Hồi chuông cảnh tỉnh Fukushima (Phần 2)

>> Xem Phần 1

Nguy cơ đối với sức khỏe

Có một điều chẳng giúp ích gì cho tình trạng trên là sự thừa thải những thuật ngữ khoa học để đo sự phóng xạ. Sự lộn xộn giữa các đơn vị như sievert và becquerel – chưa nói tới các tiếp ngữ như milli và micro – gây ra biết bao nhầm lẫn trong giới báo chí và đông đảo công chúng, đồng thời gây nhức đầu đối với các nhà khoa học và các viên chức đang cố gắng đánh giá và tuyên truyền về những rủi ro.

 

Định nghĩa của “liều lượng” bức xạ bị phức tạp bởi thực tế có tới hai loại liều lượng khác nhau.

Định nghĩa của “liều lượng” bức xạ bị phức tạp bởi thực tế có tới hai loại liều lượng khác nhau. Liều lượng hấp thụ tính theo Jkg-1 là năng lượng bị vật chất hấp thụ, và đơn vị sử dụng là gray (Gy) hay ở Mĩ là rad (1 Gy = 100 rad). Tuy nhiên, mỗi loại bức xạ có mức độ rủi ro nhất định, nên liều lượng hiệu dụng được định nghĩa theo sự nguy hại trước sự phơi xạ tia gamma. Đơn vị của liều lượng hiệu dụng là sievert (Sv), và đơn vị này là cái đang được đo ở đây (hình bên trái). Một liều lượng kế cầm tay trên một cánh đồng gần Iitate hiện tốc độ liều lượng là 6,2 µSv h–1 – đủ để mang lại liều lượng cả năm hơn gấp đôi sự phơi xạ tối đa đối với công nhân bức xạ ở Anh quốc.

Để đổi từ Gy sang Sv, ta nhân liều lượng hấp thụ với một hệ số tùy thuộc vào loại bức xạ. Ví dụ, với nguồn phát tia beta-gamma như 137Cs and 134Cs, hệ số nhân là 1, nhưng đối với những nguồn phát tia alpha nguy hiểm thì hệ số là 20. Sự nguy hại còn tùy thuộc vào bộ phận cơ thể bị chiếu xạ, nên việc ước tính liều lượng hiệu dụng từ sự ăn vào một đồng vị phóng xạ - chẳng hạn do ăn thực phẩm mọc trên đất nhiễm xạ - là bài toán phức tạp. Bức ảnh bên phải thể hiện tác giả (HK) đang thu gom mẫu đất từ một cánh đồng trong khu vực Iitate để nghiên cứu các thủ tục kiểm nghiệm thực phẩm tiến bộ. (Ảnh: Steven Judge)

Tuy nhiên, ở giữa mớ hỗn mang này, có một cái rõ ràng: ở xa địa điểm Daiichi, nguy cơ chủ yếu đối với sức khỏe là do xác suất bị ung thư tăng lên do sự tương tác của bức xạ với cơ thể. Nguy cơ này có liên quan với năng lượng mà bức xạ để lại trong mô, một đại lượng gọi là liều lượng và được đo theo sievert (Sv), trong đó 1 Sv = 1 J kg–1. Bức xạ gây ion hóa có thể đi tới cơ thể qua hai con đường. Một là qua bức xạ tia gamma trực tiếp, chẳng hạn từ sự phóng xạ tích tụ trên các bề mặt. Hai là do sự tiêu hóa những chất phóng xạ (gồm nguồn phát tia alpha, beta và gamma), chẳng hạn từ các nguồn thực phẩm.

