Strålskydd

Strålskydd , även känt som strålskydd , definieras av Internationella atomenergiorganet (IAEA) som "skyddet av människor från skadliga effekter av exponering för joniserande strålning , och medel för att uppnå detta". Exponering kan komma från en strålningskälla utanför människokroppen eller på grund av inre strålning orsakad av intag av radioaktiv kontaminering .

Joniserande strålning används i stor utsträckning inom industri och medicin och kan utgöra en betydande hälsorisk genom att orsaka mikroskopisk skada på levande vävnad. Det finns två huvudkategorier av hälsoeffekter av joniserande strålning. Vid höga exponeringar kan det orsaka "vävnadseffekter", även kallade "deterministiska" effekter på grund av säkerheten om att de inträffar, konventionellt indikerade av enheten grå och resulterar i akut strålningssyndrom . För lågnivåexponeringar kan det finnas statistiskt förhöjda risker för strålningsinducerad cancer , kallade " stokastiska effekter" på grund av osäkerheten om att de inträffar, vilket konventionellt indikeras av enheten sievert .

Grundläggande för strålskydd är att undvika eller minska dosen med hjälp av de enkla skyddsmåtten tid, avstånd och avskärmning. Exponeringens varaktighet bör begränsas till vad som är nödvändigt, avståndet från strålningskällan bör maximeras och källan eller målet bör skyddas när så är möjligt. För att mäta personlig dosupptagning vid yrkes- eller nödexponering, för extern strålning används persondosimetrar och för intern dos på grund av intag av radioaktiv kontaminering, tillämpas bioanalystekniker.

För strålskydd och dosimetribedömning publicerar Internationella kommissionen för strålskydd (ICRP) och Internationella kommissionen för strålningsenheter och mätningar ( ICRU) rekommendationer och data som används för att beräkna de biologiska effekterna på människokroppen av vissa nivåer av strålning, och därmed rekommendera acceptabla dosupptagsgränser.

Principer

Internationella politiska relationer inom strålskydd. ICRP är allmänt erkänt av tillsynsmyndigheter som den internationella auktoriteten för god praxis
Externa doskvantiteter som används inom strålskydd och dosimetri - baserat på ICRU-rapport 57
Grafik som visar samband mellan radioaktivitet och detekterad joniserande strålning

ICRP rekommenderar, utvecklar och underhåller det internationella strålskyddssystemet, baserat på utvärdering av den stora mängd vetenskapliga studier som finns tillgängliga för att jämställa risk med mottagna dosnivåer. Systemets hälsomål är "att hantera och kontrollera exponeringar för joniserande strålning så att deterministiska effekter förhindras, och riskerna för stokastiska effekter reduceras i den utsträckning som rimligen kan uppnås".

ICRP:s rekommendationer går ner till nationella och regionala tillsynsmyndigheter, som har möjlighet att införliva dem i sin egen lag; denna process visas i det bifogade blockschemat. I de flesta länder arbetar en nationell tillsynsmyndighet för att säkerställa en säker strålmiljö i samhället genom att ställa dosbegränsningskrav som i allmänhet baseras på ICRP:s rekommendationer.

Exponeringssituationer

ICRP erkänner planerade, nödsituationer och existerande exponeringssituationer, enligt beskrivningen nedan;

  • Planerad exponering – definieras som "...där strålskydd kan planeras i förväg, innan exponeringar inträffar, och där exponeringarnas storlek och omfattning rimligt kan förutsägas." Dessa är till exempel i yrkesexponeringssituationer, där det är nödvändigt för personal att arbeta i en känd strålningsmiljö.
  • Nödexponering – definieras som "...oväntade situationer som kan kräva brådskande skyddsåtgärder". Detta skulle vara som en akut kärnteknisk händelse.
  • Befintlig exponering – definieras som "...att vara de som redan finns när ett beslut om kontroll måste fattas". Dessa kan vara sådana från naturligt förekommande radioaktiva material som finns i miljön.

Reglering av dosupptag

ICRP använder följande övergripande principer för alla kontrollerbara exponeringssituationer.

  • Motivering: Ingen onödig användning av strålning tillåts, vilket innebär att fördelarna måste överväga nackdelarna.
  • Begränsning: Varje individ måste skyddas mot risker som är för stora, genom tillämpning av individuella stråldosgränser.
  • Optimering: Denna process är avsedd för tillämpning på de situationer som har ansetts vara motiverade. Det betyder att "sannolikheten för att drabbas av exponeringar, antalet exponerade personer och storleken på deras individuella doser" bör alla hållas så låga som rimligen är möjliga (eller rimligen praktiskt möjligt) känd som ALARA eller ALARP . Den tar hänsyn till ekonomiska och samhälleliga faktorer.

