Munkavégzés nyílt radioaktív preparátumokkal Sugárvédelmi alapismeretek Miklovicz Tünde Debreceni Egyetem Nukleáris Medicina Intézet miklovicz.tunde@med.unideb.hu
Sugárzások Töltés Áthatoló képesség: árnyékolás! β γ α Alfa: nehéz részecske (tömegszám: 4), E: 3-9 MeV kicsi a hatótávolság méréstechnika: vákuum Béta: - (elektron sug.) vagy + (pozitron), ált. kísérő sug. (kivéve tisztán béta sugárzó izotópok: 3 H, 14 C, 90 Sr, 99 Tc, 90 Y): mérési nehézség. E: 18-2500 kev nagyobb hatótávolság Gamma: elektromágneses sugárzás + kvantált energiacsomagok (E= h*ν) Mindig az alfa vagy béta-bomlás, magreakció kísérő jelensége (csak gammát kibocsátó izotóp nincs) E: 20-7000keV Pályahosszról nem beszélhetünk, csak gyengülésről: I= I 0 *e -µx Árnyékolás: ólom, beton (nagy rendszámú és sűrűségű anyagok) 2
Ionizáló és nem ionizáló sugárzás A sugárzás az elektromágneses spektrum bizonyos energia tartományát (frekvenciát) jelenti. Sugárzások, melyeknek nincs elég energiájuk a kémiai kötés hasításához: a nem ionizáló sugárzások, pl. rádió hullámok, mikrohullám, infra, látható fény. Sugárzás, mely nagy energiájával képes a kémiai kötést hasítani: ionizáló sugárzás, pl. alfa, béta, gamma. Radiation protection J. Varga, 2010 3
Elektromágneses hullám élettani hatásai Az élettani hatáshoz a sugárzási energiának el kell nyelődnie a testben. Ehhez olyan energiaszint-párnak kell jelen lennie, amelyek különbsége a foton energiájának megfelelő. A test átlátszó AM rádió Csaknem átlátszó. Molekula-rotáció, hő Molekulavibráció, hőérzet Látható fény Infravörös mm hullámhossz, távmérés Mikrohullám, radar Erős elnyelődés. TV, FM rádió Elektron-gerjesztés Rövidhullámú rádió ionizálás nélkül Ultraibolya A bőrben elnyelődik. Elektrongerjesztés, fent ionizálás Csaknem átlátszó. Ionizálás Röntgen Gamma 1.E+03 1.E+06 1.E+09 1.E+12 1.E+15 1.E+18 1.E+21 Frekvencia (Hz) 4
Az ionizáló sugárzás forrásai Naturally Occurring Consumer Products Foods and Containers Medical Procedures Nuclear Plants Radiological Sites Government & Industry
Háttérsugárzás forrásai Természetes: 75-80 % Mesterséges: 20-25 % http://www.world-nuclear.org/nuclear-basics/what-is-radiation-/
Az átlagos háttér (világ): 2,4 msv/év Magyarországon: 3,2 msv/év(0,1 usv/h) Radiation protection J. Varga, 2010 7
Magyarországon Hazánk lakosságának természetes sugárterhelése 3 msv/év, mivel azon országok közé tartozunk, amelyek lakói viszonylag több időt töltenek épületben. Az emberiség létszámából jelentős hányadot képviselő, többnyire a szabadban tartózkodó trópusi népek építőanyagoktól származó sugárterhelése kisebb a világátlagnál, míg az északi országok lakóinál annak a dupláját is elérheti. A természetes sugárterhelésünk legnagyobb része - mintegy kétharmada a felszíni kőzetekben, talajokban és az építőanyagokban bizonyos koncentrációban mindig jelen lévő urán bomlásakor felszabaduló radongáz és egyéb légnemű radioaktív anyagok belégzéséből ered. A radonnak köszönhető sugárdózis annál nagyobb, minél többet tartózkodunk rosszul, avagy nem szellőztetett, illetve földszinti, s netán földalatti helyiségben. Ezért is fontos a huzamos tartózkodásunkra szolgáló helyiség gyakori, nappal egy-két óránként néhány perces, illetve elalvás előtti alapos szellőztetése - lehetőség szerint kereszthuzattal.
