SŁOWNIK
Definicje i określenia stosowane w technice pomiarów
promieniowania jonizującego.
Promieniowanie jonizujące - jest to promieniowanie,
które przekazując swoją energię za pośrednictwem cząstek
lub fal elektromagnetycznych, może w otaczającym
środowisku wywołać jego jonizację, tj. obojętne elektrycznie
atomy zamienia na jony o ładunku ujemnym i dodatnim.
Izotopy promieniotwórcze - są to substancje chemiczne
charakteryzujące się emisją promieniowania jonizującego.
Substancje promieniotwórcze zawierają jeden lub więcej
nuklidów tego samego pierwiastka o tej samej liczbie atomowej
lecz różniące się masą atomową. Różnica ta wynika z innej
liczby neutronów w jądrze atomu.
Źródło promieniotwórcze - jest to aparatura, substancja
promieniotwórcza lub obiekt, mogący emitować promieniowanie
jonizujące lub substancje promieniotwórcze.
Źródłem promieniotwórczym może być pierwiastek chemiczny
w którym następują samorzutne przemiany w strukturze atomu.
W rezultacie następuje emisja promieniowania jonizującego
alfa, beta, gamma lub neutronowego. Do źródeł promieniowania
jonizujących zalicza się także, m.in, aparaturę rentgenowską
(promieniowanie X) i akceleratory cząstek.
Promieniowanie naturalne - jest to promieniowanie jonizujące
emitowane ze źródeł pochodzenia naturalnego ziemskiego
i kosmicznego.
Właściwości promieniowania:
alfa - strumień dodatnio naładowanych jąder helu.
Zasięg w powietrzu kilka cm. Powoduje silną bezpośrednią
jonizację. Bardzo niebezpieczne dla zdrowia. Łatwo daje się
ekranować np. folią, papierem itp.
beta - strumień elektronów. Powoduje bezpośrednią
jonizację ośrodka. Zasięg w powietrzu, zależnie od energii,
do kilkudziesięciu cm. Daje się ekranować kilku milimetrową
warstwą materiału (np. płytą szkła organicznego, aluminium,
folią ołowianą itp.).
gamma i X - przenikliwe promieniowanie elektromagnetyczne.
Powoduje pośrednią jonizację ośrodka. Zasięg, w zależności od
posiadanej energii i gęstości ośrodka, do kilkunastu metrów.
Ekranowanie, np. cegłami ołowianymi, berylobetonem, szkłem
ołowianym, żeliwem, itp.
neutronowe - promieniowanie neutronowe jest elektrycznie
obojętne. Przenika przez materię. Powstaje przy przemianach
w jądrze atomu na skutek bombardowania jąder o dużej liczbie
atomowej różnymi cząstkami.
Materiały ochronne, stosowane na osłony przed promieniowaniem
neutronowym: to polietylen, parafina, woda - spowalniają
neutrony oraz kadm i bor - pochłaniają spowolnione neutrony.
materiał jądrowy
(rozszczepialny) - jest źródłem promieniotwórczym, w którym
jądra atomów pod działaniem neutronów ulegają rozszczepieniu
z wyzwoleniem znacznej ilości energii, na tzw. fragmenty
rozszczepienia. W rezultacie powstają zwykle dwa różne izotopy
promieniotwórcze. Do bardziej znanych materiałów jądrowych
należą substancje zawierające izotopy uranu, plutonu i toru.
aktywność źródła
promieniowania - pojęcie określające ilość substancji
promieniotwórczej wyrażoną w średniej liczbie przemian
promieniotwórczych występujących w jednostce czasu.
Aktywność określa się w bekerelach (Bq) lub (dawniej)
w Kiurach (Ci). Aktywność jest równa 1 Bq, jeżeli zachodzi
jedna przemiana w ciągu 1 sekundy. W praktyce stosuje się
jednostki większe, jak kBq, MBq, GBq lub TBq (odpowiednio
tysiąc, milion, miliard lub bilion razy większe). Związek
pomiędzy dawnymi jednostkami (Ci) i nowymi (Bq), jest:
1 Ci = 37 GBq lub 1 Bq = 27 pCi
energia promieniowania - jest wielkością charakterystyczną
dla każdego izotopu promieniotwórczego. Energię promieniowania
określa się w eV (elektronowoltach) lub w jednostkach
większych: keV lub MeV. Z energią związany jest m.in. sposób
oddziaływania promieniowania z materią i zasięg promieniowania
jonizującego.
okres półrozpadu izotopu - określa szybkość z jaką maleje
w sposób naturalny aktywność substancji radioaktywnej izotopu
promieniotwórczego. Okres półrozpadu ( T ) , jest wielkością
stałą dla danego izotopu i określa czas po upływie którego
radioaktywność izotopu maleje do połowy.
