Was ist Oberflächenkontamination – Definition

Oberflächenkontamination

Oberflächenkontamination bedeutet, dass radioaktives Material auf Oberflächen (wie Wänden, Böden) abgelagert wurde. Es kann sich locker ablagern, ähnlich wie normaler Staub, oder es kann durch chemische Reaktion ziemlich fest fixiert werden. Diese Unterscheidung ist wichtig, und wir klassifizieren die Oberflächenverunreinigung danach, wie leicht sie entfernt werden kann:

• Freie Kontamination . Im Falle einer freien Kontamination (oder einer losen Kontamination) kann das radioaktive Material verteilt werden. Dies ist eine Oberflächenverunreinigung, die mit einfachen Dekontaminierungsmethoden leicht entfernt werden kann. Wenn beispielsweise Staubpartikel, die verschiedene Radioisotope enthalten, auf der Haut oder den Kleidungsstücken der Person landen, können wir sie reinigen oder Kleidung entfernen. Sobald eine Person dekontaminiert wurde, werden alle partikulären Radioaktivitätsquellen beseitigt und die Person ist nicht mehr kontaminiert. Freie Kontamination ist auch eine ernstere Gefahr als feste Kontamination, da Staubpartikel in die Luft gelangen und leicht aufgenommen werden können. Dies führt zu einer inneren Belastung durch radioaktive Kontaminanten. Obwohl fast alle Verunreinigungen mit Begleit Beta radioaktiv sindGamma-Emission , aber es besteht auch die Möglichkeit einer Alpha-Kontamination in Bereichen, in denen mit Kernbrennstoffen umgegangen wird.
• Feste Verschmutzung . Bei fester Verunreinigung kann sich das radioaktive Material nicht ausbreiten, da es chemisch oder mechanisch an Strukturen gebunden ist. Es kann nicht mit normalen Reinigungsmethoden entfernt werden. Feste Kontaminationen stellen eine geringere Gefahr dar als freie Kontaminationen. Sie können nicht resuspendiert oder auf die Haut übertragen werden. Daher handelt es sich in der Regel nur um eine externe Gefahr. Zum anderen hängt es vom Verschmutzungsgrad ab. Obwohl fast alle Verunreinigungen Beta-radioaktiv sind und gleichzeitig Gamma-Emissionen verursachenEs besteht jedoch auch die Möglichkeit einer Alpha-Kontamination in Bereichen, in denen Kernbrennstoffe gehandhabt werden. Sofern der Grad der Kontamination nicht sehr hoch ist, ist die Dosisrate der Gammastrahlung gering und die Exposition von außen ist nur in Kontakt mit oder in unmittelbarer Nähe der kontaminierten Oberflächen signifikant. Da Beta-Partikel weniger eindringen als Gammastrahlen , kann die Beta-Dosisrate nur bei Kontakt hoch sein. Ein Kontaktwert von 1 mSv / h bei einem Verschmutzungsgrad von 400 – 500 Bq / cm ² ist ziemlich repräsentativ.

Berechnung der abgeschirmten Dosisleistung in Sieverts von kontaminierten Oberflächen

Man nehme eine Oberfläche an, die mit 1,0 Ci von ¹³⁷ Cs verunreinigt ist . Es sei angenommen , dass diese Verunreinigung durch die aproximated werden Punkte isotrope Quelle , die enthält 1,0 Ci von ¹³⁷ Cs , das eines hat Halbwertzeit von 30,2 Jahren . Es ist zu beachten, dass die Beziehung zwischen der Halbwertszeit und der Menge eines Radionuklids, die erforderlich ist, um eine Aktivität von einem Curie zu ergeben , nachstehend gezeigt ist. Diese Materialmenge kann mit λ berechnet werden, was die Zerfallskonstante eines bestimmten Nuklids ist:

Etwa 94,6 Prozent zerfallen durch Beta-Emission zu einem metastabilen Kernisomer von Barium: Barium-137m. Der Hauptphotonenpeak von Ba-137m beträgt 662 keV . Für diese Berechnung wird angenommen, dass alle Zerfälle diesen Kanal durchlaufen.

