La dosimetría de radiación es la medición, el cálculo y la evaluación de las dosis absorbidas y la asignación de esas dosis a los individuos. Es la ciencia y la práctica que intenta relacionar cuantitativamente las medidas específicas realizadas en un campo de radiación con los cambios químicos y / o biológicos que la radiación produciría en un objetivo.
Dosimetría personal
La dosimetría personal es una parte clave de la dosimetría de radiación. La dosimetría personal se usa principalmente (pero no exclusivamente) para determinar las dosis a las personas que están expuestas a la radiación relacionada con sus actividades laborales. Estas dosis generalmente se miden mediante dispositivos conocidos como dosímetros. Los dosímetros generalmente registran una dosis, que es la energía de radiación absorbida medida en grises (Gy) o la dosis equivalente medida en sieverts (Sv). Un dosímetro personal es dosímetro, que se usa en la superficie del cuerpo por la persona que se está monitoreando, y registra la dosis de radiación recibida. Dosimetría personalLas técnicas varían y dependen en parte de si la fuente de radiación se encuentra fuera del cuerpo (externa) o si se introduce en el cuerpo (interna). Los dosímetros personales se utilizan para medir la exposición a la radiación externa. Las exposiciones internas generalmente se controlan midiendo la presencia de sustancias nucleares en el cuerpo o midiendo sustancias nucleares excretadas por el cuerpo.
Los dosímetros disponibles comercialmente van desde dispositivos pasivos de bajo costo que almacenan información de dosis del personal para su posterior lectura, hasta dispositivos más costosos que funcionan con baterías y que muestran información inmediata de dosis y tasa de dosis (generalmente un dosímetro personal electrónico ). El método de lectura, el rango de medición de dosis, el tamaño, el peso y el precio son factores de selección importantes.
Hay dos tipos de dosímetros:
- Dosímetros pasivos . Los dosímetros pasivos de uso común son el dosímetro termo luminiscente (TLD) y la placa de película. Un dosímetro pasivo produce una señal inducida por radiación, que se almacena en el dispositivo. Luego se procesa el dosímetro y se analiza la salida.
- Dosímetros activos . Para obtener un valor en tiempo real de su exposición, puede utilizar un dosímetro activo, generalmente un dosímetro personal electrónico (EPD). Un dosímetro activo produce una señal inducida por radiación y muestra una lectura directa de la dosis detectada o la tasa de dosis en tiempo real.
Los dosímetros pasivos y activos a menudo se usan juntos para complementarse entre sí. Para estimar las dosis efectivas, los dosímetros deben usarse en una posición del cuerpo representativa de su exposición, típicamente entre la cintura y el cuello, en la parte delantera del torso, frente a la fuente radiactiva. Los dosímetros generalmente se usan en la parte exterior de la ropa, alrededor del pecho o el torso para representar la dosis para «todo el cuerpo». También se pueden usar dosímetros en las extremidades o cerca del ojo para medir una dosis equivalente a estos tejidos.
Los dosímetros personales en uso hoy en día no son instrumentos absolutos, sino instrumentos de referencia. Eso significa que deben calibrarse periódicamente . Cuando se calibra un dosímetro de referencia, se puede determinar un factor de calibración. Este factor de calibración relaciona la cantidad de exposición con la dosis informada. La validez de la calibración se demuestra manteniendo la trazabilidad de la fuente utilizada para calibrar el dosímetro. La trazabilidad se logra mediante la comparación de la fuente con un «estándar primario» en un centro de calibración de referencia. En el monitoreo de individuos, los valores de estas cantidades operativas se toman como una evaluación suficientemente precisa de la dosis efectiva y la dosis de la piel, respectivamente, en particular, si sus valores están por debajo delímites de protección .
Ejemplo: dosímetro personal electrónico
Un dosímetro personal electrónico es un dosímetro moderno, que puede proporcionar una lectura continua de la dosis acumulada y la tasa de dosis actual , y puede advertir a la persona que lo usa cuando se excede una tasa de dosis específica o una dosis acumulada . Las EPD son especialmente útiles en áreas de dosis altas donde el tiempo de residencia del usuario es limitado debido a restricciones de dosis.
Tipos de EPD
Las EPD funcionan con baterías y la mayoría utiliza un pequeño tubo Geiger-Mueller (GM) o un semiconductor en el que la radiación ionizante libera cargas que dan como resultado una corriente eléctrica medible.
- Contador de GM . Un contador Geiger consiste en un tubo Geiger-Müller (el elemento sensor que detecta la radiación) y la electrónica de procesamiento, que muestra el resultado. Los contadores GM se utilizan principalmente para instrumentación portátil debido a su sensibilidad, circuito de conteo simple y capacidad para detectar radiación de bajo nivel. Debido a la gran avalancha inducida por cualquier ionización, un contador Geiger tarda mucho tiempo (aproximadamente 1 ms) en recuperarse entre pulsos sucesivos. Por lo tanto, los contadores Geiger no pueden medir altas tasas de radiación debido al « tiempo muerto » del tubo.
