Радиационная защита - Radiation protection

Радиационная защита, также известный как радиологическая защита, определяется Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) как "Защита людей от вредных последствий воздействия ионизирующего излучения, и средства для достижения этого ".[1] Воздействие может происходить от источника излучения, внешнего по отношению к человеческому телу, или от внутреннего облучение вызвано проглатыванием радиоактивное загрязнение.

Ионизирующее излучение широко используется в промышленности и медицине и может представлять значительную опасность для здоровья, вызывая микроскопические повреждения живых тканей. Есть две основные категории воздействия ионизирующего излучения на здоровье. При высоких экспозициях он может вызывать «тканевые» эффекты, также называемые «детерминированными» эффектами из-за вероятности их возникновения, что обычно обозначается единицей измерения. серый и в результате острый лучевой синдром. При низком уровне воздействия могут быть статистически повышенные риски радиационно-индуцированный рак, называется "стохастический эффекты »из-за неопределенности их возникновения, что условно обозначается единицей измерения зиверт.

Основой радиационной защиты является предотвращение или снижение дозы с помощью простых мер защиты: времени, расстояния и экранирования. Продолжительность облучения должна быть ограничена необходимой, расстояние от источника излучения должно быть максимальным, а источник излучения, по возможности, экранирован. Для измерения поглощения индивидуальной дозы при профессиональном или аварийном облучении от внешнего излучения персональные дозиметры используются, а для внутренней дозы из-за попадания радиоактивного загрязнения применяются методы биотестирования.

Для радиационной защиты и дозиметрия оценить Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) и Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU) публикуют рекомендации и данные, которые используются для расчета биологического воздействия на человеческий организм определенных уровней радиации и тем самым рекомендуют допустимые пределы поглощения дозы.

Принципы

Международные политические отношения в области радиологической защиты
Величины доз внешнего облучения, используемые в радиационной защите и дозиметрии - на основе отчета 57 ICRU
График, показывающий взаимосвязь между радиоактивностью и обнаруженным ионизирующим излучением

МКРЗ рекомендует, развивает и поддерживает Международную систему радиологической защиты на основе оценки большого объема имеющихся научных исследований, позволяющих приравнять риск к полученным уровням доз. Цели системы в области здравоохранения состоят в том, чтобы «управлять воздействием ионизирующего излучения и контролировать его так, чтобы предотвратить детерминированные эффекты и снизить риски стохастических эффектов до разумно достижимой степени».[2]

Рекомендации МКРЗ передаются национальным и региональным регулирующим органам, которые имеют возможность включить их в свой собственный закон; этот процесс показан на прилагаемой блок-схеме. В большинстве стран национальный регулирующий орган работает над обеспечением безопасной радиационной среды в обществе, устанавливая требования по ограничению дозы, которые обычно основываются на рекомендациях МКРЗ.

Ситуации воздействия

МКРЗ распознает ситуации запланированного, аварийного и существующего облучения, как описано ниже;[3]

  • Планируемое воздействие - определяется как «… где радиационная защита может быть спланирована заранее, до того, как произойдет облучение, и где величину и степень облучения можно разумно спрогнозировать».[4] Например, в ситуациях профессионального облучения, когда персоналу необходимо работать в известной радиационной среде.
  • Аварийное облучение - определяется как «... непредвиденные ситуации, которые могут потребовать срочных защитных мер».[5] Это было бы как аварийное ядерное событие.
  • Существующая экспозиция - определяется как «... которые уже существуют, когда необходимо принять решение о контроле».[6] Это могут быть такие как встречающиеся в природе радиоактивные материалы которые существуют в окружающей среде.

Регулирование приема дозы

ICRP использует следующие общие принципы для всех ситуаций контролируемого воздействия.[7]

  • Обоснование: Не допускается ненужное использование излучения, а это означает, что преимущества должны перевешивать недостатки.
  • Ограничение: Каждый человек должен быть защищен от слишком большого риска путем применения индивидуальных пределов дозы излучения.
  • Оптимизация: Этот процесс предназначен для применения в тех ситуациях, которые были сочтены оправданными. Это означает, что «вероятность подвергнуться облучению, количество людей, подвергшихся облучению, и величина их индивидуальных доз» должны быть сохранены на разумно достижимом низком уровне (известном как АЛАРА или ALARP). Он учитывает экономические и социальные факторы.

Факторы поглощения дозы внешнего облучения

Основная статья: зиверт

Есть три фактора, которые контролируют количество или дозу излучения, полученного от источника. Радиационным воздействием можно управлять с помощью сочетания этих факторов:

  1. Время: Уменьшение времени выдержки снижает эффективная доза пропорционально. Примером снижения доз облучения за счет сокращения времени облучения может быть улучшение обучения операторов, чтобы сократить время, необходимое им для обращения с радиоактивным источником.
  2. Расстояние: Увеличение расстояния снижает дозу за счет закон обратных квадратов. Расстояние может быть таким же простым, как обращение с источником с помощью щипцы а не пальцами. Например, если во время рентгеноскопии возникла проблема, отойдите от пациента, если это возможно.
  3. Экранирование: Источники излучения могут быть защищены твердым или жидким материалом, который поглощает энергию излучения. Термин «биологический экран» используется для поглощения материала, размещенного вокруг ядерного реактора или другого источника излучения, для снижения уровня излучения до безопасного для человека уровня. Защитные материалы представляют собой бетон и свинцовый экран толщиной 0,25 мм для вторичного излучения. и толщиной 0,5 мм для первичного излучения[8]

Поглощение внутренней дозы

Основная статья: ожидаемая доза
Крупномасштабные перчаточные боксы в атомной промышленности используются для хранения радиоактивных частиц в воздухе.

