Marimi dozimetrice

Marimi dozimetrice

Dozimetria se ocupa cu estimarea cantitativa a gradului de iradiere a substantei sub actiunea radiatiilor nucleare. Unitatile dozimetrice utilizate sunt specifice procesului de producere a radiatiilor, naturii lor si efectelor pe care le produc.

Se introduc, de asemenea, unitati speciale pentru calculul actiunii biologice a radiatiei.

Expunerea sau doza de ioni reprezinta cantitatea de sarcina electrica produsa de radiatia ionizata in unitatea de masa. De regula, se considera expunerea in aer in conditii normale de temperatura si presiune. Se masoara in C/Kg. Unitatea tolerata este röntgen (R), cea mai veche unitate de masura pentru doza de iradiere. Röntgenul este definit prin cantitatea de radiatii x sau γ care produce intr-un kilogram de aer uscat in conditii normale, un numar de perechi de ioni care poarta o sarcina de 2,58 · 10^-4 C.

Debitul expuneri este raportul intre expunere si durata depunerii. Se masoara in A/Kg. Unitatea tolerata este R/s.

Doza absorbita (D) este energia absorbita in unitatea de masa in mediu supus actiunii unei radiatii nucleare. Se masoara in gray, unitate de masura adoptata in [S.I.]

Unitatea tolerata este rad-ul, care corespunde unei cantitati de energie de 10^-2J retinuta intr-un Kg.

3. Doza debit absorbita (P) masoara energia absorbita in unitatea de masa a substantei iradiate, in unitatea de timp. Unitatile de masura sunt y/s si rad/s.

Doza absorbita si doza debit sunt marimi care se utilizeaza direct la fascicule si de electroni. Particulele grele incarcate si neutronii care pot produce reculuri ale ionilor cu un efect distructiv al tesutului, mai mare decat al fotonilor pentru aceeasi doza absorbita. S-a corelat astfel efectul biologic cu transferul linear de energie. Prin transferul liniar de energie se intelege energia absorbita intr-un volum cu o raza specifica de-a lungul traiectoriei particulei. Marimea care ia in consideratie transferul liniar de energie si alti factori de distributie este echivalentul de doza sau doza biologica.

4. Echivalentul de doza (H) reprezinta doza absorbita intr-un tesut supus la o radiatie oarecare, care produce acelasi efect biologic ca o doza absorbita corespunzatoare unei radiatii X.

(1)

unde Q este factorul de calitate corespunzator tipului de radiatie. Astfel Q=1 pentru radiatia γ si x,    Q = 20 pentru neutroni rapizi si ioni gray si Q = 10 pentru particule α.

Unitatea de masura in S.I. a primit denumirea de sievert (v). Un v este doza echivalenta pentru tesutul iradiat cu radiatii avand factorul de calitate Q = 1, atunci cand doza absorbita in acel tesut este un gray

Se mai foloseste ca unitate de masura rem (röntgen equivalent man).

Doza echivalenta este presupusa a avea un caracter cumulativ. Pentru intreg corpul este permisa o iradiere profesionala de 100 m rem/saptamana.

5. Echivalentul dozei efectiv (EDE) reprezinta echivalentul de doza la iradierea unui tesut ce produce acelasi efect biologic ca si iradierea uniforma a intregului corp. Spre exemplu, o doza tiroidana de 1 v produce acelasi efect (cancer) ca si o doza de 0,03 v pentru iradierea uniforma a intregului corp.

6. Doza angajata reprezinta echivalentul dozei absorbite datorita unui radionuclid pentru un timp total de 50 de ani dupa emisia acestuia in mediul ambiant.

7. Doza colectiva reprezinta echivalentul dozei efective insumat pentru toata populatia supusa actiunii radiatiei ionizante. Se masoara in om v.

8. Factorul de risc este numarul de cazuri letale pentru o unitate de doza angajata per om (cazuri Sv an).

Efecte ale iradierii

Pentru a discuta aspectele poluarii radioactive artificiale trebuie sa avem in vedere ca termen de comparatie existenta fondului natural de radioactivitate datorat fie radiatiilor de natura cosmica, fie radionuclizilor existenti in natura: uraniu, thoriu, cu descendentii lor, c­at si izotopi ca K-40, Rb-87. Echivalentul dozei efective pe care populatia globului o primeste in medie datorita acestui fond natural este apreciata la 2,4mSv/an, cu urmatoarea repartitie: iradiere cosmica 0,37mSv; iradiere externa (teren, cladiri) 0,41mSv; iradiere interna (inhalare, ingerare) 1,6mSv. La iradierea interna, o contributie majora o da inhalarea radonului si a descendentilor lui - de aproximativ 1,1mSv. Fata de media globala apar variatii de la o tara la alta: Islanda 1,1mSv, Anglia 2,35mSv, S.U.A. 3mSv, Norvegia 4,4mSv, Suedia 4,6mSv.

Pentru Romania se apreciaza o doza anuala de 2,5-2,7mSv.

Fondului natural i se adauga contributia iradierilor medicale care dau o doza de la 0,3-0,8 mSv/an.

Deci, se poate afirma ca datorita fondului natural, populatia este supusa la un risc mediu anual de maxim 7·10^-5, adica la o populatie de 10⁶ avem maxim 70 decese din cauze induse de fondul natural de radiatii.