Radon: a radioaktív nemesgáz A periódusos rendszer 86. eleme (jele: Rn). Színtelen, szagtalan és radioaktív (egészségre ártalmas) nemesgáz; az egyik legnehezebb gáz. Izotópjainak száma: kb. 20. Legstabilabb és egyben leggyakoribb izotópja a 222 Rn, az 238 U bomlási sorának tagja. A radioaktív háttérsugárzás körülbelül 40%-át a radon és rövid felezési idejű bomlástermékei okozzák, melyek mindig jelen vannak a lakóhelyiségek légterében és kisebb koncentrációban a szabad levegőben is Forrása, keletkezése Természetes környezetünkben a radon forrása a kőzetekben (talajokban) található rádium. A 222 Rn az 1622 év felezési idejű 226 Ra (rádium) alfa-bomlásából keletkezik, és szintén alfa-részecske kibocsátásával bomlik. Felezési ideje 3,824 nap. A kőzetszemcsékben lévő rádiumatomokból keletkező radonatomok egy része kiszabadul a pórustérbe. Élettani hatásai A radon alfa-sugárzó bomlástermékei között két további alfa-sugárzó van: a 218 Po és a 214 Pb. A belélegzett radont általában ki is lélegezzük; közvetlen élettani szerepe elhanyagolható. Különösen veszélyessé akkor válik, ha bomlástermékei megtapadnak a levegőben található aeroszol részecskéken, majd a tüdő falán. Radiation protection J. Varga, 2010 9
RADON-222: T1/2: 3,8 nap, csak felszínen : 1-2 m mélységben A radon épületbe jutásának forrásai Átlagos radon koncentráció a lakásokban: 40 Bq/m 3 Míg a szabadban: 5-10Bq/m 3
Radiation protection J. Varga, 2010 12
Személyi dozimetria Személyi sugárvédelem feladata: Radioaktív sugárforrásokkal, ionizáló sugárzást létrehozó berendezésekkel dolgozó személyek részére olyan munkafeltételek biztosítása, hogy ne érje őket károsodás. Mérni kell ezen személyek által kapott dózist! A DOZIMETRIA a különböző sugárzások által, az élő testben elnyelt energiamennyiség mérési módszereivel foglalkozik. Radioaktív sugárzást az általuk létrehozott kölcsönhatások eredményei alapján észleljük, mérjük. Alapkövetelmény bármely sugárzásmérővel kapcsolatban, hogy a sugárzás észlelt hatása arányos (ill. arányossá tehető) legyen az anyagban elnyelt sugárzás energiájával (dózissal). A sugárzásoknak és a környezet atomjainak kölcsönhatása leggyakrabban ionizációt eredményez 2013 Nagy Annamária 13
Sugárzásmérők típusai (1) Észlelés Sugárzásmérő típusa Érzékelő (detektor) -------------------------------------------------------------------------------------- ionizációs kamra gáz elektromos proporcionális számláló gáz ionizáció Geiger-Müller számláló gáz szilárdtest dózismérő félvezető -------------------------------------------------------------------------------------- szcintillációs számláló kristály,folyadék fény termolumineszcens dózismérő(tld) kristály --------------------------------------------------------------------------------------- fotokémia filmdoziméter fotográfiai emulzió 2013 Nagy Annamária 14
Sugárzásmérők típusai (2) Geiger-Müller (GM) számláló: Leggyakrabban használt magsugárzásmérő (α, β, γ) detektortípus. Minden primer ionizáló részecske jelét külön-külön méri, a becsapódó részecskéket gyűjti, számlálja. Felbontási (holt) ideje: 100 µs. Előnye: érzékeny, gyors, olcsó és kis térfogatú Hátránya: 200 kev alatt energiafüggő, kis intenzitástartomány Félvezető detektorok: Az ionizáció szilárd, félvezető (GeLi, SiLi) anyagban jön létre. Előnye: több töltéshordozó, kisméretű érzékelő, nagy érzékenység, kisebb gyűjtőfeszültség, energiafelbontása a legnagyobb 2013 Nagy Annamária 15
