Fizički izvori štetnosti ELEKTROMAGNETSKA ZRAČENJA jonizujuća zračenja

Παρουσίαση με θέμα: "Fizički izvori štetnosti ELEKTROMAGNETSKA ZRAČENJA jonizujuća zračenja"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Fizički izvori štetnosti ELEKTROMAGNETSKA ZRAČENJA jonizujuća zračenja

2 ZAŠTITA OD JONIZUJUĆEG ZRAČENJA
Zaštitne mere od jonizujućih zračenja preduzimaju se na osnovu preporuka Međunarodne komisije za zaštitu od zračenja – (International Commission on Radiological Protection-ICRP osnovana 1928.god.) : Jonizujuće zračenje može biti opasno osim zbog karakteristika koje poseduje, i zbog nepažljivog rukovanja njime ili zbog nepredvidivih akcidenata; Razvoj nuklearnog oružja, ali i korišćenje nuklearne energije kao potencijalni izvor električne energije, doprineo je proučavanju i razvoju zaštitnih mera; Zaštita od jonizujućeg zračenja je predmet proučavanja fizike, hemije, biomedicinskih i tehničko-tehnoloških nauka; Prvo štetno dejstvo jonizujućih zračenja je otkriveno kod rendgenskog zračenja – primećeno je dejstvo ovog zračenja na koži – “opekotine”;

3 Uporedo sa proučavanjem radioaktivnih elemenata čovek je proučavao i mere zaštite i pokušavao da proceni dozu zračenja koja nije štetna; Prva procena – 1902g. Rolins – zračenje nije štetno ako je njegov intenzitet takav da fotografska ploča ne pocrni za sedam minuta; Cilj zaštitnih mera je: sprečavanje akutnih radijacionih efekata (efekti koji se ispoljavaju posle određenog vremena); Mere zaštite od jonizujućeg zračenja obuhvataju: Medicinske mere zaštite Administrativne mere zaštite Organizacione mere zaštite Tehničko-tehnološka zaštita

4 Medicinske mere zaštite
Sastoje se u sledećem: Utvrđivane zdravstvenog stanja lica pre stupanja na rad sa radioaktivnim zračenjem. Kontrolni pregledi u toku i posle zapošljavanja; Pregledi i prva pomoć posle nesrećnih slučajeva; Vođenje medicinske evidencije radi utvrđivanja integralne doze; Administrativne mere zaštite Donošenje propisa, pravilnika sa odgovarajućim normama za zaštitu od zračenja; Obuka lica koja mogu biti izložena povećanom intenzitetu zračenja; Upoznavanje sa zdravstevnim rizicima u slučaju nepravilnog korišćenja izvora zračenja; Zabrana pristupa zoni zračenja licima koja nisu nadležna; Obaveštavanje i označavanje zone zračenja;

5 Organizacione mere zaštite
Formiranje nadzornih državnih organa- odeljenja zdravstvene zaštite; Imenovanje odgovornih osoba- tehnički obučenih u cilju efikasnog sporvođenja mera zaštite. Tehničko-tehnološka zaštita Obuhvata: Rešavanje problema zračenja još pri konstrukciji uređaja i postrojenja; Konstruktivna rešenja za zaštitu: kontejneri, prepreke, zaštitni zidovi...u cilju sprečavanja širenja zračenja u radni i životni prostor. Tenološka rešenja izrade ličnih zaštitnih sredstava koja se koriste prilikom rukovanja radioaktivnim materijalom.

6 Mere zaštite se sprovode u odnosu na:
spoljne i unutrašnje izvora zračenja; zatvorene i otvorene izvore zračenja i razne vrste radioaktivnog otpada. U spoljne izvore ubrajaju se izvori koji se nalaze van čoveka. U unutrašnje izvore spadaju svi radioaktivni izvori koji na neki način dospeju u telo čoveka. Pod dozom zračenja podrazumeva se ukupna doza koja potiče od spoljašnih i unutrašnjih izvora zračenja kojima je čovek izložen u svom životnom prostoru ili profesionalna lica koja su izložena zračenju na svom radnom mestu. Zaštita se ogleda u redukovanju zračenja na dozvoljene doze.

