Ochrona przed promieniowaniem - Radiation protection

Ochrona radiologiczna , zwana również ochroną radiologiczną , jest zdefiniowana przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej (MAEA) jako „Ochrona ludzi przed szkodliwymi skutkami narażenia na promieniowanie jonizujące oraz środki do osiągnięcia tego”. Narażenie może pochodzić ze źródła promieniowania znajdującego się poza ciałem ludzkim lub z powodu napromieniowania wewnętrznego spowodowanego spożyciem skażenia radioaktywnego .

Promieniowanie jonizujące jest szeroko stosowane w przemyśle i medycynie i może stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia, powodując mikroskopijne uszkodzenia żywej tkanki. Istnieją dwie główne kategorie skutków zdrowotnych promieniowania jonizującego. Przy wysokich ekspozycjach może powodować efekty „tkankowe”, zwane również efektami „deterministycznymi” ze względu na pewność ich wystąpienia, konwencjonalnie wskazywane przez jednostkę szarości i skutkujące ostrym zespołem popromiennym . W przypadku narażenia na niski poziom może występować statystycznie podwyższone ryzyko raka wywołanego promieniowaniem , zwane „ efektami stochastycznymi ” ze względu na niepewność ich wystąpienia, konwencjonalnie wskazywane przez siwert jednostkowy .

Podstawą ochrony przed promieniowaniem jest unikanie lub zmniejszanie dawki przy użyciu prostych środków ochronnych, takich jak czas, odległość i ekranowanie. Czas trwania narażenia należy ograniczyć do niezbędnego, odległość od źródła promieniowania należy zmaksymalizować, a w miarę możliwości źródło należy ekranować. Do pomiaru poboru dawki osobistej w przypadku narażenia zawodowego lub awaryjnego, dla promieniowania zewnętrznego stosuje się osobiste dozymetry , a dla dawki wewnętrznej w wyniku spożycia skażeń promieniotwórczych stosuje się techniki biotestów.

W celu ochrony przed promieniowaniem i oceny dozymetrycznej Międzynarodowa Komisja Ochrony przed Promieniowaniem (ICRP) oraz Międzynarodowa Komisja ds. Jednostek i Pomiarów Promieniowania (ICRU) publikują zalecenia i dane, które są wykorzystywane do obliczania biologicznego wpływu na organizm ludzki określonych poziomów promieniowania, a tym samym doradzać dopuszczalne limity wychwytu dawki.

Zasady

Międzynarodowe stosunki polityczne w ochronie radiologicznej

Wielkości dawek zewnętrznych stosowane w ochronie radiologicznej i dozymetrii - na podstawie raportu ICRU 57

Grafika przedstawiająca związki między radioaktywnością a wykrytym promieniowaniem jonizującym

ICRP zaleca, rozwija i utrzymuje Międzynarodowy System Ochrony Radiologicznej, oparty na ocenie dużej liczby dostępnych badań naukowych w celu zrównania ryzyka z otrzymanymi poziomami dawek. Cele zdrowotne systemu to „zarządzanie i kontrola narażenia na promieniowanie jonizujące, aby zapobiec deterministycznym skutkom, a ryzyko skutków stochastycznych zostało zredukowane w stopniu rozsądnie osiągalnym”.

Zalecenia ICRP spływają do krajowych i regionalnych organów regulacyjnych, które mają możliwość włączenia ich do własnego prawa; proces ten jest przedstawiony na załączonym schemacie blokowym. W większości krajów krajowy organ regulacyjny działa na rzecz zapewnienia bezpiecznego środowiska radiacyjnego w społeczeństwie, ustalając wymogi dotyczące ograniczenia dawki, które zasadniczo opierają się na zaleceniach ICRP.

Sytuacje narażenia

ICRP rozpoznaje sytuacje narażenia planowanego, awaryjnego i istniejącego, jak opisano poniżej;

• Ekspozycja planowana – definiowana jako „...gdzie ochrona radiologiczna może być zaplanowana z wyprzedzeniem, przed wystąpieniem narażenia i gdzie można racjonalnie przewidzieć wielkość i zakres narażenia”. Są to na przykład sytuacje narażenia zawodowego, w których konieczne jest, aby personel pracował w znanym środowisku promieniowania.
• Narażenie awaryjne – definiowane jako „...niespodziewane sytuacje, które mogą wymagać pilnych działań ochronnych”. Byłoby to na przykład awaryjne zdarzenie nuklearne.
• Ekspozycja istniejąca – definiowana jako „...będące tymi, które już istnieją w momencie podjęcia decyzji o kontroli”. Mogą to być np. materiały promieniotwórcze występujące w przyrodzie, które występują w środowisku.

Regulacja pobierania dawki

ICRP stosuje następujące ogólne zasady dla wszystkich kontrolowanych sytuacji narażenia.

• Uzasadnienie: Niedozwolone jest niepotrzebne wykorzystywanie promieniowania, co oznacza, że ​​korzyści muszą przeważać nad wadami.
• Ograniczenie: Każda osoba musi być chroniona przed zbyt dużym ryzykiem poprzez zastosowanie indywidualnych limitów dawki promieniowania.
• Optymalizacja: Ten proces jest przeznaczony do zastosowania w sytuacjach, które uznano za uzasadnione. Oznacza to, że „prawdopodobieństwo wystąpienia narażenia, liczba narażonych osób i wielkość ich indywidualnych dawek” powinny być utrzymywane na jak najniższym poziomie rozsądnie osiągalnym (lub możliwym; znane jako ALARA lub ALARP). Uwzględnia czynniki ekonomiczne i społeczne.