Внутренняя доза из-за вдыхания или проглатывания радиоактивных веществ может привести к стохастическим или детерминированным эффектам, в зависимости от количества проглоченного радиоактивного материала и других факторов. биокинетический факторы.

Риск от внутреннего источника низкого уровня представлен величиной дозы ожидаемая доза, который имеет такой же риск, как и такое же количество внешних эффективная доза.

Поступление радиоактивного материала может происходить четырьмя путями:

  • вдыхание переносимых по воздуху загрязнителей, таких как радон газ и радиоактивные частицы
  • попадание радиоактивного загрязнения в пищу или жидкости
  • поглощение паров, таких как тритий оксид через кожу
  • инъекция медицинских радиоизотопов, таких как технеций-99m

Опасность труда от переносимых по воздуху радиоактивных частиц в ядерных и радиохимических применениях значительно снижается за счет широкого использования перчаточные ящики содержать такой материал. Для защиты от вдыхания радиоактивных частиц в окружающем воздухе, респираторы с сажевыми фильтрами.

Для контроля концентрации радиоактивных частиц в окружающем воздухе, мониторинг радиоактивных частиц инструменты измеряют концентрацию или присутствие материалов в воздухе.

В случае попадания внутрь радиоактивных материалов в продуктах питания и напитках используются специальные лабораторные методы радиометрического анализа для измерения концентрации таких материалов.

Рекомендуемые пределы поглощения дозы

Дозовая диаграмма Министерства энергетики США 2010 г. в зивертах для различных ситуаций и применений.
Различные дозы радиации в зивертах, от незначительных до смертельных.

МКРЗ рекомендует ряд пределов поглощения дозы в таблице 8 отчета 103 МКРЗ. Эти пределы являются «ситуативными» для запланированных, аварийных и существующих ситуаций. В этих ситуациях для определенных уязвимых групп даются пределы;[9]

  • Запланированное облучение - пределы, указанные для профессионального, медицинского и общественного облучения. Предел эффективной дозы на рабочем месте составляет 20 мЗв в год, в среднем за определенные периоды в 5 лет, при этом ни один год не превышает 50 мЗв. Предел облучения населения составляет 1 мЗв в год.[10]
  • Аварийное облучение - пределы, указанные для профессионального облучения и облучения населения
  • Существующее воздействие - контрольные уровни для всех лиц, подвергшихся воздействию

Более подробную информацию о некоторых из ограничений можно найти на странице ICRPedia.[11]

Дозовая диаграмма для публичной информации Министерства энергетики США, показанная здесь справа, применима к нормам США, которые основаны на рекомендациях МКРЗ. Обратите внимание, что в примерах в строках с 1 по 4 указана шкала мощности дозы (излучение в единицу времени), а в примерах 5 и 6 - шкала общей накопленной дозы.

ALARP и ALARA

Основная статья: АЛАРА

ALARP является аббревиатурой от важного принципа воздействия радиации и других профессиональных рисков для здоровья и в Великобритании означает "На минимально возможном уровне".[12] Цель состоит в том, чтобы минимизировать риск радиоактивное облучение или другой опасности, помня, что некоторое воздействие может быть приемлемым для выполнения поставленной задачи. Эквивалентный термин АЛАРА, "Настолько низко, насколько возможно в разумных пределах", чаще используется за пределами Великобритании.

Этот компромисс хорошо проиллюстрирован на радиология. Применение радиация могут помочь пациенту, предоставив врачам и другим медицинским работникам медицинский диагноз, но облучение пациента должно быть достаточно низким, чтобы сохранить статистическую вероятность раки или же саркомы (стохастические эффекты) ниже допустимого уровня и для устранения детерминированных эффектов (например, покраснения кожи или катаракты). Приемлемый уровень вероятности возникновения стохастических эффектов для работника считается равным риску при других радиационных работах, которые обычно считаются безопасными.

Эта политика основана на том принципе, что любое количество радиационного облучения, даже самое незначительное, может увеличить вероятность отрицательных биологических эффектов, таких как: рак. Он также основан на том принципе, что вероятность возникновения негативных последствий радиационного облучения увеличивается с увеличением кумулятивной дозы за всю жизнь. Эти идеи объединены, чтобы сформировать линейная беспороговая модель в котором говорится, что не существует порога, при котором увеличивается частота возникновения стохастических эффектов с увеличением дозы. В то же время радиология и другие методы, связанные с использованием ионизирующего излучения, приносят пользу, поэтому снижение радиационного облучения может снизить эффективность медицинской практики. При применении принципа ALARP также необходимо учитывать экономические затраты, например, на добавление барьера от излучения. Компьютерная томография, более известный как C.T. Сканирование или компьютерная томография внесли огромный вклад в медицину, но не без риска. Они используют ионизирующего излучения которые могут вызвать рак, особенно у детей.[13] Когда лица, осуществляющие уход, соблюдают надлежащие указания по их применению и безопасные для детей методы можно предотвратить рак, находящийся ниже по течению, а не методы взрослых.[13][14]

Персональные дозиметры излучения

Основная статья: Дозиметр

Дозиметр излучения - важный прибор для измерения индивидуальной дозы. Его носит человек, за которым ведется наблюдение, и используется для оценки дозы внешнего облучения, приходящейся на человека, носящего устройство. Они используются для гамма-, рентгеновского, бета-излучения и другого сильно проникающего излучения, но не для слабопроникающего излучения, такого как альфа-частицы. Традиционно пленочные бейджи использовались для длительного наблюдения, а дозиметры из кварцевого волокна - для краткосрочного. Однако их в основном вытеснили значки термолюминесцентной дозиметрии (ТЛД) и электронные дозиметры. Электронные дозиметры могут выдавать тревожное предупреждение при достижении заданного порогового значения дозы, что позволяет более безопасно работать при потенциально более высоких уровнях излучения, когда полученная доза должна постоянно контролироваться.

Рабочие, подвергшиеся воздействию радиации, например рентгенологи, атомная электростанция рабочие, врачи, использующие лучевая терапия, в лабораториях, использующих радионуклиды, и ОПАСНОСТЬ бригады должны носить дозиметры, чтобы можно было вести учет профессионального облучения. Такие устройства обычно называют «легальными дозиметрами», если они одобрены для использования при регистрации доз облучения персонала в целях регулирования.

Дозиметры можно носить для получения дозы на все тело, а также есть специальные типы, которые можно носить на пальцах или прикрепить к головному убору, чтобы измерить локализованное облучение тела для определенных видов деятельности.

Общие типы переносных дозиметров ионизирующего излучения включают:[15][16]

Радиационная защита

Диаграмма, показывающая различные формы ионизирующего излучения и тип материала, который используется для остановки или уменьшения этого типа.
Общий коэффициент поглощения свинца (атомный номер 82) для гамма-излучения в зависимости от энергии гамма-излучения, а также вклад трех эффектов. Здесь фотоэлектрический эффект преобладает при низкой энергии. Выше 5 МэВ начинает преобладать образование пар.
А ведущий замок построен для защиты радиоактивного образца в лаборатории, являясь формой свинцовая защита.

Практически любой материал может выступать в качестве защиты от гамма или рентгеновские лучи, если используются в достаточном количестве. Различные типы ионизирующего излучения по-разному взаимодействуют с защитным материалом. Эффективность экранирования зависит от останавливающая сила, которая зависит от типа и энергии излучения, а также от используемого экранирующего материала. Поэтому используются разные методы экранирования в зависимости от области применения, типа и энергии излучения.

Экранирование снижает интенсивность излучения, увеличиваясь с толщиной. Это экспоненциальная зависимость с постепенно уменьшающимся эффектом по мере добавления равных слоев защитного материала. Величина, известная как уменьшение толщины вдвое используется для расчета этого. Например, практичный щит в убежище от радиоактивных осадков с десятью уменьшение толщины вдвое уплотненной грязи, которая составляет примерно 115 см (3 фута 9 дюймов), снижает гамма-излучение до 1/1024 от их первоначальной интенсивности (т.е. 2−10).

Эффективность защитного материала в целом увеличивается с увеличением его атомного номера, называемого Z, за исключением нейтронной защиты, которую легче экранировать подобными поглотители нейтронов и модераторы такие как соединения бор например борная кислота, кадмий, углерод и водород.

ОценкаZ экранирование - это ламинат из нескольких материалов с разными Z значения (атомные номера ) предназначен для защиты от ионизирующего излучения. По сравнению с защитой из одного материала такая же массаZ Было показано, что экранирование снижает проникновение электронов более чем на 60%.[17] Он обычно используется в спутниковых детекторах частиц, предлагая несколько преимуществ:

  • защита от радиационного поражения
  • снижение фонового шума для детекторов
  • меньшая масса по сравнению с защитой из одного материала

Дизайн различается, но обычно включает градиент от высокого доZ (обычно тантал ) через последовательно нижние-Z такие элементы, как банка, стали, и медь, обычно заканчивающиеся на алюминий. Иногда даже более легкие материалы, такие как полипропилен или же карбид бора используются.[18][19]

В типичном градуированномZ щит, высокий-Z слой эффективно рассеивает протоны и электроны. Он также поглощает гамма-лучи, которые производят Рентгеновская флуоресценция. Каждый последующий слой поглощает рентгеновскую флуоресценцию предыдущего материала, в конечном итоге снижая энергию до подходящего уровня. Каждое уменьшение энергии производит тормозное излучение и Оже-электроны, которые ниже энергетического порога детектора. Некоторые конструкции также включают внешний слой алюминия, который может быть просто обшивкой спутника. Эффективность материала как биологического щита связана с его сечение рассеяния и поглощения, и в первом приближении пропорциональна общей массе материала на единицу площади, расположенной вдоль линии обзора между источником излучения и защищаемой областью. Следовательно, прочность или «толщина» экранирования обычно измеряется в г / см.2. Излучение, которое удается пройти, падает экспоненциально с толщиной экрана. В рентгеновский снимок помещения, стены, окружающие комнату с рентгеновским генератором, могут содержать свинцовая защита такие как свинцовые листы, или штукатурка может содержать сульфат бария. Операторы просматривают цель через свинцовое стекло экран, или, если они должны оставаться в той же комнате, что и цель, надеть свинцовые фартуки.

Излучение частиц

Излучение частиц состоит из потока заряженных или нейтральных частиц, как заряженных ионов, так и субатомных элементарных частиц. Это включает в себя Солнечный ветер, космическое излучение, и нейтронный поток в ядерные реакторы.

Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение состоит из выбросов электромагнитные волны, свойства которых зависят от длина волны.

  • рентгеновский снимок и гамма-излучение лучше всего поглощаются атомы с тяжелым ядра; чем тяжелее ядро, тем лучше поглощение. В некоторых специальных приложениях обедненный уран или же торий[21] используются, но вести встречается гораздо чаще; несколько см часто требуются. Сульфат бария также используется в некоторых приложениях. Однако, когда важна стоимость, можно использовать практически любой материал, но он должен быть намного толще. В большинстве ядерных реакторов используются толстые бетонные экраны для создания биозащиты с тонким водоохлаждаемым слоем свинца внутри, чтобы защитить пористый бетон от хладагента внутри. Бетон также изготавливается из тяжелых заполнителей, таких как Барит или MagnaDense (магнетит), чтобы улучшить защитные свойства бетона. Гамма-лучи лучше поглощаются материалами с большими атомными номерами и высокой плотностью, хотя ни один из этих эффектов не важен по сравнению с общей массой на область на пути гамма-излучения.
  • Ультрафиолетовый (УФ) излучение ионизирует в своих самых коротких длинах волн, но не проникает, поэтому его можно экранировать тонкими непрозрачными слоями, такими как солнцезащитный крем, одежду и защитные очки. Защита от ультрафиолета проще, чем от других форм излучения, указанных выше, поэтому ее часто рассматривают отдельно.

В некоторых случаях неправильное экранирование может фактически ухудшить ситуацию, когда излучение взаимодействует с экранирующим материалом и создает вторичное излучение, которое легче поглощается организмами. Например, хотя материалы с высоким атомным числом очень эффективны в защите фотоны, используя их для защиты бета-частицы может вызвать повышенное радиационное облучение из-за производства тормозное излучение рентгеновские лучи и, следовательно, рекомендуются материалы с низким атомным номером. Также, используя материал с высоким нейтронная активация поперечное сечение защита от нейтронов приведет к тому, что сам защитный материал станет радиоактивным и, следовательно, более опасным, чем если бы его не было.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) - радиация

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) включают всю одежду и аксессуары, которые можно носить для предотвращения тяжелых заболеваний и травм в результате воздействия радиоактивных материалов. Поскольку радиация может воздействовать на людей через внутреннее и внешнее загрязнение, были разработаны различные стратегии защиты для защиты людей от вредного воздействия радиационного облучения от различных источников.[22] Некоторые из этих стратегий, разработанных для защиты от внутреннего, внешнего и высокоэнергетического излучения, описаны ниже.

Средства защиты от внутреннего загрязнения

Оборудование защиты от внутреннего загрязнения защищает от вдыхания и проглатывания радиоактивных материалов. Внутреннее отложение радиоактивного материала приводит к прямому облучению органов и тканей внутри тела. Описанное ниже респираторное защитное оборудование предназначено для сведения к минимуму возможности вдыхания или проглатывания такого материала, поскольку аварийные работники подвергаются воздействию потенциально радиоактивной среды.

Многоразовые респираторы для очистки воздуха (APR)

  • Эластичная маска для лица, надеваемая на рот и нос
  • Содержит фильтры, картриджи и канистры для обеспечения повышенной защиты и лучшей фильтрации.

Активный респиратор с очисткой воздуха (PAPR)

  • Воздуходувка с питанием от аккумулятора пропускает загрязнение через фильтры очистки воздуха
  • Очищенный воздух под избыточным давлением подается к маске

Респиратор с подачей воздуха (SAR)

  • Подача сжатого воздуха от стационарного источника к маске

Вспомогательный респиратор для эвакуации

  • Защищает пользователя от вдыхания вредных газов, паров, дыма и пыли
  • Может быть сконструирован как респиратор для эвакуации с очисткой воздуха (APER) или респиратор типа автономного дыхательного аппарата (SCBA).
  • Респираторы для эвакуации типа SCBA имеют прикрепленный источник воздуха для дыхания и капюшон, который обеспечивает барьер против загрязненного внешнего воздуха.

