Strålevern - Radiation protection

Strålevern , også kjent som radiologisk beskyttelse , er definert av International Atomic Energy Agency (IAEA) som "Beskyttelse av mennesker mot skadelige effekter av eksponering for ioniserende stråling , og midler for å oppnå dette". Eksponering kan være fra en strålingskilde utenfor menneskekroppen eller på grunn av intern bestråling forårsaket av inntak av radioaktiv forurensning .

Ioniserende stråling er mye brukt i industri og medisin, og kan utgjøre en betydelig helsefare ved å forårsake mikroskopisk skade på levende vev. Det er to hovedkategorier av helseeffekter ved ioniserende stråling. Ved høy eksponering kan det forårsake "vev" -effekter, også kalt "deterministiske" effekter på grunn av vissheten om at det skjer, konvensjonelt indikert av enheten grå og resulterer i akutt strålingssyndrom . For lavt nivå eksponeringer kan det statistisk forhøyet risiko for strålings-indusert kreft , kalt " stokastiske effekter" på grunn av usikkerheten av dem skjer, konvensjonelt angitt som enheten Sievert .

Grunnleggende for strålingsbeskyttelse er unngåelse eller reduksjon av dosen ved hjelp av de enkle beskyttelsestiltakene for tid, avstand og skjerming. Eksponeringsvarigheten bør begrenses til det som er nødvendig, avstanden fra strålekilden bør maksimeres og kilden skjermes der det er mulig. For å måle personlig doseopptak i yrkes- eller nødstilfelle eksponering, brukes personlige dosimetre for ekstern stråling , og for intern dose på grunn av inntak av radioaktiv forurensning, brukes bioassay -teknikker.

For strålevern og dosimetri vurdering av International Commission on Radiation Protection (ICRP) og International Commission on Radiation Units og målinger (ICRU) publiserer anbefalinger og data som brukes til å beregne de biologiske effekter på menneskekroppen av visse nivåer av stråling, og dermed gi akseptable grenser for opptak av dose.

Prinsipper

Internasjonale politiske forhold innen radiologisk beskyttelse
Eksterne dosemengder brukt i strålingsbeskyttelse og dosimetri - basert på ICRU -rapport 57
Grafikk som viser sammenhenger mellom radioaktivitet og påvist ioniserende stråling

ICRP anbefaler, utvikler og opprettholder det internasjonale systemet for radiologisk beskyttelse, basert på evaluering av den store mengden vitenskapelige studier som er tilgjengelige for å likestille risiko med mottatte doseringsnivåer. Systemets helsemål er "å håndtere og kontrollere eksponering for ioniserende stråling slik at deterministiske effekter forhindres, og risikoen for stokastiske effekter reduseres i den grad rimelig oppnåelig".

ICRPs anbefalinger strømmer ned til nasjonale og regionale regulatorer, som har mulighet til å innlemme dem i sin egen lov; denne prosessen er vist i det medfølgende blokkdiagrammet. I de fleste land jobber en nasjonal reguleringsmyndighet for å sikre et sikkert strålingsmiljø i samfunnet ved å sette dosebegrensningskrav som generelt er basert på anbefalingene fra ICRP.

Eksponeringssituasjoner

ICRP gjenkjenner planlagte, akutte og eksisterende eksponeringssituasjoner, som beskrevet nedenfor;

  • Planlagt eksponering - definert som "... hvor radiologisk beskyttelse kan planlegges på forhånd, før eksponeringer oppstår, og hvor eksponeringens størrelse og omfang rimelig kan forutsies." Disse er slik som i yrkesmessige eksponeringssituasjoner, der det er nødvendig for personell å arbeide i et kjent strålingsmiljø.
  • Nødeksponering - definert som "... uventede situasjoner som kan kreve presserende beskyttende handlinger". Dette vil være slik som en nødstilfelle kjernefysisk hendelse.
  • Eksisterende eksponering - definert som "... er de som allerede eksisterer når en beslutning om kontroll må tas". Disse kan være slike som fra naturlig forekommende radioaktive materialer som finnes i miljøet.

Regulering av doseopptak

ICRP bruker følgende overordnede prinsipper for alle kontrollerbare eksponeringssituasjoner.

  • Begrunnelse: Ingen unødvendig bruk av stråling er tillatt, noe som betyr at fordelene må oppveie ulempene.
  • Begrensning: Hver enkelt person må beskyttes mot for store risikoer ved bruk av individuelle stråledosegrenser.
  • Optimalisering: Denne prosessen er beregnet på anvendelse i situasjoner som har blitt ansett som berettiget. Det betyr at "sannsynligheten for eksponering, antall utsatte personer og størrelsen på deres individuelle doser" bør holdes så lav som rimelig oppnåelig (eller mulig; kjent som ALARA eller ALARP). Det tar hensyn til økonomiske og samfunnsmessige faktorer.

