Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

1 1.A (radioaktív) sugárzás és az anyag kölcsönhatása 2. Sugárvédelmi alapok 3.Nukleáris környezetvédelem Bevezetés a nukleáris környezetvédelembe.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "1 1.A (radioaktív) sugárzás és az anyag kölcsönhatása 2. Sugárvédelmi alapok 3.Nukleáris környezetvédelem Bevezetés a nukleáris környezetvédelembe."— Előadás másolata:

1 1 1.A (radioaktív) sugárzás és az anyag kölcsönhatása 2. Sugárvédelmi alapok 3.Nukleáris környezetvédelem Bevezetés a nukleáris környezetvédelembe

2 2 Az α-sugárzás: - α -bomlásból (nehéz elemek esetén jellemző) -részecske: He 2+ ionok -energia: 3-8 MeV -felezési idő: s év(!) + Tipikus α -spektrum:

3 3 Az alfa sugárzás kölcsönhatása az anyaggal: Fő kérdés: mekkora az energiaátadás az anyagnak? Kiindulás: Coulomb kölcsönhatás az elektronokkal. Lineáris energiaátadási tényező: M: tömeg (közeg) m e : elektrontömeg Z: rendszám (közeg) I: a közeg ionizációs potenciálja β: v α /c Tanulság: rendszám- és energiafüggés Bragg-görbe: Relatív energiaátadás Tipikus hatótávolság levegőben: 1 cm/MeV

4 4 A β-sugárzás: - elektron- vagy pozitron sugárzás - a leggyakoribb radioaktív részecskesugárzás β - -bomlás β + -bomlás Folytonos spektrum a neutrínó miatt (háromtest esemény):

5 5 Energiaátadás a közegnek: Fontos különbség az α-sug árzás fékeződéséhez képest: Az elektronok két ütközés között a Coulomb-térben fékeződve röntgensugárzás kibocsátása által is veszítenek energiát. A β-sugárzás jellemző hatótávolsága levegőben: 1m/MeV Értsd: korpuszkuláris ütközéses energiaátadás (Nemrelativisztikus energiákra)

6 6 Pozitronsugárzás esetén pozitronok és elektronok találkozásakor annihilációs sugárzás lép fel: Az elektromágneses kvantumok energiája: 511 keV (=m e c 2 ) Feltételezi, hogy a pozitron csak teljes lelassulás után (néhány eV-ig) vesz részt ebben a kölcsönhatásban!

7 7 A γ-sugárzás: - elektromágneses sugárzás - Culomb-gerjesztett atommagok legerjesztődésekor lép fel - mindig diszkrét spektrum Három jellegzetes kölcsönhatás: - Compton-szórás - Fotoeffektus - Párképződés Forrás: Wikipedia

8 8 A Compton-szórás Fontos: ebben a kölcsönhatás-típusban az elektron és a foton is részecskeként viselkedik Gammasugarak rugalmatlan szóródása szabad elektronokon Modell: merev golyók rugalmas ütközése Mekkora a közegnek (a meglökött elektronnak) átadott energia?

9 9 Energiamegmaradás: Impulzusmegmaradás: Relativisztikus levezetés!

10 10 Az átadott energia: Tehát van egy maximálisan átadható energia (θ=180 o ): A hatáskeresztemetszet: - rendszámfüggés (egyenes arányosság) - energiafüggés (erősen csökkenő – ez nem következik az iménti levezetésből)

11 11 Afotoeffektus A fotoeffektus γ-sugarak abszorpciója kötött elektronokon A γ-foton a kölcsönhatás során teljes energiáját átadja. Energiamérleg: E fotoelektron = E γ - E köt. (E köt az elektron kötési energiája) Fontos: ebben a kölcsönhatás-típusban az elektron és a foton is hullámként viselkedik (a γ-foton rezonanciába kerül az atommag erőterében kötött elektronnal - "atomi antenna")

12 12 A kölcsönhatás valószínűsége empirikus alapon: µ m,f a tömegabszorpciós tényező (g/cm 2 -ben), Z az atom rendszáma, amiben az elektron kötve van A r. a relatív atomtömeg, λ pedig a sugárzás hullámhossza nm-ben. n ≈ 3. Energiafüggés: A kölcsönhatás valószínűsége a γ-energia csökkenésével meredeken nő, mivel az általában nagy energiájú γ -sugarak itt érik el az atomi elektronok kötési energiáit. Ebből az is következik, hogy a fotoeffektus (γ -sugarakkal) a legbelső elektronokon játszódik le előbb. Rendszámfüggés: mivel az elektronok kötési energiái a rendszámmal nagy mértékben emelkednek, a nagy energiájú γ - sugarak fotoeffektusának valószínűsége a rendszámmal meredeken nő.