Автономный дыхательный аппарат (Дыхательный аппарат)

  • Подает очень чистый, сухой сжатый воздух к полнолицевой маске через шланг
  • Воздух выходит в окружающую среду
  • Носится при входе в среду, непосредственно опасную для жизни и здоровья (IDLH), или когда информация не позволяет исключить атмосферу IDLH

Средства защиты от внешних загрязнений

Оборудование для защиты от внешнего загрязнения обеспечивает барьер, защищающий радиоактивный материал от попадания на тело или одежду извне. Описанное ниже кожное защитное оборудование действует как барьер, не позволяющий радиоактивному материалу физически соприкасаться с кожей, но не защищает от проникновения извне излучения высокой энергии.

Химически стойкий внутренний костюм

  • Пористый комбинезон - защита кожи от аэрозолей, сухих частиц и неопасных жидкостей.
  • Непористый комбинезон для защиты кожи от:
    • Сухие порошки и твердые вещества
    • Патогены, передающиеся с кровью, и биологические опасности
    • Химические брызги и аэрозоли неорганической кислоты / щелочи
    • Мягкие жидкие химические брызги от ядовитых и коррозионных веществ
    • Токсичные промышленные химикаты и материалы

Эквивалент уровня C: бункерное снаряжение

  • Защитная одежда пожарного
  • Огнестойкий / водостойкий
  • Шлем, перчатки, обувь и капюшон.

Эквивалент уровня B - Герметичный герметичный костюм

  • Предназначен для сред, представляющих непосредственный риск для здоровья, но не содержащих веществ, которые могут поглощаться кожей.

Эквивалент уровня А - полностью герметизирующий химический и парозащитный костюм

  • Разработан для сред, представляющих непосредственный риск для здоровья и содержащих вещества, которые могут поглощаться кожей.

Внешнее проникающее излучение

Существует множество решений для защиты от низкоэнергетического излучения, например, от низкоэнергетического Рентгеновские лучи. Свинцовая защита одежда, такая как свинцовые фартуки, может защитить пациентов и врачей от потенциально вредного радиационного воздействия при повседневных медицинских обследованиях. Вполне возможно защитить большие площади поверхности тела от излучения в спектре более низких энергий, поскольку для обеспечения необходимой защиты требуется очень мало экранирующего материала. Недавние исследования показывают, что медная защита намного эффективнее свинца и, вероятно, заменит ее в качестве стандартного материала для защиты от излучения.

Персональная защита от более энергичного излучения, например гамма-излучение очень трудно достичь, поскольку большая масса защитного материала, необходимого для должной защиты всего тела, сделает функциональное движение практически невозможным. Для этого наиболее целесообразной стратегией защиты является частичное экранирование радиочувствительных внутренних органов.

Непосредственная опасность интенсивного воздействия высокой энергии гамма-излучение является Острый лучевой синдром (ОРС), в результате необратимого повреждения костного мозга. Концепция селективного экранирования основана на регенеративном потенциале гемопоэтические стволовые клетки найдено в костном мозге. Регенеративное качество стволовых клеток делает необходимым защитить костный мозг, достаточный для того, чтобы после воздействия вновь заселить организм неповрежденными стволовыми клетками: аналогичная концепция применяется в трансплантация гемопоэтических стволовых клеток (HSCT), который является обычным лечением пациентов, страдающих лейкемией. Это научное достижение позволяет разработать новый класс относительно легких защитных средств, которые защищают высокие концентрации костного мозга, чтобы отсрочить гематопоэтический субсиндром Острый лучевой синдром до гораздо более высоких дозировок.

Один из методов заключается в применении избирательного экранирования для защиты высокой концентрации костного мозга, хранящегося в бедрах и других радиочувствительных органах в области живота. Это позволяет службам быстрого реагирования безопасно выполнять необходимые задачи в радиоактивной среде.[23]

Приборы радиационной защиты

Практическое измерение радиации с использованием откалиброванных приборов радиационной защиты имеет важное значение для оценки эффективности мер защиты и для оценки дозы облучения, которую могут получить люди. Измерительные приборы для радиационной защиты могут быть как «установленными» (в фиксированном положении), так и переносными (переносными или переносными).

Установленные инструменты

Установленные инструменты фиксируются в положениях, которые, как известно, важны для оценки общей радиационной опасности в зоне. Примерами являются установленные «зональные» радиационные мониторы, мониторы блокировки гамма-излучения, мониторы выхода персонала и мониторы взвешенных частиц.

Радиомонитор области будет измерять окружающее излучение, обычно рентгеновское, гамма или нейтроны; это излучения, которые могут иметь значительные уровни излучения в диапазоне, превышающем десятки метров от их источника, и, таким образом, покрывать большую территорию.

«Блокирующие мониторы» гамма-излучения используются в приложениях для предотвращения непреднамеренного воздействия на рабочих чрезмерной дозы путем предотвращения доступа персонала в зону при высоком уровне радиации. Они напрямую блокируют доступ к процессу.

Мониторы аэрозольного загрязнения измерять концентрацию радиоактивных частиц в окружающем воздухе, чтобы предотвратить попадание радиоактивных частиц в организм или их попадание в легкие персонала. Эти инструменты обычно подают локальный сигнал тревоги, но часто они подключены к интегрированной системе безопасности, чтобы можно было эвакуировать участки завода и предотвратить попадание персонала в воздух с высоким уровнем загрязнения воздуха.

