Fyzikální aspekty zátěží životního prostředí

Prezentace na téma: "Fyzikální aspekty zátěží životního prostředí"— Transkript prezentace:

1 Fyzikální aspekty zátěží životního prostředí
2 Zdroje a účinky ionizujícího záření, dozimetrie a ochrana před ionizujícím zářením

2 Ionizující záření Je elektromagnetické záření nebo proud částic (elektronů, jader helia, neutronů, iontů a dalších částic), které jsou schopny způsobit ionizaci atomů látky (záření s energií větší než 5 keV). Ionizací rozumíme porušení elektroneutrality atomů nebo molekul.

3 Ionizující záření Přímo ionizující záření
Tok částic nesoucí elektrický náboj (protony, elektrony, pozitrony aj.). Ionizace je vyvolána elektrickým polem náboje částice. Nepřímo ionizující záření Tok neutrálních částic (např. neutrony nebo fotony), které prostředí samy neionizují, ale při interakci s prostředím uvolňují sekundární přímo ionizující částice. Ionizace prostředí je v tomto případě způsobena sekundárními částicemi.

4 Ionizující záření Mezi ionizující záření patří:
radioaktivní záření (alfa, beta plus a beta minus, gama), jaderné záření (např. proud neutronů), vznikající při různých typech jaderných přeměn, kosmické záření, které na Zemi dopadá z kosmu a z horních vrstev atmosféry, rentgenové záření (krátkovlnné elektromagnetické záření) vznikající brzděním elektronů v poli atomů nebo při deexcitaci atomu.

5 Zdroje ionizujícího záření
Přirozené radionuklidy Radionuklidy, které existovaly na Zemi již v době jejího vzniku nebo které jsou součástí rozpadových řad primordiálních radionuklidů. Vznikají v důsledku jaderných reakcí, které jsou způsobeny dopadem částic kosmického záření (kosmogenní radionuklidy), Kosmické záření proud velmi rychlých částic, který dopadá na Zemi z kosmického prostoru (tzv. primární složka), ze vzdálených části kosmického prostoru – galaktická složka, ze Slunce – sluneční záření – sluneční vítr, z mraků částic, zachycených magnetickým polem Země ve van Allenových radiačních pásech ve vzdálenosti 3 – 20 tisíc km od Země. proud částic vznikajících v důsledku srážek s částicemi v horních vrstvách atmosféry (sekundární složka).

6 Zdroje ionizujícího záření
Představitelé uvedených typů ionizujícího záření: primordiální radionuklidy - 40K, 87Rb,232Th 235U, 238U, kosmogenní radionuklid - 14C vznikající reakcí n + 14N → 14C + p v atmosféře, radium 226Ra a radon 222Rn vznikající rozpadem v rámci urano-rádiové rozpadové řady, primární kosmické záření tvoří převážně protony, v menší míře alfa částice; van Allenovy pásy pak obsahují protony a elektrony, součástí sekundární složky jsou zejména miony a elektrony.

7 Zdroje ionizujícího záření
Příklady umělých zdrojů radioaktivního záření urychlovače částic, jaderné reaktory, lékařské rentgeny a všechna zařízení, využívající rentgenové záření (CT, mamografy), zařízení pro scintilační a stopovací diagnostické metody, terapeutická zařízení – RTG ozařovače, cesiové a kobaltové gamma ozařovače, Leksellův gama-nůž, radiofarmaka, zařízení, při jejichž činnosti je generováno brzdné či RTG záření (barevné CRT monitory a TV obrazovky).

8 Zdroje ionizujícího záření
Průměrný dávkový ekvivalent za rok

9 Zdroje ionizujícího záření
Průměrný dávkový ekvivalent za rok

10 Účinky ionizujícího záření
Fyzikální účinky: ionizace atomů, excitace atomů a molekul, ohřev látek a následně změny chemické struktury, chemického složení látek (např. disociace molekul), změny skupenství. v případě vysoce energetického záření může docházet k přeměnám jader, např. k přeměně stabilních izotopů na radioaktivní (indukovaná radioaktivita), které představují zdroje ionizujícího záření.

11 Účinky ionizujícího záření
Biologické účinky: Vznik iontů a radikálů vede k poškození buněčných tkání a poškození buňky. Při dlouhodobém působení vyšších intenzit ionizujícího záření může velké množství vzniklých nežádoucích látek vést k záhubě buňky. Ionizující záření může způsobit chemické změny ve struktuře DNA, která je nositelkou dědičné informace a tak způsobit defekty organismu v dalších generacích.

12 Biolologické účinky ionizujícího záření
Dle Prezentace Radiační hygiena Tománek Pavel

13 Účinky ionizujícího záření
Zdravotní následky z ozáření Akutní nemoc z ozáření ozáření do 1 Gy bez příznaků, při větší dávce vzniká postupně dřeňová a nervová forma nemoci z ozáření, smrtelná dávka u člověka je 4 Gy, Chronická forma nemoci z ozáření vzniká pozvolně a nenápadně následkem, dlouhodobého působení zevního ozáření, projevy – únava, neuropsychotické potíže, celkové chátrání organismu, známky poškození kostní dřeně.

14 Účinky ionizujícího záření
Pozdní následky z ozáření se objeví po několika letech latence vznikem chorob – leukémie, rakovina plic, kůže, štítné žlázy, aj., vlivem na organismus během embryonálního vývoje, genetickým poškozením, které se může projevit až v dalších generacích.

15 Dozimetrie ionizujícího záření
Účinky ionizujícího záření v látce závisí na stupni ionizace látky, tj. celkovém uvolněném náboji, resp. schopnosti záření tuto látku ionizovat – ionizační účinky, na celkové energii absorbované látkou, která závisí na intenzitě záření a způsobu jeho interakce s látkou – energetické účinky.

16 Dozimetrie ionizujícího záření
Pro kvantitativní hodnocení účinků ionizujícího záření se zavádí dozimetrické veličiny Absorbovaná dávka Je množství energie absorbované jednotkou hmotnosti dané látky. Jednotkou je gray, značka Gy, rozměr jednotky J/kg. Starší jednotkou je 1 rad = 0,01Gy.

17 Dozimetrie ionizujícího záření
Ekvivalentní dávka pro určení biologických účinků se používá dávkový ekvivalent, resp. ekvivalentní dávka, je dávka vynásobená tzv. jakostním faktorem Q, který zohledňuje různé účinky, různých typů záření při stejné absorbované dávce, jednotkou je sievert, značka Sv, rozměr ekvivalentní dávky J/kg, stejný jako u dávky, starší jednotkou je 1 rem = 0,01Sv.

18 Dozimetrie ionizujícího záření
Některé hodnoty jakostního faktoru Druh záření Q Fotony a elektrony 1 Neutrony s energií 10 keV 5 Neutrony s energií 10 – 100 keV 10 Neutrony s energií 0,1 – 2 MeV 20 Neutrony s energií 2 – 20 MeV Záření α

19 Dozimetrie ionizujícího záření
Efektivní dávka V organismu je každá tkáň jinak citlivá k účinkům záření, což lze zohlednit váhovým faktorem. Efektivní dávku pro celý organismus získáme tak, že ekvivalentní dávky absorbované v jednotlivých tkáních vynásobíme váhovým faktorem a sečteme.

20 Dozimetrie ionizujícího záření
Hodnoty jakostního faktoru pro vybrané orgány Orgán H Gonády 0,2 Červená kostní dřeň, tlusté střevo, plíce, žaludek 0,12 Močový měchýř, mléčné žlázy, játra, jícen štítná žláza 0,05 Kůže a povrch kostí 0,01 Ostatní orgány a tkáně

21 Ochrana před ionizujícím zářením
Snížení absorbované dávky ionizujícího záření lze docílit: omezením doby působení na organismus, zkrácením pobytu v daném prostoru, bezpečnou vzdáleností od zdroje (intenzita záření klesá s kvadrátem vzdálenosti od zdroje), odstíněním zdrojů ionizujícího záření vhodným absorbujícím materiálem, zabráněním kontaminace (znečištění) radioaktivními materiály a dekontaminací zasaženého prostoru.

22 Ochrana před ionizujícím zářením
Dozimetrická kontrola představuje spolu s definicí přípustných limitů aktivní součást ochrany. Pro účinnou ochranu je nutné provádět měření aktivity zdrojů a absorbovaných dávek zejména v případě osob – tzv. osobní dozimetrie.

23 Ochrana před ionizujícím zářením
Limity se určují na základě dvou typů škodlivých účinků deterministické účinky - jednoznačně lze stanovit prahovou dávku při níž nedochází k poškození, stochastické účinky - prahovou dávku pro škodlivý účinek nelze stanovit, lze jen určit jak velká část populace bude či nebude poškozena.

24 Ochrana před ionizujícím zářením
Limity Aktuální hodnota ročního limitu pro pracovníky činí 50 mSv, pětiletý limit 100 mSv. Základní limit pro ostatní obyvatelstvo je stanoven ve výši 1 mSv / rok .

