Strahlungsdosimetrie

Die Strahlendosimetrie ist die Messung, Berechnung und Bewertung der absorbierten Dosen und die Zuordnung dieser Dosen zu Einzelpersonen. Strahlungsdosimetrie
ionisierende Strahlung - Gefahrensymbol
Ionisierende Strahlung – Gefahrensymbol

Die Strahlendosimetrie ist die Messung, Berechnung und Bewertung der absorbierten Dosen und die Zuordnung dieser Dosen zu Einzelpersonen. Es ist die Wissenschaft und Praxis, die versucht, bestimmte in einem Strahlungsfeld durchgeführte Maßnahmen quantitativ mit chemischen und / oder biologischen Veränderungen in Beziehung zu setzen, die die Strahlung in einem Ziel erzeugen würde.

Da es zwei Arten der Strahlenexposition gibt, die externe und die interne Exposition, kann die Dosimetrie auch wie folgt eingeteilt werden:

  • Externe Dosimetrie . Externe Exposition ist Strahlung, die von außerhalb unseres Körpers kommt und mit uns interagiert. In diesem Fall analysieren wir vorwiegend die Exposition durch Gammastrahlen und Beta-Partikel , da Alpha-Partikel im Allgemeinen keine externe Expositionsgefahr darstellen, da die Partikel im Allgemeinen nicht durch die Haut gelangen. Da Photonen und Beta durch elektromagnetische Kräfte und Neutronen durch Kernkräfte interagieren, unterscheiden sich ihre Nachweismethoden und Dosimetrie erheblich. Die Strahlungsquelle kann beispielsweise ein Gerät sein, das die Strahlung wie ein Behälter mit radioaktiven Materialien oder wie ein Röntgengerät erzeugt. Die externe Dosimetrie basiert auf Messungen mit einem Dosimeteroder aus Messungen abgeleitet, die mit anderen Strahlenschutzinstrumenten durchgeführt wurden.
  • HPGe Detektor - Germanium
    HPGe-Detektor mit LN2-Kryostat, der in Ganzkörperzählern eingesetzt werden kann. Quelle: canberra.com

    Interne Dosimetrie . Wenn sich die Strahlungsquelle in unserem Körper befindet , sagen wir, handelt es sich um eine innere Exposition . Die Aufnahme von radioaktivem Material kann über verschiedene Wege erfolgen, beispielsweise durch Aufnahme radioaktiver Kontamination in Lebensmitteln oder Flüssigkeiten. Der Schutz vor innerer Exposition ist komplizierter. Die meisten Radionuklide geben Ihnen viel mehr Strahlendosis, wenn sie irgendwie in Ihren Körper gelangen können, als wenn sie draußen bleiben würden. Die Beurteilung der internen Dosimetrie beruht auf einer Vielzahl von Überwachungs-, Bioassay- oder Strahlenbildgebungstechniken.

Persönliche Dosimetrie

EPD - Elektronische Personendosimeter
EPD – Elektronisches Personendosimeter

Die persönliche Dosimetrie ist ein wesentlicher Bestandteil der Strahlendosimetrie. Die persönliche Dosimetrie wird hauptsächlich (aber nicht ausschließlich) verwendet, um Dosen für Personen zu bestimmen, die im Zusammenhang mit ihrer Arbeitstätigkeit Strahlung ausgesetzt sind. Diese Dosen werden üblicherweise mit Vorrichtungen gemessen, die als Dosimeter bekannt sind. Dosimeter zeichnen normalerweise eine Dosis auf, bei der es sich um die in Grautönen (Gy) gemessene absorbierte Strahlungsenergie oder die in Sieverts (Sv) gemessene äquivalente Dosis handelt . Ein persönliches Dosimeter ist ein Dosimeter, das von der überwachten Person an der Oberfläche des Körpers getragen wird und die empfangene Strahlendosis aufzeichnet. Persönliche DosimetrieDie Techniken variieren und hängen teilweise davon ab, ob sich die Strahlungsquelle außerhalb des Körpers befindet (extern) oder in den Körper aufgenommen wird (intern). Persönliche Dosimeter werden verwendet, um externe Strahlenexpositionen zu messen. Interne Expositionen werden typischerweise durch Messen des Vorhandenseins von Kernsubstanzen im Körper oder durch Messen von vom Körper ausgeschiedenen Kernsubstanzen überwacht.