Wielkość okresu półrozpadu może, zależnie od izotopu, wynosić
od ułamka sekundy do miliardów lat ( np. U-238 (T=4,5mld lat),
C-14 (T=5730 lat),Ra-226 (T=1600 lat), Cs-137 (T=30 lat),
Co-60 (T=5.3 lat), I-131(T=8dni)).
Rodzaje dawek promieniowania jonizującego
ekspozycyjna - jest miarą jonizacji, tj. ładunku
elektrycznego jonów jednego znaku powstających w jednostce masy
powietrza pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego X
lub gamma. Jednostką dawki ekspozycyjnej, w układzie SI, jest
kulomb/kg ( C/kg ). Używana jest jeszcze dawna jednostka
ekspozycji - Rentgen ( R ) i jednostki pochodne: mR, µR
(tysiąc i milion razy mniejsze).
Zależność między rentgenem a obecnie używaną jednostką, jest:
1 R = 0.000258 C/kg
pochłonięta - jest miarą pochłaniania promieniowania przez
różne materiały. Promieniowanie niesie ze sobą pewną energię
która jest pochłaniana przez ośrodek. Jednostką dawki pochłoniętej
jest grej ( Gy ). Dawka pochłonięta wynosi 1 grej, gdy 1 kg
materiału, przez który przechodzi promieniowanie, pochłania
energię 1 dżula ( J ):
1 Gy = 1J/kg
Dawniej dawkę pochłoniętą mierzono w radach ( rd ). Zwiazek
pomiędzy dawną jednostką ( rd ) i nową ( Gy ) jest następujący:
1 rd = 0,01 Gy = 1 cGy (centygrej) 1 Gy = 100 rd
Związek pomiędzy dawką ekspozycyjną i dawką pochłoniętą:
1 R = 8.7 mGy lub 1 Gy = 115 R
równoważna - jest to dawka pochłonięta w danej tkance
lub narządzie z uwzględnieniem skutków biologicznych wywoływanych
przez różne rodzaje promieniowania jonizującego. Szkodliwe
następstwa promieniowania zależą od tego, czy napromieniowaniu
poddane zostało całe ciało, czy konkretne narządy.
W tym drugim przypadku należy uwzględnić tzw. współczynniki wagowe
tkanki. W ten sposób określa się tzw. efektywny lub skuteczny
równoważnik dawki.
Obowiązującą, w układzie SI, jednostką dawki równoważnej
i skutecznej jest 1 siwert ( Sv ).
Jeden siwert odpowiada jednemu dżulowi na kilogram:
1 Sv = 1 J/kg
(Siwert jest jednostką stosunkowo dużą, z tego względu w użyciu
są głównie jednostki pochodne mili- i mikrosiwerty: mSv i µSv).
Jak widać, dawki: równoważna i efektywna (skuteczna), odnoszące
się do skutków biologicznych promieniowania jonizującego, są
ilościowo równe dawce pochłoniętej, tj. grejowi:
1 Sv = 1Gy = 1J/kg.
Nadal używana jest również dawna jednostka dawki skutecznej,
rem: 1 Sv = 100 rem
indywidualny równoważnik - jest to równoważnik dawki w
miękkiej tkance na głębokości d, poniżej określonego punktu
na ciele. Dla promieniowania silnie przenikliwego, jakim jest
promieniowanie X i gamma oraz wysokoenergetyczne promieniowanie
beta, stosuje się umowną głębokość wnikania d=10 mm.
Jednostką indywidualnego równoważnik dawki jest 1 Sv z
określeniem głębokości (d=10mm) wnikania, za pomocą symbolu:
Hp(10).
Uwaga! Do wyliczania indywidualnego równoważnika dawki Hp(10)
z kermy w powietrzu stosuje się współczynnik przeliczeniowy Ka
odniesiony do rodzaju izotopu lub energii promieniowania X:
Np. Ka = 1.88 (dla Am-241); Ka = 1.22 (dla Cs-137); Ka = 1.18
(dla Co-60); Ka = 1.89 (dla X, 65keV); Ka = 1.42 (dla X, 250keV).