Faktorer i extern dosupptag

Huvudartikel: sievert

Det finns tre faktorer som styr mängden, eller dosen, av strålning som tas emot från en källa. Strålningsexponering kan hanteras av en kombination av dessa faktorer:

  1. Tid : Att minska tiden för en exponering minskar den effektiva dosen proportionellt. Ett exempel på att minska stråldoserna genom att minska exponeringstiden kan vara att förbättra operatörsutbildningen för att minska den tid det tar att hantera en radioaktiv källa.
  2. Avstånd : Ökat avstånd minskar dosen på grund av den omvända kvadratlagen . Avstånd kan vara så enkelt som att hantera en källa med pincett snarare än fingrar. Till exempel, om ett problem uppstår under fluoroskopisk procedur, gå bort från patienten om det är möjligt.
  3. Avskärmning : Strålningskällor kan avskärmas med fast eller flytande material, som absorberar strålningsenergin. Termen "biologisk sköld" används för att absorbera material placerat runt en kärnreaktor, eller annan strålningskälla, för att minska strålningen till en nivå som är säker för människor. Avskärmningsmaterialen är betong- och blysköld som är 0,25 mm tjock för sekundär strålning och 0,5 mm tjock för primär strålning

Intern dosupptag

Huvudartikel: engagerad dos
Storskaligt handskfack inom kärnkraftsindustrin innehöll tidigare luftburna radioaktiva partiklar.

Intern dos, på grund av inandning eller förtäring av radioaktiva ämnen, kan resultera i stokastiska eller deterministiska effekter, beroende på mängden radioaktivt material som intas och andra biokinetiska faktorer.

Risken från en intern källa på låg nivå representeras av den dos kvantitet förpliktad dos , som har samma risk som samma mängd extern effektiv dos .

Intag av radioaktivt material kan ske genom fyra vägar:

  • inandning av luftburna föroreningar som radongas och radioaktiva partiklar
  • intag av radioaktiv kontaminering i mat eller vätskor
  • absorption av ångor såsom tritiumoxid genom huden
  • injektion av medicinska radioisotoper såsom teknetium-99m

Yrkesriskerna från luftburna radioaktiva partiklar i nukleära och radiokemiska tillämpningar minskas avsevärt genom den omfattande användningen av handskfack för att innehålla sådant material. För att skydda mot inandning av radioaktiva partiklar i omgivande luft, andningsskydd med partikelfilter.

För att övervaka koncentrationen av radioaktiva partiklar i omgivande luft, mäter övervakningsinstrument för radioaktiva partiklar koncentrationen eller närvaron av luftburet material.

För intagna radioaktiva material i mat och dryck används specialiserade laboratorieradiometriska analysmetoder för att mäta koncentrationen av sådana material.

Rekommenderade gränser för dosupptag

USA Dept of Energy 2010 dostabell i sievert för en mängd olika situationer och tillämpningar.
Olika doser av strålning i sievert, allt från trivialt till dödligt.

ICRP rekommenderar ett antal gränser för dosupptag i tabell 8 i ICRP-rapport 103. Dessa gränser är "situationsberoende", för planerade, akuta och befintliga situationer. Inom dessa situationer ges gränser för vissa utsatta grupper;

  • Planerad exponering – gränsvärden för yrkesmässig, medicinsk och offentlig exponering. Den yrkesmässiga exponeringsgränsen för effektiv dos är 20 mSv per år, i genomsnitt över definierade perioder på 5 år, utan att ett enskilt år överstiger 50 mSv. Den offentliga exponeringsgränsen är 1 mSv på ett år.
  • Nödexponering – gränsvärden för yrkesmässig och offentlig exponering
  • Befintlig exponering – referensnivåer för alla exponerade personer

Det offentliga informationsdosdiagrammet från USA:s energidepartement, som visas här till höger, gäller USA:s reglering, som är baserad på ICRP:s rekommendationer. Observera att exemplen på raderna 1 till 4 har en skala för doshastighet (strålning per tidsenhet), medan 5 och 6 har en skala för total ackumulerad dos.

