Was ist Strahlendosismessung und – überwachung – Betriebsgrößen – Definition

In den vorhergehenden 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 eine angemessene Schätzung für die Schutzgrößen liefern sollen. Diese Größen zielen darauf ab, eine konservative Schätzung für den Wert 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 zur allgemeinen Verwendung in der Strahlenschutzpraxis für berufliche Expositionen und Exposition der Öffentlichkeit zur Verfügung steht. Für die Berechnung der Umrechnungskoeffizienten für die externe Exposition werden rechnerische Phantome zur Dosisbestimmung in verschiedenen Strahlungsfeldern verwendet. Für die Berechnung von Dosiskoeffizienten aus der Aufnahme von Radionukliden werden biokinetische Modelle für Radionuklide, physiologische Referenzdaten und rechnerische Phantome verwendet.

Ein Satz ausgewerteter Daten zu 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).

Im Allgemeinen definiert die ICRP Betriebsgrößen für Bereich und individuelle Überwachung externer Belichtungen. Die Betriebsgrößen für die Flächenüberwachung sind:

• Äquivalent zur Umgebungsdosis H * (10). Das Äquivalent zur Umgebungsdosis ist eine Betriebsgröße für die Flächenüberwachung von stark eindringender Strahlung.
• Richtungsdosisäquivalent H ‚(d, Ω). Das Richtungsdosisäquivalent ist eine Betriebsgröße zur Flächenüberwachung schwach eindringender Strahlung.

Die Betriebsgrößen für die Einzelüberwachung sind:

• Personendosisäquivalent , H _p (0,07) . Das H _p (0,07) -Dosisäquivalent ist eine Betriebsgröße für die Einzelüberwachung zur Beurteilung der Dosis für Haut, Hände und Füße.
• Personendosisäquivalent , H _p (10) . Das H _p (10) -Dosisäquivalent ist eine Betriebsgröße für die Einzelüberwachung zur Beurteilung der wirksamen Dosis.

Spezielle Referenz: ICRP, 2007. Die Empfehlungen 2007 der Internationalen Strahlenschutzkommission. ICRP Publication 103. Ann. ICRP 37 (2-4).

Bereichsüberwachung

Umgebungsdosisäquivalent – H * (10)

Das Umgebungsdosisäquivalent ist eine Betriebsgröße für die Flächenüberwachung. Gemäß dem ICRP ist das Umgebungsdosisäquivalent definiert als:

ICRP-Veröffentlichung 103:

„Das Dosisäquivalent an einem Punkt in einem Strahlungsfeld, das durch das entsprechende erweiterte und ausgerichtete Feld in der ICRU-Kugel in einer Tiefe von 10 mm auf dem Radiusvektor entgegen der Richtung des ausgerichteten Feldes erzeugt würde.“

Das Umgebungsdosisäquivalent erhält das Symbol H * (10) . Die SI-Einheit von H * (10) ist der Sievert (Sv). Die Einheit von Sievert wurde nach dem schwedischen Wissenschaftler Rolf Sievert benannt, der einen Großteil der frühen Arbeiten zur Dosimetrie in der Strahlentherapie durchgeführt hat. Für alle Arten von externer Strahlung werden die Betriebsgrößen für die Flächenüberwachung auf der Grundlage eines Dosisäquivalentwerts an einem Punkt in einem einfachen Phantom, der ICRU-Kugel , definiert, die eine Kugel aus gewebeäquivalentem Material (30 cm Durchmesser) ist. ICRU (Weichgewebe) mit einer Dichte von 1 g / cm ³ und einer Massenzusammensetzung von 76,2% Sauerstoff, 11,1% Kohlenstoff, 10,1% Wasserstoff und 2,6% Stickstoff.

Wie bereits geschrieben, sind Betriebsgrößen im Gegensatz zu einer wirksamen Dosis messbar, und Instrumente zur Strahlungsüberwachung werden anhand dieser Größen kalibriert. Bei der Überwachung werden die Werte dieser Betriebsgrößen als ausreichend genaue Beurteilung der wirksamen Dosis bzw. der Hautdosis herangezogen, insbesondere wenn ihre Werte unter den Schutzgrenzen liegen. Numerische Zusammenhänge zwischen Betriebsgrößen und effektiver Dosis werden durch konservative Umrechnungskoeffizienten dargestellt, die für eine Referenzperson definiert sind.

