Grundlæggende om radioaktivitet, dosis og lovgivning.

1. Grundlæggende om radioaktivitet, dosis og lovgivning. Thomas Levin Klausen Rigshospitalet 27 oktober 2005

2. Partikler Fotoner (hvor kommer fotonerne fra?) To ”slags” stråling:

3. Hvor kommer fotonerne fra • Fra kernen (g-stråling) - undertiden ”delayed” (metastabile nuklider, fx 99mTc, 81mKr) • Fra elektron systemet - karakteristisk røntgenstråling – e.g. 201Tl • Annihilationsfotoner efter b+-henfald - altid 2 * 511 keV på en ret linie men en foton er en foton er en foton – uanset oprindelse

4. Hvor kommer partiklerne fra • I forbindelse med kernereaktioner kan der udsendes diverse partikler, p, n, α, +/-, … • I forbindelse med atomkernes radioaktive henfald udsendes der i nogle tilfælde diverse partikler, α, +/-, …

5. To ”slags” (ioniserende) stråling: • Partikler: Taber energi i mange små stød har kort (og veldefineret) rækkevidde Tommelfingerregel for elektroner (+/-): Rækkevidden i cm (i vand/væv) er < end ½ * energien i MeV • Fotoner: En ”stråle” af fotoner svækkes ”eksponentielt” Beskrives ved attenuationskoefficient eller ved halveringstykkelse (halvværdilag, HVL)

6. e- g e- g E q g’ E’ (<E) Absorption: (Fotoelektrisk effekt) Compton spredning: Parametre E’ and q $2002

7. e- g e- g E q g Attenuation absorption ingen vekselvirkning Monoenergetisk, parallelt beam af fotoner spredning Attenuation = Absorption + spredning $2002

8. I0 I0* e-mx x absorberet detekteret Narrow geometry Broad geometry spredt Lineær attenuations koefficient: m Attenuation = Absorption + Scatter mtotal = mabs + mscatter $2002

9. I0 I0* e-mx x absorberet detekteret Narrow geometry Broad geometry spredt Exponentiel va: m Attenuation = Absorption + Scatter mtotal = mabs + mscatter $2002

10. Lineær attenuations koefficient: m I(x) = I0* e-mx - x i cm, m i cm-1 HVL = ln(2)/m ~ 0.7 / m Attenuation ved 140 keV: Vand : 1 cm ~ 15% HVL ~ 5 cm (m ~ 0.15 cm-1 ) Bly : 0,1 mm ~ 7% HVL ~ 0,3 mm (m ~ 27 cm-1 ) Attenuation ved 511 keV: Vand : 1 cm ~ 9 % HVL ~ 7,3 cm (m ~ 0,096 cm-1) Bly : 1 cm ~ 83 % HVL ~ 0,4 cm (µ ~ 1,78 cm-1)

11. Extern stråling Afstand Tid Afskærmning Intern stråling Undgå: indtag indånding hudkontakt Vi skal beskytte os mod

12. Dosis er proportional med 1/r2 (N.B. punktkilde) eller: Dobbelt afstand = en fjerdedel dosis 10 gange afstand = reduktion til 1% Morale: Brug pincetter og tænger! Afstandskvadratloven

13. Afstand Dosishastigheden aftager/stiger med kvadratet på afstanden (1/r2) Dosishastighed til Thomas: D0,10 m = 100 Dosishastighed til Flemming: D0,50 m= ? D0,50 m= D0,10 m x (R0,10 m/R0,50 m)2 = 100 x (0,10 m/0,50 m)2 = 100 x 1/25 R0,1 m R0,5 m ………………………………………… Punktkilde D0,10 m=100 D0,50 m= 1/25 = 4

14. Dosis er proportional med tiden for stråleudsættelsen Det handler om planlægning... have alt udstyret parat vide, hvad der skal gøres udføre arbejdet så hurtigt som forsvarligt Tid

15. Afskærm så vidt muligt ved kilden Brug tilstrækkelig afskærmning (”tilstrækkelig” = fysikeropgave?) det er godt at regne – men nødvendigt at kontrolmåle Pas på ustabile opstablinger! Der findes andre risici end stråleskader! Afskærmning

16. halveringstykkelse i bly for Tc-99m: < 0.4 mm 4 mm bly skærmer > 1000 gange (10 halveringer) 8 mm bly skærmer > 1 million gange men er kun ca. 1 halveringstykkelse for Mo-99 dosishastighed fra glas med 50 GBq Tc-99m: 500 mSv/min på overfladen 1 mSv/time i 1 m afstand (uafskærmet) < 1 mikroSv/time i 1 m, afskærmet med 4 mm Pb Nogle taleksempler

