Monitoring narażenia zewnętrznego

DOZYMETRIA Monitoring narażenia zewnętrznego Jakub Ośko

Narażenie Narażenie proces, w którym organizm ludzki podlega działaniu promieniowania jonizującego. 2

Źródła narażenia Źródła promieniowania (materiały radioaktywne): alfa-promieniotwórcze, beta-promieniotwórcze, gamma-promieniotwórcze, neutronowe. Urządzenie wytwarzające promieniowanie jonizujące: reaktory jądrowe, aparaty rentgenowskie, przyspieszacze cząstek (akceleratory, cyklotrony, itd.). 3

Narażenie zewnętrzne 4

Monitoring Pomiar dawki lub skażenia w celach związanych z oceną kontroli narażenia na promieniowanie lub na działanie substancji promieniotwórczych oraz interpretacja wyników. IAEA BSS/96 5

Monitoring personelu Kontrola narażenia osób od promieniowania zewnętrznego, skażeń wewnętrznych lub skażeń powierzchni ciała. ISO 921/97 6

Rodzaje monitoringu indywidualny kontrola stanowiska pracy rutynowy specjalny kontrolny związany z określoną czynnością 7

Monitoring rutynowy Umożliwia określenie narażenia w normalnych warunkach pracy. Warunki są ustalone i nie podlegają raptownym zmianom. Pomiary są wykonywane regularnie za pomocą wcześniej określonych metod. Monitoring rutynowy pozwala na wykluczenie lub identyfikację narażenia lub skażeń, przekraczających wcześniej ustalony poziom. Poziom ten powinien być niższy od określonych w przepisach limitów dawek i optymalizowany zgodnie z zasadą ALARA. Podstawa monitoringu narażenia 8

Monitoring specjalny Prowadzony w przypadku wprowadzania nowego procesu technologicznego i przy pracach awaryjnych. Obejmuje prace wykonywane w celu ilościowej oceny istotnie dużych dawek, otrzymanych w wyniku zdarzeń nadzwyczajnych lub gdy istnieje podejrzenie, że do takiego zdarzenia mogło dojść 9

Monitoring kontrolny Wykonywany w celu sprawdzenia założeń, przyjętych przy ustalaniu programu monitoringu rutynowego. 10

Monitoring związany z określoną czynnością W przypadku planowania nietypowej czynności lub ograniczonej w czasie działalności. Cele takiego monitoringu są takie same jak dla monitoringu rutynowego. 11

Program monitoringu PODSTAWY limity przepisy system dozymetrii system monitoringu 12

Program monitoringu METROLOGIA szacowanie niepewności wymagana dokładność 13

Program monitoringu INNE wymagania organu dozoru wymagania międzynarodowe rejestracja zapewnienie jakości kontrola jakości 14

Program monitoringu Mierzone wielkości; Miejsca i czas wykonywania pomiarów; Częstotliwość pomiarów; Właściwe metody i procedury pomiarowe Poziomu odniesienia i zasady postępowania w przypadku ich przekroczenia. 15

Częstotliwość monitoringu Jeśli nie oczekuje się znacznych zmian warunków pracy,monitoring rutynowy może być wykonywany jedynie okresowo w celu kontroli przyjętych założeń. Jeśli oczekiwane są powolne i nieznaczące zmiany pola promieniowania: okresowe kontrole w stałych miejscach, są zazwyczaj wystarczające alternatywnie można stosować wyniki monitoringu indywidualnego 16

Częstotliwość monitoringu Jeśli pole promieniowania może wzrosnąć szybko i w sposób nieprzewidywalny, istnieje możliwość kumulacji wysokich równoważników dawki w krótkich okresach: system ostrzegania, (pomiar środowiska pracy lub detektory noszone przez pracowników). 17

Cele Kontrola narażenia i zapewnienie prawidłowych warunków pracy za pomocą: nadzoru szkoleń standardów technicznych 18

