Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Anwendung von Radioanalytik: Inkorporationskontrolle Begriffe Notwendigkeit Ziele Erfordernis Verfahren Durchführung Beispiel: 137 Cs Qualitätssicherung.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Anwendung von Radioanalytik: Inkorporationskontrolle Begriffe Notwendigkeit Ziele Erfordernis Verfahren Durchführung Beispiel: 137 Cs Qualitätssicherung."—  Präsentation transkript:

1 Anwendung von Radioanalytik: Inkorporationskontrolle Begriffe Notwendigkeit Ziele Erfordernis Verfahren Durchführung Beispiel: 137 Cs Qualitätssicherung

2 Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Strahlenexposition Die Einwirkung ionisierender Strahlung auf den menschlichen Körper nennt man Strahlenexposition. innere → Quelle im Körper → , , ec äußere → Quelle ausserhalb des Körpers → hauptsächlich  (externe)  -Submersion  -Submersion:  -Strahlung trifft den Körper von außen. Person in einer radioaktiv kontaminierten Wolke Kontamination der Haut mit hochenergetischen  -Strahlern

3 Quantitative Beschreibung der Wirkung der Strahlenexposition effektive Äquivalentdosis und die Organ- bzw. Gewebedosis. quantitative und einheitliche Beschreibung der Wirkung von ionisierender Strahlung zur Gewährleistung eines ausreichenden Schutzes der Einzelperson vor den schädlichen Auswirkungen ionisierender Strahlung Dosis als Detriment = Eintrittswahrscheinlichkeit ·Schadenshöhe Risiko R, an einer strahleninduzierten Tumorerkrankung zu sterben und genetische Schäden bei den Nachkommen zu verursachen. Die Einheit der Äquivalentdosis ist das mSv (milliSievert). Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Dosis

4 Innere Äquivalentdosis: Folgeäquivalentdosis (committed dose equivalent) Effektive Äquivalentdosis oder Organ- bzw. Gewebeäquvalentdosis, die verursacht wird durch die Zufuhr von Radionukliden vom Zufuhrzeitpunkt bis zu einer festgelegten Integrationszeit (50 Jahre, bzw. 70 Jahre) durch die Einwirkung der bei den Zerfällen der Radionuklide im Körper in diesem Zeitraum emittierten ionisierenden Strahlung auf die relevanten Organe bzw. Gewebe. Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Innere Äquivalentdosis

5 Inkorproation ist die Zufuhr von Radionukliden in den menschlichen Körper Man unterscheidet: Weg der Zufuhr - Inhalation, wenn die Zufuhr des Radionuklids mit der Atemluft erfolgt. - Ingestion, bei Zufuhr der Radionuklide mit der Nahrung. - Wundkontamination Zeitlicher Verlauf der Zufuhr - akut, einmalige Zufuhr zu einem bestimmten Zeitpunkt (Einheit: Bq) - chronisch, andauernde tägliche Zufuhr (Einheit: Bq/d) Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Inkorporation

6 Inkorporation und Dosiskoeffizient bei akuter Zufuhr Die effektive Äquivalentdosis E k bzw. die Organdosis D Ok ist bei einmaliger Zufuhr der A k des Radionuklids k durch den Zufuhrpfad j zu ermitteln: E k =  Ejk  A k effektiv und D Ok =  Ojk  A k Organ bzw. Gewebe  : Dosiskoeffizient Die Einheit der Dosiskoeffzienten ist: [  ] = 1 Sv  Bq -1 Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Dosiskoeffizient

7 Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Dosiskoeffizienten

8

9 Inhalation einmalig 1000 Bq 3 H. Welche effektive Dosis erhält die Person ? E( 3 H) = 4,1  Sv/Bq  1000 Bq 3 H = 4,1  Sv = 41 nSv Vergleich: die natürliche externe Strahlenexposition beträgt ca. 50 bis 70 nSv/h. Der ermittelte Wert entspricht der natürlichen externen Strahlenexposition in ca. 35 bis ca. 50 min. Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Dosiskoeffizient: 3 H

10 Inhalation einmalig von 1000 Bq 232 Th (ca. 250 mg 232 Th) ? Effektive Dosis: E( 232 Th) = 2,9  Sv/Bq  1000 Bq 232 Th = 2,9  Sv = 29 mSv Dosis für das kritische Organ bzw. Gewebe: Knochenoberfläche D O ( 232 Th) = 1,5  Sv/Bq  1000 Bq 232 Th = 1,5  10 0 Sv = 1500 mSv Vergleich mit Dosisgrenzwerten: Effektive Dosis: 20 mSv/ Jahr. Organdosis: Knochenoberfläche: 300 mSv/Jahr. Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Dosiskoeffizient: 232 Th