13 13 A párkeltés Az annihiláció megfordítottja Energiaküszöb: 1,02 MeV (két elektron tömegének megfelelő ekvivalens energia) A hatáskeresztmetszet a rendszám négyzetével arányos A háromféle kölcsönhatás versengésére példa:

14 14 Szekunder sugárzások: - Fékezési röntgensugárzás elektronok fékeződése Coulomb-térben -Karakterisztikus röntgensugárzás elektronvakancia betötődésekor egy másik héjról -Belső konverzió a magból kilépő gamma kvantum helyett egy héjelektron lép ki („belső fotoeffektus”) -Auger-effektus egy karakterisztikusröntgen-kvantum helyett egy héjelektron lép ki („belső fotoeffektus”)

15 15 A sugárzások abszorpciójának fenomenologikus leírása: I0I0 I d Tömegabszorpciós tényező Felületi sűrűség

16 16 Dózisfogalmak: azonos előjelű töltések (ionpárok) száma minden ion dV-n belül fékeződik le csak levegőre definiált csak gamma- és röntgensugárzásra értelmezzük Besugárzásidózis Besugárzási dózis Jele: X Definíció: X = dQ/dm levegő Q (A mai szabályozásban hivatalosan nem szerepel.) mértékegység: C/kg levegő (régi egység: 1 röntgen = 2,58x10 -4 C/kg levegő ) Jelentősége: méréstechnikai, történeti

17 17 Elnyelt dózis Jele: D Egységnyi térfogatelemben a sugárzás által átadott energia, osztva a térfogatelem tömegével Definíció: D = dE elnyelt /dm mértékegysége: J/kg (Gy, gray) (régi egység: 1 rad = 0,01 Gy) rad = radiation absorbed dose Fontos: A sugárzás energiája és a sugárzásból elnyelt energia közötti összefüggés messze nem triviális! Közölt dózis (Kerma) Szekunderelektron-egyensúly: Teljesül, ha egy detektor érzékeny térfogatában közvetetten ionizáló sugárzás (gamma, röntgen és neutron) hatására képződő töltött részecskék ugyanott fékeződnek le, azaz, az e térfogatba belépő és azt elhagyó töltött részecskék száma megegyezik.

18 18 E közölt a sugárzás által létrehozott primer ionok és elektronok összes kezdeti kinetikus energiájára vonatkozik. Jelentősége: méréstechnikaI (korrekt dózismérés), viszonylag jól számítható K és D kapcsolata:

19 19 Egyenérték dózis (korábban: dózisegyenérték – ilyen néven ma más fogalmak léteznek!) Jele: H t mértékegység: J/kg (Sv, sievert) (régi egység: 1 rem = 0,01 Sv) H t = w t D t A sugárzásra jellemző súlyfaktorok. Sugárzásfajták ás energiatartományokA sugárzás súlyfaktora w R Gammasugárzás Elektronok*, müonok 1111 Neutronok, energia < 10keV 10keV- 100 keV 100keV- 2 MeV 2MeV-20MeV > 20 MeV Protonok, energia > 2 MeV5 Alfa-részecskék, nehéz magok, hasadási termékek 20 * kivétel a DNS-ben kötött nuklidokból származó Auger-elektronok

20 20 Az egyenérték dózis jelentősége: a sugárzás típusától függetlenül írja le a biológiai hatásokat egyes szövetekre vonatkozik egy biológiai egyedre nézve nem vonható le egyértelmű következtetés új fogalom kell! De!

21 21 Effektív dózis Jele: E mértékegység: J/kg (Sv, sievert) Szöveti súlytényezők (t: tissue) E = Σw t H t Jelentősége: - az egész testre kifejtett egészségkárosodás leírására használható (csak sztochasztikus hatásokra!)

22 22 A besugárzási dózis és az elnyelt dózis kapcsolata A Bragg-Gray elv Kapcsolatot teremt a levegőre mérhető besugárzási dózis (X) és az emberi testre érvényes elnyelt dózis között.

23 23 Az egy ionpár keletkezeséhez szükséges energia levegőben. A sugárzás és a testszövet eltérő kölcsönhatási valószínűségét korrigáló tényező. Az egy ionpár létrehozásához szükséges energiára vonatkozó korrekciós tényző levegő és testszövet viszonylatában Fontos: Egy ionizáló sugárzás veszélyességének a megítélésénél két paramétert kell számításba venni: Mekkora a kölcsönhatás valószínűsége? A kölcsönhatási esemény (ionizáció) során mekkora a közegnek átadott energia?