Sugárzásmérők típusai (3) A sugárzás energiáját fénnyé alakító érzékelőt hívjuk szcintillátornak. Anyaga lehet szerves (naftalin), szervetlen (ZnS, NaI, LiI, CsI), halmazállapota szilárd, folyékony(toluol) vagy gáz. Szcintillációs számláló: Sugár-részecskék becsapódását spontán, azonnali fényfelvillanás kíséri. Széles energia - és intenzitástartomány Hátrány: viszonylag drága, a fotonelektron- sokszorozó instabil Számos szigetelő anyag képes az ionizáló sugárzás energiájának tárolására. 2013 Nagy Annamária 16
Termolumineszcens dózismérő (TLD) Vezetési sáv Elektron-csapda TL foton Lyuk-csapda Vegyértéksáv Ionizáló sugárzásnak kitéve Fűtés hatására a csapda kiürül, egy TL fotont kibocsátva. A példában az elektron-csapda a kibocsátás központja. 17
Személyi doziméterek A sugárveszélyes tevékenységet végző dolgozók külső forrásból származó sugárterhelésének megállapítására személyi dozimétert alkalmazunk. Külső sugárterhelés mérésére használatos személyi dózismérők számos fajtája ismert, hiszen a mérendő sugárzás fajtája, energia- és dózistartománya munkahelyenként változik. A személyi dozimétereket 2 nagy csoportraoszthatjuk az aktív-és passzív dózismérőkre. Aktív dózismérők esetén a mérőberendezés detektorának válaszjele közvetlen kijelzésként érzékelhető, míg a passzív változatoknál a detektor utólagos kiértékelést igényel. 2013 Nagy Annamária 18
2013 Nagy Annamária 19
Panasonic UD802AT és UD807ATN doziméterek 2013 Nagy Annamária 20
A sugárvédelem alapelvei Tevékenység INDOKOLTSÁGA: a tevékenység haszna az egyén vagy a társadalom számára nagyobb, mint a sugárzás esetleges káros következményei. Védelem OPTIMÁLÁSA: ALARA elv! As Low As Reasonably Achievable ( ALARA ) A személyzet védelmét és biztonságát optimálni kell annak érdekében, hogy az egyéni dózisok nagysága, a sugárzásnak kitett személyek száma és a sugárterhelésvalószínűsége az ésszerűen elérhető legalacsonyabb szinten maradhasson. http://www.osski.hu/kiadvanyok/izotoposmh/izotoposmunkavedelmiszabalyzat_osski_ MU_2011.pdf DÓZISKORLÁTOK alkalmazása A dózist korlátozni kell, amelyet az orvosi sugárterhelés kivételével az egyén kaphat az őt érő minden sugaras tevékenységből. Cél: megakadályozni a determinisztikus sugárhatást Csökkentenia sztochasztikus sugárhatást, hogy az abból származó kockázat ne haladja meg más tevékenységek kockázatát 21
Hazai elsődleges dóziskorlátok Effektív Évi egyenértékdózisdóziskorlát (msv) korlát (msv) --------------------------------------------------------------------------------- Dolgozók 100 msv/5 év 500, kivéve (20 msv/év) szemlencsére: 150! --------------------------------------------------------------------------------- Középiskolások 0,5/ év 5 --------------------------------------------------------------------------------- Szakképzésben résztvevő tanulók 5/ év 50 (legalább 16 évesek!) --------------------------------------------------------------------------------- Lakosság 1/ év 50 --------------------------------------------------------------------------------- BETEGEK?????? 2013 Nagy Annamária 22
Sugárzás és kontamin ontamináció Exposure Internal Contamination Besugárzás külső sugárforrásból Kontamináció (bőrfelület) S External Contamin ation Mode of Entry into Body Inhalation Ingestion Absorption Injection Radiation protection J. Varga, 2010 23
Sugárvédelmi alapszabályok a laborban Kesztyű!!! Köpeny(csere, laborból tilos kivinni), Kézmosás(könyökkel, lábbal működtethető csap) Kéztörlés: papír, vagy kézszárító (nem törülköző!) Evés, ivás, dohányzás TILOS (ezek nem vihetők be) Személyi dozimetriai eszközök használata Kéz és lábmonitor távozás előtt (ne vigyük ki laborból!) Radioaktív anyag testbe jutása: Blocking (gyógyszeres, e.g. jód tabletta) Anyagcsere felgyorsítása Hulladék kezelés: Hosszú felezési idejű(>65 days) külön tárolás A rövidebb félidejű izotópok esetén megvárjuk míg lebomlik: MENTESSÉGI AKTIVITÁS! A tároló konténer felületén mérhető limit < 20 µsv/h Radiation protection J. Varga, 2010 24
