Monitoring narażenia

Monitoring narażenia zewnętrznego

DOZYMETRIA

Jakub Ośko

Narażenie

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

3 3

 Źródła promieniowania (materiały radioaktywne):

 alfa-promieniotwórcze,

 beta-promieniotwórcze,

 gamma-promieniotwórcze,

 neutronowe.

 Urządzenie wytwarzające promieniowanie jonizujące:

 reaktory jądrowe,

 aparaty rentgenowskie,

 przyspieszacze cząstek (akceleratory, cyklotrony, itd.).

Źródła narażenia

Narażenie zewnętrzne

5

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

Monitoring personelu

Kontrola narażenia osób od promieniowania

zewnętrznego, skażeń wewnętrznych lub skażeń powierzchni ciała.

ISO 921/97

7

Rodzaje monitoringu

• indywidualny

• kontrola stanowiska pracy

• rutynowy

• specjalny

• kontrolny

• związany z określoną czynnością

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

9

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

Monitoring kontrolny

• Wykonywany w celu sprawdzenia założeń, przyjętych przy ustalaniu programu

monitoringu rutynowego.

11

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.

Program monitoringu

PODSTAWY

• limity

• przepisy

• system dozymetrii

• system monitoringu

13

Program monitoringu

METROLOGIA

• szacowanie niepewności

• wymagana dokładność

Program monitoringu

INNE

• wymagania organu dozoru

• wymagania międzynarodowe

• rejestracja

• zapewnienie jakości

• kontrola jakości

15

 Mierzone wielkości;

 Miejsca i czas wykonywania pomiarów;

 Częstotliwość pomiarów;

 Właściwe metody i procedury pomiarowe

 Poziomu odniesienia i zasady postępowania w przypadku ich przekroczenia.

Program 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

Częstotliwość monitoringu

17

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).

Częstotliwość monitoringu

Kontrola narażenia i zapewnienie prawidłowych warunków pracy za pomocą:

 nadzoru

 szkoleń

 standardów technicznych

Cele

19

 Ocena wielkości narażenia pracowników i potwierdzenie jej zgodności z określonymi limitami i zasadą ALARA.

 Informowanie pracowników

 Motywacja pracowników do przestrzegania zasad ochrony radiologicznej.

Cele

 Udzielanie informacji potrzebnej do oceny dawki.

 Dane do celów medycznych.

 Uzyskanie danych do badań epidemiologicznych.

 Analiza ryzyka i korzyści.

Cele

21

Standaryzacja i harmonizacja

• Tworzenie międzynarodowych standardów i ich implementacja

International Electronical Commission IEC International Organization for

Standarization ISO

• Implementacja standardów prowadzi do harmonizacji

Sposób monitoringu

MONITORING ŚRODOWISKA PRACY

• wystarczający dla monitoringu pracowników kategorii B

MONITORING INDYWIDUALNY

• konieczny dla monitoringu pracowników kategorii A

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)

Monitoring środowiska pracy

25

Pozwala na:

 ocenę warunków radiologicznych w miejscu pracy;

 ocenę narażenia na terenach kontrolowanych i nadzorowanych;

 przegląd klasyfikacji terenów;

 wdrożenie specjalnych programów monitoringu.

Monitoring środowiska pracy

 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

Monitoring środowiska pracy

Cel

27

Monitoring środowiska pracy

Metody i częstotliwość zależą od:

 poziom przestrzennego równoważnika dawki,

 koncentracja działalności,

 wielkość potencjalnego narażenia

Aparatura pomiarowa

29

 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.

Określenie właściwości pola

Historia…

Pierwsza komercyjna aparatura

Victoreen Corporation, lata 30-te XXw.

31

Dziś

 Duży wybór typów detektorów.

 Czułość nadal zależy od objętości detektora.

 Cechy:

 mniejsze wymiary

 odczyt cyfrowy

 lepsze przetwarzanie sygnału.

 mikroprocesory.

 wymienne detektory

 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

Wymagania dla aparatury

33

 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.