Im Handel erhältliche Dosimeter reichen von kostengünstigen passiven Geräten, in denen Personaldosisinformationen zum späteren Auslesen gespeichert sind, bis zu teureren batteriebetriebenen Geräten, die sofortige Dosis- und Dosisleistungsinformationen anzeigen (normalerweise ein elektronisches persönliches Dosimeter ). Auslesemethode, Dosismessbereich, Größe, Gewicht und Preis sind wichtige Auswahlfaktoren.

Es gibt zwei Arten von Dosimetern:

  • Passive Dosimeter . Häufig verwendete passive Dosimeter sind das Thermo Luminescent Dosimeter (TLD) und das Filmabzeichen. Ein passives Dosimeter erzeugt ein strahlungsinduziertes Signal, das im Gerät gespeichert wird. Das Dosimeter wird dann verarbeitet und die Ausgabe analysiert.
  • Aktive Dosimeter . Um einen Echtzeitwert Ihrer Belichtung zu erhalten, können Sie stattdessen ein aktives Dosimeter verwenden, normalerweise ein elektronisches persönliches Dosimeter (EPD). Ein aktives Dosimeter erzeugt ein strahlungsinduziertes Signal und zeigt in Echtzeit einen direkten Messwert der erfassten Dosis oder Dosisrate an.

Das passive und das aktive Dosimeter werden oft zusammen verwendet, um sich zu ergänzen. Um wirksame Dosen abzuschätzen, müssen Dosimeter an einer Position des Körpers getragen werden, die für seine Exposition repräsentativ ist, typischerweise zwischen Taille und Hals, an der Vorderseite des Rumpfes, gegenüber der radioaktiven Quelle. Dosimeter werden normalerweise an der Außenseite der Kleidung, um die Brust oder den Oberkörper getragen, um die Dosis für den „ganzen Körper“ darzustellen. Dosimeter können auch an den Extremitäten oder in der Nähe des Auges getragen werden, um die äquivalente Dosis zu diesen Geweben zu messen.

Die heute verwendeten persönlichen Dosimeter sind keine absoluten Instrumente, sondern Referenzinstrumente. Das heißt, sie müssen regelmäßig kalibriert werden . Wenn ein Referenzdosimeter kalibriert wird, kann ein Kalibrierungsfaktor bestimmt werden. Dieser Kalibrierungsfaktor bezieht die Expositionsmenge auf die angegebene Dosis. Die Gültigkeit der Kalibrierung wird durch Aufrechterhaltung der Rückverfolgbarkeit der zur Kalibrierung des Dosimeters verwendeten Quelle demonstriert. Die Rückverfolgbarkeit wird durch Vergleich der Quelle mit einem „Primärstandard“ in einem Referenzkalibrierungszentrum erreicht. Bei der Überwachung von Personen werden die Werte dieser Betriebsgrößen als ausreichend genaue Beurteilung der wirksamen Dosis bzw. der Hautdosis herangezogen, insbesondere wenn ihre Werte unter dem Wert liegenSchutzgrenzen .

 

Medizinische Dosimetrie

Die medizinische Dosimetrie ist die Berechnung der absorbierten Dosis und die Optimierung der Dosisabgabe bei medizinischen Untersuchungen und Behandlungen. Im Allgemeinen ist die Strahlenbelastung durch medizinische diagnostische Untersuchungen gering (insbesondere bei diagnostischen Anwendungen). Die Dosen können ebenfalls hoch sein (nur für therapeutische Zwecke), müssen jedoch in jedem Fall immer durch die Vorteile einer genauen Diagnose möglicher Krankheitszustände oder durch die Vorteile einer genauen Behandlung gerechtfertigt sein. Diese Dosen umfassen Beiträge aus der medizinischen und zahnmedizinischen Diagnostik (diagnostische Röntgenstrahlen), der klinischen Nuklearmedizin und der Strahlentherapie. Medizinische Dosimetriewird oft von einem professionellen Gesundheitsphysiker mit Spezialausbildung auf diesem Gebiet durchgeführt. Um die Abgabe einer Strahlentherapie zu planen, wird die von den Quellen erzeugte Strahlung üblicherweise mit prozentualen Tiefendosis-Kurven und Dosisprofilen charakterisiert, die von einem medizinischen Physiker gemessen werden.

Die medizinische Verwendung ionisierender Strahlung bleibt ein sich schnell änderndes Feld. In jedem Fall muss die Nützlichkeit ionisierender Strahlung mit ihren Gefahren in Einklang gebracht werden. Heutzutage wurde ein Kompromiss gefunden und die meisten Strahlungsanwendungen werden optimiert. Heute ist es fast unglaublich, dass Röntgenstrahlen früher verwendet wurden, um das richtige Paar Schuhe zu finden (dh Schuhanpassungs-Fluoroskopie). In den letzten Jahren durchgeführte Messungen zeigen, dass die Dosen an den Füßen bei einer Exposition von 20 Sekunden im Bereich von 0,07 bis 0,14 Gy lagen. Diese Praxis wurde gestoppt, als die Risiken ionisierender Strahlung besser verstanden wurden.

Siehe auch: Medizinische Expositionen

Umweltdosimetrie

Umweltdosimetrie wird verwendet, wenn es wahrscheinlich ist, dass die Umgebung eine signifikante Strahlungsdosis erzeugt. Wie geschrieben wurde, ist Strahlung überall um uns herum . In, um und über der Welt, in der wir leben. Es ist eine natürliche Energiekraft, die uns umgibt. Es ist ein Teil unserer natürlichen Welt, der seit der Geburt unseres Planeten hier ist. Alle Lebewesen waren und sind von Anfang an ionisierender Strahlung ausgesetzt . Ionisierende Strahlung wird durch Kernreaktionen , Kernzerfall , sehr hohe Temperaturen oder durch Beschleunigung geladener Teilchen in elektromagnetischen Feldern erzeugt.

Im Allgemeinen gibt es zwei große Kategorien von Strahlungsquellen in der Umwelt:

  • Natürliche Hintergrundstrahlung . Natürliche Hintergrundstrahlung umfasst Sonnenstrahlung, Blitze, ursprüngliche Radioisotope oder Supernova-Explosionen usw.
  • Künstliche Strahlungsquellen . Vom Menschen geschaffene Quellen umfassen medizinische Verwendung von Strahlung, Rückstände aus Atomtests, industrielle Verwendung von Strahlung usw.

Ein Beispiel für die Umgebungsdosimetrie  ist die Radonüberwachung. Radon ist ein radioaktives Gas, das durch den Zerfall von Uran erzeugt wird und in unterschiedlichen Mengen in der Erdkruste vorhanden ist. Es ist wichtig zu beachten, dass Radon ein Edelgas ist , während alle seine Zerfallsprodukte Metalle sind . Der Hauptmechanismus für den Eintritt von Radon in die Atmosphäre ist die Diffusion durch den Boden. Bestimmte geografische Gebiete erzeugen aufgrund der zugrunde liegenden Geologie kontinuierlich Radon, das seinen Weg zur Erdoberfläche durchdringt. In einigen Fällen kann die Dosis in Gebäuden, in denen sich das Gas ansammeln kann, erheblich sein. Standorte mit höherem Radonhintergrund sind in jedem Land gut kartiert. Im Freien liegt sie zwischen 1 und 100 Bq / m3, noch weniger (0,1 Bq / m3) über dem Ozean. In Höhlen, belüfteten Minen oder schlecht belüfteten Häusern steigt die Konzentration auf 20 bis 2.000 Bq / m3. In der Außenatmosphäre gibt es auch eine gewisse Advektion, die durch Wind und Änderungen des Luftdrucks verursacht wird. Eine Reihe spezialisierter Dosimetrietechniken wird verwendet, um die Dosis zu bewerten, die die Bewohner eines Gebäudes erhalten können.

Messung und Überwachung der Strahlendosis

In den vorherigen Kapiteln haben wir die äquivalente Dosis und die effektive Dosis beschrieben . Diese Dosen sind jedoch nicht direkt messbar . Zu diesem Zweck hat das ICRP eine Reihe von Betriebsgrößen eingeführt und definiert , die gemessen werden können und die eine angemessene Schätzung der Schutzgrößen liefern sollen. Diese Größen zielen darauf ab, eine konservative Schätzung des Werts der Schutzgrößen im Zusammenhang mit einer Exposition zu liefern, wobei sowohl eine Unterschätzung als auch eine zu starke Überschätzung vermieden werden.