Faktorer i ekstern doseopptak

Hovedartikkel: sievert

Det er tre faktorer som styrer mengden eller dosen av stråling som mottas fra en kilde. Stråleeksponering kan styres av en kombinasjon av disse faktorene:

  1. Tid : Å redusere eksponeringstiden reduserer den effektive dosen proporsjonalt. Et eksempel på å redusere stråledoser ved å redusere eksponeringstiden kan være å forbedre operatøropplæringen for å redusere tiden det tar å håndtere en radioaktiv kilde.
  2. Avstand : Økende avstand reduserer dosen på grunn av den inverse kvadratloven . Avstand kan være så enkelt som å håndtere en kilde med tang i stedet for fingre. For eksempel hvis et problem oppstår under fluoroskopisk prosedyre, gå bort fra pasienten hvis det er mulig.
  3. Skjerming : Strålekilder kan skjermes med fast eller flytende materiale, som absorberer strålingsenergien. Begrepet 'biologisk skjold' brukes for å absorbere materiale plassert rundt en atomreaktor, eller annen strålekilde, for å redusere strålingen til et nivå som er trygt for mennesker. Beskyttelsesmaterialene er betong og bly som er 0,25 mm tykke for sekundær stråling og 0,5 mm tykk for primær stråling

Intern doseopptak

Hovedartikkel: engasjert dose
Stor hanskekasse i atomindustrien pleide å inneholde luftbårne radioaktive partikler.

Intern dose, på grunn av innånding eller svelging av radioaktive stoffer, kan resultere i stokastiske eller deterministiske effekter, avhengig av mengden radioaktivt materiale som inntas og andre biokinetiske faktorer.

Risikoen fra en lav intern kilde er representert ved dosemengden forpliktet dose , som har samme risiko som den samme mengden ekstern effektiv dose .

Inntaket av radioaktivt materiale kan skje gjennom fire veier:

  • innånding av luftbårne forurensninger som radongass og radioaktive partikler
  • inntak av radioaktiv forurensning i mat eller væsker
  • absorpsjon av damper som tritiumoksid gjennom huden
  • injeksjon av medisinske radioisotoper som technetium-99m

Yrkesfaren ved luftbårne radioaktive partikler i kjernefysiske og radiokjemiske applikasjoner reduseres sterkt ved omfattende bruk av hanskerom for å inneholde slikt materiale. For å beskytte mot å puste inn radioaktive partikler i luften, brukes respiratorer med partikkelfiltre.

For å overvåke konsentrasjonen av radioaktive partikler i omgivelsesluften, radioaktive partikler overvåke instrumenter måle konsentrasjonen eller nærvær av luftbårne materialer.

For inntak av radioaktive materialer i mat og drikke brukes spesialiserte radiometriske analysemetoder i laboratoriet for å måle konsentrasjonen av slike materialer.

Anbefalte grenser for doseopptak

USA Dept of Energy 2010 dosediagram i sikt for en rekke situasjoner og bruksområder.
Ulike doser stråling i siver, alt fra trivielt til dødelig.

ICRP anbefaler en rekke grenser for doseopptak i tabell 8 i ICRP -rapport 103. Disse grensene er "situasjonelle", for planlagte, akutte og eksisterende situasjoner. Innenfor disse situasjonene er det gitt grenser for visse utsatte grupper;

  • Planlagt eksponering - grenser gitt for yrkesmessig, medisinsk og offentlig eksponering. Den yrkesmessige eksponeringsgrensen for effektiv dose er 20 mSv per år, gjennomsnittlig over definerte perioder på 5 år, uten at ett enkelt år overstiger 50 mSv. Den offentlige eksponeringsgrensen er 1 mSv i året.
  • Nødeksponering - grenser gitt for yrkesmessig og offentlig eksponering
  • Eksisterende eksponering - referansenivåer for alle utsatte personer

Det offentlige informasjonsdosekartet for USAs energidepartement, vist her til høyre, gjelder USAs regulering, som er basert på ICRP -anbefalinger. Vær oppmerksom på at eksemplene i linje 1 til 4 har en skala for doseringshastighet (stråling per tidsenhet), mens 5 og 6 har en skala for total akkumulert dose.

