Η ΧΡΗΣΗ ΡΑΔΙΟΪΣΟΤΟΠΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ. Α ΜΕΡΟΣ: Κανόνες Ασφαλείας και ορθής χρήσης ραδιοϊσοτόπων

Transcript

1 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΖΩΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ 4 η Ενότητα: Η ΧΡΗΣΗ ΡΑΔΙΟΪΣΟΤΟΠΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Α ΜΕΡΟΣ: Κανόνες Ασφαλείας και ορθής χρήσης ραδιοϊσοτόπων Κατερίνα Κωνσταντίνου, PhD Τμήμα Βιολογίας Πανεπιστήμιο Πατρών Εαρινό Εξάμηνο Ακαδ. Έτος

2 Α. Τι είναι οι ραδιενεργοί ιχνηθέτες (είδος εκπεμπόμενης ακτινοβολίας ή σωματιδίων, χρόνος υποδιπλασιασμού, μονάδες μέτρησης) Β. Ποιοι είναι οι κίνδυνοι και οι επιπτώσεις της ραδιενεργούς ακτινοβολίας στον χρήστη καθώς και ενδεχόμενες πηγές έκθεσης σε επικίνδυνη ραδιενεργή ακτινοβολίας σε ένα ερευνητικό εργαστήριο. Γ. Διεθνώς ισχύουσες συνθήκες χρήσης ραδιενέργειας στην Πειραματική Φυσιολογία Ευρωπαϊκή και διεθνής νομοθεσία σχετικά με τα επιτρεπτά όρια και δόσεις ραδιενεργούς ακτινοβολίας καθώς και περιγραφή των ειδικών λειτουργικών διαδικασιώνπου απαιτούνται για την διαχείριση των ραδιενεργών αποβλήτων Δ. Τρόποι μείωσης της έκθεσης σε ραδιενεργές εκπομπές η Αρχή ALARA (As Low As Reasonably Achievable) και η εφαρμογή της

3 Α. Τι είναι οι ραδιενεργοί ιχνηθέτες (είδος εκπεμπόμενης ακτινοβολίας ή σωματιδίων, χρόνος υποδιπλασιασμού, μονάδες μέτρησης) είναι χημικές ενώσεις ή μόρια στα οποία ένα ή περισσότερα άτομα έχουν αντικατασταθεί από ένα ραδιοϊσότοπο. Τα ισότοπα ενός χημικού στοιχείου διαφέρουν μόνο ως προς τον αριθμό μάζας. Για παράδειγμα, τα ισότοπα του υδρογόνου είναι 1 Η, 2 Η και 3 Η, με τον αριθμό μάζας πάνω αριστερά. Όταν ο πυρήνας του ατόμου ενός ισοτόπου είναι ασταθής, αυτό το ισότοπο είναι ραδιενεργό και το ίδιο και οι ενώσεις που το εμπεριέχουν. Το τρίτιο είναι ένα παράδειγμα ενός ραδιενεργού ισοτόπου Ο ασταθής πυρήνας ενός ραδιενεργού ισοτόπου διασπάται προκειμένου να μεταπίψει σε μια πιο σταθερή κατάσταση και η διάσπαση αυτή οδηγεί στην εκπομπή συγκεκριμένης ακτινοβολίας η οποία μπορεί να προσδιοριστεί.

4 Εκπομπή ακτινοβολίας σε μορφή: άλφα (α): σωματιδιακή ακτινοβολία βήτα (β): σωματιδιακή ακτινοβολία γάμμα (γ): μη-σωματιδιακή ακτινοβολία Και άλλες... Τα ευρέως χρησιμοποιούμενα ραδιοϊσότοπα έχουν μικρό χρόνο ημίσειας ζωής και έτσι δεν απαντούν στη φύση. Παράγονται από πυρηνικές αντιδράσεις. Μία από τις σημαντικότερες διαδικασίες είναι η απορρόφηση ενός νετρονίου από ένα ατομικό πυρήνα, στην οποία ο αριθμός μάζας του στοιχείου υπό εξέταση αυξάνει κατά 1 για κάθε νετρόνιο που απορροφάται. Για παράδειγμα: 13 C + n 14 C 32 S + n 32 P + p

5 verage Annual Dose from Background Radiation= 300 mrem/y Πηγές ραδιενέργειας BACKGROUND RADIATION: Natural and Man-Made Sources

6 α ακτινοβολία Η α διάσπαση είναι μια ραδιενεργή διαδικασία κατά την οποία ένα σωματίδιο με δύο νετρόνια και δύο πρωτόνια εκτοξεύεται από τον πυρήνα ενός ραδιενεργού ατόμου. Το σωματίδιο είναι ταυτόσημο προς τον πυρήνα ενός ατόμου ηλίου. Η α διάσπαση λαμβάνει χώρα μόνο σε πολύ βαριά στοιχεία όπως το ουράνιο, θόριο και το ράδιο. Όταν ένα άτομο εκτινάσσει ένα σωματίδιο άλφα, ένα νέο άτομο γονέας σχηματίζεται, ο οποίος έχει δύο λιγότερα νετρόνια και δύο λιγότερα πρωτόνια. Επειδή τα σωματίδια α περιέχουν δύο πρωτόνια, έχουν ένα θετικό φορτίο +2. Τα σωματίδια α είναι πολύ βαριά και έχουν υψηλή ενέργεια σε σύγκριση με άλλους κοινούς τύπους ακτινοβολίας. Αυτά τα χαρακτηριστικά επιτρέπουν στα σωματίδια α να αλληλεπιδρούν εύκολα με υλικά που συναντούν, συμπεριλαμβανομένου του αέρα, προκαλώντας πολλούς ιοντισμούς σε πολύ μικρή απόσταση. Τυπικά σωματίδια α δεν θα ταξιδέψουν περισσότερο από μερικά εκατοστά στον αέρα και τα σταματά ένα φύλλο χαρτιού.

7 β ακτινοβολία Η β διάσπαση είναι μια ραδιενεργή διαδικασία κατά την οποία ένα ηλεκτρόνιο εκπέμπεται από τον πυρήνα ενός ραδιενεργού ατόμου, μαζί με ένα ασυνήθιστο σωματίδιο που ονομάζεται αντινετρίνο. Όταν ένας πυρήνας εκτινάσσει ένα σωματίδιο β, ένα από τα νετρόνια στον πυρήνα μετατρέπεται σε πρωτόνιο. Δεδομένου ότι ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα έχει αλλάξει, ένα νέο θυγατρικό άτομο σχηματίζεται το οποίο έχει ένα λιγότερο νετρόνιο αλλά ένα ακόμη πρωτόνιο από το γονικό (+2). Τα β σωματίδια έχουν ένα απλό αρνητικό φορτίο και ζυγίζουν όσο ένα μικρό κλάσμα ενός νετρονίου ή πρωτονίου. Ως αποτέλεσμα, τα β σωματίδια αλληλεπιδρούν λιγότερο εύκολα με υλικά από ότι τα σωματίδια α. Ανάλογα με την ενέργεια που φέρουν τα β σωματίδια θα ταξιδέψουν έως και αρκετά μέτρα στον αέρα, και θα σταματήσουν με λεπτές στρώσεις από μέταλλο ή πλαστικό.

8 γ ακτινοβολία Μετά από μια αντίδραση διάσπασης, ο πυρήνας είναι συχνά σε μια «ευρέθιστη» κατάσταση και αυτό σημαίνει ότι εξακολουθεί να έχει υπερβολική ενέργεια. Αυτή η ενέργεια χάνεται από την εκπομπή ενός παλμού ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που ονομάζεται ακτίνα γ πολύ υψηλής ενέργειας. Η ακτίνα γ δεν έχει μάζα και ούτε φορτίο. Οι ακτίνες γάμμα αλληλεπιδρούν με τα υλικά μέσω σύγκρουσης με περιφερειακά ηλεκτρόνια αυτών. Χάνουν την ενέργειά τους σταδιακά στο υλικό, και είναι σε θέση να ταξιδεύουν μεγάλες αποστάσεις πριν σταματήσουν. Ανάλογα με την αρχική τους ενέργεια, οι ακτίνες γ μπορούν να ταξιδεύουν από 1 έως εκατοντάδες μέτρα στον αέρα και μπορούν εύκολα να προσβάλλουν τον άνθρωπο. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι περισσότεροι πομποί α και β σωματιδίων κπέμπουν επίσης ακτίνες γ ως μέρος της διαδικασίας διάσπασής τους.