Numerische Verknüpfungen zwischen diesen Größen werden durch Umrechnungskoeffizienten dargestellt , die für eine Referenzperson definiert sind. Es ist sehr wichtig, dass ein international vereinbarter Satz von Umrechnungskoeffizienten für die allgemeine Verwendung in der Strahlenschutzpraxis für berufliche Expositionen und Expositionen der Öffentlichkeit verfügbar ist. Zur Berechnung der Umrechnungskoeffizienten für die externe Exposition werden Berechnungsphantome zur Dosisbestimmung in verschiedenen Strahlungsfeldern verwendet. Für die Berechnung von Dosis-Koeffizienten aus der Aufnahme von Radionukliden werden biokinetische Modelle für Radionuklide, physiologische Referenzdaten und Rechenphantome verwendet.

Eine Reihe ausgewerteter Daten von Umwandlungskoeffizienten für den Schutz und Betriebsgrößen für die externe Exposition gegenüber monoenergetischer Photonen-, Neutronen- und Elektronenstrahlung unter bestimmten Bestrahlungsbedingungen wird in Berichten veröffentlicht (ICRP, 1996b, ICRU, 1997).

Überwachung der Strahlendosis - BetriebsmengenIm Allgemeinen definiert das ICRP Betriebsgrößen für die Flächen- und Einzelüberwachung externer Expositionen. Die Betriebsgrößen für die Flächenüberwachung sind:

  • Umgebungsdosisäquivalent H * (10). Das Umgebungsdosisäquivalent ist eine Betriebsgröße zur Flächenüberwachung stark eindringender Strahlung.
  • Richtungsdosisäquivalent H ‚(d, Ω). Das Richtungsdosisäquivalent ist eine Betriebsgröße zur Flächenüberwachung schwach durchdringender Strahlung.

Die Betriebsgrößen für die individuelle Überwachung sind:

  • Persönliches Dosisäquivalent , p (0,07) . DasDosisäquivalent H p (0,07) ist eine Betriebsgröße für die individuelle Überwachung zur Beurteilung der Dosis für die Haut sowie für Hände und Füße.
  • Persönliches Dosisäquivalent , p (10) . Das p (10) -Dosisäquivalent ist eine Betriebsgröße für die individuelle Überwachung zur Beurteilung der wirksamen Dosis.

Sonderreferenz: ICRP, 2007. Die Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutzkommission von 2007. ICRP-Veröffentlichung 103. Ann. ICRP 37 (2-4).

Strahlungsmessung und -überwachung - Mengen und Grenzen

Dosisgrenzen

Siehe auch: Dosisgrenzen

Die Dosisgrenzen sind in zwei Gruppen unterteilt: die Öffentlichkeit und beruflich exponierte Arbeitnehmer. Laut ICRP bezieht sich die berufliche Exposition auf alle Expositionen, die Arbeitnehmer im Laufe ihrer Arbeit erleiden, mit Ausnahme von

  1. ausgeschlossene Expositionen und Expositionen von freigestellten Tätigkeiten mit Strahlung oder freigestellten Quellen
  2. jede medizinische Exposition
  3. die normale lokale natürliche Hintergrundstrahlung.

In der folgenden Tabelle sind die Dosisgrenzwerte für beruflich exponierte Arbeitnehmer und für die Öffentlichkeit zusammengefasst:

Dosisgrenzen - Strahlung
Tabelle der Dosisgrenzwerte für beruflich exponierte Arbeitnehmer und für die Öffentlichkeit.
Datenquelle: ICRP, 2007. Die Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutzkommission von 2007. ICRP-Veröffentlichung 103. Ann. ICRP 37 (2-4).

Gemäß der Empfehlung des ICRP in seiner Stellungnahme zu Gewebereaktionen vom 21. April 2011 wurde die äquivalente Dosisgrenze für die Augenlinse für die berufliche Exposition in geplanten Expositionssituationen gemittelt von 150 mSv / Jahr auf 20 mSv / Jahr gesenkt über definierte Zeiträume von 5 Jahren ohne jährliche Dosis in einem einzigen Jahr über 50 mSv.