Cele Ocena wielkości narażenia pracowników i potwierdzenie jej zgodności z określonymi limitami i zasadą ALARA. Informowanie pracowników Motywacja pracowników do przestrzegania zasad ochrony radiologicznej. 19

Cele Udzielanie informacji potrzebnej do oceny dawki. Dane do celów medycznych. Uzyskanie danych do badań epidemiologicznych. Analiza ryzyka i korzyści. 20

Standaryzacja i harmonizacja Tworzenie międzynarodowych standardów i ich implementacja International Electronical Commission IEC International Organization for Standarization ISO Implementacja standardów prowadzi do harmonizacji 21

Sposób monitoringu MONITORING ŚRODOWISKA PRACY wystarczający dla monitoringu pracowników kategorii B MONITORING INDYWIDUALNY konieczny dla monitoringu pracowników kategorii A 22

Monitoring środowiska pracy 23

Monitoring środowiska pracy Kontrola narażenia pracowników kategorii B Dodatkowa kontrola narażenia pracowników kategorii A (np. gdy nie można dokonać oceny na podstawie wskazań dozymetrów indywidualnych Pracownicy pracujący w warunkach podwyższonego narażenia na promieniowanie naturalne (załogi samolotów) 24

Monitoring środowiska pracy Pozwala na: ocenę warunków radiologicznych w miejscu pracy; ocenę narażenia na terenach kontrolowanych i nadzorowanych; przegląd klasyfikacji terenów; wdrożenie specjalnych programów monitoringu. 25

Monitoring środowiska pracy Cel Planowanie pracy (optymalizacja) Szacowanie ekspozycji (również w przypadku utraty lub uszkodzenia dozymetrów indywidualnych) Określenie terenów kontrolowanych lub nadzorowanych Wykrywanie zmian poziomów promieniowania Potwierdzenie, że wyniki pomiarów zgadzają się z warunkami przewidywanymi w projekcie Pomoc w projektowaniu i doborze odpowiednich środków ochronnych Dostarczanie danych do bieżącej kontroli optymalizacji ochrony radiologicznej Potwierdzenie skuteczności zabezpieczeń Wykrywanie nietypowych warunków i umożliwienie odpowiedniej reakcji 26

Monitoring środowiska pracy Metody i częstotliwość zależą od: poziom przestrzennego równoważnika dawki, koncentracja działalności, wielkość potencjalnego narażenia 27

Aparatura pomiarowa 28

Określenie właściwości pola Przestrzenny równoważnik dawki H p (10) na głębokości 10 mm w kuli ICRU dla promieniowania przenikliwego. Kierunkowy równoważnik dawki H'(0.07) na głębokości 0.07 mm w tkance dla promieniowania nieprzenikliwego. 29

Historia Pierwsza komercyjna aparatura Victoreen Corporation, lata 30-te XXw. 30

Dziś Duży wybór typów detektorów. Czułość nadal zależy od objętości detektora. Cechy: mniejsze wymiary odczyt cyfrowy lepsze przetwarzanie sygnału. mikroprocesory. wymienne detektory 31

Wymagania dla aparatury Pomiar dawki równoważnej. Dodatkowe funkcje obliczanie dawki pochłoniętej pozostały czas pracy Czułość odpowiednia do pomiaru najniższej przewidywanej wartości. Dokładność do ± 30%. Odczyt wartości H*(10) niezależny od energii i kierunku promieniowania. Odczyt wartości H'(0.07) powinien być zależny od energii i kierunku promieniowania 32

Wymagania dla aparatury Możliwość pomiaru najwyższej przewidywanej wartości. Dawka większa niż zakres pomiarowy powoduje wskazanie poza zakresem a nie nasycenie aparatury i zaniżenie wyniku pomiaru. Dobrym rozwiązaniem jest alarm dźwiękowy w przypadku przekroczenia założonego progu dawki. Detektory pasywne również są stosowane w monitoringu środowiska pracy. 33