9 Άλλοι τύποι ακτινοβολίας: Κοσμική ακτινοβολία: πολύ ενεργητικά σωματίδια συμπεριλαμβανομένων των πρωτονίων που βομβαρδίζουν τη γη από το διάστημα. Είναι πιο έντονη στα μεγαλύτερα υψόμετρα από ό, τι στο επίπεδο της θάλασσας, όπου η ατμόσφαιρα της Γης είναι πιο πυκνή και παρέχει τη μεγαλύτερη προστασία. Τα νετρόνια: αφόρτιστα σωματίδια τα οποία είναι επίσης πολύ διεισδυτικά. Στη Γη ως επί το πλείστον προέρχονται από τη σχάση ορισμένων ατόμων μέσα σε ένα πυρηνικό αντιδραστήρα. Νερό και σκυρόδεμα είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη ασπίδα κατά της ακτινοβολίας νετρονίων από τον πυρήνα ενός πυρηνικού αντιδραστήρα. Radiation Type of Radiation Mass (AMU) Charge Shielding material Alpha Particle 4 +2 Paper, skin, clothes Beta Particle 1/1836 ±1 Plastic, glass, light metals Gamma Electromagnetic Wave 0 0 Dense metal, concrete, Earth Neutrons Particle 1 0 Water, concrete, polyethylene, oil

10 Χρόνος ημίσειας ζωής Είναι ο χρόνος που απαιτείται ώστε η αρχική ποσότητα του ραδιενεργού υλικού να μειωθεί στο μισό.

11 Τρίτιο 3 Η To Τρίτιο παράγεται με ακτινοβόληση νετρονίων του 6 Li 6 Li + n 4 He + 3 Η Έχει χρόνο ημίσειας ζωής ± 8 ημέρες (περίπου 12,32 έτη), διασπάται παράγοντας β-ακτινοβολία. Τα ηλεκτρόνια που παράγονται έχουν μέσο ενέργεια 5,7 kev. Άτομα υδρογόνου είναι παρόντα σε όλες τις οργανικές ενώσεις, έτσι το τρίτιο χρησιμοποιείται συχνά ως ιχνηθέτης σε βιοχημικές μελέτες.

12 Άνθρακας 14 C Ο 14 C παράγεται στην ανώτερη ατμόσφαιρα της γης και έτσι ανιχνεύεται σε χαμηλά επίπεδα και στο περιβάλλον. Ωστόσο, δεν είναι πρακτικό να χρησιμοποιείται ο φυσικώς ενυπάρχον 14 C για μελέτες. Αντ 'αυτού γίνεται με ακτινοβόληση νετρονίων του ισοτόπου 13 C που εμφανίζεται φυσικά και αποτελεί περίπου το 1,1% των επιπέδων του άνθρακα στην φύση. Ο 14 C χρησιμοποιείται εκτενώς για τον εντοπισμό της προόδου των οργανικών μορίων μέσω μεταβολικών μονοπατιών. Ο 14 C διασπάται παράγοντας βήτα ακτινοβολία, και έχει χρόνο ημιζωής 5730 χρόνια.

13 Άζωτο 13 Ν Παράγεται από την πυρηνική αντίδραση 1 Η + 16 Ο 13 N + 4 He Το 13 Ν διασπάται με εκπομπή ποζιτρονίων με ημίσεια ζωή του 9,97 min. Το 13 Ν χρησιμοποιείται στην τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (ΡΕΤ scan). Οξυγόνο 15 Ο Το 15 O διασπάται με εκπομπή ποζιτρονίων και έχει ημίσεια ζωή 122 sec. Το 15 Ο χρησιμοποιείται στην τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (ΡΕΤ scan).

14 Φθόριο 18 F Παράγεται με βομβαρδισμό πρωτονίων του 18 O σε ένα κυκλοτρόνιο ή γραμμικό επιταχυντή σωματιδίων. Χρησιμοποιείται για να σημάνει ραδιενεργά τη γλυκόζη σε φθοροδεοξυγλυκόζη (FDG) για εφαρμογή σε σαρώσεις ΡΕΤ. Το 18 F διασπάται με εκπομπή ποζιτρονίων με μια ημίσεια ζωή των 109 min.

