Velkommen til kurs i. Strålevern. UiT, 22. aug. 2008, ved Jørgen Fandrem

Transkript

1 Velkommen til kurs i Strålevern UiT, 22. aug. 2008, ved Jørgen Fandrem 1

2 Tema Ioniserende stråling hva er ioniserende stråling? hvordan oppstår ioniserende stråling? karakteristikk av stålekilde Bestråling av kroppen stråledose biologiske effekter Eksempler på stråledose Regelverk 2

3 Hva er ioniserende stråling? 3

4 Stråling Transport av energi elektromagnetiske bølger høyenergetiske små partikler lyd varme Høy energi Ioniserende stråling kan bryte kjemiske bindinger direkte F.eks. Røntgenstråling Kjernestråling (radioaktivitet) Kortbølget UV-lys Ikke-ioniserende stråling Mindre energi F.eks. UV-lys Synlig lys Mikrobølger Radiobølger Elektromagnetiske felt 4

5 Ioniserende stråling Kjernestråling fra radioaktive kilder α-stråling β-stråling γ-stråling nøytronstråling Røntgenstråling (Kortbølget UV-lys ) 5

6 Elektromagnetisk bølger Fotoner c = m/s ( km/s) Ioniserende stråling Ikke-ioniserende stråling Frekvens (Hz) λ (m) Energi (ev) UV-lys Røntgenstråling γ-stråling Synlig lys Infrarødt lys Mikrobølger Radiobølger Elektromagnetiske felt 6

7 Oppdagerne av ioniserende stråling Henri Becquerel ( ) Marie Curie f. Sklodowska ( ) Wilhelm Conrad Röntgen ( ) 7

8 Gjennomsnittlig stråledose fra ioniserende stråling (1987) Atomkraftverk, Reprosesseringsanlegg etc. 6 % 7 % Ekstern γ-stråling Fly: 40 x havoverflaten Røntgenundersøkelser 12 % Kunstig bakgrunnsstråling Tilleggsdoser 7 % 10 % Kosmisk stråling Naturlig bakgrunnstråling Naturlig bakgrunnstråling Intern stråling 58 % Radon 8

9 Opprinnelsen til strålingen Radioaktiviteten er knyttet til atomkjernen kjernestråling ustabile atomkjerner stabiliseres ved å frigi energi Røntgenstråling kommer fra elektronene energi frigis når frie elektroner bremses i et medium når orbitalt elektron (i atomet) hopper til et elektronskall nærmere kjernen 9

10 Definisjoner Grunnstoff (117) samme antall protoner i alle atomkjernene antall nøytroner kan variere Nuklide samme antall protoner og samme antall nøytroner i atomkjerna Stabil nuklide (ca. 200) forholdet mellom ant. protoner og ant. nøytroner er i balanse Ustabil nuklide (ca. 1100) radioaktiv nuklide forholdet mellom ant. protoner og ant. nøytroner er ikke i balanse Isotop nuklider av samme grunnstoff 10

11 Isotoper av H H 2 H Hydrogen Deuterium Tritium (stabil) (stabil) (ustabil) 3 H 11

12 Røntgenrør Høyspenning (kv) Strøm til glødetråd (ma) - KATODE ANODE + 12

13 Karakteristikk av strålekilder Høyspenning Strøm - + Radioaktiv kilde Røntgenrør Type stråling Styrken på strålinga (bestemmer maks rekkevidde) Elektromagnetisk (γ-stråling) Partikler (α- og β-stråling)* Energi (kev)* Elektromagnetisk Spenning (kv)** Stråletettheten Aktivitet (MBq)** Strømstyrke (ma)** Stråletetthet som funksjon av tid Minkende (halveringstid)* * Bestemt av radioaktiv isotop / strålekilde ** Valgfri Bestemmes av strømstyrken** (kan slås helt av) 13

14 Rekkevidden for strålinga All stråling har uendelig rekkevidde i vakuum Alle medier bremser stråling avhengig av type stråling og materialets tetthet α β γ og X 14