7 Zaštita od spoljnih izvora
Zasnovana je na principima i metodama koje obuhvataju merenje odnosno izračunavanje doze zračenja: A – aktivnost izvora ; t – vreme ekspozicije; R – rastojanje; k – specifična gama konstanta; Tri su najznačajnije metode za zaštitu od spoljašnjih izvora zračenja: Vreme ekspozicije - skraćivanje vremena boravka u polju zračenja; Faktor rastojanja - povećanje rastojanja radi smanjenja doze; Apsorpcija – metoda zaklona - u zavisnosti od vrste zračenja određuje se debljina zaklona kojim se smanjuje doza zračenja na dozvoljene vrednosti.

8 Zaštita od gama zračenja
Gama zraci su najprodorniji zbog čega i zaštita od njih predstavlja najveći problem; Koriste se zaštitni ekrani koji apsorbuju gama zračenje, a čija debljina se izračunava na osnovu zakona apsorpcije: Prilikom proračuna debljine zaklona treba uzeti u obzir: vrstu materijala od koga se pravi zaklon, energiju emitovanog gama zračenja, oblik izvora – tačkasti, linijski, površinski.. Linearni apsorpcioni koeficijent gama zračenja predstavlja zbir koeficijenta koji nastaju usled svih efekata koje može da izazove zračenje, odnosno: gde je: μf – fotoefekat, μp-stvaranje parova, μc- Komptonovo rasejanje.

9 Faktor povećanja doze gde je B(x) – faktor
Doza gama zračenja je proporcionalna intenzitetu pa shodno tome i za dozu važi: gde je D – doza sa zaklonom debljine x, a D0 – doza bez zaklona. Zbog raznih interakcija pri prolasku gama zračenja sa materijalom, u praksi se može javiti povećana doza zračenja. Za tačkasti izvor se može izračunati kao : gde je B(x) – faktor povećanja doze za dati materijal; A1, 1, 2 – konstante koje se čitaju sa dijagrama Za različite materijale, konstante imaju različite vrednosti.

10 Određivanje debljine zaklona
Korišćenje faktora povećanja doze je vrlo jednostavno kada se proračunava doza, vreme, rastojanje ili aktivnost izvora za unapred zadatu debljinu zaklona – x, što se može predstaviti jednačinom: Međutim proračun debljine zaklona za neku željenu ili dozvoljenu dozu je znatno komplikovanije jer se proračun ponavlja više puta dok se ne dobije prava vrednost debljine zaklona; Pojednostavljenje proračuna se postiže faktorom redukcije - k. Debljina zaklona se čita tabelarno za datu vrstu materijala, pri čemu odgovarajućoj energiji gama zračenja, odgovara različit faktor redukcije.

11 energija gama zračenja [MeV]
Ako dozu zračenja od 250Gy, koju daje radioaktivni izvor energije E=1MeV, želimo da smanjimo na dozvoljenu vrednost 5mGy potrebno je ostvariti sledeći faktor redukcije: potreban je sloj olova debljine 15,6cm; Debljina olova [cm] faktor redukcije k energija gama zračenja [MeV] 0,3 1,0 3,0 1,5 0,15 0,8 1,3 10 0,9 3,8 6,5 100 1,6 7,0 12,2 5103 12,4 21,9 5104 3,7 15,6 27,3 5105 4,4 18,5 32,7 107 5,4 22,5 39,7

12 Zaštita od alfa zračenja
Alfa čestice (jezgra helijuma) zbog svog naelektrisanja imaju veliki stepen interakcije sa materijom kroz koju prolaze zbog čega imaju mali domet; U vazduhu domet iznosi nekoliko cm, u čvrstim sredinama nekoliko mikrona; Zaštita od alfa čestica ne predstavlja problem jer se domet u vazduhu izračunava jednostavnim empirijskim izrazima: gde je Rv - domet , a E – energija alfa čestice. Ovaj izraz važi za Za energije: važi izraz:

13 Zaštita od beta zračenja
Beta čestice (elektroni) zbog svoje brzine, naelektrisanja i mase imaju znatno manji domet od gama zračenja; Domet beta čestica srednjih energija iznosi nekoliko milimetara u aluminijumu; Prilikom proračuna debljine zaklona treba uzeti u obzir sekundarno, zakočno zračenje koje pogotovo kod teških materijala nije zanemarljivo. Iako putanja beta čestica nije pravolijska za proračun debljine zaklona se može koristiti zakon apsorpcije na isti način kao kod gama zračenja: pri čemu intenzitet opada do izvesne debljine apsorbera, a zatim ostaje konstantno. Postoji više emprijskih jednačina za izračunavanje maskimalnog dometa beta čestica u zavisnosti od energije. Za izračunavanje dometa beta čestice u aluminjumu koriste se sledeći izrazi:

14 Zaštita od neutronskog zračenja
Primena neutrona je mala u odnosu na druge vrste zračenja – koriste se merenje vlažnosti zemljišta, betona i materijala uopšte. Laboratorijski izvori neutrona energija od 3-5 MeV su smeše: Ra-Be, Sb-Be, Po-Be; Izvor neutrona je obično smešten u kapsuli od metala a zaštitni kontejneri su cilindričnog oblika čiji zid se sastoji od tri sloja: parafin usporava neutrone; kadmijum zadržava usporene neutrone, a olovo se koristi zbog zaštite od sekundarnog gama zračenja koje nastalo interakcijom neutrona sa kadmijumom.

15 Zaštita od unutrašnjih izvora
Unutrašnji izvori se nalaze u samom organizmu unošenjem radiokativnog materijala putem udisanja, hrane ili pića, ili preko kože, pa se najbolja žaštita postiže sprečavanjem unošenja radioaktivnih materijala ovim putem. Odnosno, zažtita se ogleda u sprečavanju kontaminacije radnog mesta, odnosno, bliže ili dalje okoline i atmosfere. Ili pak, dekontaminacijom nepoželjnog radioaktivnog materijala.

16 Kontaminacija i dekontaminacija
Kontaminacija – je nepoželjno prisustvo radioaktivnih materijala u količinama koje mogu biti štetne po zdravlje ljudi; Deli se na: spoljnu kontaminaciju – kontaminacija putem kože i sluzokože unutrašnju kontaminaciju – putem unutrašnjih organa i tkiva. Dekontaminacija – je proces uklanjanja radioaktivnih materijala sa kontaminirane površine.

17 Spoljna kontaminacija
Se može javiti u nekoliko oblika: lokalizovana spoljna kontaminacija bez povreda kože; difuzna spoljna kontaminacija bez povreda kože; lokalizovana spoljna kontaminacija sa lakom povredom kože; difuzna spoljna kontaminacija sa teškim povredama; spoljna kontaminacija praćena istovremenim ozračivanjem visokom dozom zračenja. Prilikom dekontaminacije treba sprečiti oštećenja kože i širenje kontaminacije na nezagađene delove; Kontaminacija kože se odvija u tri sloja: prvi sloj – koji se lako skida; drugi sloj – skida se jednostavnim postupcima; treći sloj – teško se skida i ponekad zahteva hirurške intervencije;

18 Najjednostavniji postupak dekontaminacije je pranje vodom i nekim sredstvom za dekontaminaciju definisan sledećim koracima: pranje sapunicom i mekanom četkom 1-2 min, ispiranje hladnom vodom – postupak se ponavlja nekoliko puta; dekontaminacija 3% rastvorom limunske kiseline, 1-2 min, postupak se ponavlja dva, tri puta; pranje zasićenim rastvorom KMnO4 ne duže od 2 min i ispiranje vodom – postupak se može ponaviti dva puta (boja se skida 4% rastvorom natrijum bisulfita); kompleksujuća sredstva – etilen diamino tetra sirćetna kiselina – EDTA; Prvim postupkom se uklanja najveći procenat kontaminirajućeg sredstva i efikasnost dekonaminacije u naredenim postupcima opada.

19 Dekontaminacija zavisi i od vrste kože;
Višestruko ponavljanje jednog postupka je efikasnije od jednog produženog postupka; Dekontaminacija je efikasnija ako se sprovede odmah posle kontaminacije; Svaka laboratorija koja radi sa radioaktivnim materijalima treba da poseduje određena sredstva za dekontaminaciju kao npr.: detektor za kontrolu površinske kontaminacije, mekane četke, hirurške rukavice, vata, gaza, zavoji, plastične džakove za otpadke, neutralni sapun, limunska kiselina, rastvor Versena, KMnO4, natrijum bisulfita, deterdženti...