11 Radionuklid - Art der emittierten Strahlung - Biokinetik - Halbwertszeit - Verteilung auf die Organe/Gewebe Chemische Verbindung (z. B. Inhalation; analog Ingestion) - F (überwiegend schnelle (Fast) Biokinetik) - M (überwiegend mittelschnelle (Mean) Biokinetik) - S (überwiegend langsame (Slow) Biokinetik) Korngröße: Standard: AMAD: 5 µm Lebensalter und Beruf: - Einzelperson der Bevölkerung ungeboren, neugeboren, y - beruflich strahlenexponierte Personen (> 17 y) Organe und Gewebe (26 siehe nächste Folie) Zufuhrpfad (Inhalation, Ingestion) Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Dosiskoeffizient : Einfußfaktoren

12 Organe und Gewebe sowie Dosisgrenzwerte

13 Organ bzw. Gewebe, das bei einmaliger Zufuhr eines Radionuklides den höchsten Anteil der Dosis am Organgrenzwert aufweist Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: kritisches Organ, Gewebe

14 Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: kritische Organe, Gewebe

15 Anzahl pro Radionuklid: 416 bis 1248 abhängig von der Anzahl chemischer Verbindungen Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Dosiskoeffizient : Anzahl Gesamtzahl für über 500 Radionuklide: 1 AMAD (5µm) > bis > Gesamtzahl für über 500 Radionuklide: 10 AMAD > bis > In der Routineüberwachung: Vereinfachungen notwendig → Standardverfahren

16 Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Biokinetik Zeitlicher Verlauf der Aktivität von Radionukliden im menschlichen Körper nach Inkorporation. Einflussfaktoren: Element Physikalische Halbwertszeit Biologische Halbwertszeit Organe und Gewebe Chemische Verbindung Zufuhrpfad zeitlicher Zufuhrverlauf

17 Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Biokinetik Abhängigkeit der Retention R von der Zeit seit der akuten Zufuhr Einheit: Bq pro Bq Zufuhr Abhängigkeit der Ausscheidungsfunktion u von der Zeit seit der akuten Zufuhr mit - Faeces - Urin Einheit: Bq/ pro Bq Zufuhr

18 Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Biokinetik: 137 Cs

19 Retention: vereinfachte mathematische Darstellung; Achtung: näherungsweise gültig nur für wenige Radionuklide, streng gültig eigentlich nie Biologische Halbwertzeit: T 1/2,biol. Zeit nach der die Hälfte eines einmalig zugeführten Elements (ohne Zerfall) noch im Körper oder Organ oder Gewebe vorhanden ist. Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Biokinetik: T 1/2,eff. Physikalische Halbwertzeit: T 1/2,phys Zeit nach der die Hälfte der Aktivität eines Radionuklids vorhanden ist. Effektive Halbwertzeit: T 1/2,eff. Zeit nach der die Hälfte der Aktivität eines einmalig zugeführten Radionuklide (mit Zerfall) noch im Körper oder Organ oder Gewebe vorhanden ist.

20 1 T 1/2,eff. 1 T 1/2,phys. 1 T 1/2,biol. =+ T 1/2,eff. T 1/2, biol. · T 1/2,Phys. T 1/2, biol. + T 1/2,Phys. = Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Biokinetik: T 1/2,eff.

21 Begriffe aus der Inkorporationskontrolle: Biokinetik: 137 Cs

22 Bis 1986: Anfangsphase (Reaktion auf Vorfälle) - Ungewollte chronische Zufuhr von 226 Ra bei Ziffernblattmalerinnen - Unfallbedingte akute Zufuhr bei Entwicklung und Test von Kernwaffen: Entwicklung und Einsatz von Ganz- und Teilkörperzähler - Chronische Zufuhr von Radionukliden durch Kernwaffenfallout: z.B. 239 Pu, 90 Sr, 131 I, 137 Cs - Natürliche Radionuklide im Bergbau ( 222 Rn) und in BE-Fertigung (U): Entwicklung und Einsatz von Raumluftüberwachung - Erforschung der unerwünschten Nebenwirkungen bei Thorotrast: 232 Th - Unfallbedingte akute Zufuhr von 137 Cs aus medizinischer Quelle - Anwendung in der Medizin z.B. 99m Tc (Diagnostik), 131 I (Therapie) Inkorporationskontrolle: Notwendigkeit : Dynamische, systematische Entwicklungsphase Inkorporationskontrolle bei beruflichen Umgang mit offenen Radionukliden: niedrigere Grenzwerte, Schutz des ungeborenen Lebens, neue Radionuklide : Schockphase Tschernobyl: Bau neuer Ganz- und Teilkörperzähler z.B. 131 I, 137 Cs