15 Eksponering av kroppen 15

16 Bestråling og dose Radioaktiv kilde Røntgenrør Aktivitet [MBq] Energi [kev] Dose [msv] Strømstyrke [ma] Spenning [kv] 16

17 Stråledose Absorbert dose absorbert energi pr. vektenhet Gray 1 Gy = 1 J/kg Ekvivalent dose Sievert (Sv) absorbert dose multiplisert med en kvalitetsfaktor (k) -»1 Gy β,γ = 1 Sv (k β,γ = 1)»1 Gy α = 20 Sv (k α = 20)»1 Gy n 10 Sv (k n = 2-11)

18 Effektiv dose Gjennomsnittlig helkroppsdose vektet for bestrålte organer Ekvivalent dose multiplisert med vektfaktorer (w f ) for bestrålte organer D eff = Σ(w f * D ekv ) Vev / Organ w f Gonader 0,20 Beinmarg (rød) 0,12 Tykktarm 0,12 Lunger 0,12 Magesekk 0,12 Urinblære 0,05 Bryst 0,05 Spiserør 0,05 Lever 0,05 Skjoldbruskkjertel 0,05 Sv Beinoverflater 0,01 Hud 0,01 Resten 0,05 Sum 1,00 18

19 Doserate Doseintensitet Ekvivalent dose pr. tidsenhet Sv/t analogt til km og km/t km/h km/h km km/h km 19

20 Effektiv dose (D) er avhengig av: Strålekilde type stråling energi aktivitet (D ~ A) Arbeidsrutiner avstand til strålekilden (D ~ 1 / L 2) tid for eksponering (D ~ t) skjerming bestrålt organ 20

21 Bestråling Bare stråling som når kroppen vil gi stråledose β-stråling vil bare gi ekstern dose til hud γ-stråling vil nå inn i kroppen til indre organer α- og lavenergetisk β-stråling vil bare gi doser når strålekilden kommer inn i kroppen ved inhalasjon ved svelging gjennom huden via sår i huden ved stikkskader 21

22 Biologiske effekter av ioniserende stråling 22

23 Er bestråling farlig? Stråling kan ionisere molekyler i kroppen > 500 x 10 6 ioniseringer hvert sekund er forårsaket av bakgrunnstrålingen ioniseringer kan føre til brudd i kjemiske bindinger Bare stråling som absorberes i kroppen gir stråledose noe av strålinga kan gå gjennom hele kroppen uten å avgi energi kroppen består mest av tomrom relativt stor avstand mellom atomkjernene 23

24 Energioverføring til celler γ-stråling fotonene er uendelig små β-stråling - stor sannsynlighet for å passere et molekyl uten å avgi energi» 1-10 millioner atomer pr. mm vev de fleste fotonene avgir all energi i en kollisjon små ladede partikler nær lysets hastighet stor sannsynlighet for å passere et molekyl uten å avgi energi avgir energien i en kaskade av ioniseringer α-stråling store ladede partikler + kollisjon med molekyler kan ikke unngås + avgir all energi i et konsentrert område 24

25 Effekter på molekylært nivå Direkte effekt strålingen virker direkte på biologiske molekyler ioniseringer av f.eks. DNA og proteiner Indirekte effekt dannelse av frie radikaler i vann: H. OH. e - aq» kroppen består av % vann frie radikaler reagerer med biomolekyler (f.eks. DNA) vanligste effekten 25

26 Effekter på cellulært nivå Proteiner DNA ødeleggelse av enzymer kan føre til celledød 1 Enkeltråd-brudd repareres av cellene (90% innen 1 time) 2 Dobbeltråd-bruddd kan føre til celledød 3 Ødeleggelse av baser kan føre til mutasjoner og kreft 4 Dannelse av pyrimidindimerer kan føre til kreft 26

27 Helseeffekter Store enkeltdoser (> ca. 250 msv) Små enkeltdoser (< ca. 250 msv) 27

28 Helseeffekter fra store doser Lokale doser til øynene (> 2 Sv ) Grå stær» langtidseffekt testikler og eggstokk (3-5 Sv) permanent sterilitet blodårer Helkroppsdoser (γ- og røntgenstråling) Akutt strålingssyndrom Eventuell død innen 2 mnd.» LD 50/30 = 4 Gy totalt ca. 150 dødsfall registrert i hele verden» 56 døde etter Tsjernobyl» 1 person død i Norge (Kjeller 1982) 28

29 Helseeffekter ved små doser Akutte effekter midlertidig infertilitet doser til testikler (> 150 msv) doser til eggstokk (> 650 msv) immunsystemet både svekket og styrket immunforsvar er rapportert Langtidseffekter stokastiske effekter statistiske tilfeller alvorligheten på skaden er IKKE doseavhengig all bestråling - uansett hvor liten den er vil øke sannsynligheten for skade (?) kreft genetiske skader doser til spermier og eggceller mutasjoner overføres til neste generasjon 29

30 Faktorer som påvirker langtidseffekter (små doser) Livstidsdosen gjennomsnittlig dose for hele livet (70 år) fra bakgrunnsstråling: ca. 250 msv Doserate (mindre viktig) Store individuelle forskjeller 30

31 Stråleindusert kreft Typisk latenstid: år Bloddannende ved, og vev med rask celledeling er mest sårbare (sto vektfaktor, w f ) 31

32 Typiske krefttyper Leukemi (latenstid 2-25 år) Thyroidea (lite sensitivt, men målorgan for jod) Hud (latenstid 5-10 år, ligner akutt solforbrenning) Lunge (inhalering av partikler) Spiserør Tarm Magesekk Nyre Urinblære Bryst Eggstokk Benkreft (lite sensitivt, men målorgan) 32

33 Sannsynligheten for stråleindusert kreft 30 Sannsynligheten for å dø av kreft (%) Andre årsaker Radon Ioniserende stråling 0 Røyking Tilleggsdose (msv) Forholdet mellom dose og død: ca. 0,5 % pr. 100 msv 33

34 Sannsynligheten for kreft ved små stråledoser Sannsynligheten for å dø av kreft 24 % Tilleggsdose (msv) 34

35 Konklusjon Vi vet at eksponering for ioniserende stråling kan føre til kreft og mutasjoner det er summen av alle doser som har betydning Vi tror at den minste ekstra stråledosen gir en liten økning i sannsynligheten for å få stråleindusert kreft Vi vet for lite om kombinasjon av eksponering for stråling og kjemikalier 35

36 Eksempler på stråledose Risiko Hvilken risiko kan aksepteres? Hvordan redusere risiko? 36

37 Variasjoner i årlig stråledose fra ulike naturlige strålekilder i Norge msv / år 6 Radon Ekstern gamma-stråling Kosmisk stråling Intern stråling Minimum Gjennomsnitt Maksimum 37

38 Eksempler på stråledoser Årlig dose fra bakgrunnstråling Tilleggsdoser Dose (msv) msv (90 % av befolkningen) Årlige dosegrenser Yrkeseksponerte 20 msv Andre 1 msv Røntgenundersøkelser Hode/tenner/lunger/hjerte Korsrygg/bekken/urinveier Mage/tarm 0,07-0,2 msv 0,5-2 msv 6-8 msv Computer tomografi (CT) 2-13 msv Flyreiser 1 t/r Oslo - Bangkok Flypersonell (pr. år) Inntak av 1 MBq av radioaktiv isotop 3 H 14 C 32 P 125 I 0,1 msv 2 msv 0,002 0,004 msv 0,6 msv 1-3 msv msv 38

39 Eksempler på doserater Dose Rates (μsv/t) 0,001 0,01 0, Bakgrunnstråling ved havnivå 0,05 0,15 μsv/t Bakgrunnstråling i fly 1-5 μsv/t Grense utenfor lager for radioaktive stoff 7,5 μsv/t Arbeid med radioaktive isotoper 125 I, 15 MBq 1 m (10 ml løsning) 0,5 μsv/t 30 cm (punktkilde) 5 μsv/t Sprøyte (dose til hender) 5 msv/t 32 P, 2 MBq 1 m (10 ml løsning) 30 cm (punktkilde) Sprøyte (dose til hender) 0,0025 μsv/t 0,25 μsv/t 50 msv/t 39