Czynniki w zewnętrznym wychwytywaniu dawki

Istnieją trzy czynniki, które kontrolują ilość lub dawkę promieniowania otrzymywanego ze źródła. Ekspozycja na promieniowanie może być zarządzana przez kombinację tych czynników:

1. Czas : Skrócenie czasu ekspozycji proporcjonalnie zmniejsza dawkę skuteczną . Przykładem zmniejszenia dawek promieniowania przez skrócenie czasu ekspozycji może być poprawa szkolenia operatorów w celu skrócenia czasu, jaki zajmuje im obsługa źródła promieniotwórczego.
2. Odległość : Zwiększenie odległości zmniejsza dawkę ze względu na prawo odwrotności kwadratu . Odległość może być tak prosta, jak posługiwanie się źródłem kleszczami, a nie palcami. Na przykład, jeśli problem pojawi się podczas zabiegu fluoroskopowego, odsuń się od pacjenta, jeśli to możliwe.
3. Ekranowanie : Źródła promieniowania mogą być osłonięte materiałem stałym lub płynnym, który pochłania energię promieniowania. Termin „osłona biologiczna” jest używany do pochłaniania materiału umieszczonego wokół reaktora jądrowego lub innego źródła promieniowania, aby zmniejszyć promieniowanie do poziomu bezpiecznego dla ludzi. Materiały ekranujące to beton i ekran ołowiany o grubości 0,25 mm dla promieniowania wtórnego i 0,5 mm dla promieniowania pierwotnego

Wewnętrzna absorpcja dawki

Wielkoskalowy schowek w przemyśle jądrowym zawierał unoszące się w powietrzu cząstki radioaktywne.

Dawka wewnętrzna, spowodowana inhalacją lub spożyciem substancji promieniotwórczych, może skutkować efektami stochastycznymi lub deterministycznymi, w zależności od ilości spożytego materiału promieniotwórczego i innych czynników biokinetycznych .

Ryzyko z niskiego poziomu wewnętrznego źródła jest reprezentowane przez dawkę popełnioną w ilości dawki , która ma takie samo ryzyko jak ta sama ilość zewnętrznej skutecznej dawki .

Pobieranie materiału radioaktywnego może odbywać się czterema drogami:

• wdychanie zanieczyszczeń unoszących się w powietrzu, takich jak radon i cząstki radioaktywne
• spożycie skażeń promieniotwórczych w żywności lub płynach
• wchłanianie oparów takich jak tlenek trytu przez skórę
• wstrzykiwanie medycznych radioizotopów, takich jak technet-99m

Zagrożenia zawodowe powodowane przez unoszące się w powietrzu cząstki radioaktywne w zastosowaniach jądrowych i radiochemicznych są znacznie zmniejszone dzięki szerokiemu stosowaniu komór rękawicowych do przechowywania takiego materiału. W celu ochrony przed wdychaniem cząstek radioaktywnych znajdujących się w otaczającym powietrzu noszone są maski oddechowe z filtrami cząstek stałych.

Aby monitorować stężenie cząstek radioaktywnych w otaczającym powietrzu, przyrządy do monitorowania cząstek radioaktywnych mierzą stężenie lub obecność materiałów unoszących się w powietrzu.

W przypadku spożywanych materiałów promieniotwórczych w żywności i napojach do pomiaru stężenia takich materiałów stosuje się specjalistyczne laboratoryjne metody radiometryczne.

Zalecane limity pobierania dawki

Wykres dawki USA Dept of Energy 2010 w siwertach dla różnych sytuacji i zastosowań.

Różne dawki promieniowania w siwertach, od trywialnych do śmiertelnych.

ICRP zaleca pewną liczbę limitów wychwytu dawki w tabeli 8 raportu ICRP 103. Limity te są „sytuacyjne” dla planowanych, awaryjnych i istniejących sytuacji. W takich sytuacjach podane są limity dla niektórych narażonych grup;

• Narażenie planowane – limity podane dla narażenia zawodowego, medycznego i publicznego. Limit narażenia zawodowego dawki skutecznej wynosi 20 mSv rocznie, uśredniony w określonych okresach 5 lat, przy czym żaden rok nie przekracza 50 mSv. Limit narażenia publicznego wynosi 1 mSv na rok.
• Narażenie awaryjne – limity podane dla narażenia zawodowego i publicznego
• Narażenie istniejące – poziomy odniesienia dla wszystkich osób narażonych

Wykres dawki informacji publicznej Departamentu Energii USA, pokazany po prawej stronie, dotyczy przepisów USA, które opierają się na zaleceniach ICRP. Należy zauważyć, że przykłady w wierszach 1 do 4 mają skalę mocy dawki (promieniowanie w jednostce czasu), podczas gdy 5 i 6 mają skalę całkowitej dawki skumulowanej.

ALARP I ALARA

ALARP jest akronimem oznaczającym ważną zasadę dotyczącą narażenia na promieniowanie i inne zagrożenia dla zdrowia w miejscu pracy, a w Wielkiej Brytanii oznacza „ Tak Low As Reasonably Praticable ”. Celem jest zminimalizowanie ryzyka narażenia radioaktywnego lub innego zagrożenia, pamiętając, że pewne narażenie może być dopuszczalne w celu dalszego wykonywania zadania. Równoważny termin ALARA , „Tak Low As Reasonably Achievable” , jest częściej używany poza Wielką Brytanią.

Kompromis ten dobrze ilustruje radiologia . Zastosowanie promieniowania może pomóc pacjentowi poprzez dostarczenie lekarzom i innym pracownikom służby zdrowia diagnozy medycznej, ale narażenie pacjenta powinno być wystarczająco niskie, aby utrzymać statystyczne prawdopodobieństwo wystąpienia nowotworów lub mięsaków (efekt stochastyczny) poniżej akceptowalnego poziomu, oraz eliminowanie efektów deterministycznych (np. zaczerwienienie skóry czy zaćma). Uznaje się, że dopuszczalny poziom występowania efektów stochastycznych jest równy dla pracownika z ryzykiem w innych pracach związanych z promieniowaniem, ogólnie uważanych za bezpieczne.

