Ακτινοπροστασία στις Ερευνητικές Εφαρμογές Ανοιχτών Ραδιενεργών Πηγών Ραδιοϊσότοπα στην έρευνα Κατηγοριοποίηση Εργαστηρίων Βασικοί ορισμοί Είδη Ακτινοβολιών Ιδιότητες Ραδιοϊσοτόπων Ασφαλείς Πρακτικές Ιωάννης Καΐσας Φυσικός - Ακτινοφυσικός MSc Τμήμα Αδειών και Ελέγχων www.eeae.gr
Εργαστήρια ιοντιζουσών ακτινοβολιών για έρευνα και εκπαίδευση ΕΡ- Α (χρήση ανοιχτών πηγών) π.χ. επισημάνσεις με C-14, H-3, P-32, I-125, Tc-99m ΕΡ- Κ (χρήση κλειστών πηγών) π.χ. ακτινοβολητές, φασματοσκοπία Mossbauer ΕΡ- Σ (χρήση λυχνιών ακτίνων Χ) π.χ. XR-F, XR-D, απεικόνιση δειγμάτων με ακτίνες Χ 2
1. Τι είναι η ραδιενέργεια ΙΣΟΤΟΠΑ Άτομα με ΙΔΙΟ αριθμό πρωτονίων, αλλά με διαφορετικό αριθμό νετρονίων 3
1. Τι είναι η ραδιενέργεια ΡΑΔΙΟ-ΙΣΟΤΟΠΑ Οι ασταθείς πυρήνες αποδιεγείρονται, για να εξισορροπήσουν τον αριθμό p & n, ή γενικότερα για να μεταβούν σε ενεργειακή κατάσταση χαμηλότερης στάθμης. Μετά από σειρά αποδιεγέρσεων προκύπτει πυρήνας σταθερός. Κατά την αποδιέγερση εκπέμπονται φωτόνια γ, σωμάτια β (ηλεκτρόνιαποζιτρόνια), p (πρωτόνια), n-νετρόνια, σωμάτια α. 4
1. Τι είναι η ραδιενέργεια ΑΣΤΑΘΕΙΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΟΙ ΠΥΡΗΝΕΣ ΔΙΑΣΠΑΣΗ Ακτινοβολία α Ακτινοβολία γ Ακτινοβολία β ΣΤΑΘΕΡΟΣ ΠΥΡΗΝΑΣ 5
1. Τι είναι η ραδιενέργεια ΧΡΟΝΟΣ ΗΜΙΖΩΗΣ Ν ασταθείς πυρήνες Τ1/2 Ν/2 ασταθείς πυρήνες Τ1/2 : Ο χρόνος που απαιτείται για να μείνει αδιάσπαστος ο μισός πληθυσμός διεγερμένων πυρήνων 6
1. Τι είναι η ραδιενέργεια ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑ Όταν αναφερόμαστε σε ραδιοϊσότοπα δεν έχει νόημα να αναφερόμαστε στη μάζα ή στον όγκο τους γιατί το πλήθος των πυρήνων τους και η ποσότητα ακτινοβολίας που εκπέμπουν μεταβάλλεται με τον χρόνο. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιούμε την ενεργότητα = αριθμός διασπάσεων ανά μονάδα χρόνου Becquerel Curie 1 Bq = 1 διάσπαση / sec 1 Ci = 3.7 x 10 10 διασπάσεις / sec 1 μci = 37 kbq 7
2. Είδη ακτινοβολιών Ακτίνες γ (φωτόνια) Ακτινοβολία β (ηλεκτρόνια) Ακτινοβολία α (πυρήνες ηλίου) Νετρόνια 8
2. Είδη ακτινοβολιών ΔΙEIΣΔΥΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ Χαρτί Πλαστικό Μόλυβδος Μπετόν/ C x H y α β γ Νετρόνια 9
Απόδοση ενέργειας στην ύλη Δόση Όταν αναφερόμαστε στην μεταφορά της κινητικής ενέργειας των σωματιδίων της ραδιενέργειας στην ύλη και συνεπώς στο βιολογικό αποτέλεσμα που μπορεί αυτή να έχει χρησιμοποιούμε την δόση Gray (Gy) ή Sievert (Sv) Δόση από το φυσικό υπόβαθρο ~ 1 msv/year 10
Η εφαρμογή της ακτινοπροστασίας στηρίζεται στο ακόλουθο τρίπτυχο: Απόσταση Θωράκιση Χρόνος 11
Ακτινοβόληση κατά τη χρήση ανοικτών ραδιενεργών πηγών Εσωτερική Κατάποση ή/και Εισπνοή ραδιονουκλιδίων Εξωτερική Φιαλίδια, δείγματα, κατάλοιπα...
