Upload
cardea
View
88
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
OSNOVE VARSTVA PRED IONIZIRAJOČIM SEVANJEM. mag. Bogdan Pucelj Institut Jožef Stefan. Vsebina. Zgodovinski utrinki Načela varstva pred IS Izpostavitve sevanju - naravno sevanje - medicinska diagnostika (RTG itd.) - poklicne izpostavitve - jedrski objekti - letalski poleti - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
OSNOVE VARSTVA PRED IONIZIRAJOČIM SEVANJEM
mag. Bogdan Pucelj
Institut Jožef Stefan
Vsebina• Zgodovinski utrinki
• Načela varstva pred IS
• Izpostavitve sevanju- naravno sevanje- medicinska diagnostika (RTG itd.)- poklicne izpostavitve- jedrski objekti- letalski poleti- poskusne jedrske eksplozije- Černobil (Čornobil)
Wilhelm Conrad RoentgenŽarki X (1895)
Henri Becquerelnaravna radioaktivnost (1896)
Victor Hesskozmično sevanje (1912)
Van Allen 1947 (Geiger-Mueller na raketi V-2)
Nadmorska visina (km)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
sun
ki /
s
0
10
20
30
40
50
“Radijeva” dekleta (1917+)
Manhattan Project – Trinity 16.7.1945
“I am become Death, the Destroyer of Worlds”Dr. J. Robert Oppenheimer, Director of Los Alamos
Fat Man
6.8.1945
9.8.1945
Hirošima 6. avgust 1945
15 kt TNT
Černobil, 26.4.1986
MEDNARODNA VODILAZA VARSTVO PRED IS
Mednarodna vodila
• Recommendations ICRP 60 (1990)(International Commission on
Radiological Protection)
• Basic Safety Standards BSS 115 (1996)
(FAO, IAEA, ILO, OECD/NEA, PAHO, WHO)
• Council Directive 96/29/EURATOM(European Union 13 May 1996)
Biološke posledice sevanja
• Deterministični učinki- akutni: lahko smrtno nevarni
• Stohastični učinki- zakasneli: rak, levkemija
- dedne posledice pri potomcih
DETERMINISTICNE POSLEDICE SEVANJAAkutni radiacijski sindrom ARS
Doza (Gy)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Sm
rtn
ost
(%
)
0
20
40
60
80
100
LD50/60
dozni prag
LD100
Deterministični učinki
• akutni radiacijski sindrom ARS- hematopoietski (2 – 10 Gy)- gastrointestinalni (10 – 50 Gy)- centralni živčni sistem (>50 Gy)
• kožne poškodbe
• katarakta
• sterilnost
Stohasticne posledice sevanja
Efektivna doza (mSv)
10-1 100 101 102 103 104
Tve
gan
je z
a sm
rtn
ega
raka
10-6
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
100
letna doza naravnega sevanja
Faktor tveganja za prebivalstvo 0,05 Sv-1
(ICRP60)
Značilnosti stohastičnih učinkov
• rak, levkemija, dedne posledice
• latentna doba (nekaj let, desetletje)
• verjetnost narašča z dozo (LNT)
EPIDEMIOLOGIJA
dejavnost vir posledica
rudniki U potomci Rn-222 pljučni rak
svetleče številčnice
Ra-226 kostni rak
ameriški radiologi
RTG levkemija
Hirošima, Nagasaki
gama, nevtroni levkemija, rak
medicina uporaba RTG, izotopi rak, levkemija
Černobil (1986) I-131 rak ščitnice
Hirošima, Nagasaki – rak levkemija (1950 – 1990)
Doza (Sv)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Rel
ativ
e R
isk
RR
= O
/R
0
5
10
15
20
RR = aD2
RR = bD
D = 0
Hirošima-Nagasaki: levkemija (1950 - 1990)Radiation Effects Research Foundation RERF: Life Span Study Report 12 (Radiation Research 1996)