ALARP & ALARA

Huvudartikel: ALARA

ALARP är en akronym för en viktig princip vid exponering för strålning och andra hälsorisker på arbetsplatsen och står i Storbritannien för " As Low As Reasonably Practicable" . Syftet är att minimera risken för radioaktiv exponering eller annan fara samtidigt som man måste komma ihåg att viss exponering kan vara acceptabel för att främja uppgiften. Den motsvarande termen ALARA , "As Low As Reasonably Achievable" , används oftare utanför Storbritannien.

Denna kompromiss är väl illustrerad inom radiologi . Appliceringen av strålning kan hjälpa patienten genom att ge läkare och annan hälso- och sjukvårdspersonal en medicinsk diagnos, men exponeringen av patienten bör vara tillräckligt låg för att hålla den statistiska sannolikheten för cancer eller sarkom ( stokastiska effekter) under en acceptabel nivå, och för att eliminera deterministiska effekter (t.ex. hudrodnad eller grå starr). En acceptabel nivå av incidens av stokastiska effekter anses vara lika för en arbetstagare som risken vid annat strålningsarbete som allmänt anses vara säkert.

Denna policy bygger på principen att vilken mängd strålning som helst, oavsett hur liten den är, kan öka risken för negativa biologiska effekter som cancer . Den bygger också på principen att sannolikheten för att negativa effekter av strålningsexponering uppstår ökar med den kumulativa livstidsdosen. Dessa idéer kombineras för att bilda den linjära no-threshold-modellen som säger att det inte finns en tröskel vid vilken det finns en ökning av förekomsten av stokastiska effekter med ökande dos. Samtidigt ger radiologi och andra metoder som involverar användning av joniserande strålning fördelar, så att minska strålningsexponeringen kan minska effektiviteten av en medicinsk praxis. Den ekonomiska kostnaden, till exempel att lägga till en barriär mot strålning, måste också beaktas vid tillämpning av ALARP-principen. Datortomografi , mer känd som CT-skanningar eller CAT-skanningar har gjort ett enormt bidrag till medicinen, dock inte utan viss risk. De använder joniserande strålning som kan orsaka cancer, särskilt hos barn. När vårdgivare följer korrekta indikationer för deras användning och barnsäkra tekniker snarare än vuxentekniker, kan nedströms cancer förebyggas.

Personliga stråldosimetrar

Huvudartikel: Dosimeter

Stråldosimetern är ett viktigt personligt dosmätinstrument. Den bärs av den som övervakas och används för att uppskatta den externa stråldosen som deponeras hos personen som bär enheten. De används för gamma-, röntgen-, beta- och annan starkt penetrerande strålning, men inte för svagt penetrerande strålning som alfapartiklar. Traditionellt användes filmmärken för långtidsövervakning och kvartsfiberdosimetrar för korttidsövervakning. Dessa har dock mestadels ersatts av termoluminescent dosimetri (TLD) märken och elektroniska dosimetrar. Elektroniska dosimetrar kan ge en larmvarning om en förinställd doströskel har nåtts, vilket möjliggör säkrare arbete vid potentiellt högre strålningsnivåer, där den mottagna dosen måste övervakas kontinuerligt.

Arbetare som utsätts för strålning, såsom radiografer , kärnkraftverksarbetare , läkare som använder strålbehandling , de i laboratorier som använder radionuklider , och HAZMAT -team måste bära dosimetrar så att en registrering av yrkesexponering kan göras. Sådana anordningar benämns i allmänhet "lagliga dosimetrar" om de har godkänts för användning vid registrering av personaldoser för regulatoriska ändamål.

Dosimetrar kan bäras för att få en helkroppsdos och det finns även specialisttyper som kan bäras på fingrarna eller fästas på huvudbonader, för att mäta den lokaliserade kroppsstrålningen för specifika aktiviteter.

Vanliga typer av bärbara dosimetrar för joniserande strålning inkluderar:

Strålskydd

Diagram som visar olika former av joniserande strålning och vilken typ av material som används för att stoppa eller minska den typen.
Den totala absorptionskoefficienten för bly (atomnummer 82) för gammastrålar, plottad mot gammaenergi, och bidragen från de tre effekterna. Här dominerar den fotoelektriska effekten vid låg energi. Över 5 MeV börjar parproduktionen att dominera.
Ett blyslott byggt för att skydda ett radioaktivt prov i ett labb, som är en form av blyavskärmning .

I princip vilket material som helst kan fungera som en sköld från gamma- eller röntgenstrålar om det används i tillräckliga mängder. Olika typer av joniserande strålning samverkar på olika sätt med skärmningsmaterial. Effektiviteten av skärmningen är beroende av stoppeffekten , som varierar med typen och energin av strålning och det skärmningsmaterial som används. Olika skärmningstekniker används därför beroende på applikation och strålningens typ och energi.

Avskärmning minskar strålningsintensiteten och ökar med tjockleken. Detta är ett exponentiellt förhållande med gradvis avtagande effekt när lika delar av skärmningsmaterial läggs till. En kvantitet som kallas halveringstjocklekar används för att beräkna detta. Till exempel minskar en praktisk sköld i ett nedfallsskydd med tio halveringstjocklekar av packad smuts, som är ungefär 115 cm (3 ft 9 in), gammastrålar till 1/1024 av sin ursprungliga intensitet (dvs. 2 −10 ).

Effektiviteten hos ett avskärmande material ökar i allmänhet med dess atomnummer, kallat Z , förutom neutronavskärmning, som lättare skyddas av sådana som neutronabsorbatorer och moderatorer som föreningar av bor , t.ex. borsyra , kadmium , kol och väte .

Graded- Z- skärmning är ett laminat av flera material med olika Z- värden ( atomnummer ) utformat för att skydda mot joniserande strålning . Jämfört med skärmning av ett material har samma massa av Z -skärmning visat sig minska elektronpenetrationen med över 60 %. Det används ofta i satellitbaserade partikeldetektorer och erbjuder flera fördelar:

  • skydd mot strålskador
  • minskning av bakgrundsljud för detektorer
  • lägre massa jämfört med skärmning av ett material

Designen varierar, men involverar vanligtvis en gradient från hög Z (vanligtvis tantal ) genom successivt lägre Z- element som tenn , stål och koppar , vanligtvis slutar med aluminium . Ibland används även lättare material som polypropen eller borkarbid .

I en typisk Z- sköld sprider det höga Z- skiktet effektivt protoner och elektroner. Det absorberar också gammastrålar, vilket producerar röntgenfluorescens . Varje efterföljande lager absorberar röntgenfluorescensen från det föregående materialet, vilket så småningom minskar energin till en lämplig nivå. Varje minskning av energi producerar Bremsstrahlung- och Auger-elektroner , som ligger under detektorns energitröskel. Vissa konstruktioner inkluderar också ett yttre lager av aluminium, som helt enkelt kan vara satellitens skal. Effektiviteten av ett material som en biologisk sköld är relaterad till dess tvärsnitt för spridning och absorption, och till en första approximation är proportionell mot den totala massan av material per ytenhet placerad längs siktlinjen mellan strålkällan och området att skyddas. Sålunda mäts skärmningsstyrka eller "tjocklek" konventionellt i enheter g/ cm2 . Strålningen som lyckas ta sig igenom faller exponentiellt med tjockleken på skölden. I röntgenanläggningar kan väggar som omger rummet med röntgengeneratorn innehålla blyavskärmning som blyark, eller så kan gipset innehålla bariumsulfat . Operatörer ser målet genom en blyinfattad glasskärm , eller om de måste förbli i samma rum som målet, bär blyförkläden .

Partikelstrålning

Partikelstrålning består av en ström av laddade eller neutrala partiklar, både laddade joner och subatomära elementarpartiklar. Detta inkluderar solvind , kosmisk strålning och neutronflöde i kärnreaktorer .

Elektromagnetisk strålning

Elektromagnetisk strålning består av emissioner av elektromagnetiska vågor , vars egenskaper beror på våglängden .

  • Röntgen- och gammastrålning absorberas bäst av atomer med tunga kärnor ; ju tyngre kärna, desto bättre absorption. I vissa speciella tillämpningar används utarmat uran eller torium , men bly är mycket vanligare; Det krävs ofta flera cm . Bariumsulfat används också i vissa applikationer. Men när kostnaden är viktig kan nästan vilket material som helst användas, men det måste vara mycket tjockare. De flesta kärnreaktorer använder tjocka betongsköldar för att skapa en biosköld med ett tunt vattenkylt blylager på insidan för att skydda den porösa betongen från kylvätskan inuti. Betongen är också gjord med tunga ballastmaterial, såsom Baryte eller MagnaDense ( Magnetite ), för att underlätta betongens avskärmande egenskaper. Gammastrålar absorberas bättre av material med högt atomnummer och hög densitet, även om ingen av effekterna är viktig jämfört med den totala massan per area i gammastrålningens väg.
  • Ultraviolett (UV) strålning joniserar i sina kortaste våglängder men penetrerar inte, så den kan skyddas av tunna ogenomskinliga lager som solskyddsmedel , kläder och skyddsglasögon. Skydd mot UV är enklare än för de andra strålningsformerna ovan, så det övervägs ofta separat.