Polityka ta opiera się na zasadzie, że każda ilość narażenia na promieniowanie, nieważne jak mała, może zwiększyć ryzyko wystąpienia negatywnych skutków biologicznych, takich jak nowotwory . Opiera się również na zasadzie, że prawdopodobieństwo wystąpienia negatywnych skutków narażenia na promieniowanie wzrasta wraz ze skumulowaną dawką życia. Idee te połączono w liniowy model bezprogowy, który mówi, że nie ma progu, przy którym występuje wzrost częstości występowania efektów stochastycznych wraz ze wzrostem dawki. Jednocześnie radiologia i inne praktyki, w których stosuje się promieniowanie jonizujące, przynoszą korzyści, więc zmniejszenie narażenia na promieniowanie może zmniejszyć skuteczność praktyki medycznej. Przy stosowaniu zasady ALARP należy również wziąć pod uwagę koszt ekonomiczny, na przykład dodanie bariery chroniącej przed promieniowaniem. Tomografia komputerowa , lepiej znana jako tomografia komputerowa lub tomografia komputerowa , wniosła ogromny wkład w medycynę, jednak nie bez pewnego ryzyka. Wykorzystują promieniowanie jonizujące, które może powodować raka, zwłaszcza u dzieci. Gdy opiekunowie stosują się do właściwych wskazań do ich stosowania i technik bezpiecznych dla dzieci, a nie technik dla dorosłych, można zapobiegać nowotworom.

Osobiste dozymetry promieniowania

Dozymetr promieniowania jest ważnym osobistym przyrządem do pomiaru dawki. Jest noszony przez osobę monitorowaną i służy do oszacowania zewnętrznej dawki promieniowania zdeponowanej u osoby noszącej urządzenie. Służą do promieniowania gamma, rentgenowskiego, beta i innego silnie przenikliwego promieniowania, ale nie do promieniowania słabo przenikliwego, takiego jak cząstki alfa. Tradycyjnie do monitoringu długoterminowego stosowano identyfikatory foliowe, a dozymetry z włókna kwarcowego do monitoringu krótkoterminowego. Jednak zostały one w większości zastąpione przez plakietki dozymetrii termoluminescencyjnej (TLD) i dozymetry elektroniczne. Dozymetry elektroniczne mogą generować ostrzeżenie alarmowe, jeśli zostanie osiągnięty zadany próg dawki, umożliwiając bezpieczniejszą pracę przy potencjalnie wyższych poziomach promieniowania, gdzie otrzymana dawka musi być stale monitorowana.

Pracownicy narażeni na promieniowanie, tacy jak radiografowie , pracownicy elektrowni jądrowych , lekarze stosujący radioterapię , pracownicy laboratoriów stosujących radionuklidy oraz zespoły HAZMAT są zobowiązani do noszenia dozymetrów, aby można było sporządzić rejestr narażenia zawodowego. Takie urządzenia są ogólnie określane jako „dozymetry prawne”, jeśli zostały zatwierdzone do użytku w rejestrowaniu dawki dla personelu do celów regulacyjnych.

Dozymetry można nosić w celu uzyskania dawki na całe ciało, a istnieją również specjalistyczne typy, które można nosić na palcach lub przypinać do nakryć głowy, aby zmierzyć zlokalizowane napromieniowanie ciała dla określonych czynności.

Typowe typy dozymetrów do noszenia na ciele do promieniowania jonizującego obejmują:

• Dozymetr do plakietek foliowych
• Dozymetr z włókna kwarcowego
• Elektroniczny osobisty dozymetr
• Dozymetr termoluminescencyjny

Ekranowanie przed promieniowaniem

Diagram przedstawiający różne formy promieniowania jonizującego oraz rodzaj materiału używanego do zatrzymania lub ograniczenia tego typu.

Całkowity współczynnik absorpcji ołowiu (liczba atomowa 82) dla promieni gamma, wykreślony w funkcji energii gamma oraz udział trzech efektów. Tutaj dominuje efekt fotoelektryczny przy niskiej energii. Powyżej 5 MeV zaczyna dominować produkcja par.

Ołów zamek zbudowany, aby chronić próbkę radioaktywnego w laboratorium, będąc formą ołowianej osłony .

Prawie każdy materiał może działać jako osłona przed promieniowaniem gamma lub rentgenowskim, jeśli jest używany w wystarczających ilościach. Różne rodzaje promieniowania jonizującego oddziałują w różny sposób z materiałem ekranującym. Skuteczność ekranowania zależy od siły hamowania , która zmienia się w zależności od rodzaju i energii promieniowania oraz zastosowanego materiału ekranującego. W zależności od zastosowania oraz rodzaju i energii promieniowania stosuje się zatem różne techniki ekranowania.

Ekranowanie zmniejsza intensywność promieniowania, zwiększając się wraz z grubością. Jest to zależność wykładnicza, której efekt stopniowo maleje w miarę dodawania równych warstw materiału ekranującego. Do obliczenia tego używa się wielkości zwanej grubością o połowę . Na przykład, praktyczne tarczy w schronu z dziesięciu zmniejszenie o połowę grubościach brudu z wypełnieniem, która jest w przybliżeniu 115 cm (3 stopy 9 cali), zmniejsza promieniowanie gamma 1/1024 pierwotnego intensywności (czyli 2 ^-10 ).

Skuteczność materiału ekranującego ogólnie wzrasta wraz z jego liczbą atomową, nazywaną Z , z wyjątkiem osłony neutronowej, która jest łatwiej osłaniana przez absorbery i moderatory neutronów, takie jak związki boru, np. kwas borowy , kadm , węgiel i wodór .