ALARP OG ALARA

Hovedartikkel: ALARA

ALARP er et akronym for et viktig prinsipp i eksponering for stråling og andre arbeidshelserisiko, og i Storbritannia står det for " As Low As Reasonably Practicable ". Målet er å minimere risikoen for radioaktiv eksponering eller annen fare, samtidig som du må huske på at en viss eksponering kan være akseptabel for å videreføre oppgaven. Tilsvarende begrep ALARA , "As Low As Reasonably Achievable" , er mer vanlig brukt utenfor Storbritannia.

Dette kompromisset er godt illustrert i radiologi . Anvendelse av stråling kan hjelpe pasienten ved å gi leger og annet helsepersonell en medisinsk diagnose, men pasientens eksponering bør være rimelig lav nok til å holde den statistiske sannsynligheten for kreft eller sarkomer (stokastiske effekter) under et akseptabelt nivå, og for å eliminere deterministiske effekter (f.eks. rødhet i huden eller grå stær). Et akseptabelt nivå av forekomst av stokastiske effekter anses for en arbeider å være lik risikoen ved annet strålingsarbeid som generelt anses å være trygt.

Denne politikken er basert på prinsippet om at enhver mengde stråleeksponering, uansett hvor liten den er, kan øke sjansen for negative biologiske effekter som kreft . Det er også basert på prinsippet om at sannsynligheten for forekomst av negative effekter av stråleeksponering øker med kumulativ levetidsdose. Disse ideene kombineres for å danne den lineære no-terskelmodellen som sier at det ikke er en terskel der det er en økning i forekomsten av stokastiske effekter med økende dose. Samtidig gir radiologi og andre metoder som innebærer bruk av ioniserende stråling fordeler, så redusert stråleeksponering kan redusere effekten av en medisinsk praksis. Den økonomiske kostnaden, for eksempel å legge til en barriere mot stråling, må også tas i betraktning ved bruk av ALARP -prinsippet. Computertomografi , bedre kjent som CT -skanning eller CAT -skanning, har gitt et enormt bidrag til medisin, men ikke uten noen risiko. De bruker ioniserende stråling som kan forårsake kreft, spesielt hos barn. Når omsorgspersoner følger riktige indikasjoner for bruk og barnesikre teknikker i stedet for voksne teknikker, kan nedstrøms kreft forebygges.

Personlige stråledosimetre

Hovedartikkel: Dosimeter

Stråledosimeteret er et viktig personlig doseringsmåler. Den bæres av personen som overvåkes og brukes til å estimere den eksterne stråledosen som er avsatt hos personen som bruker enheten. De brukes til gamma, røntgen, beta og annen sterkt penetrerende stråling, men ikke for svakt penetrerende stråling som alfapartikler. Tradisjonelt ble filmmerker brukt til langsiktig overvåking, og kvartsfiberdosimetre for kortsiktig overvåking. Imidlertid har disse blitt for det meste erstattet av termoluminescerende dosimetri (TLD) merker og elektroniske dosimetre. Elektroniske dosimetre kan gi en alarmvarsel hvis en forhåndsinnstilt doseterskel er nådd, noe som muliggjør tryggere arbeid ved potensielt høyere strålingsnivåer, der den mottatte dosen må overvåkes kontinuerlig.

Arbeidere som er utsatt for stråling, for eksempel radiografer , kjernekraftverkarbeidere , leger som bruker strålebehandling , de i laboratorier som bruker radionuklider , og HAZMAT -team må bruke dosimetre slik at det kan registreres yrkesmessig eksponering. Slike enheter kalles vanligvis "lovlige dosimetre" hvis de er godkjent for bruk ved registrering av personaldose for regulatoriske formål.

Dosimetre kan brukes for å oppnå en helkroppsdose, og det finnes også spesialisttyper som kan bæres på fingrene eller klippes til hodeplagg for å måle lokalisert kroppsbestråling for spesifikke aktiviteter.

Vanlige typer bærbare dosimetre for ioniserende stråling inkluderer:

Strålingskjerming

Diagram som viser forskjellige former for ioniserende stråling , og typen materiale som brukes til å stoppe eller redusere den typen.
Den totale absorpsjonskoeffisienten for bly (atomnummer 82) for gammastråler, plottet mot gammaenergi, og bidragene fra de tre effektene. Her dominerer den fotoelektriske effekten ved lav energi. Over 5 MeV begynner parproduksjonen å dominere.
Et blyslott bygget for å skjerme en radioaktiv prøve i et laboratorium, som en form for blybeskyttelse .

Nesten alt materiale kan fungere som et skjold mot gamma eller røntgenstråler hvis det brukes i tilstrekkelige mengder. Ulike typer ioniserende stråling interagerer på forskjellige måter med skjermingsmateriale. Effektiviteten av skjerming er avhengig av stoppkraft , som varierer med type og energi av stråling og skjermingsmateriale som brukes. Ulike skjermingsteknikker brukes derfor avhengig av applikasjon og strålingens type og energi.