Διαδικασίες όπου ενδέχεται να υπάρξει ακτινοβόληση Παραλαβή & άνοιγμα ραδιενεργών υλικών Επισήμανση, μετρήσεις Φύλαξη & μεταφορά ραδιενεργών υλικών μέσα στο εργαστήριο Διαχείριση ραδιενεργών καταλοίπων Ατυχήματα
Εξοπλισμός Ακτινοπροστασίας Γραπτοί Κανόνες εργασίας Θωρακίσεις (plexi ή γυαλί για β Μόλυβδος για γ) Προστατευτικός ρουχισμός Λαβίδες Θωρακισμένα δοχεία φύλαξης ραδιενεργών καταλοίπων Μετρητής ακτινοβολίας χώρου με ηχητικό σήμα (Geiger) Μετρητής επιφανειακής ρύπανσης (κατάλληλο probe) Kit απορρύπανσης Ετικέτες & τήρηση αρχείων Εξοπλισμός αποκλειστικής χρήσης (πχ, πιπέττες, φυγόκεντροι, κλπ) Γραπτοί Κανόνες (Local Rules): Κανονικές συνθήκες εργασίας Ατυχήματα
3. Βασικές Ιδιότητες Ραδιοϊσοτόπων P-32 Χρόνος ημιζωής : 14.3 d Ενεργός :13.5d Ακτινοβολία : β - Ενέργεια : 1710 kev Εμβέλεια στον αέρα : 6.1 m Προστασία : 1 cm Plexiglass ή Γυαλί Ανίχνευση : Geiger τύπου pancake
3. Βασικές Ιδιότητες Ραδιοϊσοτόπων S-35 Χρόνος ημιζωής : 87.5 d Ενεργός : 44.3 d Ακτινοβολία : β Ενέργεια : 168 ΚeV Εμβέλεια στον αέρα : 24 cm Προστασία : 1 mm Plexiglas ή Γυαλί Ανίχνευση : Geiger τύπου pancake
3. Βασικές Ιδιότητες Ραδιοϊσοτόπων C-14 Χρόνος ημιζωής : 5730 y Ενεργός : 10 d Ακτινοβολία : β Ενέργεια : 156 kev Εμβέλεια στον αέρα : 22 cm Προστασία : 1 mm Plexiglas ή Γυαλί Ανίχνευση : Geiger τύπου pancake
3. Βασικές Ιδιότητες Ραδιοϊσοτόπων Η-3 Χρόνος ημιζωής : 12.3 y Ενεργός : 10 d Ακτινοβολία : β - Ενέργεια : 19 kev Εμβέλεια στον αέρα : 4 mm Προστασία : <0,1 mm Plexiglass ή Γυαλί Ανίχνευση : smear test, ποτήρι Ζέσεως 18
3. Βασικές Ιδιότητες Ραδιοϊσοτόπων I-125 Χρόνος ημιζωής : 60 d Ενεργός : 42 d Ακτινοβολία : φωτόνια γ & X Ενέργεια : 35.5 kev Εμβέλεια στον αέρα : - Προστασία : δεν απαιτείται (TVL 0.056 mm of lead) Ανίχνευση : κρύσταλλος NaI
4. Προστασία ΒΑΣΙΚΟΙ ΚΑΝΟΝΕΣ 1. Κατά την εργασία με ραδιοϊσότοπα είναι απαραίτητο να φοράτε εργαστηριακή ποδιά, δυο ζευγάρια γάντια latex και προστατευτικά γυαλιά ώστε να προστατευτείτε σε περίπτωση διασποράς. Αποφεύγετε να φοράτε ανοιχτά παπούτσια όταν εργάζεστε με ραδιοϊσότοπα. 2. Πριν κάνετε κάποια εργασία με ραδιοϊσότοπα στρώστε στον αποκλειστικό πάγκο εργασίας μερικά φύλλα απορροφητικού χαρτιού. Όταν τελειώσετε την εργασία σας, πετάξτε τα χαρτιά στον ειδικό κάδο του εργαστηρίου. 3. Μην τρώτε, πίνετε ή καπνίζετε στους χώρους όπου γίνονται εργασίες με ραδιοϊσότοπα. 20