La iradierea organismului cu radiatii nucleare pot aparea urmatoarele efecte:

Efecte nestocastice

Acestea apar la scurt timp (zeci de zile) dupa iradierea de scurta durata si intensa, daca aceasta depaseste un anumit prag si care cresc in severitate cu cresterea dozei si scaderea timpului de expunere. Pentru exemplificare sunt prezentate in tabelul 1 diferitele doze de prag si cale peste 50% probabilitate de aparitie care se considera semnificativa.

Tinand cont de variabilitatea acestor praguri se poate defini un nivel de interventie de la care se impun obligatoriu masuri de protectie - de 0,15-0,50 Gy pentru o iradiere de scurt timp prognozata in caz de accident.

O iradiere gradata pe o durata de timp mai indelungata micsoreaza acuitatea efectelor nestocastice

Tabelul 1. - Praguri nestocastice

Efecte stocastice

Apar la mult timp dupa iradiere, iar posibilitatea lor de aparitie creste cu doza, fara a avea un prag. Este vorba, in genere, de aparitia diferitelor tipuri de cancer dupa o perioada de latenta de cativa ani si pe parcursul a catorva zeci de ani. Probabilitatea de aparitie depinde de sex, varsta si organul iradiat. Echivaland iradierea diferitelor organe cu una uniforma pe tot corpul si mediind relativ la varsta si sex, se poate defini factorul de risc pentru mortalitatea prin cancer radioindus - (1,25-3)·10^-4 pentru o iradiere de 10 mSv (1 rem). Valoarea inferioara corespunde evaluarii acceptate si recomandate de Comisia Internationala De Protectie Radiologica, iar valoarea superioara reprezinta o propunere pe baza reevaluarii datelor acumulate pana in prezent. Intr-un limbaj mai accesibil, putem traduce aceste valori astfel: daca 1 milion de persoane sunt supuse unor doze de 10 mSv (de 4 ori doza anuala datorata fondului natural), in urmatorii 30-50 de ani vor deceda datorita cancerului radioindus un numar de 125-300 persoane. Fata de cazurile naturale de deces prin cancer - 150 de mii in aceleasi conditii - se observa ca factorul de risc de mai sus este redus la aproximativ o miime.

Efecte genetice

Acestea produc aberatii cromozomiale la urmasi. Se considera ca iradierea parintilor cu 10mSv determina asemenea efecte de 5-90 cazuri la 1 milion de nou-nascuti, cifra mult inferioara cazurilor naturale 100 mii.

Efecte teratogene

Se produc intarzieri mintale la copii daca in timpul graviditatii mama a fost iradiata, in special pana la saptamana a 16-a. riscul estimat este de 0,2-0,4·15² pentru o iradiere de 10mSv si se considera semnificativ pentru a genera masuri protective preferentiale pentru gravide in caz de accident.

Pentru limitarea riscului nuclear se respecta anumita principii si anume de radioprotectie. Considerand riscurile certe, se asigura respectarea urmatoarelor principii:

Principiul justificarii activitatii. In acest sens nici o activitate nu se admite daca introducerea ei nu aduce un beneficiu net;

Principiul optimizarii. Toate expunerile se mentin in cel mai jos nivel rezonabil tinand de factorii economici si sociali;

Principiul limitarii: echivalentul de doza individual nu trebuie sa depaseasca limitele recomandate.

Comisia Internationala De Protectie Radiologica (ICRP) recomanda ca limita anuala pentru public valoarea de 1mSv (corespunzator unui risc de deces anual de 3·10^-5, mai mic decat alte cauze naturale). Se permite ca doza primita accidental intr-un an sa fie de 5 mSv, cu conditia ca media anuala pe toata durata de viata sa fie de 1mSv/an.

Privitor la doza limita anuala pentru personalul din energetica nucleara, tendinta mondiala este de a micsora vechile recomandari. Astfel in S.U.A. Comisia Internationala De Protectie Radiologica pastreaza valoarea de 5mSv/an, dar o considera variabila ca maxima, impunand conditia ca doza acumulata sa nu depaseasca produsul intre varsta si 10mSv/an, iar doza medie anuala sa se limiteze la 20mSv/an.

Legislatia din mai multe tari mai prevad limitari speciale pentru populatia din zonele aferente centrelor nucleare unde, in afara de iradierea datorata emisiilor de rutina mai exista un risc probabil datorat incidentelor si accidentelor. In majoritatea tarilor, pentru populatia maxima expusa in zonele adiacente CNE, echivalentul dozei efective datorate CNE este limitat la valoarea de 0,2-0,3mSv/an.

Relativ la expunerile probabile datorita accidentelor la CNE, se prevede limitarea riscului la valorile sub cele pe care publicul le suporta datorita cauzelor naturale.

Recent Agentia Internationala pentru Energia Atomica (AIEA) recomanda ca riscul maxim sa fie la 10⁶/an (1 deces anual per 10^-6 indivizi , datorat activitatilor energeticii nucleare ). Din aceasta cerinta rezulta ca o centrala nucleara trebuie proiectata astfel ca un accident major in care publicul primeste o doza de 0,25-1 Sv sa    nu se intample cu o probabilitate mai mare de 10^-6 cazuri/reactor an. Referitor la un anumit tip de accident, se recomanda ca probabilitatea acestuia sa nu depaseasca 10^-7 cazuri/reactor pe an, daca el genereaza scapari radioactive masive in mediu.