Мониторы выхода персонала (PEM) используются для наблюдения за рабочими, покидающими зону с «контролируемым загрязнением» или потенциально загрязненную зону. Это могут быть ручные мониторы, датчики проверки одежды или мониторы всего тела. Они контролируют поверхность тела и одежды рабочих, чтобы проверить, есть ли радиоактивное загрязнение депонирован. Обычно они измеряют альфа, бета или гамма, или их комбинации.

Великобритания Национальная физическая лаборатория публикует на своем Форуме по метрологии ионизирующего излучения руководство по передовой практике, касающееся предоставления такого оборудования и методологии расчета используемых уровней срабатывания сигнализации.[24]

Портативные инструменты

Переносной дозиметр с ионной камерой, используемый для определения мощности дозы на поверхности одного из трех радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ) для космического корабля Кассини.
Основная статья: метр обследования

Портативные инструменты бывают переносными или переносными. Ручной инструмент обычно используется в качестве метр обследования для детальной проверки объекта или человека или оценки области, где нет установленных приборов. Их также можно использовать для мониторинга выхода персонала или проверки заражения персонала в полевых условиях. Они обычно измеряют альфа, бета или гамма или их комбинации.

Переносные инструменты, как правило, представляют собой инструменты, которые были бы установлены постоянно, но временно размещаются в зоне для обеспечения непрерывного мониторинга, где существует вероятность возникновения опасности. Такие инструменты часто устанавливаются на тележках для облегчения развертывания и связаны с временными рабочими ситуациями.

в объединенное Королевство то HSE выпустила инструкцию для пользователя по выбору правильного прибора для измерения радиации для соответствующего приложения.[25] Он охватывает все технологии радиационных приборов и является полезным сравнительным руководством.

Типы инструментов

Ниже приводится ряд наиболее часто используемых типов инструментов обнаружения, которые используются как для стационарного, так и для исследовательского мониторинга.

Чтобы получить более полное описание каждого из них, перейдите по ссылкам.

Величины, связанные с радиацией

В следующей таблице показаны основные величины и единицы измерения, связанные с радиацией.

Величины, связанные с ионизирующим излучением Посмотреть ‧ разговаривать ‧ редактировать
КоличествоЕдиница измеренияСимволВыводГодSI эквивалентность
Мероприятия (А)беккерельБкs−11974Единица СИ
кюриCi3.7 × 1010 s−119533.7×1010 Бк
РезерфордRd106 s−119461000000 Бк
Контакт (Икс)кулон на килограммКл / кгC⋅kg−1 воздуха1974Единица СИ
рентгенрESU / 0,001293 г воздуха19282.58 × 10−4 Кл / кг
Поглощенная доза (D)серыйГрJ ⋅кг−11974Единица СИ
эрг за граммэрг / гэргег−119501.0 × 10−4 Гр
радрад100 эрг⋅г−119530,010 Гр
Эквивалентная доза (ЧАС)зивертSvДж⋅кг−1 × Wр1977Единица СИ
рентген-эквивалент человекаrem100 эрг⋅г−1 Икс Wр19710,010 Зв
Эффективная доза (E)зивертSvДж⋅кг−1 × Wр Икс WТ1977Единица СИ
рентген-эквивалент человекаrem100 эрг⋅г−1 Икс Wр Икс WТ19710,010 Зв

Радиационные проблемы космических аппаратов

Космические корабли, как роботизированные, так и управляемые, должны справляться с высокой радиационной средой космического пространства. Излучение, испускаемое Солнцем и другие галактические источники, и в ловушке радиационные «пояса» более опасен и в сотни раз более интенсивен, чем источники излучения, такие как медицинские рентгеновские лучи или обычное космическое излучение, обычно наблюдаемое на Земле.[26] Когда обнаруженные в космосе интенсивно ионизирующие частицы попадают в ткани человека, это может привести к повреждению клеток и, в конечном итоге, к раку.

Обычным методом радиационной защиты является материальная защита космических аппаратов и конструкций оборудования (обычно из алюминия), возможно, дополненная полиэтиленом в космических полетах человека, где основной проблемой являются протоны высоких энергий и ионы космических лучей. На беспилотных космических аппаратах в средах с высокой дозой электронов, таких как миссии Юпитера или средняя околоземная орбита (MEO), может быть эффективным дополнительное экранирование материалами с высоким атомным номером. При длительных пилотируемых миссиях можно воспользоваться хорошими защитными характеристиками жидкого водородного топлива и воды.

В Лаборатория космической радиации НАСА использует ускоритель частиц, который производит пучки протонов или тяжелых ионов. Эти ионы типичны для ионов, ускоренных космическими источниками и Солнцем. Пучки ионов движутся через транспортный туннель длиной 100 м (328 футов) на 37 м.2 (400 квадратных футов) экранированная мишень. Там они попадают в цель, которая может быть биологическим образцом или защитным материалом.[26] В исследовании НАСА 2002 года было установлено, что материалы с высоким содержанием водорода, такие как полиэтилен, могут уменьшить первичное и вторичное излучение в большей степени, чем металлы, такие как алюминий.[27] Проблема с этим методом «пассивного экранирования» заключается в том, что радиационные взаимодействия в материале создают вторичное излучение.