Moc dawki : „ Moc dawki" jest wielkością pochodną od dawki
i określa zmianę dawki w jednostce czasu. Zwykle jednostką czasu
jest jedna godzina (h).
ekspozycyjnej - Jednostką mocy dawki ekspozycyjnej w układzie
SI jest amper na kilogram tj. ( A/kg), lub w jednostkach mniejszych:
mA/kg, µA/kg lub pA/kg.
Dawniej używano jednostki rentgen na godzinę ( R/h ) i jednostki
pochodne mR/h i µR/h. które są jeszcze stosowane. W przeliczeniu:
1 pA/kg = 14 µR/h lub 1 mR/h = 71 pA/kg
pochłoniętej - Jednostką mocy dawki pochłoniętej w układzie SI
jest grej na sekundę (Gy/s).
Używa się również jednostki grej na godzinę (Gy/h) i centygrej
na godzinę (cGy/h). Dawniej stosowano rad na godzinę (rd/h).
równoważnej - Jednostką równoważnika mocy dawki i efektywnego
równoważnika mocy dawki (dawki skutecznej) jest w układzie SI
Siwert na godzinę ( Sv/h ) i jednostki pochodne: mili- lub
mikrosiwerty na godzinę (mSv/h) lub( µSv/h) ).
Jednostką tą określa się również wartość indywidualnego
równoważnika mocy dawki z podaniem symbolu Hp(10).
Dawka graniczna - określa maksymalną wartość dawki przyjętą
za dopuszczalną dla pewnych grup ludności w różny sposób
narażonych na promieniowanie jonizujące.
Wartość dawki granicznej określana jest Rozporządzeniem Rady
Ministrów.
Niżej podajemy niektóre ważniejsze punkty Rozporządzenia RM
z dnia 28 maja 2002r,( Dz.U. Nr 111 poz.969, 2002r ).:
A. Dla osób zatrudnionych w warunkach narażenia na
promieniowanie jonizujące dawka graniczna, wyrażona jako dawka
skuteczna (efektywna), wynosi 20 mSv w ciągu` roku
kalendarzowego, z zastrzeżeniem pkt.B i C.
B. Dawka, o której mowa w pkt A, może być w danym roku
kalendarzowym przekroczona do wartości 50 mSv, pod warunkiem,
że w ciągu kolejnych pięciu lat kalendarzowych jej sumaryczna
wartość nie przekroczy 100 mSv.
C. Z zastrzeżeniem pkt.A i pkt.B dawka graniczna,
wyrażona jako dawka równoważna, wynosi w ciągu roku
kalendarzowego:
1/ 150 mSv - dla soczewek oczu,
2/ 500 mSv - dla skóry, jako wartość średnia dla dowolnej
powierzchni 1cm2 napromienionej części skóry,
3/ 500 mSv - dla dłoni, przedramion, stóp i podudzi.
D. Dla praktykantów i studentów (uczniów), w wieku
powyżej 18 lat, mają zastosowanie wartości dawek granicznych
wymienione w pkt. A, B i C.
E. Dla praktykantów i studentów w wieku 16-18 lat,
graniczna dawka skuteczna wynosi 6 mSv w ciągu roku
kalendarzowego, przy czym dawka graniczna , wyrażona jako
dawka równoważna, wynosi w ciągu roku:
1/ 50 mSv - dla soczewek oczu,
2/ 150 mSv - dla skóry, jako wartość średnia dla dowolnej
powierzchni 1cm2 napromienionej części skóry,
3/ 150 mSv - dla dłoni przedramion, stóp o podudzi
F. Dla osób z ogółu ludności, roczna graniczna dawka
skuteczna(efektywna) wynosi 1 mSv w ciągu roku kalendarzowego,
przy czym dawka graniczna, wyrażona jako dawka równoważna,
wynosi w ciągu roku kalendarzowego:
1/ 15 mSv - dla soczewek oczu,
2/ 50 mSv - dla skóry, jako wartość średnia dla dowolnej
powierzchni 1 cm2 napromienionej części skóry.
G. Dawka o której mowa w pkt.F, może być w danym roku
kalendarzowym przekroczona, pod warunkiem że w ciągu kolejnych
pięciu lat kalendarzowych jej sumaryczna wartość nie przekroczy
5 mSv.
Uwaga! Dawki graniczne nie obejmują narażenia na promieniowanie
naturalne i nie stosuje się do osób poddawanych działaniu
promieniowania jonizującego w celach medycznych.
Ochrona przed promieniowaniem jonizującym - najskuteczniejszą
osłoną przed promieniowaniem jonizującym jest zachowanie jak
największej odległości od źródła promieniowania.
Promieniowanie maleje z kwadratem odległości.
Pokazuje to, niżej podana zależność pomiędzy wartością mocy
dawki, aktywnością źródła i odległością od źródła:
moc dawki = aktywność źródła / (odległość)2
- skutki działania promieniowania jonizującego akumulują się
w czasie. Z tego względu, należy do minimum ograniczyć czas
narażenia na promieniowanie.
- stosować osłony pochłaniające promieniowanie jonizujące, w
zależności od rodzaju i energii promieniowania.
Mierniki promieniowania jonizującego - promieniowanie
jonizujące nie działa na zmysły ludzkie a jego
szkodliwe działanie biologiczne ma charakter powolny
i długoczasowy. Wykorzystuje się więc, do wykrywania
i pomiaru promieniowania jonizującego, jego właściwości
fizyczne oddziaływania z materią, głównie z gazową
(liczniki Geigera-Müllera), fotoczułą (błony fotometryczne)
czy luminescencyjną lub scyntylacyjną (dawkomierze
luminescencyjne, sondy scyntylacyjne).
dawkomierze - w zależności od typu wykorzystanego
zjawiska fizycznego:
dawkomierze fotometryczne - historycznie najstarsze, ale
stosowane do tej pory w postaci błon fotograficznych z
odpowiednimi filtrami dla odróżnienia rodzajów promieniowania.
Dawkomierze fotometryczne wykorzystuje się w Polsce do
centralnej kontroli dawek indywidualnych;
dawkomierze luminescencyjne - wykorzystujące zjawisko
świecenia różnych substancji pod wpływem promieniowania;
dawkomierze jonizacyjne - wykorzystujące zjawisko jonizacji
gazu pod wpływem promieniowania. Zjonizowany gaz, wypełniający
przestrzeń między elektrodami do których doprowadzone jest
stałe napięcie obniża potencjał między elektrodami powodując
odchylenie nici kwarcowej. Układ optyczny pozwala kontrolować
wartość dawki promieniowania na podstawie położenia nici.
Dawkomierze tego typu coraz częściej są wypierane przez
detektory z licznikiem Geigera-Müllera. Działanie takiego
dawkomierza również opiera się na jonizacji gazu, z tym, że
na wyjściu licznika otrzymujemy impulsy napięciowe.
Częstość impulsów jest proporcjonalna do mocy dawki co
w prosty sposób pozwala na wyznaczenie wielkości dawki
promieniowania jonizującego.
mierniki mocy dawki - mierniki mocy dawki, są
urządzeniami dozymetrycznymi służącymi do pomiaru zmiany dawki
w jednostce czasu. Tą jednostką czasu jest zwykle jedna godzina.
Jednostką pomiarową mierników mocy dawki jest zwykle µSv/h
(mikrosiwert na godzinę), rzadziej mSv/h lub spotykane wcześniej:
mR/h, pA/h, µGy/h i inne. Mierniki mocy dawki, jako urządzenie
pomiarowe, składa się zwykle z czterech zasadniczych członów:
detektora promieniowania jonizującego ( najczęściej:
licznik Geigera-Müllera, komora jonizacyjna, detektor
półprzewodnikowy lub scyntylacyjny), układu zasilającego detektor
i pozostałe człony elektroniki, układu przetwarzania danych
z detektora i wyświetlacza ( LCD lub LED) wyniku pomiaru.
Mierniki mocy dawki są zwykle przyrządami uniwersalnymi
rozbudowanymi o możliwość pomiaru dawki i sygnalizację
przekroczenia ustalanych progów dawki lub/i mocy dawki.
sygnalizatory promieniowania - stanowią grupę urządzeń
podobną w budowie do mierników mocy dawki. Jednak, bez
wskażnika pomiaru i towarzyszących układów przetwarzania
i sterowania, za wyjątkiem układów włączających sygnalizację
alarmową po przekroczeniu nastawionego progu alarmu.
Zwykle stosowana jest sygnalizacja alarmu akustyczna o dużym
natężeniu dźwięku i optyczna.