Külső sugárzás elleni védelem alapszabályai Idő (gyakorlás és előkészület!) Minimalizáljuk az időt, a szükséges eszközöket kézhez készítjük Ne rohanj, dolgozz effektíven! Főpróba: hideg anyagokkal Árnyékolás: gamma, X-ray: ólom (ampulla, fecskendő, köpeny, ólomüveg ablak) beta: plexi glass (! bremsstrahlung X-ray) Alph Távolság (a dózis a távolság négyzetével fordítottan Gaarányos) Manipulátor Csipesz (a lehető leghosszabb) a Beta mm a paper lead Ne feledd: Sugárzás szóródása és visszaverődése Kéz és szem (nincs igazi védelem) Radiation protection J. Varga, 2010 25
Kalibrált mérőműszerek szükségesek Dózisintenzitás mérő (lásd a közelgő gyakorlatot) Felületi szennyezettség mérő Dózisintenzitás mérő Nukleáris medicina (orvosi izotóp) laborokban (ahol humán felhasználásra kerülnek az izotópok): aktivitásmérő: dóziskalibrátor Radiation protection
Radiation Package Symbols Radiation sign and legend for: storage boxes, refrigerators waste containers sinks Label on containers: which radionuclide chemical form activity and time of measurement (expiration) signature
Mi a teendő kontamináció esetén? 1. A munka azonnali felfüggesztése 2. A szennyezett terület egyértelmű körülhatárolása, jelzése a terjedés, széthordás megakadályozására 3. Ha radioaktív gázok és gőzök vannak jelen: megakadályozni a kijutását (fülke levegőzés, ventillátor elzárása) 4. Sugárvédelmi képzettségű munkatárs irányítja a dekontaminációt, a többiek végrehajtják az utasításokat (együttműködés) 5. Csak a sugárvédelmi megbízott léphet be a szennyezett területre (idő!) 6. Első és legfontosabb teendő: a kontaminált személyek dekontaminációját megkezdeni 7. Ezt követően a felületek 8. Végül: mérés 9. Dokumentálás és ha szükséges jelentés (hatóságoknak, főnökségnek) Radiation protection J. Varga, 2010 28
Személyek dekontaminációja Szennyezett ruhadarab eltávolítása A bőrfelület lemosása (elkerülve a még tiszta felület elszennyezését) Bőr, haj, ujjak, körmök: szappanos víz Kerülendő a forró víz és az erős detergensek Puha kefe használandó Szemmosás folyó vízzel (szükség esetén szemészet) Testbe jutott izotóp: anyagcsere gyorsítása Gyógyszeres blokkolás (jód tabletta) Azt a személyt tekintjük sugársérültnek, aki 250 msv effektív dózist meghaladó, illetve a bőrfelületegy részén 6 Gy-nél, a szemlencsében2 Gy-nél,vagy egyéb egyes szervekben 3 Gy-nél nagyobb elnyelt dózist kapott. A sugársérültet, illetőleg akinél ennek gyanúja fennáll, 24 órán belül orvosi vizsgálatnak kell alávetni, szükség esetén kezelésben kell részesíteni. 29
Felületmentesítés Folyadék felitatása (vatta, papírvatta), lemosás Nagy specifikus aktivitás esetén: használd az elem stabil izotópját Nagy mennyiségű folyadék: automata pipettával felszívni, zárható edénybe gyűjteni A maradékot feltörölni; műanyag zsákba gyűjteni Fontos a mozgás iránya (ha hordjuk szét a hulladékot) A felületmentesítést addig folytatjuk, amíg a felületen mérhető dózis a határérték alá csökken Rövid felezési idejű izotóp: körülhatárolás és jelzés Hosszú felezési idejű izotóp: a felületborítás eltávolítása vagy megfelelő lefedése A ruhák, textíliák szennyezettségét ellenőrizni, mielőtt a tisztítóba küldik. Radiation protection J. Varga, 2010 30