Skjerming reduserer intensiteten av stråling og øker med tykkelsen. Dette er et eksponensielt forhold med gradvis avtagende effekt ettersom like skiver av skjermingsmateriale tilsettes. En mengde kjent som halveringstykkelsen brukes til å beregne dette. For eksempel reduserer et praktisk skjold i et nedfallshus med ti halveringstykkelser av pakket smuss, som er omtrent 115 cm (3 fot 9 tommer), gammastråler til 1/1024 av sin opprinnelige intensitet (dvs. 2 −10 ).

Effektiviteten av et skjermende materiale i generelt øker med dets atomtall, kalt Z , bortsett fra nøytron-skjerming, som er lettere å skjermes av slike som nøytron-absorbenter og moderatorer , slik som forbindelser med bor for eksempel borsyre , kadmium , karbon og hydrogen .

Graded- Z- skjerming er et laminat av flere materialer med forskjellige Z- verdier ( atomnummer ) designet for å beskytte mot ioniserende stråling . Sammenlignet med enkeltmaterialeskjerming har den samme massen med gradert- Z- skjerming vist seg å redusere elektronpenetrasjon over 60%. Det brukes ofte i satellittbaserte partikkeldetektorer, og tilbyr flere fordeler:

  • beskyttelse mot strålingsskader
  • reduksjon av bakgrunnsstøy for detektorer
  • lavere masse sammenlignet med enkeltmateriale

Design varierer, men involverer vanligvis en gradient fra høy- Z (vanligvis tantal ) til successivt lavere Z- elementer som tinn , stål og kobber , vanligvis ender med aluminium . Noen ganger brukes enda lettere materialer som polypropylen eller borkarbid .

I et typisk gradert Z- skjerm spreder høy- Z- laget effektivt protoner og elektroner. Det absorberer også gammastråler, noe som gir røntgenfluorescens . Hvert påfølgende lag absorberer røntgenfluorescensen til det forrige materialet, og reduserer til slutt energien til et passende nivå. Hver nedgang i energi produserer bremsstrahlung og Auger -elektroner , som er under detektorens energiterskel. Noen design inkluderer også et ytre lag av aluminium, som ganske enkelt kan være huden på satellitten. Effektiviteten av et materiale som et biologisk skjold er relatert til dets tverrsnitt for spredning og absorpsjon , og til en første tilnærming er proporsjonal med den totale massen av materiale per arealenhet plassert langs siktlinjen mellom strålingskilden og regionen å bli beskyttet. Derfor er skjerming styrke eller "tykkelse" på vanlig måte målt i enheter på g / cm 2 . Strålingen som klarer å komme gjennom faller eksponentielt med tykkelsen på skjoldet. I røntgenanlegg kan vegger rundt rommet med røntgengeneratoren inneholde blybeskyttelse, for eksempel blyark, eller gipset kan inneholde bariumsulfat . Operatører ser målet gjennom en blyglassskjerm , eller hvis de må forbli i samme rom som målet, bruk blyforkle .

Partikkelstråling

Partikkelstråling består av en strøm av ladede eller nøytrale partikler, både ladede ioner og subatomære elementære partikler. Dette inkluderer solvind , kosmisk stråling og nøytronstrøm i atomreaktorer .

Elektromagnetisk stråling

Elektromagnetisk stråling består av utslipp av elektromagnetiske bølger , hvis egenskaper avhenger av bølgelengden .

  • Røntgen- og gammastråling absorberes best av atomer med tunge kjerner ; jo tyngre kjernen, desto bedre absorpsjon. I noen spesielle applikasjoner brukes utarmet uran eller thorium , men bly er mye mer vanlig; flere cm er ofte nødvendig. Bariumsulfat brukes også i noen applikasjoner. Men når kostnaden er viktig, kan nesten alt materiale brukes, men det må være langt tykkere. De fleste atomreaktorer bruker tykke betongskjold for å lage et bioskjerm med et tynt vannkjølt lag bly på innsiden for å beskytte den porøse betongen mot kjølevæsken inni. Betongen er også laget med tunge aggregater, for eksempel Baryte eller MagnaDense ( Magnetite ), for å hjelpe betongens beskyttelsesegenskaper. Gammastråler absorberes bedre av materialer med høyt atomnummer og høy tetthet, selv om ingen av effektene er viktige i forhold til den totale massen per område i banen til gammastrålen.
  • Ultrafiolett (UV) stråling ioniserer i de korteste bølgelengdene, men trenger ikke inn, så den kan beskyttes av tynne ugjennomsiktige lag som solkrem , klær og beskyttelsesbriller. Beskyttelse mot UV er enklere enn for andre former for stråling ovenfor, så det blir ofte vurdert separat.