Wymagania dla aparatury

 Liczniki gazowe

Komory jonizacyjne Liczniki proporcjonalne Liczniki Geiger-Müller

 Detektory scyntylacyjne ^NaI(Tl)

Plastik ZnS

BeGO

Aparatura

35

Liczniki proporcjonalne

alpha – beta alfa

ksenonowy

(niskie aktywności beta)

Liczniki GM

 Boczne okienko (beta, fotony)

 Czołowe okienko (średnia energia beta)

 „Pancake” (średnia i wysoka energia beta)

37

Detektory scyntylacyjne

Przenośne spektrometry gamma

 NaI

 Ge

 Si-pin

 HgI₂

 CsI

 BGO

 CZT

39

Kontrola pól neutronowych

 Układy z moderatorami

 Detektory neutronów termicznych BF₃, ³He, ⁶LiI z moderatorem PE.

 Komory jonizacyjne równoważne tkance.

 Liczniki proporcjonalne równoważne tkance (TEPC).

Kontrola pól neutronowych

TEPC

Układy z moderatorami

41

Zasady monitoringu

Monitoring środowiska pracy

• W przypadku kontroli narażenia

wewnętrznego polega na pomiarach mocy dawki w wybranych miejscach.

43

Stałe pole promieniowania

 pomiary wstępne i okresowe kontrole

 powtarzanie badań w przypadku rozpoczęcia nowych prac

Planowanie

Ciągłe pomiary:

 Podczas wykonywania prac, które wpływają na moc dawki lub powodują zmienność pola promieniowania

Planowanie

45

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

Planowanie

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).

47

Wybór miejsc monitorowanych

 Dyskusje z personelem.

 Lokalizacja miejsc monitorowanych.

 Schematy pomieszczeń z miejscami pomiarów.

 Określenie kodów lokalizacji.

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.

49

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

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.

51

Przygotowanie do pomiaru

 Sprawdzić stan przyrządu.

 Sprawdzić czy napięcie zasilania jest prawidłowe.

 Sprawdzić czy odpowiedź dźwiękowa działa.

 Sprawdzić czy przyrząd jest wykalibrowany.

Monitoring indywidualny

53

Monitoring indywidualny

• Całe ciało

• Dłonie

• Kostki

• Kolana

• Głowa

• …

Monitoring indywidualny

SŁUŻBY DOZYMETRYCZNE

• Akredytowane

• Możliwość oszacowania odpowiedniego równoważnika dawki

• Możliwość szybkiego odczytu dozymetrów w sytuacji awaryjnej

55

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

Monitoring indywidualny

DOBÓR DOZYMETRÓW

• zależy od charakterystyki miejsca pracy

57

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)

Monitoring indywidualny

CZĘSTOTLIWOŚĆ ODCZYTU

• Im dłuższy okres między odczytami, tym trudniej określić przyczynę

napromieniowania.

59

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.

Należy uwzględnić:

 spodziewaną wielkość narażenia

 możliwe fluktuacje wielkości narażenia

 prawdopodobieństwo potencjalnych ekspozycji

W zależności od tych parametrów należy dobrać rodzaj, częstotliwość i dokładność

Planowanie monitoringu

indywidualnego

61

Dozymetry osobiste

Rodzaje dozymetrów osobistych

• Filmowe

• TLD

• OSL

• z bezpośrednim odczytem

63

Dozymetry z bezpośrednim odczytem

 jako dodatkowe w przypadku konieczności krótkookresowego monitoringu

 do monitoringu osób niezatrudnionych

Rodzaje dozymetrów osobistych

 niezawodny pomiar właściwych wielkości (H_P(0.07), H_P(10))

 we wszystkich sytuacjach,

 niezależny od rodzaju, energii i kierunku napromieniowania,

 z określoną dokładnością.

Podstawowe wymagania

dozymetrów indywidualnych

65

 Akceptowalny koszt.

 Niska masa, wygodne wymiary i kształt.

 Wytrzymałość mechaniczna.

 Odporność na pył, kurz.

 Możliwość różnych zastosowań

(pomiary całego ciała, kończyn, itp.).

Dodatkowe wymagania

dozymetrów indywidualnych

 Jednoznaczna identyfikacja dozymetru.

 Łatwość obsługi.

 Szybki, bezproblemowy i jednoznaczny odczyt.

 Możliwość automatycznej obróbki.

 Wiarygodny dostawca.

Dodatkowe wymagania

dozymetrów indywidualnych

67

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.

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.

69

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.

Detektory

71

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.