20 Unutrašnja kontaminacija
Može nastati na sledeće načine: kroz kožu; preko organa za disanje; preko organa za varenje; Mere zaštite podrazumevaju: sprečavanje prodiranja kontaminanta u krvotok; sprečavanje depozicije (taloženja) kontaminanta u organizmu; eliminaciju radioaktivnog materijala iz organizma;

21 U slučaju kada dođe do unutrašnje kontaminacije usvojeni su sledeći principi dekontaminacije:
dekontaminacija kože – uobičajeni postupci spoljašnje dekontaminacije, hirurške intervencije, primena dekontaminacionih sredstava; organa za disanje – sredstva za izazivanje kijanja, iskašljavanja, ispiranje nosne šupljine, primena aerosola; organa za varenje – ispiranje usne šupljine i stomaka, izazivanje povraćanja, korišćenje sredstava za čišćenje i jonskih izmenjivača, Na i Zr citrata; U slučaju sumnje na unutrašnju kontaminaciju neophodno je uzeti uzorke krvi i urina za radiotoksikološku analizu. Nemoguće je izvršti kompletnu unutrašnju dekontaminaciju.

22 Radovi sa zatvorenim izvorima
Zatvoreni izvor – radioaktivni izotop smešten u kontejner od neradioaktivnog materijala; Sastav i konstrukcija kontejnera zavisi od vrste radioaktivnog izotopa (Ra226 u platinu, Co60 u zlato...); Oblik i veličina izvora i kontejnera u kome se nalazi izvor, mogu biti različiti i prilagođeni su načinu primene izvora. U industriji i medicini se najčešće koriste mali izvor – prečnika 1-2cm koji se mogu smatrati prilikom proračuna tačkastim. Prenosni kontejner sa gama izvorom: 1- oklop od olova, 2 - sloj gvožđa, 3 - gornji otvor, 4 - bočni otvor, 5 - zatvarač od olova, 6 - gama izvor, 7 - ručica za nošenje.

23 Zatvoreni izvori se koriste u medicini, u tehnici...
Za rad sa izvorima aktivnosti do 100 MBq nisu potrebne posebne prostorije; Za rad sa izvorima čija je aktivnost 100 GBq potrebne su specijalne prostorije koje zadovoljavaju određene kriterijume; U slučaju rada na otvorenom prostoru treba predvideti sve radne operacije i izvršiti proračune za svaku etapu rada i obezbediti potrebne mere zaštite; Za rad sa zatvorenim izvorima neophodno je imati podatke o izvoru: aktivnost , vrsta izvora, hemijska i fizička svojstva materijala, dimenzije i sastav kontejnera kod zatvorenih izvora– odnoso atest proizvođača koji treba da sadrži sve relevante podatke o izvoru. Transport izvora Od skladišta do radnog mesta izvori se prenose u kontejnerima i to ručno ili na kolicima; Preduzimaju se zaštitne mere za sve faze transporta; Preduzimaju se odgovarajuće mere zaštite pri prenosu izvora iz kontejnera u radni uređaj;

24

25 Skladištenje izvora Izvori se čuvaju u prostorijama u čijoj blizini nema radnih mesta i materijala na koje zračenje štetno deluje; Odvojene zgrade, bunkeri koji se najčešće ukopavaju; Za izvore manjih aktivnosti ne moraju se koristiti posebne zgrade, ali obično se biraju prostorije na uglovima sa što manje dodirnih površina sa drugim prostorijama;

26 Radovi sa otvorenim izvorima
Otvoreni izvor – radioaktivni izotop bez zaštitnog kontejnera; Mogu biti u svim agregatnim stanjima, mada su najčešće u tečnom agregatnom stanju, a koriste se u medicini, biologiji, industriji; Koriste se izvori mnogo manje aktivnosti od zatvorenih izvora, zbog njihovog mešanja sa okolinom; Problem je zaštite od otvorenih izvora, kako sprečiti njihovo ulaženje u organizam - tj. lako mogu dospeti u ljudski organizam disanjem, kroz kožu, hranom, vodom...; Stepen štetnosti izvora zavisi od radiotoksičnosti izvora: I grupa – vrlo visoka radiotoksičnost; II grupa – visoka radiotoksičnost; III grupa – srednja radiotoksičnost; IV grupa – niska radiotoksičnost; Na osnovu karakteritika zračenja, stepena aktivnosti, perioda poluraspada, vremena eliminacije iz organizma – procenjuje se maksimalno dozvoljena aktivnost ( maksimalno dozvoljena koncentracija) nekog izvora u organizmu.

