SE FOK Sugárvédelem, 2017/2018 A SUGÁRTERHELÉS FAJTÁI ÉS SZINTJEI, LAKOSSÁGI SUGÁRTERHELÉS 2017. november 15. (szerda), 13:55-15:05 fsz. Árkövy előadó terem, 1088 Budapest, Szentkirályi u. 47. Taba Gabriella, SE Sugárvédelmi Szolgálat

Sugárterhelések osztályozásának szempontjai Sugárforrás elhelyezkedése: külső, belső sugárzás (az emberi testhez viszonyítva) Sugárzás eredete, forrása: természetes, mesterséges Sugárzás fajtája: α-, β-, γ-, neutron, …. Sugárterhelés szabályozása, ellenőrzése (expozíciós fajták): tervezett, veszélyhelyzeti, meglévő Időtartam (akut: 1-2 nap alatt, krónikus: évek) Exponált csoportok, személyek (expozíciós kategóriák): foglalkozási, lakossági, orvosi, (bióták?) Az elhatárolódás, kategorizálás, osztályozás több esetben nem egyértelmű!

Külső és belső sugárterhelés Dózisteljes. Ionizáló sugárzás (Bq) Elnyelt dózis (Gy=J/kg) Egyenérték dózis (Sv) Effektív dózis (Sv) We reapete some dosimetric definition To defined the exposure type we need to know some definition about the Ionization radiation, exposure, dose, To the exposure we need source of ionization radiation Ionization radiation : radiation that has enough energy to produce directly or indirectly ion pairs while absorbed in the matter, these radiation could be corpuscular and electromagnetic form. So we have a particle which give her energy to the matter. Dierct effect: ion.rad absorbed and causes damage in a biologically important macromolecule example DNA Indirect effect: When the radiation produce free radicals and thees free radicals interact with the biologically important macromolecule Exposure define: the act or condition begin subject to radiation The sum of all charges (▲Q in Coulombs) produced in air when all the electrons liberated by photons in a mass (▲m in kg) are completely stopped in air Historically used to measure the amount of energy in a photon beam on entering the skin of a patient • Still used when discussing the entrance skin exposure from medical x rays • Ionization chambers will measure this parameter Phisical definiton of exposure is when in the absorbed mass are produce positive charge and this charge damage the biologically important macromolecule (C/kg) this definition is only valid for the X-ray exposure gamma ray beloy the 3 MeV. Absorbed dose: when the energy absorbed by mass (Gy=J/kg) absorbed dose could have everything egs.this pen. • A generalized term describing how all radiation types interact with all material types. Examples of Clinical Absorbed Doses: Head and Neck Cancer : 70 Gy in 2 Gy fractions over 7 weeks Examples of Clinical Doses to Organs from Diagnostic Tests:: Organs in the beam may be receive 10-100 mGy (0.01-0.1 Gy) from a CT examination † . • Breast dose from mammography is 2.40 mGy ‡ (0.0024 Gy) Equivalenet dose : Different type of radiation can cause different biological severity. When we want to uniform that the different radiation take that same biological effect, We weighed the absorbed dose with the weighting factor. The dose equivalent (H in Sievert or Sv) is the product of the absorbed dose (D in Gy) and a factor (wR – no units) which depends on the radiation type/energy. Current Recommended Radiation Weighting Factors ICRP Publication 103 Effective dose : when we calculated with the matter type, So we became similar effect to tissue, organ or body. effective dose is calculated from equivalent dose which is weighted by the tissue weighting factor. • The effective dose (E in Sievert or Sv) is the product of the equivalent dose (H in Sv) and a factor (wT – no units) which depends on the tissue exposed. When particle give effective dose is in the body, and produce the biological effect in the time, we call itt commited effective dose. (Sv) Internal exposure Exposure to a source within the body Exposure received from outside from radiation source example X ray or gamma source. Lekötött dózis: ∫ D(t) dt τ ˚ τ idő Integrálási időtartam szabályozáshoz: τ = 50 év (felnőtt), 70 év (gyermek)

http://www.cfact.org/2014/01/07/true-facts-about-ocean-radiation-and-the-fukushima-disaster/

Expozíciós Kategóriák Munkavállalóra vonatkozóan Lakosságra vonatkozóan Nem humán-Biota https://www.clpgroup.com/NuclearEnergy/Eng/images/science/3_2_1a.jpg

Lakossági sugárterhelés eredete, forrása, dózisa Természetes sugárterhelés évi  2,5 mSv effektív dózis (külső + belső) Mesterséges sugárterhelés évi  1,7 mSv effektív dózis (elsősorban külső, orvosi diagnosztika)

NCRP tanulmány 160 USA Lakosság effektív dózis eloszlása sugár források szerint (2006)

Természetes eredetű külső sugárzások Kozmikus sugárzás Kozmogén radionuklidok Földkérgi radionuklidok Primodiális radionuklidok Szóló radionuklidok

Magas természetes hátterű területek Ország Terület Terület jellege Dózis teljesítmény (nGy/h) Brazíla Guarapari Monazit,vulkanikus kőzetek 90-90 000 (strandok) Kína Yangjiang Monazit 370 Egyiptom Nílus Delta Monazit homok 20-400 Francia ország Közép Dél-nyugat Urán tartalmú kőzetek 10-10 000 India Kerala és Madras 200-4000 Irán Ramsar Mahallat Források 70-17 000 800-4000 Magyarország Mecsek  MÉV rekultivált központi meddőhányója 250 Svájc Tessin,Alpok Gneiss vulkán,Ra-226 karszt 100-200 Monazit kann bis zu 20 Gew.% radioaktives Thoriumdioxid (ThO2) und bis zu 1 Gew.% Uranoxid (UO2) enthalten, ebenso deren Zerfallsprodukte Blei (Pb) und in sehr geringen Mengen Helium (He). Seine spezifische Aktivität beträgt bis zu 250 kBq pro kg und ist damit etwa 100-fach stärker als bei anderen Mineralsanden[3]. Daher ist Monazit ein wichtiges Mineral für die absolute Altersdatierung von Gesteinen (Geochronologie). Az uránnak a természetben a 234-es, 235-ös és 238-as tömegszámú izotópjai fordulnak elő. Mindegyik előfordulásnál döntően 238-as izotóp található, kis mennyiségben (0,72%) 235-ös, és nagyon kis mennyiségben 234-es izotóp, a pontos arányokat ld. a táblázatban. A jelenlegi atomerőművek szempontjából a ritkább 235-ös izotóp hasznosítható, a kis előfordulási arány miatt dúsítani kell (jellemzően néhányszoros koncentrációra). Például a kálium 40-es izotópjának fajlagos aktivitása 30.4 Bq/g, azaz 1 g tiszta K-40-ben másodpercenként átlagosan 30.4 bomlás történik. A természetes urán fajlagos aktivitása 2.544 Bq/g.

Természetes: Kozmogén és földkérgi radionuklidok Univerzum (ionok, α-, β-, n-, müon- … sugárzás) Külső+Belső n γ γ

Kozmogén izotópok keletkezése 3H 14C

Tórium sorozat Aktínium sorozat Urán sorozat A földkérgi sugárterhelést meghatározó természetes radioaktív bomlássorok Primodiális nuklidok (Th,U sorok, szóló radionuklidok K-40, Tórium sorozat Th-232 T=14 mrd év . . . Rn-220 32 s . . . Pb-208 stabil Aktínium sorozat U-235 T=0,72 mrd év . . . Rn-219 3,9 s . . . Pb-207 stabil Urán sorozat Primodiális izotópok U-238 T=4,5 mrd év . . . Rn-222 3,8 nap . . . Pb-206 stabil Lényeges folyam.: Rn-emanáció: a Rn nemesgáz a kristályrácsból kiszabadul a talajgázokba Rn-exhaláció: a Rn a talajból kikerül a légkörbe.

Rn-222 koncentrációk Különösen télen, amikor kicsi a szellőztetés, a lakótérben felgyülemlik a Rn-nemesgáz. Az emberek többsége életének kb. 80 %-ban zárt térben tartózkodik (dolgozik, szórakozik, alszik,…) Lakószoba (indoor) 100-500 Bq/m3 Külső légkör (outdoor) 5-10 Bq/m3, h=200-300 m magasságig szellőzés Rn-222 (nemesgáz) Indoor radon is the second-leading cause of lung cancer • Rn-222 produces 2 short lived daughters: Po-218 and Po-214 (α-emitters) Radon is a naturally-occurring radioactive gas produced from the radioactive decay of the uranium that is found in varying amounts in all rocks and soils. As a gas, radon can move through the soil and, when it enters a building, it can sometimes build up to unacceptably high concentrations. For most people, radon is the major contributor to their annual effective dose.  estimated global annual average individual effective dose from all sources of radiation is approximately 3.0 mSv. Radon, is responsible for approximately 40% of this annual dose (1.15 mSv).  The average dose is not the typical dose, and indoor radon concentrations can vary by several orders of magnitude, depending on local geology, building construction practices and environmental factors. In some extreme cases, the annual effective dose from radon can be of the order of several hundred millisievert (mSv), or greater. α Ra-226 Rn-222 exhaláció talaj 500-2000 Bq/m3 Rn-222

Rn-koncentráció változása 5-6 óránkénti, néhány perces szellőztetés esetén CRn (Bq/m3) 300 200 100 Néhány perces szellőztetések 6 h 9 h 12 h 15 h 18 h

Radon és leányelemei a lakóterekben (Rn-forrás: épületanyag, falak http://mr-radon.ca/wordpress/wp-content/uploads/2014/01/howRadonEntersHouse.png

Mesterséges forrásokból eredő sugárterhelés orvosi sugárterhelés (mint páciens, rtg diagn.) atomerőművek, izotóplaboratóriumok környezetében a levegő, növényzet radionuklid koncentrációja radioakt. hull. tárolók környezetében a kutak, forrás vizek radionuklid tartalma Nukleáris kísérleti robbantások NORM anyagok Balesetek Ezek a jelentősebb, mesterséges lakossági sugárterhelés járulék komponensek. Naturally-Occurring Radioactive Materials NORM is the acronym for Naturally Occurring Radioactive Material, which potentially includes all radioactive elements found in the environment. However, the term is used more specifically for all naturally occurring radioactive materials where human activities have increased the potential for exposure compared with the unaltered situation. Concentrations of actual radionuclides may or may not have been increased; if they have, the term Technologically-Enhanced (TENORM) may be used. 228Ac 212Pb 208Tl 238U 226Ra 214Pb 214Bi137Cs 40K 7Be 54Mn 60Co 3H C-14, H-3, Sr-90,Cs-137, H3,C14 Pu-210,K40, th,ra,.. I-131, alfa teherapy Ra223, tc-99m,fdg F-18, pet,Lu-177, Ga-68, Sm153,....

Kibocsátási forrás Ország év Összes aktivitás (Bq) nuklidok Hirosima,Nagaszaki Japán 1945 4x1016 Fúziós termékek,aktinidák (Xe-133, I-131, Sr-90, Cs-137, Légköri robbantások USA, USSR 1963-ig 2x1020 Fúziós,H-3,C-14,Cs-137 termékek,aktinidák Windscale UK 1975 1x1015 I-131 Chelyabinsk 1957 8x1016 Csernobyl 1986 2x1018 Cs-137, I131,Sr-90

Nukleáris kísérleti robbantások száma https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_weapons_testing#/media/File:Worldwide_nuclear_testing.svg

Trícium felszíni aktivitás koncentráció változás Tritium in surface the earth Artificial and natural too In case C-14 is the activity concentration on the surface earth decrease in due to fossil fuel using we call it suese effect The Suess effect is a change in the ratio of the atmospheric concentrations of heavy isotopes of carbon (13C and 14C) by the admixture of large amounts of fossil-fuel derived CO2 It is named for the Austrian chemist Hans Suess,[2] who noted the influence of this effect on the accuracy of radiocarbon dating. More recently, the Suess effect has been used in studies of climate change. The term originally referred only to dilution of atmospheric 14CO2. The concept was later extended to dilution of 13CO2 and to other reservoirs of carbon such as the oceans and soils.[3]

Fogak és tejfogak Sr-90 aktivitás koncentráció változása

Nukleáris üzemből, izotóplaboratóriumból kikerülő radioaktív anyag mozgása a környezetben: expozíciós útvonalak külső sugárterh. belégzés Élelmiszer növény Légkör Talaj felvétel Takarmány növény Forrás öntözés Ember Állat, állati termék Felszíni víz Szedimentum On the picture are several way to exposure the human body including external and internal exposure. To compare expousure data the hungarian PAKS nuclear power plant in 2011 year emmision of radiojodine was 105MBq in air Our emmision in university from therapy part I-131) in air 22 kBq but to the public channel was 103GBq, more that nuclear power plant. Official exposure limit for the public from the using ionisation radiation for one user is 30mikor Sv/year. In ouer case I-131 therapy is 900GBq (nájnhandred) activity a year. For the nuclear power plant this limit is 100mikor Sv/year. Vízi növény, hal külső sugárterh. A radioaktív anyag migrációja a bioszférában és besugárzási útvonalak az ember esetén (szaggatott nyíl a sugárzás, folyamatos nyíl a radioaktív anyag terjedését jelöli)

Légköri terjedés nukleáris létesítmény (atomerőmű, izotóplaboratórium) környékén Normál üzem mellett a forrástól 2-3 km távolságban már rendszerint nem mérhető a szennyeződés, csak becsülhető a kibocsátásból és a meteorológiai adatokból (Gauss-féle terjedési modellek). I-131 kibocsátás 2012-ben Fukushima után

TENORM anyagok Technológia révén módosított természetes radioaktív anyagok Szén tüzelésű erőművek Geotermikus energia termelés Foszfát műtrágya Építő anyagok Fogyasztási cikkek (üvegáruk,kerámia,festékek) Ipari hulladékok (iszap,hamu,por, vízkő)

Table 10. Worldwide average annual doses in the environment (dose to the human body). The ranges correspond to about a 90% confidence interval Átlagos környezeti dózisszintek, a konfidencia intervallumokkal (természetes) Forrás, komponensek Átlagos dózis és intervallum (mSv) Kozmikus, külső, effektív dózis, éves 0,38 (0,3-1,0) Kozmogén radionuklidok belégzése, lenyelése (belső, lekötött effektív dózis), éves 0,012 (0,008 - 0,02) Földkérgi, külső, effektív dózis, szabadban, éves lakóépületben, éves 0,45 (0,3-0,6) 0,55 (0,4-0,8) Földkérgi, belső, lekötött eff. dózis (kivétel: Rn leányelemei), éves 0,27 (0,2-0,5) Földkérgi, belső, lekötött eff. dózis, Rn és leányelemei, éves 1,2 (0,5-5,0) Földkérgi, belső, lekötött egyenérték dózis tüdőre, Rn és leányelemei, év 10  

Átlagos környezeti dózisok (folytatás: mesterséges források) Table 10. Worldwide average annual doses in the environment (dose to the human body). The ranges correspond to about a 90% confidence interval Átlagos környezeti dózisok (folytatás: mesterséges források) Forrás, komponensek Átlagos dózis és intervallum (mSv) Orvosi, külső (elsősorban rtg diagn), effektív dózis, éves 1,5 (0,1-5) Atomerőművek (1-5 km távolságban), éves 0,01 ( - 0,1) Atombomba (Hirosima, Nagaszaki, városterületeken belül) 100-5000 Atomfegyver kísérletek, északi félteke 0,1-2 déli félteke < 0,01 Csernobili baleset, effektív dózis r ≈ 30 km-es körön belül 1-20 Közép- és Nyugat Európa Észak Amerika 0,01 Japán SE rtg munkahelyeken a dolgozók (utóbbi 3 évben): ≈ 0,5 mSv / év SE fogászati rtg munkahelyeken a dolgozók (u 3 év): < 0,3 mSv / év SE izotópos munkahelyeken a dolgozók (u 3 év): ≈ 0,7 mSv / év  

Orvosi sugárterhelések (eff.dózis per vizsgálat)

Sugárterhelések mérése Külső sugárzás mérése (esetek közel 100 %-ban a fogorv. alkalmazásban) - képi diagnosztika, röntgen - sugárterápia , - rtg sugárzás, energia: ≈ 60 keV (20-150 keV), ionizációs kamrával dózis, ill. dózisteljesítmény mérés , termoluminescens mérés (TLD), Belső sugérterhelés-radioaktív izotóp,(belélegzés,lenyelés, bőrön történő felszívódás,seb) - anyagcsere folyamatokból:lágy szövetek, csontok, vizelet (24 órás) széklet (48 órás), orr-száj váladék minta, (LSC, HpGe detektor, NaI det.) - fogminták radionuklid szennyeződése (kémiai mintafeldolgozás, majd mérés NaI (Tl), folyadék-szcintillációs stb. detektorral) - aktivációs elemzések, - α-, β- és γ-sugárzás, mint szennyeződés mérése dörzsmintában stb.

Egésztest számláló, inkorporált radioizotóp kimutatására (mérési geometriák) detektor

A Cs-137 megjelenése a fővárosi lakosságban (Andrási A A Cs-137 megjelenése a fővárosi lakosságban (Andrási A., …(KFKI) mérései). (A Cs-137 E=662 keV energiájú gamma-sugárzást bocsát ki, ami nagyrészt áthatol az emberi testen, azaz az emberbe, belégzéssel, élelmiszerrel bekerült radionuklid az emberi testen kívül is „jól” mérhető.) Légköri atomfegyver kísérletek, SzU-USA, 1945-1964

700MBq Tc-99m, bone scint.gh.patient 1m from body 9,97mikro Sv/h On surface the body 92mikor Sv/h

Környezeti monitorozás Folyamatos (néhány percenkénti) mérés, kb. 1 m magasságban, rendellenesség gyors észlelésére „Esőcsúcsok”: megnőtt lemosódás a talajra, a levegőből

Ru-106 2017 okt.—nov.

Irodalom: Nemzetközi Biztonsági Alapszabályzat: az ionizáló sugárzás elleni védelem és a sugárforrások biztonsága (fordítás 1996-ban, az eredeti kiadvány: IAEA Safety Series No. 115, Vienna, 1996) Köteles Gy. (szerk): Sugáregészségtan. Medicina Könyvkiadó, Budapest 2002. Kanyár B., Béres Cs., Somlai J., Szabó S. A.: Radioökológia és környezeti sugárvédelem. Veszprémi Egyetemi Kiadó, Veszprém, 2004 (2. kiadás). 1996. évi CXVI. törvény az atomenergiáról. Magyar Közlöny 1996/112. szám (XII.18.) 6321-6334. Az egészségügyi miniszter 16/2000 (VI.8.) EüM rendelete. Magyar Közlöny 2000/55. szám, 3204-3228. A környezetvédelmi miniszter 15/2001. (VI.6.) KÖM rendelete. Magyar Közlöny, 2001/62. szám, 4004-4012. EU Radiation Protection No. 136, 2004. European guidelines on radiation protection in dental radiology ICRP Public. No 103, Pergamon P., NewYork, London, 2007. Fehér I., Deme S. (szerk): Sugárvédelem. ELTE Eötvös Kiadó, Budapest, 2010 (600 oldalas, 8 szerző). Pátzay György Radiokémia IV. (BME)