I noen tilfeller kan feil skjerming faktisk gjøre situasjonen verre når strålingen interagerer med skjermingsmaterialet og skaper sekundær stråling som absorberes lettere i organismer. For eksempel, selv om materialer med høyt atomnummer er svært effektive for å beskytte fotoner , kan bruk av dem for å beskytte betapartikler forårsake høyere stråleeksponering på grunn av produksjon av bremsstrahlung røntgenstråler, og derfor anbefales materialer med lavt atomnummer. Også ved hjelp av et materiale med en høy nøytronaktivering tverrsnitt vil skjerme nøytroner resultere i at skjermmateriale i seg selv blir radioaktivt og derfor farligere enn om det ikke var til stede.

Personlig verneutstyr (PPE) - stråling

Personlig verneutstyr (PPE) inkluderer alle klær og tilbehør som kan brukes for å forhindre alvorlig sykdom og skade som følge av eksponering for radioaktivt materiale. Disse inkluderer en SR100 (beskyttelse i 1 time), SR200 (beskyttelse i 2 timer). Fordi stråling kan påvirke mennesker gjennom intern og ekstern forurensning, har forskjellige beskyttelsesstrategier blitt utviklet for å beskytte mennesker mot de skadelige effektene av stråleeksponering fra et spekter av kilder. Noen av disse strategiene utviklet for å beskytte mot intern, ekstern og høyenergistråling er beskrevet nedenfor.

Beskyttelsesutstyr for intern forurensning

Intern utstyr for forurensning beskytter mot innånding og inntak av radioaktivt materiale. Intern avsetning av radioaktivt materiale resulterer i direkte eksponering av stråling for organer og vev inne i kroppen. Åndedrettsvern som er beskrevet nedenfor er designet for å minimere muligheten for at slikt materiale kan inhaleres eller svelges ettersom nødhjelpere blir utsatt for potensielt radioaktive miljøer.

Gjenbrukbare luftrensende åndedrettsvern (APR)

  • Elastisk ansiktsstykke slitt over munnen og nesen
  • Inneholder filtre, patroner og beholdere for å gi økt beskyttelse og bedre filtrering

Drevet luftrensende åndedrettsvern (PAPR)

  • Batteridrevet vifte tvinger forurensning gjennom luftrensende filtre
  • Renset luft leveres under positivt trykk til ansiktsstykket

Levert luftmaske (SAR)

  • Trykkluft levert fra en stasjonær kilde til ansiktsstykket

Auxiliary Escape Respirator

  • Beskytter brukeren mot å puste inn skadelige gasser, damper, røyk og støv
  • Kan utformes som et luftrensende rømningsvern (APER) eller et åndedrettsvern av åndedrettsvern (SCBA)
  • Escape -åndedrettsvern av typen SCBA har en tilknyttet kilde til pusteluft og en hette som gir en barriere mot forurenset uteluft

Self Contained Breathing Apparatus (SCBA)

  • Tilbyr veldig ren, tørr trykkluft til helmaske via en slange
  • Luft pustes ut til miljøet
  • Slitt når du kommer inn i miljøer som er umiddelbart farlige for liv og helse (IDLH) eller når informasjonen er utilstrekkelig for å utelukke IDLH -atmosfære

Eksternt forurensningsvern

Eksternt kontaminasjonsbeskyttelsesutstyr gir en barriere for å beskytte radioaktivt materiale mot å bli avsatt eksternt på kroppen eller klærne. Det dermale verneutstyret beskrevet nedenfor fungerer som en barriere for å blokkere radioaktivt materiale fra å berøre huden fysisk, men beskytter ikke mot ekstern penetrerende stråling med høy energi.

Kjemikaliebestandig indre drakt

  • Porøs drakt - Hudbeskyttelse mot aerosoler, tørre partikler og ikke -farlige væsker.
  • Ikke-porøs drakt for å gi hudbeskyttelse mot:
    • Tørt pulver og faste stoffer
    • Blodbårne patogener og biofarer
    • Kjemiske sprut og uorganiske syre/base aerosoler
    • Milde væskekjemiske sprut fra giftstoffer og etsende stoffer
    • Giftige industrikjemikalier og materialer

Nivå C ekvivalent: Bunkerutstyr

  • Brannmannsvernklær
  • Flamme/vannbestandig
  • Hjelm, hansker, fotutstyr og hette

