Cursus Stralingsbescherming

Cursus Stralingsbescherming op deskundigheidsniveau 5A/5B

Augustus 2011

© 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 0

Voorwoord Het Erasmus MC beschikt voor het toepassen van bronnen van ioniserende straling over drie Kernengergiewetvergunningen (type: complexvergunning). De stralingstoepassingen en de daaraan verbonden stralingsbeschermingszorg dienen te voldoen aan de voorschriften van deze vergunningen, aan de interne regelingen stralingshygiëne en aan andere documenten die onderdeel waren van de aanvraag van de vergunningen. Binnen dit kader dienen de beroepsmatig bij stralingstoepassingen betrokken personen, zowel een mondelinge als een schriftelijke instructie te hebben ontvangen over de handelingen met ioniserende stralingsbronnen. Een onderdeel hiervan is deze cursus “Stralingsbescherming op deskundigheidsniveau 5A/5B”. Deze cursus is bedoeld voor werknemers die geschoold moeten worden tot het stralingsbeschermingsdeskundigheidsniveau 5A/5B. Deze cursus is door de Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC en de Erasmus MC Zorgacademie gezamenlijk ontwikkeld voor medewerkers van het Erasmus MC.


Blz. 1

Inhoudsopgave Voorwoord........................................................................................................................................... 1 Inhoudsopgave ................................................................................................................................... 2 Inleiding en verantwoording................................................................................................................ 5 Programma ......................................................................................................................................... 6

Geschiedenis......................................................................................................................... 9 1 2 3

Röntgenstraling .............................................................................................................................. 9 Radioactiviteit ................................................................................................................................. 9 Elektromagnetische straling .........................................................................................................10

1

Röntgentoestellen en lineaire versnellers ................................................................ 11

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8

3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.5.2 3.5.3 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10

4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8

5 5.1 5.2 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.4 5.3.5 5.4 5.5

Inleiding....................................................................................................................................12 Röntgenstraling uit een röntgentoestel ....................................................................................12 Verschil tussen - en röntgenstraling .......................................................................................13 Afschermingprincipe en afschermingsmateriaal ......................................................................14 Afscherming van röntgenstraling afkomstig uit een röntgentoestel .........................................14 Verandering van het spectrum bij gebruik van filters...............................................................15

Dosimetrie.................................................................................................................... 17 Inleiding....................................................................................................................................18 Geabsorbeerde dosis...............................................................................................................18 Intreedosis, uittreedosis en orgaandosis .................................................................................18 Equivalente dosis .....................................................................................................................19 Effectieve dosis ........................................................................................................................20 Effectieve volgdosis .................................................................................................................20 Samenvatting ...........................................................................................................................22 Oefenvragen ............................................................................................................................23

Biologische effecten van ioniserende straling......................................................... 25 Inleiding....................................................................................................................................26 Het effect van ioniserende straling op cellulair niveau.............................................................26 Indeling van biologische effecten.............................................................................................26 Niet-kansgebonden (deterministische) effecten ......................................................................27 Kansgebonden (stochastische) effecten..................................................................................27 Genetische effecten .................................................................................................................28 Prenatale schade .....................................................................................................................28 Deterministische effecten bij prenatale blootstelling................................................................28 Kansgebonden effecten bij prenatale blootstelling ..................................................................29 Dosis-effect-relatie ...................................................................................................................29 Samenvatting ...........................................................................................................................30 Oefenvragen ............................................................................................................................31

Stralingsbelasting en -risico’s in de werkomgeving en in het leefmilieu .............. 33 Inleiding....................................................................................................................................34 Achtergrondstraling ..................................................................................................................34 Kunstmatige stralingsbelasting ................................................................................................35 Risico's van ioniserende straling..............................................................................................35 Jaardosis van blootgestelde werknemers................................................................................37 Risicovergelijking met andere beroepsgroepen en het dagelijkse leven.................................37 Samenvatting ...........................................................................................................................38 Oefenvragen ............................................................................................................................39

Wet- en regelgeving .................................................................................................... 41 Inleiding....................................................................................................................................42 Internationale regelgeving........................................................................................................42 Nationale wetgeving.................................................................................................................42 Definities ..................................................................................................................................43 Rechtvaardiging, Optimalisatie en Limitering ..........................................................................44 Radionuclidenlaboratoria (alleen voor 5B)...............................................................................47 Radionuclidenlaboratoria extra informatie (alleen voor 5B; geen examenstof) .......................48 Samenvatting ...........................................................................................................................49 Oefenvragen ............................................................................................................................50

6 Praktische stralingsbescherming (algemeen en bij röntgentoestellen in het bijzonder)............................................................................................................................. 52 6.1

Inleiding....................................................................................................................................53


Blz. 2

6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

7

Stralingsbescherming bij uitwendige blootstelling (algemeen) ................................................53 Stralingsbescherming voor (blootgestelde) werknemers bij röntgenstraling ...........................55 Extra informatie voor röntgentoepassingen (geen examenstof) ..............................................57 Samenvatting ...........................................................................................................................59 Oefenvragen ............................................................................................................................60

Atoombouw, radioactiviteit en radioactief verval .................................................... 61

7.1 7.3 7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.3 7.4.4 7.4.5 7.4.6 7.5 7.6

8

Inleiding....................................................................................................................................62 Activiteit ....................................................................................................................................64 Radioactief verval.....................................................................................................................66 Alfaverval ()............................................................................................................................66 Bètaverval ()...........................................................................................................................66 Electroncapture of elektronenvangst .......................................................................................68 Isomere overgang en Interne Conversie..................................................................................68 Neutronenstraling.....................................................................................................................69 Vervalschema's ........................................................................................................................70 Samenvatting ...........................................................................................................................72 Oefenvragen ............................................................................................................................73

Interactie van straling met materie............................................................................ 75

8.1 8.2 8.3 8.4 8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4 8.5 8.6 8.7

9

Inleiding....................................................................................................................................76 Alfa-straling ..............................................................................................................................76 Bètastraling ..............................................................................................................................76 Elektromagnetische straling.....................................................................................................78 Foto-effect ................................................................................................................................78 Compton-effect.........................................................................................................................78 Paarvorming.............................................................................................................................78 Verzwakking van mono-energetische elektromagnetische straling.........................................79 Neutronenstraling.....................................................................................................................80 Samenvatting ...........................................................................................................................81 Oefenvragen ............................................................................................................................82

Detectie van ioniserende straling.............................................................................. 83

9.1 9.2 9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.3 9.3.1 9.4 9.4.1 9.4.2 9.4.3 9.5 9.5.1 9.5.2 9.6 9.7

Inleiding....................................................................................................................................84 Gasgevulde detectoren ............................................................................................................84 Ionisatiekamer..........................................................................................................................84 Proportionele telbuis ................................................................................................................85 Geiger-Müller telbuis ................................................................................................................85 Vloeistof detectoren .................................................................................................................85 Vloeistofscintillatieteller (Liquid scintillation counter) ...............................................................85 Vaste-stofdetectoren ................................................................................................................86 Vaste-stofscintillatiedetectoren ................................................................................................86 Halfgeleiderdetectoren .............................................................................................................87 Thermoluminescentiedetector (TLD) .......................................................................................87 Activiteitsmetingen ...................................................................................................................87 Telrendement ...........................................................................................................................87 Telnauwkeurigheid ...................................................................................................................88 Samenvatting ...........................................................................................................................89 Oefenvragen ............................................................................................................................90

10

Praktische stralingsbescherming bij radioactieve stoffen.................................. 91

10.1 10.2 10.3 10.3.1 10.3.2 10.3.3 10.3.4 10.3.5 10.3.6 10.4 10.5 10.6

Stralingsbescherming bij uitwendige blootstelling aan deeltjesstraling ...................................92 Stralingsbescherming bij uitwendige blootstelling aan gammastraling....................................93 Inwendige besmetting (5B) ......................................................................................................94 Voorgeschreven werkkleding...............................................................................................95 Voorbereiding van de handelingen......................................................................................96 Handschoenen.....................................................................................................................96 Stralingsniveau- en besmettingsmeetapparatuur ................................................................96 Zuurkast ...............................................................................................................................97 Radioactieve besmetting .....................................................................................................97 Extra informatie voor 5A en 5B (geen examenstof).................................................................98 Samenvatting .........................................................................................................................101 Oefenvragen ..........................................................................................................................102

Geraadpleegde literatuur ................................................................................................. 103 Index................................................................................................................................... 104 Bijlagen .............................................................................................................................. 107 © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 3

Antwoorden op de oefenvragen......................................................................................................107 Overzicht chemische symbolen ......................................................................................................109 Toelichting Persoonsdosimetrie......................................................................................................113


Blz. 4

Inleiding en verantwoording De theorie van de cursus Stralingsbescherming op deskundigheidsniveau 5A/5B wordt in de voor u liggende syllabus beschreven. Deze syllabus is ontwikkeld door de Stralingsbeschermingseenheid en de sector bedrijfsopleidingen van het Opleidingsinstituut. Deskundigheidsniveau 5A is voor medewerkers die werken met gesloten radioactieve bronnen of toestellen die ioniserende straling uitzenden. Deskundigheidsniveau 5B is voor medewerkers die handelingen verrichten met open radioactieve stoffen. De cursus Stralingsbescherming op deskundigheidsniveau 5A/5B is een tweedaagse cursus. Op de eerste dag wordt de algemene basiskennis, de theorie besproken. Dit onderdeel wordt aangevuld met de instellingsgebonden stralingshygiënische regelgeving van het Erasmus MC, waarvoor een apart syllabus ontvangt. Tijdens de tweede cursusdag worden de praktische vaardigheden geoefend. De cursus wordt afgesloten met een multiple choice toets. Indien u deze toets met een voldoende resultaat afsluit en u het practicum 5A respectievelijk 5B met goed gevolg heeft afgerond, ontvangt u het diploma: “Stralingsbescherming op deskundigheidsniveau 5B of 5A”. Voor de cursus Stralingsbescherming op deskundigheidsniveau 5A/5B is een landelijke erkenning afgegeven door het Ministerie van SZW. Na ieder hoofdstuk wordt een korte samenvatting gegeven, gevolgd door enkele oefenvragen. In bijlage 1 zijn de antwoorden op deze oefenvragen terug te vinden. Op de volgende pagina vindt u het programma voor het theoretische deel van de cursus. Van u wordt verwacht dat u voor aanvang van de cursus deze syllabus globaal heeft doorgenomen. Ter ondersteuning van de lesactiviteiten ontvangt u hand-outs van de presentatie. Wij wensen u veel succes bij het volgen van de cursus.