Liều lượng gamma từ bên ngoài có thể đo trực tiếp bằng một máy đo cầm tay. Tuy nhiên, liều lượng từ sự tiêu hóa phải ước tính từ một đại lượng khác gọi là độ phóng xạ, nó được đo theo đơn vị số phân rã trên giây. Đơn vị chuẩn SI của độ phóng xạ là becquerel (Bq), trong đó 1 Bq = 1 phân rã/giây. Thật không may, điều này có nghĩa là nguyên nhân của vấn đề (các đồng vị phóng xạ của caesium) được đo theo becquerel, còn nguy cơ gây hại (liều lượng hiệu dụng) được đo theo sievert. Chưa hết đâu, đây chẳng phải là những đơn vị duy nhất được sử dụng phổ biến. Ngành công nghiệp hạt nhân ở Mĩ sử dụng đơn vị rem thay cho sievert để đo liều lượng (1 Sv = 100 rem), và sử dụng curie thay cho becquerel để đo độ phóng xạ (1 curie = 3,7 × 1010 Bq). Nhưng cho dù bạn kiên trì với đơn vị SI, thì vẫn có sự lộn xộn vì số 1 có thể kí hiệu cho một đại lượng rất lớn và một đại lượng rất nhỏ: liều lượng 1 Sv đủ để gây ra nhiễm bệnh bức xạ ngay tức thời, còn độ phóng xạ 1 Bq thì rất nhỏ, nhỏ hơn hàng nghìn lần so với độ phóng xạ của potassium (kalium) trong cơ thể người. Còn mức millisievert (mSv, 10–3 Sv) và megabecquerel (MBq, 106 Bq) thì sự nguy hiểm đối với sức khỏe con người có thể bắt đầu trở nên đáng kể.

Ở đa số các nước, mỗi một người dân nhận một liều lượng chừng 2–3 mSv mỗi năm từ tia vũ trụ và sự phóng xạ tự nhiên trong môi trường. Để định lượng xem sự cố Fukushima bổ sung thêm bao nhiêu vào liều lượng này, bạn cần xét đến hai yếu tố: liều lượng ngoài (đo trên liều lượng kế) và liều lượng trong từ sự tiêu hóa thực phẩm bị nhiễm xạ. Đối với thực phẩm, chính quyền Nhật Bản ban đầu đề xuất hạn mức 0,5 MBq đồng vị caesium trên mỗi kilogram. Những ai ăn thực phẩm ở mức hạn định này trong suốt một năm sẽ nhận một liều lượng bổ sung nhiều nhất là 5 mSv.

Đối với liều lượng ngoài, sự phóng xạ ở một số làng mạc ở gần nhà máy điện hạt nhân Fukushima sẽ mang lại liều lượng cả năm khoảng chừng 70 mSv. Con số này đủ cao để mang lại một sự đe dọa có thể đo được đối với sức khỏe, và cao hơn 20 mSv so với giới hạn thường niên đối với công nhân bức xạ ở nước Anh (trên thực tế, liều lượng bức xạ nghề nghiệp nhỏ hơn con số này nhiều, vì nhân công phải được đảm bảo liều lượng được giữ ở mức “thấp thực tế hợp lí”). Nếu một người công nhân phơi xạ 20 mSv mỗi năm trong toàn bộ quãng đời làm việc của họ, thì các chuyên gia ước tính khả năng chết vì mắc ung thư của anh ta sẽ tăng lên khoảng 0,1%, nên sự phơi xạ 70 mSv mỗi năm làm tăng nguy cơ ung thư lên khoảng 0,4% - cao hơn mức xác suất 20-25% mà chúng ta có khả năng chết vì ung thư.

Tuy nhiên, một số người vẫn đang sinh sống ở gần địa điểm Fukushima Daiichi, và tốc độ liều lượng ở xa nhà máy điện đó giảm nhanh. Ở những trung tâm dân cư lớn như thị trấn Fukushima, một liều lượng bổ sung hàng năm 1 mSv mỗi năm có lẽ là điển hình hơn, mặc dù liều lượng tính trên mỗi cá nhân sẽ phụ thuộc mạnh vào chế độ ăn uống và lối sống – ví dụ như người đó trải qua bao nhiêu thời gian ở gần những khu vực bị nhiễm xạ cao.