Berechnen Sie die primäre Photonendosisrate in Sieverts pro Stunde (Sv.h ^-1 ) an der Außenfläche eines 5 cm dicken Bleischilds . Dann berechnet die äquivalent und wirksame Dosisraten für zwei Fälle.

1. Angenommen, dieses äußere Strahlungsfeld durchdringt den gesamten Körper gleichmäßig . Das heißt: Berechnen Sie die effektive Ganzkörperdosisleistung .
2. Nehmen Sie an, dass dieses externe Strahlungsfeld nur die Lunge durchdringt und die anderen Organe vollständig abgeschirmt sind. Das heißt: Berechnen Sie die effektive Dosisleistung .

Beachten Sie, dass die primäre Photonendosisrate alle sekundären Partikel vernachlässigt. Angenommen, der effektive Abstand der Quelle vom Dosispunkt beträgt 10 cm . Wir werden auch annehmen, dass der Dosispunkt Weichgewebe ist und vernünftigerweise durch Wasser simuliert werden kann, und wir verwenden den Massenenergieabsorptionskoeffizienten für Wasser.

Siehe auch: Gammastrahlendämpfung

Siehe auch: Abschirmung von Gammastrahlen

Lösung:

Die Primärphotonendosisrate wird exponentiell abgeschwächt , und die Dosisrate von Primärphotonen unter Berücksichtigung der Abschirmung ist gegeben durch:

Wie zu sehen ist, berücksichtigen wir den Aufbau von Sekundärstrahlung nicht. Wenn Sekundärteilchen erzeugt werden oder wenn die Primärstrahlung ihre Energie oder Richtung ändert, ist die effektive Dämpfung viel geringer. Diese Annahme unterschätzt im Allgemeinen die wahre Dosisleistung, insbesondere für dicke Schilde und wenn der Dosispunkt nahe an der Schildoberfläche liegt, aber diese Annahme vereinfacht alle Berechnungen. In diesem Fall ist die tatsächliche Dosisleistung (mit dem Aufbau von Sekundärstrahlung) mehr als doppelt so hoch.

Um die absorbierte Dosisleistung zu berechnen , müssen wir in der Formel Folgendes verwenden:

• k = 5,76 · 10 & supmin; & ^sup7;
• S = 3,7 × 10 ¹⁰ s ^–1
• E = 0,662 MeV
• μ _t / ρ =  0,0326 cm ² / g (Werte sind bei NIST erhältlich)
• μ = 1,289 cm ^-1 (Werte sind bei NIST erhältlich)
• D = 5 cm
• r = 10 cm

Ergebnis:

Die resultierende absorbierte Dosisrate in Grautönen pro Stunde beträgt dann:

1) Gleichmäßige Bestrahlung

Da der Strahlungsgewichtungsfaktor für Gammastrahlen gleich eins ist und wir das gleichmäßige Strahlungsfeld angenommen haben (der Gewebegewichtungsfaktor ist ebenfalls gleich eins), können wir die äquivalente Dosisrate und die effektive Dosisrate (E = H _T ) direkt berechnen ) aus der absorbierten Dosisrate als:

2) Teilbestrahlung

In diesem Fall gehen wir nur von einer teilweisen Bestrahlung der Lunge aus. Wir müssen also den Gewebegewichtungsfaktor verwenden , der gleich w _T = 0,12 ist . Der Strahlungsgewichtungsfaktor für Gammastrahlen ist gleich eins. Als Ergebnis können wir die effektive Dosisleistung wie folgt berechnen:

Wenn ein Körperteil (z. B. die Lunge) eine Strahlendosis erhält, besteht das Risiko einer besonders schädlichen Wirkung (z. B. Lungenkrebs). Wenn die gleiche Dosis einem anderen Organ verabreicht wird, stellt dies einen anderen Risikofaktor dar.

Wenn wir den Aufbau von Sekundärstrahlung berücksichtigen wollen, müssen wir den Aufbaufaktor einbeziehen. Die erweiterte Formel für die Dosisleistung lautet dann: