác suất cực kỳ nhỏ, có thể làm tổn thương lâu dài hoặc đe dọa cuộc sống con người trong khu vực lân cận trực tiếp. Có rất ít hoặc không có rủi 13oc ho sức khỏe con người tức thì khi ở xa nguồn phát tán vài mét, tuy nhiên khu vực ô nhiễm cần phải được tẩy xạ theo tiêu chuẩn quốc tế. Khu vực cần phải được tẩy xạ có thể không vượt quá một phần nhỏ của km2 (tùy thuộc vào hoạt độ, loại hạt nhân phóng xạ, cách thức phát tán và thời tiết khu vực). Nguồn loại IV: Vật liệu làm nguồn phóng xạ loại này nếu bị phát tán không thể gây tổn thương lâu dài cho con người. Nguồn loại V: Vật liệu làm nguồn phóng xạ loại này nếu bị phát tán không thể gây tổn thương lâu dài cho con người. 1.2.5 Bảo quản nguồn phóng xạ 13
  23. Các nguồn phóng xạ có cường độ trên 1 milicurie được bảo quản trong bình chì có thành đủ dày, cỡ 10 – 20 cm, để ngăn chặn tia phóng xạ phát ra môi trường. Kích thước nguồn nhỏ, chỉ cỡ một vài cm3, nhưng bình chì có trọng lượng đến trên chục kg. Khi đưa nguồn vào vị trí làm việc thì 14ung các dụng cụ chuyên dụng lấy nguồn ra, và cần thao tác nhanh. Các nguồn phóng xạ có cường độ dưới 1 milicurie không cần bình chì bảo quản, nhưng cần để xa vị trí sinh hoạt. Hiện nay, tại Việt Nam có 24 cơ sở có sử dụng nguồn phóng xạ nhóm A (hoạt độ phóng xạ trên 1000 Ci) với các loại nguồn phóng xạ chủ yếu như: Co-60, Cs-137, Sr-90 v.v Các nguồn phóng xạ này chủ yếu sử dụng trong nghiên cứu, chiếu xạ công nghiệp, xạ trị trong y tế (chiếu xạ máu/mô, xạ trị) hoặc được lưu giữ tại kho lưu giữ khi không còn nhu cầu sử dụng. Trong khuôn khổ Sáng kiến giảm thiểu nguy cơ bức xạ toàn cầu (Global Threat Reduction Initiative – GTRI) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, Cục ATBXHN đã hợp tác cùng Phòng Thí nghiệm Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL/NNSA) tham gia dự án BOA từ năm 2006. Dự án này đã trang bị hệ thống bảo đảm an ninh cho tất cả 24 cơ sở bức xạ có nguồn phóng xạ hoạt độ cao (trên 1000 Ci). Tính cho đến nay 24 cơ sở bức xạ có nguồn phóng xạ hoạt độ cao (trên 1000 Ci) đã được trang bị hệ thống an ninh hiện đại, đã và đang xây dựng kế hoạch an ninh tại cơ sở (theo hướng dẫn của Cục ATBXHN năm 2008) nhằm đảm bảo quy trình vận hành hệ thống an ninh, chống lại sự xâm nhập trái phép, bảo vệ nguồn phóng xạ. Ngoài ra, đối với mức an ninh B (các cơ sở có nguồn phóng xạ hoặc tập hợp nguồn phóng xạ có tỷ số hoạt độ phóng xạ lớn hơn hoặc bằng 10 và nhỏ hơn 1000) có 56 cơ sở chủ yếu là cơ sở NDT trong công nghiệp (cơ sở chụp ảnh phóng xạ) và cơ sở thăm dò giếng khoan với các loại nguồn như: Ir-192, Co-60, Cs-137, Se-75 v.v Nguồn phóng xạ được sử dụng trong các loại hình ứng dụng này cũng là đối tượng cần được quan tâm đặc biệt vì tính chất di chuyển nhiều, sử dụng trong các môi trường (công trường, nhà máy ) khó bảo đảm an ninh. Hiện tại Cục ATBXHN đang hợp tác với các cơ quan liên quan của Chính phủ Hàn quốc, với sự hỗ trợ của Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế triển khai dự án RADLOT nhằm bảo đảm an ninh cho các nguồn phóng xạ NDT. Hệ thống RADLOT (Radiation Source Location Tracking 14
  24. System) là một hệ thống cho phép giám sát theo thời gian thực những máy chụp ảnh phóng xạ NDT dùng nguồn phóng xạ. Hệ thống RADLOT có thể xác định vị trí và hành trình di chuyển các nguồn phóng xạ theo thời gian thực dựa trên các thông tin được định vị thu nhận từ tín hiệu vệ tinh (GPS) và mạng lưới viễn thông di động. Thông qua việc kiểm soát này cho phép cơ quan quản lý và các đơn vị sử dụng có các hành động tức thì đối phó với các hành động tiếp cận trái phép, trộm hoặt mất cắp, giúp tăng cường an toàn và an ninh đối với nguồn phóng xạ. Hiện nay, Dự án mới đang ở giai đoạn thảo luận phương thức triển khai.[16] 1.2.6 Ứng dụng của phóng xạ Dùng trong phương pháp nguyên tử đánh dấu: Pha một ít phôt-pho phóng xạ (P30) vào chất phôt-pho thông thường (P31) rồi bón cho cây chẳng hạn. Cây sẽ hấp thụ chất phôt-pho mà không phân biệt loại phôt-pho nào. Như thế, nhờ một máy dò phóng xạ mà ta có thể theo dõi được quá trình hấp thụ chất lân của cây cối. Phương pháp này được gọi là phương pháp nguyên tử đánh dấu. Trong sinh học, các hạt nhân phóng xạ của carbon có thể đóng vai trò là các chất phóng xạ vì chúng rất giống với các hạt nhân không hoạt động, vì vậy hầu hết các quá trình hóa học, sinh học và sinh thái xử lý chúng theo cách gần giống nhau. Sau đó, người ta có thể kiểm tra kết quả bằng máy dò phóng xạ, chẳng hạn như bộ đếm Geiger, để xác định nơi các nguyên tử được cung cấp được kết hợp. Ví dụ, người ta có thể nuôi cây trong một môi trường trong đó carbon dioxide chứa carbon phóng xạ; sau đó các bộ phận của nhà máy kết hợp carbon trong khí quyển sẽ bị nhiễm phóng xạ. Các hạt nhân phóng xạ có thể được sử dụng để theo dõi các quá trình như sao chép DNA hoặc axit aminvận chuyển. Trong y học hạt nhân, đồng vị phóng xạ được sử dụng để chẩn đoán, điều trị và nghiên cứu. Các chất hóa học phóng xạ phát ra tia gamma hoặc positron có thể cung cấp thông tin chẩn đoán về giải phẫu bên trong và hoạt động của các cơ quan cụ thể, bao gồm cả não người. Điều này được sử dụng trong một số hình thức chụp cắt lớp: Chụp cắt lớp phát xạ đơn photon và chụp cắt lớp phát xạ positron (PET) và chụp ảnh phát quang Cherenkov. Đồng vị phóng xạ cũng là một phương pháp điều trị trong 15
  25. các dạng khối u tạo máu; sự thành công trong điều trị khối u rắn đã bị hạn chế. Nguồn gamma mạnh hơn khử trùng ống tiêm và các thiết bị y tế khác. Trong bảo quản thực phẩm, bức xạ được sử dụng để ngăn chặn sự nảy mầm của cây trồng sau khi thu hoạch, để tiêu diệt ký sinh trùng và sâu bệnh, và để kiểm soát sự chín của trái cây và rau quả được lưu trữ. Trong công nghiệp và trong khai thác, các hạt nhân phóng xạ được sử dụng để kiểm tra các mối hàn, phát hiện rò rỉ, nghiên cứu tốc độ hao mòn, ăn mòn và ăn mòn kim loại và phân tích trực tuyến một loạt các khoáng chất và nhiên liệu. Trong tàu vũ trụ và các nơi khác, các hạt nhân phóng xạ được sử dụng để cung cấp năng lượng và nhiệt, đặc biệt là thông qua các máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTGs). Trong thiên văn học và vũ trụ học, các hạt nhân phóng xạ đóng một vai trò trong việc tìm hiểu quá trình sao và hành tinh. Trong vật lý hạt, các hạt nhân phóng xạ giúp khám phá vật lý mới (vật lý ngoài Mô hình chuẩn) bằng cách đo năng lượng và động lượng của các sản phẩm phân rã beta của chúng. [12] Trong sinh thái học, các hạt nhân phóng xạ được sử dụng để theo dõi và phân tích các chất ô nhiễm, để nghiên cứu sự chuyển động của nước mặt và để đo dòng chảy của nước từ mưa và tuyết, cũng như tốc độ dòng chảy của song suối. Trong địa chất, khảo cổ học và cổ sinh vật học, các hạt nhân phóng xạ tự nhiên được sử dụng để đo tuổi của đá, khoáng chất và vật liệu hóa thạch. Trong không khí luôn tồn tại một lượng nhất định đồng vị cacbon C14. Đồng vị này phóng xạ  − với chu kỳ bán rã vào khoảng 5730 năm. Thực vật hấp thụ đi ôxit cacbon trong không khí nên cũng hấp thụ luôn C14. Khi thực vật còn sống thì tỉ lệ giữa C14 và C12 là không đổi. Nhưng khi thực vật chết đi thì tỉ lệ này giảm dần. Như vậy bằng cách đo tỉ lệ C14 và C12 trong các di vật cổ ta có thể tính ra tuổi của chúng. Phép định tuổi cổ vật này cho phép đo được tuổi các cổ vật từ 500 năm đến 5500 năm. Đầu báo khói hộ gia đình: phóng xạ có mặt trong nhiều ngôi nhà vì chúng được sử dụng bên trong các máy dò khói phổ biến nhất trong gia đình. Các hạt nhân phóng xạ được sử dụng là Americaium-241, tạo ra bằng cách bắn phá plutoni bằng neutron trong lò phản ứng hạt nhân. Nó phân rã phát ra các hạt alpha và bức xạ gamma 16
  26. để trở thành neptunium-237. Máy dò khói sử dụng một lượng rất nhỏ là Am (khoảng 0,29 microgam trên mỗi đầu báo khói) ở dạng khí đioxit của Mỹ. Am được sử dụng vì nó phát ra các hạt alpha làm ion hóa không khí trong buồng ion hóa của máy dò. Một điện áp nhỏ được đặt vào không khí bị ion hóa tạo ra dòng điện nhỏ. Khi có khói, một số ion bị trung hòa, do đó làm giảm dòng điện, kích hoạt báo động của máy dò. 1.2.7 Chất thải phóng xạ Chất thải phóng xạ là chất thải chứa vật liệu phóng xạ. Chất thải phóng xạ thường là sản phẩm phụ của việc sản xuất năng lượng hạt nhân, sử dụng phản ứng phân hạch hay công nghệ hạt nhân trong những ngành khác như nghiên cứu và y dược. Chất thải phóng xạ rất nguy hiểm với tất cả sinh vật và môi trường, và được kiểm soát bởi các cơ quan chính phủ nhằm bảo vệ sức khỏe con người và môi trường tự nhiên. Khi chất thải phóng xạ bị rò rỉ ra môi trường xung quanh sẽ gây ra ô nhiễm phóng xạ cả môi trường đó [18]. Theo uỷ ban năng lượng Hoa Kỳ, phóng xạ urani ở các nhà máy điện hạt nhân, kho vũ khí, trung tâm nghiên cứu và các khu vực có xảy ra nổ hạt nhân như Hiroshima, Nagasaki, Chernobyl .Hằng năm làm nhiễm độc 2.500 tỉ lít nước ngầm của thế giới. Nguồn nước nhiễm phóng xạ này sau đó sẽ ngấm vào cây cối, động vật uống phải, hoặc hoà tan vào nguồn nước sinh hoạt của con người và cuối cùng tích luỹ vào cơ thể. [17] Đây chính là nguyên nhân gây nên những đột biến dị dạng, bệnh tật, cho các cơ thể sống tự nhiên. Cũng theo điều tra của uỷ ban này, lượng phóng xạ rò rỉ trong không khí, không gây nguy hiểm nhiều cho con người bằng lượng phóng xạ vào nguồn nước. Không những thế ảnh hưởng của chúng ngày càng tăng theo thời gian do sự tích tụ phóng xạ trong nước ngày càng lớn hơn. Vì vậy, khi Hiroshima và Chernobyl bị ảnh hưởng trực tiếp của phóng xạ hạt nhân nhưng những vùng rất xa ở xung quanh cũng bị tác động theo, do nguồn nước ngầm liên thông giữa các vùng. Người ta đã phát hiện những triệu chứng nhiễm độc phóng xạ trên cơ thể con người sống ở những vùng rất xa hai trung tâm phóng xạ này, dù theo lý thuyết thì những vùng đó không thể bị ảnh hưởng vì nằm quá tầm hoạt động của các tia phóng xạ sau các vụ nổ [17]. 17
  27. 1.2.8 An toàn phóng xạ Bên cạnh những hiệu quả to lớn trong công nghiệp, y học thì các chất phóng xạ cũng gây ra những hậu quả vô cùng nguy hiểm cho sức khỏe con người nếu sự tác động vượt quá giới hạn an toàn. Từ những năm 30, ICRP (Ủy ban Quốc tế về An toàn bức xạ) đã khuyến cáo nên hạn chế tối đa việc tiếp xúc với tia phóng xạ quá liều an toàn. Các giới hạn khuyến cáo gần đây nhất được đưa ra năm 1990. Đối với người làm trong môi trường phóng xạ: Theo khuyến cáo của ICRP, thì mức liều đối với nhân viên không nên vượt quá 50 mSv/năm và liều trung bình cho 5 năm không được vượt quá 20 mSv. Nếu một phụ nữ mang thai làm việc trong điều kiện bức xạ, thì giới hạn liều nghiêm ngặt hơn cần được áp dụng là 2 mSv. Đối với người bình thường: Giới hạn liều thấp hơn so với nhân viên làm trong môi trong phóng xạ. ICRP khuyến cáo rằng giới hạn liều đối với người bình thường không nên vượt quá 1 mSv/1 năm. Đối với bệnh nhân: ICRP không có khuyến cáo giới hạn liều đối với bệnh nhân. Trong khám bệnh và điều trị bằng xạ trị, liều chiếu có thể 18ang gấp 18ang 18ang lần so với giới hạn liều đối với nhân viên. Bởi vì liều xạ được 18ang là để xác định bệnh và để chữa bệnh, nên hiệu quả của điều trị được xem là cần thiết hơn ngay cả khi phải 18ang đến liều cao. Những nghề, công việc có nguy cơ mắc bệnh Nhóm thứ nhất: những người lao động làm việc tại các cơ sở sản xuất chất phóng xạ như: mỏ uran, nhà máy xử lý quặng uran, nhà máy khai thác, tách các đồng vị uran, các lò phản ứng, các trung tâm nghiên cứu, các nhà máy sản xuất plutoni, các cơ sở điện hạt nhân, các cơ sở khai thác, nghiên cứu, sản xuất nguyên tố phóng xạ, các đơn vị vận chuyển, lưu chứa chất thải phóng xạ. Nhóm thứ hai: những người sử dụng các tia bức xạ ion hóa từ những nguyên tố phóng xạ trong các ngành công nghiệp, ngành y tế, ngành nông nghiệp, ngành sinh học và ngành sinh hóa học. Nhóm thứ ba: những người sử dụng máy phát tia X, nhất là các khoa điện quang y tế. Biểu hiện khi bị nhiễm xạ 18
  28. − Thể nhẹ: Rối loạn điều hòa thần kinh, huyết áp động mạch hạ, mạch nhanh và loạn nhịp xoang, rối loạn vận động ruột và chức năng mật, dễ kích thích. − Thể tiến triển: Biểu hiện lâm sàng và điện tim của chứng loạn dưỡng cơ tim với huyết áp động mạch hạ kéo dài; giảm sản tủy xương kéo dài (giảm bạch cầu hạt và limphô bào), giảm tiểu cầu; rối loạn chức năng buồng trứng, ít kinh nguyệt ở nữ giới. − Viêm da mạn tính do nhiễm xạ ngoại chiếu: Loạn cảm giác, đau, ngứa, da khô, loạn dưỡng móng tay, 19ang sừng hóa, sung huyết, nứt nẻ, loét da, đục nhân mắt. − Dấu hiệu muộn: ung thư da, ung thư xương, bạch cầu tủy, ung thư thượng bì phổi. Cách phòng tránh Cần tránh xa nguồn phóng xạ khi thao tác; phải dùng các kẹp dài hoặc các phương tiện điều khiển từ xa, vì lượng chiếu xạ giảm rất nhanh theo khoảng cách. Có tường, màn che chắn phù hợp với từng loại tia khác nhau bởi một tia phóng xạ (tia X, alpha, bêta, gamma, nơtron ) mất đi một phần hoặc toàn phần năng lượng khi đâm xuyên qua tường, các loại màn che. Bên cạnh đó cũng cần chú ý liều phóng xạ phát ra giảm dần theo thời gian, do vậy cần chú ý đến thời gian an toàn được khuyến cáo cho từng loại tia phóng xạ. Khi làm việc hoặc thao tác với chất phóng xạ, cần mặc quần áo bảo hộ lao động và trang bị phòng hộ khác, được đeo tấm chì, đi găng tay cao su pha chì, mặc quần áo không thấm nước và tắm giặt sau giờ làm việc; điều này có tác dụng bảo vệ chống sự nhiễm xạ ngoại chiếu, nội chiếu và phần nào chống sự chiếu xạ. Khám sức khỏe định kỳ 3 hoặc 6 tháng một lần, chú ý xét nghiệm máu để phát hiện sớm các biểu hiện bệnh lý do phóng xạ. Đặc biệt cần chú ý đến các tổn thương mạn tính ở ngoài da của những người có nguy cơ cao, những người thường xuyên tiếp xúc với nguồn phát xạ. [19] 1.3 Phân bố chương trình dạy học ở phổ thông Đối với môn Vật lí lớp 12 chương trình cơ bản, có 70 tiết bao gồm học kì I: 35 tiết và học kì II: 35 tiết. Chương 7 “Hạt nhân nguyên tử” có 9 tiết và được phân bố như sau: 19
  29. Bảng 1.2: Phân bố chương trình Vật lí ở THPT Tiết Nội dung bài học Giảm tải 1 Tính chất và cấu tạo hạt nhân Năng lượng liên kết hạt nhân. Phản ứng 2, 3 hạt nhân 4 Bài tập Phóng xạ Mục II.2 chỉ nêu công 5, 6 thức (37.6) và kết luận 7 Bài tập 8 Phản ứng phân hạch Không dạy 9 Phản ứng nhiệt hạch Không dạy Chương 7 có tổng cộng 9 tiết bao gồm 7 tiết lý thuyết và 2 tiết bài tập. Tuy nhiên theo chương trình giảm tải của Bộ GD&ĐT năm 2020, chương này được giảm còn 5 tiết lý thuyết và 2 tiết bài tập. [25]. 20
  30. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Từ việc tìm hiểu cơ sở lí thuyết các quan niệm sai về phóng xạ học sinh, sinh viên, tôi nhận thấy rằng “phóng xạ” là kiến thức khó và học sinh cần học tập, tìm hiểu kỹ hơn nên việc hiểu sai kiến thức như trên cũng có thể xảy ra với học sinh, sinh viên Việt Nam. Kết hợp với phân bố chương trình dạy học kiến thức phóng xạ ở phổ thông, phần lớn học sinh chỉ học thuộc lòng để áp dụng vào bài tập. Vì thế tôi tiến hành khảo sát về khả năng vân dụng kiến thức của học sinh vào các câu hỏi thực tế. 21
  31. CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG BẢNG KHẢO SÁT VỀ PHÓNG XẠ Ở HỌC SINH, SINH VIÊN 1.4 Các bước chính để xây dựng bộ câu hỏi • Bước 1: Xác định cụ thể dữ liệu cần thu thập và đối tượng khảo sát căn cứ vào mục tiêu nghiên cứu. • Bước 2: Xác định nội dung câu hỏi • Bước 3: Xác định hình thức câu trả lời • Bước 4: Xác định trình tự và hình thức bảng câu hỏi • Bước 5: Xác định phương thức khảo sát. • Bước 6: Khảo sát thử và đánh giá độ tin cậy. • Bước 7: Xin ý kiến chuyên gia • Bước 8: Hoàn thiện bộ câu hỏi. 1.5 Đề xuất bảng khảo sát thử Sau khi tiến hành các bước từ một đến bốn và cơ sở lí luận ở chương 1, tôi đề xuất bảng khảo sát ở phụ lục. Tôi tiến hành khảo sát thử với phương thức khảo sát online, mẫu là 120 và thu được kết quả như sau: Bảng 2.1: Kết quả khảo sát thử Số lượng đáp Câu hỏi Tỉ lệ án đúng Bạn hãy cho biết các bức xạ nào sau đây là 115 95,8% phóng xạ? Theo bạn phóng xạ có thể phát ra từ đâu? 107 89,2% Theo bạn phóng xạ có nguy hiểm hay không? 102 85% Một trái táo đặt rất gần nguồn phóng xạ. Vậy theo bạn trái táo có bị nhiễm phóng xạ hay 48 40% không? Một trong những cách điều trị bệnh ung thư, 84 70% bệnh nhân được uống hoặc tiêm thuốc phóng xạ 22
  32. vào người. Theo bạn, việc đó có làm cho bệnh nhân bị nhiễm phóng xạ hay không? Tự luận Câu 7: Bạn có thể kể tên một số ứng dụng của phóng xạ mà bạn biết. (Nếu không biết bạn có thể bỏ qua). Câu trả lời: Làm sạch thực phẩm, chụp X-quang, chữa bệnh, phát hiện khuyết tât, lò phản ứng hạt nhân, vũ khí, Trị ung thư, diệt khuẩn . Câu 8: Trong công-nông nghiệp người ta chiếu xạ thực phẩm để diệt khuẩn, theo bạn thực phẩm sau khi chiếu xạ có an toàn không? Câu trả lời: Có, không, tùy mức độ, không biết, . Tiến hành xử lí số liệu theo quy trình: Hình 2-1: Quy trình cơ bản thu thập và xử lí dữ liệu 1.5.1 Xin ý kiến chuyên gia − Về kiến thức phóng xạ: tôi đã trình phiếu khảo sát để xin ý kiến 23
  33. • Th. S: Lê Anh Đức_ Giảng viên tổ Vật lí hạt nhân, Trường Đại học Sư phạm Tp. HCM. Thầy là chuyên gia góp ý chính cho khóa luận bao gồm: nội dung câu hỏi, hình thức bảng khảo sát, phương pháp khảo sát • PGS – TS.: Trần Thiện Thanh_Giảng viên Vật lí hạt nhân, Trường Đại học Khoa học tự nhiên. Thầy góp ý nội dung kiến thức câu hỏi. • Th. S: Lê Quang Vương_ Giảng viên tổ Vật lí hạt nhân, Trường Đại học Sư phạm Tp. HCM. Thầy đưa ra ý kiến một số câu khảo sát tự luận và chỉnh sửa câu chữ có hợp lí. • TS.: Bùi Minh Lộc_ Giảng viên tổ Vật lí hạt nhân, Trường Đại học Sư phạm Tp. HCM. Thầy góp ý về nội dung kiến thức câu hỏi và chỉnh sửa câu chữ về chuyên môn. • TS.: Hoàng Đức Tâm_ Giảng viên tổ Vật lí hạt nhân, Trường Đại học Sư phạm Tp. HCM. Thầy góp ý nên chuyển tất cả qua trắc nghiệm và cách tổng kết, nhận xét. • Th.S: Nguyễn Văn Hoa_ Giảng viên tổ Vật lí hạt nhân, Trường Đại học Sư phạm Tp. HCM. Thầy góp ý nội dung kiến thức câu hỏi. − Về hình thức thiết kế phiếu khảo sát và phương pháp khảo sát, tôi đã xin ý kiến • Th.S: Lê Hải Mỹ Ngân__ Giảng viên tổ phương pháp Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Tp. HCM. Cô góp ý các đặt câu hỏi, hình thức của bảng khảo sát, phương pháp khảo sát và các thang đo đánh giá kết quả. 1.5.2 Đánh giá độ tin cậy của phiếu khảo sát N=120, độ chính xác  = 4% Với ý đầu tiên: Bạn hãy cho biết các bức xạ nào sau đây là phóng xạ? số đáp án đúng là 115 Dựa vào công thức ở môn xác suất thống kê [24], tôi tiến hành tính độ tin cậy như sau: Tỉ lệ mẫu f = 95,8% 24
  34. n tt== = .2,24()0.4875 ff(1)− −===12.()0,97597,5% t Tương tự như vậy với các câu hỏi còn lại Bảng 2.2: Độ tin cậy câu trả lời ở khảo sát thử Câu hỏi Tỉ lệ mẫu Độ tin cậy Theo bạn phóng xạ có thể phát ra từ đâu? 0.89 83.84% Theo bạn phóng xạ có nguy hiểm hay không? 0.85 78.14% Một trái táo đặt rất gần nguồn phóng xạ. Vậy 0.4 62,66% theo bạn trái táo có bị nhiễm phóng xạ hay không? Một trong những cách điều trị bệnh ung thư, 0.7 66.3% bệnh nhân được uống hoặc tiêm thuốc phóng xạ vào người. Theo bạn, việc đó có làm cho bệnh nhân bị nhiễm phóng xạ hay không? 1.5.3 Đánh giá kết quả khảo sát thử ❖ Ưu điểm: − Câu hỏi đơn giản, dễ hiểu. − Với độ chính xác 4%, thì câu trả lời thu được có độ tin cậy cao. ❖ Nhược điểm: − Số lượng mẫu vẫn còn nhỏ. − Một số câu hỏi ở dạng tự luận thu về rất nhiều câu trả lời khác nhau và không đồng bộ được nên gặp khó khăn trong việc xử lí và đánh giá (câu 6, câu 7, câu 8). − Câu hỏi trắc nghiệm về lí thuyết chưa bộc lộ cụ thể được học sinh có bị sai về kiến thức phóng xạ hay không. 1.6 Đề xuất bảng khảo sát hoàn thiện Trải qua 5 mẫu bảng khảo sát với sự góp ý của các chuyên gia và các khó khăn khi khảo sát, xử lí dữ liệu, tôi đã rút kinh nghiệm, chỉnh sửa và đề xuất bảng khảo sát hoàn thiện như sau: 25
  35. Khảo sát quan niệm về phóng xạ ở học sinh, sinh viên Xin chào quý anh/chị! Ngày nay, ''phóng xạ" là một từ khóa khá quen thuộc với mọi người. Học sinh đã được tìm hiểu về phóng xạ thông qua chương 7 "hạt nhân nguyên tử" ở chương trình Vật Lí lớp 12 tại THPT. Hiện nay tôi đang thực hiện khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Khảo sát quan niệm về phóng xạ ở học sinh, sinh viên”. Phiếu khảo sát này nhằm thống kê lại những hiểu biết về phóng xạ của học sinh, sinh viên sau khi được học về Vật Lí hạt nhân. Tôi rất mong quý anh/chị dành một ít thời gian để đóng góp vào phiếu khảo sát này. Câu trả lời của quý anh/chị rất quý giá đối với nghiên cứu của tôi, giúp tôi có cơ sở để đánh giá cách hiểu của học sinh, sinh viên về phóng xạ. Tôi xin cam đoan chỉ sử dụng kết quả từ khảo sát vào mục đích nghiên cứu khoa học và giữ bí mật tuyệt đối thông tin cá nhân của bạn. Tôi rất mong nhận được sự hợp tác từ anh/chị. Xin chân thành cảm ơn! I. THÔNG TIN CHUNG Câu 1: Hiện nay bạn đang là: o Học sinh o Sinh viên khoa học tự nhiên o Sinh viên khoa học xã hội Câu 2: Bạn có thích các môn học tự nhiên (Toán, Lý, Hóa, Sinh) không? o Không o Có II. THỰC TRẠNG HIỆN NAY Câu 1: Bạn đã học phóng xạ hạt nhân ở chương trình Vật Lí lớp 12 tại THPT, bạn có thể cho biết các Thầy/Cô đã sử dụng những hình thức nào sau đây để giảng dạy những kiến thức này? □ Sử dụng Tranh ảnh làm ví dụ minh họa □ Sử dụng Video minh họa 26
  36. □ Thuyết trình nhóm có sử dụng minh họa (tranh ảnh, video, mô hình ) □ Học thông qua lí thuyết và làm bài tập. Câu 2: Bạn đã từng nghe, đọc, hoặc biết đến phóng xạ qua các nguồn thông tin nào khác? □ Sách, Tài liệu Khoa học □ Báo chí □ Internet □ Tivi □ Những người xung quanh □ Không nghe/ không đọc bao giờ □ Khác . III. KHẢO SÁT (Bạn hãy đánh giá mức độ về phóng xạ) Câu 1: Nguồn phóng xạ Không Đồng ý Phân vân đồng ý 1. Phóng xạ được phát ra từ lò phản ứng hạt o o o nhân, phòng thí nghiệm hạt nhân 2. Phóng xạ có trong môi trường tự nhiên o o o xung quanh chúng ta như đất đá, nước 3. Phóng xạ được phát ra từ điện thoại, o o o laptop, wifi, lò vi sóng 4. Tia alpha, tia beta, tia gamma là tia phóng o o o xạ 5. Tia tử ngoại, tia X(trong chụp X-quang) là o o o tia phóng xạ 27
  37. Câu 2: Ứng dụng của phóng xạ Không Đồng ý Phân vân đồng ý 1. Phóng xạ được ứng dụng trong nhà máy o o o điện hạt nhân, lò phản ứng hạt nhân 2. Phóng xạ được ứng dụng trong soi chiếu o o o hành lí, kiểm tra an ninh tại sân bay 3. Xạ trị ung thư, điều trị bướu cổ hay chẩn o o o đoán các khối u trong cơ thể 4. Chiếu xạ thực phẩm diệt khuẩn o o o 5. Định tuổi các vật liệu khảo cổ o o o Câu 3: Tác hại của phóng xạ Không Đồng ý Phân vân đồng ý 1. Phóng xạ luôn rất nguy hiểm khi tiếp xúc o o o gần nguồn phóng xạ 2. Các bác sĩ làm việc ở phòng xạ trị với tần o o o suất lớn sẽ gây ung thư 3. Phóng xạ gây chết người ngay lập tức khi o o o vừa tiếp xúc với nguồn phóng xạ 4. Con người có thể bị buồn nôn, đau đầu, chóng mặt khi tiếp xúc với nguồn phóng o o o xạ. 28
  38. 5. Một trái táo đặt gần nguồn phóng xạ, trái táo đó bị nhiễm phóng xạ o o o Ý kiến khác về tác hại của phóng xạ 29
  39. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Trên cơ sở khảo sát thử, tôi thấy học sinh, sinh viên còn có quan niệm sai về kiến thức nguồn phóng xạ cũng như ứng dụng, tác hại của phóng xạ. Vì vậy tôi tiến hành nghiên cứu các quan niệm sai mà học sinh, sinh viên thường phạm phải ở chương sau. 30
  40. CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT, XỬ LÍ SỐ LIỆU VÀ ĐƯA RA NHẬN XÉT. Bảng khảo sát gồm 3 phần chính: thông tin chung, thực trạng hiện nay, khảo sát về phóng xạ. 1.7 Thông tin chung Tiến hành khảo sát với 302 học sinh, sinh viên trong đó có 140 học sinh lớp 12 Trường THPT Trần Khai Nguyên, Quận 5, Tp. HCM và 162 sinh viên năm 3, 4 khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Tp. HCM. 1.8 Thực trạng giáo dục hiện nay 350 297 300 250 200 150 100 85 59 44 50 0 Sử dụng tranh ảnh Sử dụng video minh Thuyết trình nhóm có Học thông qua lí làm ví dụ minh họa họa sử dụng minh họa thuyết và làm bài tập (tranh ảnh, video, mô hình .) Hình 3-1: Thực trạng phương pháp giáo dục kiến thức phóng xạ ở phổ thông 1.9 Kết quả khảo sát về phóng xạ Gồm có 3 phần chính: nguồn phóng xạ, ứng dụng của phóng xạ và tác hại của phóng xạ. 1.10 Nguồn phóng xạ Về kiến thức nguồn phóng xạ, nguồn phóng xạ có trong tự nhiên như đất, đá, nước, không khí .Tuy nhiên, khoảng 20% học sinh, sinh viên không biết nguồn phóng xạ có trong tự nhiên. 31
  41. Hình 3-2: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ có trong môi trường tự nhiên xung quanh chúng ta" Sự khác nhau giữa tia bức xạ và tia phóng xạ là vấn đề gây khó khăn cho học sinh, sinh viên. Tia được phát ra từ điện thoại, laptop, lò vi sóng .là bức xạ điện từ. Ngoài ra tia tử ngoại, tia X cũng là tia bức xạ. Qua kết quả khảo sát, có thể thấy được phần trăm câu trả lời không đồng ý chưa tới 50%, chứng tỏ học sinh, sinh viên đang gặp vấn đề ở phần kiến thức này. Hình 3-3: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Tia phóng xạ được phát ra từ điện thoại, laptop, wifi, lò vi sóng ". 32
  42. Hình 3-4: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Tia phóng xạ được phát ra từ điện thoại, laptop, wifi, lò vi sóng ". Câu 1, câu 4 là kiến thức cơ bản trong sách giáo khoa nên câu trả lời thu được khá tốt. Hình 3-5 :Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ được phát ra từ lò phản ứng hạt nhân, phòng thí nghiệm" 33
  43. Hình 3-6: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Tia alpha, tia beta, tia gamma là tia phóng xạ" 1.10.1 Ứng dụng của phóng xạ Các ứng dụng cơ bản của phóng xạ như ứng dụng trong nhà máy điện hạt nhân, xạ trị trong y học, định tuổi cổ vật đa số học sinh, sinh viên đều biết đến. Hình 3-7: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ được ứng dụng trong nhà máy điện hạt nhân, lò phản ứng hạt nhân" 34
  44. Hình 3-8 Câu trả lời của học sinh, sinh viên về câu 3 phần ứng dụng của phóng xạ"Xạ trị ung thư, điều trị bướu cổ hay chẩn đoán các khối u trong cơ thể" Hình 3-9: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Định tuổi các vật liệu khảo cổ" Vì học sinh, sinh viên còn nhầm lẫn tia X là tia phóng xạ nên có hơn 50% học sinh, sinh viên cho rằng ứng dụng soi chiếu hành lí, kiểm tra an ninh sân bay của tia X là ứng dụng của tia phóng xạ. Nguyên lý của máy quét hành lý X-Ray là một thiết bị an ninh, là một thiết bị điện tử thực hiện kiểm tra bằng băng chuyền để mang hành lý được kiểm tra vào khoang kiểm tra tia X. Hành lý đi vào khoang kiểm tra tia X, chặn cảm biến phát hiện gói hàng và tín hiệu phát hiện được gửi đến phần điều khiển hệ thống để tạo tín hiệu kích hoạt tia X và nguồn tia X phát ra tia X và chùm tia X. Chùm tia X đi qua vật thể cần kiểm tra trên băng chuyền và tia X được vật thể hấp thụ để kiểm tra, và sau đó máy dò bán dẫn được gắn trong khoang bị bắn phá. Máy dò chuyển đổi các tia X thành tín hiệu, được khuếch đại và gửi đến khung xử lý tín hiệu để xử lý tiếp. Các tín 35
  45. hiệu này được xử lý và hiển thị thông qua màn hình. Cho dù có nhiều lớp trong gói hàng, tia X có thể xuyên qua và hiển thị nội dung của lớp gói hàng theo từng lớp. Hình 3-10: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ được ứng dụng trong soi chiếu hành lí, kiểm tra an ninh tại sân bay" Ngoài ra, phóng xạ còn có ứng dụng trong chiếu xạ thực phẩm. Chiếu xạ thực phẩm là kỹ thuật sử dụng năng lượng bức xạ ion hóa để xử lý nhằm tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật, côn trùng như ruồi đục quả, rệp gây hại trái; làm chậm quá trình chín và nảy mầm; kéo dài thời gian bảo quản. Các bức xạ ion hóa có thể được phát ra bởi nguồn chất phóng xạ hoặc tạo ra bằng điện. Các dụng cụ hay thực phẩm chiếu xạ không trở thành thể có tính phóng xạ, không gây nguy hiểm về phóng xạ cho người dùng. [20-21]. Hình 3-11: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Chiếu xạ thực phẩm diệt khuẩn" 36
  46. 1.10.2 Tác hại của phóng xạ Các tác hại phổ biến của phóng xạ như buồn nôn, đau đầu học sinh, sinh viên đã được học qua nên câu trả lời khá tốt. Hình 3-12: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Con người có thể bị buồn nôn, đau đầu, chóng mặt khi tiếp xúc với nguồn phóng xạ" Học sinh, sinh viên khi nhắc đến phóng xạ đều mặc định rằng đây là một chất nguy hiểm và không nên tiếp xúc. Hình 3-13: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ luôn rất nguy hiểm khi tiếp xúc gần nguồn phóng xạ" Học sinh, sinh viên không biết rằng họ đang tiếp xúc với phóng xạ mỗi ngày như thực phẩm, gạch, không khí .nhưng vì các chất phóng xạ này rất yếu nên không gây ảnh hưởng đến con người. Chất phóng xạ nguy hiểm hay không phụ thuộc vào 37