Doza (Sv)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Rel
ativ
e R
isk
RR
= O
bse
rved
/Exp
ecte
d
-5
0
5
10
15
20
25
30
Population 86752Observed leukemia deaths 249Expected (background) leukemia deaths 162Excess leukemia deaths 87
RR = 1 (D = 0)
2
RR = aD2
Hirošima-Nagasaki: rak (1950 - 1990)Radiation Effects Research Foundation RERF: Life Span Study Report 12 (Radiation Research 1996)
Doza (Sv)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Rel
ativ
e ri
sk R
R =
Ob
serv
ed/E
xpec
ted
1.0
1.5
2.0
2.5Population 86572Observed solid cancer deaths 7578Expected (background) solid cancer deaths 7244Excess solid cancer deaths 334
RR = 1 (D = 0)
2
RR = aD
Cernobilska nesreca (1986)Belorusija - rak šcitnice pri otrokih
(Eu J NucMed, 29, Suppl. 2, August 2002)
Leto
1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998Rak
i tir
oid
e p
ri o
tro
kih
<15
let
na
1 m
ilijo
n (
Bel
oru
sija
)
0
10
20
30
40
50
Belorusija 2.000.000 otrok < 15 let ob diagnozi
Dozimetrija - 1
Biološke posledice so sorazmerne
absorbirani energiji
Dozimetrija - 2
Fizikalna količina
Absorbirana doza D
D = E/m = J/kg
1 Gray = 1 J/kg = 1 Gy
Dozimetrija - 3
Odvisnost od vrste sevanja
Ekvivalentna doza HT
HT = Σ wRDR
utežni faktor sevanja wR
1 Sievert = 1 J/kg = 1 Sv
Utežni faktorji sevanja wR
Sevanje wR
X, γ, β 1
α 20
p 5
n 5 - 20
Dozimetrija - 4
Odvisnost od občutljivosti tkiva(stohastični učinki)
Efektivna doza E
E = Σ wTHT
utežni faktor tkiva wT
1 Sievert = 1 J/kg = 1 Sv
Tkivni utežni faktorji wT
(stohastični učinki)
Tkivo / organ wT
gonade 0,20
rdeči kostni mozeg, debelo črevo,pljuča, želodec
0,12
mehur, prsa, jetra, požiralnik, ščitnica 0,05
koža, kostne površine 0,01
ostalo 0,05
Kategorije izpostavljenih
• poklicni delavci z viri IS
• medicina (pacient)
• prebivalstvo
Poklicno delo z viri IS
• umetni viri- naprave (RTG, reaktor, LINAC itd.)
- radioizotopi (medicina, industrija, raziskave)
• naravni viri- radon (rudniki urana, Postojnska jama)
- tehnološko koncentrirani naravni izotopi
- kozmično sevanje (letalski poleti)
Medicina - pacient
• diagnostikaRTG, nuklearna medicina (izotopi)
E ~ mSv
• terapijateleterapija, brahiterapijaHT > 100 Sv
Prebivalci
• naravno sevanje(K-40, U+, Th+, kozmično sevanje)
• umetni viri- nadzorovani(medicina, industrija, raziskave,
transport)
- nenadzorovani(atomske eksplozije, Černobil)
Sistem radiološke zaščite - 1
NAMEN
• preprečitev determinističnih posledic
• zmanjšanje stohastičnih posledic na ”sprejemljivo” vrednost
Sistem radiološke zaščite - 2
NAČELA
• opravičitev dejavnosti (justification)
• optimizacija – ALARAAs Low As Reasonably Achievable
• dozne omejitve
Dozne omejitve
Dozna količina profesionalci prebivalci
efektivna doza(stohastični u.)
20 mSv/leto100 mSv/5 let
1 mSv/letomax. 5 mSv/leto
ekvivalentna doza(deterministični u.)• očesne leče• koža• roke, noge
• 150 mSv/leto• 500 mSv/leto• 500 mSv/leto
• 15 mSv/leto• 50 mSv/leto
Naravno sevanje in medicinske izpostavitve niso všteti!
