PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ.

OCHRONA

RADIOLOGICZNA.

Wykonał :
st. str. mgr inż. Artur KRAWIECKI
Biuro Szkolenia
Komenda Główna Państwowej Straży Pożarnej
Warszawa, marzec 2003 r.

POJĘCIE OCHRONY

RADIOLOGICZNEJ

Ochrona przed promieniowaniem,
ochrona radiologiczna – jest to ogół
zagadnień

i czynności

związanych

z ograniczeniem

wpływu

promieniowania

jonizującego

i neutronowego na ludzi i środowisko.

Ochrona radiologiczna to przede

wszystkim:

• ustalanie dopuszczalnych norm

napromieniowania
(dawka graniczna);

• kontrola dawek otrzymywanych przez ogół

ludności i pracowników narażonych
zawodowo na promieniowanie;

• monitoring środowiska, optymalizacja

lokalizacji urządzeń i obiektów jądrowych
oraz nadzór nad ich eksploatacją;

• problemy związane z gospodarką odpadami

promieniotwórczymi.

PODSTAWOWE POJĘCIA

STOSOWANE W

OCHRONIE

RADIOLOGICZNEJ

/Prawo Atomowe -ustawa z dnia 29

listopada 2000 r./

(Dz.U. Nr 3 poz.18 z 2001 r.)

BEZPIECZEŃSTWO JĄDROWE

Stan osiągany przez całokształt

przedsięwzięć organizacyjnych i

technicznych podejmowanych w celu

zapobiegania zdarzeniom radiacyjnym,

związanych z działalnością z materiałami

jądrowymi, oraz ograniczania ich

skutków.

MATERIAŁY JĄDROWE

Materiały jądrowe – są to materiały

zawierające izotopy (nuklidy)

rozszczepialne, a w szczególności

izotopy uranu, plutonu lub toru w

ilości, która nie może być pominięta

z punktu widzenia ewidencji

materiałów jądrowych, w tym paliwo

jądrowe.

ŹRÓDŁA PROMIENIOTWÓRCZE

(ang. Source) - aparatura,

substancja promieniotwórcza lub

obiekt, mogący emitować

promieniowanie jonizujące lub

substancje promieniotwórcze.

PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE

Promieniowanie jonizujące (inaczej zwane
przenikliwym) można podzielić na dwie zasadnicze
grupy :
•strumienie wysokoenergetycznych fotonów, do których
zalicza się promieniowanie gamma

lub promieniowanie

rentgenowskie;
•strumienie naładowanych cząstek (np. elektronów czyli
cząsteczek beta, cząsteczek alfa, protonów, jonów itp.).

PROMIENIOWANIE GAMMA

Promieniowanie gamma – jest to strumień
kwantów promieniowania elektromagnetycznego
(nie ma masy ani ładunku) emitowanych przez
jądra atomów promieniotwórczych. Kwanty
promieniowania gamma mogą przenikać prawie
przez każdy rodzaj materiału. Ich zasięg jest
bardzo duży (~ metrów), a zdolność jonizująca
jest najmniejsza)

PROMIENIOWANIE ALFA

Promieniowanie alfa – to strumień cząstek
alfa,

emitowanych

z

jąder

atomów

promieniotwórczych. Cząsteczka alfa składa
się

z

dwóch

protonów

i dwóch neutronów, jest to więc jądro atomu
helu. Cząstki alfa powodują intensywną
jonizację, a ich zasięg w tkankach jest bardzo
mały (kilka – kilkanaście mikrometrów).

PROMIENIOWANIE BETA

Promieniowanie beta – jest to strumień cząstek beta
(elektronów), ujemnych lub dodatnich, emitowanych
przez

jądra

atomów

promieniotwórczych.

Cząstki beta mają zasięg większy niż cząstki alfa
(~ 1 cm), powodują jednak mniej intensywną
jonizację).