Ekranowanie Graded- Z to laminat kilku materiałów o różnych wartościach Z ( liczby atomowej ) zaprojektowany w celu ochrony przed promieniowaniem jonizującym . Wykazano, że w porównaniu z ekranowaniem jednomateriałowym, ta sama masa ekranowania stopniowanego Z zmniejsza penetrację elektronów o ponad 60%. Jest powszechnie stosowany w satelitarnych detektorach cząstek, oferując kilka korzyści:

• ochrona przed uszkodzeniem radiacyjnym
• redukcja szumów tła dla detektorów
• mniejsza masa w porównaniu z ekranowaniem jednomateriałowym

Projekty są różne, ale zazwyczaj obejmują gradient od wysokiego Z (zwykle tantal ) przez kolejno niższe Z elementów, takie jak cyna , stal i miedź , zwykle kończąc na aluminium . Czasami stosuje się nawet lżejsze materiały, takie jak polipropylen lub węglik boru .

W typowym ekranie o stopniowanym Z , warstwa o wysokim Z skutecznie rozprasza protony i elektrony. Pochłania również promienie gamma, które wytwarzają fluorescencję rentgenowską . Każda kolejna warstwa pochłania fluorescencję rentgenowską poprzedniego materiału, ostatecznie redukując energię do odpowiedniego poziomu. Każdy spadek energii wytwarza elektrony bremsstrahlung i Auger , które znajdują się poniżej progu energii detektora. Niektóre projekty zawierają również zewnętrzną warstwę aluminium, która może być po prostu poszyciem satelity. Skuteczność materiału jako tarczy biologicznej jest związana z jego przekrojem dla rozpraszania i absorpcji , a w pierwszym przybliżeniu jest proporcjonalna do całkowitej masy materiału na jednostkę powierzchni umieszczoną wzdłuż linii widzenia między źródłem promieniowania a obszarem być chronionym. W związku z tym, wytrzymałość na osłonie lub „grubość” jest tradycyjnie mierzona w jednostkach g / cm ² . Promieniowanie, które udaje się przedostać, spada wykładniczo wraz z grubością osłony. W urządzeniach rentgenowskich ściany otaczające pomieszczenie z generatorem promieniowania rentgenowskiego mogą zawierać ekrany ołowiane, takie jak blachy ołowiane, lub tynk może zawierać siarczan baru . Operatorzy widzą cel przez ekran ze szkła ołowiowego lub, jeśli muszą pozostać w tym samym pomieszczeniu, co cel, zakładają ołowiane fartuchy .

Promieniowanie cząstek

Promieniowanie cząstek składa się ze strumienia naładowanych lub neutralnych cząstek, zarówno naładowanych jonów, jak i subatomowych cząstek elementarnych. Obejmuje to wiatr słoneczny , promieniowanie kosmiczne i strumień neutronów w reaktorach jądrowych .

• Najmniej penetrujące są cząstki alfa ( jądra helu ). Nawet bardzo energetyczne cząstki alfa mogą zostać zatrzymane przez pojedynczy arkusz papieru.
• Cząstek beta ( elektronów ) są bardziej penetracji, ale mogą być wchłaniane przez kilka mm z aluminium . Jednak w przypadkach, w których emitowane są wysokoenergetyczne cząstki beta, ekranowanie należy wykonać za pomocą materiałów o niskiej masie atomowej, np. plastiku , drewna , wody lub szkła akrylowego (Plexiglas, Lucite). Ma to na celu zmniejszenie generacji Bremsstrahlung promieni rentgenowskich. W przypadku promieniowania beta+ ( pozytonów ) dodatkowym problemem jest promieniowanie gamma z reakcji anihilacji elektron-pozyton .
• Promieniowanie neutronowe nie jest tak łatwo absorbowane jak promieniowanie cząstek naładowanych, co sprawia, że ​​jest to bardzo penetrujące. Neutrony są absorbowane przez jądra atomów w reakcji jądrowej . To najczęściej stwarza wtórne zagrożenie promieniowaniem, ponieważ jądra absorbujące przechodzą do następnego cięższego izotopu, z których wiele jest niestabilnych.
• Promieniowanie kosmiczne nie jest powszechnym problemem na Ziemi, ponieważ ziemska atmosfera je pochłania, a magnetosfera działa jak tarcza, ale stanowi poważny problem dla satelitów i astronautów , zwłaszcza podczas przechodzenia przez Pas Van Allena lub całkowicie poza obszarami ochronnymi magnetosfery Ziemi. Osoby często podróżujące samolotami mogą być bardziej narażone na ryzyko ze względu na zmniejszoną absorpcję z cieńszej atmosfery. Promieniowanie kosmiczne jest niezwykle wysokoenergetyczne i bardzo przenikliwe.

Promieniowanie elektromagnetyczne

Promieniowanie elektromagnetyczne polega na emisji fal elektromagnetycznych , których właściwości zależą od długości fali .