Aparatura Liczniki gazowe Komory jonizacyjne Liczniki proporcjonalne Liczniki Geiger-Müller Detektory scyntylacyjne NaI(Tl) Plastik ZnS BeGO 34

Liczniki proporcjonalne alfa ksenonowy (niskie aktywności beta) alpha beta 35

Liczniki GM Boczne okienko (beta, fotony) Czołowe okienko (średnia energia beta) Pancake (średnia i wysoka energia beta) 36

Detektory scyntylacyjne 37

Przenośne spektrometry gamma NaI Ge Si-pin HgI 2 CsI BGO CZT 38

Kontrola pól neutronowych Układy z moderatorami Detektory neutronów termicznych BF 3, 3 He, 6 LiI z moderatorem PE. Komory jonizacyjne równoważne tkance. Liczniki proporcjonalne równoważne tkance (TEPC). 39

Kontrola pól neutronowych TEPC Układy z moderatorami 40

Zasady monitoringu 41

Monitoring środowiska pracy W przypadku kontroli narażenia wewnętrznego polega na pomiarach mocy dawki w wybranych miejscach. 42

Planowanie Stałe pole promieniowania pomiary wstępne i okresowe kontrole powtarzanie badań w przypadku rozpoczęcia nowych prac 43

Planowanie Ciągłe pomiary: Podczas wykonywania prac, które wpływają na moc dawki lub powodują zmienność pola promieniowania 44

Planowanie Promieniowanie beta i/lub neutronowe (pole promieniowania mieszanego) Stosunek równoważnika dawki od promieniowania beta lub neutronowego do równoważnika dawki od promieniowania gamma jest zmienny Konieczność stosowania więcej niż jednego typu urządzeń pomiarowych 45

Planowanie Obszar pomiarów (wyciągi, ściany, podłogi). Aparatura i narzędzia narażone na skażenia. Inne powierzchnie i przedmioty (szafy, szuflady, krzesła, zlewy). Fartuchy laboratoryjne ze szczególnym uwzględnieniem rękawów, mankietów i kieszeni). 46

Wybór miejsc monitorowanych Dyskusje z personelem. Lokalizacja miejsc monitorowanych. Schematy pomieszczeń z miejscami pomiarów. Określenie kodów lokalizacji. 47

Rejestracja wyników Zapis wyników pomiarów musi zawierać: lokalizację datę dane osoby, która wykonała pomiar dane aparatury (model, numer seryjny) poziom narażenia (msv/hr, cpm or cps) odpowiednie schematy lub szkice podjęte działania naprawcze. 48

Postępowanie z aparaturą Aparatura przenośna jest droga. Właściwe postępowanie i konserwacja. pozostawiać urządzenia w stanie wyłączonym chronić przed wilgocią chronić detektor przed uszkodzeniem chronić przed uszkodzeniem przewody i złącza 49

Postępowanie z aparaturą Właściwe postępowanie i konserwacja. unikać wystawiania aparatury na ekstremalne warunki i wstrząsy nie zmieniać sondy przy włączonym urządzeniu unikać kontaktu detektora z substancjami promieniotwórczymi. 50

Przygotowanie do pomiaru Sprawdzić stan przyrządu. Sprawdzić czy napięcie zasilania jest prawidłowe. Sprawdzić czy odpowiedź dźwiękowa działa. Sprawdzić czy przyrząd jest wykalibrowany. 51

Monitoring indywidualny 52

Monitoring indywidualny Całe ciało Dłonie Kostki Kolana Głowa 53

Monitoring indywidualny SŁUŻBY DOZYMETRYCZNE Akredytowane Możliwość oszacowania odpowiedniego równoważnika dawki Możliwość szybkiego odczytu dozymetrów w sytuacji awaryjnej 54