Iz zgodovine: Dozne omejitve za poklicno delo
Leto
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Let
na
do
zna
om
ejit
ev z
a p
rofe
sio
nal
ce (
mS
v/le
to)
10
100
1000
10000
1/10 TED
ICRP
NCRP
Manhattan project
NCRP
ICRP
ICRP26
ICRP60
DETERMINISTICNI U.tolerancna doza
STOHASTICNI UCINKIALARA
"BREZ" OMEJITEV
IZPOSTAVITVE SEVANJU
• naravno sevanje• poklicne izpostavitve• medicina• poskusne jedrske eksplozije• Černobil• NEK, TRIGA
Načini izpostavitve
• zunanje obsevanje (prodorni viri v okolici)
- radioaktivni izotopi (sevanje gama)- kozmično sevanje- naprave (RTG, reaktor, Linak)
• notranje obsevanje (vnos v organizem)• - inhalacija• - ingestija (hrana, pijača)• - koža, rane
NARAVNO SEVANJE
Naravno sevanje
• naravni radioaktivni izotopi- zemeljski (K-40, Th-232+, U-238+)- kozmogeni (H-3, C-14)
• kozmično sevanje- primarno – nad atmosfero
(protoni)- sekundarno – v atmosferi
(nevtroni, mioni)
Slovenija: Porazdelitev letnih doz TLD po doznih intervalih (50 lokacij 1992-97)
Dozni interval (mSv/leto)
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
Po
go
sto
st
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
Doze TLD: SLO (50) / NEK - okolica (57) / NEK - znotraj ograje (9)
Leto
1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002
Letn
a do
za (m
ikro
Sv/
leto
)
0
200
400
600
800
1000
1200
NEK - okolica SLO NEK - znotraj ograje
Ionizacijska celica Reuter-Stokes RSS-112
t (min)
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150
Hit
rost
do
ze (
nG
y/h
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Karavanke
Eisentratten
Katschberg Tauern
Oswaldiberg
Wolfsberg Ofenauer
Hiefler
Brentenberg
Zetzenberg
Helbersberg
Kroislerwand
JEDRSKEELEKTRARNE
Year
1980 1985 1990 1995 2000
Ave
rag
e an
nu
al in
div
idu
al d
ose
(m
Sv/
a)
0
1
2
3
4
5
average individual dose linear regressionSG remedial works in 1983
NEK
Pogostost prejetih doz pri poklicnem delu
Dozni interval
<1 mSv 1- 5 mSv 5 - 15 mSv >15 mSv
Del
ež d
elav
cev
v d
ozn
em in
terv
alu
0
10
20
30
40
50
60
70
NEK 1985 - 2001
EKSOTIKA
Povprecna letna doza pri izdelavi atomskih bomb v nekdanji SZ
Leto
1950 1955 1960 1965 1970 1975
Pov
prec
na le
tna
doza
(Sv/
leto
)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
Reaktor Proizvodnja Pu Dozna meja 250 mSv/aDozna meja 150 mSv/a Dozna meja 50 mSv/a
VSAKDANJE ŽIVLJENJE
Dozni kolač (UNSCEAR 2000)
kozmično
sevanje
16%
ingestija
(K,U,Th)
12%
inhalac ija
(Rn)
52%
zun. s.