• Promieniowanie rentgenowskie i gamma najlepiej pochłaniają atomy o ciężkich jądrach ; im cięższe jądro, tym lepsza absorpcja. W niektórych specjalnych zastosowaniach używa się zubożonego uranu lub toru , ale ołów jest znacznie bardziej powszechny; często wymagane jest kilka centymetrów . W niektórych zastosowaniach stosuje się również siarczan baru . Jednak gdy koszt jest istotny, można zastosować prawie każdy materiał, ale musi być on znacznie grubszy. Większość reaktorów jądrowych wykorzystuje grube betonowe osłony, aby stworzyć bioosłonę z cienką chłodzoną wodą warstwą ołowiu po wewnętrznej stronie, aby chronić porowaty beton przed chłodziwem wewnątrz. Beton jest również z dużych agregatów, na przykład baryt lub MagnaDense ( magnetytu ), aby pomagać w ekranowaniu właściwości betonu. Promienie gamma są lepiej absorbowane przez materiały o dużej liczbie atomowej i dużej gęstości, chociaż żaden efekt nie jest istotny w porównaniu z całkowitą masą na obszar na ścieżce promieniowania gamma.
• Promieniowanie ultrafioletowe (UV) jonizuje w swoich najkrótszych falach, ale nie przenika, więc może być chronione przez cienkie nieprzezroczyste warstwy, takie jak kremy przeciwsłoneczne , odzież i okulary ochronne. Ochrona przed promieniowaniem UV jest prostsza niż w przypadku innych powyższych form promieniowania, dlatego często rozważa się ją oddzielnie.

W niektórych przypadkach niewłaściwe ekranowanie może w rzeczywistości pogorszyć sytuację, gdy promieniowanie wchodzi w interakcję z materiałem ekranującym i tworzy promieniowanie wtórne, które łatwiej absorbuje organizm. Na przykład, chociaż wysoka liczba atomowa materiały są bardzo skuteczne w osłonie fotony , których używa się do tarczy cząstek beta mogą powodować wyższe narażenie na promieniowanie w wyniku produkcji Bremsstrahlung rentgenowskich, a tym samym niskie atomowych materiałów rejestracyjnych są zalecane. Ponadto użycie materiału o wysokim przekroju aktywacji neutronów do osłaniania neutronów spowoduje, że sam materiał ekranujący stanie się radioaktywny, a zatem bardziej niebezpieczny niż gdyby nie był obecny.

Środki ochrony osobistej (PPE) — promieniowanie

Środki ochrony osobistej (PPE) obejmują wszystkie ubrania i akcesoria, które można nosić, aby zapobiec poważnym chorobom i obrażeniom w wyniku narażenia na materiały radioaktywne. Należą do nich SR100 (ochrona przez 1 godzinę), SR200 (ochrona przez 2 godziny). Ponieważ promieniowanie może wpływać na ludzi poprzez skażenie wewnętrzne i zewnętrzne, opracowano różne strategie ochrony, aby chronić ludzi przed szkodliwymi skutkami narażenia na promieniowanie z różnych źródeł. Kilka z tych strategii opracowanych w celu ochrony przed promieniowaniem wewnętrznym, zewnętrznym i wysokoenergetycznym przedstawiono poniżej.

Sprzęt chroniący przed skażeniem wewnętrznym

Sprzęt chroniący przed skażeniem wewnętrznym chroni przed wdychaniem i połykaniem materiału promieniotwórczego. Wewnętrzne osadzanie się materiału promieniotwórczego powoduje bezpośrednie narażenie na promieniowanie narządów i tkanek wewnątrz ciała. Opisany poniżej sprzęt ochrony dróg oddechowych ma na celu zminimalizowanie możliwości wdychania lub połykania takiego materiału, gdy pracownicy ratownictwa są narażeni na potencjalnie radioaktywne środowiska.

Respiratory oczyszczające powietrze wielokrotnego użytku (APR)

• Elastyczny element na twarz noszony na ustach i nosie
• Zawiera filtry, wkłady i kanistry, aby zapewnić zwiększoną ochronę i lepszą filtrację

Zasilany aparat oddechowy oczyszczający powietrze (PAPR)

• Dmuchawa zasilana bateryjnie wymusza zanieczyszczenia przez filtry oczyszczające powietrze
• Oczyszczone powietrze dostarczane pod dodatnim ciśnieniem do części twarzowej

Respirator z doprowadzeniem powietrza (SAR)

• Sprężone powietrze dostarczane ze źródła stacjonarnego do części twarzowej

Pomocniczy respirator ucieczkowy

• Chroni użytkownika przed wdychaniem szkodliwych gazów, oparów, oparów i pyłu
• Może być zaprojektowany jako maska ​​ucieczkowa z oczyszczaniem powietrza (APER) lub autonomiczny aparat oddechowy (SCBA)
• Respiratory ucieczkowe typu SCBA mają dołączone źródło powietrza do oddychania i kaptur, który stanowi barierę przed zanieczyszczonym powietrzem zewnętrznym

Niezależny aparat oddechowy (SCBA)

• Dostarcza bardzo czyste, suche sprężone powietrze do maski pełnotwarzowej przez wąż
• Powietrze jest wydychane do otoczenia
• Noszone przy wchodzeniu do środowisk bezpośrednio niebezpiecznych dla życia i zdrowia (IDLH) lub gdy informacje są niewystarczające, aby wykluczyć atmosferę IDLH

Sprzęt chroniący przed zanieczyszczeniami zewnętrznymi

Zewnętrzny sprzęt chroniący przed skażeniem stanowi barierę chroniącą materiał radioaktywny przed osadzaniem się na zewnątrz ciała lub ubrania. Opisany poniżej sprzęt do ochrony skóry działa jak bariera blokująca fizyczny kontakt materiału radioaktywnego ze skórą, ale nie chroni przed przenikającym z zewnątrz promieniowaniem o wysokiej energii.

