Transcript Jednostki promieniowania

Charakterystyka materiałów nuklearnych i
radioaktywnych, zagadnienia dotyczące zdrowia i
bezpieczeństwa w obecności materiałów
radioaktywnych
Część druga: promieniowanie, jednostki, bezpieczeństwo
Część druga: promieniowanie, jednostki, bezpieczeństwo
Zarys
Jednostki: bekerel, grej, siwert (nowe)
Jednostki: kiur, rad, rem (stare)
Efekty, ryzyko, skażenie
ALARA
2
Dawne jednostki promieniowania
Aktywność:
1 kiur (1Ci) = 37 GBq (~ 1g Ra)
1 mCi = 37 MBq,
1 µCi = 37 kBq
1 Bq = 27 pCi
3
Jednostki promieniowania
•Czym jest bekerel (Bq)?
Jednostką radioaktywności.
1 Bq = 1 rozpad atomowy na sekundę.
60 bekereli jest przeciętną ilością naturalnego potasu-40
(K-40) na każdy kg człowieka, tj. ilość K-40 w każdym
kilogramie ciała jest taka, że 60 atomów potasu rozpada
się w każdej sekundzie.
4
Jednostki promieniowania: grej i siwert
1. Aspekt fizyczny: dawka pochłonięta mierzona jest w grejach, 1
Gy jest ilością energii promieniowania równą 1 dżul (1 J)
pochłoniętą w 1 kg materii (1 J/kg)
Uwaga: definicja dżula - 1 J = energia potrzebna do podniesienia
ciężaru 9,8 kg na wysokość 1 m.
2. Aspekt biologiczny: Równoważnik dawki mierzony w siwertach,
(Sv) lub dawka równoważna definiują to samo jako dawkę
pochłoniętą (J/kg) , lecz zależne są od tkanki biologicznej w
której dawka została pochłonięta oraz od rodzaju
promieniowania (alfa, beta, gamma, neutrony).
5
Jednostki promieniowania...
•Czym jest milisiwert (mSv)?
Jednostką dawki promieniowania związaną z
energią zaabsorbowaną w ciele.
1 mSv to mniej niż połowa przeciętnej rocznej dawki
promieniowania ze źródeł naturalnych, 10-krotność
dawki promieniowania z pojedynczego prześwietlenia
klatki piersiowej.
(1 millisiwert = 1/1000 siwerta = 1000 mikrosiwertów)
6
Dawniejsze jednostki promieniowania
Dawka:
1 rem = 10 mSv = 0,01 Sv
1mrem = 10 mikrosiwertów (10 µSv)
1 mSv = 100 mrem = 0,1 rem
7
Nie każde promieniowanie ma ten sam efekt biologiczny
• Różne rodzaje promieniowania mają różne efekty
biologiczne, zależne głównie od gęstości jonizacji
• Odzwierciedleniem tego jest “relatywna efektywność
biologiczna (RBE)”, a wskaźnik “Q” odniesiony do
promieniowania , który pokazuje, jak bardzo jest efekt
zwielokrotniony, jeśli działają nie  , lecz cięższe lub
naładowane cząstki:
dla 
Q=1
dla 
Q=1
dla n
Q = 5 - 20 (zależnie od energii neutronów)
dla α
Q = 20
8
Największy udział w naszej dawce ma
naturalne promieniowanie tła (mSv / rok)
9
Sztuczne źródła promieniowania zawarte
w dawce (przeciętnie w mSv / rok)
10
Dawka promieniowania związana z zawodem
Roczne dawki zawodowe dla różnych stanowisk:
(przeciętnie w mSv/rok)
Personel latający (promienie kosmiczne)
Pracownicy NPP (przeciętnie)
Personel medyczny
Górnictwo (w tym uranu)
Radiografia przemysłowa
Badania naukowe
4,0
2,5
0,5
6,0
1,5
0,8
11
Biologiczne efekty promieniowania
• Ludzkie ciało składa się głównie z wody.
Jeśli w cząsteczki wody uderzy promieniowanie
jonizujące, mogą pękać wiązania chemiczne i
tworzyć się wolne rodniki. Mogą one uszkadzać lub
zabijać komórki.
• Jeśli niezbyt wiele komórek zginie, mogą one łatwo
być zastąpione.
12
Biologiczne efekty promieniowania
Jeśli zbyt wiele komórek zginie, organ lub cały
organizm umiera.
• Jeśli komórki są uszkodzone lecz nie zabite,
organizm może próbować je naprawić,
korzystając z DNA jako wzorca
• Naprawy mogą być prawidłowe lub błędne.