Richtungsdosisäquivalent – H ‚(d, Ω)

Das Richtungsdosisäquivalent ist eine Betriebsgröße zur Flächenüberwachung schwach durchdringender Strahlung. Das Richtungsdosisäquivalent H ‚(d, Ω) ist die Betriebsgröße zur Bestimmung der Äquivalentdosis für Haut, Augenlinse usw., auch für Betastrahlung und niederenergetische Photonen.

Gemäß dem ICRP ist das Richtungsdosisäquivalent definiert als:

ICRP-Veröffentlichung 103:

„ Das Dosisäquivalent an einem Punkt in einem Strahlungsfeld, das durch das entsprechende erweiterte Feld in der ICRU-Kugel in einer Tiefe d auf einem Radius in einer bestimmten Richtung Ω erzeugt würde . ”

Das Richtungsdosisäquivalent erhält das Symbol H ‚(0,07, Ω) oder in seltenen Fällen H‘ (3, Ω). Die SI-Einheit von H ‚(d, Ω) ist der Sievert (Sv). Die Einheit von Sievert wurde nach dem schwedischen Wissenschaftler Rolf Sievert benannt, der einen Großteil der frühen Arbeiten zur Dosimetrie in der Strahlentherapie durchgeführt hat. Für alle Arten von externer Strahlung werden die Betriebsgrößen für die Flächenüberwachung auf der Grundlage eines Dosisäquivalentwerts an einem Punkt in einem einfachen Phantom, der ICRU-Kugel, definiert, die eine Kugel aus gewebeäquivalentem Material (30 cm Durchmesser) ist. ICRU (Weichgewebe) mit einer Dichte von 1 g / cm ³ und einer Massenzusammensetzung von 76,2% Sauerstoff, 11,1% Kohlenstoff, 10,1% Wasserstoff und 2,6% Stickstoff.

Wie bereits geschrieben, sind Betriebsgrößen im Gegensatz zu einer wirksamen Dosis messbar, und Instrumente zur Strahlungsüberwachung werden anhand dieser Größen kalibriert. Bei der Überwachung werden die Werte dieser Betriebsgrößen als ausreichend genaue Beurteilung der wirksamen Dosis bzw. der Hautdosis herangezogen, insbesondere wenn ihre Werte unter den Schutzgrenzen liegen. Numerische Zusammenhänge zwischen Betriebsgrößen und effektiver Dosis werden durch konservative Umrechnungskoeffizienten dargestellt, die für eine Referenzperson definiert sind.

Individuelle Überwachung

Persönliches Dosisäquivalent – H _p (10) – H _p (0,07)

Im Allgemeinen ist die Personendosis , H _p (D), ist eine Betriebsmenge für die einzelnen Überwachungs. Gemäß dem ICRP ist das persönliche Dosisäquivalent definiert als:

ICRP-Veröffentlichung 103:

„Das Dosisäquivalent in Weichgewebe (üblicherweise als„ ICRU-Kugel “interpretiert) in einer geeigneten Tiefe d unterhalb eines bestimmten Punktes am menschlichen Körper. ”

Das persönliche Dosisäquivalent erhält das Symbol H _p (d). Zwei vom ICRP festgelegte gemeinsame Betriebsgrößen für die individuelle Überwachung sind:

• Persönliches Dosisäquivalent , H _p (0,07) . Das Dosisäquivalent 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 , H _p (10) . Das H _p (10) -Dosisäquivalent ist eine Betriebsgröße für die individuelle Überwachung zur Beurteilung der wirksamen Dosis.

Wie zu sehen ist, können verschiedene Tiefen verwendet werden. Das persönliche Dosisäquivalent H _p (d) kann indirekt mit einem dünnen Gewebeäquivalentdetektor ( Strahlungsdosimeter ) bewertet werden , der an der Körperoberfläche getragen und mit einer geeigneten Dicke von Gewebeäquivalentmaterial bedeckt wird. Der angegebene Punkt d wird normalerweise als der Ort angesehen, an dem das Strahlungsdosimeter getragen wird.