Kombinezon wewnętrzny odporny na chemikalia

• Porowaty kombinezon – ochrona skóry przed aerozolami, suchymi cząstkami i nieszkodliwymi płynami.
• Kombinezon nieporowaty zapewniający ochronę skóry przed:
  • Suche proszki i ciała stałe
  • Patogeny przenoszone przez krew i zagrożenia biologiczne
  • Rozpryski chemiczne i aerozole kwasów nieorganicznych/zasad
  • Łagodne płynne chemikalia rozpryski z substancji toksycznych i żrących
  • Toksyczne chemikalia przemysłowe i materiały

Odpowiednik poziomu C: Wyposażenie bunkra

• Odzież ochronna dla strażaków
• Odporny na ogień/wodę
• Kask, rękawiczki, sprzęt na stopy i kaptur

Odpowiednik poziomu B — niegazoszczelny kombinezon hermetyczny

• Przeznaczony do środowisk, które stanowią bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia, ale nie zawierają substancji, które mogą być wchłaniane przez skórę

Odpowiednik poziomu A — całkowicie hermetyzujący kombinezon chroniący przed chemikaliami i oparami

• Przeznaczony do środowisk, które stanowią bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia i zawierają substancje, które mogą być wchłaniane przez skórę

Zewnętrzne promieniowanie przenikliwe

Istnieje wiele rozwiązań chroniących przed promieniowaniem niskoenergetycznym, takim jak promieniowanie rentgenowskie o niskiej energii . Ołowiane ubrania ochronne, takie jak ołowiane fartuchy, mogą chronić pacjentów i lekarzy przed potencjalnie szkodliwym wpływem promieniowania podczas codziennych badań lekarskich. Ochrona dużych powierzchni ciała przed promieniowaniem w widmie o niższej energii jest całkiem realna, ponieważ do zapewnienia niezbędnej ochrony potrzeba bardzo mało materiału ekranującego. Ostatnie badania pokazują, że ekranowanie miedziane jest znacznie skuteczniejsze niż ołów i prawdopodobnie zastąpi je jako standardowy materiał do ekranowania promieniowania.

Osłonięcie osobiste przed bardziej energetycznym promieniowaniem, takim jak promieniowanie gamma, jest bardzo trudne do osiągnięcia, ponieważ duża masa materiału ekranującego wymagana do właściwej ochrony całego ciała praktycznie uniemożliwiłaby ruchy funkcjonalne. W tym celu najbardziej realną strategią ochrony jest częściowe osłonięcie ciała wrażliwych na promieniowanie narządów wewnętrznych.

Bezpośrednim niebezpieczeństwem intensywnej ekspozycji na promieniowanie gamma o wysokiej energii jest zespół ostrego promieniowania (ARS) , będący wynikiem nieodwracalnego uszkodzenia szpiku kostnego. Koncepcja selektywnego ekranowania opiera się na potencjale regeneracyjnym hematopoetycznych komórek macierzystych znajdujących się w szpiku kostnym. Regeneracyjna jakość komórek macierzystych sprawia, że ​​konieczna jest jedynie ochrona szpiku kostnego w ilości wystarczającej do ponownego zasiedlenia organizmu nienaruszonymi komórkami macierzystymi po ekspozycji: podobna koncepcja stosowana jest w przeszczepie krwiotwórczych komórek macierzystych (HSCT) , który jest powszechnym sposobem leczenia pacjentów cierpiących na z białaczki. Ten postęp naukowy pozwala na opracowanie nowej klasy stosunkowo lekkiego sprzętu ochronnego, który osłania wysokie stężenia szpiku kostnego, aby odroczyć podzespół hematopoetyczny ostrego zespołu popromiennego do znacznie wyższych dawek.

Jedną z technik jest zastosowanie selektywnej osłony w celu ochrony wysokiego stężenia szpiku kostnego przechowywanego w biodrach i innych wrażliwych na promieniowanie narządach w okolicy brzucha. Pozwala to ratownikom na bezpieczne wykonywanie niezbędnych misji w środowiskach radioaktywnych.

Przyrządy do ochrony przed promieniowaniem

Praktyczny pomiar promieniowania za pomocą kalibrowanych przyrządów do ochrony radiologicznej jest niezbędny w ocenie skuteczności środków ochronnych oraz w ocenie dawki promieniowania, jaką mogą otrzymać osoby. Przyrządy pomiarowe do ochrony przed promieniowaniem są zarówno „zainstalowane” (w stałej pozycji), jak i przenośne (ręczne lub przenośne).

Zainstalowane instrumenty

Zainstalowane instrumenty są mocowane w pozycjach, o których wiadomo, że są ważne przy ocenie ogólnego zagrożenia radiacyjnego na danym obszarze. Przykładami są zainstalowane monitory promieniowania „obszarowego”, monitory z blokadą gamma, monitory wyjścia personelu i monitory cząstek stałych w powietrzu.

Monitor promieniowania obszaru mierzy promieniowanie otoczenia, zwykle promieniowanie rentgenowskie, gamma lub neutrony; są to promieniowanie, które może mieć znaczny poziom promieniowania w zakresie przekraczającym kilkadziesiąt metrów od ich źródła, a tym samym pokrywać duży obszar.

„Monitory blokujące” promieniowania gamma są używane w aplikacjach zapobiegających przypadkowemu narażeniu pracowników na nadmierną dawkę poprzez uniemożliwienie personelowi dostępu do obszaru, w którym występuje wysoki poziom promieniowania. Blokują one bezpośrednio dostęp do procesu.

Monitory skażenia w powietrzu mierzą stężenie cząstek radioaktywnych w otaczającym powietrzu w celu ochrony przed połknięciem cząstek radioaktywnych lub ich osadzeniem w płucach personelu. Przyrządy te zwykle emitują alarm lokalny, ale często są połączone ze zintegrowanym systemem bezpieczeństwa, dzięki czemu obszary zakładu mogą być ewakuowane, a personel nie może dostać się do powietrza o wysokim stopniu zanieczyszczenia powietrza.

Monitory wyjścia personelu (PEM) służą do monitorowania pracowników, którzy wychodzą z obszaru „kontrolowanego skażenia” lub potencjalnie skażonego obszaru. Mogą to być monitory ręczne, sondy do wyszukiwania odzieży lub monitory całego ciała. Monitorują one powierzchnię ciała i odzieży pracowników, aby sprawdzić, czy nie doszło do skażenia radioaktywnego . Zwykle mierzą one alfa, beta lub gamma lub ich kombinacje.