24 24 Gamma-sugárzás esetén az átadott energia széles energiaintervallumban állandó - mind levegőre, mind testszövetre -, a kölcsönhatás valószínűsége viszont lényeges energiafüggést mutat, ami a dózisállandó maximumgörbéjét eredményezi. A gyűszűkamra elve: Ha a gázionizációs detektorunk aktív térfogata olyan kicsi, hogy bármely mérete a töltőgázban érvényes elektronokra vonatkozó szabad úthossznál is kisebb, akkor az ebben a térfogatban észlelt ionizációs sűrűség jellemző lesz a körülvevő (célszerűen testszövetanalóg) anyagra, így a körülvevő anyagban, mint kondenzált fázisban érvényes "besugárzási dózis" mérése valósítható meg. Az illető anyagra vonatkozó egy ionpár képződéséhez szükséges elnyelt energia ismeretében az elnyelt dózis számítható.

25 25 Dózisállandók Technikailag fontosak: -összefüggés a közegbe belépő részecskék száma vagy az adott aktivitású sugárforrástól mért távolság és a kiváltott dózis között. Gamma- sugárzás Példák:

26 26 Bétasugárzás Neutronsugárzás

27 27 Integrál dózis Dózisintenzitás (dózisteljesítmény) Lekötött dózis Kollektív dózis

28 28 A dózismérés főbb elvei A sugárzások detektálása gázionizációs elven: A kijövő jel (ionáram) arányos az elnyelt energiával, azaz a dózissal, de túl kicsi. A mért (itt már részecskénként önálló) jel amplitúdója arányos lehet az elnyelt energiával megfelelő számlálógáz esetén. Így gammaenergia mérhető, radionuklidok azonosíthatók, a dózis ez alapján számítható. A mért beütésszám gammasugárzás esetén széles energiaintervallumban arányos a dózissal. ! A sugárzás detektálása és a dózis mérése lényegesen különböző feladat. 1. Gázionizációs dózismérők

29 29 1.a. A GM-csöves dózisintenzitás-mérő - Közvetlenül csak külső gammadózis mérésére használható, mivel ott teljesül az elnyelt energia kvantumenergiától való igen csekély függése. Így a GM-cső számlálási sebessége arányos a dózisintenzitással! Komplikáció: Alacsony energiáknál a gamma-anyag kölcsönhatási valószínűség jelentősen eltér a testszövet és a GM-csövet alkotó anyagok esetén. A "túlmérés" oka: fotoeffektus a cső belső falán. Imp ulzusszám/gray Gammaenergia 200 keV KözönségesGM-cső jelleggörbéje Fém burkolatú GM-cső jelleggörbéje Ideális jelleggörbe

30 30 1.b. Az ionizációs kamrás dózisintenzitás-mérők A "klasszikus" levegőfalú hordókamra: A besugárzási dózis mérését definíciószerűen megvalósító eszköz: Az ionizáció mérésénél az aktív detektortérfogatba belépő és az onnan kilépő töltéshordozók száma egyezzen meg egy bizonyos hibahatáron belül, (szekunderelektron-egyensúly) "levegőfalú" aktív detektortérfogat A gyűszűkamra felépítése:

31 31 Közvetlen elnyeltdózis-mérést tesz lehetővé főként nagy dózisokra alkalmas *bármilyen sugárzásra *etalonként használatos 2. Kalorimetrikus dózismérő T 1 -T 2 = ΔT ≈ D T1T1 T2T2 hőszigetelés vákuum

32 32 3. Kémiai elven működő dózismérők Kitekintés: a víz radiolízise Primer folyamatok: H 2 O H 2 O· + + e - ionizáció ionizációs küszöbenergia: ~ 13 eV) gerjesztési küszöbenergia: ~ 7,4 eV) Primer specieszek, figyelembe véve a gerjesztett állapot homolitikus bomlását hidrogén és hidroxil gyökre: H 2 O *, H 2 O +, HO·, H· és e aq – H 2 O H 2 O* gerjesztés

33 33 2H 2 O 2H 2 + O 2 Tipikus reakciók: HO· + HO· → H 2 O 2 HO· + e aq − → OH − HO· + H· → H 2 O H + + e aq − → H· e aq − + e aq − + 2H 2 O → H 2 + 2OH − e aq − + H· + H 2 O → H 2 + OH − H· + H· → H 2 Nagy LET-értékű sugárzások esetén további reakciók: HO· + H 2 O 2 → H 2 O + HO 2 · e aq − + H 2 O 2 → HO· + OH − A bruttó reakció kis LET érték esetén: 2H 2 O H 2 + H 2 O 2 nagy LET-érték esetén:

34 34 Az egyes specieszek detektálása többnyire spektrofotometriás úton lehetséges: Sugárkémiai hozamok különböző sugárzások esetén: RadiationG (-H 2 O) G (H 2 +H 2 O 2 ) G (e - aq ) G (H) G (OH) x-rays and fast electrons MeV 4.08 pH MeV alpha2.84 pH Polonium alpha, 3 MeV 3.62 pH