15 Φώσφορος ( 32 P και 33 P) Ο 32 Ρ παράγεται με βομβαρδισμό νετρονίων του 32 S 32 S + n 32 Ρ + p Διασπάται απελευθερώνοντας β-ακτινοβολία και έχει χρόνο ημίσειας ζωής των 14,29 ημέρες. Χρησιμοποιείται για τη μελέτες φωσφορυλίωσης πρωτεϊνών από κινάσες στη βιοχημεία. και μελέτες DNA και RΝΑ. O 33 Ρ παράγεται με σχετικά χαμηλή απόδοση με βομβαρδισμό νετρονίων του 31 Ρ. Διασπάται απελευθερώνοντας β-ακτινοβολία και έχει χρόνο ημιζωής 25,4 ημερών. Αν και πιο ακριβό από το 32 Ρ, τα εκπεμπόμενα ηλεκτρόνια είναι λιγότερο ενεργητικά, επιτρέποντας καλύτερη ανάλυση, για παράδειγμα, της αλληλουχίας του DNA. Και οι δύο ισότοπα είναι χρήσιμα για σήμανση νουκλεοτιδίων και άλλα είδη που περιέχουν μια φωσφορική ομάδα.

16 Θείο 35 S Το 35 S παράγεται με βομβαρδισμό νετρονίων του 35 Cl 35 Cl + n 35 S + p Κατά την διάσπασή του απελευθερώνεται β-ακτινοβολία και έχει χρόνο ημιζωής 87,51 ημέρες. Χρησιμοποιείται για την επισήμανση αμινοξέων που περιέχουν θείο (μεθειονίνη και κυστεΐνη). Όταν ένα άτομο θείου αντικαθιστά ένα άτομο οξυγόνου σε μια φωσφορική ομάδα ενόςνουκλεοτιδίου, παράγεται ένα θειοφωσφορικό, έτσι το 35 S μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση μιας φωσφορικής ομάδας.

17 Iώδιο 123 Ι και 125 Ι To 123 Ι παράγεται με βομβαρδισμό πρωτονίων του 124 Xe. Το ισότοπο καίσιο που παράγεται είναι ασταθές και διασπάται σε 123 Ι. Το ισότοπο παρέχεται συνήθως σε αραιό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου, σε υψηλή ισοτοπική καθαρότητα. Το 123 Ι έχει επίσης παραχθεί στο Oak Ridge National Laboratories με βομβαρδισμό πρωτονίων του 123 Te. Το 123 Ι διασπάται με πρόσληψη ηλεκτρονίου απελευθερώνοντας γ ακτινοβολία και έχει χρόνο ημίσειας ζωής 13,22 ώρες. Η εκπεμπόμενη ακτίνα γάμμα έχει μέση ενέργεια 159 kev και χρησιμοποιείται σε υπολογιστική τομογραφία μονής εκπομπής φωτονίων (SPECT). Παράλληλα εκπέμπονται και ακτίνες γάμμα 127 kev.

18 Iώδιο 123 Ι και 125 Ι Το 125 I χρησιμοποιείται συχνά σε ραδιοανοσοδοκιμασίες λόγω του σχετικά μεγάλου χρόνου ημιζωής του (59 ημέρες) και την ικανότητά του να ανιχνεύεται με μεγάλη ευαισθησία από μετρητές γάμμα ακτινοβολίας. Το 129 I είναι παρόν στο περιβάλλον ως αποτέλεσμα των δοκιμών των πυρηνικών όπλων στην ατμόσφαιρα. Επίσης παράχθηκε και απελευθερώθηκε στις καταστροφές του Τσερνομπίλ και της Φουκουσίμα. Το 129 I διασπάται με χρόνο ημιζωής 15,7 εκατομμύρια χρόνια εκπέμπονατς βήτα και γάμμα ακτινοβολία χαμηλής ενέργειας. Δεν χρησιμοποιείται ως ιχνηθέτης....και πολλά άλλα ραδιοϊσότοπα με εφαρμογές στην Πυρηνική Ιατρική

19 Ο ιδανικός ραδιενεργός ιχνηθέτης πρέπει: 1. να ακολουθεί μόνο τις συγκεκριμένες οδούς του ενδιαφέροντος, (π.χ. να υπάρχει πρόσληψη του ιχνηθέτη μόνο στο όργανο που μας ενδιαφέρει και πουθενά αλλού στο σώμα. Στην πραγματικότητα, αυτό δεν επιτυγχάνεται.). 2. Τυπικά δεν είναι επιθυμητή καμία απόκριση από τον ασθενή. 3. Ο μηχανισμός εντοπισμού μπορεί να είναι τόσο απλός όσο η φυσική παγίδευση των σωματιδίων ή τόσο περίπλοκος όσο μιας αντίδρασης αντιγόνου-αντισώματος

20 Μονάδες ραδιενέργειας Η ποσότητα ενός ραδιενεργού υλικού αποδίδεται από την ενεργότητά του και όχι από την μάζα του

21 Μονάδες έκθεσης και απορρόφησης ραδιενεργούς ακτινοβολίας Roentgen (R) = Cb/Kg: Μονάδα μέτρησης της γ ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα Rad = J/Kg: μονάδα μέτρησης απορροφούμενης ραδιενεργούς ακτινοβολίας Rem (sievert): μονάδα μέτρησης της βιολογικής βλάβης από ραδιενεργή ακτινοβολία

22 Τύπος ακτινοβολίας Συντελεστής ποιότητας γ και Χ ακτίνες 1 β σωματίδια και ηλεκτρόνια α σωματίδια 20 νετρόνια 10 1 Η μονάδα ισοδύναμης δόσης ( δηλ. η απορροφόμενη δόση πολλαπλασιασμένη με ένα «Συντελεστή ποιότητας» που λαμβάνει υπόψη την διαφορετική βιολογική αποτελεσματικότητα των διαφορετικών τύπων ακτινοβολίας είναι το Sievert (Sv).

23 Πρότυπα επίπεδα προστασίας από ραδιενέργεια Ισοδύναμο (TEDE) Συνολικής Δόση 5 rem / έτος * Ισοδύναμο συνολικής δόσης οργάνων 50 rem / έτος / άτομο για κάθε όργανο ή ιστό εκτός του φακού του ματιού* Ισοδύναμο για το μάτι 15 rem / έτος * Ισοδύναμο Δόση κατάποσης 50 rem / έτος * Έμβρυο / νεογνό 0,5 rem για ολόκληρη την περίοδο της κύησης * Όριο δόσεως για ανηλίκους είναι 10% του ορίου ενηλίκων

24 Βιολογικές δράσεις της ραδιενεργούς ακτινοβολίας Σωματικές επιπτώσεις - Φυσικές επιδράσεις (άμεσες ή καθυστερημένες) που εμφανίζονται στο εκτεθειμένο πρόσωπο. Γενετικές επιπτώσεις - Οι ανωμαλίες που μπορεί να προκύψουν σε μελλοντικές γενιές του ατόμου που είναι εκτεθειμένο. Επιδράσεις Τερατογένεσης - Επιπτώσεις που μπορεί να παρατηρηθούν σε απογόνους που εκτέθηκαν κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης.

25 Βιολογικές δράσεις της ραδιενεργούς ακτινοβολίας Μερικοί παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την πιθανότητα και τη σημασία των δυνητικών επιπτώσεων περιλαμβάνουν: Ηλικία Η απόκριση στην ακτινοβολία διαφέρει με την ηλικία. Για παράδειγμα, τα παιδιά είναι πιο ευαίσθητα στην έκθεση από τους ενήλικες. Ήταν η έκθεση οξεία ή χρόνια; Ήταν η έκθεση εξωτερική ή εσωτερική; - Μια εξωτερική έκθεση σημαίνειότι η πηγή της ακτινοβολίας είναι έξω από το σώμα, και μια εσωτερική έκθεση σημαίνει ότι η πηγή της ακτινοβολίας ήταν η κατάποση. Τι μέρος, και πόσο από το σώμα; -η έκθεση εντοπίστηκε σε μέρος του σώματος, ίσως στα άκρα (όπως τα χέρια σας), ή ίσως ένα μικρό μέρος του δέρματος; Τι είδους ακτινοβολία; Οι μορφές της ακτινοβολίας διαφέρουν ως προς την διεισδυτική τους δύναμη και την ικανότητα να προκαλέσουν βλάβη σε βιολογικούς ιστούς.

26 Βιολογικές δράσεις της ραδιενεργούς ακτινοβολίας Τα σωματίδια α θα σταματήσουν από τα νεκρά στρώματα του δέρματος, έτσι δεν αποτελούν κίνδυνο εξωτερικής έκθεσης. Ωστόσο, πολλοί θυγατρικοί α πομποί εκπέμπουν επίσης γ ακτινοβολία η οποία διεισδύει στο δέρμα και ως εκ τούτου αποτελούν κίνδυνο εξωτερικής έκθεσης. Επιπλέον τα α σωματίδια σε περίπτωση εσωτερικής έκθεσης μπορούν να είναι πολύ επιζήμια, επειδή καταθέτουν το σύνολο των ενεργειακών τους σε μια πολύ μικρή περιοχή. Με βάση τις χημικές τους ιδιότητες, οι α πομποί μπορούν να συμπυκνωθούν σε συγκεκριμένους ιστούς ή όργανα. Εξωτερικά, τα β σωματίδια μπορούν να παραδώσουν μία δόση στο δέρμα ή τους ιστούς του οφθαλμού. Πολλοί πομποί όμως εκπέμπουν β και γ ακτινοβολία και η γ ακτινοβολία διεισδύει στο δέρμα και ως εκ τούτου αποτελούν κίνδυνο εξωτερικής έκθεσης. Εσωτερικά, τα β σωματίδια μπορούν να είναι πιο επιζήμια, ιδίως όταν συγκεντρώνονται σε συγκεκριμένους ιστούς ή όργανα. Εξωτερικά, ο κίνδυνος από χαμηλής ενέργειας (<30 kev) γ και Χ ακτινοβολία αφορά κατά κύριο λόγο το δέρμα ή τους ιστούς του οφθαλμού. Οι υψηλότερες ενέργειες είναι πιο διεισδυτικές και ως εκ τούτου αποτελούν κίνδυνο για το σώμα. Εσωτερικά, οι πομποί γ μπορούν να επηρεάσουν όχι μόνο τους ιστούς ή όργανα στα οποία αποτίθενται, αλλά και περιβάλλοντες ιστούς.

27 Μέθοδοι για τον έλεγχο της δόσης ακτινοβολίας Σχεδιασμός, Έλεγχος, Χρόνος, Απόσταση, Ασπίδες

28 Σχεδιασμός σχεδιασμός πειράματος ώστε να μειωθεί η πιθανότητα έκθεσης As Low As Reasonably Achievable (ALARA). Έλεγχος: Χρήση σωστού χειρισμού πιπετών και εξοπλισμού προστασίας, συνεχείς μετρήσεις στον χώρο. Χρόνος: Μείωση του χρόνου έκθεσης. Απόσταση: Η αύξηση της απόστασης από μια πηγή ακτινοβολίας ή από συσκευές χειρισμού της θα μειώσει τη δόση που λαμβάνεται, αφού ο ρυθμός έκθεσης μειώνεται κατά 1 / r 2, όπου r είναι η απόσταση από μια σημειακή πηγή. Ασπίδες: Η ακτινοβολία μπορεί να απορροφηθεί από τα υλικά που τοποθετούνται μεταξύ της πηγής της ακτινοβολίας και του χρήστη. Ο τύπος της θωράκισης που είναι πιο κατάλληλος να χρησιμοποιηθεί εξαρτάται από τη φύση και τη διεισδυτική δύναμη της ακτινοβολίας.

29 Διεισδυτική δύναμη των ραδιενεργών εκπομπών

30 Παράγοντες που πρέπει να εξετάζονται κατά την επιλογή των υλικών και το σχεδιασμό της θωράκισης Τα άτομα έξω από την ασπίδα δεν είναι απαραίτητα προστατευμένα. Ένας τοίχος ή χώρισμα δεν μπορεί να είναι μια ασφαλής ασπίδα για τους ανθρώπους από την άλλη πλευρά του πάγκου. Η ακτινοβολία μπορεί να διασπείρεται γύρω από τις γωνίες. Η απορρόφηση της β ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας (π.χ. 32 Ρ) από μερικά υλικά όπως ο μόλυβδος και το βολφράμιο μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (ακτινοβολία επιβράδυνσης), η οποία είναι περισσότερο διεισδυτική από την ακτινοβολία β που το παρήγαγε. Άλλα υλικά όπως τα πλαστικά και το γυαλί ελαχιστοποιούν την παραγωγή ακτινοβολίας επιβράδυνσης.