ZDOLNOŚĆ ODZIAŁYWANIA

PROMIENIOWANIA Z

TKANKAMI

Rodzaj promieniowania i jego zdolność oddziaływania z

tkanką, charakteryzuje tzw. współczynnik jakości Q,

którego wartości podaje poniższa tabela :

PROMIENIOWANIE GAMMA I

RENTGENOWSKIE

1

PROMIENIOWANIE BETA O ENERGII > 30 keV

1

CZĄSTKI ALFA

25

NEUTRONY

25

PROTONY I CIĘŻKIE JONY

25

BIOLOGICZNE SKUTKI

NAPROMIENIOWANIA

Skutki napromieniowania w zależności od

rodzaju promieniowania i czasu narażenia

na nie /czasu ekspozycji/ można podzielić

na

:

• somatyczne – dotyczące komórek somatycznych

i ujawniające się u osoby napromieniowanej

(różne

postacie

choroby

popromiennej,

nowotwory);
• genetyczne – dotyczące komórek rozrodczych,

ujawniające

się

u

potomstwa

osób

napromieniowanych

(uszkodzenia

genów,

mutacje, zmiany zwyrodnieniowe).

SKUTKI NAPROMIENIOWANIA

W ZALEŻNOŚCI OD DAWKI

Dawka Sv

(rem)

Skutek biologiczny

0.25

(25)

Brak objawów klinicznych; niekiedy mogą wystąpić objawy

hematologiczne.

0.5

(50)

Brak objawów klinicznych; nieznaczne, przemijające zmiany

we krwi obwodowej, nikłe prawdopodobieństwo wystąpienia

objawów późnych.

1 – 2

(100 – 200)

Niezbyt nasilone objawy kliniczne, okresowe zmiany w

obrazie krwi z opóźnioną odnową, duże prawdopodobieństwo

wystąpienia skutków późnych.

2 – 3

(200 – 300)

Ciężkie objawy kliniczne, zmiany w obrazie krwi, zaburzenia

czynności krwiotwórczej – najczęściej z następującą odnową,

częste następstwa późne. Jest to dawka śmiertelna dla 25 %

napromieniowanych osób.

3 – 5

(300 – 500)

Jest to dawka śmiertelna dla 50 % napromieniowanych;

ciężkie objawy kliniczne (rozwój pełnego obrazu choroby

popromiennej z dominującym obrazem uszkodzenia czynności

krwiotwórczych). Właściwe leczenie może decydować o jego

powodzeniu.

5 – 10

(500 – 1000)

Zwykle zejście śmiertelne następuje w czasie kilku –

kilkunastu dni z powodu zespołu „uszkodzenia szpiku”

WSPÓŁCZYNNIKI WAGOWE

Różne

narządy

i

tkanki

wykazują

rozmaitą

wrażliwość na działanie promieniowania. Szkodliwe

następstwa zależą też od tego, czy napromieniowaniu

uległo równomiernie całe ciało, czy też wybiórczo

poszczególne narządy człowieka.

Międzynarodowa Komisja Ochrony Radiologicznej

(ICRP) określiła tzw. współczynniki wagowe (W

t

) dla

każdego

z narządów.

Przykładowe wartości współczynników wagowych

podaje tabela na następnym slajdzie.

WSPÓŁCZYNNIKI WAGOWE DLA

POSZCZEGÓLNYCH NARZĄDÓW

Tkanka lub narząd

Współczynnik

wagowy

(W

t

)

gonady

0.25

gruczoły

piersiowe

0.15

czerwony szpik

kostny

0.12

płuca

0.12

tarczyca

0.03

powierzchnia

kości

0.03

inne narządy i

tkanki

0.3

DAWKI PROMIENIOWANIA

/RODZAJE/

• dawka graniczna - wartość dawki promieniowania

jonizującego, wyrażoną jako dawka skuteczna lub

równoważna, dla określonych grup osób, pochodzącą od

kontrolowanej działalności zawodowej, której poza

przypadkami przewidzianymi w ustawie nie wolno

przekroczyć,

• dawka pochłonięta - energię promieniowania

jonizującego pochłoniętą przez jednostkową masę

materii,

uśrednioną

w podmiot wykonujący działalność związaną z

narażeniem,

• dawka równoważna - dawkę pochłoniętą w tkance

lub narządzie, wyznaczoną z uwzględnieniem

rodzaju i energii promieniowania jonizującego,

• dawka skuteczna (efektywna) - sumę dawek

równoważnych pochodzących od zewnętrznego i

wewnętrznego

narażenia,

wyznaczoną

z

uwzględnieniem odpowiednich współczynników

wagowych narządów lub tkanek, obrazującą

narażenie całego ciała,

DAWKA POCHŁONIĘTA

Skutek biologiczny oddziaływania promieniowania

w

pierwszym

rzędzie

zależy

od

ilości

napromieniowania, czyli dawki pochłoniętej.