- Detector de semiconductores . Los detectores de semiconductores se basan en la ionización en un sólido (por ejemplo, silicio) e incluyen diferentes tipos de dispositivos de estado sólido con dos terminales llamados diodos. Por ejemplo, un diodo de silicio, que tiene una estructura de clavijas en la que la región intrínseca (i) es sensible a la radiación ionizante, particularmente los rayos X y los rayos gamma. Bajo polarización inversa, un campo eléctrico se extiende a través de la región intrínseca o agotada. En este caso, se aplica voltaje negativo al lado p y positivo al segundo. Los agujeros en la región p son atraídos desde la unión hacia el contacto p y de manera similar para los electrones y el contacto n.
- Detector de centelleo . Algunas EPD usan un cristal centelleante como el yoduro de sodio (NaI) o el yoduro de cesio (CsI) con un fotodiodo o un tubo fotomultiplicador para medir los fotones liberados por la radiación.
Características de las EPD
El dosímetro personal electrónico, EPD, puede mostrar una lectura directa de la dosis detectada o la tasa de dosis en tiempo real. Los dosímetros electrónicos pueden usarse como dosímetro suplementario y también como dosímetro primario. Los dosímetros pasivos y los dosímetros personales electrónicos a menudo se usan juntos para complementarse entre sí. Para estimar las dosis efectivas, los dosímetros deben usarse en una posición del cuerpo representativa de su exposición, típicamente entre la cintura y el cuello, en la parte delantera del torso, frente a la fuente radiactiva. Los dosímetros generalmente se usan en la parte exterior de la ropa, alrededor del pecho o el torso para representar la dosis para «todo el cuerpo». También se pueden usar dosímetros en las extremidades o cerca del ojo para medir una dosis equivalente a estos tejidos.
El dosímetro se puede restablecer, generalmente después de tomar una lectura con fines de registro, y por lo tanto reutilizarse varias veces. Las EPD tienen una pantalla montada en la parte superior para que sean fáciles de leer cuando están enganchadas en el bolsillo del pecho. La pantalla digital proporciona información sobre la dosis y la tasa de dosis, generalmente en mSv y mSv / h. La EPD tiene una alarma de tasa de dosis y una alarma de dosis . Estas alarmas son programables. Se pueden configurar diferentes alarmas para diferentes actividades.
Por ejemplo:
- alarma de tasa de dosis a 100 μSv / h,
- alarma de dosis: 100 μSv.
Si se alcanza un punto de ajuste de alarma, la pantalla correspondiente parpadea junto con una luz roja y se genera un ruido penetrante. Puede borrar la alarma de tasa de dosis retirándose a un campo de radiación más bajo, pero no puede borrar la alarma de dosis hasta que llegue a un lector de EPD. Las EPD también pueden emitir un pitido por cada 1 o 10 μSv que registran. Esto le da una indicación audible de los campos de radiación. Algunas EPD tienen capacidades de comunicación inalámbrica. Las EPD son capaces de medir un amplio rango de dosis de radiación desde niveles de rutina (μSv) hasta niveles de emergencia (cientos de mSv o unidades de Sieverts) con alta precisión, y pueden mostrar la tasa de exposición y los valores de exposición acumulados. De las tecnologías de dosímetro, los dosímetros personales electrónicos son generalmente los más caros, los más grandes y los más versátiles.
DMC 3000 – Mirion Technologies Inc.
El DMC 3000 es un dosímetro electrónico de radiación, EPD, que proporciona lecturas de dosis y tasa de dosis ambiental para dosis profundas equivalentes de H p (10). Es una de las EPD más utilizadas en el mercado. Utiliza un detector de chip Si con sensibilidad gamma de 180 cps / R / h. Este dosímetro personal electrónico tiene las siguientes características:
- Respuesta energética (rayos X y gamma) de 15 keV a 7 Mev.
- Rango de visualización de medición de dosis: entre 1 μSv y 10 Sv.
- Rango de visualización de medición de velocidad: entre 10 μSv / hr y 10 Sv / h.
El dispositivo mide 3.3 x 1.9 x 0.7 pulgadas y tiene opciones para ser sujetado a un bolsillo, cinturón o cordón. Funciona con baterías recargables o AAA con una vida útil de hasta 2.500 horas de uso continuo. Los indicadores audibles y visuales indican una condición de batería baja. El dispositivo tiene una pantalla LCD retroiluminada de ocho dígitos; navegación de dos botones; e indicadores visuales de alarma LED, audibles y vibrantes. Se espera que la calibración dure 9 meses bajo uso rutinario y 2 años en almacenamiento. Los datos se almacenan en la memoria no volátil. El rango operativo para el dosímetro es de 14 ° F a 122 ° F y hasta 90 por ciento de humedad relativa. Se prueba de caída a 1,5 metros. El DMC 3000 tiene módulos externos opcionales que amplían las capacidades de detección y comunicación del dispositivo. Estos incluyen un módulo beta que proporciona H p(0,07) para la medición de la radiación beta; un módulo de neutrones que proporciona medición de radiación de neutrones H p (10); y un módulo de telemetría que permite la transmisión de datos a una estación externa.