Brytyjskie Narodowe Laboratorium Fizyczne publikuje przewodnik dobrych praktyk za pośrednictwem Forum Metrologii Promieniowania Jonizującego, dotyczący dostarczania takiego sprzętu i metodologii obliczania poziomów alarmowych, które należy zastosować.

Instrumenty przenośne

Ręczny miernik pomiarowy w komorze jonowej używany do pomiaru dawki powierzchniowej na jednym z trzech radioizotopowych generatorów termoelektrycznych (RTG) dla sondy Cassini.

Instrumenty przenośne można trzymać w ręku lub można je przenosić. Przyrząd ręczny jest zwykle używany jako miernik pomiarowy do szczegółowego sprawdzania obiektu lub osoby lub oceny obszaru, w którym nie ma zainstalowanego oprzyrządowania. Mogą być również używane do monitorowania wyjść personelu lub kontroli skażenia personelu w terenie. Zwykle mierzą one alfa, beta lub gamma lub ich kombinacje.

Przyrządy przenośne to na ogół przyrządy, które zostałyby zainstalowane na stałe, ale są tymczasowo umieszczane w obszarze, aby zapewnić ciągły monitoring tam, gdzie istnieje prawdopodobieństwo wystąpienia zagrożenia. Takie przyrządy są często instalowane na wózkach, aby umożliwić łatwe rozmieszczenie i są związane z tymczasowymi sytuacjami operacyjnymi.

W Zjednoczonym Królestwie HSE wydał notę naprowadzania użytkownika na wybór odpowiedniego instrumentu pomiaru promieniowania dla danej aplikacji. Obejmuje to wszystkie technologie instrumentów radiacyjnych i jest użytecznym przewodnikiem porównawczym.

Rodzaje instrumentów

Poniżej wymieniono szereg powszechnie stosowanych typów przyrządów do wykrywania, które są wykorzystywane zarówno do monitoringu stacjonarnego, jak i badawczego.

• komory jonizacyjne
• liczniki proporcjonalne
• Liczniki Geigera
• detektory półprzewodnikowe
• detektory scyntylacyjne
• monitorowanie radioaktywności cząstek stałych w powietrzu

Aby uzyskać pełniejszy opis każdego z nich, należy skorzystać z linków.

Ilości związane z promieniowaniem

Poniższa tabela przedstawia główne wielkości i jednostki związane z promieniowaniem.

Wyzwania związane z promieniowaniem statków kosmicznych

Statki kosmiczne, zarówno zrobotyzowane, jak i załogowe, muszą radzić sobie z wysokim promieniowaniem w przestrzeni kosmicznej. Promieniowanie emitowane przez Słońce i inne źródła galaktyczne oraz uwięzione w „pasach” promieniowania jest bardziej niebezpieczne i setki razy intensywniejsze niż źródła promieniowania, takie jak medyczne promieniowanie rentgenowskie lub normalne promieniowanie kosmiczne, które zwykle występuje na Ziemi. Kiedy silnie jonizujące cząstki znajdujące się w kosmosie uderzają w ludzką tkankę, może to spowodować uszkodzenie komórek i ostatecznie doprowadzić do raka.

Zwykłą metodą ochrony przed promieniowaniem jest osłona materiałowa przez konstrukcje statków kosmicznych i urządzeń (zwykle aluminiowych), ewentualnie wspomagana polietylenem podczas lotów kosmicznych, gdzie głównym problemem są wysokoenergetyczne protony i jony promieniowania kosmicznego. Na bezzałogowych statkach kosmicznych w środowiskach o wysokiej dawce elektronów, takich jak misje Jowisza lub średnia orbita okołoziemska (MEO), skuteczne może być dodatkowe ekranowanie materiałami o wysokiej liczbie atomowej. W przypadku długotrwałych misji załogowych można wykorzystać dobre właściwości ekranowania płynnego paliwa wodorowego i wody.

NASA przestrzeni promieniowania Laboratory wykorzystuje akcelerator cząstek, że wytwarza wiązki protonów lub ciężkich jonów. Jony te są typowe dla jonów przyspieszanych w źródłach kosmicznych i przez Słońce. Wiązki jonów przemieszczają się przez tunel transportowy o długości 100 m (328 stóp) do ekranowanej hali docelowej o powierzchni 37 m ² (400 stóp kwadratowych). Tam trafiają w cel, którym może być próbka biologiczna lub materiał osłonowy. W badaniu NASA z 2002 r. ustalono, że materiały o wysokiej zawartości wodoru, takie jak polietylen , mogą zmniejszać promieniowanie pierwotne i wtórne w większym stopniu niż metale, takie jak aluminium. Problem z tą metodą „pasywnego ekranowania” polega na tym, że oddziaływania promieniowania w materiale generują promieniowanie wtórne.

Uważa się, że aktywne ekranowanie, czyli używanie magnesów, wysokiego napięcia lub sztucznych magnetosfer w celu spowolnienia lub odchylenia promieniowania, potencjalnie zwalcza promieniowanie w możliwy do zrealizowania sposób. Do tej pory koszt sprzętu, moc i waga aktywnych urządzeń ekranujących przewyższają ich korzyści. Na przykład sprzęt z aktywnym promieniowaniem wymagałby odpowiedniej wielkości objętości, aby go pomieścić, a konfiguracje magnetyczne i elektrostatyczne często nie są jednorodne pod względem intensywności, umożliwiając cząsteczkom o wysokiej energii przenikanie pól magnetycznych i elektrycznych z części o niskiej intensywności, takich jak guzki w dipolarnych pole magnetyczne Ziemi. Od 2012 r. NASA prowadzi badania nad nadprzewodnikową architekturą magnetyczną do potencjalnych zastosowań aktywnego ekranowania.