31 Ανίχνευση ακτινοβολίας Α. Ανιχνευτές αερίου Αυτό το όργανο λειτουργεί βάσει της αρχής ότι η ακτινοβολία όταν διέρχεται μέσω του αέρα ή ενός συγκεκριμένου αερίου, προκαλεί ιονισμό των μορίων του αέρα. Όταν εφαρμοστεί υψηλή τάση μεταξύ δύο περιοχών του ανιχνευτή που είναι γεμάτες με αέριο, τα θετικά ιόντα που σχηματίζονται προσελκύονται προς την αρνητική πλευρά του ανιχνευτή (η κάθοδος) και τα ελεύθερα ηλεκτρόνια θα ταξιδέψουν προς τη θετική πλευρά (η άνοδος). Τα φορτία αυτά συλλέγονται από την άνοδο και την κάθοδο και δημιουργούν ένα πολύ μικρό ρεύμα το οποίο καταγράφεται από τον ανιχνευτή. Όσο περισσότερη ακτινοβολία εισέρχεται στο θάλαμο με το αέριο, τόσο υψηλότερο ρεύμα εμφανίζεται στον ανιχνευτή. Ο Geiger-Muller ή GM ανιχνευτής χρησιμοποιείται για τη μέτρηση πολύ μικρών ποσοτήτων ακτινοβολίας.

32 Ανίχνευση ακτινοβολίας Β. Ανιχνευτές στερεού σπινθηρισμού Η βασική αρχή πίσω από αυτό το μέσο είναι η χρήση ενός ειδικού υλικού που καίγεται ή σπινθηρίζει όταν η ακτινοβολία αλληλεπιδρά με αυτό. Ο πιο κοινός τύπος αυτού του υλικού είναι είναι το ιωδιούχο νάτριο. Το φως που παράγεται από τη διαδικασία σπινθηρισμού ανακλάται μέσα από ένα διαφανές παράθυρο όπου αλληλεπιδρά με μια συσκευή που ονομάζεται φωτοπολλαπλασιαστής. Ο παλμός σήμα στη συνέχεια ανιχνεύεται και προσδιορίζεται. Οι στερεοί ανιχνευτές σπινθηρισμού είναι πολύ ευαίσθητα όργανα ακτινοβολίας και χρησιμοποιούνται κυρίως για την παρακολούθηση ακτίνων γ.

33 Ανίχνευση ακτινοβολίας Γ. Ανιχνευτές υγρού σπινθηρισμού Χρησιμοποιούνται για την εντοπισμό 3 Η και άλλων πηγών χαμηλής β ακτινοβολίας όπως και 35 S και 14 C. Κάνουν χρήση ενός υγρού σπινθηρισμού που εκπέμπει φως όταν β ακτινοβολία αλληλεπιδρά με αυτό: η ποσότητα του φωτός που εκπέμπεται είναι ανάλογη με την ποσότητα της προσπίπτουσας στο υγρό σπινθηρισμού ακτινοβολίας. Το ηλεκτρόνιο που παράγεται κατά τη β διάσπαση ενός ραδιενεργού ισοτόπου διεγείρει το μόριο του υγρού διαλύτη, ο οποίος με τη σειρά του μεταφέρει την ενέργεια στην διαλυμένη ουσία, ή στο φθόριο. Η ενέργεια εκπομπής της διαλυμένης ουσίας (φωτόνιο) μετατρέπεται σε ένα ηλεκτρικό σήμα από ένα φωτοπολλαπλασιαστή.