(K,U,Th)
20%
Σ = 2,4 mSv/leto
Medicina - pacient
RTG E = ΣwTHT (μSv)
• roka, noga <10• zobje 20• prsni koš 40• kolk 300• abdomen 1400• CT abdomen 7300• barijev kontrast 8700
Vpliv NEK na okolje
• atmosferski izpusti <1 μSv na leto
• izpusti v Savo <0,1 μSv na leto
Sevanje na letu Ljubljana - Kopenhagen
0
0.5
1
1.5
2
2.5
08:0
5:01
08:0
9:41
08:1
4:21
08:1
9:06
08:2
3:54
08:2
8:44
08:3
3:37
08:3
8:27
08:4
3:32
08:5
3:29
08:5
8:10
09:0
2:50
09:0
7:30
09:1
2:10
09:1
6:52
09:2
1:34
09:2
6:16
09:3
0:56
09:3
5:47
09:4
0:28
09:4
5:08
09:4
9:48
09:5
4:28
09:5
9:08
10:0
3:48
Č as
mik
ro S
v/h
R S S -1 1 2
L B 6 4 1 1
FL 360
Sevanje na letu Kopenhagen - Ljubljana
0
0.5
1
1.5
2
2.5
10:5
3:04
10:5
7:04
11:0
1:04
11:0
5:04
11:0
9:04
11:1
3:05
11:1
7:04
11:2
1:04
11:2
5:05
11:2
9:11
11:3
3:11
11:3
7:10
11:4
1:10
11:4
5:03
11:4
9:11
11:5
3:08
11:5
7:12
12:0
1:13
12:0
5:13
12:0
9:13
12:1
3:16
12:1
7:16
12:2
1:19
12:2
5:20
12:2
9:21
12:3
3:20
Č as
mik
ro S
v/h
RSS-112
L B 6411FL 350
FL 330 FL 330
FL 270
Izpostavitve IS pri letalskih poletih
AA(regionalni
poleti)
pilotiCRJ200A320
1 mSv/leto3 mSv/leto
kabinsko osebje
CRJ200 + A320
2 mSv/leto
medcelinskipoleti
piloti,kabinsko osebje
do 6 mSv/leto
Letalski poleti
• nadmorska višina
• ekvator > pol
Evropa – ZDA ~ 40 μSv
JEDRSKE EKSPLOZIJE
"Atmosferski" + "podzemni" atomski klub: ZDA, SZ, VB, F, Kitajska"Podzemni" sodelavci: Indija, Pakistan
Leto
1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980
Šte
vilo
nad
zem
nih
jed
rski
h e
ksp
lozi
j
0
20
40
60
80
100
120
140
530 nadzemnih eksplozij428 Mt TNT
1523 podzemnih eksplozij82 Mt TNT
Skupno: 2053 jedrskih eksplozij510 Mt TNT
1 kt TNT = 4,2 E12 J
~32000 Mt
Potres 26.12.2004(500 – 32.000) Mt TNT
Hirošima 15 kt TNT
Banda Aceh, Sumatra 2004
Test BAKER - Maršalovi otoki 194623 kt TNT - 27 metrov pod vodo
Operation "Crossroads“ (1946)(dekontaminacija ladje “Prinz Eugen")
1mSv/danDanes 20 mSv/leto
IJS 2005(dekontaminacija "vročih" celic)
Test BRAVODoze zaradi useda v 96 h
Nuklearne eksplozije: vsebnost Cs-137 v telesu (ZDA)
Leto
55 60 65 70 75
Akt
ivno
st (B
q)
0
200
400
600
800
ČERNOBIL26.4.1986
Nekdanji černobilski reaktorji
Hitrost doze v Ljubljani (cernobilska kontaminacija 30.4.1986)
dan
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Hitr
ost d
oze
(mik
roS
v/h)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
Vsebnost I-131 v zraku v Ljubljani (cernobilska kontaminacija)
dan
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
I-131
v z
raku
(Bq/
m3 )
0
5
10
15
20
25
Ionizacijska celica RSS-112: Ljubljana - Ivankovt = 5 s
t [h]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Hitr
ost d
oze
[nG
y/h]
0
20
40
60
80
100
120
140D
olga
vas
Sio
fok
(Bal
aton
)B
udap
est (
Pet
ofi h
id)
Deb
rece
n
H -
UA Lv
ov Rov
no Zhito
mir
tunela na AC
Ivan
kov
Kar
pati
Zemljevid kontaminacije
"Red forest"
Direction of the main trace
Ionizacijska celica RSS-112: Pripjat - sarkofag - Ivankov (16.9.1999)
t [min]
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
Hitr
ost d
oze
[nG
y/h]
101
102
103
104
105
< 10 km10 km - 30 km> 30 km
sarkofag
Pripjat
Ivan
kovKon
trol
na to
cka
Cer
nobi
l (10
km
)
Kon
trol
na to
cka
Ditj
atki
(30
km)
Izpostavitve sevanju
VirDoza (mSv)
opomba
naravno sevanje 2,4svetovno letno povprečje
medicina 0,4 – 1,5 razpon
poskusne jedrske eksplozije
0,15 / 7,2maksimum / skupno
Černobil SLO 0,72 /1,1odrasli / otroci 1986
SLO Mobilna enota - Černobil 1999 From Chernobile with love