17. Halveringstykkelse i bly for F-18: ~ 4,1 mm 5 cm bly skærmer > 1000 gange (~ 10 halveringer) Dosishastighed fra glas med 50 GBq F-18: 8 mSv/time i 1 m afstand (uafskærmet) ~ 1 µSv/time i 1 m, afskærmet med 5 cm Pb Nogle taleksempler

18. Grundlaget for strålebeskyttelsen: • Berettigelse • Optimering • Dosisgrænser

19. ICRP Publication 60 (1990): Grundlæggende anbefalinger anvendelsen skal være berettiget (fordele skal opveje risici) alle stråledoser skal holdes så lave som rimeligt opnåeligt under hensyntagen til økonomiske og øvrige samfundsmæssige forhold ingen personer må modtage doser, der overstiger dosisgrænserne International Commissionon Radiological Protection 1.6.00 Generel/SIS

20. Deterministisk – akut tærskelværdi sværhedsgrad vokser med dosis Fx (stråle)forbrænding, katarakt, skade på knoglemarv Stokastisk (senskader) ingen tærskelværdi sværhedsgrad uafhængig af dosis RISIKO vokser med dosis fx leukæmi, mammacancer,... genetiske skader Strålebeskyttelse – mod hvad?

21. risiko risiko 100 % dosis dosis grad af skade grad af skade dosis dosis Deterministisk - Stokastiskdage / uger/ måneder 5 – 50 år Fig. fra SIS

22. Stråling Oprindelige molekyler Ionisering Ionisering Frie radikaler Ændrede molekyler Reparation Ingen reparation eller fejlreparation Normal celle Mutant celle Død celle

23. Formålet med at fastsætte dosisgrænser: 1. at forhindre forekomsten af deterministiske skader Dosisgrænser for erhvervsmæssigt stråleudsatte Årlig dosisgrænse 500 mSv for øjenlinsen dog 150 mSv 1.6.00 Generel/SIS

24. 2. at begrænse forekomsten af stokastiske skader Dosisgrænser for erhvervsmæssigt stråleudsatte Årlig dosisgrænse 20 mSv Efter en meddelt graviditet: Dosis til fostret mindre end 1 mSv 1.6.00 Generel/SIS

25. Absorberet dosis • Angiver absorberet energi i det bestrålede materiale • Enhed: J/kg • Særlige navn for absorberet dosis er gray (Gy) • 1 gray = 1 Joule pr. kg (J/kg)

26. Hvor er vi, og hvor vil vi gerne hen ? Fysisk  Biologisk Risikovurdering Absorberet Ækvivalent Effektiv dosis dosis dosis

27. Ækvivalent dosis (HT) • Sievert (Sv) • HT =Strålevægtningsfaktorer x Absorberet dosis (middel dosis) • HT= wR  DT,R

28. Strålevægtningsfaktorer Betegnes med wR-Enhed: Ingen Enhed

29. Effektiv dosis (E) • E = Ækvivalent dosis x vævsvægtningsfaktor • E = wT HT • Bliver målt i sievert (Sv)

30. Vævsvægtningsfaktorer (wT) * ”Colon” is here taken to be synonymous with lower large intestine

31. Dosimetrienheder Aktivitet Materiale Biologisk væv …………………wR……………… *dps = disintegrations per second

32. Risikofaktor 0,00005/mSv • Statistisk set betyder det at: • 100 000 bestrålet med 1mSv  5 dødsfald • 4mSv/dansker/år  1000 dødsfald/år i DK • Dosis på 6mSv • 0,3 promille risiko for at udvikle dødelig cancer Svarer til: 5 dages kanoferie 60 år gammel i 4,5 dag 20 flasker vin 15 pakker Cigaretter

34. Nøgleord fra lovgivningen • Sortering • Henfald • Dosishastighed (maks. 5 µSv/h) • Maks. mængde aktivitet pr. kg affald

35. Derfor er sortering vigtig!!

36. Sortering og henfald • Starter i laboratoriet • Ideelt en bøtte pr. isotop • Kræver affaldsrum, hvor et passende antal bøtter kan stå til udsmidning/henfald • Gerne ekstra affaldsrum, hvor bøtter kan køres til langtidsopbevaring • Husk passende afskærmning

37. Dosishastighed (maks. 5 µSv/h) Maks. mængde pr. kg affald • Hvordan sikrer man det i praksis? • Dosishastighed kan måles, men Dosishastigheden må på intet punkt af emballagens overflade overstige 5 µSv/h • Aktivitet pr. kg affald, kan også være svært at praktisere Aktivitetsmængden i hver sæk må ikke overstige grænseværdier på 5, 50 og 500 MBq for henholdsvis radionuklidgruppe 2, 3 og 4