23 Beim Umgang mit radioaktiven Stoffen kann in der Regel nicht ausgeschlossen werden, dass radioaktive Stoffe inkorporiert werden. Zusätzlich zur äußeren Strahlenexposition ist für die gesamte Strahlenexposition des Menschen auch die innere Strahlenexposition durch inkorporierte Radionuklide zu berücksichtigen. Die konsequente Umsetzung der Schutzvorschriften der Strahlenschutzverordnung soll das Ausmaß der Inkorporation auf ein unvermeidbares Minimum begrenzen. Inkorporationskontrolle: Notwendigkeit

24 Überwachung der Einhaltung von Grenzwerten Nachweis, dass die Werte der effektiven Dosis, der Organ- und Gewebe- dosen bei innerer Strahlenexposition unterhalb der Grenzwerte sind Kontrolle der Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen Nachweis, dass die angewendeten Schutzmaßnahmen in der Lage sind, die Inkorporation von Radionukliden wirksam und nachhaltig zu minimieren Rechtzeitige Warnung vor Gefahren Inkorporationen rechtzeitig zu erkennen Ermittlung der inneren Dosis (§41 StrlSchV) Daten zur Vorbeugung vor Inkorporationen Inkorporationskontrolle: Ziele

25 Regelmäßige Inkorporationskontrolle: Wenn zu besorgen ist, dass: E > 1 mSv/Jahr E: effektive Dosis D O > 1/10 D OGW D O : Organ-,Gewebedosis D OGW : Jahresgrenzwert von D O Inkorporationskontrolle: Erfordernis Achtung: Berücksichtigung der Summe aus innerer und äußerer Strahlenexposition Neu: Besonderer Schutz des ungeborenen Kindes D Fötus < 1 mSv von der Meldung der Schwangerschaft bis zur Geburt Schutz der Gebärmutter: Grenzwert: 2 mSv/Monat

26 Für Personen, die direkt mit radioaktiven Stoffen umgehen, ist die folgende Berechungsgrundlage anzuwenden: Konstantes zeitlich nicht eingrenzbares Inkorporationsrisiko a ist der Anteil an der gehandhabten Aktivität A, der beim Umgang unbemerkt inkorporiert wird. Inkorporationskontrolle: Erforderniskriterium

27 Radionuklid(e)aBemerkung 3 H, 14 C0,1Schätzwert 123 I, 125 I, 131 I, … 0,001Markierung von chemischen Verbindungen mit radio- aktivem Jod alle anderen 5 · ausserhalb von Abzügen in Abzügen Bemerkung: a: Kann, falls erforderlich aus Experimenten bestimmt werden Inkorporationskontrolle: Erforderniskriterium: a

28 Maximale jährlich unbemerkt inkorporierbare Aktivität A u,k A u,k = a·N·A k N: Anzahl der Tage im Kalenderjahr, an dem mit der mittleren arbeitstäglich gehandhabten Aktivität A k des Nuklids k tatsächlich umgegangen wird. Inkorporationskontrolle: Erforderniskriterium: A u,k

29 E. Inkorporationskontrolle-Grundlagen und Begriffe - Erfordernis Jährliche effektive Dosis E k bei unbemerkter Inkorporation der Aktivität A u,k des Radionuklids k E k =  E,max,eff,k ·A u,k Analog: Organ bzw. Gewebedosis Inkorporationskontrolle: Erforderniskriterium: E k

30 Dosisanteile  (E k ) an den Dosisgrenzwerten  (E k ) = Inkorporationskontrolle: Erforderniskriterium:  ( E k ) Analog: Organ bzw. Gewebedosis

31 Dosisanteile  an den Dosisgrenzwerten bei Radionuklidgemischen:  ≤ 0,5, regelmäßige Inkorporationskontrolle ist nicht erforderlich.  > 0,5, regelmäßige Inkorporationskontrolle ist erforderlich. Inkorporationskontrolle: Erforderniskriterium: 