40 Doser til yrkeseksponerte (eksterne doser) Yrkesgruppe Gjennomsnittlig dose Dose = 0 Årlige doser (ant. personer) < 2 msv 2-20 msv msv >50 msv Totalt i Norge 0,4 msv 80 % Kardiologer 6,0 msv 31 % Radiologer 2,2 msv 55 % Radiografer 0,24 msv 77 % Forskningspersonell 0,04 msv 97 %

41 Hva påvirker vår oppførsel i forhold til risikofylt arbeid? Opplevd risiko kunnskap og erfaring engstelig likegyldig kontroll Potensiell fortjeneste Valgfritt eller tvang Verdigrunnlag 41

42 Hvilken risiko kan aksepteres ved arbeid radioaktive kilder? Alt arbeid med radioaktive kilder skal være vel begrunnet nytteverdien skal være større enn risikoen Arbeidet skal følge ALARA-prinsippet As Low As Reasonably Achievable (så lav stråledose som praktisk mulig) Årlig dosegrense yrkeseksponerte: 20 msv risiko sammenlignet med risikoen ved en gjennomsnittlig industriarbeidsplass å holde dosene under grenseverdiene betyr IKKE at dosen er akseptabel, dosegrensene skal ALDRI overskrides andre: 1 msv 42

43 Regelverk Rutiner for arbeid med ioniserende stråling 43

44 Regelverk Internasjonale krav/ anbefalinger Norsk regelverk Rammetillatelse for UiT Internt regelverk ved UiT Retningslinjer for arbeid med ioniserende stråling 44

45 Organisering av strålevernsansvaret ved UiT Universitetsdirektøren Personal- and økonomidirektør Fakultetsdirektør/ Høgskoledirektør evt. Administrativ leder Instituttleder or Avdelingsleder / Seksjonsleder Tilsynshavende for strålevern Strålevernskontakt Prosjektansvarlig Innkjøpskontakt Bruker 45

46 Prosjektansvarlig Fakultetsdirektør/ Høgskoledirektør evt. Administrativ leder Instituttleder or Avdelingsleder / Seksjonsleder Strålevernskontakt Prosjektansvarlig Innkjøpskontakt Bruker Ansvarlig for registrering og rapportering av nye prosjekt» før forsøkene starter at laboratoriene er i den stand som regelverket krever skriftlige rutiner» oversatt til engelsk at brukerne har fått opplæring det daglige strålevernet årlig rapportering om prosjektet til instituttleder/avdelingsleder delta på informasjons-/opplæringsmøter annethvert år 46

47 Hvor kan en arbeide med ioniserende stråling? Sted som er reservert for slikt arbeid røntgenrom laboratorium del av laboratorium Unntak for svært små aktiviteter (vanlig lab) Merket med symbol eller varselskilt Symbol Varselskilt Personer utenfor merket område skal ikke motta årlige doser over 1 msv 47

48 Dosegrenser Gjennomsnittlig årlig dose fra bakgrunnsstråling i Norge: 3-4 msv/år Maksimum årlig tilleggsdose : Dosegrenser Yrkeseksponerte Vanlig befolkning Effektiv dose (helkroppsdoser) 20 msv/år 1 msv/år Ekvivalent dose til - øyelinse - hud - armer/ben 150 msv/år 500 msv/år 500 msv/år 15 msv/år 50 msv/år - Doser under dosegrensene er IKKE akseptable doser, men doser som ALDRI skal overskrides 48

49 IKKE aksepter: Arbeid med ioniserende stråling utenfor merket område Bruk av hansker utenfor arbeidsplassen hansker kan være en viktig forurensningkilde At radioaktive stoffer blir forlatt utenfor merket område uten tilsyn At radioaktive stoffer bli forlatt umerket på laboratoriet 49