Vedlegg VO-L1: Beregninger av utslipp til luft og doserater til omgivelsene ved utslipp av radioaktive isotoper fra Senter for Nukleærmedisin/PET, Helse Bergen HF Deres ref.: GO05-19-5 Saksnr: 10/00297 Vår ref.: 2010/03/VO-L1_oho Bergen 30.08.2010 Viser til Deres ref. angående midlertidig utslippstillatelse for utslipp av radioaktivitet til luft tilknyttet aktiviteten ved Senter for Nukleærmedisin/PET ved Haukeland Universitetssykehus. I tabell 1 er de totale årlige utslipp til luft som det ble søkt om utslippstillatelser for i forbindelse med all aktivitet (forskning og legemiddelproduksjon) med positronemittere ved senteret oppgitt. Isotop Halveringstid Utslippsgrense pr år: F-18 109.7 minutt 1000 GBq C-11 20.38 minutt 100 GBq N-13 9.97 minutt 200 GBq Tabell 1: Aktivitetsmengde, utslippsgrense pr år for utslipp til luft, for de 3 radioaktive isotopene som Senter for Nukleærmedisin/PET ved Haukeland Universitetssykehus, har fått utslippstillatelse for. Forutsetninger for beregning av doserater: 1. Vi har foretatt beregninger av doserate i gitte avstander fra et gitt punkt, som en følge av et støtutslipp av F-18 fra dette punktet. Vi har avstandskorrigert doserate for å måle doserate ved forskjellige avstander fra utslippspunkt. 2. Vi har ikke foretatt beregninger som inneholder spredning av aktivitet i atmosfæren eller transport av aktivitet fra utslippspunkt med luftmassene. Det vises til vedlegg VO-L2 for beregninger av doser til befolkningen i kritisk gruppe (personer bosatt i området rundt sykehuset) utført av Strålevernseksjonen ved Institutt for energiteknikk ved Kjeller. 3. Vi har ikke tatt høyde for skjerming fra bygningsmasser o. l. idet aktivtet slippes ut over tak fra det bygget senteret er plassert i. 4. Vi har i de følgende eksempler for beregnet doserate til omgivelsene beregnet den initielle doserate, dvs doserate før henfallskorreksjon, doseraten vil falle proposjonalt med halveringstiden for f. eks. F-18 på 109.7 minutt. 5. Vi har anvendt følgende verdi for Γ, Specific Gamma Ray Dose Constant (SGRDC) for F-18: Γ = 5.73 [Rcm 2 /hr mci], tilsvarende Γ = 1.5486 msv/mbq h, i en avstand av 1 cm fra F-18 kilden. 6. For større avstander fra kilden har vi avstandskorrigert med faktoren: 1/(antall cm) 2. 7. Den såkalte skorsteinen er utslippspunkt for ventilasjonen fra legemiddelfabrikken ved senteret. Denne skorsteinen er plassert i sydenden av Parkbygget som ligger like vest for sentralblokken. Utslippspunkt i skorsteinen er omlag 20 m over bakkenivå, vennligst se tidligere oversendte byggtegninger. 8. En normal dagsproduksjon av F-18 vil være omlag 60 GBq aktivitet overført fra syklotrontarget ved End of Bombardment klar til syntesemodul i hotcelle for syntetisering til F- 18 FDG. Vi har her valgt å utføre beregninger også med 100 GBq F-18 overført til hotcelle for å få konservative (høye) estimater for doserate til kritisk gruppe ved uhell. 9. Normalt antall produksjonsdager pr år er satt til 240 dager.
10. Senter for Nukleærmedisin/PET er utstyrt med 8 hotceller fordelt over 3 laboratorier som kan motta F-18 og N-13. Senteret kan motta C-11 i 6 av disse hotcellene. Hver hotcelle er utstyrt med partikkelfiltreringsfilter (HEPA) av høy klasse og kullfilter for å fange opp radioaktivitet i gassform. Ventilasjonen fra alle 8 hotceller går ut gjennom den samme skorsteinen, med utløp over tak i sydenden av Parkbygget. 11. Det er ikke mulig å entre taknivået på Parkbygget uten etter spesiell avtale med senterets personell, det er dermed meget liten risiko, og nærmest kun i teorien, for at personer vil befinne seg i avstand 1 m fra skorsteinspunktet. Det vil ikke være mulig for den generelle befolkningen å oppholde seg i en avstand 1 m fra skorsteinspunktet. 12. Vi har ikke foretatt beregninger av doserate som en følge av støtutslipp av N-13 eller C-11. Vi viser til beregningene gjort av Institutt for energiteknikk når det gjelder doseberegninger for disse to relativt kortlivede isotopene. I det følgende vil noen eksempler på beregnet doserate til omgivelsene som en følge av rutinemessige utslipp og noen tenkte worst case scenarier bli gjennomgått.
Eksempel 1: Doserate til et punkt 1 m fra skorstein som en funksjon av F-18 aktivitet 18 16 Doserate beregnet med gamma konstant for F-18, Γ = 1.549 msv cm^2 / MBq h Doserate i avstand 1 m [msv/h] 14 12 10 8 6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 120 F-18 aktivitet sluppet ut i skorstein [GBq] Figur 1: Initiell doserate [msv/h] til et punkt 1 m fra skorstein som en funksjon av F-18 aktivitet [GBq]. Y-aksen angir doserate i enheter av msv/h. I figur 1 vises omregning fra F-18 aktivitet sluppet ut i skorstein til doserate i et punkt 1 m fra skorstein. For beregning av doserate har som nevnt, SGRDC for F-18; Γ = 1.549 msv cm 2 / MBq h, blitt anvendt. I figuren er den initielle doseraten plottet, dvs doserate uten henfallskorreksjon. Halveringstiden for F-18 på 109.7 minutt, vil medføre at den (initielle) beregnede doserate synker proposjonalt med denne halveringstiden. Maksimal produksjon (pr batch) vil for legemiddelproduksjon normalt være 60 [GBq] F-18. Resultater fra figur 1: Tabell 2: Noen utvalgte resultater fra figur 1. Utslipp av F-18 aktivitet [GBq]: Doserate i 1 m avstand fra skorstein [msv/h] 1 0.15 5 0.77 10 1.55 40 6.19 60 9.29 100 15.5 Som man kan se av figur 1 og tabell 2, vil utslipp av 10 GBq F-18 medføre en initiell doserate rundt 1.5 msv/h i en avstand 1 m fra utslippspunkt. Dersom man betrakter forholdet mellom den beregnede utslippsmengde som man har fått midlertidig utslippstillatelse for og antall produksjonsdager pr år ved senteret: 1000 GBq/240 dager, får man tallet 4.16 GBq/dag. Sammenholder man dette tallet med doserate beregningen, som vist i figur 1, ser man at det estimerte daglige utslipp gir en initiell doserate i en avstand 1 m fra utslippspunkt på 0.64 msv/h. Som man kan se av figur 1 og i tabell 2,, vil utslipp av 60 GBq F-18 medføre en initiell doserate på omlag 9.3 msv/h i en avstand 1 m fra skorsteinen.
Eksempel 2: Doserate til et punkt 100 m fra skorstein som en funksjon av utslipp av F-18 aktivitet Doserate beregnet med gamma konstant for F-18, Γ = 1.549 msv cm^2 / MBq h Doserate i avstand 100 m [μsv/h] 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 20 40 60 80 100 120 F-18 aktivitet sluppet ut fra skorstein [GBq] Figur 2: Initiell doserate [μsv/h] til et punkt 100 m fra skorstein som en funksjon av F-18 aktivitet [GBq]. Y-aksen angir doserate i enheter av μsv/h. I figur 2 vises omregning fra F-18 aktivitet sluppet ut fra skorstein (støtutslipp) til doserate, nå i et punkt 100 m fra skorstein. Halveringstiden for F-18 på 109.7 minutt vil medføre at den initielle beregnede doserate synker proposjonalt med denne halveringstiden. Resultater fra figur 2: Tabell 3: Noen utvalgte resultater fra figur 2. Utslipp av F-18 aktivitet [GBq]: Doserate i 100 m avstand fra skorstein [μsv/h] 1 0.015 5 0.08 10 0.15 40 0.62 60 0.93 100 1.55 Som figur 2 og tabell 3 viser, vil et støtutslipp av 1 GBq F-18, medføre en doserate 0.015 μsv/h i en avstand 100 m fra skorstein. Sammenholder man tallet 4.16 GBq/dag med doserate beregningen, som vist i figur 2, ser man at det estimerte daglige utslipp gir en initiell doserate i en avstand 100 m fra utslippspunkt på 0.064 μsv/h. Som man kan se av figur 2 og i tabell 3, vil utslipp av 60 GBq F-18 medføre en initiell doserate på omlag 0.93 μsv/h i en avstand 100 m fra skorsteinen.
Eksempel 3: Doserate som en funksjon av avstand fra utslippspunkt ved utslipp av 10 GBq F-18 fra skorstein Doserate [μsv/h] 10000 1000 100 Initiell doserate som en funksjon av avstand til utslippspunkt ved utslipp av 10 GBq F-18 fra skorstein 10 1 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 0.1 0.01 Avstand fra skorstein [m] Figur 3: Initiell doserate som en funksjon av avstand til utslippspunkt ved støtutslipp av 10 GBq F-18 fra skorstein. Y-aksen angir doserate i enheter av μsv/h. I figur 3 er den initielle doserate som en funksjon av avstand til utslippspunkt 10 GBq fra skorstein. Resultater fra figur 3: Tabell 4: Noen utvalgte resultater fra figur 3. Avstand fra utslippspunkt [m] Doserate[μSv/h] 1 1549 10 15.5 30 1.7 50 0.6 100 0.15 200 0.04 vist for et støtutslipp på Som man kan se av figur 3 og i tabell 4, ved utslipp av 10 GBq F-18 vil den initielle doserate være omlag 0.15 μsv/h i en avstand 100 m fra utslippspunktet.
Eksempel 4: Doserate som en funksjon av avstand fra utslippspunkt ved utslipp av 60 GBq F-18 fra skorstein 10000 Initiell doserate som en funksjon av avstand til utslippspunkt ved utslipp av 60 GBq F-18 fra skorstein Doserate [μsv/h] 1000 100 10 1 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 0 Avstand fra skorstein [m] Figur 4: Initiell doserate som en funksjon av avstand til utslippspunkt ved støtutslipp av 60 GBq F-18 fra skorstein. Y-aksen angir doserate i enheter av μsv/h. Resultater fra figur 4: Tabell 5: Noen utvalgte resultater fra figur 4. Avstand fra utslippspunkt [m] Doserate[μSv/h] 1 9291 10 92.9 30 10.3 50 3.7 100 0.9 200 0.2 Som figur 4 og tabell 5 viser, utslipp av 60 GBq, som altså tilsvarer en normal dagsproduksjon når senteret er i full drift med en PET/CT scanner, tilsvarer en initiell doserate på omlag 0.9 μsv/h, i en avstand av 100 m fra utslippspunktet.
Eksempel 5: Doserate som en funksjon av avstand fra utslippspunkt ved utslipp av 100 GBq F-18 fra skorstein Initiell doserate som en funksjon av avstand til utslippspunkt ved utslipp av 100 GBq F-18 fra skorstein Doserate [μsv/h] 100000 10000 1000 100 10 1 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 0.1 Avstand fra skorstein [m] Figur 5: Initiell doserate som en funksjon av avstand til utslippspunkt ved støtutslipp av 100 GBq F-18 fra skorstein. Y-aksen angir doserate i enheter av μsv/h. I figur 5 er den initielle doserate som en funksjon av avstand til utslippspunkt 100 GBq fra skorstein. Resultater fra figur 5: Tabell 6: Noen utvalgte resultater fra figur 5. Avstand fra utslippspunkt [m] Doserate[μSv/h] 1 15486 10 154 30 17 50 6.2 100 1.5 200 0.4 vist for et støtutslipp på Som man kan se av figur 5 og i tabell 6, ved utslipp av 100 GBq F-18 vil den initielle doserate være om lag 1.5 μsv/h i en avstand 100 m fra utslippspunktet.
Konklusjoner: Beregninger utført av Senter for Nukleærmedisin/PET for doserate til omgivelsene med produksjon av radioaktive isotoper 240 virkedager pr år viser at normal produksjon medfører meget små utslipp av dose til omgivelsene. Verken de rutinemessige utslipp eller utslipp som en følge av uhell, vil, etter vår oppfatning, kunne påføre personer i kritisk gruppe, personer bosatt i nærheten av sykehuset, dosebidrag av betydning. Beregningene viser at såkalte worst case scenarier for uhell, med utslipp av teoretisk maksimal aktivitetsmengde fra senterets skorstein, vil medføre meget lave doserater til personer i kritisk gruppe og til omgivelsene generelt. Beregninger av uhellsituasjoner, hvor man antar støtutslipp av 100 GBq F-18 rett ut skorstein, gir en initiell doserate i en avstand 100 m fra skorstein på 1.5 μsv/h. Ved å i tillegg ta med i betrakningen at F-18 har en halveringstid lik 109.7 minutt, fremkommer det at doseraten i enhver avstand fra utslippspunkt i løpet av et par timer halveres. Senter for Nukleærmedisin har i sin infrastruktur barrieremekanismer som gjør at et utslipp av størrelsesorden 100 GBq er meget usannsynlig. Alle hotceller er utstyrt med HEPA og kullfiltre for oppfangning av partikler og radioaktivitet. Senteret overvåker ventilasjon, laboratorier og hotceller med stråledetektorer, resultatene logges og lagres. For isotopene C-11 og N-13, med halveringstider på hhv 20.38 minutt og 9.97 minutt, vises det til arbeid utført av Strålevernseksjonen ved Institutt for energiteknikk, se vedlegg VO-L2. Det dokumentet viser at ved årlig utslipp av de aktivitetsmengder som foretaket har søkt om utslippstillatelse for, vil resultere i en effektiv dose til kritisk gruppe fra disse to isotopene (C-11 og N- 13), flere størrelsesordener lavere enn tallene for F-18. Senter for Nukleærmedisin har ikke foretatt beregninger som inneholder transport og spredning av radioaktive utslipp i atmosfæren. Vi har kun sett på stråledoser direkte fra utslipppunkt og avstandskorrigert disse tallene. Det vises til vedlegg VO-L2 for beregning av dose til kritisk gruppe idet spredning og transport av radioaktivitet til atmosfæren inkluderes i utregningen av resulterende dosenivåer til befolkning i kritisk gruppe i området rundt sykehuset. Senter for Nukleærmedisin/PET er av den oppfatning at utslipp av radioaktivitet, i form av F-18, C-11 og N-13 isotoper til luft vil medføre neglisjerbare doser til befolkningen i området rundt sykehuset. Dokument utarbeidet av Odd Harald Odland Fagansvarlig fysiker Senter for Nukleærmedisin/PET Haukeland Universitetssykehus Helse Bergen HF