32 Inkorporationskontrolle: Erfordernis: 10 6 Bq 125 I/d; N = 20 d

33

34 Inkorporationskontrolle: Erfordernis: 125 I + 32 P; N = 20 d

35

36 Inkorporationskontrolle aus besonderem Anlass bei außergewöhnlichen Ereignissen, z.B. - Aktivitätsfreisetzungen - kontaminierte Wunden - Vermutung einer Inkorporation wenn bei einem zeitlich begrenzten Umgang zwar eine regelmäßige Überwachung entfällt, jedoch eine Inkorporation zu besorgen ist, mit  > 0,5 zum Schutz des ungeborenen Kindes (< 1mSv in der Schwangerschaft) Inkorporationskontrolle: Erfordernis: Anlass

37 Allein oder in Kombination: Messung der Raumluftaktivität am Arbeitsplatz Messung der Aktivitäten der Radionuklide im Körper einer überwachten Person Messung der Aktivitäten der Radionuklide in den Ausscheidungen einer überwachten Peron Inkorporationskontrolle: Verfahren

38 Ermittlung der Aktivitätszufuhr Z k Das primäre Messergebnis eines Überwachungsverfahrens ist der Wert - der Aktivität für ein Radionuklid k im Ganz- oder Teilkörper X k - der mit Urin oder Faeces täglich ausgeschiedenen Aktivität X k Gemessen wird am regelmäßig am Ende eines festen Überwachungsintevalls dt 1 d bis 180 d Annahmen: Zufuhrpfad: Inhalation Stoffklasse: M Für die Ermittlung der Dosis: Zufuhr einmalig zum Zufuhrzeitpunkt t Z in der Mitte des Überwachungsintervall Für die Ermittlung der Nachweisgrenze: Zufuhr einmalig zum Zufuhrzeitpunkt t Z am Anfang des Überwachungsintervall Inkorporationskontrolle: Durchführung: Standardverfahren

39 Aktivitätszufuhr Z k X k R kj (½  dt) X k U kj (½  dt) Z k = bzw. Z k = mit NWG(X k ): Ersetze ½ ·dt durch dt Inkorporationskontrolle: Durchführung: Standardverfahren

40 Nachweisgrenze der Aktivitätszufuhr NWG (Z k ) NWG(X k ) R kj  dt Analog: Ausscheidungsanalysen NWG(Z k ) = Inkorporationskontrolle: Durchführung: Standardverfahren

41 Dosis Effektive Dosis E k bei Inkorporation der Aktivität Z k des Radionuklids k: E k =  E,max,eff,k ·Z,k Organ bzw. Gewebedosis D Z,k bei Inkorporation der Aktivität A u,k des Radionuklids k: D O,k =  O,max,O,k ·Z,k Anwendungsbereich < 30% der Grenzwerte (einfach zu handhaben) > 30% der Grenzwerte: Individualverfahren (sehr komplex) Inkorporationskontrolle: Durchführung: Standardverfahren

42 Nachweisgrenze der Dosis E k NWG(X k ) R kj  dt Analog: - Aussscheidungsanalysen - Organ bzw. Gewebedosis NWG(E k ) =  max,eff,k · NWG(E k ) < 1 mSv/Anzahl der Überwachungsintervalle pro Jahr Anzahl der Überwachungsintervalle pro Jahr: 360 dt R kj  dt ·NWG(X k ) NWG(X k ) =  max,eff,k -1 · Inkorporationskontrolle: Durchführung: Standardverfahren

43 Inkorporationskontrolle: Durchführung: 137 Cs

44

45 Inkorporationskontrolle: Qualitätssicherung Selektivität: Einzelnuklidbestimmung erforderlich Nachweisgrenze: NWG (E k ) < 1 mSv/Anzahl der Überwachungsintervalle pro Jahr NWG (D k ) < 0,1GW D //Anzahl der Überwachungsintervalle pro Jahr Richtigkeit: - 0,25 < B r < + 0,5 Präzision: S A = S B < 0,4 Effizienz abhängig von Nuklid und Verfahren einige 100 pro Jahr bis einige Tausend pro Jahr


Herunterladen ppt "Anwendung von Radioanalytik: Inkorporationskontrolle Begriffe Notwendigkeit Ziele Erfordernis Verfahren Durchführung Beispiel: 137 Cs Qualitätssicherung."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen