ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

NGUYỄN QUANG HƯƠNG

AN TOÀN BỨC XẠ TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

DƯỢC CHẤT PHÓNG XẠ 18F-FDG TẠI TRUNG TÂM MÁY

GIA TỐC 30MeV - BỆNH VIỆN 108

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

NGUYỄN QUANG HƯƠNG

AN TOÀN BỨC XẠ TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

DƯỢC CHẤT PHÓNG XẠ 18F-FDG TẠI TRUNG TÂM MÁY

GIA TỐC 30MeV - BỆNH VIỆN 108

Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử

Mã số: 60440106

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. Đàm Nguyên Bình

Hà Nội – Năm 2014

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được thực hiện tại Trung tâm Máy gia tốc Cyclotron 30 MeV

- Bệnh viện Trung ương Quân đội 108.

Để hoàn thành được luận văn này tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên,

giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể.

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Đàm Nguyên Bình

đã trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình.

Tôi xin cùng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo, người đã

đem lại cho tôi những kiến thức bổ trợ, vô cùng hữu ích trong những năm học

vừa qua.

Tôi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới Lãnh đạo và các anh chị tại

Trung tâm Máy gia tốc Cyclotron 30 MeV, Ban Giám hiệu, Khoa Vật lý, Bộ môn

Vật lý hạt nhân và Phòng Sau đại học trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại

học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và nghiên

cứu.

Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn

bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên

cứu của mình.

Hà Nội, ngày 20 tháng 8 năm 2014

Học viên

Nguyễn Quang Hương

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Nguyễn Quang Hương, học viên cao học khóa 2011 – 2013,

chuyên ngành Vật lý nguyên tử, hạt nhân và năng lượng cao, trường Đại học

Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội. Tôi xin cam đoan Luận văn thạc

sĩ ‘‘An toàn bức xạ trong quá trình sản xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG tại

Trung tâm máy gia tốc 30 MeV, Bệnh viện 108’’ là công trình nghiên cứu của

riêng tôi, số liệu nghiên cứu thu được từ thực nghiệm và không sao chép.

Học viên

Nguyễn Quang Hương

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

DANH MỤC CÁC BẢNG

MỞ ĐẦU . ........................................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1. AN TOÀN BỨC XẠ TRONG SẢN XUẤT ĐỒNGVỊ PHÓNG XẠ

TRÊN MÁY GIA TỐC CYCLOTRON ............................................................................. 4

1.1. Máy gia tốc Cyclotron dùng cho sản xuất đồng vị phóng xạ ................................ 4

1.2. Tác hại của bức xạ đến sức khỏe con người ......................................................... 8

1.3. Tiêu chuẩn về an bức xạ trong tiếp xúc, vận chuyển vật liệu phóng xạ và quản

lý chất thải phóng xạ ................................................................................................. 14

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 18

2.1. Sản xuất đồng vị phóng xạ trên máy gia tốc cyclone 30 tại Trung tâm Máy gia

tốc – Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 ............................................................... 18

2.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 27

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN ........................................ 37

3.1. Suất liều bức xạ tại một số vị trí quan trọng Trung tâm Máy gia tốc Cyclotron

30 MeV – Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 trong quá trình sản xuất 18F-FDG 34

3.2. Độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell tổng hợp, chia liều 18F-FDG 44

3.3. Xác định hoạt độ phóng xạ của một số đồng vị phóng xạ có trong màng mỏng

của cửa sổ buồng bia ................................................................................................. 46

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 62

PHỤ LỤC 1. BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT SUẤT LIỀU BỨC XẠ GAMMA TẠI

TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC ....................................................................................... 64

PHỤ LỤC 2. BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT SUẤT LIỀU BỨC XẠ NEUTRON TẠI

TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC ....................................................................................... 66

PHỤ LỤC 3. BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỘ NHIỄM BẨN PHÓNG XẠ BỀ MẶT

TẠI PHÒNG HOTCELL TỔNG HỢP, CHIA LIỀU 18F-FDG ....................................... 67

PHỤ LỤC 4. BẢNG SỐ LIỆU DÙNG PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG

LÁ HAVAR ..................................................................................................................... 68

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu Ý nghĩa

Cyclotron Máy gia tốc vòng

PET Positron Emission Tomography; Chụp cắt lớp bằng bức xạ

Positron

SPECT Single Photon Emission Computed Tomography; Chụp cắt lớp

bằng bức xạ đơn Photon

FDG Fludeoxyglucose

RF Radio frequency

D Điện cực Dee

α, β, γ, neutron Bức xạ anpha, beta, gamma và nơ tron

DNA Deoxyribonucleic acid; là nguyên liệu di truyền ở người

CT Computed Tomography; Chụp cắt lớp vi tính

QCVN Quy chuẩn Việt nam

BKHCN Bộ Khoa học và Công nghệ

RFLL Radio frequency low level

Coil Cuộn dây

FDM Fluorodeoxymannose

Hotcell Xưởng nóng, nơi tổng hợp, pha chế dược chất phóng xạ

Lab Phòng thí nghiệm

NNDC National Nuclear Data Center

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Nguyên lý gia tốc cyclotron. ............................................................................... 5

Hình 1.2. Sơ đồ chung một cơ sở sản xuất đồng vị phóng xạ dùng gia tốc Cyclotron. ...... 6

Hình 1.3. Minh họa đứt gãy liên kết trong phân tử AND do bức xạ ion hóa. .................. 12

Hình 2.1. Máy gia tốc Cyclone 30 của hãng IBA . ........................................................... 19

Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống máy gia tốc Cyclone 30. .......................................................... 19

Hình 2.3. Sơ lược cấu tạo nguồn ion . ............................................................................... 20

Hình 2.4. Sơ lược cấu tạo hệ thống bơm chùm ion dọc trục............................................. 21

Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống RF, Các điện cực Dee, lỗ và khớp nối RF. .............................. 21

Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo đường chùm . .............................................................................. 22

Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý đưa proton ra. ......................................................................... 23

Hình 2.8. Giản đồ miêu tả dòng proton có thể chuyển ra ở 5 cổng khác nhau. ................ 23

Hình 2.9. Hình dạng bề ngoài (trái) và bên trong (phải) của hệ thống hotcell ................. 25

Hình 2.10. Cửa sổ thủy tinh chì để quan sát hoạt động của cánh tay rôbốt . .................... 25

Hình 2.11. Điều khiển hệ thống hoạt động thông qua máy tính bên ngoài. ..................... 26

Hình 2.12. Cấu trúc phân tử 18F-FDG. .............................................................................. 26

Hình 2.13. Sơ đồ mặt bằng khu vực máy gia tốc và các điểm khảo sát suất liều bức xạ,

nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt . ............................................................................................ 28

Hình 2.14. Thiết bị AT6012A sử dụng đo suất liều bức xạ gamma ................................. 29

Hình 2.15. Phản ứng giữa neutron và He3 ........................................................................ 30

Hình 2.16. Máy đo Thermo (hình trái) và cấu tạo bên trong (hình phải). ........................ 30

Hình 2.17. Các vị trí đo độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt trong phòng hotcell. ................. 32

Hình 2.18. Thiết bị Radiagem 2000. ................................................................................. 32

Hình 2.19. Đầu dò nhiễm bẩn α/β SAB – 100. ................................................................. 32

Hình 2.20. Sơ đồ khối hệ phổ kế bán dẫn BEGe-Canberra . ............................................ 34

Hình 2.21. Khối phân tích số DSA-1000 .......................................................................... 36

Hình 3.1. Mặt ngoài hệ hotcell. ......................................................................................... 39

Hình 3.2. Khe hở đường ray cửa buồng bia dẫn đến lọt bức xạ neutron. ......................... 40

Hình 3.3. Sự thăng giáng suất liều bức xạ gamma và neutron tại cửa buồng bia trong

quá trình bắn chùm tia vào bia theo các ngày sản xuất đồng vị. ....................................... 40

Hình 3.4. Sự thay đổi độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell tổng hợp, chia

liều 18F-FDG. ................................................................................................................... 45

Hình 3.5. Cấu tạo của bia lỏng đặt ngoài dùng sản xuất 18F-FDG.................................... 47

Hình 3.6. Đường chuẩn năng lượng. ................................................................................. 50

Hình 3.7. Đường cong hiệu suất ghi. ................................................................................ 52

Hình 3.8. Tỉ lệ đóng góp hoạt độ các đồng vị phóng xạ trên lá Havar được đo. .............. 56

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Giới hạn của Việt Nam về liều chiếu xạ đối với các đối tượng theo quy định

tại Thông tư số 19/2012/TT-BKHCN ngày 8/11/2012 của Bộ Khoa học và Công nghệ . 16

Bảng 2.1. Một số phản ứng hạt nhân tại hệ thống bia ....................................................... 24

Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật đầu dò của phổ kế AT6102A. ............................................. 29

Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật đầu dò neutron FH 40 GL-10. ............................................ 31

Bảng 3.1. Trung bình suất liều bức xạ gamma tại các vị trí trong khu vực kiểm soát

Trung tâm máy gia tốc. ..................................................................................................... 38

Bảng 3.2. Trung bình suất liều bức xạ neutron tại các vị trí trong thời gian bắn chùm tia

gia tốc vào buồng bia. ....................................................................................................... 38

Bảng 3.3. Trung bình độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell tổng hợp, chia

liều 18F-FDG. ................................................................................................................... 44

Bảng 3.4. Phản ứng hạt nhân có thể xảy ra khi chùm proton và neutron thứ cấp tương

tác với lá Havar. ................................................................................................................ 48

Bảng 3.5. Thông tin nguồn gamma chuẩn. ....................................................................... 49

Bảng 3.6. Số liệu các tia gamma được chọn để chuẩn năng lượng và vị trí cực đại

(kênh) tương ứng. .............................................................................................................. 50

Bảng 3.7. Diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần của các đỉnh năng lượng được chọn để xây

dựng đường cong hiệu suất ghi. ........................................................................................ 51

Bảng 3.8. Hiệu suất ghi của hệ đo với các đỉnh năng lượng được chọn để xây dựng

đường cong hiệu suất ghi. ................................................................................................. 51

Bảng 3.9. Danh sách các đồng vị phóng xạ sinh tra trên lá Havar. .................................. 54

Bảng 3.10. Kết quả xác định hoạt độ các đồng vị phóng xạ trên lá Havar. ...................... 56

Bảng 3.11. Mức hoạt độ miễn trừ. .................................................................................... 57

1

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, ứng dụng kỹ thuật bức xạ và

hạt nhân hiện đang được sử dụng ngày càng nhiều và rộng rãi trên thế giới trong các

lĩnh vực của đời sống như y tế, công nghiệp, nông nghiệp, nghiên cứu khoa học, vv…

và đem lại những hiệu quả kinh tế, xã hội đáng ghi nhận. Qua nhiều thập kỉ, các chất

phóng xạ nhân tạo đã đem lại nhiều lợi ích to lớn trong chẩn đoán, điều trị bệnh, cũng

như trong kỹ thuật khoa học, nghiên cứu, nông nghiệp và công nghiệp. Những thành

tựu này đã góp phần cải thiện cuộc sống trên Trái đất với mức độ khó có thể đánh giá

được.

Tuy nhiên, việc sử dụng kỹ thuật bức xạ và hạt nhân cũng tiềm ẩn nhiều nguy

cơ mất an toàn và an ninh bức xạ, hạt nhân, ảnh hưởng đến sức khỏe của nhân viên làm

việc và cộng đồng nếu không được kiểm soát và bảo vệ chặt chẽ. Vấn đề quản lý, vận

chuyển, lưu giữ chất thải phóng xạ, ảnh hưởng của phóng xạ đối với môi trường và con

người là những vấn đề rất quan trọng trong công tác quản lý pháp quy về an toàn bức

xạ. Trong số các cơ sở bức xạ, đáng lưu ý là các cơ sở sử dụng máy gia tốc dùng sản

xuất đồng vị phóng xạ, đặc thù của các cơ sở này là thường có nhiều chất phóng xạ tồn

tại bên trong hệ thống máy gia tốc, mặc dù các cơ sở vận hành máy gia tốc được thiết

kế rất công phu, nhằm đảm bảo các chất phóng xạ được giam giữ trong hệ thống tòa

nhà máy gia tốc nhưng rõ ràng vẫn tiềm ẩn nhiều nguy cơ có thể xảy ra các tai nạn ví

dụ như các hỏng hóc hoặc hư hại máy móc, thiết bị vv…, các thiếu sót trong thiết kế,

các thao tác chủ quan sai lầm của các nhân viên vận hành hoặc việc không quan tâm

đúng mức tới công tác quản lý chất lượng, kiểm tra theo dõi thường xuyên để đề phòng

những phát sinh bất thường.

Hiện nay Bệnh viện Trung ương quân đội 108 đang quản lý và vận hành một

máy gia tốc Cyclotron 30 MeV của hãng IBA đặt tại Trung tâm Máy gia tốc Cyclotron

30 MeV. Máy gia tốc Cyclotron 30 MeV có khả năng gia tốc hai loại hạt là proton và

deuteron, 3 kênh dẫn chùm tia dùng để bắn vào các bia rắn, lỏng, khí và một kênh dùng

cho nghiên cứu cơ bản về vật lý, hóa học. Máy gia tốc Cyclotron 30MeV này có khả

2

năng tạo ra khoảng 10 loại đồng vị phóng xạ được sử dụng nhiều trong y học hạt nhân

là: 124I, 123I, 201Tl, 67Ga, 111In, 11C, 18F,13N, 15O, 22Na, 48V.

Việc sản xuất đồng vị phóng xạ trên máy gia tốc Cyclotron 30MeV, quá trình

tổng hợp, kiểm nghiệm, vận chuyển các dược chất phóng xạ, lưu trữ các vật liệu phóng

xạ sinh ra từ quá trình sản xuất dược chất phóng xạ đòi hỏi công tác đảm bảo an toàn

bức xạ phải được quan tâm một cách nghiêm ngặt, nhất là trong quá trình bắn chùm tia

gia tốc vào bia để tạo đồng vị phóng xạ, các tia bức xạ gamma, tia X, chùm tia neutron

được sinh ra có thể gây nguy hiểm cho các kỹ sư vận hành cũng như các nhân viên làm

việc ở phạm vi gần nếu không được che chắn phù hợp. Việc khảo sát, đo đạc suất liều

bức xạ gamma và suất liều chùm tia neutron trước, trong và sau khi vận hành máy gia

tốc sản xuất đồng vị là việc hết sức quan trọng để đánh giá mức độ an toàn bức xạ và

khả năng che chắn của các khối vật liệu.

Luận văn này được thực hiện nhằm mục đích đánh giá mức độ an toàn bức xạ

dựa vào các biện luận khoa học từ các phép đo suất liều bức xạ gamma và neutron, độ

nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại một số địa điểm xung quanh khu vực máy gia tốc

Cyclotron 30MeV trước, trong, sau khi sản xuất đồng vị phóng xạ 18F. Ngoài ra Luận

văn còn tiến hành các phép đo và tính toán nhằm xác định hoạt độ của một số đồng vị

phóng xạ có trong màng mỏng của cửa sổ buồng bia máy gia tốc Cyclotron 30MeV,

các màng mỏng này bị kích hoạt trở thành vật liệu phóng xạ trong quá trình bắn chùm

tia gia tốc vào bia, kết quả của việc xác định hoạt độ sẽ làm cơ sở tham khảo cho công

tác quản lý và lưu giữ các vật liệu phóng xạ này trước khi thải ra môi trường.

Với mục đích nêu trên, Luận văn được hoàn thành với bố cục gồm 3 chương:

Chương 1. An toàn bức xạ trong sản xuất đồng vị phóng xạ trên máy gia tốc

cyclotron: Trình bày khái quát về máy gia tốc cyclotron, các loại bức xạ phát ra trong

quá trình sản xuất đồng vị phóng xạ trên máy gia tốc cyclotron; tác hại của bức xạ đến

sức khỏe con người; các tiêu chuẩn an toàn bức xạ trong tiếp xúc, vận chuyển và quản

vật liệu phóng xạ của Việt Nam.

3

Chương 2. Đối tượng và Phương pháp nghiên cứu: Trình bày nội dung và đối

tượng khảo nghiên cứu của Luận văn, giới thiệu về máy gia tốc cyclotron 30 MeV

dùng sản suất đồng vị phóng xạ, hệ thiết bị tổng hợp, chia liều dược chất phóng xạ 18F-

FDG, quy trình sản xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG, các phương và thiết bị được sử

dụng để khảo sát suất liều bức xạ gamma, neutron, độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt và

xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ trong màng mỏng của cửa sổ buồng bia máy gia tốc.

Chương 3. Kết quả thực nghiệm và bàn luận: Trình bày kết quả khảo sát thực

nghiệm phông bức xạ, suất liều bức xạ gamma và neutron trong quá trình sản xuất

dược chất phóng xạ 18F-FDG tại một số vị trí quan trọng trong khu vực máy gia tốc

Cyclotron 30 MeV; xác định độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại khu vực hệ thiết bị

tổng hợp, chia liều dược chất phóng xạ 18F-FDG; xác định hoạt độ của một số đồng vị

phóng xạ trong màng mỏng của cửa sổ buồng bia.

4

CHƯƠNG 1

AN TOÀN BỨC XẠ TRONG SẢN XUẤT ĐỒNGVỊ PHÓNG XẠ TRÊN

MÁY GIA TỐC CYCLOTRON

1.1. MÁY GIA TỐC CYCLOTRON DÙNG CHO SẢN XUẤT ĐỒNG VỊ

PHÓNG XẠ

1.1.1. Giới thiệu

Nguyên lý gia tốc tuần hoàn được khám phá vào khoảng năm 1920 là một nền

tảng quan trọng trong vật lý năng lượng cao. Theo nguyên lý này, sự gia tốc được thực

hiện bằng phương pháp hiệu điện thế biến thiên theo thời gian thay cho hiệu điện thế

tĩnh sử dụng trong các máy gia tốc ví dụ như máy gia tốc Van de Graff. Máy gia tốc

đầu tiên có tầm quan trọng thực tiễn dựa trên nguyên lý gia tốc tuần hoàn là cyclotron,

do Ernest Orlando Lawrence phát minh ra.

Ban đầu, cyclotron được dùng để gia tốc các ion (proton, deuteron và các hạt

nặng hơn) tới động năng cỡ vài MeV sử dụng trong nghiên cứu vật lý hạt nhân cơ bản,

nhưng sau đó đã trở nên quan trọng trong các ứng dụng y học. Nó cho phép tạo ra các

đồng vị phóng xạ cho y học hạt nhân cũng như tạo ra các chùm proton cho xạ trị.

Trong cyclotron, các hạt được gia tốc theo các quỹ đạo xoắn ốc đi trong hai điện cực

hình bán trụ chân không bởi từ trường đều (khoảng 1T) được tạo ra giữa các cực của

một nam châm lớn. Một điện áp tần số vô tuyến (RF) với tần số từ 10 đến 30MHz được

đặt vào giữa hai điện cực. Các hạt mang điện được gia tốc khi chúng vượt qua khoảng

trống giữa hai điện cực này. Bên trong các điện cực không có điện trường và các hạt

này chuyển động dưới ảnh hưởng của từ trường theo quỹ đạo nửa vòng tròn với tốc độ

không đổi cho tới khi chúng lại đi qua khoảng trống giữa hai điện cực, lúc này điện

trường đổi chiều và hạt sẽ lại được gia tốc khi qua khoảng trống giữa hai điện cực, hạt

có thêm một lượng động năng nhỏ khi di chuyển trong điện cực kia theo nửa vòng tròn

có bán kính lớn hơn nửa vòng tròn trong điện cực trước, tạo nên một quỹ đạo hình

5

xoắn ốc và động năng của hạt tăng dần sau một số lớn lần vượt qua khoảng trống giữa

hai điện cực.

Hình 1.1. Nguyên lý gia tốc cyclotron.

Quá trình gia tốc cứ tiếp diễn cho đến khi hạt đạt được năng lượng danh định và

tiến ra ngoài bán kính tách chùm tia. Năng lượng cực đại mà một ion có thể thu được

bằng gia tốc cyclotron được tính qua công thức:

Emax = 1

2mv2 =

(mv)2

2m =

(qBRtach)2

2m (1.1)

Trong đó: Rtach là bán kính tách chùm tia; Rtách = mv

|q|B

m là khối lượng ion được gia tốc.

v là vận tốc của ion tại bán kính tách.

q là điện tích của ion.

B là từ trường đều có phương vuông góc với mặt phẳng chuyển động

của hạt được gia tốc.

Việc sản xuất các động vị phóng xạ bằng gia tốc yêu cầu chùm hạt gia tốc cần

có hai yếu tố sau: Các chùm hạt phải có đủ năng lượng để tạo ra phản ứng hạt nhân cần

thiết và dòng chùm tia đủ lớn để cho hiệu suất thực tế. Thiết kế mặt bằng chung của

một cơ sở sản xuất đồng vị phóng xạ bằng cyclotron được thể hiện trên hình 1.2 [17]

6

Hình 1.2. Sơ đồ chung một cơ sở sản xuất đồng vị phóng xạ dùng gia tốc

Cyclotron.

1.1.2. Các loại bức xạ phát ra trong quá trình sản xuất đồng vị phóng xạ trên

máy gia tốc cyclotron

Như đã đề cập tại mục 1.1.1, để tạo ra các đồng vị phóng xạ, ta cần gia tốc chùm

tia đến năng lượng đủ để xảy ra các phản ứng hạt nhân. Trong quá trình vận hành máy

gia tốc cyclotron, các chùm hạt gia tốc năng lượng cao không những bắn vào bia để tạo

ra đồng vị phóng xạ mà còn có khả năng va đập vào các vật liệu khác tạo ra các loại vật

liệu phóng xạ bên trong hệ thống và cấu trúc xung quanh chùm tia. Các bức xạ sinh ra

trong quá trình sản xuất đồng vị phóng xạ bằng máy gia tốc cyclotron có thể bao gồm:

a. Bức xạ tức thời

Bức xạ tức thời là bức xạ sinh ra do chùm tia gia tốc hoặc từ sự tương tác trực tiếp

của chùm tia gia tốc với các vật liệu. Bức xạ tức thời được sinh ra chỉ khi có chùm tia

gia tốc (máy gia tốc được vận hành). Bức xạ tức thời chủ yếu là tia X (hoặc tia gamma)

năng lượng cao và bức xạ neutron. Việc chiếu xạ trực tiếp do chùm tia gia tốc hoặc bức

xạ tức thời có thể dẫn đến việc nhận liều bức xạ nguy hiểm hoặc gây chết người. (suất

liều quanh chùm tia gia tốc có thể lớn hơn 1,6 Sv/giờ). Do đó các điểm truy cập vào

các khu vực có thể tồn tại bức xạ tức thời cần phải có các rào cản an toàn để ngăn ngừa

7

chiếu xạ do bức xạ tức thời trong quá trình vận hành máy gia tốc. Một số địa điểm mà

mức độ bức xạ tức thời có thể tăng cao do gần với trường chùm tia gia tốc cần được

xem xét như các đường ống đâm xuyên vào phòng máy gia tốc mà không được che

chắn, mặt sàn phía trên trần của phòng máy gia tốc, phần hệ thống che chắn trong vùng

lân cận của chùm tia gia tốc.

b. Bức xạ thứ cấp

Bức xạ tức thời năng lượng cao tương tác với các vật liệu cũng có thể gây ra sự

hình thành các vật liệu phóng xạ. Quá trình này thường được gọi là "kích hoạt" và các

vật liệu phóng xạ được tạo ra lại có khả năng phát các tia bức xạ gọi là "bức xạ thứ

cấp". Vật liệu bị kích hoạt chủ yếu phát ra bức xạ gamma và beta. Một số vật liệu

phóng xạ có thời gian sống ngắn và hoạt độ giảm nhanh chóng trong vòng vài ngày

hoặc vài tuần sau khi bị kích hoạt. Một số vật liệu phóng xạ khác phải mất nhiều năm

để phân rã các đồng vị đến mức ổn định. Việc chiếu xạ do các vật liệu phóng xạ này

chính là phần đóng góp lớn vào liều bức xạ của các nhân viên.

Vật liệu nằm trên các bộ phận đường chùm tia, từ trường, bộ hãm và dừng chùm

tia, bia, detector và các thiết bị thí nghiệm khác là những nơi thường xảy ra việc kích

hoạt vật liệu. Các vật liệu khác có thể bị kích hoạt là các chất bôi trơn, nước làm mát

và không khí bên trong các không gian đường chùm tia. Cần chú ý rằng hệ thống làm

mát khép kín kết hợp bộ hãm chùm tia có thể chứa một số vật liệu kích hoạt dẫn đến

nguy cơ chiếu xạ ngay tại thời điểm máy gia tốc vận hành và cả trong thời gian bảo trì

các hệ thống này. Do vậy các tòa nhà hoặc các phòng làm mát các bộ phận hệ thống

chùm tia năng lượng cao cũng cần thiết phải có các biện pháp kiểm soát ra vào.

c. Các vật liệu nhiễm phóng xạ

Vật liệu bị nhiễm phóng xạ là những thiết bị, công cụ bị nhiễm bẩn phóng xạ bề

mặt có thể tháo rời hoặc vật liệu bị nhiễm bẩn phóng xạ trên bề mặt nhưng có thể được

loại bỏ bằng cách mài mòn hoặc phản ứng hóa học. Các chất lỏng phóng xạ cũng là

một nguồn gây nhiễm bẩn phóng xạ. Các vật liệu kích hoạt có thể trở thành một nguồn

gây nhiễm bẩn phóng xạ trong quá trình hoạt động của máy gia tốc do các tác động

8

mài, giũa, đốt, hàn, gia công, cắt hoặc khoan. Nhiễm bẩn phóng xạ cũng có thể xảy ra

do sự kích hoạt của vật liệu vốn đã bị lão hóa hoặc xuống cấp như bụi, rỉ sét, chất bôi

trơn và chất lỏng.

d. Các nguồn phóng xạ không có nguồn gốc từ chùm tia gia tốc

Các nguồn phóng xạ không có nguồn gốc từ chùm tia gia tốc có thể bao gồm:

Nguồn phóng xạ hoạt độ nhỏ hoặc máy phát tia X được sử dụng trong việc hiệu chuẩn

thiết bị đo, các tần số vô tuyến (RF) sử dụng để gia tốc chùm tia sinh ra các tia X khi

hoạt động, do đó chúng cũng phải được hoạt động trong khu vực đã được che chắn,

kín. Một số thiết bị như ống klystron, nguồn điện áp cao và các thiết bị điện tử năng

lượng cao khác cũng có thể tạo ra tia X khi hoạt động.

1.2. TÁC HẠI CỦA BỨC XẠ ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƯỜI

1.2.1. Các loại bức xạ ion hóa [1]

Thuật ngữ “bức xạ” được dùng chung để mô tả hiện tương vật lý khi vật chất phát

ra năng lượng dưới các dạng khác nhau vào môi trường. Có hai loại bức xạ là bức xạ

không ion hóa (non - ionizing) và bức xạ ion hóa (ionizing). Bức xạ không ion hóa là

loại bức xạ có đủ năng lượng để di chuyển các nguyên tử trong một phân tử hoặc làm

các nguyên tử rung động, nhưng không đủ năng lượng để bứt các điện tử ra khỏi

nguyên tử (ví dụ: sóng âm, ánh sáng mắt thấy được, sóng vi ba…). Bức xạ ion hóa là

loại bức xạ (một hạt hoặc một tia bức xạ bất kỳ) có đủ năng lượng để bứt các điện tử ra

khỏi các nguyên tử, phân tử hoặc ion và gây ra sự ion hóa môi trường vật chất mà nó đi

qua. Bức xạ ion hóa thường được chia làm hai loại là tia bức xạ hạt (α, β, neutron) và

tia bức xạ điện từ (tia X và tia gamma).

Tia anpha (α): Tia anpha là hạt nhân của nguyên tử hê li, mang điện tích dương

và có tác dụng ion hoá rất mạnh nhưng khả năng đâm xuyên rất kém (vài centimét

không khí hay da là đủ để chặn lại) tuy nhiên, nếu một chất phát tia anpha được đưa

vào trong cơ thể, nó có thể tạo ra liều chiếu trong nguy hiểm đối với các mô nhạy cảm

do các mô này không có lớp bảo vệ bên ngoài giống như da.

9

Tia bêta (β): Tia bêta gồm có hai loại, tia bêta cộng (β+) là hạt positron mang

điện tích nguyên tố dương, tia bêta trừ (β-) là hạt electron mang điện tích nguyên tố âm.

Nói chung khả năng ion hoá của tia bêta kém hơn tia α rất nhiều nhưng tia bêta đâm

xuyên mạnh hơn. Năng lượng của tia β có thể biến thành tia γ hay tia X khi các hạt β bị

hãm lại lúc đi gần một hạt nhân của môi trường vật chất (bức xạ hãm).

Tia gamma (γ): Tia gamma sinh ra từ quá trình phân rã các hạt nhân nguyên tử,

từ các phản ứng hạt nhân, hay tương tác giữa các hạt như quá trình hủy cặp electron-

positron. Tia gamma là một loại bức xạ điện từ có bước sóng rất ngắn, nhỏ hơn 10−12 m

[24], không bị từ trường làm lệch hướng chuyển động do không mang điện. Nếu không

tính đến phản ứng hạt nhân, tương tác của bức xạ gamma với vật chất bao gồm: hiệu

ứng quang điện, hiệu ứng compton và hiệu ứng tạo cặp electron - posistron. Khả năng

ion hoá của tia gamma kém hơn rất nhiều nhưng lại có khả năng đâm xuyên rất mạnh

so với các tia α và β.

Bức xạ neutron: Neutron là một hạt hạ nguyên tử có trong thành phần hạt nhân

nguyên tử, trung hòa về điện tích và có khối lượng bằng 1,67492716×10−27 kg [24].

Bức xạ neutron được sinh ra trong quá trình phân hạch các hạt nhân nguyên tử nặng.

Neutron được chia làm 3 loại tùy thuộc vào năng lượng của chúng (neutron nhanh năng

lượng lớn hơn 100 keV, neutron trung bình năng lượng từ 0,025 đến 100 keV, neutron

nhiệt năng lượng nhỏ hơn 0,025 keV) [24].

Neutron là hạt không tích điện và vì vậy chúng không gây ra sự ion hoá trực tiếp

môi trường mà chúng truyền qua, neutron tương tác với môi trường vật chất thông qua

ba phương thức là tán xạ đàn hồi, tán xạ không đàn hồi và hấp thụ neutron. Tương tác

của neutron với môi trường vật chất có thể kích hoạt các hạt nhân môi trường vật chất

phát ra tia gamma hay các hạt tích điện thứ cấp khác gián tiếp gây ra bức xạ ion hoá.

Neutron có khả năng đâm xuyên rất mạnh nhưng tùy thuộc vào năng lượng của chúng.

Tia X: Giống như tia gamma, tia X cũng là bức xạ điện từ nhưng có bước sóng

dài hơn tia gamma. Các tính chất của tia X cũng tương tự như tia gamma.

10

1.2.2. Tác hại của bức xạ ion hóa lên cơ thể con người

Sau khi Becquerel khám ra hiện tượng phóng xạ và việc ông bà Curie tìm ra chất

phóng xạ tự nhiên Radium và Poloium, bắt đầu một kỉ nguyên nghiên cứu và ứng dụng

đồng vị phóng xạ trong y sinh học. Cho đến nay các chất phóng xạ và các thiết bị phát

bức xạ ion hóa được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong y tế. Việc sử

dụng bức xạ đã đem lại những hiệu quả vô cùng to lớn trong công tác chẩn đoán và

điều trị. Những lợi ích của việc sử dụng bức xạ trong đời sống con người thực sự to lớn

nhưng không vì thế mà con người xem nhẹ những tác hại của chúng.

Có hai con đường bức xạ ion hóa tác động lên cơ thể con người, đó là chiếu xạ từ

bên ngoài và chiếu xạ từ bên trong.

Chiếu xạ từ bên ngoài: Nguồn chiếu xạ nằm ngoài cơ thể con người. Việc chiếu

xạ xảy ra khi con người nằm trên đường đi của các tia bức xạ phát ra từ một thiết bị

phát bức xạ hay các chất phóng xạ nằm bên ngoài cơ thể con người. Việc chiếu xạ có

thể xảy ra đối với toàn bộ cơ thể hoặc đối với một phần cơ thể con người. Việc chiếu

xạ ngoài sẽ kết thúc khi cơ thể thôi tiếp xúc với nguồn phát tia bức xạ.

Chiếu xạ từ bên trong: Chiếu xạ xảy ra khi chất phóng xạ nằm bên trong cơ thể,

các chất phóng xạ này có thể vào bên trong cơ thể con người bằng đường hô hấp, ăn

uống, tổn thương da, sau đó lan truyền bên trong cơ thể. Chiếu xạ bên trong chỉ kết

thúc khi chất phóng xạ bị đào thải ra khỏi cơ thể do sự bài tiết và do sự suy giảm cường

độ phóng xạ theo thời gian.

Đối với cơ thể sống, Tác động sinh học cơ bản và nguy hiểm nhất của bức xạ ion

hóa là quá trình ion hoá xảy ra trong các tổ chức mô khi bức xạ đi qua. Sự ion hóa

những phân tử nước (thành phần chủ yếu của các phân tử cấu tạo nên tế bào) có thể

dẫn đến những thay đổi bên trong phân tử và tạo ra các loại hợp chất gây hại cho các

nhiễm sắc thể. Sự hủy hoại này thể hiện ở sự biến đổi về cấu trúc và chức năng của

phân tử. Trong cơ thể người, sự thay đổi này có thể tự biểu lộ qua các triệu trứng bệnh

lý như ốm mệt do phóng xạ, đục thủy tinh thể hoặc về lâu dài là ung thư.

11

Cơ chế gây tổn thương trực tiếp: Bức xạ ion hoá trực tiếp truyền năng lượng và

gây nên quá trình kích thích, ion hoá các phân tử sinh học dẫn đến tổn thương các phân

tử đó.

Cơ chế gây tổn thương gián tiếp: Bức xạ ion hoá tác dụng lên các phân tử nước

(chiếm 75% trong tổ chức sống) làm phân ly các phân tử nước tạo thành các ion: H+,

OH- ..., các gốc tự do *H, *OH, ..., các hợp chất có khả năng ôxy hoá cao HO2, H2O2,

..., chúng phản ứng với các phân tử sinh học và gây tổn thương.

Sau khi các phân tử sinh học cấu tạo tổ chức sống chịu tác dụng trực tiếp hoặc

gián tiếp của bức xạ ion hóa, các sản phẩm phản ứng tương tác với các phân tử hữu cơ

quan trọng của tế bào. Các gốc tự do và các tác nhân oxy hóa có thể tấn công các phân

tử phức tạp là thành phần của các nhiễm sắc thể, chúng có thể tự gắn vào một phân tử

hoặc làm gãy các liên kết trong các phân tử dạng chuỗi dài đó. Những tổn thương ở

giai đoạn đầu nếu không được hồi phục sẽ dẫn đến những rối loạn về chuyển hóa. Các

gốc tự do phản ứng với những gốc hoạt động của hệ thống men có nhóm –SH biến

chúng thành những nhóm disulfur không hoạt động. Kết quả là hoạt tính phân giải của

hệ thống men có gốc –SH bị phá hủy, một phần chất men này rất cần thiết đối với sự

tổng hợp nucleoproteit và acid nucleic là những nhân tố quan trọng trong sự sống của

cơ thể. Ngoài ra các gốc tự do và các tác nhân oxy hóalàm suy biến các chất men

enzym protein, các chất enzym này đóng vài trò là xúc tác điều hòa đời sống của tế

bào, nếu chúng bị suy biến thì tế bào không thể hoạt động bình thường dẫn đến tế bào

bị chết hay bị hủy hoại. Do ảnh hưởng của sự chiếu bức xạ ion hóa, số lượng các DNA

và dexexyripo nucleoproteit trong các tổ chức sống và nhân tế bào bị giảm nên tốc độ

hồi phục của chúng chậm.

Các hiệu ứng của bức xạ trên cơ thể con người là kết quả của các thương tổn

trong từng tế bào đơn lẻ. Những hiệu ứng này có thể chia thành hai loại, loại soma và

loại di truyền. Các hiệu ứng soma bắt đầu từ những thương tổn trong các tế bào bình

thường của cơ thể và chỉ ảnh hưởng đến người bị chiếu xạ. Các hiệu ứng di truyền thì

lại do những tổn thương trong các tế bào của cơ quan sinh dục. Sự khác biệt quan trọng

12

trong trường hợp này là những thương tổn đó có thể truyền sang cho con của người bị

chiếu xạ và các thế hệ sau nữa. Các tổn thương do bức xạ ion hóa có thể phân chia như

dưới đây.

a. Các tổn thương xảy ra ở mức độ phân tử

Khi chiếu xạ, năng lượng của chùm tia truyền trực tiếp hoặc gián tiếp cho các

phân tử sinh học từ đó có thể phá vỡ mối liên kết hoá học hoặc phân ly các phân tử

sinh học. Kết quả làm cho các phân tử này bị tổn thương dẫn đến chết hoặc làm thay

đổi các thông tin bên trong của chúng.

Hình 1.3. Minh họa đứt gãy liên kết trong phân tử AND do tác động của bức xạ

ion hóa.

b. Các tổn thương xảy ra ở mức độ tế bào

Khi bị chiếu xạ các đặc tính của tế bào có thể thay đổi ở cả trong nhân và nguyên

sinh chất. Nếu bị chiếu xạ bởi liều cao tế bào có thể bị phá huỷ hoàn toàn. Theo mức

độ tổn thương, tế bào sau khi bị chiếu có thể xảy ra các trường hợp sau:

- Tế bào hồi phục bình thường;

- Tế bào chết do tổn thương nặng ở nhân và chất nguyên sinh;

13

- Tế bào không chết nhưng bị thay đổi. Ví dụ: không phân chia được nhưng số

nhiễm sắc thể tăng gấp đôi và thành tế bào khổng lồ; tế bào phân chia được

nhưng có rối loạn trong cơ chế di truyền...

Các nghiên cứu cho thấy không phải toàn bộ các tế bào cùng có độ nhạy cảm bức

xạ giống nhau mà chúng rất khác nhau. Một số tế bào có độ nhạy cảm với bức xạ cao

như:

- Các tế bào non đang trưởng thành (tế bào phôi);

- Các tế bào sinh sản nhanh, dễ phân chia (tế bào cơ quan tạo máu, niêm mạc

ruột, tinh hoàn, buồng trứng ...);

- Các tế bào thần kinh tùy thuộc loại ít phân chia nhưng cũng rất nhạy cảm phóng

xạ.

c. Các tổn thương xảy ra ở mức độ cơ thể

Tổn thương xảy ra ở mức độ cơ thể kèm theo các hiệu ứng biểu hiện theo thời

gian (hiệu ứng sớm, hiệu ứng muộn).

Hiệu ứng sớm: Là hiệu ứng xảy ra khi các cá thể bị chiếu bởi mức liều lớn (liều

toàn thân khoảng > 500mSv [5]). Các biểu hiện bệnh do bức xạ gây ra sẽ xuất hiện sau

khoảng thời gian ngắn. Các biểu hiện đầu tiên xuất hiện tại những cơ quan có tế bào

nhạy cảm với bức xạ như:

Máu và cơ quan tạo máu: xuất huyết, phù nề, thiếu máu, giảm limpho, bạch cầu,

tiểu cầu và hồng cầu.

Hệ tiêu hoá: ỉa chảy, sút cân, nhiễm độc máu, giảm sức đề kháng cơ thể, những

thay đổi trong hệ thống tiêu hoá thường quyết định hậu quả bệnh phóng xạ.

Da: Sau khi bị chiếu liều cao, các ban đỏ xuất hiện trên da, da bị viêm, xạm, các

tổn thương này có thể dẫn đến viêm loét, thoái hoá, hoại tử da hoặc phát triển thành

ung thư da.

14

Hiệu ứng muộn: Các hiệu ứng muộn được chia làm 2 loại là hiệu ứng sinh thể

bao gồm giảm tuổi thọ, tần suất xuất hiện bệnh ung thư cao hơn, thường là ung thư

máu, ung thư da, ung thư xương, ung thư phổi và hiệu ứng di truyền bao gồm tăng xác

suất xuất hiện các đột biến về di truyền, dị tật bẩm sinh, quái thai.

1.3. TIÊU CHUẨN AN TOÀN BỨC XẠ TRONG TIẾP XÚC, VẬN

CHUYỂN VẬT LIỆU PHÓNG XẠ VÀ QUẢN LÝ CHẤT THẢI PHÓNG XẠ

1.3.1. Tiêu chuẩn đối với liều chiếu xạ cá nhân

An toàn bức xạ bao gồm các hành động thực hiện để ngăn chặn các bức xạ

hoặc để hạn chế hậu quả của bức xạ tại những nơi có sử dụng, vận chuyển và lưu giữ

nguồn phóng xạ như nhà máy điện hạt nhân, y tế, năng lượng, công nghiệp, và sử

dụng quân sự. Mục đích của các tiêu chuẩn cơ bản về an toàn bức xạ là để ngăn ngừa

những hiệu ứng tất định và hạn chế những hiệu ứng ngẫu nhiên gây bởi bức xạ. Một

tiêu chuẩn quan trọng hàng đầu về an toàn bức xạ là các giới hạn về liều chiếu xạ

nghề nghiệp đối với nhân viên bức xạ và liều chiếu xạ dân chúng. Liều chiếu xạ của

một cá nhân được xác định như sau:

Hhd,tổng= Hhd,1 + Hhd,2 (1.2)

Hhd,tổng tổng liều hiệu dụng: là đại lượng được dùng để đánh giá liều bức xạ gây

nên cho tất cả các mô và cơ quan trong cơ thể; Hhd,1: liều hiệu dụng gây bởi chiếu xạ

từ bên ngoài trong một khoảng thời gian xác định; Hhd,2: Liều hiệu dụng gây bởi chất

phóng xạ xâm nhập vào cơ thể trong cùng thời gian đó.

Đơn vị của liều hiệu dụng là jun trên kilogram và được gọi là Sivơ (Sv).

Đối với mọi công việc bức xạ bất kỳ, cần phải bảo vệ nhân viên bức xạ và dân

chúng tránh các rủi ro bức xạ bằng cách giữ cho liều chiếu xạ thấp hơn các giới hạn

liều tương ứng dưới đây.

Bảng 1.1. Giới hạn của Việt Nam về liều chiếu xạ đối với các đối tượng theo quy định

tại Thông tư số 19/2012/TT-BKHCN ngày 8/11/2012 của Bộ Khoa học và Công nghệ

15

Đối tượng Giới hạn về liều

Nhân viên bức xạ

chuyên nghiệp trên 18

tuổi

- Liều hiệu dụng 20 mSv trong một năm được lấy

trung bình trong 5 năm kế tiếp nhau (100 mSv trong 5

năm) và 50 mSv trong một năm đơn lẻ bất kỳ;

- Liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt 20 mSv

trong một năm được lấy trung bình trong 5 năm kế tiếp

nhau (100 mSv trong 5 năm)1 và 50 mSv trong một

năm đơn lẻ bất kỳ;

- Liều tương đương đối với chân và tay hoặc da 500

mSv trong một năm;

Dân chúng

- Liều hiệu dụng 1 mSv trong một năm.

- Trong những trường hợp đặc biệt , có thể áp dụng giá

trị giới hạn liều hiệu dụng cao hơn 1 mSv, với điều

kiện giá trị liều hiệu dụng lấy trung bình trong 5 năm

kế tiếp nhau không vượt quá 1 mSv trong một năm.

- Liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt 15 mSv

trong một năm.

- Liều tương đương đối với da 50 mSv trong một năm.

- Liều bức xạ của người chăm sóc, hỗ trợ và thăm

bệnh nhân trong chẩn đoán, xét nghiệm và điều trị

bằng bức xạ ion hóa hoặc dược chất phóng xạ có độ

tuổi từ 16 tuổi trở lên không được vượt quá 5 mSv

trong cả thời kỳ bệnh nhân làm xét nghiệm hoặc điều

trị. Liều bức xạ của người chăm sóc, hỗ trợ và thăm

bệnh nhân trong chẩn đoán, xét nghiệm và điều trị

bằng bức xạ ion hóa hoặc dược chất phóng xạ có độ

tuổi nhỏ hơn 16 tuổi không được vượt quá 1 mSv

16

trong cả thời kỳ bệnh nhân làm xét nghiệm hoặc điều

trị.

Người đang học nghề

liên quan đến bức xạ,

học sinh, sinh viên tuổi

từ 16 đên 18 sử dụng

nguồn phóng xạ trong

quá trình học tập

- Liều hiệu dụng 6 mSv trong một năm;

- Liều tương đương đối với thủy tinh thể mắt 20 mSv

trong một năm;

- Liều tương đương đối với chân và tay hoặc da2 150

mSv trong một năm.

1.3.2. Tiêu chuẩn về nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt của Việt Nam [12]

Theo Thông tư số 23/2012/TT-BKHCN ngày 23/11/2012 của Bộ Khoa học và

Công nghệ quy định: Vật nhiễm bẩn bề mặt là vật rắn, bản thân nó không phải là vật

liệu phóng xạ nhưng có chất phóng xạ bám trên bề mặt. Nhiễm bẩn phóng xạ là sự có

mặt của chất phóng xạ trên bề mặt với lượng lớn hơn 0,4 (Bq/cm2) đối với chất phát

beta, chất phát gama và chất phát anpha độc tính thấp hoặc lớn hơn 0,04 (Bq/cm2) đối

với chất phát anpha khác.

Nhiễm bẩn phóng xạ không được vượt quá các giới hạn sau: 4 (Bq/cm2) đối với

chất phát beta, chất phát gama và chất phát anpha độc tính thấp; 0,4 (Bq/cm2) đối với

các chất phát anpha khác. Các giá trị giới hạn được lấy trung bình trên diện tích 300

(cm2) hoặc toàn bộ diện tích bề mặt nếu nhỏ hơn 300 (cm2).

1.3.3. Tiêu chuẩn và điều kiện của Việt Nam về suất liều bức xạ trong vận

chuyển vật liệu phóng xạ

Theo Thông tư số 23/2012/TT-BKHCN ngày 23/11/2012 của Bộ Khoa học và

Công nghệ quy định:

- Đối với kiện miễn trừ, suất liều bức xạ ở sát bề mặt kiện không lớn hơn 5

(µSv/h);

- Đối với các loại kiện khác, suất liều bức xạ trên mặt ngoài của kiện không

lớn hơn 2 (mSv/h);

17

- Đối với thiết bị hoặc vật phẩm không bao gói, suất liều bức xạ tại điểm cách

mặt ngoài 10 (cm) không lớn hơn 0,1 (mSv/h).

1.3.4. Tiêu chuẩn và điều kiện miễn trừ, khai báo, cấp phép chất phóng xạ

nhân tạo của Việt Nam [11]

Chất phóng xạ chứa nhiều hơn một loại nhân phóng xạ nhân tạo thỏa mãn công

thức sau:

11

n

i i

i

X

C (1.3)

Trong đó:

- n là số lượng nhân phóng xạ nhân tạo có trong chất phóng xạ;

- Ci là tổng hoạt độ hoặc hoạt độ riêng của nhân phóng xạ nhân tạo i có

trong chất phóng xạ, đơn vị tính là Becơren (Bq) hoặc Becơren trên

gam (Bq/g) tương ứng;

- Xi là mức miễn trừ khai báo, cấp giấy phép tương ứng đối với nhân

phóng xạ i, đơn vị tính là Becơren (Bq) hoặc Becơren trên gam (Bq/g).

Xi được quy định tại Phụ lục I của QCVN 5: 2010/BKHCN.

18

CHƯƠNG 2

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Như đã giới thiệu tại phần Mở đầu và Chương 1, Hiện nay Bệnh viện Trung

ương Quân đội 108 đang quản lý và vận hành một máy gia tốc Cyclone 30 có khả năng

tạo ra khoảng 10 đồng vị 124I, 123I, 201Tl, 67Ga, 111In, 11C, 18F,13N, 15O, 22Na, 48V sử dụng

trong y học hạt nhân. Đối tượng khảo sát trong phạm vi Luận văn bao gồm việc đo suất

liều bức xạ gamma và neutron, độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại một số địa điểm

xung quanh khu vực máy gia tốc Cyclone 30 trước, trong, sau khi sản xuất đồng vị

phóng xạ nhằm đánh giá mức độ an toàn bức xạ tại đây dựa trên các biện luận khoa

học. Ngoài ra Luận văn còn tiến hành các phép đo và tính toán xác định hoạt độ của

một số đồng vị phóng xạ có trong màng mỏng của cửa sổ buồng bia máy gia tốc

Cyclone 30 làm cơ sở tham khảo cho công tác quản lý và lưu giữ các vật liệu phóng xạ

trước khi thải ra môi trường.

2.1 SẢN XUẤT ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TRÊN MÁY MÁY GIA TỐC

CYCLONE 30 TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC, BỆNH VIỆN TRUNG

ƯƠNG QUÂN ĐỘI 108

2.1.1 Máy gia tốc Cyclone 30 [2] [15]

Máy gia tốc Cyclone 30 (tên riêng của máy gia tốc cyclotron 30MeV của hãng

IBA Bỉ) là máy gia tốc vòng có tần số ổn định, trường không đổi, có thể gia tốc H- tới

năng lượng cực đại 30 MeV. Năng lượng chùm ion chiết (beam) có thể thay đổi từ 15

đến 30 MeV với cường độ lên đến 350 µA.

19

Hình 2.1. Máy gia tốc Cyclone 30 của hãng IBA.

Nguyên lý cấu tạo máy gia tốc Cyclone 30

Các hệ thống quan trọng cấu thành Cyclone 30 bao gồm: Nguồn ion (Ion Source);

Hệ thống nam châm chính (Main magnet System); Hệ thống RF (radio frequency

System); Hệ thống bơm chùm ion dọc trục (Axial Injection); Hệ thống chiết chùm

(tripper); Hệ thống chân không (Vacuum System); Các đường chùm (Beam line); Bia

(Target).

Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống máy gia tốc Cyclone 30.

20

a. Nguồn ion: Nguồn ion được cung cấp từ plasma đa cực tạo ra bởi nam châm

vĩnh cửu đặt dưới các tấm mạ nhôm. Bên trong buồng chứa khí H2, các phân tử hydro

chuyển động hỗn loạn vì nhiệt, khi tiếp xúc với các điện tử mang năng lượng phát ra từ

ca-tốt được nung nóng, sẽ xảy ra phản ứng: H2 → ionH−

Hình 2.3. Sơ lược cấu tạo nguồn ion.

b. Hệ thống bơm chùm ion dọc trục (axial Injection): Hệ thống bơm chùm

ion dọc trục là bộ phận chuyển H- được sinh ta từ nguồn ion tới trung tâm của máy gia

tốc, các bộ phận chính bao gồm:

- Nam châm lái: Cho phép di chuyển chùm sang bên dọc theo hai trục X và Y

vuông góc với nhau và với trục bơm;

- Thấu kính tĩnh điện Einzell: Có tác dụng hội tụ chùm yếu;

- Thấu kính solenoid (Glazer): Có tác dụng hội tụ chùm mạnh;

- Bộ gom hạt (puller): Nguồn ion được tạo ra là dòng liên tục, nhưng do tính

chất tuần hoàn của cyclotron chỉ cho phép khoảng 10% chùm được gia tốc.

Bộ gom hoạt động theo tốc độ của các hạt, tăng số hạt tới D đúng pha gia

tốc;

- Bơm tĩnh điện: Đẩy chùm gia tốc xuống đường bơm tới từ trường của

cyclotron.

21

Hình 2.4. Sơ lược cấu tạo hệ thống bơm chùm ion dọc trục.

c. Hệ thống RF: Hệ thống RF cung cấp điện trường dao dộng để đẩy các ion

qua các khe gia tốc, là nơi mà chúng thu nhận năng lượng sau mỗi vòng, cho tới khi đạt

tới năng lượng mong muốn ở bán kính chiết.

Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống RF, Các điện cực Dee, lỗ và khớp nối RF.

Hệ thống RF về cơ bản là hệ thống khuếch đại năng lượng cao, khuếch đại sóng

sin của bộ dao động thạch anh nhỏ tới năng lượng 25 hoặc 40kW. Năng lượng RF cấp

tới hai cặp điện cực gia tốc phẳng đối diện bên trong cyclotron.

d. Hệ thống nam châm chính (Main magnet System): Tạo ra từ trường đều có

phương vuông góc với mặt phẳng chuyển động của hạt được gia tốc. Đặc tính của hệ

thống nam châm chính gồm: Số lượng các sector: 4; góc các sector: 54-58 độ; Cường

độ từ trường vùng đồi: 1,7 Tesla; Cường độ từ trường vùng rãnh: 0,12 Tesla; Năng

lượng dòng một chiều trong các cuộn dây: 7,2 kW.

22

e. Hệ thống chân không: Hệ thống chân không trong cyclotron phải đảm bảo

độ chân không cao để tránh sự ion hóa các điện tích bởi các khí dư. Buồng ion và hệ

thống dẫn chùm tia được hút chân không đến 10−8 − 10−10 bar, buồng cyclotron được

hút chân không đến 5 × 10−10 bar.

g. Đường chùm (Beam line): Sau khi ra khỏi cyclotron, dòng proton này sẽ

được truyền qua đường chùm (beam line) đến kích hoạt bia đã được làm giàu tạo ra các

đồng vị phóng xạ. Đường chùm là một ống được chế tạo bằng nhôm để hạn chế việc

kích hoạt.

Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo đường chùm.

h. Hệ thống triết chùm: Được đặt cuối đường chùm để tách chùm tia đến các

cổng đã được lắp đặt hệ thống bia. Hệ thống chiết chùm lấy điện tử của các ion khi

chúng đi qua lá carbon. Chùm hạt sau khi đi qua lá các bon là proton mang điện dương

được lái ra ngoài bởi từ trường đến các đường chiết chùm tia.

23

Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý đưa proton ra.

Có 5 cổng chiết chùm tia được lắp trên buồng chân không của nam châm

chuyển mạch. Vai trò của nam châm chuyển mạch là lái chùm tới một trong các cổng

đó.

Hình 2.8. Giản đồ miêu tả dòng proton có thể chuyển ra ở 5 cổng khác

nhau.

i. Hệ thống bia: Nằm bên ngoài cyclotron, có 3 loại vật liệu bia là: rắn, lỏng,

khí. Chùm proton năng lượng cao bắn vào bia tạo ra các phản ứng hạt nhân, từ đó sinh

ra các đồng vị phóng xạ.

Bảng 2.1. Một số phản ứng hạt nhân tại hệ thống bia.

Đồng

vị

Phản ứng

hạt nhân Vật liệu bia

Công thức hóa học

của sản phẩm đồng vị

15O 15N(p,n)O15

15N2 + 16O2

(2.5%) [15O]O2

24

13N 16O(p,α)N13 5mM ethanol trong nước vô trùng [13N]NH4

11C 14N(p,α)C11

15N2 + 16O2

(1%) [11C]CO2

18F 18O(p,n)F18 H218Oc [18F]F-

18F 18O(p,n)F18 18O2 [18F]F2e

j. Hệ điều khiển: Việc điều khiển hoạt động của cyclotron thông qua hệ thống

tự động thiết kế linh hoạt, tin cậy, được xây dựng xung quanh bộ điều khiển logic lập

trình PLC – Siemens simatic S7-400, chạy trên PC.

2.1.2 Hệ hotcell tổng hợp, chia liều dược chất phóng xạ 18F-FDG [4]

Hiện tại máy gia tốc cyclone 30 tại Trung tâm máy gia tốc 30 MeV - Bệnh viện

Trung ương Quân đội 108 được sử dụng chủ yếu để sản xuất đồng vị 18F là nhân phóng

xạ positron dùng cho máy chụp hình cắt lớp bức xạ positron (Positron Emission

Tomography-PET).18F được tạo ra tại buồng bia lỏng theo phản ứng hạt nhân

18O(p,α)18F trong khoảng 20-30 phút ở điều kiện năng lượng chùm tia proton 18 MeV,

cường đội chùm tia khoảng 35-40 μA. Sản phẩm 18F được tạo ra có hoạt độ 1000 –

1200 mCi sau đó sẽ được dẫn truyền vào hệ tổng hợp, chia liều dược chất phóng xạ (hệ

hotcell). Tại đây một phần 18F sẽ được tổng hợp thành FDG, 1 phần sẽ đi vào lọ thải.

Sau khi tổng hợp xong, hệ hotcell sẽ tự động chia liều tùy theo lượng hoạt độ mỗi liều

đã được đặt trước bởi kỹ thuật viên cho việc kiểm nghiệm hoặc cho các đơn vị sử

dụng.

Hệ chia liều là hệ thống rôbốt được thiết kế với độ an toàn rất cao trong việc

che chắn bức xạ đồng thời có hệ thống giám sát liều lượng bên trong và bên ngoài đi

kèm.

25

Hình 2.9. Hình dạng bề ngoài (trái) và bên trong (phải) của hệ thống hotcell.

Phần bên trong hệ hotcell là khu vực tiếp xúc trực tiếp với chất phóng xạ, được

thực hiện bởi cánh tay rôbốt rất linh hoạt có 6 bậc tự do.

Để quan sát quá trình tổng hợp, chia liều và hoạt động của cánh tay rôbốt, có một

tấm cửa thủy tinh chì dày 75 mm, kích thước 140 x 140 mm.

Hình 2.10. Cửa sổ thủy tinh chì để quan sát hoạt động của cánh tay rôbốt.

Việc chia liều dược chất phóng xạ được đảm bảo độ chính xác cao bằng hệ

thống Theodorico lập trình chia liều tự động cho rôbốt bằng máy tính.

26

Hình 2.11. Điều khiển hệ thống hoạt động thông qua máy tính bên ngoài.

2.1.3. Quy trình sản xuất dược chất phóng xạ18F-FDG [4] [16]

a. Giới thiệu chung về 18F-FDG

18F-FDG là một dạng tương tự của đường glucose trong đó nhóm hydroxyl trên

một nguyên tử C của một phân tử glucose được thay thế bằng một nguyên tử F. 18F-

FDG có tên hóa học là Fluoro deoxy glucose, khối lượng phân tử 181.15 g/mol.

Hình 2.12. Cấu trúc phân tử 18F-FDG.

- Dạng hóa học: 18F-FDG

- Phản ứng trên bia: 18O (p,n) 18F

- Thời gian bán rã T1/2 = 110 phút

- Vật liệu bia: H218O

- Năng lượng chùm proton: 18 MeV

27

- Thời gian chiếu: 60 phút cho 400µl hoặc 120 phút cho 2 ml

- Hoạt độ (mCi): 700 (400µl), 5000 (2ml)

b. Quy trình sản xuất 18F-FDG

Các giai đoạn sản xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG gồm:

- Chuẩn bị bia, bia dùng cho sản xuất 18F là bia nước giàu 18O;

- Tính toán tối ưu các điều kiện chiếu xạ và chiếu bia;

- Xử lý hóa học bia nóng sau khi đã được chiếu xạ;

- Tổng hợp 18F thành dược chất phóng xạ 18F-FDG;

- Chia liều dược chất phóng xạ 18F-FDG;

- Kiểm nghiệm dược chất18F-FDG đáp ứng các tiêu chuẩn dược chất;

Trong các giai đoạn sản xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG, giai đoạn tổng hợp,

chia liều và vận chuyển dược chất phóng xạ là khoảng thời gian chủ yếu gây nên liều

chiếu cho các nhân viên ngay tại thời điểm sản xuất. Quá trình xử lý, lưu giữ chất thải

phóng xạ sinh ra trong quá trình sản xuất 18F-FDG cũng có nguy cơ làm tăng liều chiếu

xạ đối với các nhân viên. Ngoài ra như đã trình bày tại Chương 1, một số vật liệu nằm

trong hệ thống máy gia tốc có thể bị chiếu xạ và kích hoạt trở thành vật liệu phóng xạ,

do đó trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa máy gia tốc, đặc biệt là tại buồng bia có thể

gây liều chiếu xạ thêm cho nhân viên.

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1. Khảo sát suất liều gamma

a. Phương pháp và vị trí đo

Khảo sát phông và suất liều bức xạ gamma tại các vị trí cửa buồng bia (1), cửa

phòng hệ hotcell (2), trung tâm phòng hotcell (3), hành lang đi lại (4), cách cửa buồng

bia 0,5m (5), cách cửa buồng bia 4m (6) thể hiện trên sơ đồ mặt bằng khu vực máy gia

28

tốc hình 2.13, phòng lấy mẫu 18F-FDG (phòng Lab phân tích phổ gamma), phòng kiểm

nghiệm 18F-FDG (phòng Lab sắc ký) trước, trong và sau khi sản xuất 18F-FDG.

Đo suất liều gamma bên ngoài các container chứa dược chất phóng xạ 18F-FDG

sau khi đã tổng hợp và bên ngoài xe kéo tay chở các container này.

Các giá trị suất liều gamma được đo 03 lần và lấy giá trị trung bình.

Hình 2.13. Sơ đồ mặt bằng khu vực máy gia tốc và các điểm khảo sát suất liều

bức xạ, nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt.

b. Thiết bị đo

Thiết bị sử dụng đo suất liều bức xạ gamma là máy phổ kế AT6102A cầm tay

đa chức năng, bên trong có đầu dò nhấp nháy với tinh thể Na(TI) Ø40x40 mm và ống

đếm Geiger-Muller.

29

Hình 2.14. Thiết bị AT6012A sử dụng đo suất liều bức xạ gamma.

Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật đầu dò của phổ kế AT6102A.

Loại đầu dò của

phổ kế AT6012A

Khoảng đo suất liều bức xạ

gamma

Khoảng năng lượng bức xạ

gamma ghi nhận được (keV)

Nal (Tl) 0.01 uSv/h - 300 uSv/h 50 - 3000

Geiger-Muller 10uSv/h-100 mSv/h 60 - 3000

2.2.2. Khảo sát suất liều neutron

a. Phương pháp và vị trí đo

Khảo sát phông và suất liều bức xạ neutron tại các vị trí 1, 2, 3, 4, 5, 6 trên sơ đồ

mặt bằng khu vực máy gia tốc hình 2.13 trước, trong và sau khi sản xuất 18F-FDG. Các

giá trị suất liều neutron được đo 03 lần và lấy giá trị trung bình.

b. Thiết bị đo [7]

Nguyên lý ghi đo bức xạ neutron: Neutron năng lượng cao bay đến, bị làm chậm

khi đi qua lớp polyetylen và trở thành neutron nhiệt. Sau đó đi vào ống chứa khí He-3,

30

tại đây neutron nhiệt sẽ phản ứng với He3 theo phương trình

3 3 0,764He n T p MeV .

Hình 2.15. Phản ứng giữa neutron và He3.

Các hạt mang điện Triti và proton sẽ được phát hiện bởi đám mây tích điện

được tạo ra trong vùng khí của ống đếm tỉ lệ hoặc ống đếm Gerger Muler.

Thiết bị đo suất liều neutron được sử dụng trong Luận văn là Thermo FH 40

GL-10 có cấu tạo và đặc tính kỹ thuật được mô tả tại hình 2.16 và bảng 2.3. Cấu tạo

Thermo FH 40 GL-10 gồm: ống trụ có vỏ dày làm bằng polyetylen; lớp bột Vonfram;

ống đếm chứa khí He-3; vá cao su tẩm boric; tiền khuếch đại; màn hình hiển thị Led;

cáp kết nối

Hình 2.16. Máy đo Thermo (hình trái) và cấu tạo bên trong (hình phải).

31

Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật đầu dò neutron FH 40 GL-10.

Dải đo (Cf-252) 1 nSv/h – 100 mSv/h

Độ nhạy (Cf-252) 0,84 1s /(µSv/h)

Dải năng lượng 25 meV – 5GeV

Góc đo ± 20% tất cả các hướng

Gamma truyền qua <5. 510 với 100 mSv/h (Cs137)

Khí lấp đầy He3, 2 bar

Kích thước/Khối lượng Φ 230 mm×h 340 mm/13,5 kg

2.2.3. Khảo sát nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt

a. Phương pháp, vị trí đo

Như đã biết, Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30 MeV hiện chủ yếu chỉ sản

xuất 18F-FDG, 18F là đồng vị phát bức xạ positron năng lượng 0.6335 MeV với suất ra

97%. Ngoài đồng vị chính 18F còn nhiều các đồng vị khác sinh ra trong quá trình bắn

bia, đối tượng khảo sát nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt không chỉ có positron và gamma

mà có thể có cả beta- và alpha. Tuy nhiên trong quá trình khảo sát, chưa khi nào phát

hiện được nhiễm bẩn phóng xạ alpha, do đó loại bức xạ gây nhiễm bẩn bề mặt được

đánh giá trong Luận văn là bức xạ positron, beta- và gamma.

Do quá trình sản xuất 18F-FDG là một chu trình khép kín, nhiễm bẩn phóng xạ

bề mặt thường có khả năng lớn nhất xảy ra tại phòng hotcell tổng hợp và chia liều 18F-

FDG. Đo nhiễm bẩn bằng phương pháp trực tiếp, giữ đầu dò đo nhiễm bẩn cách bề mặt

cần đo 0,1 cm tại các vị trí cách chân hệ hotcell 1m (B), 0,3m (C), sát chân hệ hotcell

(B) thể hiện tại hình 2.17. Mỗi điểm đo 3 lần, mỗi lần đo trong thời gian 2 phút và lấy

giá trị trung bình độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt.

32

Hình 2.17. Các vị trí đo độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt trong phòng hotcell.

Ta thấy rằng tại vị trí cửa đưa vào, ra container chứa dược chất phóng xạ 18F-

FDG có thể có khả năng nhiễm bẩn phóng xạ cao, tuy nhiên nếu thực hiện khảo sát độ

nhiễm bẩn tại đây, kết quả đo sẽ không khách quan do bên trong hệ hotcell đang có

dược chất phóng xạ 18F-FDG, do đó không thực hiện đo nhiễm bẩn phóng xạ tại vị trí

này.

b. Thiết bị đo

Việc đo nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thiết

bị Radiagem 2000 đi kèm đầu dò Đầu dò nhiễm bẩn α/β SAB – 100.

Hình 2.18. Thiết bị Radiagem 2000.

Hình 2.19. Đầu dò nhiễm bẩn α/β SAB – 100.

Đầu dò nhiễm bẩn α/β SAB – 100: Đầu dò có khả năng chỉ đo bức xạ alpha; chỉ

đo bức xạ beta; cả bức xạ alpha và beta; cả bức xạ anpha, beta và gamma. Đầu dò sử

Cửa đưa vào,

ra container

chứa dược chất

phòng xạ 18F-

FDG

33

dụng một tấm phim nhấp nháy ZnS(Ag) đặt lên trên một tấm plastic nhấp nháy dày

0.5mm. Diện tích phát hiện 102 cm2 (68 x 150 mm). Dải đo từ 0 – 10000 c/s.

2.2.4. Xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ bằng hệ phổ kế gamma [8] [9] [23]

a. Phương pháp xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ

Hiện nay, để xác định hoạt độ của một số đồng vị trong mẫu môi trường,

phương pháp thường được sử dụng nhiều đó là phương pháp tuyệt đối. Trong phương

pháp này, chúng ta cần phải xác định được hiệu suất ghi đối với đỉnh năng lượng tia

gamma phát ra tương ứng với dạng hình học của mẫu. Chính điều này đặt ra nhu cầu

xây dựng đường cong hiệu suất đối với detector ứng với từng đỉnh năng lượng theo độ

cao. Việc xây dựng đường cong hiệu suất này giúp tính toán hoạt độ phóng xạ của các

mẫu đo có dạng hình học nhất định. Đường cong hiệu suất ghi là đường mô tả sự phụ

thuộc của hiệu suất ghi vào năng lượng bức xạ gamma. Hiệu suất ghi đỉnh của detector

ηh(E) được tính theo công thức:

ηh(E) = N

IγAfsumt [7] [8] [9] (2.1)

Trong đó: N: diện tích (số đếm) của đỉnh năng lượng quan tâm,

Iγ [%]: là hiệu suất phát gamma ứng với năng lượng Eγ

A [Bq]: hoạt độ của mẫu tại thời điểm đo

fsum: hệ số hiệu chỉnh cho hiệu ứng trùng phùng tổng

t [s]: thời gian đo mẫu

Ngoài ra còn có các hiệu chỉnh khác như: tự hấp thụ, hình học đo…

Hiệu suất ghi đỉnh là hàm theo năng lượng, ηh(E) có dạng:

ln[ηh(E)] = a0 + a1.ln(E) + a2.[ln(E)]2 + a3.[ln(E)]3 + a4.[ln(E)]4…. [23] (2.2)

Do vậy, đầu tiên cần xác định hiệu suất ghi ηh(E) tương ứng với từng đỉnh năng

lượng E của mẫu nguồn chuẩn, sau đó làm khớp bộ số liệu đo được với hàm tại biểu

thức (2.2) nêu trên để xác định hệ số ai. Sau khi đã xác định được hiệu suất ghi đỉnh

ηh(E), áp dụng vào biểu thức (2.1) ta sẽ tính được hoạt độ A[Bq] của các đồng vị phóng

xạ có trong mẫu cần phân tích.

34

b. Hệ phổ kế gamma bán dẫn dùng xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ [23]

Phổ kế gamma với detector bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu

cơ bản cũng như ứng dụng của khoa học và công nghệ hạt nhân. Trung tâm Máy gia

tốc Cyclotron 30MeV – Bệnh viện Trung ương Quân đội 108 hiện được trang bị một

hệ phổ kế gamma bán dẫn dải năng lượng rộng BEGe- Canberra, với tinh thể có đường

kính 80.5mm, diện tích 5000 mm2, chiều dày 31mm, làm lạnh bằng ni tơ lỏng do hãng

Canberra chế tạo. Hệ phổ kế gamma này được sử dụng tại Trung tâm cho công tác

kiểm nghiệm dược chất phóng xạ và nghiên cứu.

Trong phạm vi của Luận văn, hệ phổ kế gamma này được sử dụng để xác định

hoạt độ của một số đồng vị phóng xạ có trong các màng mỏng của cửa sổ buồng bia

máy gia tốc (lá Havar). Màng mỏng này bị chiếu xạ và kích hoạt bởi chùm proton trong

quá trình bắn phá bia tạo ra các đồng vị phóng xạ 18F.

Sơ lược cấu tạo hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe- Canberra

Cấu tạo hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe – Canberra gồm: buồng chì, detector

bán dẫn Ge giải năng lượng rộng (BEGe), các hệ điện tử như tiền khuếch đại, khuếch

đại phổ, bộ biến đổi tương tự số (ADC), máy phân tích biên độ nhiều kênh (MCA),

nguồn nuôi cao áp…

Hình 2.20. Sơ đồ khối hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe – Canberra.

Hệ phổ kế gamma tại Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30MeVđược sử dụng

trong luận văn này không có các khối cao áp, khuếch đại như các hệ thông thường mà

chúng đã được tích hợp vào khối phân tích phổ số (DSA-1000) sẽ được trình bày dưới

đây.

35

Một số đặc trưng kỹ thuật của hệ phổ kế gamma bán dẫn BEGe –

Canberra tại Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30MeV

Detector BEGe: Có dải năng lượng rộng từ 3 keV tới 3 MeV. Độ phân giải

năng lượng ở vùng năng lượng thấp của BEGe tương đương với độ phân giải năng

lượng của detector Ge năng lượng thấp, độ phân giải năng lượng ở vùng năng lượng

cao tương đương với độ phân giải năng lượng của detector đối xứng trục chất lượng

tốt.

Khối phân tích số DSA-1000: Là thiết bị được tích hợp bộ phân tích đa kênh

(MCA) 16000 kênh dựa trên kĩ thuật xử lý tín hiệu số tiên tiến (DSP). Khi kết hợp với

máy tính, DSA-1000 sẽ trở thành thiết bị phân tích phổ hoàn chỉnh, có khả năng thu

nhận và phân tích với chất lượng cao nhất. Thiết bị này tích hợp với phần lớn đầu dò

hiện nay như HPGe, NaI, Si (Li), CDT hoặc Cd(Zn)Te. [18]

DSA-1000 được vận hành thông qua phần mềm phân tích phổ Genie 2000. Phần

quan trọng nhất của DSA-1000 là hệ thống phụ xử lý tín hiệu số. Không giống như hệ

thống thường mà tại đó tín hiệu được số hóa ở cuối chuỗi xử lý tín hiệu, đối với DSA-

1000 thì tín hiệu được số hóa ở trước chuỗi xử lý tín hiệu. Phương pháp này giúp giảm

thiểu số mạch tương tự dẫn đến tăng tính ổn định, tính chính xác. [18]

Hình 2.21. Khối phân tích số DSA-1000.

Buồng chì: Để giảm bớt phông do các đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo

phân bố xung quanh detector làm ảnh hưởng tới kết quả phân tích phổ gamma đo được,

36

điều tất yếu là phải có vật liệu che chắn thích hợp. Với detector BEGe dạng thẳng đứng

sử dụng buồng chì có vỏ ngoài làm bằng thép cacbon. [23]

37

CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN

3.1. SUẤT LIỀU BỨC XẠ TẠI MỘT SỐ VỊ TRÍ QUAN TRỌNG TRUNG

TÂM MÁY GIA TỐC CYCLOTRON 30 MeV TRONG QUÁ TRÌNH SẢN SUẤT

18F-FDG

Suất liều bức xạ gamma được khảo sát tại các vị trí đã nêu tại Chương 2. Thời

gian khảo sát thực hiện trong 6 lần sản xuất dược chất phóng xạ 18F-FDG định kỳ

(khoảng 02 tháng) được thể hiện tại bảng 3.1 như dưới đây.

Bảng 3.1. Trung bình suất liều bức xạ gamma tại các vị trí trong khu vực kiểm

soát Trung tâm máy gia tốc.

Vị trí đo Điểm đặt thiết bị đo Trung bình suất liều bức xạ γ (µSv/h)

Trước khi

bắn chùm

tia vào bia

Trong quá

trình bắn chùm

tia vào bia

Sau khi sản

xuất 18F-

FDG 60 phút

Chuyển 18F

từ buồng bia

đến hotcell

Phông bức xạ gamma: 0,11 µSv/h

Cửa buồng

Cyclotron

Cách cửa 0,5m; cao

1m

0,11 ± 0,02 0,13 ± 0,03 0,11 ± 0,02 Không đo

Cửa buồng bia Cách cửa 0,5m; cao

1m

0,13 ± 0,02 1,07 ± 0,20 0,16 ± 0,02

Cách cửa 4m; cao 1m Không đo 1,01 ± 0,22 Không đo

Cửa phòng

hotcell

Tại cửa, cao 0,5m 0,12 ± 0,02 0,12 ± 0,01 0,10 ± 0,02

Phòng hotcell Trung tâm phòng, cao

0,5m

0,16 ± 0,01 0,16 ± 0,02 0,18 ± 0,01 0,43 ± 0,13

Vị trí đo Điểm đặt thiết bị đo Trung bình suất liều γ (µSv/h)

Vận chuyển container chứa Cách container 0,2m 6,85 ± 0,67

38

dược chất phóng xạ liều đơn Cách xe chuyên chở 0,5m, cao 1m 0,26 ± 0,05

Vận chuyển container chứa

dược chất phóng xạ liều tổng

Cách container 0,2m 168,50 ± 5,99

Cách xe chuyên chở 0,5m, cao 1m 3,45 ± 0,67

Phòng Lab phân tích phổ

gamma (lấy mẫu kiểm nghiệm)

Cách phía sau bình phong chì nơi

lấy mẫu 18F-FDG 0,2m

33,33 ± 2,34

Phòng Lab sắc ký (kiểm nghiệm

dược chất phóng xạ)

Nơi đặt hệ máy kiểm nghiệm

dược chất phóng xạ

0,19 ± 0,01

Như đã trình bày tại Chương 1, bức xạ neutron là bức xạ tức thời sinh ra do các

phản ứng hạt nhân trong quá trình vận hành máy gia tốc. Do thiết bị đo suất liều

neutron Thermo FH 40 GL-10 dùng trong luận văn có độ đáp ứng về thời gian chậm,

nên để đảm bảo tính chính xác kết quả đo suất liều neutron, trong quá trình vận hành

máy gia tốc, thiết bị đo suất liều neutron được dùng để đo theo thứ tự thời gian từ các

vị trí ít có khả năng có mặt của bức xạ neutron (cửa buồng cyclotron, cửa phòng hotcell,

trong phòng hotcell) đến các vị trí phía trước cửa buồng bia. Kết quả cho thấy chỉ phát

hiện được sự có mặt của bức xạ neutron tại vị trí cửa buồng bia trong quá trình bắn

chùm tia gia tốc vào buồng bia, thể hiện ở bảng 3.2 dưới đây.

Bảng 3.2. Trung bình suất liều bức xạ neutron tại các vị trí trong thời gian bắn chùm tia

gia tốc vào buồng bia.

Vị trí đo Điểm đặt thiết bị đo n (µSv/h)

Cửa buồng bia (cách 0,5m; sát mặt đất) 3,32 ± 0,20

Cửa buồng bia (cách 0,5m; cao 1m) 1,37 ± 0,08

Các vị trí cửa buồng cyclotron, cửa

phòng hotcell, trong phòng hotcell

Không phát hiện có bức xạ neutron

39

3.1.1. Đánh giá kết quả đo

Kết quả bảng 4.1 cho thấy suất liều bức xạ gamma tại các vị trí khu vực sản xuất

18F-FDG Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30MeV về cơ bản nằm trong giới hạn suất

liều của khu vực kiểm soát. Chủ yếu suất liều bức xạ gamma tăng lên tại khu vực cửa

buồng bia trong quá trình bắn chùm tia vào bia do xảy ra các phản ứng hạt nhân tại

đây, tuy nhiên trong quá trình này hầu như không có bất kỳ nhân viên nào làm việc tại

khu vực cửa buồng bia.

Suất liều bức xạ gamma trong phòng hotcell cũng tăng lên trong khoảng thời

gian chuyển xạ 18F từ buồng bia vào hệ hotcell để tổng hợp 18F-FDG, tuy nhiên khoảng

thời gian này rất ngắn (khoảng 2 phút) và suất liều bức xạ gamma không cao do đó

không có nguy cơ lớn về bức xạ đối với nhân viên.

Hình 3.1. Mặt ngoài hệ hotcell.

Quá trình đáng chú ý nhất gây liều chiếu chủ yếu cho nhân viên là quá trình vận

chuyển các container đã chứa dược chất phóng xạ 18F-FDG và quá trình lấy mẫu kiểm

nghiệm 18F-FDG sau khi sản xuất xong.

40

Trong quá trình bắn chùm tia vào bia để tạo ra 18F, ta thấy có mặt bức xạ

neutron tại vị trí cửa buồng bia. Mặt khác suất liều neutron tại cùng một khoảng cách

tới cửa buồng bia giảm dần khi đưa detector lên cao. Điều này có thể giải thích do bức

xạ neutron chỉ lọt được qua khe hở nhỏ giữa cửa buồng bia với mặt sàn và khe đường

ray cửa buồng bia (hình 3.2).

Hình 3.2. Khe hở đường ray cửa buồng bia dẫn đến lọt bức xạ neutron.

Suất liều bức xạ gamma và neutron tại cửa buồng bia trong quá trình bắn chùm

tia vào bia thường khác nhau trong mỗi ca sản xuất do yêu cầu về lượng 18F trong mỗi

ca sản xuất khác nhau, điều kiện vận hành như cường độ, thời gian bắn tia, góc bắn

tia… là khác nhau.

Hình 3.3. Sự thăng giáng suất liều bức xạ gamma và neutron tại cửa buồng bia trong

quá trình bắn chùm tia vào bia theo các ngày sản xuất đồng vị.

3,453,12

3,483,09

3,553,2

1,3 1,43 1,51,27 1,37 1,36

0,89 0,79

1,31,03 1 1,2

0

1

2

3

4

18.06.2013 25.06.2013 02.07.2013 09.07.2013 16.07.2013 23.07.2013

Su

ất

liều

(m

icro

Sv

/h)

Ngày khảo sátsuất liều neutron

(vị trí cách 0.5m, sát mặt đất)

suất liều neutron

(vị trí cách 0.5m, cao 1m)

suất liều gamma

(vị trí cách 0.5m, cao 1m)

41

Tại các vị trí khác như cửa phòng máy gia tốc, phòng điều khiển.. suất liều bức

xạ gamma tương đương với phông bức xạ môi trường, đồng thời không phát hiện thấy

sự có mặt của bức xạ neutron.

3.1.2. Đánh giá liều chiếu cho nhân viên trong quá trình sản xuất đồng vị

phóng xạ 18F-FDG

Đề có cơ sở đánh giá mức độ an toàn trong quá trình sản xuất 18F-FDG, chúng ta

sẽ tính tổng liều hấp thụ tối đa một nhân viên có thể nhận được.

Theo lý thuyết, liều hấp thụ trung bình được tính như sau: [10]

D = S x t (3.1)

Trong đó:

D[µSv] là liều hấp thụ trung bình nhân viên nhận được trong khoảng thời gian t;

S[µSv/h] là suất liều bức xạ;

t[h] là thời gian tiếp xúc với bức xạ.

Liều hấp thụ trung bình tại vị trí cửa buồng bia:

Quãng thời gian bắn chùm tia vào buồng bia tạo 18F trung bình khoảng 30 phút.

Thông thường, trong khi bắn chùm tia và bia, nhân viên thường không làm việc tại khu

vực này. Tuy nhiên, giả sử nhân viên vẫn phải di chuyển qua khu vực này trong quá

trình làm việc trong khoảng thời gian 6 phút, suất liều gamma và neutron trung bình tại

khu vực này lần lượt là 1,07 ± 0,20 µSv/h và 3,32 ± 0,20 µSv/h, liều hấp thụ trung bình

nhận được tại đây như sau:

Dbuongbia = Sgammaxt + Sneutronxt = 0,439± 0,04 µSv (3.2)

Liều hấp thụ trung bình tại phòng hotcell tổng hợp 18F-FDG:

Thời gian chuyển 18F từ buồng bia đến phòng hotcell trung bình khoảng 2 phút.

Trong quá trình này, nhân viên làm việc tại phòng hotcell để chuẩn bị container chứa

42

18F-FDG và lập trình hệ chia liều. Suất liều gamma trung bình trong thời gian này tại

phòng hotcell là 0,43 ± 0,13µSv/h, liều hấp thụ trung bình nhận được tại đây như sau:

Dhotcell = Shocellxt = 0,43 x 0,033 = 0,014 ± 0,004 µSv (3.3)

Liều hấp thụ trung bình trong quá trình vận chuyển container chứa liều

đơn 18F-FDG:

Liều đơn 18F-FDG có hoạt độ phóng xạ trong khoảng 13- 33 mCi được dùng

cho việc kiểm nghiệm dược chất phóng xạ trước khi cho phép sử dụng trong y học.

Việc vận chuyển liều đơn bao gồm 2 giai đoạn:

- Giai đoạn 1 tính từ lúc bắt đầu lấy container chứa 18F-FDG ra khỏi hotcell đưa

đến xe chuyên dụng và lấy từ xe chuyên dụng đến vị trí lấy mẫu 18F-FDG kiểm nghiệm

tại phòng Lab phân tích phổ gamma. Nhân viên dùng tay xách trực tiếp container với

khoảng cách 20cm trong khoảng thời gian 2 phút, suất liều gamma trung bình trong

trường hợp này là 6,85 ± 0,67µSv/h;

- Giai đoạn 2 là giai đoạn vận chuyển container bằng xe chuyên. Khoảng cách từ

nhân viên đến xe chuyên dụng là 50cm trong khoảng thời gian 5 phút, suất liều gamma

trung bình trong trường hợp này là 0,26 ± 0,05 µSv/h.

Liều hấp thụ trung bình nhận được:

Dvanchuyenlieudon = Sgiaidoan1 x t1 + Sgiaidoan2 x t2 = 0,25 ± 0,026 µSv (3.4)

Liều hấp thụ trung bình trong quá trình lấy mẫu 18F-FDG kiểm nghiệm

dược chất phóng xạ:

Quá trình lấy mẫu 18F-FDG thường kéo dài khoảng 2, suất liều gamma trung

bình trong trường hợp này là 33,33 ± 2,34 µSv/h. Liều hấp thụ trung bình nhận được:

Dlaymau = Slaymau x t = 1,10 ± 0,077 µSv (3.5)

43

Liều hấp thụ trung bình trong quá trình vận chuyển container chứa liều

tổng 18F-FDG:

Liều tổng 18F-FDG là liều được tổng hợp cho nhu cầu điều trị tại các bệnh viện,

tùy thuộc vào số lượng bệnh nhân, liều tổng thường có tổng hoạt độ từ 20 mCi đến 200

mCi. Thời gian vận chuyển được tính kể từ khi nhân viên lấy container từ hotcell cho

đến lúc đưa container vào xe chuyên dụng, thường thời gian này khoảng 1 phút, suất

liều gamma trung bình trong trường hợp này là 168,50 ± 5,99 µSv/h. Liều hấp thụ

trung bình nhận được:

Dvanchuyenlieutong = Svanchuyenlieutongx t = 2,87 ± 0,101 µSv (3.6)

Như vậy, nếu một nhân viên bức xạ làm việc trong quá trình sản xuất 18F-FDG,

vừa thực hiện lấy mẫu 18F-FDG, vừa vận chuyển các container và di chuyển qua khu

vực cửa buồng bia trong quá trình bắn tia. Liều hấp thụ tối đa nhân viên này có thể

nhận được như sau:

Dtong = Dbuongbia + Dhotcell + Dvanchuyenlieudon + Dlaymau + Dvanchuyenlieutong

= 4,67 ± 0,248 µSv (3.7)

Trong một tháng, có 08 ca sản xuất đồng vị phóng xạ, nếu nhân viên bức xạ làm

việc trong cả 08 ca thì liều hấp thụ tối đa nhận được trong 1 tháng là 37,38 ± 1,98 µSv.

Giới hạn liều hiệu dụng tính theo tháng đối với nhân viên bức xạ theo Thông tư

số 19/2012/TT-BKHCN là 1,67 mSv. Như vậy với điều kiện làm việc bình thường

trong quá trình sản xuất 18F-FDG, nhân viên bức xạ nhận liều hấp thụ nhỏ hơn rất

nhiều liều giới hạn cho phép.

Ngoài ra, đối với quá trình vận chuyển 18F-FDG đến các bệnh viện phục vụ chẩn

đoán và điều trị bệnh, suất liều vận chuyển container chứa dược chất phóng xạ tại Bảng

3.1 cho thấy cách bề mặt xe chuyển dụng vận chuyển 50cm trung bình 3,45 µSv/h,

thấp hơn so với quy định tại Thông tư số 23/2012/TT-BKHCN.

44

3.2. ĐỘ NHIỄM BẨN PHÓNG XẠ BỀ MẶT TẠI PHÒNG HOTCELL

TỔNG HỢP, CHIA LIỀU 18F-FDG

Như đã trình bày tại Chương 2, việc khảo sát nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt được

thực hiện chủ yếu trong khu vực phòng hotcell tổng hợp, chia liều dược chất phóng xạ

18F-FDG. 18F là đồng vị phát tia positron năng lượng 0.6335 MeV với suất ra 97%.

Ngoài đồng vị chính 18F còn nhiều các đồng vị khác sinh ra trong quá trình bắn bia, đối

tượng khảo sát nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt không chỉ có positron và gamma mà có thể

có cả beta- và alpha. Tuy nhiên trong quá trình khảo sát, chưa khi nào phát hiện được

nhiễm bẩn phóng xạ alpha, do đó loại bức xạ gây nhiễm bẩn bề mặt được đánh giá

trong Luận văn là bức xạ positron, beta- và gamma. Kết quả đánh giá độ nhiễm bẩn

phóng xạ được thể hiện tại bảng 3.3.

Bảng 3.3. Trung bình độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell tổng hợp,

chia liều 18F-FDG.

Ngoài khu vực phòng hotcell tổng hợp, chia liều được chất phóng xạ, phòng Lab

phân tích phổ gamma và phòng Lab sắc ký cũng là hai khu vực tiềm ẩn nguy cơ nhiễm

bẩn phóng xạ bề mặt, tuy nhiên khu vực này nếu xảy ra nhiễm bẩn bề mặt thì thường

xuất phát từ quá trình lấy mẫu, kiểm nghiệm dược chất không cẩn thận, để vây mẫu

dược chất phóng xạ ra ngoài (do lỗi của nhân viên). Việc đánh giá nhiễm bẩn phóng xạ

bề mặt tại đây sẽ không phản ảnh được khả năng nhiễm bẩn phóng xạ có nguyên nhân

Vị trí Trung bình độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt (Bq/cm2)

Trước khi sản xuất

18F-FDG

Sau khi sản xuất

18F-FDG 10 phút

Sau khi sản xuất

18F-FDG 480 phút

Cửa phòng hocell (A) 0,65 ± 0,05 0,66 ± 0,04 0,68 ± 0,05

Cách chân hệ hotcell 1,0m) (B) 0,71 ± 0,03 0,74 ± 0,03 0,70 ± 0,03

Cách chân hệ hotcell 0,3m (C) 0,81 ± 0,05 0,90 ± 0,05 0,84 ± 0,05

Mép chân hệ hotcell (D) 0,89 ± 0,03 1,54 ± 0,03 0,89 ± 0,03

45

từ hệ thống máy gia tốc. Do đó phạm vi của Luận văn không thực hiện đánh giá nhiễm

bẩn phóng xạ bề mặt tại hai phòng này.

Hình 3.4. Sự thay đổi độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell tổng hợp, chia

liều 18F-FDG.

Đánh giá và Bàn luận:

Qua kết quả Bảng 3.3 và đồ thị hình 3.4 cho thấy phòng hotcell tổng hơp, chia

liều 18F-FDG có nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, đặc biệt là khu vực mép chân hệ hotcell.

Điều này có thể giải thích theo 3 nguyên nhân sau:

46

- Nguyên nhân thứ nhất: 18F-FDG là chất dễ bay hơi, trong quá trình tổng hợp

trong hệ hotcell, 18F-FDG lẫn trong các son bụi, không khí, khi cửa phòng

hotcell được mở ra để lấy container hoặc quá trình bảo trì bảo dưỡng cũng có

thể làm son bụi có lẫn lượng nhỏ 18F-FDG lắng xuống sàn nhà và gây ra

nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt;

- Nguyên nhân thứ hai: dầu dò nhiễm bẩn beta ghi nhận các bức xạ gamma

nhiễu từ lượng 18F-FDG còn lại trong hệ hotcell;

- Nguyên nhân thứ ba: Độ nhiễm bẩn ở mép chân hệ hotcell cao hơn các vị trí

khác và xuất hiện sau quá trình tổng hợp xong 18F-FDG có thể do lượng 18F-

FDG bị rò rỉ từ bên trong hệ hotcell xuống châm mép trong quá trình tổng

hợp chia liều.

Giá trị nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell nhỏ hơn giới hạn nhiễm

bẩn cho phép 4 Bq/cm2.

Quá trình khảo sát không phát hiện thấy nhiễm bẩn anpha bề mặt.

3.3. XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ CỦA MỘT SỐ ĐỒNG VỊ PHÓNG

XẠ CÓ TRONG MÀNG MỎNG CỦA CỬA SỔ BUỒNG BIA

Trong sản xuất thường quy 18F-FDG, chùm tia proton sử dụng được gia tốc trên

máy gia tốc Cyclotron tới năng lượng 18 MeV bắn vào bia nước làm giàu 18O, cường

độ chùm tia dao động xung quanh 35 μA và thời gian chiếu tùy thuộc vào lượng dược

chất phóng xạ được yêu cầu, tuy nhiên với nhu cầu hiện tại thì thời gian chiếu thường

từ 15-30 phút. Bia có cấu tạo dạng hình trụ với đường kính 13 mm và chiều sâu 20 mm.

Phía trước có hai lá kim loại, một lá Havar có độ dày 50 μm để giữ vật liệu bia trong

buồng bia và một là Ti có độ dày 25 μm để ngăn cách chân không giữa đường truyền

chùm tia và vùng làm mát bằng Heli. Cấu tạo của bia lỏng cho sản xuất 18F-FDG được

thể hiện ở hình 3.5. [15]

47

Hình 3.5. Cấu tạo của bia lỏng đặt ngoài dùng sản xuất 18F-FDG.

Havar là một lá hợp kim của coban và các kim loại không có tính từ, có khả năng

hoạt động ở cường độ cao, cùng với khả năng chống ăn mòn rất tốt. Thành phần của lá

Havar bao gồm coban (42%), crôm (19,5 %), niken (12,7 %), vonfram (2,7%),

molypden (2,2%), mangan (1,6 %), cacbon (0,2 %) và sắt. Hầu hết những kim loại này

là nguồn để tạo ra các đồng vị phóng xạ. Các đồng vị phóng xạ được tạo ra bởi sự

tương tác chùm tia proton và nơtron thứ cấp với lá Havar. Trong quá trình trên, một số

đồng vị phóng xạ bị loại bỏ vào nước giàu 18O thông qua quá trình phân hủy. Còn một

số khác sau đó được chuyển cùng 18F tới bộ tổng hợp. Bảng 3.4 cho thấy các đồng vị

phóng xạ có thể được tạo ra thông qua sự tương tác của chùm proton và nơtron thứ cấp

với lá Havar. [19] [20] [21]

Bảng 3.4. Phản ứng hạt nhân có thể xảy ra khi chùm proton và neutron thứ cấp

tương tác với lá Havar.

Đồng vị được tạo ra Phản ứng hạt nhân trên lá Havar

51Cr

54Fe(n,α)51Cr

50Cr(n,γ)51Cr

52Cr(n,2n)51Cr

52Mn 52Cr(p,n)52Mn

48

54Mn

54Cr(p,n)54Mn

54Fe(n,p)54Mn

55Mn(n,2n)54Mn

56Co 56Fe(p,n)56Co

57Co

57Fe(p,n)57Co

58Ni(n,pn)57Co

58Ni(p,2p)57Co

60Ni(p,α)57Co

58Co

58Fe(p,n)58Co

58Ni(n,p)58Co

59Co(p,pn)58Co

59Co(n,2n)58Co

57Ni 58Ni(p,d)57Ni

95Tc/95mTc

95Mo(p,n)95mTc

96Mo(p,2n)95mTc

96Tc

96Mo(p,n)96Tc

97Mo(p,2n)96Tc

182Re 182W(p,n)182Re

183Re

184W(p,3nγ)183Re

183W(p,n)183Re

184Re 183W(p,n)184Re

186Re 184W(p,n)186Re

Sau một thời gian sử dụng, lá Havar bị chiếu xạ, lão hóa và sẽ được thay thế bởi

các lá khác. Lá Havar bị chiếu xạ được xem như là các vật liệu phóng xạ và được lưu

giữ đủ thời gian để hoạt độ của chúng đạt đến mức miễn trừ, có thể thải ra môi trường.

Để xác định được các đồng vị và hoạt độ của chúng trên lá Havar, chúng ta sử dụng

phương pháp đã được giới thiệu trong Chương 2.

Tiến trình xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ trên lá Havar như dưới đây:

49

3.3.1. Xây dựng đường chuẩn năng lượng

Đường chuẩn năng lượng là đồ thị mô tả sự phụ thuộc của vị trí cực đại đỉnh hấp

thụ toàn phần vào năng lượng của vạch bức xạ gamma tương ứng. Để xây dựng đường

chuẩn năng lượng bằng thực nghiệm cần phải xác định vị trí đỉnh hấp thụ toàn phần

của vạch gamma đã biết trước năng lượng. Sử dụng nguồn gamma chuẩn với các thông

số như sau:

Nguồn gamma chuẩn:

Số hiệu (Source no): UB 343;

Kích thước bề mặt hoạt động (Dimensions of active surface) : 10 mm

Kích thước tổng thể (Overall dimensions): 54mm x 3 mm

Ngày sản xuất: 1/1/2012

Bảng 3.5. Thông tin nguồn gamma chuẩn.

Đồng vị Năng lượng tia

[MeV]

Hoạt độ

[Bq]

Tốc độ phát

[s-1]

Americium-241 0.060 3.40E03 1.22E03

Cadmium-109 0.088 1.69E04 6.12E02

Cobalt-57 0.122 6.06E02 5.18E02

Cerium-139 0.166 7.94E02 6.34E02

Mercury-203 0.279 1.39E03 1.13E03

Tin-113 0.392 2.60E03 1.69E03

Strontium-85 0.514 3.13E03 3.08E03

Caesium-137 0.662 2.90E03 2.46E03

Yttium-88 0.898 5.48E03 5.15E03

Cobalt-60 1.173 3.48E03 3.47E03

Cobalt-60 1.333 3.48E03 3.48E03

Yttium-88 1.836 5.48E03 5.44E03

Tiến hành đo mẫu chuẩn trên hệ phổ kế gamma ta sẽ xác định được các đỉnh năng

lượng dùng để chuẩn năng lượng được nêu trong Bảng 3.6.

50

Bảng 3.6. Các đỉnh gamma được chọn để chuẩn năng lượng và vị trí cực đại

(kênh) tương ứng.

Nguồn Năng lượng [keV] Kênh

57Co 122 366

137Cs 662 1984

60Co 1173 3520

60Co 1332 3998

Chương trình Genie 2000 sẽ thực hiện việc xác định đường chuẩn năng lượng.

Với mỗi đỉnh năng lượng được chọn, nhập số liệu năng lượng bức xạ gamma, chương

trình xử lí phổ, xác định vị trí cực đại, từ tập hợp các số liệu về năng lượng và vị trí cực

đại thu được sau khi phân tích phổ gamma của các nguồn chuẩn. Cuối cùng, ta thu

được đường chuẩn năng lượng (Hình 3.6) của hệ phổ kế gamma sử dụng đầu dò bán

dẫn HPGe.

Hình 3.6. Đường chuẩn năng lượng.

3.3.2. Xây dựng đường cong hiệu suất ghi

Đường cong hiệu suất ghi là đường mô tả sự phụ thuộc của hiệu suất ghi vào năng

lượng bức xạ gamma. Có thể xác định hiệu suất ghi của detector bằng tính toán lý thuyết

51

hoặc đo đạc thực nghiệm. Với detector thông dụng do hãng Canberra sản xuất có thể sử

dụng hàm khớp sau:

ln[ηh(E)] = a0 + a1.ln(E) + a2.[ln(E)]2 + a3.[ln(E)]3 + a4.[ln(E)]4…. (2.2)

Trong đó: ηh(E) là hiệu suất ghi của detector ứng với đỉnh năng lượng E;

E là năng lượng tia gamma; ai là các hệ số làm khớp.

Dựa trên phổ năng lượng thu được sau khi phân tích mẫu chuẩn ở trên, ta tiến

hành xác định diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần của bức xạ gamma ứng với các đỉnh

năng lượng và thu được kết quả được nêu ra trong Bảng 3.7.

Bảng 3.7. Diện tích đỉnh hấp thụ toàn phần của các đỉnh năng lượng được chọn

để xây dựng đường cong hiệu suất ghi.

Đồng vị Năng lượng [keV] Diện tích đỉnh Sai số 241Am 60 2.06E04 166

57Co 122 1.32E03 73 137Cs 662 9.06E03 101 60Co 1173 6.31E03 84 60Co 1332 5.47E03 75

Thời gian đo tđo = 2600s ta xác định được hiệu suất ghi của hệ đo với từng đỉnh

năng lượng tương ứng như sau:

Bảng 3.8. Hiệu suất ghi của hệ đo với các đỉnh năng lượng.

Đồng vị T1/2 E [keV] Xác suất phát [%] Hiệu suất ghi [%]

Am-241 458y 60 35.88 0.65

Co-57 271d 122 85.47 0.71

Cs-137 30y 662 84.82 0.15

Co-60 5.27y 1173 100 0.09

Co-60 5.27y 1332 100 0.08

52

Sử dụng phần mềm Genie 2000 để chuẩn hiệu suất ghi ta thu được đường cong

hiệu suất như hình 3.7.

Hình 3.7. Đường cong hiệu suất ghi.

Hàm số mô tả sự phụ thuộc của hiệu suất ghi tại đỉnh hấp thụ toàn phần vào năng

lượng của bức xạ gamma có dạng:

Ln[ηhE] = -35.33 + 16.57lnE – 2.885[lnE]2 + 0.1567[lnE]3 (3.8)

3.3.3. Xác định các đồng vị phóng xạ có trên lá Havar

Do mỗi nguyên tố phóng xạ đều phát ra những đỉnh năng lượng đặc trưng, vì vậy,

để xác định các nguyên tố phóng xạ trong một mẫu phân tích ta cần sử dụng thư viện

các đồng vị kết hợp với phổ gamma thu được khi phân tích trên hệ phổ kế gamma.

Cụ thể ở đây, để xác định các đồng vị phóng xạ có trên lá Havar, ta sẽ dựa trên

Bảng 3.4 để nắm được các đồng vị phóng xạ có thể tạo thành trong quá trình tương tác

của chùm proton và neutron thứ cấp với lá Havar. Sau đó, ta tiến hành phân tích lá

Havar trên hệ phổ kế gamma, xác định các đỉnh năng lượng và diện tích đỉnh hấp thụ

toàn phần của từng đỉnh năng lượng. Kết hợp 2 dữ liệu trên cùng với thư viện đồng vị

phóng xạ ta sẽ xác định được các đồng vị phóng xạ có trên lá Havar cần phân tích. Thư

53

viện được sử dụng ở đây là thư viện NNDC (National Nuclear Data Center) của phòng

thí nghiệm quốc gia Brookhaven tại địa chỉ http://www.nndc.bnl.gov/. [24]

Sau đây là ví dụ cụ thể cách xác định đồng vị phóng xạ trên lá Havar.

Theo như Bảng 3.4 thì đồng vị 56Co được tạo thành theo phản ứng 56Fe(p,n)56Co.

Tiến hành đo lá Havar trên hệ phổ kế gamma ta sẽ thu được danh sách các đỉnh năng

lượng mà các đồng vị phóng xạ trên lá Havar phát ra. Như đã biết thì đồng vị 56Co phát

ra đỉnh năng lượng 847 keV, tuy nhiên, nếu chỉ với một đỉnh năng lượng này thì ta

chưa thể khẳng định trên lá Havar có mặt đồng vị 56Co. Sử dụng thư viện NNDC ta có

được danh sách cùng xác suất phát của từng đỉnh năng lượng mà 56Co có thể phát ra.

Tuy nhiên, ta chỉ quan tâm tới các đỉnh năng lượng có hiệu suất phát lớn hơn 10%.

Theo đó ta có đỉnh 847 keV với xác suất phát 99.9399%, 1037 keV (14.05% ), 1238

keV (66.46%), 1771 keV (15.41%). Đối chiếu với kết quả phân tích lá Havar trên hệ

phổ kế gamma ta nhận thấy ngoài đỉnh 847 keV còn xuất hiện đỉnh 1037 keV, 1238

keV và 1771 keV. Qua đó, ta có thể khẳng định lá Havar có đồng vị 56Co.

Dưới đây là đặc trưng của từng đồng vị phóng xạ có thể có trên lá Havar.

Bảng 3.9. Danh sách các đồng vị phóng xạ sinh tra trên lá Havar.

Đồng vị Chu kỳ

bán rã

Phản ứng hạt nhân

tạo đồng vị

Đỉnh năng

lượng phát

(keV)

Xác suất phát

đỉnh năng

lượng (%) 51Cr 27.7 ngày 50Cr(n,γ)51Cr,

54Fe(n,α)51Cr, 52Cr(n,2n)51Cr

320 9.9

52Mn 5.6 ngày 52Cr(p,n)52Mn 511

744

935

1434

59.2

90

94.5

100 54Mn 312 ngày 54Cr(p,n)54Mn,

54Fe(n,p)54Mn, 55Mn(n,2n)54Mn

834 99.9

54

57Co 271.7 ngày 57Fe(p,n)57Co, 58Ni(n,pn)57Co, 58Ni(p,2p)57Co,

60Ni(p,α)57Co

122 85.6

58Co 70.86 ngày 58Fe(p,n)58Co, 58Ni(n,p)58Co,

59Co(p,pn)58Co, 59Co(n,2n)58Co

811 99.45

57Ni 35.6 giờ 58Ni(p,d)57Ni 1377 81.7 95mTc 61 ngày 95Mo(p,n)95mTc,

96Mo(p,2n)95mTc

204

582

835

63.2

30

26.6 96Tc 4.28 ngày 96Mo(p,n)96Tc,

97Mo(p,2n)96Tc

778

849

99.76

98 182Re 2.6 ngày 182W(p,n)182Re 229

1121

1231

25.8

17.5

14.9 183Re 70 ngày 184W(p,3nγ)183Re,

183W(p,n)183Re

162 23.36

184Re 35.4 ngày 183W(p,n)184Re 792

903

37.7

38.1

Với cách làm tương tự như đồng vị 56Co đã được đưa ra ở trên, kết hợp với đặc

trưng của từng đồng vị ta có thể dễ dàng xác định được các đồng vị phóng xạ có trên lá

Havar.

Phương pháp xác định hoạt độ các đồng vị phóng xạ trên lá Havar

Sau khi đã xác định được những đồng vị phóng xạ có trên lá Harvar, ta tiến hành

xác định hoạt độ của từng đồng vị A[Bq] theo công thức (2.1):

A = N

Iγηℎ(E)fsumt (2.1)

Trong đó:

fsum là hệ số hiệu chỉnh cho hiệu ứng trùng phùng tổng;

55

ηh(E) là hiệu suất ghi đối với tia γ được đo;

Iγ là hiệu suất phát gamma ứng với năng lượng Eγ;

N: diện tích (số đếm) của đỉnh năng lượng quan tâm.

T: thời gian đo mẫu (s)

Hiệu ứng trùng phùng tổng là hiệu ứng xảy ra khi hai hoặc nhiều hơn hai tia

gamma được phát ra cùng đến detector trong khoảng thời gian phân giải của detector

và được ghi nhận như là một xung duy nhất. Hiệu ứng trùng phùng tổng không phụ

thuộc vào hoạt độ nguồn. Hiệu ứng trùng phùng làm trùng phùng thêm hoặc trùng

phùng mất từ năng lượng đỉnh toàn phần của tia gamma và như vậy việc xác định năng

lượng đỉnh toàn phần sẽ sai [7] [8] [9]. Tuy nhiên, hệ số hiệu chỉnh trùng phùng tổng

phụ thuộc vào từng loại detector, yếu tố hình học và chuỗi phần rã của từng hạt nhân,

việc xác định hệ số hiệu chỉnh trùng phùng là bài toán không hề đơn giản và mất tương

đối nhiều thời gian, do đó trong phạm vi Luận văn này, chúng tôi giả sử hệ số hiệu

chỉnh hiệu ứng trùng phùng tổng bằng 1.

Trong công thức (2.1), đại lượng ηh(E) được xác định theo công thức (3.1), đại

lượng xác suất phát Iγ có thể xác định dựa trên thư viện NNDC. Đại lượng N được xác

định theo công thức N = NT - NB với NB là số đếm phông, NT là số đếm tổng của tia γ

được đo. Ở đây, NB = 0 do các đỉnh năng lượng mà ta quan tâm không có trong tự

nhiên. Vì vậy, khi tính toán hoạt độ của các đồng vị phóng xạ có trên lá Havar ta không

cần quan tâm tới phông tự nhiên.

3.3.4. Kết quả thực nghiệm xác định hoạt độ các đồng vị phóng xạ trên lá

Havar

Thời gian đo mẫu t = 21 s

Bảng 3.10. Kết quả xác định hoạt độ các đồng vị phóng xạ trên lá Havar.

Đồng vị T1/2 Năng lượng

tia γ (keV)

Xác suất

phát (%)

Hiệu suất

ghi (%)

Số đếm Hoạt độ

(kBq)

56

51Cr 27.7 d 320 9.91 0.345 0 0 52Mn 5.59 d 1434 100 0.0796 0 0

54Mn 312 d 835 99.98 0.121

4.12E+003

± 72.29

161.98

± 2.84

56Co 77.2 d 847 99.9 0.119

7.62E+003

± 132.86

303.99

± 5.30

57Co 272 d 122 85.6 0.718

1.52E+005

± 425.99

1176.93

± 3.30

58Co 70.9 d 811 99.45 0.124

2.14E+004

± 171.83

822.01

±6.60 96Tc 4.28 d 778 99.76 0.129 0 0 57Ni 35.5 h 1377 81.7 0.081 0 0

95mTc 61.0 d 204 63.2 0.533 0 0 182Re 2.6 d 229 25.8 0.482 0 0 184Re 35.4 d 903 38.1 0.112 0 0

Hoạt độ tổng 2464.91 ±

18.04

Theo kết quả bảng 3.10 cho thấy, đối với lá Havar, sau thời gian lưu giữ, chỉ có

một số đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã lớn như 54Mn, 56Co, 57Co, 58Co còn đóng góp

vào hoạt độ phóng xạ tổng của lá Havar, trong đó đồng vị 57Co có đóng góp lớn nhất.

Hình 3.8. Tỉ lệ đóng góp hoạt độ các đồng vị phóng xạ trên lá Havar được đo.

Như đã trình bày tại Chương 1, tiêu chuẩn và điều kiện miễn trừ, khai báo, cấp

57

phép chất phóng xạ nhân tạo như sau:

Chất phóng xạ chứa nhiều hơn một loại nhân phóng xạ nhân tạo thỏa mãn công

thức sau:

11

n

i i

i

X

C (1.2)

Trong đó:

n là số lượng nhân phóng xạ nhân tạo có trong chất phóng xạ;

Ci: là tổng hoạt độ hoặc hoạt độ riêng của nhân phóng xạ nhân tạo i có

trong chất phóng xạ, đơn vị tính là Becơren (Bq) hoặc Becơren trên

gam (Bq/g) tương ứng;

Xi: là mức miễn trừ khai báo, cấp giấy phép tương ứng đối với nhân

phóng xạ i, đơn vị tính là Becơren (Bq) hoặc Becơren trên gam (Bq/g).

Xi được quy định tại Phụ lục I của QCVN 5: 2010/BKHCN.

Bảng 3.11. Mức hoạt độ miễn trừ.

Đồng vị Mức hoạt độ được miễn trừ (kBq)

54Mn 1×103

56Co 1×102

57Co 1×103

58Co 1×103

Như vậy, để được miễn trừ, Tổng hoạt độ lá Havar nói trên phải nhỏ hơn hoặc

bằng 3100 kBq. Từ kết quả tại bảng 3.10 cho thấy tổng hoạt độ lá Havar tại thời điểm

đo là 2464.91 ± 18.04 kBq, nhỏ hơn mức miễn trừ.

Tuy nhiên, tại thời điểm xác định hoạt độ lá Havar đồng vị 56Co (hoạt độ 303.99

kBq) và 57Co (1176.93 kBq) tại thời điểm đo có hoạt độ trên mức miễn trừ. Khoảng

58

thời gian cần thiết từ thời điểm xác định hoạt độ đến lúc đạt tới mức miễn trừ cho hai

đồng vị này như sau:

t mientru = 𝑇𝑙𝑛(

𝐴

𝐴0)

0,693 (3.9)

Trong đó :

T [ngày] chu kỳ bán rã của đồng vị;

A [Bq] hoạt độ đồng vị mức miễn trừ;

A0[Bq] hoạt độ đồng vị thời điểm đo.

Vậy ta có :

t mientru56Co =

𝑇𝑙𝑛(𝐴0

𝐴)

0,693= =

77,2 𝑥 𝑙𝑛(303,99

100)

0,693 = 123,8 ngày (3.10)

t mientru57Co =

𝑇𝑙𝑛(𝐴0

𝐴)

0,693= =

272 𝑥 𝑙𝑛(1176,93

1000)

0,693 = 64 ngày (3.11)

Khuyến cáo: Để đáp ứng đầy đủ các tiêu chí về miễn trừ, nên lưu giữ thêm lá

Havar kể từ thời điểm đo hoạt độ tối thiểu 123,8 ngày để đảm bảo yêu cầu xử lý chất

thải phóng xạ trước khi thải ra môi trường.

59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

KẾT LUẬN:

Mục đích của Luận văn này là khảo sát, đánh giá mức độ đảm bảo an toàn bức

xạ trong một quá trình sản xuất thường quy 18F-FDG tại Trung tâm gia tốc - Bệnh viện

Trung ương Quân đội 108, đồng thời thực hiện các phép đo và tính toán nhằm xác định

hoạt độ của một số đồng vị phóng xạ có trong các màng mỏng của cửa sổ buồng bia

máy gia tốc Cyclone 30 làm cơ sở để đánh giá khoảng thời gian cần thiết phải quản lý

và lưu giữ các màng mỏng này như một chất thải phóng xạ trước khi thải ra môi

trường.

Luận văn đã giới thiệu lý thuyết sơ lược cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy

gia tốc Cyclone 30, quy trình sản xuất dược chất 18F-FDG, các tiêu chuẩn về an toàn

bức xạ trong tiếp xúc, vận chuyển chất phóng xạ và quản lý chất thải phóng xạ, trình

bày các phương pháp và kết quả ghi đo bức xạ phát ra trong quá trình sản xuất 18F-

FDG, phương pháp và kết quả xác định hoạt độ đồng vị phóng xạ có trong các màng

mỏng của cửa sổ buồng bia.

Kết quả từ Luận văn này là cơ sở khoa học, tham khảo cho công tác đảm bảo an

toàn bức xạ tại Trung tâm máy gia tốc Cyclotron 30MeV cũng như các cơ sở có máy

gia tốc khác. Thành công lớn nhất của Luận văn này là đã khảo sát toàn diện các loại

bức xạ tiềm năng ảnh hưởng đến nhân viên trong quá trình sản xuất 18F-FDG để từ đó

đưa ra các khuyến cáo cho việc che chắn bức xạ, tính toán liều hấp thụ có thể cho các

nhân viên trong một ca làm việc nhằm đưa ra các biện pháp giảm thiểu chiếu xạ không

cần thiết cho nhân viên. Ngoài ra, Luận văn cũng bước đầu phân tích, tính toán hoạt độ

của các vật liệu phóng xạ được tạo ra trong buồng bia, trong đó chủ yếu là các màng

mỏng cửa sổ buồng bia như các lá Havar, từ đó để có thể tham khảo hoạch định kế

hoạch quản lý các vật liệu phóng xạ này một cách an toàn và khoa học phù hợp với các

quy định pháp quy của Việt Nam và quốc tế.

60

HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN:

Trong tương lai, Luận văn sẽ tiếp tục phát triển theo các hướng:

- Mô phỏng khu vực cửa sổ buồng bia là nơi xảy ra các phản ứng hạt nhân để

tính toán lý thuyết suất liều, liều bức xạ tại khu vực này nhằm có cơ sở so

sánh với kết quả tính toán thực nghiệm;

- Xác định hoạt độ phóng xạ của các đồng vị có trong các vật liệu buồng bia

khác;

- Xác định các loại đồng vị phóng xạ trong các mẫu kiểm nghiệm dược chất

18F-FDG được tạo ra;

- Đánh giá liều, suất liều cho các nhân viên trong quá trình bảo dưỡng, sửa

chữa máy gia tốc Cyclone 30.

KIẾN NGHỊ:

Từ kết quả đo suất liều bức xạ tại khu vực cửa buồng bia cho thấy, có sự tồn tại

của bức xạ neutron do khe hở giữa cửa buồn bia với mặt sàn và do đường ray cửa

buồng bia. Do đó, cần có các biện pháp che chắn bổ sung tại các vị trí này, như bố trí

các lớp vật liệu có khả năng hấp thụ neutron tại mép đường ray và giữa mép dưới cửa

buồng bia với mặt sàn nhằm giảm thiểu việc lọt bức xạ neutron tại khu vực này.

Từ kết quả đo độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt tại phòng hotcell cho thấy, quá

trình sản xuất 18F-FDG có khả năng gây nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt, đặc biệt là vị trí

mép chân của hệ hotcell, do đó sau mỗi ca sản xuất, nên thực hiện công tác vệ sinh, tẩy

xạ định kỳ

Mặc dù kết quả tính toán liều hấp thụ nhân viên bức xạ nhận được trong quá

trình sản xuất 18F-FDG nằm dưới giới hạn quy định, tuy nhiên nên rèn luyện các kỹ

năng và bố trí các phương pháp vận chuyển, lấy mẫu 18F-FDG tối ưu nhất để giảm liều

chiếu xạ cho các nhân viên xuống mức thấp nhất.

61

Sau quá trình sửa chữa, bảo dưỡng, thay thế các vật liệu nhiễm phóng xạ, đặc

biệt là các vật liệu tại buồng bia, cần có biện pháp quản lý, lưu giữ nghiêm ngặt các vật

liệu này, cần tính toán hoạt độ phóng xạ trong khoảng thời gian định kỳ nhằm có cơ sở

đánh giá an toàn quản lý chất thải phóng xạ trước khi xử lý, tái chế hoặc thải ra môi

trường.

Trong quá trình thực hiện Luận văn này chắc chắn không tránh được thiếu sót,

rất mong được sự quan tâm nghiên cứu và góp ý của Quý Thầy, Cô giáo và bạn đọc.

Tôi hy vọng Luận văn sẽ trở thành một tài liệu hữu ích cho các đồng nghiệp, các bạn

sinh viên, kỹ thuật viên và độc giả quan tâm./.

Hà Nội, Ngày 20 tháng 8 năm 2014

Học viên

Nguyễn Quang Hương

62

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT

1. Bộ Khoa học và Công nghệ (2010), QCVN 5:2010/BKHCN Quy chuẩn kỹ thuật

quốc gia về an toàn bức xạ - Miễn trừ khai báo cấp giấy phép, Hà Nội.

2. Bộ Khoa học và Công nghệ (2012), Thông tư số 19/TT-BKHCN Quy định về kiểm

soát và bảo đảm an toàn bức xạ trong chiếu xạ nghề nghiệp và công chúng,

Hà Nội.

3. Bộ Khoa học và Công nghệ (2012), Thông tư số 23/2012/TT-BKHCN Hướng dẫn

vận chuyển an toàn vật liệu phóng xạ, Hà Nội.

4. Nguyễn Văn Dinh (2013), Nghiên cứu hệ thống tạo và dẫn truyền chùm ion trong

máy gia tốc Cyclotron 30 MeV IBA, Luận văn thạc sĩ khoa học Vật lý, Viện

Vật lý, Hà Nội.

5. Nguyễn Văn Đỗ (2005), Phương pháp phân tích hạt nhân, NXB Đại học Quốc gia

Hà Nội, Hà Nội.

6. Nguyễn Đức Hòa (2012), Điện tử hạt nhân, NXB Giáo dục Việt Nam, Hà Nội.

7. Ngô Quang Huy (2006), Cơ sở vật lý hạt nhân, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

8. Hoàng Ngọc Liên (2003), An toàn bức xạ và an toàn điện trong y tế, NXB Khoa học

và Kỹ thuật, Hà Nội.

9. Vũ Thanh Quang (2007), Giới thiệu về hệ thống máy gia tốc Cyclotron 30 MeV IBA,

Bệnh viện Quân đội 108, Hà Nội.

10. Vũ Thanh Quang (2007), Sản xuất và kiểm nghiệm 18F-FDG, Bệnh viện Quân đội

108, Hà Nội.

11. Châu Văn Tạo (2005), An toàn bức xạ ion hóa, NXB Đại Học Quốc Gia thành phố

Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh.

63

12. Lê Đức Thiện (2012), Xác định các đặc trưng của hệ phổ kế gamma bán dẫn

Be5030, Luận văn Thạc sĩ khoa học Vật lý, Đại học Khoa học tự nhiên thành

phố Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh.

TIẾNG ANH

13. BMA (2004), Product description provides information for the Cyclone® 30,

Belgium.

14. CANBERRA (2005), Nuclear Power Measurement Solutions, France.

15. Canberra Industries (2009), DSA – 1000 Digital Spectrum Analyzer, France.

16. IAEA (2009), Cyclotron Produced Radionuclides Physical Characteristics and

Production Methods, Austria.

17. IAEA (2012), Cyclotron Produced Radionuclides Operation and Maintenance of

Gas and Liquid Targets, Austria.

18. Jonh Gillanders (2006), “Measurement of long lived radioactive impurities retained

in the disposable cassettes on the Tracerlab MX system during the production

of 18F-FDG”, Australian Medical Journal, 50, pp. 86-100.

19. Kasaki Nishizawa, “Analysis of radioactive byproducts in [18O]H2O detected

during [18F]FDG synthesis”, Japanese Medical Journal, 61, pp. 75-86.

20. Matthew Griffiths (2006), Hospital Cyclotrons Radiation Safety Aspects, Germany.

.

.

64

PHỤ LỤC 1

BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT SUẤT LIỀU BỨC XẠ GAMMA TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC

Vị trí khảo sát

(điểm đặt detector)

Suất liều bức xạ gamma (µSv/h)

18/6/2013 25/6/2013 02/7/2013 09/7/2013 16/7/2013 23/7/2013

Phông bức xạ gamma trong

khu vực kiểm soát

0.12 0.10 0.13 0.11 0.12 0.09

Vận hành máy gia tốc, chưa bắn tia vào bia

Cửa buồng Cyclotron

(cách 0,5m; cao 1m)

0.14 0.08 0.10 0.12 0.09 0.13

Cửa buồng bia

(cách 0,5m; cao 1m)

0.15 0.14 0.12 0.10 0.14 0.15

Cửa phòng hotcell 0.11 0.12 0.09 0.13 0.10 0.15

Trong phòng hotcell 0.17 0.18 0.15 0.16 0.14 0.16

Vận hành máy gia tốc, trong quá trình bắn tia vào bia

Cửa buồng Cyclotron

(cách 0,5m; cao 1m)

0.13 0.15 0.11 0.16 0.08 0.12

Cửa buồng bia

(cách 0,5m; cao 1m)

0.89 0.79 1.30 1.03 1.213 1.20

Cửa buồng bia

(cách 4m; cao 1m)

0.76 0.75 1.19 0.96 1.28 1.13

Cửa phòng hotcell 0.12 0.10 0.13 0.12 0.11 0.13

Trong phòng hotcell 0.15 0.14 0.17 0.14 0.19 0.17

Quá trình chuyển xạ 18F từ buồng bia sang phòng hotcell tổng hợp, chia liều 18F-FDG

Trong phòng tổng hợp FDG 0.34 0.64 0.52 0.30 0.32 0.47

Vận chuyển Container chứa 18F-FDG ra xe chuyên chở

Container liều đơn

(cách container 0,2m)

7.7 7.4 6.3 7.2 6.4 6.1

Container liều tổng 174 160 162 172 170 173

65

(cách container 0,2m)

Quá trình lấy mẫu 18F-FDG kiểm nghiệm tại phòng Lab phân tích phổ gamma

(cách phía sau bình phong chì

nơi lấy mẫu FDG 0,2m)

35 30 32 36 32 35

Quá trình kiểm nghiệm 18F-FDG

Trung tâm phòng Lab sắc ký

(nơi đặt hệ máy kiểm nghiệm

dược chất phóng xạ)

0.19 0.18 0.19 0.20 0.18 0.17

Sau khi kết thúc sản xuất 18F-FDG 60 phút

Cửa buồng Cyclotron

(cách 0,5m; cao 1m)

0.09 0.13 0.11 0.10 0.12 0.13

Cửa buồng bia

(cách 0,5m; cao 1m)

0.16 0.17 0.16 0.19 0.15 0.15

Cửa phòng hotcell 0.11 0.12 0.08 0.12 0.10 0.09

Trong phòng hotcell 0.18 0.19 0.16 0.18 0.17 0.18

Cách xe chuyên chở container chứa dược chất phóng xạ 0,5m, cao 1m

Xe chở container liều đơn 0.32 0.27 0.22 0.30 0.26 0.20

Xe chở container liều tổng 3.18 2.34 3.40 4.20 3.54 4.06

PHỤ LỤC 2

BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT SUẤT LIỀU BỨC XẠ NEUTRON TẠI TRUNG TÂM MÁY GIA TỐC

66

Vị trí khảo sát

(điểm đặt detector)

Suất liều bức xạ neutron (µSv/h)

18/6/2013 20/6/2013 25/6/2013 27/6/2013 02/7/2013 04/7/2013

Vận hành máy gia tốc, chưa bắn tia vào bia

Cửa buồng Cyclotron

(cách 0,5m; cao 1m)

- - - - - -

Cửa buồng bia

(cách 0,5m; sát mặt đất)

- - - - - -

Vận hành máy gia tốc, trong quá trình bắn tia vào bia

Cửa buồng Cyclotron

(cách 0,5m; cao 0,5m)

- - - - - -

Cửa buồng bia

(cách 0,5m; sát mặt đất)

3.45 3.12 3.48 3.09 3.55 3.20

Cửa buồng bia

(cách 0,5m; cao 0,5m)

1.30 1.43 1.50 1.27 1.37 1.36

Sau khi kết thúc sản xuất 18F-FDG 60 phút

Cửa buồng bia

(cách 0,5m; sát mặt đất)

- - - - - -

Ghi chú: dấu (-) là không phát hiện có bức xạ neutron, suất liều lức xạ neutron bằng 0

PHỤ LỤC 3

BẢNG SỐ LIỆU KHẢO SÁT ĐỘ NHIỄM BẨN PHÓNG XẠ BỀ MẶT TẠI PHÒNG HOTCELL

TỔNG HỢP, CHIA LIỀU 18F-FDG

67

Ghi chú: - Vị trí (A) Cửa phòng hotcell;

- Vị trí (B) Trung tâm phòng hotcell (cách chân hệ hotcell 1m);

- Vị trí (C) Cách chân hệ hotcell 0,3m;

- Vị trí (D) Mép chân hệ hotcell;

- Các cột ký hiệu (1) là độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt trước khi sản xuất 18F-FDG;

- Các cột ký hiệu (2) là độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt sau khi sản xuất 18F-FDG 10 phút;

- Các cột ký hiệu (3) là độ nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt sau khi sản xuất 18F-FDG 480 phút.

PHỤ LỤC 4

BẢNG SỐ LIỆU DÙNG PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ PHÓNG XẠ TRONG LÁ HAVAR

Detector Name: DET01 Sample Title: Ga67 first batch Peak Analysis Performed on: 9/18/2013 2:57:31 PM

Vị trí đo nhiễm bẩn

phóng xạ bề mặt

Nhiễm bẩn phóng xạ bề mặt (Bq/cm2)

18/6/2013 20/6/2013 25/6/2013 27/6/2013 02/7/2013 04/7/2013

(1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3)

(A) 0.58 0.60 0.67 0.59 0.64 0.74 0.68 0.70 0.65 0.66 0.70 0.72 0.65 0.66 0.62 0.72 0.68 0.70

(B) 0.70 0.74 0.72 0.67 0.70 0.70 0.69 0.72 0.66 0.73 0.76 0.72 0.74 0.70 0.69 0.74 0.79 0.73

(C) 0.80 0.96 0.84 0.78 0.88 0.87 0.74 0.85 0.83 0.81 0.86 0.82 0.82 0.90 0.87 0.89 0.97 0.83

(D) 0.88 1.62 0.86 0.92 1.61 0.89 0.90 1.46 0.82 0.91 1.54 0.87 0.85 1.46 0.91 0.87 1.56 0.96

68

Peak Analysis From Channel: 1 Peak Analysis To Channel: 8192

Peak ROI ROI Peak Energy FWHM Net Peak Net Area Continuum

No. start end centroid (keV) (keV) Area Uncert. Counts

M 1 167- 184 172.88 57.61 1.79 2.76E+003 103.68 3.68E+003 m 2 167- 184 178.31 59.42 1.80 1.56E+003 90.78 3.96E+003 M 3 189- 208 195.97 65.31 1.26 6.57E+002 56.25 3.62E+003 m 4 189- 208 202.27 67.40 1.27 4.32E+002 53.81 4.01E+003 M 5 212- 231 219.08 73.00 1.18 5.22E+003 89.94 4.41E+003 m 6 212- 231 225.53 75.15 1.18 8.90E+003 109.56 3.78E+003 M 7 248- 269 254.80 84.91 1.53 4.52E+003 95.94 5.86E+003 m 8 248- 269 262.59 87.50 1.53 1.78E+003 75.10 6.44E+003 9 360- 373 366.73 122.20 1.16 1.52E+005 425.99 1.07E+004 10 403- 416 409.87 136.57 1.17 1.82E+004 198.46 7.68E+003 11 481- 494 487.98 162.60 1.00 4.61E+002 132.97 6.24E+003 M 12 632- 646 635.11 211.62 0.55 3.88E+001 60.75 2.55E+003 m 13 632- 646 642.08 213.94 0.55 4.76E+001 74.57 2.51E+003 14 724- 739 732.46 244.06 1.42 2.43E+003 141.77 5.87E+003 15 767- 782 775.51 258.40 0.90 4.21E+002 124.20 4.99E+003 16 1524- 1542 1533.55 510.97 2.80 1.09E+004 162.91 4.61E+003 17 1991- 1998 1994.56 664.57 0.79 3.23E+001 51.07 1.28E+003 18 2423- 2443 2433.67 810.87 1.59 2.14E+004 171.53 2.22E+003 M 19 2486- 2515 2489.81 829.57 1.62 9.73E+000 29.87 1.43E+003 m 20 2486- 2515 2505.89 834.93 1.63 4.12E+003 72.29 1.95E+003 21 2531- 2551 2541.72 846.87 1.69 7.62E+003 132.86 2.77E+003 22 2619- 2628 2623.76 874.20 0.35 -2.21E+001 53.33 1.27E+003 23 2789- 2806 2799.65 932.81 1.84 6.28E+002 81.17 1.83E+003 24 2865- 2875 2870.40 956.38 0.60 1.26E+002 49.20 9.60E+002 25 2898- 2914 2907.28 968.67 1.61 2.31E+002 68.02 1.41E+003 26 3105- 3124 3115.64 1038.09 1.65 9.37E+002 70.81 1.16E+003 27 3519- 3536 3528.39 1175.61 1.06 1.78E+002 44.41 5.51E+002 28 3706- 3728 3717.78 1238.71 1.88 3.52E+003 80.04 7.46E+002 29 4077- 4095 4083.71 1360.63 1.56 2.97E+002 44.53 4.97E+002 30 4725- 4739 4734.75 1577.55 1.10 6.81E+001 26.43 2.19E+002

69

31 5307- 5330 5319.89 1772.51 2.00 5.86E+002 39.64 2.47E+002 32 6043- 6061 6052.53 2016.61 1.00 1.09E+002 21.85 1.08E+002 33 6101- 6122 6111.65 2036.30 1.78 2.82E+002 27.48 1.26E+002 34 6691- 6711 6705.07 2234.02 1.24 6.60E+001 20.00 9.20E+001 35 7793- 7818 7807.05 2601.18 2.05 4.65E+002 29.20 9.21E+001 36 8083- 8095 8089.01 2695.13 0.59 2.20E+001 10.95 3.70E+001

M = First peak in a multiplet region m = Other peak in a multiplet region F = Fitted singlet

Errors quoted at 1.000 sigma