I vissa fall kan felaktig avskärmning faktiskt göra situationen värre, när strålningen interagerar med det avskärmande materialet och skapar sekundär strålning som absorberas lättare i organismerna. Till exempel, även om material med högt atomnummer är mycket effektiva för att skydda fotoner , kan användning av dem för att skydda beta-partiklar orsaka högre strålningsexponering på grund av produktionen av Bremsstrahlung -röntgenstrålar, och därför rekommenderas material med lågt atomnummer. Att använda ett material med ett högt neutronaktiveringstvärsnitt för att avskärma neutroner kommer också att resultera i att själva avskärmningsmaterialet blir radioaktivt och därmed farligare än om det inte vore närvarande .

Personlig skyddsutrustning (PPE)—Strålning

Personlig skyddsutrustning (PPE) inkluderar alla kläder och tillbehör som kan bäras för att förhindra allvarlig sjukdom och skada till följd av exponering för radioaktivt material. Dessa inkluderar en SR100 (skydd i 1 timme), SR200 (skydd i 2 timmar). Eftersom strålning kan påverka människor genom inre och yttre kontaminering har olika skyddsstrategier utvecklats för att skydda människor från de skadliga effekterna av strålningsexponering från ett spektrum av källor. Några av dessa strategier som utvecklats för att skydda mot intern, extern och högenergistrålning beskrivs nedan.

Inre föroreningsskyddsutrustning

Inre kontamineringsskyddsutrustning skyddar mot inandning och förtäring av radioaktivt material. Intern avsättning av radioaktivt material resulterar i direkt exponering av strålning för organ och vävnader inuti kroppen. Andningsskyddsutrustningen som beskrivs nedan är utformad för att minimera risken för att sådant material andas in eller förtärs när räddningspersonal exponeras för potentiellt radioaktiva miljöer.

Återanvändbara luftrenande andningsskydd (APR)

  • Elastisk ansiktsmask bärs över mun och näsa
  • Innehåller filter, patroner och kanistrar för att ge ökat skydd och bättre filtrering

Powered Air-Purifying Respirator (PAPR)

  • Batteridriven fläkt tvingar fram kontaminering genom luftrenande filter
  • Renad luft levereras under positivt tryck till ansiktsstycket

Andningsskydd (SAR)

  • Tryckluft levereras från en stationär källa till ansiktsmasken

Extra respirator

  • Skyddar bäraren från att andas skadliga gaser, ångor, ångor och damm
  • Kan utformas som ett luftrenande escape-andningsskydd (APER) eller ett andningsskydd av typen fristående andningsapparat (SCBA).
  • Andningsskydd av typ SCBA har en ansluten källa för andningsluft och en huva som ger en barriär mot förorenad utomhusluft

Självförsörjande andningsapparat (SCBA)

  • Ger mycket ren, torr tryckluft till helmask via en slang
  • Luften andas ut till omgivningen
  • Bär när du går in i miljöer som är omedelbart farliga för liv och hälsa (IDLH) eller när informationen är otillräcklig för att utesluta IDLH-atmosfär

Extern föroreningsskyddsutrustning

Extern kontamineringsskyddsutrustning utgör en barriär för att skydda radioaktivt material från att deponeras externt på kroppen eller kläderna. Den hudskyddsutrustning som beskrivs nedan fungerar som en barriär för att blockera radioaktivt material från att fysiskt vidröra huden, men skyddar inte mot externt penetrerande högenergistrålning.