Die Grenzwerte für die wirksame Dosis beziehen sich auf die Summe der relevanten wirksamen Dosen aus externer Exposition im angegebenen Zeitraum und der festgesetzten wirksamen Dosis aus der Aufnahme von Radionukliden im selben Zeitraum. Für Erwachsene wird die festgelegte wirksame Dosis für einen Zeitraum von 50 Jahren nach der Einnahme berechnet, während sie für Kinder für den Zeitraum bis zum Alter von 70 Jahren berechnet wird. Die effektive Ganzkörperdosisgrenze von 20 mSv ist ein Durchschnittswert über fünf Jahre. Die tatsächliche Grenze liegt bei 100 mSv in 5 Jahren, mit nicht mehr als 50 mSv in einem Jahr.

Sievert – Einheit der äquivalenten Dosis

Im Strahlenschutz ist der Sievert eine abgeleitete Einheit aus äquivalenter Dosis und wirksamer Dosis . Der Sievert repräsentiert den äquivalenten biologischen Effekt der Ablagerung eines Joule Gammastrahlenenergie in einem Kilogramm menschlichem Gewebe. Die Einheit Sievert ist für den Strahlenschutz von Bedeutung und wurde nach dem schwedischen Wissenschaftler Rolf Sievert benannt, der einen Großteil der frühen Arbeiten zur Strahlendosimetrie in der Strahlentherapie durchgeführt hat.

Wie bereits geschrieben, wird der Sievert für Strahlendosismengen wie Äquivalentdosis und effektive Dosis verwendet. Die äquivalente Dosis (Symbol T ) ist eine Dosismenge, die für einzelne Organe berechnet wird (Index T – Gewebe). Die äquivalente Dosis basiert auf der absorbierten Dosis eines Organs, angepasst an die Wirksamkeit der Art der Strahlung . Äquivalentdosis ist das Symbol H gegeben T . Die SI-Einheit von T ist der Sievert (Sv) oder es wird immer noch häufig Rem ( Röntgenäquivalent Mann ) verwendet ( 1 Sv = 100 Rem ).

Beispiele für Dosen in Sieverts

Wir müssen beachten, dass Strahlung überall um uns herum ist. In, um und über der Welt, in der wir leben. Es ist eine natürliche Energiekraft, die uns umgibt. Es ist ein Teil unserer natürlichen Welt, der seit der Geburt unseres Planeten hier ist. In den folgenden Punkten versuchen wir, enorme Bereiche der Strahlenexposition auszudrücken, die aus verschiedenen Quellen erhalten werden können.

  • 0,05 µSv – Schlafen neben jemandem
  • 0,09 µSv – Ein Jahr lang in einem Umkreis von 30 Meilen um ein Kernkraftwerk leben
  • 0,1 µSv – Eine Banane essen
  • 0,3 µSv – Ein Jahr lang in einem Umkreis von 50 Meilen um ein Kohlekraftwerk leben
  • 10 µSv – Durchschnittliche Tagesdosis aus natürlichem Hintergrund
  • 20 µSv – Röntgenaufnahme der Brust
  • 40 µSv – Ein 5-stündiger Flugzeugflug
  • 600 µSv – Mammographie
  • 1 000 µSv – Dosisgrenze für einzelne Mitglieder der Öffentlichkeit, effektive Gesamtdosis pro Jahr
  • 3 650 µSv – Durchschnittliche jährliche Dosis aus natürlichem Hintergrund
  • 5 800 µSv – Brust-CT-Scan
  • 10 000 µSv – Durchschnittliche jährliche Dosis aus natürlichem Hintergrund in Ramsar, Iran
  • 20 000 µSv – Einzel-Ganzkörper-CT
  • 175 000 µSv – Jährliche Dosis natürlicher Strahlung an einem Monazitstrand in der Nähe von Guarapari, Brasilien.
  • 5 000 000 µSv – Dosis, die einen Menschen mit einem 50% igen Risiko innerhalb von 30 Tagen tötet (LD50 / 30), wenn die Dosis über einen sehr kurzen Zeitraum verabreicht wird .

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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.net oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.