Ver también: Dosímetros de radiación para el informe de encuesta de mercado de respuesta y recuperación. Laboratorio Nacional de Tecnología de Seguridad Urbana. SAVER-T-MSR-4. <disponible en: https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/Radiation-Dosimeters-Response-Recovery-MSR_0616-508_0.pdf>.
Medición y monitoreo de dosis de radiación
En capítulos anteriores, describimos la dosis equivalente y la dosis efectiva . Pero estas dosis no son directamente medibles . Para este propósito, el ICRP ha introducido y definido un conjunto de cantidades operativas , que pueden medirse y que tienen la intención de proporcionar una estimación razonable de las cantidades protegidas. Estas cantidades tienen como objetivo proporcionar una estimación conservadora del valor de las cantidades de protección relacionadas con una exposición, evitando tanto la subestimación como la sobreestimación excesiva.
Los enlaces numéricos entre estas cantidades se representan mediante coeficientes de conversión , que se definen para una persona de referencia. Es muy importante que esté disponible un conjunto de coeficientes de conversión acordados internacionalmente para uso general en la práctica de protección radiológica para exposiciones ocupacionales y exposiciones del público. Para el cálculo de los coeficientes de conversión para exposición externa, se utilizan fantasmas computacionales para la evaluación de dosis en varios campos de radiación. Para el cálculo de los coeficientes de dosis a partir de la ingesta de radionúclidos , se utilizan modelos biocinéticos para radionúclidos, datos fisiológicos de referencia y fantasmas computacionales.
En un informe (ICRP, 1996b, ICRU, 1997) se publica un conjunto de datos evaluados de coeficientes de conversión para protección y cantidades operativas para exposición externa a fotones, neutrones y radiación de electrones monoenergéticos en condiciones de irradiación específicas.
En general, el ICRP define cantidades operativas para el área y el monitoreo individual de exposiciones externas. Las cantidades operativas para el monitoreo del área son:
- Dosis ambiental equivalente , H * (10). La dosis equivalente ambiental es una cantidad operativa para el monitoreo del área de radiación fuertemente penetrante.
- Dosis direccional equivalente , H ‘(d, Ω). La dosis direccional equivalente es una cantidad operativa para el monitoreo del área de radiación débilmente penetrante.
Las cantidades operativas para el monitoreo individual son:
- Dosis personal equivalente , H p (0.07) . Ladosis equivalente de H p (0.07) es una cantidad operativa para el monitoreo individual para la evaluación de la dosis para la piel y las manos y los pies.
- Dosis personal equivalente , H p (10) . La dosis equivalente de H p (10) es una cantidad operativa para el monitoreo individual para la evaluación de la dosis efectiva.
Referencia especial: ICRP, 2007. Las recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica. Publicación 103 de la CIPR. Ann. ICRP 37 (2-4).
Límites de dosis
Ver también: límites de dosis
Los límites de dosis se dividen en dos grupos, el público y los trabajadores ocupacionalmente expuestos. Según la ICRP, la exposición ocupacional se refiere a toda exposición incurrida por los trabajadores en el curso de su trabajo, con la excepción de
- exposiciones excluidas y exposiciones de actividades exentas que involucran radiación o fuentes exentas
- cualquier exposición médica
- La radiación de fondo natural local normal.
La siguiente tabla resume los límites de dosis para los trabajadores ocupacionalmente expuestos y para el público:
Fuente de datos: ICRP, 2007. Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica. Publicación 103 de la CIPR. Ann. ICRP 37 (2-4).
De acuerdo con la recomendación de la ICRP en su declaración sobre las reacciones tisulares del 21 de abril de 2011, el límite de dosis equivalente para el cristalino del ojo para exposición ocupacional en situaciones de exposición planificadas se redujo de 150 mSv / año a 20 mSv / año, en promedio durante períodos definidos de 5 años, sin dosis anual en un solo año superior a 50 mSv.
Los límites de la dosis efectiva son para la suma de las dosis efectivas relevantes de la exposición externa en el período de tiempo especificado y la dosis efectiva comprometida de la ingesta de radionucleidos en el mismo período. Para los adultos, la dosis efectiva comprometida se calcula para un período de 50 años después de la ingesta, mientras que para los niños se calcula para el período hasta los 70 años. El límite efectivo de dosis para todo el cuerpo de 20 mSv es un valor promedio durante cinco años. El límite real es de 100 mSv en 5 años, con no más de 50 mSv en un año.
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