35 35 3. a) A Fricke-doziméter Elv: Ismervén a víz radiolízisének termékeit azok mérése nehézkes, ezért olyan reakciópartnert keresünk, amely ezekkel reagálva kényelmesen mérhető anyagot szolgáltat. Kénsavas vas(II)-szulfát oldat: H + + Fe 2+ + HO 2 H 2 O 2 + Fe 3+ H· + O 2 HO 2 H 2 O 2 + Fe 2+ HO· + OH − + Fe 3+ HO· + Fe 2+ OH − + Fe 3+ G(Fe 3+ ) = 3G(H·) + G(HO·) + 2G(H 2 O 2 ) G(Fe 3+ ) = 15,5 A Fe 3+ mennyisége, és így az elnyelt energia titrálással meghatározható. viszonylag nagy dózisokra jó túl nagy dózisok esetén az oldott oxigén elfogyása miatt az érzékenység csökken szerves szennyezések zavarnak

36 36 Cu + + Fe 3+ Cu 2+ + Fe 2+ HO 2 · + Cu 2+ H + + Cu + + O 2 H· + Cu 2+ H + + Cu + A módosított Fricke-doziméterben az oxigén okozta problémák kiküszöbölésére Cu II -szulfát adalékot alkalmaznak: G(Fe 3+ ) = 0,66 Az oxigén szerepét részben a réz veszi át, cserébe kisebb a hozam, de éppen nagy dózisok esetén ez nem jelentős hátrány. (Mi az új bruttó reakció?)

37 37 3. b) Alkoholos klórbenzol doziméter etanol + aceton + klórbenzol bifenil, klórozott benzol és bifenil,…. sósav! besugárzás G Cl - = 5,00 ±0,05 ion/100 eV A keletkező ionok lehetővé teszik a kiértékelést - titrálással - nagyfrekvenciás konduktometriás méréssel (a H + nagy mozgékonyságát kihasználva) 3. c) Dózisindikátorok Általában a sugárzás hatására történő elszíneződésen alapulnak. -sav keletkezése indikátor jelenlétében -műanyagok vagy egyéb szigetelő kristályok hibaszerkezet létrejöttével kapcsolatos színváltozása

38 38 (sugárzás látható fény fémAg) 4.) Szilárdtest-dozimetria 4.a) Filmdozimetria Elve a közönséges fényképészeti eljáráséval analóg: AgBr kémiai bontásának radiofotolitikus inicializálása Szcintillátor adalék ExponálásKiolvasás n, β, γ UVlátható fény RFL-anyag 4.b) Radiofotolumineszcenciás (RFL) dozimetria RFL-anyagok: ezüst- és bórtartalmú üvegek ("Yokoba-üveg")

39 39 ExponálásKiolvasás n, β, γ hőelektronok TSEE-anyag 4.c) Termikusan stimulált elektronemissziós dozimetria (TSEE) A besugárzás hatására "fellazított" elektronok kifűtésén és mérésén alapszik. TSEE-anyagok: BeO-alapú kerámiák Az előző két módszer előnyeit ötvözi a ExponálásKiolvasás n, β, γ hőlátható fény TLD- anyag 4.d) Termolumineszcens dozimetria (TLD)

40 40 Fizikai mechanizmus: A csapda energianívók élettartama legalább hónapos- éves nagyságrendű, egyébként a doziméter "felejt". Néhány TLD-anyag jellemzői: Li 2 B LiF/Mg,Ti CaSO 4 /Tm CaF Anyag Dózisproporcionális tartomány (Gy) Kifűtési hőmérséklet ( o C) Nagy dózisoknál: szupralinearitás PILLE-doziméter magyar szabadalom, űrkutatási alkalmazás

41 41 5. Aktivációs neutrondoziméter Általános problémák: az ismert neutrondoziméterek vagy csak termikus, vagy csak gyors neutronokra érzékenyek biológiai hatást tekintve legveszélyesebb az epitermikus tartomány a neutronenergiák mérése nehézkes az elektromos töltés hiánya miatt elv: A neutronok által kiváltott magreakciók során keletkező szekunder részecskék/sugárzások intenzitásából, vagy az aktivációs termékek aktivitásából lehet a dózisra következtetni. Termikus neutronok esetén: BF 3 - os számlálócső: Lil-szcintillátor: Gyors neutronok esetén: SF 6 -os számlálócső:

42 42 A neutronoktól származó dózis számítása az energiaspektrum ismeretében empirikus formulával lehetséges (Gyn -1 cm -2 ): 6. Nyomdetektorok A meghatározás menete: 1. Fólia vagy emulzió besugárzása 2. Maratás lúggal vagy savval a részecskék okozta lyukak megnagyobbítása végett 3. A lyukak mikroszkóp alatti számlálása Elsősorban a neutrondozimetriában van jelentősége.

43 Becquerel, bőrpír észlelése az első sugárrák esetek pl.: Hamburg, 359 orvos esik áldozatul a röntgensugárzásnak (még nem radioaktív sugárzás!) A belső sugárterhelés áldozatai: Ra-tartalmú óraszámlap-festékkel dolgozók New Jersey­ben a genetikai hatások felismerése Az ionizáló sugárzások biológiai hatásai

44 44 - fizikai szakasz ~ s direkt vagy inidirekt energiaelnyelődés a biomolekulákban aktiválódás (elektronikus), ionizáció - fizikai-kémiai szakasz – s intramolekuláris energiaátadás, gyökreakciók nagyenergiájú gyökök és ionok diffúziója és reakciója biomolekuIákkal - kémiai szakasz s biológiailag aktív molekulák reakciói, új molekuláris kötések kialakulása - biológiai szakasz ~....percekévek.... anyagcserezavarok, látható elváltozások, betegségek, halál sejtszinten: a sejtfal áteresztőképessége a sejtplazma viszkozitása fehérjék kicsapódása a DNS tördelődése*, bázishiányok, keresztkötések kialakulása A hatásmechanizmus : * ennek mértéke baleset esetén utólagos dózisbecslésre alkalmazható

45 45 A biológiai hatások osztályozása: Szomatikus Genetikai DeterminisztikusSztochasztikus Egy biológiai egyeden jelentkezik Egy populáción jelentkezik A károsodás súlyossága függ a dózistól. Van küszöbdózis, ami alatt determinisztikus károsodás nincs. pl.: szemlencse-homály, bőrpír A károsodás valószínűsége függ a dózistól. Nincs küszöbdózis, a legkisebb dózis is károsnak tekintendő. pl.: rák, általános életkor-rövidülés

46 46 Determinisztikus és sztochasztikus hatások rövid idő alatt elszenvedett viszonylag nagy dózis esetén: A sztochasztikus hatások bizonytalansága kis dózisoknál: Egyenérték dózis (mSv) Elnyelt dózis A sugárzás hatása Relatív kockázatnövekedés

47 47 fehéregereken végzett kísérlet: Nagy dózisok hatása:

48 48 Emberek esetén (megtörtént balesetek és Hirosima-Nagaszaki alapján): Effektív dózis* (Sv) *akut besugárzás esetén az effektív dózis csak közelítésként kezelhető!

49 49 Halálos dózis (6-6,5 Sv) Félhalálos dózis (4-4,5 Sv) Szubletális dózis (1-2 Sv) 1. hét Émelygés, hányás, 2 óra múlva hasmenés, dagadt ajkak. Émelygés, hányás. Esetleg émelygés, hányás. 2. hét Láz, folyadékveszteség, testsúlycsökkenés, halál. Étvágytalanság, rossz közérzet. Esetleg émelygés, hányás. 3. hét Láz, az ajkak és a torok gyulladása Rossz étvágy, gyengeség, vérzékenység, sápadtság, hajhullás, hányás. 4. hét Sápadtság, vérzékenység, súlyveszteség, halál, vagy 6 hónapos lassú javulás. Valószínű lassú javulás. A sugárbetegség tünetei:

50 50 Kis dózisok egészségkárosító hatása Mutációk Muslicákon tanulmányozták dózisteljesítmény-független lineárisan változik, továbbá nincs küszöbdózis és nincs toleranciadózis Az ember esetén tapasztalt genetikailag szignifikáns dózis 1,2-1,5 mSv (a természetes háttéren felül). Rák Nagyobb népességre először uránbányászokon észlelték: kb. 50-szeres tüdőrákelőfordulás A hiroshimai bombázás statisztikai felméréséből: a leukémia gyakorisága: eset x év -1 x Gy -1

51 51 Életkorrövidülés - 50 mSv/év dózisteljesítmény melletti folyamatos munkavégzés (értsd: heti 40 óra) 40 év alatt 1 éves várható életkorrövidülést okoz. Kérdés: Vajon mi alapján alíthatjuk adott dózisról, hogy az még "megengedhető" kockázatot jelent? Egyéb tevékenységek kockázataival való összehasonlítás

52 52

53 53

54 54

55 55 A sugárvédelmi szabályozás rendszere Története 1928 toleranciadózis 600 mSv/év 1950 Maximálisan Megengedhető 150 mSv/év Dózis (MMD) 1958 MMD 50mSv/év ICRP-9 MSZ (International Comission on Radiological Protection) Jellegzetességek:  népességi kategóriák (A, B, C)  megengedhető maximális dózisegyenértékek 4 szervcsoportra  az egésztestdózis-fogalom hiánya  egyéb megkötések (pl. időbeli dóziseloszlásra)

56 MMD 50mSv/év ICRP-26 7/1988 Korm. r. + BSS(1982) + MSZ 62/ Jellegzetességek: A sztochasztikus károsító hatásokra érvényes feltételezések:  lineáris dózis-hatás görbe  additivitás  nemtől és kortól való függetlenség  szöveten belüli dóziseloszlástól való függetlenség  az egésztestdózis-fogalom bevezetése  az átlagos ipari kockázattal való összehasonlítás céljából megállapítható elszenvedett effektív dózisegyenértéktől* származó kockázat 0,0165 haláleset/Sv *ma ezt effektív dózisnak nevezzük! Tekintettel arra, hogy az átlagos ipari kockázat kb haláleset/év, így a fenti érték évente 50 mSv elszenvedett dózis esetén ennek kb. a tízszeresét jelenti. Fontos: A gyakorlatban a tényleges foglalkozási dózisok nagyobb csoportokra és hosszú időre nem haladták (és nem haladják) meg az évi 5 mSv-et.

57 MMD20 mSv/év ICRP évi CXVI. IAEA SS115tv. (Atomtörvény) alsóbb szintű rendeletek és szabványok A jövő: ICRP103

58 58

59 59 A sugárvédelem alapelvei: (3+2) 1. Kockázat-hasznosság (bizonyítás) Igazolni, bizonyítani kell a sugárveszélyes munka nettó társadalmi hasznát. pl.: magzatvizsgálat röntgennel vagy ultrahanggal?

60 60 2. ALARA-elv (As Low As Reasonably Achievable) A kockázatot az ésszerűség határain belül a lehető legkisebbre kell leszorítani. Nem a minden áron való, hanem az ésszerű csökkentés a cél. pl.: izotópok szállítása Védelem és Biztonság (=mások védelme) 3.Dóziskorlátozás Bizonyos dóziskorlátok semmilyen körülmények között nem léphetők át. Vezérlő paraméter: az átlagos ipari kockázat.

61 61 Besugárzási kategóriák:  a radioizotópokkal, vagy ionizáló sugárzást kibocsátó berendezésekkel dolgozók  a népesség (kritikus csoportjai)  tanulók (csak a magyar szabályozásban) Dózis Foglalkozási korlát Lakossági korlát Effektív dózis: 100 mSv/ 5 év, de max. 50 mSv/év 5 mSv/ 5 év Egyenérték dózis: szemlencsére: 150 mSv 15 mSv bőrre: 500 mSv 50 mSv kézre, lábra: 500 mSv - Tervezett speciális sugárterhelés: az éves dóziskorlát kétszerese egy eseményre az összes ilyen terhelés nem haladhatja meg az évi korlát ötszörösét Másodlagos és származtatott korlátok (=határértékek): Az elsődleges korlátok (lásd fent) nehézkes napi gyakorlati mérése miatt kerülnek alkalmazásra. Hatósági határok: A hatóságok által meghatározott, az elsődleges korlátokkal egyenlő vagy annál kisebb határértékek.

62 62 Referenciaszintek: A mért dózisértékek nagyságától függő esetleges teendőket határozzák meg. - feljegyzési szint általában a dóziskorlát 1/10 része, ami fölött az elszenvedett dózist fel kell jegyezni - kivizsgálási szint általában a dóziskorlát 3/10 része, de belső terhelésre az 1/20 része, ami fölött az elszenvedett dózis kiváltó okát meg kell vizsgálni - beavatkozási szint belső üzemi rendelkezés határozza meg, hogy mikor kell azonnali intézkedést hozni a további sugárterhelés megakadályozására 4. Dózismegszorítások (kumulatív hatások kiküszöbölésére) 5. Irányadó szintek az orvosi sugárterheléshez

63 63 A munkahelyek osztályozása: "A" munkafeltétel, ahol valószínű a dóziskorlátok valamelyike (elsődleges, származtatott, stb.) 1/10-ének az átlépése. "B" munkafeltétel, ahol a fenti nem teljesül. Másodlagos dóziskorlátok 1) Belső dózisterhelés Lekötött effektív dózis (CED = Committed Effective Dose) Az 50 év alatt lekötött egyenértékdózis (H50T):

64 64 R(t) alakja pl.: Végül:

65 65 A CED nyomonkövetése közvetlenül nehézkes, ezért a specifikus effektív energiák és a sugárzási útvonalak (bekerülés, szervezeten belüli eloszlás és kiürülés) ismeretében modellek alapján évi felvehető aktivitások számíthatók (ÉFEK). ÉFEK-értékek néhány fontos izotópra (Bq):

66 66 2. Külső dózisterhelés (a használt fogalmak az ICRP-26 szerinti régi szabályozásban voltak érvényesek!) Egyenértékdózis-indexek: Modell:-30 cm átmérőjű gömb sűrűség: 1 g/cm 3 mag: a képzeletbeli belső, 28 cm átmérőjű gömb héj: a 0,07 mm-től 1 cm mélységig terjedő gömbhéj Mély egyenértékdózis-index: Felületi egyenértékdózis-index: H I,d maximális H a magban H s maximális H a héjban

67 67 Az összesített másodlagos korlát: Azaz: a külső és belső terhelés együttesen sem haladhatja meg az éves korlátot. A szemlencsére és a bőrre a felületi dózisindexek a mérvadóak. Származtatott dóziskorlátok A származtatott levegőkoncentráció (SZLK) definíciója: légzési sebesség radioaktív koncentráció

68 68 időbeli állandóságot feltételezve: Két fontos integrál dózisfogalom: Effektívdózis-lekötés: egy főre eső effektívdózis-teljesítmény - a genetikai hatások szempontjából fontos Kollektív effektív dózis: az E dózist szenvedettek sűrűsége

69 69 Személyi dozimetria I. Külső személyi dozimetria célja: - sugárveszélynek kitett személyek külső sugárforrásoktól származó dózisának a mérése - a dóziskorlátok betartásának az ellenőrzése módszere: A) Személyi dózismérők viselése mellkason elhelyezett ezek jelzését az egésztestdózis becsléséhez használjuk fel lokális (pl. kéz) speciális munka esetén, pl. az orvosi gyakorlatban B) Dózisteljesítmény mérése Tartózkodási idő becslése Dózis kiszámítása fő alkalmazása:  sugárveszélyes tevékenység tervezése  baleseti helyzet rekonstrukciója

70 70 A személyi dózismérők Az ideális dózismérővel szemben támasztható követelmények:  egyenértékdózist mérjen  mérési tartománya legalább 10 µSv - 10 Sv  sugárzásirány-független  elhanyagolható felejtés  dózisteljesítmény-független  könnyű kiértékelés  egyéb fizikai behatásokra érzéketlen  kicsi  olcsó 1. Az ionizációs zsebkamra (tolldoziméter) levegő- vagy testszövetfalú ionizációs kamra kondenzátor + elektroszkóp + leolvasó Optikai skála Forrás: Canberra

71 71  csak gamma- és röntgensugárzásra  közvetlenül besugárzási dózist mér  méréstartománya:10 keV - 3 MeV  a válasz függése a besugárzási iránytól: (mellkason viselve)  felejtése max 2-3 % naponta  kiértékelése: egyszerű leolvasás  méréstartomány: 0 - 0,25 mSv

72 72 2. A filmdoziméter A magyar hatósági személyi dozimetriai ellenőrzés eszköze. Elve: érzékenyített AgBr-film feketedése (denzitometriai mérés) probléma: γ-sugárzás esetén nagy fotonenergis-függés, emiatt bonyolult a kalibráció megoldás: 1) nagyenergia-tartományban radiolumineszcens réteg felvitele az optikailag érzékeny AgBr-filmre \pl. p-terfenil) 2) fém szűrők alkalmazása (pl. Cu, Pb) méréstartomány: (50...) µSv – 1 Sv egyéb sugárzásokra: Béta: különböző vastagságú műanyag szűrők alkalmazása Neutron: kadmium szűrő alkalmazása (csak a termikus neutronokra szelektív)

73 73 3. Termolumineszcens dózismérő A filmdozimetriával szembeni nagy előny:  µSv -100 Sv lineáris méréstartomány!  foglalkozási + baleseti dozimetria Egy tipikus kiértékelési ciklus: Forrás: Különböző LET-értékű sugárzások okozta dózisok hatására kapott fényemisszió hőmérsékletfüggése.

74 74 Egyéb, ritkábban használt dózismérő eszközök: -aktivációs detektorok -nyomdetektorok (főként a neutrondozimetriában) 4. Dózisintenzitás-mérés A személyi dozimetriában két típusa jelentős:  gamma-dózis szint mérése  neutron-dózis szint mérése 4.1. Gamma dózisszint mérése -ionizációs kamrával árammérés dózisintenzitás - Geiger-Müller-csővel integrálás számlálás dózisintenzitás ("rétméter" üzemmód) - Szcintillációs és félvezető-detektoros műszerrel Energiaszelektivitás egyes izotópok azonosíthatók nukleáris környezetellenőrzés

75 Neutron-dózisszint mérése Az Anderson-Braun féle "rem-számláló" BF 3 -os számlálócső 470 mm

76 76 Electronic QuartzFilmTLDOSL/LuxelSIRAD (Geiger) Fiber(AgBr) E.g., RADTriage Approx. price$100$50$100 (1) ~$20 Dose range (rad)NA0-1, ,000 LLD (rad)Very high0.1< ~ 1 (2) SensitivityMostHigh Very highLow ResultsInstant Days Instant ReusableYes NoYes No Disposable-- Yes-- Yes SizeBulky Small Smallest Effect of ambient NA Light NAUV (3) Conditions Heat Heat (4) Humidity NANone ShockSturdyFragileSturdy Sturdiest RadiationX-ray Most X-ray (4) ArchivingNo YesNoYes Shelf lifeNA MonthMonths One year+ TLD = Thermoluminescence Dosimeter. LLD = Lowest Limit of Detection. OSL = Optically Stimulated Luminescence. Luxel = Registered trademark of Landauer Inc. (1) The price includes logistic costs including analysis service by supplier. (2) One rad can be visually noticed and lower dose can be monitored with a spectrophotometer. (3) Negligible effect with black protective cover. (4) SIRAD can monitor very high energy (~1 MeV) electrons Dózismérők összehasonlító táblázata:

77 77 II. Belső személyi dozimetria Az izotópok veszélyesség szerinti kategorizálása: I.Rendkívül veszélyes pl. 90 Sr+ 90 Y, 210 Pb+ 2I0 Bi, 210 Po, 226 Ra és leányelemei, 233 U, 239 Pu, transzuránok III. Közepesen veszélyes pl. 14 C, 32 P, 55 Fe, 7 Be II. Nagyon veszélyes pl. 22 Na, 60 Co, 110m Ag, I27m, Te, 131 I, 125 I,I37 Cs IV. Kevéssé veszélyes pl. 3 H, 59 Ni 71 Ce, természetes Th, természetes U

78 78 differenciálegyenlet-rendszer számítógépes megoldás egyes szervek terhelése effektív dózis számítása A dózisszámítás alapja:  hogyan került be a szervezetbe az izotóp?  hogyan oszlik el?  hogyan ürül ki? 1. Bekerülés (inkorporáció) tipikus: belégzés (egyéb eset ált. baleseti jellegű) pl. 131 I, 125 I, 222 Rn és leányelemei, 239 Pu, 3 T 2. Eloszlás Modellek alapján számítható

79 79 Effektív felezési idő Néhány biológiai felezési idő:  orr, garat: 0,01 nap  felső légutak: napok  alsó légutak: nap  tüdő, hörgők: 400 nap (90 %), ill. végtelen (10 %) 2. Kiürülés

80 80 A belső dózisterhelés meghatározása 1. Inkorporálódott γ-sugárzók meghatározása – egésztestszámlálással: tökéletes árnyékolás, nagy érzékenységű K-mentes Nal(Tl) detektor 2.Pajzsmirigyvizsgálattal a pajzsmirigyhez tapasztott szcintillációs detektor segítségével

81 81 Inkorporálódott α- és β-sugárzók meghatározása - exkréciós analízissel széklet, vizelet, vér, köpe., könny, stb. vizsgálata Probléma: Lassú kiürülés esetén igen nagy érzékenységű módszerekre van szükség. Pl: trícium meghatározása (T biol. = 10 nap) 1 cm 3 vizelet + 16 cm 3 folyadékszcintillátor Kimutatási határ: 1 Bq/cm 3 Megengedett folyamatos terhelés: 2500 Bq/cm 3 Kiürülési görbe felvétele Dózis modell

82 82 90 Sr- 90 Y meghatározása

83 83

84 84

85 85

86 86

87 87

88 88

89 89

90 90

91 91

92 92

93 93

94 94

95 95

96 96

97 97

98 98

99 99

100 100

101 101 Az urán dúsítása a)

102 102 A fűtőelem-gyártás

103 103 Fűtőelem-rúd Főtőelem-köteg Forrás: MVM Paksi Atomerőmű Zrt. honlapja

104 104 Forrás: Wikipedia Az urán felhasználása az energiatermelésben

105 105

106 106

107 107

108 108

109 109

110 110

111 111

112 112

113 113

114 114

115 115

116 116

117 117

118 118

119 119

120 120

121 121

122 122

123 123

124 124

125 125

126 126


Letölteni ppt "1 1.A (radioaktív) sugárzás és az anyag kölcsönhatása 2. Sugárvédelmi alapok 3.Nukleáris környezetvédelem Bevezetés a nukleáris környezetvédelembe."

Hasonló előadás


Google Hirdetések