  47. độ mạnh yếu của nguồn phóng xạ, khoảng cách tiếp xúc và thời gian tiếp xúc với chất phóng xạ. Làm việc trong môi trường phóng xạ rất nguy hiểm vì dễ bị ung thư? Chỉ có khoảng 20% học sinh, sinh viên cho rằng các bác sĩ sẽ không bị ung thư. Có đến 43% học sinh, sinh viên không xác định được câu trả lời cho câu hỏi này. Hình 3-14: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Các bác sĩ làm việc ở phòng xạ trị với tần suất lớn sẽ bị ung thư" Những nhân viên làm trong môi trường phóng xạ luôn được trang bị đồ bảo hộ và được kiểm tra sức khỏe định kì với mức độ liều lượng trong ngưỡng an toàn. Khi có dấu hiệu tại ngưỡng an toàn hoặc có các biểu hiện bệnh lí do phóng xạ sẽ được điều trị ngay lập tức nên việc nhân viên làm trong môi trường phóng xạ bị phơi nhiễm phóng xạ là khá thấp. Phóng xạ gây chết người ngây lập tức? 38
  48. Hình 3-15: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Phóng xạ gây chết người ngay lập tức khi vừa tiếp xúc với nguồn phóng xạ" Hơn 30% cho rằng phóng xạ sẽ gây chết người lập tức. Trong chương trình học, học sinh, sinh viên không được tiếp xúc nguồn phóng xạ cũng như không được học về an toàn phóng xạ nên tâm lí lo sợ khi nghe đến nguồn phóng xạ. Khi tiếp xúc với nguồn phóng xạ có liều xạ lớn từ 20-40 Sv/giờ (lò nguyên tử hạt nhân), con người bị hội chứng tim mạch, não và thần kinh trung ương, lúc này người nhiễm sẽ chết trong thời gian từ 1-2 ngày [23]. Đối với nguồn phóng xạ trong tự nhiên hay trong phòng thí nghiệm phổ thông không có khả năng gây hại đến sức khỏe con người. Hình 3-16: Trái táo đặt gần nguồn phóng xạ Đặt một trái táo gần nguồn phóng xạ. Vậy trái táo có bị nhiễm phóng xạ không? Hình 3-17: Câu trả lời của học sinh, sinh viên về "Trái táo đặt rất gần nguồn phóng xạ, trái táo đó bị nhiễm phóng xạ" 39
  49. Chỉ có khoảng 11% học sinh, sinh viên cho rằng trái táo này không bị nhiễm phóng xạ. Trái táo không tiếp xúc trực tiếp với nguồn phóng xạ mà chỉ bị chiếu các tia phóng xạ tương tự như chiếu xạ thực phẩm nên trái táo không bị nhiễm phóng xạ, không trở thành “thực phẩm phóng xạ”. ❖ Một số câu có tỉ lệ chênh lệch giữa học sinh 12 và sinh viên năm 3, 4 khoa Vật lí. Bảng 3.1: So sánh câu trả lời của học sinh và sinh viên Tỉ lệ câu trả lời của học Tỉ lệ câu trả lời của sinh Câu hỏi sinh viên Lưu ý: Phóng xạ có trong môi trường tự nhiên xung quanh chúng ta như đất đá, nước Tia phóng xạ được phát ra từ điện thoại, laptop, wifi, lò vi sóng Chiếu xạ thực phẩm diệt khuẩn Phóng xạ luôn rất nguy hiểm khi tiếp xúc gần nguồn phóng xạ 40
  50. Các bác sĩ làm việc ở phòng xạ trị với tần suất lớn sẽ bị ung thư Phóng xạ gây chết người ngay lập tức khi vừa tiếp xúc với nguồn phóng xạ Nhận xét: − Những câu có kiến thức liên quan đến vận dụng học sinh hiểu sai hoặc không chắc kiến thức có tỉ lệ cao hơn so với câu lí thuyết. − Sinh viên năm 3, 4 có tỉ lệ câu trả lời tương đối so với học sinh lớp 12 vì sinh viên đã được học kĩ về phóng xạ ở học phần vật lí nguyên tử hạt nhân. Tuy nhiên đa số các câu đều có khoảng 20% sinh viên không chắc kiến thức. Một số quan niệm học sinh 12 và sinh viên đều phạm phải Bảng 3.2: So sánh câu trả lời của học sinh và sinh viên Tỉ lệ câu trả lời của học Tỉ lệ câu trả lời của sinh Câu hỏi sinh viên Lưu ý: Tia tử ngoại, tia X(trong chụp X-quang) là tia phóng xạ 41
  51. Phóng xạ được ứng dụng trong soi chiếu hành lí, kiểm tra an ninh tại sân bay Một trái táo đặt rất gần nguồn phóng xạ, trái táo đó bị nhiễm phóng xạ ❖ Nhận xét: − Học sinh và sinh viên đều nhầm lẫn tia X, tia tử ngoại là tia phóng xạ. − Cả 2 đều chưa phân biệt được khi nào thì vật không bị nhiễm phóng xạ và khi nào thì vật bị nhiễm phóng xạ và trở thành nguồn phóng xạ. 42
  52. TỔNG KẾT CHƯƠNG 3 Qua kết quả khảo sát, tôi nhận thấy rằng tôi đã nêu ra được một số quan niệm sai về phóng xạ mà học sinh, sinh viên hay phạm phải. Đồng thời có thể thấy 98% học sinh, sinh viên được truyền đạt kiến thức phóng xạ theo phương pháp truyền thống, thuần lí thuyết và giải bài tập. Từ đây tôi đưa ra dự đoán nguyên nhân học sinh, sinh viên hiểu sai về kiến thức là do phương pháp giảng dạy chưa hợp lí khiến học sinh khó khăn trong vận dụng kiến thức, phương pháp học tập chưa hiệu quả, truyền thông tin tức chưa được xác thực . Tuy nhiên để xác định cụ thể nguyên nhân cần có một bài nghiên cứu, khảo sát khác về vấn đề này. Với khóa luận này, tôi tự thấy vẫn còn những hạn chế sau: − Đối tượng thực hiện khảo sát nằm trong phạm vi hẹp. Chỉ khảo sát 4 lớp 12 và sinh viên năm 3, 4 khoa Vật lí. − Vì dịch Covid – 19 nên chưa khảo sát được học sinh 12 trước khi học phóng xạ để so sánh sự tiếp thu của học sinh trước và sau khi học phóng xạ. 43