Kemikaliebeständig innerdräkt

  • Porös overall-Dermalt skydd mot aerosoler, torra partiklar och ofarliga vätskor.
  • Icke-porös overall som ger hudskydd mot:
    • Torra pulver och fasta ämnen
    • Blodburna patogener och biologiska faror
    • Kemiska stänk och oorganiska syra/basaerosoler
    • Milda flytande kemikaliestänk från gifter och frätande ämnen
    • Giftiga industriella kemikalier och material

Nivå C ekvivalent: Bunker Gear

  • Brandmans skyddskläder
  • Flam/vattenbeständig
  • Hjälm, handskar, fotutrustning och huva

Nivå B ekvivalent—icke gastät inkapslingsdräkt

  • Designad för miljöer som är omedelbara hälsorisker men som inte innehåller några ämnen som kan absorberas av huden

Nivå A-ekvivalent – ​​helt inkapslande kemikalie- och ångskyddsdräkt

  • Designad för miljöer som är omedelbara hälsorisker och innehåller ämnen som kan tas upp av huden

Extern penetrerande strålning

Det finns många lösningar för att skärma mot lågenergistrålning som lågenergiröntgen . Blyskyddsslitage som blyförkläden kan skydda patienter och läkare från de potentiellt skadliga strålningseffekterna av dagliga medicinska undersökningar. Det är fullt möjligt att skydda stora ytor av kroppen från strålning i det lägre energispektrumet eftersom mycket lite avskärmande material krävs för att ge det nödvändiga skyddet. Nyligen genomförda studier visar att kopparskärmning är mycket effektivare än bly och kommer sannolikt att ersätta det som standardmaterial för strålningsskärmning. [ citat behövs ]

Personlig avskärmning mot mer energetisk strålning såsom gammastrålning är mycket svår att uppnå eftersom den stora massan av skyddsmaterial som krävs för att ordentligt skydda hela kroppen skulle göra funktionell rörelse nästan omöjlig. För detta är partiell kroppsavskärmning av radiokänsliga inre organ den mest genomförbara skyddsstrategin.

Den omedelbara faran med intensiv exponering för högenergigammastrålning är Acute Radiation Syndrome (ARS), ett resultat av irreversibel benmärgsskada. Konceptet med selektiv avskärmning är baserat på den regenerativa potentialen hos de hematopoetiska stamceller som finns i benmärgen. Stamcellernas regenerativa kvalitet gör det bara nödvändigt att skydda tillräckligt med benmärg för att återbefolka kroppen med opåverkade stamceller efter exponeringen: ett liknande koncept som tillämpas vid hematopoetisk stamcellstransplantation (HSCT), som är en vanlig behandling för patienter med leukemi. Detta vetenskapliga framsteg möjliggör utvecklingen av en ny klass av relativt lätt skyddsutrustning som skyddar höga koncentrationer av benmärg för att skjuta upp det hematopoetiska subsyndromet av akut strålningssyndrom till mycket högre doser.

En teknik är att tillämpa selektiv avskärmning för att skydda den höga koncentrationen av benmärg som lagras i höfterna och andra radiokänsliga organ i buken. Detta ger första responders ett säkert sätt att utföra nödvändiga uppdrag i radioaktiva miljöer.

Strålskyddsinstrument

Praktisk strålmätning med hjälp av kalibrerade strålskyddsinstrument är väsentligt för att utvärdera skyddsåtgärdernas effektivitet och för att bedöma den stråldos som sannolikt kommer att tas emot av individer. Mätinstrumenten för strålskydd är både "installerade" (i fast position) och bärbara (handhållna eller transportabla).

Installerade instrument

Installerade instrument är fixerade i positioner som är kända för att vara viktiga för att bedöma den allmänna strålningsrisken i ett område. Exempel är installerade "område"-strålningsmonitorer, Gamma-förreglingsmonitorer, personalutgångsmonitorer och luftburna partikelmonitorer.

Områdesstrålningsmonitorn kommer att mäta den omgivande strålningen, vanligtvis röntgen, gamma eller neutroner; dessa är strålningar som kan ha betydande strålningsnivåer över ett intervall som överstiger tiotals meter från sin källa och därmed täcka ett brett område.

Gammastrålnings "interlock monitorer" används i applikationer för att förhindra oavsiktlig exponering av arbetare för en överdos genom att förhindra personal att komma åt ett område när en hög strålningsnivå är närvarande. Dessa låser processåtkomsten direkt.

Luftburna föroreningsmonitorer mäter koncentrationen av radioaktiva partiklar i den omgivande luften för att skydda mot att radioaktiva partiklar förtärs eller deponeras i personalens lungor. Dessa instrument ger normalt ett lokalt larm, men är ofta anslutna till ett integrerat säkerhetssystem så att områden på anläggningen kan evakueras och personal förhindras från att komma in i en luft med hög luftburen förorening.