27 Rad sa otvorenim izvorima izvan opremljenih prostorija može lako devesti do kontaminacije okoline – povećana mogućnost prodiranja radioaktivnog izotopa u organizam. Za rad sa otvorenim izvorima veće aktivnosti koriste se posebno opremljene prostorije – laboratorije sa posebnom ventilacijom, nameštajem, posebnim prilazom itd.; Postoje tri klase ovih laboratorija u zavisnosti od stepena radiotoksičnosti izvora: Lab. tipa C: dobra ventilacija, podovi su od materijala koji se lako pere, radni stolovi su od materijala koji ne upijaju tečnost; Lab. tipa B: podovi i zidovi su od materijala koji se lako i brzo peru, ugrađeni ventilacioni filtri, posebno urađena kanalizacija; Lab. tipa A: u njima se može vršiti separacija izotopa, zadovoljavaju visoke standarde u pogledu ventilacije, kanalizacije, zaštite... Zahtevi za zaštitu u odnosu na gama zračenje su vrlo visoki.

28 Rad sa radioaktivnim izvorima
Zbog adekvatne zaštite radnika koji rade sa otvorenim izvorima treba se strogo pridržavati procedure koja se sastoji od sledećih koraka: Merenje ličnih doza – najčešće doze koji primaju radnici potiču od izotopa koji dospu u organizam, a te doze je vrlo teško izmeriti (maksimalno dopuštena aktivnost u telu odgovara maksimalno dopuštenim dozama) – merenje se vrši tzv. “brojačima za celo telo” i posredno putem sekreta. Skladištenje – zbog male aktivnosti dovoljni su digestori sa štitom od olovnih opeka zbog zaštite od gama zračenja u kojima se odmah vrši razređivanje rastvora. Nezgode pri radu – prolivanje, prosipanje – sprečiti dalje širenje zatvaranjem ventilacije i kanalizacije, obavestiti nadležne; Posedovanje osnovnih podataka – neophodni podaci kao i kod zatvorenih izvora – aktivnost , vrsta izvora, hemijska i fizička svojstva materijala – atest proizvođača. Transport – za prenošenje se uglavnom koriste dvostruke posude.

29 Opšte mere zaštite od radioaktivnog zračenja svode se na:
Posebno označavanje prostorija i zone rada sa izvorima jonizujućeg zračenja; Radnici koji rade sa izvorima zračenja imaju dopunsku obuku, obrazovanje u zavisnosti od vrste i primene izvora; Rad sa jonizujućim izvorima zračenja podrazumava posedovanje neophodne opreme za rad, merenje, skladištenje, transport opet u zavisnosti od vrste i primene izvora; Pravilnik o radu koji definiše skladištenje, transport, dozvoljene i zabranjene radnje, postupak u slučaju nesreće itd.

30 Način tretiranja: Radioaktivni otpaci
Problem radioaktivnih otpadaka obuhvata: sakupljanje, skladištenje, transport, uklanjanje; Postoje dva načina tretiranja otpadaka: koncentrisanje; razblaživanje; Gasoviti radioaktivni otpaci Vazduh kontaminisan izotopima u obliku gasova, para ili aerosola; Način tretiranja: direktno ispuštanje kroz ventilacione dimnjake; ispuštanje u atmosferu kroz filtre određene efikasnosti;

31 Tečni radioaktivni otpad (efluenti)
To su otpadne vode iz laboratorija, nuklearnih reaktora... Nisko aktivni tečni otpaci Ako sadrže izotope sa kratkim vremenom poluraspada, a čija je aktivnost manja od 50 Bq/ml, mogu da se ispuštaju u običnu kanalizaciju; U suprotnom, skupljanje se vrši u posebnim bocama otpornim na kiseline i koje nisu lomljive, a zatim se izlivaju na mesto sakupljanja ostalih tečnih otpadaka; vrsta aktivnost nisko aktivni < 10 MBq srednje aktivni 10 MBq – 10 GBq visoko aktivni > 10 GBq

32 Srednje i visoko aktivni tečni otpaci
Za njihovo odlaganje pravi se poseban kanalizacioni sistem od čelika koji ne rđa, od olova ili plastičnih masa... Otpaci se odvode do specijalnih bazena ili cisterni; Za otpadke veće aktivnosti koriste se kontejneri koji se hermetički zatvaraju; Problem koji se javlja kod skladištenja radioaktivnih otpadaka je oslobađanje energije zbog čega se prave se rezervoari sa hlađenjem – voda koja cirkuliše i odvodi toplotu; Skladištenjem otpadaka na jednom mestu lako se vrši njihova kontrola, a fisioni produkti se mogu naknadno koristiti; Neophodna je redovna kontrola skladišta, rezervoara i podzemnih voda;

33 Tretiranje tečnih otpadaka koncentrisanjem
Ovim metodama se smanjuje zapremina: uparavanje, taloženje, hemijsko i biološko tretiranje; Uparavanje- skupa metoda i koristi se za tečnosti visoke aktivnosti – zagrevanjem rastvora isparljivi sastojci odlaze a u ostatku se nalazi sva aktivnost rastvora. Da ne bi deo izotopa otišao sa parom primenjuje se proces destilacije; Taloženje - svodi se na adsorpciju - stvaranje taloga tečnih rastvora na velikim površina; Jonska izmena - fiksiranje izotopa na jonoizmenjivačkoj smoli; Elektrodejonizacija - propuštanje rastvora kroz katjonske i anjonske smole- primese jona se koncentrišu oko elektroda sa kojih se lako uklanja nataloženi radioaktivni materijal. Biološke metode - oksidacija radioaktivnih supstanci koju vrše aerobne bakterije. Produkti oksidacije se talože u tzv. aktivno blato. Za dekontaminaciju otpadnih voda koje sadrže organske materije.

34 Tretiranje tečnih otpadaka razblaživanjem
Ispuštanje u vazduh, reke, mora, okeane, zemljište, napuštene rudnike, isušene izvore nafte... Ispuštanje radioaktivnih izotopa u kanalizaciju se vrši samo ako je aktivnost manja od 5 MBq/l; Ako se vrši ispuštanje u reke neophodno je znati max i min protok, da li služi za navodnjavanje, da li reka pravi mrtve rukavce, da li se izliva itd. Izlivanje u mora i okeane vrši se dalje od obale, i na što većoj dubini... Ispuštanje u zemljište zavisi od postojanja podzemnih voda, karaktera zemljišta, difuzije radioizotopa u zemljištu...

35 Čvrsti radioaktivni otpaci
Čvrsti otpaci: filter papir, sunđeri, slomljeno staklo, cevovodi, delovi aparature, zaštitna i radna odela, komadi drveta, eksperimentalne životinje, linoleumi, podovi itd. Mogu biti sagorivi i nesagorivi; Čvrsti otpadci manje aktivnosti sakupljaju se u posebnim kantama, kesama sa podacima o sadržaju (vrsti otpada, vreme poluraspada, aktivnost...) Čvrsti otpadci veće aktivnosti sakupljaju se specijalnim kontejnerima, koji se posle punjenja prebacuju u posebna skladišta; Metode tretiranja čvrstog radioaktivnog otpada: Presovanje – vrši se hidrauličnim presama; Sagorevanje – koriste se specijalne peći koje ispunjavaju specifične zahteve

36 Zakopavanje – otpadci manje aktivnosti se direktno zakopavaju, a otpadci veće aktivnosti se prvo stavljaju u metalnu burad, pa zatim u betonske kontejnere koji se zakopavaju u specijalnim jamama sa asfaltnom oblogom; zakopavanje se vrši dalje od naseljenih mesta, izvora vode i vodovodnih cevi, mesto zakopavanja se ograđuje i posebno obeležava, pošumljuje; Bacanje u mora i okeane – danas se sve manje koristi ovaj način tretiranja; Transport čvrstih radioaktivnih otpadaka vrši se specijalnim vozilima čija je unutrašnjost od nerđajućeg čelika, otporan na kiseline, a lako se dekontaminiše;