34 Εξοπλισμός παρακολούθησης προσωπικού Κάρτα ανίχνευσης ραδιενεργούς ακτινοβολίας Θα ανιχνεύσει ακτίνες γ και Χ, σωματίδια β υψηλής ενέργειας, και σε ορισμένες ειδικές περιπτώσεις, νετρόνια. Δεν ανιχνεύει ακτινοβολία από χαμηλής ενέργειας β σωματίδια όπως πχ 3 Η, 14 C και 35 S. Δακτύλιος ανίχνευσης με θερμοφθορισμό Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της δόσης γ ή υψηλής ενέργειας β ακτινοβολίας στο χέρι. Η προσπίπτουσα ακτινοβολία διεγείρει άτομα σε κρυστάλλους στο δακτύλιο. Ακολούθως ο δακτύλιος θερμαίνεται (θερμο-), τα «παγιδευμένα» σε κρυστάλλους διεγερμένα ηλεκτρόνια παράγουν από ένα φωτόνιο (-φθορισμό). Αυτό το σήμα φωτονίου ενισχύεται από ένα φωτοπολλαπλασιαστή η δόση έκθεσης καταγράφεται. Μετρητές τσέπης τύπου στυλό Χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση σωρευτικών δόσεων ή ποσοτήτων γ & Χ ακτινοβολίας. Ένα μεταλλικό κλιπ χρησιμοποιείται για την προσάρτηση του μετρητή στην τσέπη ενός ατόμου. Έχει ένα λεπτό τοίχωμα το οποίο επιτρέπει την διείσδυση και την ανίχνευση της ακτινοβολίας.

35 Εξοπλισμός προστασίας Ασπίδες: Πρέπει να χρησιμοποιούνται ¼-ιντσών ασπίδες από πλεξιγκλάς: Θωράκιση για όλα τα πειράματα που συνεπάγονται τη χρήση Ρ-32 ή S-35. Προστατευτικός εξοπλισμός προσωπικού: γάντια μιας χρήσης και εργαστηριακές μπλούζες. Αποθήκευση ραδιενεργών: δοχεία Plexiglass για δοκιμαστικούς σωλήνες (ή άλλα δοχεία αντίδρασης) και δοχεία αποθήκευσης των ισοτόπων. Απαγωγοί: απαραίτητοι για όλες τις αντιδράσεις όπου χρησιμοποιείται ή παράγεται πτητικό ραδιενεργό υλικό. Εξοπλισμός απομακρυσμένου χειρισμό ραδιενεργών: Ο χειρισμός των ραδιενεργών υλικών σε ποσότητες μεγαλύτερες από 1 mci πρέπει να διεξάγεται χρησιμοποιώντας τηλεχειρισμό.

36 Διαδικασίες έκτακτης ανάγκης Ως γενική αρχή, σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης που αφορά τόσο σε σωματικές βλάβες όσο και διαρροή ραδιενεργών υλικών, πρέπει οι χρήστες να συμμορφώνονται με τις ακόλουθες προτεραιότητες: 1. Ζητήστε ιατρική βοήθεια, ενημερώνοντας ότι ραδιοϊσότοπα είναι παρόντα στον χώρο και πάνω σας 2. Σταματήστε την πηγή της διαρροής, ασφαλίστε την περιοχή, ενημερώστε τους υπόλοιπους εργαζόμενους στον χώρο και τον υπεύθυνο ακτινοπροστασίας 3. Σε συντονισμό με τον υπεύθυνο ακτινοπροστασίας, κατευθύνεται σωστά την απολύμανση.

37 Ραδιενεργά απόβλητα Στερεά απόβλητα: Όλα τα στερεά απόβλητα πρέπει να διατηρούνται σε περιέκτες με εμφανή σήμανση σε εξουσιοδοτημένα να χρησιμοποιούν ραδιενεργά υλικά εργαστήρια. Όταν οι περιέκτες είναι πλήρης, θα πρέπει να μετακινούνται και να αποθηκευονται για 10 ημίσειες ζωές σε ειδική περιοχή αποθήκευσης ραδιενεργών. Μετά από παρακολούθηση για να εξασφαλισθεί ότι όλη η ραδιενέργεια έχει διασπαστεί, τα απόβλητα μπορούν να διατεθούν σε συνηθισμένους κάδους αποβλήτων. Υγρά απόβλητα: Τα υγρά απόβλητα μπορούν να διατεθούν σε συνήθεις σημασμένες αποχετεύσεις εντός των ακόλουθων ορίων: Απαιτείται καταγραφή μετρήσεων του ισοτόπου στις σημασμένες αποχετεύσεις κατά διάστηματα καθώς και η ημερομηνία καταγραφής

38 Σας ευχαριστώ