13
Biologiczne efekty promieniowania
• Jeśli naprawa jest błędna, komórka może przeżyć,
lecz jej biologiczny program może ulec zmianie
(“Mutacja”)
• Może to w ostateczności być przyczyną raka
14
Biologiczne efekty promieniowania
Są dwa rodzaje efektów
Efekty ostre:
• Dawka > 1 Sv: zmiany we krwi, oparzenia, choroba
popromienna (więcej komórek zostało zabitych, niż
może być naprawionych). Im większa dawka, tym
silniejszy efekt!
Efekty ostre mogą wystąpić jedynie, gdy dawka
jest powyżej progu ~ 1 Sv!
15
Biologiczne efekty promieniowania
Dwa rodzaje efektów
Efekty ostre:
1 – 2 Sv: Wymioty i mdłości po 24 godzinach, brak
trwałych uszkodzeń
3 – 4 Sv: 50% zgonów w ciągu 60 dni (LD50)
> 8 Sv: 100% zgonów w ciągu 2 tygodni (LD100)
16
Biologiczne efekty promieniowania
Dwa rodzaje efektów
Efekty opóźnione:
• Rak, białaczka; jeśli komórki przeżyły lecz zmutowały
(przez nieudaną naprawę). Nie ma tutaj progu!
Im większa dawka, tym większe prawdopodobieństwo
(„statystyka”).
17
Biologiczne efekty promieniowania
Dwa rodzaje efektów
Efekty opóźnione:
Jeśli mutacja wystąpi w komórkach rozrodczych
(gonady) efekty mogą być oddziedziczone przez
następne pokolenia (“efekty genetyczne”)
Efekty rozwijają się wiele lat po ekspozycji na
promieniowanie
18
Perspektywa ryzyka
Relatywne ryzyko śmierci z prawdopodobieństwem
1 do miliona:
• Wypalenie 1,4 papierosa (rak płuc)
• Spożycie 40 łyżek masła orzechowego (cholesterol)
• Spożycie 100 steków grillowanych na węglu drzewnym
(rak)
• Spędzenie 2 dni w Nowym Jorku (zanieczyszczenie
powietrza)
19
Perspektywa ryzyka
Relatywne ryzyko śmierci z prawdopodobieństwem
1 do miliona:
•Przejechanie 65 km samochodem (wypadek)
•Przelecenie 4000 km samolotem (wypadek)
•Spływ łodzią canoe przez 6 minutes (utonięcie)
•Pochłonięcie dawki promieniowania ~ 0,1 mSv
20
Limity ekspozycji rocznej
Ogólny dla ludności: 1 mSv / rok
Pracownicy przemysłu jądrowego: 20 mSv / rok
21
Limity ekspozycji rocznej
• Dawka 1 mSv/rok odpowiada ryzyku śmierci na raka
spowodowanego napromieniowaniem w wysokości
~50 zgonów na milion ludzi (5% na Sv).
Jest to 1/10 przeciętnego rocznego ryzyka śmierci w
wypadku przy pracy dla rolników, pracowników
budowlanych, górników lub kierowców ciężarówek
Przeciętne ryzyko śmierci na raka bez
napromieniowania wynosi około 20%
(~ 200.000 zgonów na milion)
22
Ekspozycja a skażenie
Jesteś eksponowany(-na), jeśli znajdujesz się w
pobliżu źródła.
Im dłużej tam pozostajesz, im bliżej się znajdujesz, tym
większa jest twoja pochłonięta dawka promieniowania.
Nie staniesz się od tego radioaktywny(-na).
23
Ekspozycja a skażenie
• Jeśli radioaktywny materiał znajdzie się na
tobie lub co gorsza wewnątrz ciebie, jesteś
skażony (-na), praktycznie jesteś chodzącym
źródłem promieniowania.
• Wchłonięcie materiału radioaktywnego
następuje przez wdychanie i/lub spożycie
24
Być może niewielkie jest ryzyko ekspozycji na
niewielkie promieniowanie:
Powinieneś (powinnaś) zawsze przestrzegać
“ALARA”
AS
LOW
AS
REASONABLY
ACHIEVABLE
(tak niewiele, jak to jest rozsądnie osiągalne)
25
Zasady ekspozycji ALARA
Są trzy podstawowe zasady dla zachowania
niskiej ekspozycji:
• Czas:
• Dystans:
• Osłona:
redukcja czasu ekspozycji
zwiększenie dystansu od źródła
stosowanie osłon
26
27