Vì thế, nói chung, một người sống trong một ngôi làng “tiêu biểu” ở quận Fukushima và ăn thực phẩm có mức nhiễm phóng xạ tối đa được phép có thể nhận một liều lượng chừng gấp đôi liều lượng phóng xạ tự nhiên ở Nhật Bản. Nói thế nghe có vẻ hơi nhiều, nhưng thật ra nó nhỏ hơn liều lượng bổ sung mà người ta sẽ nhận khi di cư từ London đến Cornwall, nơi có mức phóng xạ tự nhiên cao hơn do các mỏ khoáng chứa uranium trong đá. Đây là một nguy cơ mà đa số mọi người có khả năng chuẩn bị tinh thần để chấp nhận.

Tuy nhiên, thực tế vẫn là có những lượng lớn đồng vị phóng xạ caesium trong đất đai, chúng có thể bị hấp thụ bởi thực phẩm mọc trên đất, và kết quả từ những nghiên cứu ở khu vực Chernobyl cho thấy những đồng vị này có xu hướng vẫn ở trong 20 cm đất trên cùng trong hàng thập kỉ liền. Một thách thức lớn hơn việc ước định nguy cơ trung bình hay “tiêu biểu” sẽ là việc kiểm tra và kiểm soát những khu vực bị nhiễm xạ và thực phẩm để ngăn ngừa mức độ phóng xạ cao ảnh hưởng đến đông đảo dân cư. Một số chính phủ nước ngoài đã phản ứng trước nguy cơ này với việc ban hành những số đo riêng của họ đối với thực phẩm nhập khẩu từ Nhật Bản. Ví dụ, chính phủ Hong Kong đã cho tăng cường chương trình kiểm nghiệm thực phẩm và hồi năm ngoái đã đo lấy mẫu 70.000 sản phẩm.

Cái nhìn từ cơ sở

Khi chúng tôi tiến hành kiểm tra ở những khu vực bị nhiễm xạ gần Iitate, công việc của chúng tôi diễn ra thuận lợi hơn bởi thực tế sự nhiễm xạ từ nhà máy Daiichi gần như toàn bộ là do các đồng vị caesium-137 và caesium-134, chúng dễ dàng bị phát hiện bằng một kĩ thuật gọi là quang phổ học gamma phân giải cao. Ngoài ra, những tiến bộ trong phát triển phần mềm và xử lí tín hiệu số khiến cho các quang phổ kế có thể được điều khiển bởi những nhân viên tương đối không cần kinh nghiệm. Trái lại, thảm họa Chernobyl hồi năm 1986 liên quan đến những hạt nhân phóng xạ phức tạp hơn, và những thiết bị đo đạc lúc ấy khó lắp đặt và điều khiển hơn bây giờ.

Các quang phổ kế gamma phân giải cao như dụng cụ trong hình là những trợ thủ đắc lực cho các phòng thí nghiệm đo lường phóng xạ vì chúng có thể nhận dạng và định lượng đa số các đồng vị phóng xạ.
 

Các quang phổ kế gamma phân giải cao như dụng cụ trong hình là những trợ thủ đắc lực cho các phòng thí nghiệm đo lường phóng xạ vì chúng có thể nhận dạng và định lượng đa số các đồng vị phóng xạ. Bên trong mỗi thiết bị là một tinh thể germanium siêu tinh khiết, được làm lạnh bằng nitrogen lỏng hoặc các dụng cụ điện lạnh. Một điện áp cao (hơn 2000 V) được đặt lên tinh thể đó, sao cho khi một tia gamm đi tới tinh thể làm ion hóa các nguyên tử, thì điện tích tự do bị điện áp đó quét ra ngoài và mang lại một xung điện ngắn. Điện tích tự do tỉ lệ với năng lượng của tia gamma ban đầu, và số lượng xung phát hiện mỗi giây tỉ lệ với độ phóng xạ (Bq) trong mẫu. Phổ thu được thường được thể hiện trên dụng cụ dưới dạng một biểu đồ; như với biểu đồ trong hình trên, các cực đại tương ứng với những đồng vị khác nhau dễ phân biệt. Nếu lắp đặt thiết bị thận trọng, người ta có thể thu được những số đo rất xác thực và chính xác với những thuật toán phân tích hiện đại. (Ảnh: Sean Collins, NPL)

Một yếu tố nữa mà chúng tôi ưa chuộng là độ chính xác của những tốc độ liều lượng đo được và hàm lượng phóng xạ tính theo một chuẩn đo lường quốc tế hoàn chỉnh. Xuất phát điểm cho mọi phép đo là những thiết bị chuyên dụng và những kĩ thuật gọi là “chuẩn sơ cấp”, chúng được lưu giữ tại các phòng thí nghiệm tiêu chuẩn quốc gia, ví dụ như Viện Đo lường Quốc gia Nhật Bản ở Tsukuba và Phòng Vật lí Quốc gia ở nước Anh, và được dùng để đo tốc độ liều lượng và độ phóng xạ theo những đơn vị cơ bản. Những chuẩn sơ cấp này được kiểm tra chéo với nhau và độc lập với mọi sự can thiệp của nhà nước. Các chuẩn sơ cấp được dùng để chế tạo ra những thiết bị khác và các chất liệu tham khảo trong dây chuyền liên tục đưa đến các phép đo.

Nhìn chung, các phép đo thô của độ phóng xạ và tốc độ liều lượng nên thật chính xác, nhờ những nghiên cứu mang tính lịch sử tại các phòng thí nghiệm quốc gia trên khắp thế giới. Những câu hỏi khó hơn là những phép đo này được hiểu như thế nào, và chính quyền nên chọn phản ứng ra sao. Các kĩ thuật chuẩn để giải thích những kết quả đó thật sự tồn tại nhờ công trình nghiên cứu sơ bộ của Cơ quan Bảo vệ Môi trường nước Mĩ, và ngành công nghiệp hạt nhân đã thông qua chúng cho những nhà máy ngừng hoạt động và khảo sát đất đai bị nhiễm xạ. Nhưng thật không may, hiện nay chẳng có đủ thông tin từ chính quyền Nhật Bản trong giới công chúng để đánh giá xem họ hiểu như thế nào về những số đo trên.

Để hiểu xem vì sao vấn đề hiểu quan trọng như vậy, hãy xét nhiệm vụ đưa phóng xạ ra khỏi các nguồn thực phẩm. Lúc chúng tôi đến thăm, chính quyền Nhật Bản đang có kế hoạch kiểm tra một mẫu gạo trên mỗi hecta gieo trồng là một phần nỗ lực của họ nhằm ngăn chặn thực phẩm nhiễm xạ xuất hiện ở các cửa hàng bách hóa. Câu hỏi chúng tôi thường nghe là “Có chắc như vậy là không đủ?”. Thật ra, nó tùy thuộc vào kết quả đó được sử dụng như thế nào. Nếu một kết quả trên một mẫu gạo được dùng để kết luận xem hecta lúa gạo đặc biệt đó có dưới mức hợp pháp hay không, thì câu trả lời là không, nó không đủ. Không chịu khó đo thêm, bạn không thể nào biết các kết quả biến thiên ra sao và một kết quả gần bao nhiêu với “độ phóng xạ trung bình thực sự”. Mặt khác, nếu kết quả đó được kết hợp với những kết quả khác từ nhiều cánh đồng trong một khu vực nhất định, thì bạn có thể thu được một ước tính rất chính xác của độ phóng xạ trung bình thực sự cho toàn bộ khu vực – và như thế khá chắc chắn thực phẩm trồng trọt ở đó có an toàn đối với con người hay không.