Активное экранирование, то есть использование магнитов, высоких напряжений или искусственных магнитосфер для замедления или отклонения излучения, считается потенциально возможным способом борьбы с излучением. Пока что стоимость оборудования, мощность и вес оборудования активной защиты перевешивают их преимущества. Например, для активного радиационного оборудования потребуется жилой объем, чтобы разместить его, а магнитные и электростатические конфигурации часто неоднородны по интенсивности, что позволяет частицам высокой энергии проникать в магнитные и электрические поля из частей с низкой интенсивностью, таких как выступы в диполярном пространстве. магнитное поле Земли. По состоянию на 2012 год НАСА проводит исследования в сверхпроводящий магнитная архитектура для потенциальных приложений активного экранирования.[28]

Опасности раннего облучения

Раннее использование Трубка Крукса Рентгеновский аппарат в 1896 году. Один мужчина рассматривает свою руку с помощью флюороскоп чтобы оптимизировать выбросы через трубку, другой держит голову близко к трубке. Никаких мер предосторожности не принимается.
Памятник рентгеновским и радиевым мученикам всех народов воздвигнут в 1936 году в больнице Св. Георга в Гамбурге в память 359 первых работников радиологии.

Опасность радиоактивности и радиации не сразу была признана. Открытие рентгеновских лучей в 1895 году привело к повсеместным экспериментам ученых, врачей и изобретателей. Многие люди начали рассказывать истории об ожогах, выпадении волос и худшем в технических журналах еще в 1896 году. В феврале того же года профессор Дэниел и доктор Дадли из Университет Вандербильта провел эксперимент по рентгеновскому облучению головы Дадли, что привело к его выпадению волос. Отчет доктора Х.Д. Хоукс, выпускник Колумбийского колледжа, о том, как он страдал от серьезных ожогов руки и груди во время рентгеновской демонстрации, был первым из многих других сообщений в Электрический обзор.[29]

Многие экспериментаторы, в том числе Элиу Томсон в Томас Эдисон лаборатория Уильям Дж. Мортон, и Никола Тесла также сообщил об ожогах. Элиху Томсон намеренно в течение некоторого времени подвергал палец рентгеновской трубке и страдал от боли, отека и волдырей.[30] Иногда в причинении ущерба обвиняли другие эффекты, включая ультрафиолетовые лучи и озон.[31] Многие физики утверждали, что никаких эффектов от рентгеновского облучения не было.[30]

Еще в 1902 году Уильям Герберт Роллинз почти в отчаянии написал, что его предупреждения об опасностях, связанных с небрежным использованием рентгеновских лучей, не были приняты во внимание ни промышленностью, ни его коллегами. К этому времени Роллинз доказал, что рентгеновские лучи могут убить подопытных животных, вызвать прерывание беременности у беременной морской свинки и убить плод.[32][самостоятельно опубликованный источник? ] Он также подчеркнул, что «животные различаются по восприимчивости к внешнему воздействию рентгеновского света», и предупредил, что эти различия следует учитывать при лечении пациентов с помощью рентгеновских лучей.

До того, как стали известны биологические эффекты радиации, многие физики и корпорации начали продавать радиоактивные вещества как патентная медицина в виде светящихся в темноте пигментов. Примеры были радий клизма лечебные и радийсодержащие воды для употребления в качестве тонизирующих средств. Мари Кюри протестовали против такого лечения, предупреждая, что влияние радиации на человеческое тело недостаточно изучено. Кюри позже умерла от апластическая анемия, вероятно, вызвано воздействием ионизирующего излучения. К 1930-м годам, после ряда случаев некроза костей и смерти энтузиастов лечения радием, радийсодержащие лекарственные средства были в значительной степени удалены с рынка (радиоактивное шарлатанство ).