Wczesne zagrożenia radiacyjne

Używając wczesnej lampy rentgenowskiej Crookesa w 1896 r. Jeden mężczyzna patrzy na swoją rękę we fluoroskopie, aby zoptymalizować emisję z lampy, drugi trzyma głowę blisko lampy. Nie podejmuje się żadnych środków ostrożności.

Pomnik Męczenników Rentgenowskich i Radowych Wszystkich Narodów wzniesiony w 1936 r. w szpitalu St. Georg w Hamburgu, upamiętniający 359 wczesnych radiologów.

Zagrożenia związane z radioaktywnością i promieniowaniem nie zostały od razu rozpoznane. Odkrycie promieni rentgenowskich w 1895 roku doprowadziło do szeroko zakrojonych eksperymentów naukowców, lekarzy i wynalazców. Wiele osób zaczęło opowiadać historie o oparzeniach, wypadaniu włosów i gorszych wydarzeniach w czasopismach technicznych już w 1896 roku. W lutym tego roku profesor Daniel i dr Dudley z Vanderbilt University przeprowadzili eksperyment polegający na prześwietleniu głowy Dudleya, który spowodował utratę włosów . Raport doktora HD Hawksa, absolwenta Columbia College, o jego ciężkich oparzeniach rąk i klatki piersiowej podczas demonstracji rentgenowskiej, był pierwszym z wielu innych raportów w Przeglądzie Elektrycznym .

Wielu eksperymentatorów, w tym Elihu Thomson z laboratorium Thomasa Edisona , William J. Morton i Nikola Tesla, również zgłosiło oparzenia. Elihu Thomson celowo podał palec do lampy rentgenowskiej przez pewien czas i cierpiał na ból, obrzęk i pęcherze. Za szkody czasami przypisywano inne efekty, w tym promienie ultrafioletowe i ozon. Wielu fizyków twierdziło, że ekspozycja na promieniowanie rentgenowskie w ogóle nie ma żadnych skutków.

Już w 1902 roku William Herbert Rollins pisał niemal z rozpaczą, że jego ostrzeżenia o niebezpieczeństwach związanych z nieostrożnym stosowaniem promieni rentgenowskich nie są brane pod uwagę ani przez przemysł, ani przez jego kolegów. W tym czasie Rollins udowodnił, że promieniowanie rentgenowskie może zabić zwierzęta doświadczalne, może spowodować aborcję ciężarnej świnki morskiej i zabić płód. Podkreślił również, że „zwierzęta różnią się pod względem podatności na zewnętrzne działanie światła rentgenowskiego” i ostrzegł, że różnice te należy brać pod uwagę, gdy pacjenci są leczeni promieniami rentgenowskimi.

Zanim poznano biologiczne skutki promieniowania, wielu fizyków i korporacji zaczęło sprzedawać substancje radioaktywne jako lekarstwa patentowe w postaci świecących w ciemności pigmentów. Przykładami były zabiegi lewatywy radowej i wody zawierające rad do picia jako toniki. Marie Curie zaprotestowała przeciwko tego rodzaju leczeniu, ostrzegając, że wpływ promieniowania na organizm ludzki nie jest dobrze poznany. Curie zmarła później z powodu niedokrwistości aplastycznej , prawdopodobnie spowodowanej ekspozycją na promieniowanie jonizujące. W latach 30. XX wieku, po wielu przypadkach martwicy kości i śmierci entuzjastów leczenia radem, produkty lecznicze zawierające rad zostały w dużej mierze wycofane z rynku ( szarlatania radioaktywna ).

Zobacz też

• CBLB502 , „Protectan”, lek radioochronny w trakcie opracowywania ze względu na jego zdolność do ochrony komórek podczas radioterapii .
• Ex-Rad , lek radioprotekcyjny Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych w trakcie opracowywania.
• Fizyka zdrowia
• Zagrożenie zdrowia przez promieniowanie kosmiczne
• Międzynarodowe Stowarzyszenie Ochrony przed Promieniowaniem – (IRPA). Międzynarodowy organ zajmujący się promowaniem nauki i praktyki ochrony radiologicznej.
• Skarbiec promieniowania Juno
• Promieniowanie niejonizujące
• Bezpieczeństwo jądrowe
• Jodek potasu
• Monitorowanie promieniowania
• Konwencja o ochronie przed promieniowaniem, 1960
• Raporty ochrony radiologicznej Unii Europejskiej
• Radiobiologia
• Ochrona radiologiczna pacjentów
• Radioodporność
• Towarzystwo Ochrony Radiologicznej – Główny organ brytyjski zajmujący się promowaniem nauki i praktyki ochrony radiologicznej. Jest to krajowy organ stowarzyszony w Wielkiej Brytanii z IRPA
• Komitet Naukowy ONZ ds. Skutków Promieniowania Atomowego

Bibliografia

Uwagi

• Harvard University Radiation Protection Office (Biuro ochrony przed promieniowaniem Uniwersytetu Harvarda) Zapewnia wytyczne dotyczące promieniowania dla Uniwersytetu Harvarda i powiązanych instytucji.
• Journal of Solid State Phenomena Tara Ahmadi, Wykorzystanie półdipolowego pola magnetycznego do ochrony przed promieniowaniem statków kosmicznych.

Zewnętrzne linki

• [3] - "Zagmatwany świat dozymetrii promieniowania" - MA Boyd, Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska. Omówienie różnic chronologicznych między systemami dozymetrycznymi USA i ICRP.
• "Połowa grubości dla różnych materiałów" . Przewodnik Compass DeRose dotyczący gotowości na wypadek sytuacji kryzysowych — wzmocnione schrony.