Viễn cảnh

Vấn đề nhiễm phóng xạ của môi trường xung quanh khu vực Fukushima là có thật, với mức độ phóng xạ ở một số nơi vượt xa nền phóng xạ tự nhiên. Tuy nhiên, toàn bộ những viên gạch cấu trúc cho việc hạn chế nguy cơ đối với sức khỏe con người đã có sẵn trong tay, ở dạng những hạn định liều lượng được định lượng hóa, những số đo chính xác với những thiết bị dễ sử dụng và những kĩ thuật thống kê dùng để giải thích các kết quả. Cái còn lại là những nguồn tài nguyên này được chính quyền Nhật Bản sử dụng như thế nào. Ấn tượng của chúng tôi khi trò chuyện với các đồng nghiệp ở Nhật bản trong chuyến đi của mình là người dân đã có sự lo sự có thể sờ thấy được trước sự phóng xạ trên mức nguy cơ thực sự, và sự lo sợ này ảnh hưởng đến chính quyền về lâu về dài.

Nhưng bất chấp những phương pháp mà Nhật Bản quyết định sử dụng để giải quyết vấn đề phóng xạ, ấn tượng chung từ chuyến đi của chúng tôi là những hệ quả môi trường của những vụ nổ tại nhà máy điện Fukushima Daiichi là không đáng kể so với sự thiệt hại con người của thảm họa thiên nhiên diễn ra trước chúng. Sóng thần đã làm thiệt mạng hơn 20.000 người và khiến 100.000 người mất nhà cửa. Những mảng lớn khu vực duyên hải vẫn ngổn ngang những nền nhà cũ, những chiếc cột đổ nát và quang cảnh bi ai như những đường kẻ lái xe mô tô trong một ngôi trường đã bỏ hoang và những ngôi mộ nhỏ đã mất đi người thân. Sự tang thương thảm khốc và có thật ấy át hẳn những lo sợ của chúng tôi trước sự phóng xạ.

  • Steven Judge (Phòng thí nghiệm Vật lí Quốc gia, Anh quốc)
  • Hiroyuki Kuwahara (TUV Rheinland Japan Ltd)

Trần Nghiêm dịch
Theo Physics World, tháng 5/2012

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Sinh viên Mĩ giải được bài toán electron 60 năm tuổi
14/12/2017
Trong sáu thập niên qua, các nhà khoa học vẫn hằng tìm kiếm một luồng electron ẩn náu ở gần Trái Đất nhưng chưa hề tìm
10 đột phá vật lí của năm 2017
13/12/2017
Tạp chí Physics World của Anh bình chọn các thành tựu quan trắc đa kênh liên quan đến sóng hấp dẫn là Đột phá của năm
Trump lệnh cho NASA trở lại Mặt Trăng
12/12/2017
Lần cuối các nhà du hành vũ trụ người Mĩ đặt chân lên Mặt Trăng là hồi những năm 1970. Tổng thống Mĩ Donald Trump muốn
Top 10 khám phá thiên văn học (Phần 2)
07/12/2017
6. Sự át trội của vật chất tối Hồi thập niên 1970, Vera Rubin không những đã có một khám phá vũ trụ học đồ sộ, mà trong
Top 10 khám phá thiên văn học (Phần 1)
05/12/2017
Những phát hiện không những làm thay đổi thế giới, mà còn thách thức cách chúng ta nhìn nhận sự tồn tại của mình và vị
Moment từ proton được đo chính xác nhất từ trước đến nay
26/11/2017
Các nhà vật lí ở Đức vừa đo được moment từ của proton đến sai số 0,3 phần tỉ. Giá trị này tốt gấp 11 bậc so với phép
Kiểm tra bản chất lượng tử của lực hấp dẫn
26/11/2017
Bất chấp hàng thập kỉ nỗ lực phấn đấu, một lí thuyết về lực hấp dẫn lượng tử vẫn nằm ngoài tầm với của chúng
Lỗ đen ăn thịt sao và ợ ra tia vũ trụ
26/11/2017
Kịch bản sao lùn trắng bị lỗ đen xé xác có thể giải thích được những cơn mưa tia vũ trụ và neutrino mà chúng ta thấy trên
Vui Lòng Đợi

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com