Detektory filmowe

• Film umieszczony w kasecie z filtrami

umożliwiającymi rejestrację różnego rodzaju

promieniowania

73

Detektory filmowe

• Materiały o niskim Z zatrzymują promieniowanie beta

• Folie z kadmem lub gadolinem – pomiar neutronów termicznych

TLD

• Termoluminescencja

luminescencja wywołana przez ogrzewanie

substancji, która wcześniej została pobudzona przez promieniowanie przenikliwe.

75

TLD

Materiały

TLD

Materiały

• CaSO₄ : Dy

• LiF : Mg, Ti

• LiF : Mg,Cu,P

• CaF₂ : Mn

TLD

Źródło: www.ifj.edu.pl 77

OSL

• Dozymetria indywidualna i datowanie

• Magazynowanie energii, odczyt po stymulacji świetlnej

• Pamięć po odczycie

OSL

• Materiały

• Al₂O₃ : C

79

OSL

81

Dozymetry należy dobrać do:

rodzaju promieniowania energii promieniowania

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).

Wybór dozymetrów

83

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)

Wybór dozymetrów

 Najczęściej wystarcza pojedynczy dozymetr do oceny H_P(10).

Promieniowanie silnieprzenikliwe –

fotony i elektrony

85

Korekcja zależności od energii i kąta:

 Filtry przed detektorem do kompensacji energii.

 Zastosowanie dwóch detektorów o różnej charakterystyce energetycznej i odpowiedzi.

Promieniowanie beta-fotony

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

90Sr/⁹⁰Y elektrony i fotony E_βmax 2,3 MeV Fotony 10-kilkaset keV

Zależna od osłon, promieniowanie hamowania

Odpady

promieniotwórcze

fotony i elektrony wtórne

30 – kilkaset keV Zależna od osłon

Radiologia fotony i elektrony 20 – 150 keV Zależna od osłon

87

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

 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.

Promieniowanie neutronowe

89

 Dane o polu promieniowania

 System detektorów

 Detektory TLD

 Detektory śladowe

Promieniowanie neutronowe

Energia neutronów

Pole termiczne 0.4eV – 5keV

5-50keV 50- 100keV

100- 300keV

300keV- 20MeV

241Am-Be 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.99

241Am-Be w komorze rękawicowej

0.04 0.02 0.01 0.02 0.04 0.87

252Cf 0.00 0.01 0.00 0.01 0.04 0.94

EJ Ringhals A PWR

0.11 0.20 0.06 0.08 0.21 0.34

Kaseta paliwowa

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

91

 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/cm²

 wystarczający zakres pomiaru: 5 to 10 mg/cm²

Dozymetria kończyn

Dozymetr osobisty należy umieścić w miejscu

reprezentatywnym dla najbardziej narażonej powierzchni korpusu.

- całe ciało

- skóra

Umiejscowienie dozymetru

93

Umiejscowienie dozymetru

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

Umiejscowienie dozymetru

 Narażenie kończyn H_P(0.07)

 Pole izotropowe –

dodatkowy dozymetr na plecach

95

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

Narażenie skóry

 Promieniowanie silnie- i słaboprzenikliwe

 H_P(0.07) jest stosowane do pomiaru dawek na skórę

Umiejscowienie dozymetru

97

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).

Umiejscowienie dozymetru

Aparatura specjalna

99

Aparatura specjalna

Kontrola skażeń podłogi

Kontrola skażeń dłoni i stóp

Kontrola skażeń całego ciała

Kalibracja

101

 Określenie relacji między wartością wielkości mierzonej a odpowiedzią detektora.

 Warunki kalibracji i pomiaru są jednakowe.

Kalibracja

Kalibracja

• Napromienienie dozymetru w polu wzorcowym (¹³⁷Cs)

• Wyznaczenie współczynnika kalibracji

103

Szacowanie dawki

Wielkość narażenia zewnętrznego pochodzący z dowolnego źródła promieniowania określają następujące parametry:

Rodzaj

źródła Aktywność

źródła

Czas

napromienienia

Odległość od

k l

t D A







 

Zastosowane

Narażenie zewnętrzne

105

Rejestracja

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

107

Rejestracja

Dostępna dla:

• dozoru jądrowego

• pracodawcy

• pracownika

• uprawnionego lekarza (w przypadku kat.

A)

Dziękuję za uwagę 