Personal exit monitors (PEM) används för att övervaka arbetare som lämnar ett "kontaminationskontrollerat" eller potentiellt kontaminerat område. Dessa kan vara i form av handmonitorer, klädesponder eller helkroppsmonitorer. Dessa övervakar ytan på arbetarens kropp och kläder för att kontrollera om någon radioaktiv förorening har deponerats. Dessa mäter vanligtvis alfa eller beta eller gamma, eller kombinationer av dessa.

UK National Physical Laboratory publicerar en god praxis-guide genom sitt Ionizing Radiation Metrology Forum angående tillhandahållande av sådan utrustning och metodiken för att beräkna de larmnivåer som ska användas.

Bärbara instrument

Handhållen jonkammarmätare som används för ytdoshastighet på en av tre termoelektriska radioisotopgeneratorer (RTG) för rymdfarkosten Cassini.
Huvudartikel: mätare

Bärbara instrument är handhållna eller transporterbara. Det handhållna instrumentet används vanligtvis som en mätare för att kontrollera ett föremål eller en person i detalj, eller bedöma ett område där ingen installerad instrumentering finns. De kan också användas för övervakning av personalens utträde eller kontroller av personalföroreningar i fält. Dessa mäter vanligtvis alfa, beta eller gamma, eller kombinationer av dessa.

Transportabla instrument är i allmänhet instrument som skulle ha installerats permanent, men som tillfälligt placeras i ett område för att ge kontinuerlig övervakning där det är sannolikt att det kommer att finnas en fara. Sådana instrument installeras ofta på vagnar för att möjliggöra enkel utplacering och är förknippade med tillfälliga driftssituationer.

I Storbritannien har HSE utfärdat en användarvägledning om val av rätt strålmätningsinstrument för den aktuella tillämpningen . Detta täcker all teknik för strålningsinstrument och är en användbar jämförande guide.

Instrumenttyper

Ett antal vanliga detekteringsinstrumenttyper listas nedan och används för både fast och undersökningsövervakning.

Länkarna bör följas för en mer utförlig beskrivning av var och en.

Strålningsrelaterade mängder

Följande tabell visar de huvudsakliga strålningsrelaterade mängderna och enheterna.

Joniserande strålningsrelaterade mängder      visa ‧ prata ‧ redigera
Kvantitet Enhet Symbol Härledning År SI ekvivalent
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
Exponering ( X ) coulomb per kilogram C/kg C⋅kg −1 luft 1974 SI-enhet
röntgen R esu / 0,001293 g luft 1928 2,58 × 10 −4 C/kg
Absorberad dos ( 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
Ekvivalent dos ( H ) sievert Sv J⋅kg −1 × W R 1977 SI-enhet
röntgen motsvarande man rem 100 erg⋅g −1 x W R 1971 0,010 Sv
Effektiv dos ( E ) sievert Sv J⋅kg −1 × W R × W T 1977 SI-enhet
röntgen motsvarande man rem 100 erg⋅g −1 × W R × W T 1971 0,010 Sv

Strålningsutmaningar för rymdfarkoster

Rymdfarkoster, både robotar och bemannade, måste klara den höga strålningsmiljön i yttre rymden. Strålning som sänds ut av solen och andra galaktiska källor och fångas i "bälten" är farligare och hundratals gånger mer intensiv än strålningskällor som medicinska röntgenstrålar eller normal kosmisk strålning som vanligtvis upplevs på jorden. När de intensivt joniserande partiklarna som finns i rymden träffar mänsklig vävnad, kan det resultera i cellskador och kan så småningom leda till cancer.

Den vanliga metoden för strålskydd är materialavskärmning av rymdfarkoster och utrustningsstrukturer (vanligtvis aluminium), eventuellt förstärkt med polyeten i mänskliga rymdfärder där det främsta problemet är högenergiprotoner och kosmiska stråljoner. På obemannade rymdfarkoster i miljöer med hög elektrondos som Jupiter-uppdrag, eller medium Earth orbit (MEO), kan ytterligare avskärmning med material med högt atomnummer vara effektiv. Vid långvariga besättningsuppdrag kan man dra fördel av de goda skyddsegenskaperna hos flytande vätebränsle och vatten.

NASA Space Radiation Laboratory använder sig av en partikelaccelerator som producerar strålar av protoner eller tunga joner. Dessa joner är typiska för de som accelereras i kosmiska källor och av solen. Jonstrålarna rör sig genom en 100 m (328 fot) transporttunnel till den 37 m 2 (400 kvadratfot) skärmade målhallen. Där träffar de målet, som kan vara ett biologiskt prov eller avskärmningsmaterial. I en NASA-studie från 2002 fastställdes det att material som har höga vätehalter, såsom polyeten , kan minska primär och sekundär strålning i större utsträckning än metaller, såsom aluminium. Problemet med denna "passiva avskärmning"-metod är att strålningsinteraktioner i materialet genererar sekundär strålning.