25 Ochrana před ionizujícím zářením
Přehled některých limitů

26 Ochrana před ionizujícím zářením
Osobní dozimetr Dodržení limitů se kontroluje pomocí osobních dozimetrů, což jsou zařízení, které pracovníci pracující se zářením nosí u sebe, tak aby byly vystaveny stejným dávkám záření. S použitím příslušného vyhodnocovacího zařízení lze zjistit absorbovanou dávku. Toto vyhodnocení se provádí v pravidelných intervalech.

27 Ochrana před ionizujícím zářením
Typy osobních dozimetrů filmový termoluminiscenční neutronový

28 Ochrana před ionizujícím zářením
Filmový dozimetr Ionizující záření způsobuje zčernání citlivého filmu Dozimetr navíc obsahuje různé filtry (propustí pouze část záření). Zčernání se vyhodnotí denzitometrem a určí se absorbovaná dávka záření

29 Ochrana před ionizujícím zářením
Termoluminiscenční dozimetr termoluminiscenční látka se excituje ionizujícím záření, po zahřátí se energie zbavuje ve formě luminiscenčního záření, jehož intenzita závisí na absorbované dávce záření. používá se hlavně ke kontrole expozice končetin nebo jako celotělový.

30 Ochrana před ionizujícím zářením
Neutronový dozimetr k registraci specielně neutronového záření neutrony ve vhodném matriálu vyvolávají štěpení jader. Úlomky štěpných produktů prorazí polyesterovou fólii (tzv. stopa). Z počtu stop se určí dávka.

31 Ochrana před ionizujícím zářením
Stínění představuje pasivní způsob ochrany. Účinnost stínění závisí: na absorpčních vlastnostech materiálu použitého ke stínění , tj. schopnosti pohlcovat daný typ ionizujícího záření, tloušťce vrstvy materiálu a jeho hustotě. Pro určení tloušťky se používá tzv. polovrstva, tj. tloušťka materiálu, která zeslabí intenzitu záření na polovinu.

32 Ochrana před ionizujícím zářením
V případě záření gama nebo rentgenového záření lze ke stínění použít olovo, používá se také beton nebo dokonce voda. Záření beta má menší pronikavost stačí i plexisklo nebo slabší tloušťky materiálů. Při stínění neutronů vyzařovaných z reaktorů se musí použít tři různé typy materiálů (ke zpomalení neutronů - parafín, k absorpci - bór či kadmium, k odstínění gama záření vzniklého při absorpci - olovo).

33 Ochrana před ionizujícím zářením
Kontrolované pásmo je prostor vymezený k práci s ionizujícím zářením, na kterém se musí dodržovat speciální režim ochrany před zářením včetně dozimetrické kontroly.

34 Ochrana před ionizujícím zářením
Dozor na pracovištích Na každém pracovišti s ionizujícím zářením musí být ustaven dohlížející pracovník, který se přímo na místě zabývá otázkami radiační ochrany a vede příslušnou dokumentaci. Dohlížející pracovník se účastní kursů a seminářů pořádaných SÚJB a dalšími organizacemi a odbornými společnostmi.

35 Ochrana před ionizujícím zářením
Dohled nad dodržováním pravidel ochrany před IZ Státní úřad pro jadernou bezpečnost (SÚJB) Státní ústav radiační ochrany (SÚRO) Dozor na pracovištích

36 Ochrana před ionizujícím zářením
Státní úřad pro jadernou bezpečnost (SÚJB) SÚJB vykonává státní správu a dozor při využívání jaderné energie a ionizujícího záření, v oblasti radiační, jaderné, chemické a biologické ochrany, dohlíží a koordinuje opatření pro bezpečné používání zdrojů ionizujícího záření, posuzuje projekty pracovišť se zdroji ionizujícího záření, vydává příslušná povolení, vykonává inspekční činnost na těchto pracovištích.

37 Ochrana před ionizujícím zářením
Státní ústav radiační ochrany (SÚRO) je organizace zabývající se odbornou činností v oblasti ochrany obyvatelstva před ionizujícím zářením. Zajišťuje následující činnosti: informuje o aktuální radiační situaci na území České republiky, o výsledcích měření radioaktivních izotopů v potravinách, ovzduší atd., vydává nebo se podílí na vydávání zákonů, dokumentů a publikací, které se týkají radiační ochrany, podává informace o problematice radioaktivního radonu a jeho výskytu v pobytových prostorách, o radioaktivitě stavebních materiálů a vody.

38 Ochrana před ionizujícím zářením
Zákony a vyhlášky stanovující pravidla pro ochranu před ionizujícím záření zákon č. 18/1997 o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření stanovuje obecná pravidla: vyhlášky SÚJB č. 146/1997, č.184/1997, č.214/1997, č.307/2002 a č.499/2005.