Zur Beurteilung oberflächlicher Organe und zur Kontrolle der Äquivalentdosis werden Tiefen von 0,07 mm für die Haut und 3 mm für die Augenlinse verwendet, und die persönlichen Dosisäquivalente für diese Tiefen werden mit H _p (0,07) und H _p ( 3). H _p (0,07) wird auch als Flachdosisäquivalent bezeichnet .

Für die Beurteilung tiefer Organe und die Kontrolle der wirksamen Dosis wird H _p (10) mit einer Tiefe d = 10 mm gewählt. H _p (10) wird auch als Tiefendosisäquivalent bezeichnet . Wenn das persönliche Dosimeter an einer Position des Körpers getragen wird, die für seine Exposition repräsentativ ist, bei niedrigen Dosen und unter der Annahme einer gleichmäßigen Ganzkörperexposition liefert der Wert von Hp (10) einen effektiven Dosiswert, der für Strahlenschutzzwecke ausreichend genau ist . Neutronen- und Gammastrahlung tragen sowohl zur tiefen als auch zur flachen Dosis bei, aber die Beta-Strahlung wird vollständig von der Haut absorbiert und trägt daher nur zur flachen Dosis bei.

Die SI-Einheit von H _p (d) ist der Sievert (Sv). Die Einheit von Sievert wurde nach dem schwedischen Wissenschaftler Rolf Sievert benannt, der einen Großteil der frühen Arbeiten zur Dosimetrie in der Strahlentherapie durchgeführt hat. Für alle Arten von externer Strahlung werden die Betriebsgrößen für die individuelle Überwachung auf der Grundlage eines Dosisäquivalentwerts an einem Punkt in einem einfachen Phantom, der ICRU-Kugel, definiert, die eine Kugel aus gewebeäquivalentem Material (30 cm Durchmesser) ist. ICRU (Weichgewebe) mit einer Dichte von 1 g / cm ³ und einer Massenzusammensetzung von 76,2% Sauerstoff, 11,1% Kohlenstoff, 10,1% Wasserstoff und 2,6% Stickstoff.

Wie bereits geschrieben, sind Betriebsgrößen im Gegensatz zu einer wirksamen Dosis messbar, und Instrumente zur Strahlungsüberwachung werden anhand dieser Größen kalibriert. Bei der Überwachung werden die Werte dieser Betriebsgrößen als hinreichend genaue Beurteilung der wirksamen Dosis bzw. der Hautdosis herangezogen, insbesondere wenn ihre Werte unter den Schutzgrenzen liegen. Numerische Zusammenhänge zwischen Betriebsgrößen und effektiver Dosis werden durch konservative Umrechnungskoeffizienten dargestellt, die für eine Referenzperson definiert sind. In den meisten praktischen Situationen liefern Dosimeter vernünftige Annäherungen an das persönliche Dosisäquivalent H _p(d) zumindest am Ort des Dosimeters. Es ist zu beachten, dass das persönliche Dosisäquivalent im Allgemeinen die wirksame Dosis überschätzt. Andererseits ist dieses Verfahren nur bei niedrigen Dosen und unter der Annahme einer einheitlichen Ganzkörperexposition gültig . Für hohe persönliche Dosen, die sich der jährlichen Dosisgrenze nähern oder diese überschreiten, oder in stark inhomogenen Strahlungsfeldern ist dieses Verfahren jedoch möglicherweise nicht ausreichend.

Berufliche Exposition – effektive Dosis

In den meisten Situationen beruflicher Exposition kann die effektive Dosis E aus Betriebsgrößen unter Verwendung der folgenden Formel abgeleitet werden:

Die  festgelegte Dosis  ist eine Dosismenge, die das stochastische Gesundheitsrisiko aufgrund der Aufnahme von radioaktivem Material  in den menschlichen Körper misst  .

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:

Gemäß der Empfehlung des ICRP in seiner Erklärung 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 zugesagten 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.