Nivå B ekvivalent-ikke-gasstett innkapslingsdrakt

  • Designet for miljøer som er umiddelbare helserisiko, men inneholder ingen stoffer som kan absorberes av huden

Nivå A-ekvivalent- Helt innkapslende kjemisk og dampbeskyttende drakt

  • Designet for miljøer som er umiddelbare helserisiko og inneholder stoffer som kan absorberes av huden

Ekstern penetrerende stråling

Det er mange løsninger på skjerming mot lavenergistråling som lavenergirøntgenstråler . Bly skjerming slitasje som bly forklær kan beskytte pasienter og klinikere fra de potensielt skadelige stråling effekter av dag-til-dag medisinske undersøkelser. Det er ganske mulig å beskytte store overflatearealer av kroppen mot stråling i det lavere energispektret fordi det er nødvendig med svært lite beskyttelsesmateriale for å gi den nødvendige beskyttelsen. Nylige studier viser at kobberskjerming er langt mer effektivt enn bly og sannsynligvis vil erstatte det som standardmateriale for strålingskjerming.

Personlig skjerming mot mer energisk stråling som gammastråling er svært vanskelig å oppnå, ettersom den store mengden av skjermingsmateriale som kreves for å beskytte hele kroppen på riktig måte ville gjøre funksjonell bevegelse nesten umulig. For dette er delvis kroppsskjerming av radiofølsomme indre organer den mest levedyktige beskyttelsesstrategien.

Den direkte fare for intens eksponering for høy-energi gammastråling er Strålingssyke (ARS) , et resultat av irreversibel benmargsskade. Konseptet med selektiv skjerming er basert på det regenerative potensialet til de hematopoietiske stamcellene som finnes i benmarg. Den regenererende kvaliteten på stamceller gjør det bare nødvendig å beskytte nok benmarg for å repopulere kroppen med upåvirkede stamceller etter eksponeringen: et lignende konsept som brukes ved hematopoietisk stamcelletransplantasjon (HSCT) , som er en vanlig behandling for pasienter som lider fra leukemi. Denne vitenskapelige utviklingen muliggjør utvikling av en ny klasse med relativt lett beskyttelsesutstyr som beskytter høye konsentrasjoner av benmarg for å utsette det hematopoietiske undersyndromet for akutt strålingssyndrom til mye høyere doser.

En teknikk er å anvende selektiv skjerming for å beskytte den høye konsentrasjonen av benmarg som er lagret i hoftene og andre radiofølsomme organer i mageområdet. Dette gir de første respondentene en trygg måte å utføre nødvendige oppdrag i radioaktive miljøer.

Strålevern

Praktisk strålingsmåling ved bruk av kalibrerte stråleverninstrumenter er avgjørende for å vurdere effektiviteten av beskyttelsestiltak, og for å vurdere stråledosen som sannsynligvis vil mottas av enkeltpersoner. Måleinstrumentene for strålingsbeskyttelse er både "installert" (i fast posisjon) og bærbare (håndholdt eller transportabel).

Installerte instrumenter

Installerte instrumenter er festet i posisjoner som er kjent for å være viktige for å vurdere den generelle strålingsfaren i et område. Eksempler er installerte "areal" strålingsmonitorer, Gamma interlock monitorer, personell utgang monitorer og luftbårne partikkelmonitorer.

Områdestrålingsmonitoren vil måle omgivelsesstrålingen, vanligvis røntgen, gamma eller nøytroner; dette er strålinger som kan ha betydelige strålingsnivåer over et område som overstiger flere titalls meter fra kilden, og derved dekke et stort område.

Gammastråling "forriglingsmonitorer" brukes i applikasjoner for å forhindre utilsiktet eksponering av arbeidere for en overdose ved å forhindre personell tilgang til et område når et høyt strålingsnivå er tilstede. Disse låser prosessen tilgang direkte.

Luftbårne forurensningsmonitorer måler konsentrasjonen av radioaktive partikler i luften for å beskytte mot at radioaktive partikler svelges eller deponeres i lungene til personell. Disse instrumentene vil normalt gi en lokal alarm, men er ofte koblet til et integrert sikkerhetssystem slik at anleggsområder kan evakueres og personell forhindres i å komme inn i luften med høy luftbåren forurensning.

Personal exit monitors (PEM) brukes til å overvåke arbeidere som forlater et "kontaminasjonskontrollert" eller potensielt forurenset område. Disse kan være i form av håndmonitorer, klesundersøkelser eller helkroppsmonitorer. Disse overvåker overflaten på arbeiderkroppen og klærne for å sjekke om det er avsatt radioaktiv forurensning . Disse måler vanligvis alfa eller beta eller gamma, eller kombinasjoner av disse.