Active Shielding, det vill säga att använda magneter, högspänningar eller konstgjorda magnetosfärer för att bromsa eller avleda strålning, har ansetts potentiellt bekämpa strålning på ett genomförbart sätt. Hittills uppväger kostnaden för utrustning, kraft och vikt för aktiv avskärmningsutrustning deras fördelar. Till exempel skulle aktiv strålningsutrustning behöva en beboelig volymstorlek för att inrymma den, och magnetiska och elektrostatiska konfigurationer är ofta inte homogena i intensitet, vilket gör att högenergipartiklar kan penetrera magnetiska och elektriska fält från lågintensiva delar, som spetsar i dipolära delar. jordens magnetfält. Från och med 2012 genomgår NASA forskning i supraledande magnetisk arkitektur för potentiella aktiva skärmningsapplikationer.

Tidiga strålningsfaror

Använder tidiga Crookes rörröntgenapparater 1896. En man tittar på sin hand med ett fluoroskop för att optimera röremissionerna, den andra har huvudet nära röret. Inga försiktighetsåtgärder vidtas.
Monument till alla nationers röntgen- och radiummartyrer restes 1936 på St. Georg-sjukhuset i Hamburg, till minne av 359 tidiga radiologarbetare.

Farorna med radioaktivitet och strålning upptäcktes inte omedelbart. Upptäckten av röntgenstrålar 1895 ledde till omfattande experiment av forskare, läkare och uppfinnare. Många människor började berätta historier om brännskador, håravfall och värre i tekniska tidskrifter redan 1896. I februari samma år utförde professor Daniel och Dr. Dudley vid Vanderbilt University ett experiment som involverade röntgenbilder av Dudleys huvud som resulterade i att han tappade hår. . En rapport av Dr. HD Hawks, en examen från Columbia College, om hans svåra brännskador på hand och bröst under en röntgendemonstration, var den första av många andra rapporter i Electrical Review .

Många experimenterare inklusive Elihu Thomson vid Thomas Edisons labb, William J. Morton , och Nikola Tesla rapporterade också om brännskador. Elihu Thomson exponerade medvetet ett finger för ett röntgenrör under en tidsperiod och upplevde smärta, svullnad och blåsor. Andra effekter, inklusive ultravioletta strålar och ozon, fick ibland skulden för skadan. Många fysiker hävdade att det inte fanns några effekter av röntgenexponering alls.

Redan 1902 skrev William Herbert Rollins nästan förtvivlat att hans varningar om farorna med vårdslös användning av röntgenstrålar inte lyssnades, varken av industrin eller av hans kollegor. Vid det här laget hade Rollins bevisat att röntgenstrålar kunde döda försöksdjur, kunde få ett gravid marsvin att abortera och att de kunde döda ett foster. [ självpublicerad källa? ] Han betonade också att "djur varierar i känslighet för den yttre verkan av röntgenljus" och varnade för att dessa skillnader skulle beaktas när patienter behandlades med hjälp av röntgenstrålar.

Innan strålningens biologiska effekter var kända började många fysiker och företag marknadsföra radioaktiva ämnen som patentmedicin i form av pigment som lyser i mörkret. Exempel var radiumlavemangsbehandlingar och radiuminnehållande vatten som skulle drickas som tonika. Marie Curie protesterade mot denna typ av behandling och varnade för att effekterna av strålning på människokroppen inte var väl förstått. Curie dog senare av aplastisk anemi , troligen orsakad av exponering för joniserande strålning. På 1930-talet, efter ett antal fall av bennekros och död för radiumbehandlingsentusiaster, hade radiuminnehållande läkemedel till stor del tagits bort från marknaden ( radioaktivt kvacksalveri) .

Se även

Anteckningar

externa länkar

  • [3] - "The confusing world of radiation dosimetry" - MA Boyd, US Environmental Protection Agency. En redogörelse för kronologiska skillnader mellan USA och ICRP dosimetrisystem.
  • "Halving tjocklek för olika material" . Compass DeRose Guide to Emergency Preparedness - Hardened Shelters.
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Radiation_protection&oldid=1143802869 "