Monitoring indywidualny SPOSÓB MONITORINGU za pomocą dozymetrów indywidualnych Jeśli nie jest to możliwe lub konieczna jest retrospektywna ocena dawki u osób, które nie posiadały dozymetrów: ocena na podstawie monitoringu środowiska pracy wyników pomiarów innych pracowników\ metod numerycznych 55

Monitoring indywidualny DOBÓR DOZYMETRÓW zależy od charakterystyki miejsca pracy 56

Monitoring indywidualny CZĘSTOTLIWOŚĆ ODCZYTU zależy od spodziewanej wielkości narażenia codziennie (dozymetry z bezpośrednim odczytem) od tygodnia do miesiąca rzadziej niż raz na miesiąc, max. 3 miesiące (niski poziom narażenia) 57

Monitoring indywidualny CZĘSTOTLIWOŚĆ ODCZYTU Im dłuższy okres między odczytami, tym trudniej określić przyczynę napromieniowania. 58

Monitoring indywidualny Nie zależy od płci kontrolowanej osoby W przypadku kobiet ciężarnych, w obszarze niskich dawek, przyjmuje się jednakową dawkę dla matki i dla dziecka. 59

Planowanie monitoringu Należy uwzględnić: indywidualnego spodziewaną wielkość narażenia możliwe fluktuacje wielkości narażenia prawdopodobieństwo potencjalnych ekspozycji W zależności od tych parametrów należy dobrać rodzaj, częstotliwość i dokładność monitoringu. 60

Dozymetry osobiste 61

Rodzaje dozymetrów osobistych Filmowe TLD OSL z bezpośrednim odczytem 62

Rodzaje dozymetrów osobistych Dozymetry z bezpośrednim odczytem jako dodatkowe w przypadku konieczności krótkookresowego monitoringu do monitoringu osób niezatrudnionych 63

Podstawowe wymagania dozymetrów indywidualnych niezawodny pomiar właściwych wielkości (H P (0.07), H P (10)) we wszystkich sytuacjach, niezależny od rodzaju, energii i kierunku napromieniowania, z określoną dokładnością. 64

Dodatkowe wymagania dozymetrów indywidualnych Akceptowalny koszt. Niska masa, wygodne wymiary i kształt. Wytrzymałość mechaniczna. Odporność na pył, kurz. Możliwość różnych zastosowań (pomiary całego ciała, kończyn, itp.). 65

Dodatkowe wymagania dozymetrów indywidualnych Jednoznaczna identyfikacja dozymetru. Łatwość obsługi. Szybki, bezproblemowy i jednoznaczny odczyt. Możliwość automatycznej obróbki. Wiarygodny dostawca. 66

Parametry detektorów Czułość Dozymetry filmowe i termoluminescencyjne mogą wykrywać dawkę równoważną na poziomie od 0.1 msv aż do 10 Sv. Odpowiedź detektorów osobistych jest na ogół liniowa względem dawki, w zakresie dawek rozpatrywanych w ochronie radiologicznej. 67

Parametry detektorów Charakterystyka energetyczna Detektory filmowe wykazują silną zależność od energii promieniowania. Kasety do detektorów są więc konstruowane w ten sposób, aby zmniejszyć tę zależność do ±20%. Detektory TLD z fluorku litu (LiF) są niemal równoważne tkance, więc ich charakterystyka energetyczna jest dostatecznie płaska. 68

Parametry detektorów Zakres pomiaru dawki Detektory osobiste muszą mieć na tyle szeroki zakres pomiaru dawki, aby mogły zapewnić jej odczyt zarówno w warunkach normalnej pracy jak i w sytuacji awaryjnej. Typowy zakres rozciąga się do około 10 Sv. Dolny zakres dawki mierzonej przez detektory z bezpośrednim odczytem jest rzędu 50 µsv, natomiast górny rzędu 200 msv. Elektroniczne dozymetry osobiste mają zakres roboczy w granicach od 0.1 msv do 10 Sv. 69