UK National Physical Laboratory publiserer en guide for god praksis gjennom sitt Ionizing Radiation Metrology Forum om levering av slikt utstyr og metodikken for å beregne alarmnivåene som skal brukes.

Bærbare instrumenter

Håndholdt ionekammerundersøkelsesmåler i bruk for overflatedosering på en av tre radioisotop termoelektriske generatorer (RTG) for Cassini-romfartøyet.
Hovedartikkel: undersøkelsesmåler

Bærbare instrumenter er håndholdte eller transportable. Det håndholdte instrumentet brukes vanligvis som en måleinstrument for å kontrollere et objekt eller en person i detalj, eller vurdere et område der det ikke finnes noen installert instrumentering. De kan også brukes til overvåking av personell eller personellkontaminering i feltet. Disse måler vanligvis alfa, beta eller gamma, eller kombinasjoner av disse.

Transportable instrumenter er vanligvis instrumenter som ville ha blitt permanent installert, men som er midlertidig plassert i et område for å gi kontinuerlig overvåking der det er sannsynlig at det vil være en fare. Slike instrumenter er ofte installert på traller for å muliggjøre enkel distribusjon, og er forbundet med midlertidige driftssituasjoner.

I Storbritannia har HMS utstedt et brukerveiledningsnotat om valg av riktig strålemåleinstrument for den aktuelle applikasjonen. Dette dekker alle stråleinstrumentteknologier, og er en nyttig sammenligningsguide.

Instrumenttyper

En rekke vanlige typer deteksjonsinstrumenttyper er oppført nedenfor, og brukes til både fastmontert og undersøkelsesovervåking.

Koblingene bør følges for en fyldigere beskrivelse av hver.

Strålingsrelaterte mengder

Tabellen nedenfor viser de viktigste strålingsrelaterte mengdene og enhetene.

Ioniserende strålingsrelaterte mengder se  ‧  snakk  ‧  rediger
Mengde Enhet Symbol Avledning År SI -ekvivalens
Aktivitet ( A ) becquerel Bq s −1 1974 SI -enhet
curie Ci 3,7 × 10 10 s −1 1953 3,7 × 10 10  Bq
rutherford Rd 10 6 s −1 1946 1.000.000 Bq
Eksponering ( X ) coulomb per kilo C/kg C⋅kg −1 luft 1974 SI -enhet
röntgen R esu / 0,001293 g luft 1928 2,58 × 10 −4 C/kg
Absorbert dose ( D ) grå Gy J ⋅kg −1 1974 SI -enhet
erg per gram erg/g erg⋅g −1 1950 1,0 × 10 −4 Gy
rad rad 100 erg⋅g −1 1953 0,010 Gy
Tilsvarende dose ( H ) sievert Sv J⋅kg −1 × W R 1977 SI -enhet
röntgen tilsvarende mann rem 100 erg⋅g −1 x W R 1971 0,010 Sv
Effektiv dose ( E ) sievert Sv J⋅kg −1 × W R × W T 1977 SI -enhet
röntgen tilsvarende mann rem 100 erg⋅g −1 × W R × W T 1971 0,010 Sv

Utfordringer i romfartens stråling

Romfartøyer, både roboter og mannskaper, må takle miljøet med høy stråling i verdensrommet. Stråling fra solen og andre galaktiske kilder , og fanget i strålings "belter" er farligere og hundrevis av ganger mer intens enn strålingskilder som medisinske røntgenstråler eller normal kosmisk stråling som vanligvis oppleves på jorden. Når de intenst ioniserende partiklene som finnes i verdensrommet rammer menneskelig vev, kan det resultere i celleskader og til slutt føre til kreft.

Den vanlige metoden for strålingsbeskyttelse er materialskjerming av romfartøyer og utstyrskonstruksjoner (vanligvis aluminium), muligens forsterket med polyetylen i menneskelig romfart der hovedproblemet er høyenergiprotoner og kosmiske stråleioner. På ubemannet romfartøy i miljøer med høye elektrondoser som Jupiter-oppdrag, eller middels jordbane (MEO), kan ytterligere skjerming med materialer med høyt atomnummer være effektivt. På bemannede oppdrag med lang varighet kan man dra fordel av de gode skjermingsegenskapene til flytende hydrogenbrensel og vann.

Den NASA Radiation Laboratory gjør bruk av en partikkelakselerator som produserer bjelker av protoner eller tunge ioner. Disse ionene er typiske for dem som akselereres i kosmiske kilder og av solen. Ionbjelkene beveger seg gjennom en 100 m (328 fot) transporttunnel til den 37 m 2 (400 kvadratmeter) skjermede målhallen. Der traff de målet, som kan være en biologisk prøve eller skjermingsmateriale. I en NASA -studie fra 2002 ble det bestemt at materialer som har høyt hydrogeninnhold, for eksempel polyetylen , kan redusere primær og sekundær stråling i større grad enn metaller, for eksempel aluminium. Problemet med denne "passive skjermingsmetoden" er at strålingsinteraksjoner i materialet genererer sekundær stråling.

Aktiv skjerming, det vil si ved bruk av magneter, høyspenninger eller kunstige magnetosfærer for å bremse eller avlede stråling, har blitt ansett for å potensielt bekjempe stråling på en gjennomførbar måte. Så langt oppveier kostnaden for utstyr, kraft og vekt av aktivt skjermingsutstyr fordelene. For eksempel vil aktivt strålingsutstyr trenge en beboelig volumstørrelse for å huse det, og magnetiske og elektrostatiske konfigurasjoner er ofte ikke homogene i intensitet, slik at høyenergipartikler kan trenge inn i de magnetiske og elektriske feltene fra deler med lav intensitet, som klynger i dipolar magnetfelt på jorden. Fra og med 2012 gjennomgår NASA forskning i superledende magnetisk arkitektur for potensielle aktive skjermingsapplikasjoner.

Fare ved tidlig stråling

Ved bruk av tidlige Crookes- røntgenapparater i 1896. Den ene mannen ser på hånden hans med et fluoroskop for å optimalisere rørutslippene, og den andre har hodet nær røret. Det tas ingen forhåndsregler.
Monument for røntgen- og radiummartyrer av alle nasjoner reist 1936 på St. Georg sykehus i Hamburg, til minne om 359 tidlige radiologearbeidere.

Farene ved radioaktivitet og stråling ble ikke umiddelbart gjenkjent. Oppdagelsen av røntgenstråler i 1895 førte til omfattende eksperimentering av forskere, leger og oppfinnere. Mange begynte å fortelle historier om brannskader, hårtap og verre i tekniske tidsskrifter allerede i 1896. I februar samme år utførte professor Daniel og Dr. Dudley ved Vanderbilt University et eksperiment med røntgenstråling av Dudleys hode som resulterte i hårtap . En rapport fra Dr. HD Hawks, utdannet ved Columbia College, om hans alvorlige brannskader i hånd og bryst i en røntgen demonstrasjon, var den første av mange andre rapporter i Electrical Review .

Mange eksperimenter inkludert Elihu Thomson ved Thomas Edisons laboratorium, William J. Morton , og Nikola Tesla rapporterte også om brannskader. Elihu Thomson eksponerte bevisst en finger for et røntgenrør over en periode og led av smerter, hevelse og blemmer. Andre effekter, inkludert ultrafiolette stråler og ozon, ble noen ganger klandret for skaden. Mange fysikere hevdet at det ikke var noen effekter fra røntgeneksponering i det hele tatt.

Allerede i 1902 skrev William Herbert Rollins nesten fortvilet at advarslene hans om farene ved uforsiktig bruk av røntgenstråler ikke ble fulgt, verken av industrien eller av hans kolleger. På dette tidspunktet hadde Rollins bevist at røntgenstråler kunne drepe forsøksdyr, kunne føre til at et gravid marsvin aborterte, og at de kunne drepe et foster. Han understreket også at "dyr varierer i følsomhet for ytre virkning av X-light" og advarte om at disse forskjellene skal vurderes når pasienter ble behandlet ved hjelp av røntgenstråler.

Før de biologiske effektene av stråling ble kjent, begynte mange fysikere og selskaper å markedsføre radioaktive stoffer som patentmedisin i form av glød-i-mørke pigmenter. Eksemplene var radium klyster behandlinger og radiumholdig vann som skal drikkes som muligheter. Marie Curie protesterte mot denne typen behandling og advarte om at effekten av stråling på menneskekroppen ikke var godt forstått. Curie døde senere av aplastisk anemi , sannsynligvis forårsaket av eksponering for ioniserende stråling. På 1930-tallet, etter en rekke tilfeller av bennekrose og død av radiumbehandlingsentusiaster, hadde radiumholdige legemidler i stor grad blitt fjernet fra markedet ( radioaktivt kvaksalveri ).

Se også

Referanser

Merknader

Eksterne linker

  • [3] - "The confusing world of stråldosimetri" - MA Boyd, US Environmental Protection Agency. En redegjørelse for kronologiske forskjeller mellom dosimetri -systemer i USA og ICRP.
  • "Halveringstykkelse for forskjellige materialer" . Kompass -deRose -guiden til beredskap - Herdede tilfluktsrom.