  53. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết quả khóa luận, đối chiếu với nhiệm vụ đặt ra, tôi đã giải quyết được những vấn đề lí luận và thực tiễn sau: − Làm rõ cơ sở lí luận quan niệm sai lầm về phóng xạ ở học sinh, sinh viên thông qua các bài báo khoa học. − Làm rõ cơ sở lí thuyết giáo dục phóng xạ ở phổ thông − Xây dựng bảng câu hỏi khảo sát. − Tiến hành khảo sát và xử lí. − Đưa ra được cái kiến thức về phóng xạ mà học sinh, sinh viên đang hiểu sai. − Dự đoán nguyên nhân học sinh, sinh viên mắc phải sai lầm. − Tuy còn một số hạn chế nhưng các kết luận rút ra từ đề tài đã đóng góp được phần nào trong việc nhìn ra các quan niệm sai và tìm cách khắc phục. Kiến nghị − Mở rộng đối tượng thực nghiệm. Ví dụ học sinh lớp 12 toàn khối, học sinh lớp 12 của các trường khác và sinh viên ngành vật lí của các trường khác. − Bổ sung thêm các câu hỏi ở nội dung kiến thức về phóng xạ để phát triển phiếu khảo sát đầy đủ hơn, chỉ ra được nhiều quan niệm sai. − Khảo sát về nguyên nhân học sinh, sinh viên mắc phải sai lầm để từ đó đề xuất phương pháp khắc phục. 44
  54. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Neumann, S. (2014). Three Misconceptions About Radiation — And What We Teachers Can Do To Confront Them. American Association of Physics, 52, 357-359. doi: 10.1119/1.489309 [2]: Rego, F. & Pelarta, L. (2006). Portuguese students’ knowledge of radiation physics. Phys. Educ., 41(3), 259-262. [3]: Identifying and Resolving Problematic Student Reasoning About Ionizing Radiation [4]: 52902.html [5]: 468364.htm [6]: hinh-o-nuoc-ta.html [7]: Ứng-dung-cua-nguon-phong-xa-kin.html [8]: [9]: nhiem-phong-xa-106114.html [10]: Thái Khắc Định, Trần Văn Luyến (2009), Khảo sát hoạt độ phóng xạ trong vật liệu xậy dựng có nguồn gốc granite, Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP.HCM, Số 16/2009, tr 41-52, ISSN 1859-3100. [11]: xa.html [12]: [13]: Australian students' views on nuclear issues: Does teaching alter prior beliefs? [14]: Prospective Physics Teachers’ Awareness of Radiation and Radioactivity [15]: _xa [16]: nguon-phong-xa.aspx 45
  55. [17]: [18]: [19]: /asset_publisher/xjpQsFUZRw4q/content/nhung-ai-co-nguy-co-bi-nhiem-xa-? [20]: trai-cay [21]: [22]: Radiation Information Network's, Radioactivity in Nature, Idaho State University. [23]: nhan/benh-phong-xa/793/ [24]: Giáo trình “Lý thuyết xác suất và thống kê toán”_Hoàng Ngọc Nhậm [25]: Hướng dẫn điều chỉnh nội dung dạy học cấp trung học phổ thông, học kì ii, năm học 2019-2020, môn vật lí (Kèm theo Công văn số 1113/BGDĐT-GDTrH ngày 30 tháng 3 năm 2020 của Bộ trưởng Bộ GDĐT) 46
  56. PHỤ LỤC Khảo sát quan niệm về phóng xạ ở học sinh, sinh viên Câu 1: Hiện nay bạn đang là: o Học sinh o Sinh viên khoa học tự nhiên o Sinh viên khoa học xã hội Câu 2: Bạn đã học phóng xạ hạt nhân ở chương trình Vật Lí lớp 12 tại THPT, bạn có thể cho biết các Thầy/Cô đã sử dụng những hình thức nào sau đây để giảng dạy những kiến thức này? □ Sử dụng Tranh ảnh làm ví dụ minh họa □ Sử dụng Video minh họa □ Thuyết trình nhóm có sử dụng minh họa (tranh ảnh, video, mô hình ) □ Học thông qua lí thuyết và làm bài tập. Câu 3: Bạn đã từng nghe, đọc, hoặc biết đến phóng xạ qua các nguồn thông tin nào khác? □ Sách, Tài liệu Khoa học □ Báo chí □ Internet □ Tivi □ Những người xung quanh □ Không nghe/ không đọc bao giờ □ Khác . Câu 4: Bạn hãy cho biết các bức xạ nào sau đây là phóng xạ? □ Bức xạ điện từ từ lò vi sóng, điện thoại, máy phát sóng điện thoại, wifi, □ Tia tử ngoại, tia hồng ngoại 47
  57. □ Tia X (trong chụp X quang) □ Tia alpha, beta □ Tia gamma □ Khác . Câu 5: Theo bạn phóng xạ có thể phát ra từ đâu? □ Lò phản ứng hạt nhân □ Phòng thí nghiệm hạt nhân, nhà máy điện hạt nhân □ Đất đá, nước, (môi trường tự nhiên xung quanh chúng ta) □ Thực phẩm □ Bệnh viện □ Khu công nghiệp □ Vật dụng hằng ngày (điện thoại, máy tính, lò vi sóng ) □ Khác . Câu 6: Theo bạn phóng xạ có nguy hiểm hay không? o Luôn nguy hiểm khi tiếp xúc với phóng xạ o Ít nguy hiểm o Không nguy hiểm o Khác . Câu 7: Theo bạn, phóng xạ có thể gây ra những tác hại gì? Câu 8: Bạn có thể kể tên một số ứng dụng của phóng xạ mà bạn biết. (Nếu không biết bạn có thể bỏ qua). Câu 9: Trong công-nông nghiệp người ta chiếu xạ thực phẩm để diệt khuẩn, theo bạn thực phẩm sau khi chiếu xạ có an toàn không? 48
  58. Câu 10: Một trái táo đặt rất gần nguồn phóng xạ. Vậy theo bạn trái táo có bị nhiễm phóng xạ hay không? o Có o Không 49