Detektory 70

Detektory filmowe Emulsja z ziarnami halogenków srebra (bromek srebra) Cząsteczki halogenków po zjonizowaniu ulegają przemianie strukturalnej prowadzącej do powstania obrazu utajonego Po obróbce chemicznej z tych halogenków wytrącają się atomy srebra tworząc agregaty kryształków tego metalu (ziarna) Ziarna tworzą w przezroczystej żelatynie jawny obraz śladu przechodzącej cząstki. 71

Detektory filmowe Film umieszczony w kasecie z filtrami umożliwiającymi rejestrację różnego rodzaju promieniowania 72

Detektory filmowe Materiały o niskim Z zatrzymują promieniowanie beta Folie z kadmem lub gadolinem pomiar neutronów termicznych 73

TLD Termoluminescencja luminescencja wywołana przez ogrzewanie substancji, która wcześniej została pobudzona przez promieniowanie przenikliwe. 74

TLD Materiały 75

TLD Materiały CaSO 4 : Dy LiF : Mg, Ti LiF : Mg,Cu,P CaF 2 : Mn 76

TLD Źródło: www.ifj.edu.pl 77

OSL Dozymetria indywidualna i datowanie Magazynowanie energii, odczyt po stymulacji świetlnej Pamięć po odczycie 78

OSL Materiały Al 2 O 3 : C 79

OSL Źródło: www.landauer.co.uk 80

Wybór dozymetrów Dozymetry należy dobrać do: rodzaju promieniowania energii promieniowania 81

Wybór dozymetrów Jeśli znany jest typ promieniowania i oczekiwane poziomu mocy dawki, wystarczy jeden dozymetr. Podstawowy dozymetr powinien umożliwić ocenę dawki efektywnej przez pomiar H p (10). 82

Wybór dozymetrów Detektory fotonów H P (10) Detektory promieniowania beta i fotonów H P (0.07) and H P (10) Dozymetry kończynowe promieniowania beta i fotonów H P (0.07) Dozymetry neutronowe H P (10) 83

Promieniowanie silnieprzenikliwe fotony i elektrony Najczęściej wystarcza pojedynczy dozymetr do oceny H P (10). 84

Promieniowanie beta-fotony Korekcja zależności od energii i kąta: Filtry przed detektorem do kompensacji energii. Zastosowanie dwóch detektorów o różnej charakterystyce energetycznej i odpowiedzi. 85

Energia fotonów i elektronów Źródło Cząstki Energia Uwagi Radiofarmaceutyki niskoenergetyczne fotony i elektrony Zależna od osłon, narażenie kończyn i oka Przemysłowe beta, badanie grubości elektrony i fotony E βmax 687 kev Zależna od osłon, promieniowanie hamowania 90 Sr/ 90 Y elektrony i fotony E βmax 2,3 MeV Fotony 10-kilkaset kev Zależna od osłon, promieniowanie hamowania Odpady promieniotwórcze Radiologia interwencyjna fotony i elektrony wtórne fotony i elektrony wtórne 30 kilkaset kev Zależna od osłon 20 150 kev Zależna od osłon 86

Energia fotonów i elektronów Źródło Cząstki Energia Uwagi Diagnostyka RTG fotony i elektrony wtórne 20 150 kev Zależna od rozproszeń Akceleratory medyczne fotony i elektrony wtórne 100 kev 200 MeV Zależna od osłon i rozproszeń Cykl paliwowy Elektrony, fotony i elektrony wtórne e 60keV MeV f 17 kev MeV Reaktory jądrowe fotony i elektrony wtórne 30 kev 6/7 MeV Instalacje badawcze fotony i elektrony wtórne 100 kev - >1 GeV Zależna od osłon 87

Promieniowanie neutronowe Nie istnieje uniwersalny dozymetr do rejestracji pełnego zakresu energetycznego neutronów. Konieczne może być użycie kilku typów dozymetrów. Kalibracja musi być wykonana w odpowiednim zakresie energetycznym. Nie zawsze jest możliwe wyznaczenie dawki od neutronów na podstawie dawki od promieniowania gamma. 88

Promieniowanie neutronowe Dane o polu promieniowania System detektorów Detektory TLD Detektory śladowe 89

Energia neutronów Pole termiczne 0.4eV 5keV 5-50keV 50-100keV 100-300keV 300keV- 20MeV 241 Am-Be 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.99 241 Am-Be w komorze rękawicowej 0.04 0.02 0.01 0.02 0.04 0.87 252 Cf 0.00 0.01 0.00 0.01 0.04 0.94 EJ Ringhals A PWR Kaseta paliwowa 0.11 0.20 0.06 0.08 0.21 0.34 0.01 0.01 0.01 0.02 0.15 0.80 BNFL MOX 0.04 0.02 0.01 0.02 0.15 0.80 90

Dozymetria kończyn Dozymetr z jednym elementem TLD. W formie pierścienia na palcu lub opaski na nadgarstku. Dla słaboprzenikliwego promieniowania beta: cienki osłonięty przez materiał równoważny tkance, określenie dawki na głębokości 7 mg/cm 2 wystarczający zakres pomiaru: 5 to 10 mg/cm 2 91

Umiejscowienie dozymetru Dozymetr osobisty należy umieścić w miejscu reprezentatywnym dla najbardziej narażonej powierzchni korpusu. - całe ciało - skóra 92

Umiejscowienie dozymetru Dodatkowe dozymetry stosuje się, gdy najbardziej narażone są pojedyncze części ciała. 93

Umiejscowienie dozymetru Narażenie kończyn H P (0.07) Pole izotropowe dodatkowy dozymetr na plecach 94

Umiejscowienie dozymetru Korzystanie z fartucha osłonnego: 2 dozymetry 1 pod fartuchem na piersi lub talii 1 umieszczony: na fartuchu na piersi na odsłoniętych częściach ciała 95

Umiejscowienie dozymetru Narażenie skóry Promieniowanie silnie- i słaboprzenikliwe H P (0.07) jest stosowane do pomiaru dawek na skórę 96

Umiejscowienie dozymetru Narażenie soczewki oka Dawkę określano z pomocą H P (3), teraz nie mierzony, tylko oceniany poprze H P (10) i H P (0.07). Dozymetr umieszczony w pobliżu oka (czoło, czapka). 97

Aparatura specjalna 98

Aparatura specjalna Kontrola skażeń podłogi Kontrola skażeń dłoni i stóp Kontrola skażeń całego ciała 99

Kalibracja 100

Kalibracja Określenie relacji między wartością wielkości mierzonej a odpowiedzią detektora. Warunki kalibracji i pomiaru są jednakowe. 101

Kalibracja Napromienienie dozymetru w polu wzorcowym ( 137 Cs) Wyznaczenie współczynnika kalibracji 102

Szacowanie dawki 103

Narażenie zewnętrzne Wielkość narażenia zewnętrznego pochodzący z dowolnego źródła promieniowania określają następujące parametry: Rodzaj źródła Aktywność źródła Czas napromienienia D At l 2 k Odległość od źródła Zastosowane osłony 104

Rejestracja 105

Rejestracja Dane przechowywane w J.O. i Centralnym Rejestrze Dawek Okres rejestracyjny obejmuje rok kalendarzowy (może być skrócony przez Kierownika Jednostki) Przechowywany do osiągnięcia przez pracownika 75 lat, ale nie krócej niż 30 lat od ukończenia pracy w warunkach narażenia w danej jednostce organizacyjnej 106

Rejestracja Dostępna dla: dozoru jądrowego pracodawcy pracownika uprawnionego lekarza (w przypadku kat. A) 107

Dziękuję za uwagę 108