4. Προστασία ΒΑΣΙΚΟΙ ΚΑΝΟΝΕΣ 4. Μετά το πέρας της εργασίας σας ελέγξτε για τυχόν ραδιορύπανση τον πάγκο εργασίας, το πάτωμα και άλλα σημεία ή αντικείμενα τα οποία ήρθαν σε επαφή με τα χέρια σας. 5. Τα υγρά κατάλοιπα απορρίπτονται ΜΟΝΟ στον ειδικό νιπτήρα. 6. Τα στερεά κατάλοιπα απορρίπτονται ΜΟΝΟ στους ειδικούς κάδους. 7. Μετά το πέρας της εργασίας με ραδιοϊσότοπα πλένετε σχολαστικά τα χέρια σας με σαπούνι και άφθονο νερό. 21
5. Απορρύπανση ΟΔΗΓΙΕΣ 1. Σε περίπτωση που αντιληφθείτε ραδιορύπανση, προσπαθήστε να μην την εξαπλώσετε (μην πατάτε, μην αγγίζετε). Σημειώστε την περιοχή με μαρκαδόρο. 2. Φορώντας γάντια σκουπίστε την περιοχή με στεγνό απορροφητικό χαρτί διαγράφοντας κύκλους με φορά από έξω προς τα μέσα. Μην χρησιμοποιείτε νερό γιατί η ρύπανση θα εξαπλωθεί. Αφού κάνετε την διαδικασία αυτή ελέγξτε την περιοχή με τον ανιχνευτή ή κάντε smear test. 3. Σε περίπτωση που κάποιο ραδιοϊσότοπο πέσει στο δέρμα σας μην πανικοβληθείτε. Φορώντας γάντια, τρίψτε απαλά την περιοχή με σαπούνι και άφθονο νερό αποφεύγοντας τη δημιουργία εκδορών. 22
5. Απορρύπανση 23
5. Απορρύπανση
5. Απορρύπανση Smear test Τι είναι το smear test Η τεχνική αυτή βοηθά στον εντοπισμό πιθανής επιφανειακής ραδιορύπανσης κυρίως όταν αυτή οφείλεται σε ραδιοϊσότοπο που εκπέμπει ακτινοβολία χαμηλής ενέργειας (πχ H-3). Επίσης η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου δεν υπάρχει διαθέσιμη άλλη ανιχνευτική συσκευή (π.χ μετρητής Geiger). 25
5. Απορρύπανση Smear test Πως γίνεται Με ένα μικρό κομμάτι κυκλικό απορροφητικό χαρτί, σκουπίζουμε την επιφάνεια (~100 cm 2 ) που θέλουμε να ελέγξουμε. Όταν πρόκειται να ελεγχθεί μεγάλη επιφάνεια τότε την διαιρούμε σε υπο-περιοχές και χρησιμοποιούμε ένα κομμάτι χαρτί για κάθε μια (μην ξεχνάτε να αριθμείτε τα δείγματα ώστε να γνωρίζετε την περιοχή όπου συλλέχθηκαν). Στη συνέχεια, τοποθετούμε τα δείγματα σε γυάλινα ή πλαστικά φυαλίδια του μετρητικού συστήματος. Η προφύλαξη των δειγμάτων είναι απαραίτητη ώστε να αποφευχθεί ραδιορύπανση της μετρητικής συσκευής. 26
5. Απορρύπανση Smear test Διαδικασία μετρήσεων Αν θέλουμε να ανιχνεύσουμε ραδιοϊσότοπο που εκπέμπει β-ακτινοβολία (π.χ Η-3, P- 32, P-33, C-14, S-35) τότε χρησιμοποιούμε β-counter. Σε περίπτωση που το ραδιοϊσότοπο εκπέμπει γ-ακτινοβολία (π.χ Ι-125) τότε η μέτρηση γίνεται σε γ- counter. Στη μετρητική συσκευή, παίρνουμε 2-3 μετρήσεις του υποβάθρου. Στη συνέχεια, μετράμε τα δείγματα του smear test. Αν η τιμή του δείγματος είναι μεγαλύτερη από τη διπλάσια τιμή του υποβάθρου τότε υπάρχει σοβαρή πιθανότητα να υπάρχει ραδιορύπανση στην περιοχή από την οποία συλλέχθηκε το δείγμα. Στην περίπτωση αυτή, επαναλαμβάνουμε τη διαδικασία απορρύπανσης και το smear test. 27
Ανίχνευση Η-3 στον αέρα του χώρου χρήσης ανοιχτών πηγών Στον χώρο χρήσης ανοιχτών πηγών αφήνουμε ανοιχτό ένα ποτήρι ζέσεως με λίγο νερό. Αν υπάρχει Η-3 στον αέρα, αυτό θα διαλυθεί και στο νερό που υπάρχει στο ποτήρι ζέσεως. Για μεγαλύτερη ευαισθησία η διεπιφάνεια αέρανερού πρέπει να είναι μεγάλη και η ποσότητα του νερού τόση, ώστε μετά από 1 με 2 εβδομάδες να έχει μείνει ικανή ποσότητα για δείγμα προς μέτρηση στον β-counter. Αν η τιμή του δείγματος είναι μεγαλύτερη από τη διπλάσια τιμή του υποβάθρου τότε υπάρχει σοβαρή πιθανότητα να υπάρχει ραδιορύπανση του αέρα και του χώρου με Η-3. Στην περίπτωση αυτή, αερίζουμε καλά τον χώρο, και προσπαθούμε να βρούμε την αιτία ραδιορύπανσης, ώστε να την αποφύγουμε στο μέλλον. 28
6. Απόρριψη Υγρά Τα υγρά κατάλοιπα απορρίπτονται ΑΜΕΣΩΣ μετά τη χρήση με ταυτόχρονη ροή νερού για τουλάχιστον 15-20 λεπτά. Στερεά Τα στερεά κατάλοιπα απορρίπτονται με βάση τον χρόνο ημιζωής και την ενεργότητα τους. C-14,Η-3 απορρίπτονται αμέσως μετά τη χρήση, λόγω του μεγάλου χρόνου ημιζωής τους. P-32, P-33, S-35 φυλάσσονται σε κάδους από Plexiglas έως ότου η ένδειξη του οργάνου ανίχνευσης στην επιφάνεια του σάκου είναι στο επίπεδο του φυσικού υποβάθρου (συνήθως 5-6 μήνες). 29
Αρχεία Εργαστηρίου Αρχείο Παραλαβής Ραδιοϊσοτόπων Αρχείο Απόρριψης Υγρών και Στερεών Καταλοίπων Αρχείο Χρήσης του Χώρου (όταν χρησιμοποιείται από διάφορους ερευνητές) 30
Χρήσιμα links Βασικές Ιδιότητες Ραδιοϊσοτόπων: www.sciencegateway.org/isotope/ 31
Χρήσιμα links ΕΕΑΕ: www.eeae.gr Άδειες και Έλεγχοι > Εργαστήρια ακτινοβολιών για Έρευνα Εκπαίδευση και Εφαρμογές (ΕΡ-Α, ΕΡ-Κ, ΕΡ-Σ) > Υπολογισμός δόσεων από πειράματα με ραδιοϊσότοπα www.eeae.gr/gr/index.php?fvar=html /adeies/_doseassess 32
Ιωάννης Καΐσας T: 210 650 6701 F: 210 650 6748 E: ikaissas@eeae.gr Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας Αγία Παρασκευή 15310, Αθήνα www.eeae.gr 33