Średnia dawka pochłonięta przez daną substancję

(ciało, organ itp.) to energia pochłonięta przez

jednostkę masy.
Wielkość tę mierzymy w grejach :

1 Gy = 1 J/kg masy [1 Gy = 100 rad]

DAWKA RÓWNOWAŻNA

Dla celów ochrony radiologicznej różnice w
rodzaju promieniowania uwzględnia się mnożąc
wartości dawek pochłoniętych wyrażonych w
greyjach

(Gy)

przez

współczynnik

promieniowania Q. Wielkość ta nazywana jest
równoważnikiem dawki lub dawką równoważną.

Wielkość tę mierzymy w sivertach :

[1 Sv = 100 rem]

DAWKA SKUTECZNA

/EFEKTYWNA/

Dawka skuteczna E

: (ang. Effective dose) suma dawek

równoważnych

od

napromienienia

zewnętrznego

i

wewnętrznego we wszystkich tkankach i narządach

wymienionych

w

Slajdzie

16

z uwzględnieniem odpowiednich współczynników wagowych,

zdefiniowana wyrażeniem:

w

T

H

T



(suma po T)

w

T

w

R

D

T,R

(pierwsza

suma po T, druga po R)

Gdzie :
D

T,R -

oznacza dawkę pochłoniętą od promieniowania R,

uśrednioną w tkance lub narządzie T.

w

R

- oznacza współczynnik wagowy promieniowania R.

w

T

- jest współczynnikiem wagowym narządu lub

tkanki T.

Jednostką dawki skutecznej jest

siwert.

DAWKA GRANICZNA

Pod pojęciem dawki granicznej rozumie się

najwyższą dopuszczalną w ciągu roku dawkę

równoważną

w zależności od rodzaju narażenia, wykonywanej

pracy itp.

Przykładowo

dawka

graniczna

dla

osób

zamieszkałych lub przebywających w otoczeniu

źródeł promieniowania jonizującego, w tym również

obiektu jądrowego oraz narażonych wskutek skażeń

promieniotwórczych środowiska, wyrażona jako

efektywny równoważnik dawki w ciągu 12 miesięcy

wynosi :

- 1 mSv [0.1 rema]

PODZIAŁ IZOTOPÓW

PROMIENIOTWÓRCZYCH

IZOTOPY PROMIENIOTWÓRCZE MOŻNA
PODZIELIĆ NASTEPUJĄCO :

•naturalne /naturalne pokłady rud uranu, toru, izotopów
występujących w naturze np. uran 238, rad 88 i inne/.
•sztucznie utworzone na skutek reakcji jądrowych,
(rozszczepienia, syntezy itp. w reaktorach jądrowych)
np. pluton 239, uran 233,

cez 137, bar 140, jod

131 itd.

CHARAKTERYSTYKA

NIEKTÓRYCH IZOTOPÓW

PROMIENIOTWÓRCZYCH

Izotop

Okres
półrozpadu

Energia
kwantów
[MeV]

Liczba
kwantów na

100
rozpadów

22

Na

2,6 lat

1,27

99,9

60

Co

5,3 lat

1,17
1,33

99,9

100

137

Cs

30 lat

0,66

85,2

140

Ba

12,7 dni

0,16
0,30
0,54

6,2
4,3

24,4

PODZIAŁ RADIONUKLIDÓW

WG. KRYTERIUM

RADIOTOKSYCZNOŚCI

Izotopy promieniotwórcze można podzielić na :
• Izotopy o niskiej radiotoksyczności;
• Izotopy o średniej radiotoksyczności;
• Izotopy o wysokiej radiotoksyczności;
• Izotopy o bardzo wysokiej radiotoksyczności.

ZAGROŻENIA RADIACYJNE.

SKAŻENIA

PROMIENIOTWÓRCZE.

Zagrożenia radiacyjne oraz skażenia promieniotwórcze

głównie związane są z :

• przewozem nie wypalonego paliwa jądrowego;
• przewozem wypalonego paliwa jądrowego;
• katastrofami i wyciekami w obiektach energetyki

jądrowej,

elektrowniach, reaktorach badawczych, ośrodkach

przetwarzania paliwa jądrowego

(znane katastrofy - CZERNOBYL, CZELABIŃSK);
• wyciekami ze składowisk odpadów

promieniotwórczych;
• opadem promieniotwórczym, zanieczyszczeniem wód

gruntowych, gleby wskutek prowadzonych prób

jądrowych

(lata 1958 – 1963)

DOZYMETRIA

Poprzez dozymetrię rozumie się dział fizyki

technicznej obejmujący metody pomiaru i

obliczania dawek promieniowania jonizującego,

a także metody pomiaru aktywności źródeł

promieniowania.

PRZERZĄDY STOSOWANE W

DOZYMETRII

Przyrządy do pomiarów dozymetrycznych można
podzielić na cztery zasadnicze grupy :

• chemiczne, których działanie działanie oparte jest na
zmianach własności
chemicznych substancji pod wpływem promieniowania
jonizującego

• fotometryczne (fotograficzne), określające dawkę
promieniowania
jonizującego na podstawie zmian gęstości optycznej
błony,

• jonowe, których działanie opiera się na zjawisku
jonizacji gazu,

• luminescencyjne, wykorzystujące zjawisko
luminescencji niektórych
związków chemicznych pod wpływem promieniowani
jonizującego.

INSTYTUCJE ODPOWIEDZIALNE

ZA OCHRONĘ RADIOLOGICZNĄ

NA TERENIE KRAJU

Najważniejsze dwie instytucje odpowiedzialne
za ochronę radiologiczną na terenie Polski to
:

• Polska Agencja Atomistyki,
/siedziba - ul. Krucza 36, 00-522 Warszawa/
tel. (++48 22) 695-98-00, fax (++48 22) 629-01-
64

• Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej
/siedziba - ul. Konwaliowa 7, 03-194 Warszawa/
tel. (++48 22) 811-00-11, fax (++ 48 22) 811-16-
16

ZADANIA POLSKIEJ AGENCJI

ATOMISTYKI

Państwowa Agencja Atomistyki jest
najwyższym organem państwa
odpowiedzialnym za :

• monitorowanie sytuacji radiacyjnej na terenie
Polski
/kontrolę zawartości Cezu - 137, pomiary dawek/ ;

• edukację w zakresie ochrony radiologicznej
/wydawanie publikacji w tym zakresie/ ;

• działania legislacyjne w zakresie ochrony
radiologicznej.

CENTRALNE LABORATORIUM

OCHRONY RADIOLOGICZNEJ

/CLOR/

Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej
(CLOR) powołane w 1957 r. podlega Państwowej
Agencji Atomistyki.
Głównym statutowym obowiązkiem CLOR jest
ochrona

przed

działaniem

promieniowania

jonizującego populacji oraz osób zawodowo
narażonych.

CLOR

realizuje

to

zadanie

wykonując rutynowe działania techniczne, prace
o

charakterze

naukowo-badawczym

przy

współpracy z organizacjami państwowymi
i instytucjami prywatnymi.

CLOR - WIDOK

ZADANIA CLOR

 radiologiczny monitoring środowiska;

 dozymetria indywidualna;

 kontrola użytkowników źródeł
promieniotwórczych;

 badania mechanizmów wpływu
promieniowania na
żywe organizmy, zachowania
radionuklidów w
środowisku;

 rozwój metod dozymetrii i monitoringu;

 kalibracja, kontrola i standaryzacja
aparatury
dozymetrycznej;

 szkolenia w zakresie ochrony
radiologicznej.

SŁUŻBY I INSPEKCJE

DZIAŁAJĄCE W RAMACH CLOR

Centralny Ośrodek Pomiarów Skażeń
Promieniotwórczych nadzorujący państwową
Służbę Pomiarów Skażeń
Promieniotwórczych (SPSP);
Ośrodek Dyspozycyjny Służby Awaryjnej
(ODSA);
Krajowy Punkt Kontaktowy
Międzynarodowego Systemu
Informowania o Wypadkach Jądrowych i
Zagrożeniach
Radiacyjnych;

Ośrodek Normalizacji dla potrzeb ochrony
radiologicznej.

RUCHOME LABORATORIUM

SPEKTROMETRYCZNE

W roku 1999 na podstawie międzyrządowej umowy

polsko-duńskiej strona duńska przekazała stronie polskiej
samochód

terenowy

Toyota

Land

Cruiser

GX

90

z

zainstalowanym

w

nim

Ruchomym

Laboratorium

Spektrometrycznym.

W

roku

2000

samochód

został

przekazany

w

użytkowanie

do

Centralnego

Laboratorium

Ochrony

Radiologicznej i zgodnie z umową ma służyć m.in. do:

•

pomiarów skażeń promieniotwórczych środowiska zarówno

wzdłuż tras
przejazdu samochodu, jak i w miejscach jego postoju;

• wykonywania map sytuacji radiologicznej w różnych
częściach Polski;

• pomocy w identyfikacji i szukaniu zagubionych źródeł
promieniotwórczych;

• wspomagania działalności służb granicznych i służb ochrony
państwa w
zakresie ochrony przed przemytem źródeł;

• innych celów awaryjnych.

WYPOSAŻENIE SAMOCHODU /1/

Na dachu samochodu jest zainstalowana sonda scyntylacyjna
NaI(Tl) typu

GPX-256

z kryształem o objętości 4 litry (wymiary 16”

x

4”

x

4”).

Jest

ona

umieszczona

w pojemniku wykonanym z aluminium i wyłożonym pianką PU.
Sonda ma za zadanie ciągłą rejestrację widma promieniowania
gamma otoczenia zarówno w czasie jazdy samochodu, jak i
w czasie jego postojów.   

WYPOSAŻENIE SAMOCHODU /2/

Do wyposażenia samochodu należy też system

GR-660,

zamontowany w skrzynce stalowej (odpornej na wstrząsy i
przeciążenia) usytuowanej na tylnym siedzeniu. W skład
systemu wchodzi m.in. komputer z ekranem dotykowym
podłączonym do komputera za pośrednictwem długiego kabla.
Podłączenie takie umożliwia obsługę komputera przez
operatora zajmującego przednie siedzenie w samochodzie.
Komputer umożliwia zapamiętywanie danych pomiarowych w
czasie jazdy samochodu oraz ich wizualizację on-line. Drugim
elementem systemu GR-660 jest 256-cio kanałowy analizator
GR-320 współpracujący z sondą umieszczoną na dachu
samochodu. Spektrometr ten jest widoczny na zdjęciu w jego
dolnej części (częściowo przysłonięty klawiaturą komputera).
Komputer pracuje w systemie operacyjnym Windows NT. Do
dodatkowego

wyposażenia

Laboratorium

należy

m.in.

przenośna sonda NaI(Tl) typu

GPX-21A

, którą można podłączyć

do spektrometru GR-320. W komplecie z tym spektrometrem
(po jego demontażu) może stanowić samodzielny przenośny
system pomiarowy w przypadku, gdy istnieje potrzeba
przeprowadzenia pomiarów poza samochodem.

WYPOSAŻENIE SAMOCHODU /3/

Przenośna sonda

NaI(Ti)

typu GPX-21A

System GR-
660

WYPOSAŻENIE SAMOCHODU /4/

Oprócz tego samochód wyposażony jest w różnicowy

system nawigacji satelitarnej

umożliwiający bardzo

dokładne określenie położenia samochodu w terenie
(dokładność do 0,5 metra). Wyniki z GPS-u są
przesyłane do wspomnianego wyżej komputera.
Trasa pomiarowa jest dzięki temu wyświetlana na
ekranie. Dane te umożliwiają również późniejsze
tworzenie map pomiarowych. 

WYPOSAŻENIE SAMOCHODU /5/

Dodatkowo na wyposażeniu Laboratorium znajduje się ręczny
spektrometr do pomiarów promieniowania gamma o nazwie
miniSpec GR-130. Zawiera on sondę NaI(Tl) oraz licznik G-M
(jest to opcja, umożliwiająca przełączenie przyrządu w momencie
wystąpienia dużych wartości mocy dawki w celu dokładniejszego
jej określenia). Spektrometr może być wykorzystywany do
pomiarów mocy dawki oraz do zbierania widma promieniowania
gamma wraz z możliwością wykonania analizy jakościowej tego
widma (identyfikacja radionuklidów). Na zdjęciu obok pokazano
ten ręczny spektrometr firmy Exploranium.

RUCHOME LABORATORIUM

SPEKTROMETRYCZNE /widok z

boku/

RUCHOME LABORATORIUM

SPEKTROMETRYCZNE /widok z

przodu/

Dziękuję za uwagę