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Глоссарий МАГАТЭ по безопасности - проект редакции 2016 г.
  2. ^ МКРЗ. Репортаж 103. стр. пункт 29.
  3. ^ МКРЗ. «Отчет 103»: Раздел 6. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  4. ^ МКРЗ. «Отчет 103»: п. 253. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  5. ^ МКРЗ. «Отчет 103»: п. 274. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  6. ^ МКРЗ. «Отчет 103»: п. 284. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  7. ^ МКРЗ. «Отчет 103»: Введение. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  8. ^ «Биологический щит». Комиссия по ядерному регулированию США. Получено 13 августа 2010.
  9. ^ МКРЗ. «Отчет 103»: Таблица 8, раздел 6.5. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  10. ^ МКРЗ, Международная комиссия по радиологической защите. «Пределы дозы». ICRPedia. МКРЗ. Получено 2 ноября 2017.
  11. ^ ICRPedia в сети. «МКРЗ». Получено 28 июля 2017.
  12. ^ Это формулировка, используемая национальным регулирующим органом, который ввел термин, в свою очередь, вытекает из его уполномочивающего законодательства: Закон 1974 года об охране здоровья и безопасности труда и т. Д.: «Управление рисками: краткий обзор ALARP». Лондон: Руководитель по охране труда и технике безопасности. Получено 13 февраля 2011. «ALARP» - это сокращение от «настолько низкий, насколько это практически возможно»
  13. ^ а б Свенсен, Стивен Дж .; Дункан, Джеймс Р .; Гибсон, Розмарин; Muething, Стивен Э .; ЛеБун, Ребекка; Рексфорд, Жан; Вагнер, Кэрол; Смит, Стивен Р .; ДеМерс, Бекки (2014). «Призыв к безопасному и подходящему изображению детей». Журнал безопасности пациентов. 10 (3): 121–124. Дои:10.1097 / баллы.0000000000000116. PMID  24988212.
  14. ^ "Изображение нежно". www.imagegently.org. Альянс за радиационную безопасность в педиатрической визуализации (Альянс Image Gently). Получено 2016-02-08.
  15. ^ Достижения в области дозиметрии рентгеновского излучения киловольтным напряжением, выполненные Hill et al. http://iopscience.iop.org/0031-9155/59/6/R183/article
  16. ^ Секо, Жоао; Класи, Бен; Партридж, Майк (октябрь 2014 г.). «Обзор характеристик радиационных детекторов для дозиметрии и визуализации». Физика в медицине и биологии. 59 (20): R303 – R347. Bibcode:2014ПМБ .... 59Р.303С. Дои:10.1088 / 0031-9155 / 59/20 / R303. PMID  25229250. S2CID  4393848.
  17. ^ Fan, W.C .; и другие. (1996). «Соображения по защите спутниковой микроэлектроники». IEEE Transactions по ядерной науке. 43 (6): 2790–2796. Bibcode:1996ITNS ... 43.2790F. Дои:10.1109/23.556868.
  18. ^ Smith, D.M .; и другие. (2002). «Спектрометр RHESSI». Солнечная физика. 210 (1): 33–60. Bibcode:2002Соф..210 ... 33С. Дои:10.1023 / А: 1022400716414. S2CID  122624882.
  19. ^ Пиа, Мария Грация; и другие. (2009). «Моделирование PIXE с Geant4». IEEE Transactions по ядерной науке. 56 (6): 3614–3649. Bibcode:2009ITNS ... 56.3614P. Дои:10.1109 / TNS.2009.2033993. S2CID  41649806.
  20. ^ «Нет такого сайта | Хостинг U-M WP» (PDF).
  21. ^ Историческое использование тория в Хэнфорде В архиве 2013-05-12 в Wayback Machine
  22. ^ «Средства индивидуальной защиты (СИЗ) в радиационной аварийной ситуации - медицинское управление радиационной аварийной ситуацией». www.remm.nlm.gov. Получено 2018-06-21.
  23. ^ «Радиационная защита персонала при управлении тяжелыми авариями» (PDF). Организация экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) и Агентство по ядерной энергии (АЯЭ).
  24. ^ Руководство по передовой практике оперативного мониторинга «Выбор уровней срабатывания сигнализации для выходных мониторов персонала», декабрь 2009 г. - Национальная физическая лаборатория, Теддингтон, Великобритания [1]
  25. ^ [2] Выбор, использование и обслуживание портативных средств мониторинга. ВШЭ Великобритании
  26. ^ а б «За кадром - Лаборатория космического излучения НАСА». НАСА. 2003. Получено 2012-07-25.
  27. ^ «Понимание космической радиации» (PDF). Космический центр Линдона Б. Джонсона. НАСА. Октябрь 2002 г.. Получено 2012-07-25. ФС-2002-10-080-АО
  28. ^ «Радиационная защита и архитектура с использованием высокотемпературных сверхпроводящих магнитов». Космический центр имени Джонсона НАСА. Шейн Вестовер. 2012 г.. Получено 2014-04-28.
  29. ^ Sansare, K .; Ханна, В .; Карджодкар, Ф. (2011). «Ранние жертвы рентгеновских лучей: дань уважения и современное восприятие». Челюстно-лицевая радиология. 40 (2): 123–125. Дои:10.1259 / dmfr / 73488299. ISSN  0250-832X. ЧВК  3520298. PMID  21239576.
  30. ^ а б Рональд Л. Катерн и Пол Л. Цимер, первые пятьдесят лет радиационной защиты, Physics.isu.edu
  31. ^ Грабак, М .; Padovan, R. S .; Кралик, М .; Ozretic, D .; Потоцкий, К. (июль 2008 г.). «Никола Тесла и открытие рентгеновских лучей». РадиоГрафика. 28 (4): 1189–92. Дои:10.1148 / rg.284075206. PMID  18635636.
  32. ^ Джефф Меггитт (2008), Укрощение лучей - история радиации и защиты., Lulu.com, ISBN  978-1-4092-4667-1[самостоятельно опубликованный источник ]

Рекомендации

внешняя ссылка

  • [3] - «Запутанный мир дозиметрии излучения» - М.А. Бойд, Агентство по охране окружающей среды США. Учет хронологических различий между дозиметрическими системами США и МКРЗ.
  • «Толщина вдвое для различных материалов». Руководство Compass DeRose по готовности к чрезвычайным ситуациям - надежные убежища.