Copyright © (2008)

Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Niets uit deze module mag verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie, microfilm, geluidsband, elektronisch of op welke andere wijze dan ook en evenmin in een retrieval systeem worden opgeslagen zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de Erasmus MC Zorgacademie en de Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC.


Blz. 5

Programma Onderwerp: Docent: Tijd: Inhoud:

Instellingsgebonden stralingshygiënische regelgeving Adviseur stralingsbescherming 09.00-09.20 uur De stralingsbeschermingsorganisatie in het Erasmus MC wordt besproken. Er wordt nader ingegaan op de complexvergunning, de interne Regelingen Stralingshygiëne, en de schriftelijke interne toestemmingen. De verantwoordelijkheden en de bevoegdheden van de verschillende, bij ioniserende straling, betrokken personen worden eveneens uitgelegd.

Onderwerpen: Docent: Tijd: Literatuur: Inhoud:

Röntgenstraling, lineaire versnellers en dosimetrie Erasmus MC Zorgacademie 09.20 – 10.30 uur Hoofdstuk 1 en 2 Straling afkomstig van röntgentoestellen en deeltjesversnellers. De meest gebruikte dosimetrische grootheden en de daarbij behorende eenheden komen aan de orde. Er wordt uitgelegd waarom er verschillende grootheden zijn en wanneer welke grootheid gebruikt dient te worden. De volgende grootheden komen aan bod: geabsorbeerde dosis, intreedosis, uittreedosis, equivalente dosis, effectieve dosis en effectieve volgdosis. Ook worden dosistempo, equivalentdosistempo en effectief dosistempo besproken.

Onderwerpen: Biologische effecten van straling, stralingsbelasting en -risico’s in de werkomgeving en in het milieu, weten regelgeving stralingsbescherming Docent: Erasmus MC Zorgacademie Tijd: 10.45 – 11.45 uur Literatuur: Hoofdstuk 3 t/m 5 Inhoud: De biologische effecten van ioniserende straling worden besproken. Hierbij komen de volgende onderwerpen aan de orde: het effect van ioniserende straling op cellulair en moleculair niveau; somatische en genetische effecten; vroege en late effecten; deterministische en stochastische effecten; prenatale schade; dosis effect relatie voor deterministische en stochastische effecten. Vervolgens wordt ingegaan op de natuurlijke achtergrondstraling, de kunstmatige achtergrondstraling, beroepshalve blootstelling, de risico’s van straling en de risicogetallen voor fataal verlopende kanker en genetische effecten. Verder wordt een risicovergelijking gemaakt met andere beroepen en gebeurtenissen uit het dagelijks leven. En er wordt aandacht besteed aan de weten regelgeving wat betreft de stralingsbescherming. Onderwerp: Docent: Tijd: Literatuur: Inhoud:

Praktische stralingsbescherming (algemeen en bij röntgentoestellen in het bijzonder) Erasmus MC Zorgacademie 11.45 –12.30 uur Hoofdstuk 6 De beschermingsmogelijkheden bij uitwendige bestraling, zoals afscherming, tijd en afstand worden behandeld. Er wordt uitgelegd op welke positie men het beste kan gaan staan en welk loodschort men moet dragen bij röntgentoepassingen.

Lunch

12.30 – 13.30 uur


Blz. 6

Onderwerpen: Atoombouw, radioactiviteit, radioactief verval, stralingsinteractie met materie en detectie van straling Docent: Erasmus MC Zorgacademie Tijd: 13.30 – 14.30 Literatuur: Hoofdstuk 7 Inhoud: Atoombouw; radioactiviteit en radioactief verval; verschillende wijzen waarop radioactief verval kan plaatsvinden (-, - of -straling). Onderwerpen: Docent: Tijd: Literatuur: Inhoud:

Interactie van straling met materie en detectie van straling Erasmus MC Zorgacademie 14.45 – 15.45 uur Hoofdstuk 8 en 9 Per stralingssoort worden de verschillende interactieprocessen met materie beschreven. Door inzicht te hebben in de interactieprocessen is het mogelijk afschermingsberekeningen te maken en kan de veilige afstand tot de stralingsbron worden bepaald. Hierdoor is het dus mogelijk om vooraf een goede risicoanalyse van handelingen met stralingsbronnen te maken. De verschillende detectieapparaten worden besproken. Vervolgens komen aan de orde activiteitsmetingen, het telrendement en het teltempo.

Onderwerp: Docent: Tijd: Literatuur: Inhoud:

Praktische stralingsbescherming bij radioactieve stoffen Erasmus MC Zorgacademie 15.45 –17.00 uur Hoofdstuk 10 De beschermingsmogelijkheden bij uitwendige bestraling, zoals afscherming, tijd en afstand worden behandeld. Tevens worden regels gegeven om veilig met open radioactieve stoffen te werken, zodat inwendige besmetting wordt vermeden. Er staat o.a. beschreven welke werkkleding is voorgeschreven, hoe de voorbereiding dient plaats te vinden, op welke wijze handschoenen en zuurkast moeten worden gebruikt bij het werken met open radioactieve stoffen. Tevens wordt vermeld wat de toelaatbare besmetting is in een radionuclidenlaboratorium en hoe een eventuele besmetting moet worden opgeruimd.


Blz. 7

Geschiedenis

Geschiedenis 1

Röntgenstraling

Wilhelm Conrad Röntgen nam op vrijdag 8 november 1895, tijdens een experiment met gasontladingsbuizen, voor het eerst een hem onbekende stralingssoort waar. Deze stralingssoort gaf hij de naam “X-straling”. Na de eerste ontdekking sloot hij zich zeven weken in zijn laboratorium op, waar hij ook at en sliep. Hij beschreef in zijn eerste publicatie de stralingssoort die in staat was door hout, menselijk vlees en andere niet-doorzichtige materialen heen te dringen. Tijdens een lezing op 23 januari 1896 maakte hij de beroemde foto van de hand van de anatoom Albert von Kölliker, op wiens voorstel daarna de naam 'röntgenstraling' werd aanvaard. Vermoedelijk had Röntgen bij zijn eerste lezingen al een aantal mogelijke toepassingen van de door hem ontdekte straling genoemd. In elk geval volgden de eerste, vooral medische toepassingen al heel snel: reeds in januari 1896 werd een schot hagel in de hand van een jager met behulp van “X-stralen” nauwkeurig gelokaliseerd. Ook bij het zetten van een gebroken been bleek de nieuwe stralingssoort een uitstekend hulpmiddel. 2

Radioactiviteit

Henri Becquerel was een in 1852 te Parijs geboren fysicus. Op 2 februari 1896 maakte hij zijn ontdekking van natuurlijke radioactiviteit bekend. Deze ontdekking kwam voort uit het onderzoek van “pekblende”, een mineraal dat uranium en (zoals we nu weten) radium bevat. In die tijd had het een zekere roem, omdat men het associeerde met goud en zilver. Becquerel dacht aanvankelijk dat de zwarting van een fotografische plaat werd veroorzaakt door het licht, dat door fluorescerende of fosforescerende stoffen wordt uitgezonden. Voor zijn fluorescentieonderzoek gebruikte hij prachtige, gele kristallen. Toen deze kristallen op een goed ingepakte fotografische plaat werden gelegd en het zonlicht voor de fluorescentie zorgde, werd de plaat onder het kristal gezwart. Om dit verschijnsel verder te onderzoeken bedacht Becquerel een aantal proeven. Helaas liet de in zijn ogen onmisbare zon verstek gaan en werden de proeven uitgesteld. Toen de zon lang op zich liet wachten, ontwikkelde hij toch maar één van de platen en vond tot zijn verbazing dezelfde zwarting als na belichting door de zon. Hij was uiteraard reeds op de hoogte van de ontdekking van Röntgen en schreef de door hem gevonden zwarting toe aan straling die door het kristal werd uitgezonden. In principe was hiermee het verschijnsel ontdekt, dat op voorstel van Madame Curie de naam radioactiviteit kreeg. Misschien omdat radioactiviteit een veel gecompliceerder fenomeen is dan uitzending van röntgenstraling, heeft het een aantal jaren geduurd voordat de meest basale feiten bekend werden. Naast Becquerel zijn aan de reeks ontdekkingen, die in een tijdsbestek van een paar jaar plaatsvonden, vooral de namen van Marie Curie-Sklodowska (1867-1934), Pierre Curie (1859-1906) en Ernest Rutherford (1871-1937) verbonden. Marie Sklodowska huwde in 1895 met de franse fysicus Pierre Curie. Ze wijdde haar doctoraalstudie bij Henri Becquerel aan natuurlijke radioactiviteit. Zij vond dat de intensiteit van de straling evenredig was met de hoeveelheid uranium, onafhankelijk van de chemische verbinding daarvan en onafhankelijk van uitwendige factoren, zoals temperatuur en druk. Becquerel had eerder gevonden, dat de lucht door pekblende werd geïoniseerd. In juli 1896 berichtten Pierre en Marie Curie over de isolatie van een kleine hoeveelheid materiaal uit pekblende, dat de naam Radium kreeg. De ontdekking van het element Polonium (naar de Poolse afkomst van Marie) was gedateerd op 18-07-1898. Ze ontdekten dat radium 3 soorten straling uitzendt (-, -, en -straling) en dat er een gas vrijkomt (radon!).


Blz. 9

Geschiedenis De zeer snelle ontwikkeling van vooral de medische toepassingen van röntgenstraling, in het bijzonder de fluoroscopie ('doorlichting'), had ook negatieve gevolgen. Men was zich immers van geen gevaren bewust, hield de handen en andere lichaamsdelen onbekommerd in de stralenbundel en werkte met primitieve, niet afgeschermde apparaten. Thorium en radium vonden al vrij snel hun toepassing in de geneeskunde: thorium als contrastmiddel bij röntgenonderzoeken, radium (en radon) vooral in de radiotherapie. Vooral thorium heeft onder de patiënten veel slachtoffers gemaakt. Pas nadat onder de beroepsbeoefenaren vele slachtoffers waren gevallen, drong het omstreeks 1915 tot de mensen door dat veiligheidsmaatregelen moesten worden getroffen. Madame Curie nam zelf geen veiligheidsmaatregelen in acht bij het hanteren van radioactieve stoffen. Ze eiste dit wel van haar medewerkers. Aan het einde van haar leven had ze ernstige “brand”-wonden aan haar handen. Ze stierf op 4 juli 1934 aan leukemie. 3

Elektromagnetische straling

Tot de grote groep van elektromagnetische straling behoren onder andere de radiogolven, infrarood, zichtbaar licht, ultraviolet, röntgenstraling en -straling. Elektromagnetische golven zijn periodieke verstoringen van het elektrische en het magnetische veld. Het enige verschil tussen de diverse soorten elektromagnetische straling is de energie. Het transport van deze energie gebeurt in pakketjes van een vaste grootte. Deze pakketjes worden fotonen genoemd. Fotonen kunnen als een soort deeltjes zonder massa en zonder afmetingen worden beschouwd. Bij de laag-energetische vormen van elektromagnetische straling zoals radiogolven en licht kan men deze opdeling in fotonen nauwelijks waarnemen. Bij de hoogenergetische elektromagnetische straling (- en röntgenstraling) is dit deeltjeskarakter veel beter waar te nemen. Pas als de straling voldoende energie heeft om elektronen los te maken, ionisaties te veroorzaken, wordt de stralingssoort tot de groep ioniserende straling gerekend. Om een indruk van de orde van grootte te krijgen het volgende: fotonen in zichtbaar licht hebben een energie van enkele eV’s, voor ionisatie is minimaal enkele tientallen eV’s nodig. De energie van - en röntgenstraling variëren van enkele keV’s tot enkele MeV’s.


Blz. 10

1 Röntgentoestellen en lineaire versnellers

1

Röntgentoestellen en lineaire versnellers

Dit hoofdstuk beschrijft de werking van de röntgenbuis en de lineaire versneller. Leerdoelen  U kunt de werking van de röntgenbuis omschrijven. 

U weet dat straling uit een röntgenbuis uit een spectrum van energieën bestaat.



U kent de begrippen fotonen, focus, poly-energetisch, divergerend, diafragma, kV, mAs en filtering.


Blz. 11

1 Röntgentoestellen en lineaire versnellers 1.1

Inleiding

Er bestaan verschillende soorten straling, zoals bijvoorbeeld straling opgewekt met een magnetron en zichtbaar licht (elektromagnetische straling). Elektromagnetische straling is een stralingssoort die bestaat uit hele kleine massaloze energiepakketjes, fotonen of quanten genoemd. Röntgenstraling behoort tot de groep van elektromagnetische straling. In dit hoofdstuk wordt dieper ingegaan op straling opgewekt met een röntgentoestel. Deze stralingssoort behoort in tegenstelling tot de andere genoemde stralingssoorten tot de groep ioniserende straling. Ioniserende straling kan je niet zien, horen, ruiken, proeven en voelen. Zij is echter wel in onze omgeving aanwezig en is in staat biologische effecten te veroorzaken. In de medische wereld wordt ioniserende straling gebruikt om in de mens te kunnen kijken (diagnostiek). Ioniserende straling wordt ook gebruikt om cellen te doden (therapie). Er bestaat ook niet-ioniserende straling zoals laser, infrarood, radar en microgolven. Deze wordt hier niet behandeld.

1.2

Röntgenstraling uit een röntgentoestel

Een röntgenbuis bestaat uit een glazen buis waarbinnen grote onderdruk heerst, meestal wordt er gesproken over een vacuümbuis. In deze buis bevinden zich twee elektroden, een elektrisch negatief geladen kathode en een elektrisch positief geladen anode. De anode wordt ook wel trefplaat of focus genoemd. Door een gloeistroompje door de kathode te laten lopen wordt deze verhit tot tenminste 2200C en gaat elektronen uitzenden (emitteren). Het spanningsverschil tussen anode en kathode zorgt ervoor dat de uitgezonden elektronen versneld naar de anode bewegen. De maximale energie van de elektronen is gelijk aan het spanningsverschil tussen kathode en anode. Het is noodzakelijk dat er in de buis nagenoeg vacuüm heerst zodat de elektronen zich zonder botsingen met luchtmoleculen naar de anode kunnen begeven.

lekstraling

gloeidraad (kathode)

focus (anode) elektronen

-

+

vacuümbuis röntgenstraling Figuur 1.1

Schematisch weergave van een röntgenbuis.

De officiële eenheid van energie is joule (J). Stralingsenergieën worden echter uitgedrukt in een andere eenheid, de elektronvolt. Eén elektronvolt (eV) is de bewegingsenergie van een elektron dat een spanningsveld van 1 volt doorloopt. 1 eV = 1,6·10-19 J.


Blz. 12

1 Röntgentoestellen en lineaire versnellers Bij afremming in de anode wordt de bewegingsenergie van de elektronen omgezet elektromagnetische straling, röntgenstraling. De maximale energie (Emax) van de opgewekte röntgenstraling is gelijk aan de maximale bewegingsenergie van de elektronen. Omdat de energieën van de elektronen op het moment van afremmen verschillend zijn en omdat zij niet allemaal even sterk worden afgeremd, hebben de ontstane fotonen verschillende energieën. Röntgenstraling uit een röntgenbuis bestaat hierdoor steeds uit een mengsel van verschillende fotonenergieën. Dit mengsel van verschillende fotonenergieën wordt poly-energetisch genoemd. Naast het poly-energetisch spectrum van de röntgenbuis ontstaat er ook karakteristieke röntgenstraling omdat er elektronen uit het anode-materiaal worden gestoten. De opgewekte röntgenstraling kan door de stand van het focus (anodehoek) zoveel mogelijk in de richting van een dunner gedeelte, het venster, van de buis worden geleid. De röntgenbundel is divergerend, dit betekent dat deze steeds breder wordt naarmate de afstand tot het focus toeneemt. Om de bundel zo smal mogelijk te houden wordt gebruik gemaakt van een diafragma. Dit werkt op dezelfde wijze als bij een fototoestel. Om er zeker van te zijn dat alleen het gewenste gebied wordt bestraald wordt bij een röntgenbuis altijd gebruik gemaakt van een lichtveld. Dit markeert het röntgenveld. Een röntgenbuis zal alleen straling uitzenden als er een spanningverschil tussen anode en kathode aanwezig is, dus als de startknop wordt ingedrukt. Een deel van de opgewekte röntgenstraling zal niet via het venster naar buiten treden, maar uit andere gedeelten van de buis naar buiten “lekken”. Dit wordt lekstraling genoemd. Het opgewekte spectrum en het uittredende spectrum kan worden weergegeven in een grafiek waarbij op de horizontale as de fotonenergie en op de verticale as de relatieve intensiteit wordt uitgezet. Doordat de opgewekte röntgenstraling door het venster van de buis naar buiten treedt, wordt het röntgenspectrum gefilterd. De fotonen met lage energie zullen door het venster worden tegengehouden terwijl de fotonen met hogere energie ongehinderd het venster kunnen passeren. In figuur 1.2 is de doorgetrokken lijn het gefilterde spectrum. Door het plaatsen van een extra filter kan het spectrum nog verder worden gefilterd waardoor er een röntgenspectrum met relatief hoge energie overblijft.

Figuur 1.2 Röntgenspectra als gevolg van verschillende buisspanningen variërend van 65 kV tot 200 kV.

Door het verhogen van de buisspanning verandert de maximale energie van de röntgenstraling. Door verandering van de buisstroom neemt de hoeveelheid (de intensiteit) straling toe. De buisstroom (I) in milliampère (mA) is het aantal elektronen dat het focus per seconde raakt. De buislading (buisstroom  tijd) ook wel mAs-getal genoemd is het totaal aantal elektronen dat het focus per belichting raakt. 1.3

Verschil tussen - en röntgenstraling

Zowel - als röntgenstraling zijn elektromagnetische straling. Het onderscheid wordt gemaakt op grond van hun herkomst: -straling is afkomstig uit de kern van een atoom, terwijl röntgenstraling het gevolg is van energieverlies van elektronen. Een ander kenmerk is het volgende:


Blz. 13

1 Röntgentoestellen en lineaire versnellers Röntgenstraling afkomstig van een toestel kan worden uitgezet, terwijl de gammastraling afkomstig van een radioactieve stof continu is en slechts kan worden afgeschermd. 1.4

Afschermingprincipe en afschermingsmateriaal

De intensiteit van röntgenstraling wordt verminderd doordat er wisselwerking plaatsvindt met het afschermingsmateriaal. Omdat röntgenstraling elektromagnetische straling is, vindt de wisselwerking niet plaats via een eenvoudig botsingsprincipe maar via een complexe wijze van energieoverdracht. Het resultaat van deze energieoverdracht is dat van een enkel röntgenfoton niet met zekerheid kan worden gezegd of dit een interactie zal ondergaan. Als hele groepen röntgenfotonen worden beschouwd kan wel iets worden gezegd over de kans op een interactie. Het blijkt dat er per energieinterval en per afschermingsmateriaal een bepaalde dikte is waarbij de stralingsintensiteit van de bundel wordt gehalveerd, “de halveringsdikte”. De halveringsdikte is die dikte van het materiaal die nodig is om de intensiteit van de straling te halveren. Dit betekent dat indien er een halveringsdikte aan afschermingsmateriaal is gebruikt de stralingsintensiteit achter deze afscherming nog maar de helft is. Wordt er afschermingsmateriaal met een dikte gelijk aan twee keer de halveringsdikte gebruikt dan is de stralingsintensiteit achter de afscherming nog maar de helft van de helft (= ¼). Wordt er afschermingsmateriaal met een dikte gelijk aan drie keer de halveringsdikte gebruikt dan is de stralingsintensiteit achter de afscherming nog maar de helft van de helft van de helft (= 1/8). De halveringsdikte is alleen constant bij mono-energetische straling en als de stralingsbundel heel smal is. Bij röntgenstraling blijkt het stralingsniveau achter de afscherming hoger te zijn dan volgens bovenbeschreven wetmatigheid omdat deze stralingssoort niet homogeen is. Afscherming van elektromagnetische straling geschied het meest efficiënt met een materiaal met een hoog Z-getal (veel protonen in de kern). In de regel is dit een zwaar materiaal. Een zeer geschikt materiaal voor afscherming van elektromagnetische straling is lood. Kamers bestemd voor vaste röntgenopstelling worden in het algemeen voorzien van een hoeveelheid lood. (hierover meer in hoofdstuk 9) 1.5

Afscherming van röntgenstraling afkomstig uit een röntgentoestel

Omdat de straling die uit de röntgenbuis komt poly-energetisch is, gaat het verhaal van de halveringsdikte niet geheel op. In het afschermingsmateriaal zal meer straling met lage energie dan met hoge energie worden geabsorbeerd, waardoor de hoge energieën overblijven en de straling steeds “harder” wordt. De halveringsdikte is hierdoor geen constante meer, maar neemt toe. Er is steeds meer materiaal nodig om de stralingsintensiteit te halveren. Bij de afscherming van röntgenstraling spreekt men meestal van een eerste halveringsdikte (hvd1) en een tweede halveringsdikte (hvd2), waarbij de tweede halveringsdikte groter is dan de eerste (er is dus meer materiaal nodig om de intensiteit nogmaals te halveren). Het absorberen van de lage energieën gaat immers eenvoudiger dan van de hoge energieën. De verhouding tussen hvd1 en hvd2 wordt de homogeniteitscoëfficiënt genoemd. Hoe dichter bij 1 hoe homogener de uittredende straling is. (homogene bundel: de eerste halveringsdikte is gelijk aan de tweede halveringsdikte) homogeniteitscoëfficiënt 

hvd1 hvd 2

(In de radiodiagnostiek wordt ook de term heterogeniteitsgraad gebruikt; dit is de verhouding tussen hvd2 en hvd1). © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 14


Verandering van het spectrum bij gebruik van filters

In de radiodiagnostiek wordt, om de stralingsbelasting voor de patiënt zoveel mogelijk te beperken, de primaire röntgenbundel gefilterd. De lage energieën, die onnodig een bijdrage aan de dosis leveren, verdwijnen door deze filtering uit het spectrum. De beeldvorming verandert hierdoor niet omdat deze straling met lage energieën toch niet door de patiënt komt en dus niet aan de beeldvorming bijdraagt. De stralenkwaliteit wordt door het filteren homogener en de gemiddelde fotonenergie wordt hoger, de röntgenbundel bevat ‘hardere’ straling. Het totale filter van een röntgenbuis bedraagt circa 2,5 mm aluminium-equivalent (dit geldt niet voor tandartstoestellen en niet voor toestellen voor mammografie). Aluminium-equivalent wil zeggen dat de afschermende werking gelijk is aan de opgegeven hoeveelheid aluminium, het gekozen materiaal hoeft dus niet noodzakelijk aluminium te zijn. Aangezien het 2,5 mm aluminium een minimumeis is, wordt in de praktijk vaak nog een extra filter van 2 mm Al toegevoegd. Hoe hoger de ingestelde spanning is hoe meer filtering moet worden gekozen. Bij thorax-opnamen zelfs een extra filter van 0,13 mm Cu + 1 mm Al. Dit heeft als resultaat dat de röntgenbundel nog homogener wordt en dat er minder straling door de patiënt geabsorbeerd wordt. Het koperfilter wordt altijd gecombineerd met een aluminiumfilter; waarbij het aluminiumfilter het dichtst bij de patiënt wordt geplaatst. 1.7

Straling afkomstig uit lineaire versnellers

Het bekendste bestralingstoestel in de radiotherapie is de lineaire versneller. Het werkingsprincipe van de lineaire versneller is in grote lijnen gelijk aan dat van de röntgenbuis. In een versnellerbuis wordt een hoog spanningsveld opgebouwd. Vervolgens worden elektronen door een elektronenkanon in de versnellerbuis geschoten. De elektronen worden door het spanningsveld langs een rechte baan in de versnellerbuis versneld. Deze buis kan een lengte hebben van ongeveer 20 cm voor een kleine versneller (4 MV) tot meer dan 2 meter voor een versneller van 20 MV en hoger. In veel deeltjesversnellers is de versnellerbuis liggend gemonteerd in een roterende arm, de gantry. Om de gantry in evenwicht te houden is deze voorzien van een contragewicht. Na de lineaire versnellerbuis komen de elektronen bij een afbuigmagneet, waar ze van richting worden veranderd. Bij het verlaten van deze magneet hebben de elektronen een zeer hoge bewegingsenergie en heeft de elektronenbundel een diameter van slechts enkele millimeters. In de “elektronenmode” van de versneller wordt deze elektronenbundel door een dun metaalfolie via een collimatorgedeelte naar buiten gebracht. De collimator is het diafragma van een deeltjesversneller. In de “fotonenmode” treft de elektronenbundel een trefplaatje of target van zwaar metaal, vaak wolfraam, waarin de elektronen worden afgeremd, hetgeen gepaard gaat met het opwekken van hoog-energetische fotonen. Als de energie van de fotonen 8 MV of hoger is dan kan een gamma-neutron reactie optreden waardoor neutronen worden vrijgemaakt in het aangestraalde materiaal. Hierdoor wordt een neutron uit de kern gestoten. Door het uitzenden van het neutron heeft de kern een neutron minder en is in veel gevallen daardoor een radionuclide gevormd. Dit wordt activering genoemd.


Blz. 15


Oefenvragen

1 Röntgenstraling a) is altijd afkomstig uit een röntgenbuis b) c) d)

onderscheidt zich van -straling enkel door de herkomst van de straling is altijd mono-energetisch vermindert na uitschakelen van de buis geleidelijk in intensiteit

2 Röntgenstraling a) is altijd poly-energetisch b) bestaat uit elektronen c) kan ook uit een magnetron komen d) ontstaat in de gloeidraad van een radiodiagnostiektoestel

3 Door het plaatsen van een extra filter voor een röntgenbuis ontstaat ten opzichte van een ongefilterd spectrum een röntgenspectrum a) met een hogere gemiddelde energie b) met een lagere gemiddelde energie c) met gelijke gemiddelde energie d) met gelijke gemiddelde energie maar met een hoger maximale energie

4 Röntgenstraling kan het best worden afgeschermd met a) perspex b) lood c) aluminium d) filtermateriaal

5 De door een röntgenbuis uitgezonden straling a) b) c) d)

heeft geen ioniserend vermogen vermindert geleidelijk in intensiteit na uitschakeling van de buis behoort tot de groep elektromagnetische straling is niet in staat biologische effecten te veroorzaken


Blz. 16

2 Dosimetrie

2

Dosimetrie

In dit hoofdstuk komen de meest gebruikte dosimetrische grootheden en de daarbij behorende eenheden aan de orde. Er wordt uitgelegd waarom er verschillende grootheden zijn en wanneer welke grootheid gebruikt dient te worden. De volgende grootheden komen aan de orde: geabsorbeerde dosis, equivalente dosis, effectieve dosis en effectieve volgdosis. Ook worden dosistempo, equivalent dosistempo en effectief dosistempo besproken. Met behulp van deze grootheden worden risicoanalyses voor de handelingen gemaakt. Enkele van deze grootheden worden in de Kernenergiewet gebruikt om de bovengrenswaarden van blootstelling aan ioniserende straling, de dosislimieten, vast te leggen. Bij de behandeling van patiënten met ioniserende straling moet voor aanvang bekend zijn welke “dosis” men toedient. Vaak wordt “dosis” gebruikt terwijl effectieve dosis, of volgdosis of een van de andere grootheden wordt bedoeld. In dat geval kan er onduidelijkheid ontstaan over de bedoelde stralingsdosis. Om dit te voorkomen is een gedegen kennis van de dosimetrische grootheden erg belangrijk. Leerdoelen  U kent de begrippen: 

geabsorbeerde dosis, dosistempo;

 

intreedosis, uittreedosis, orgaandosis equivalente dosis; equivalent dosistempo;



effectieve dosis; effectief dosistempo;



effectieve volgdosis;



stralingsweegfactor;

 

weefselweegfactor; dosisconversiecoëfficiënt.



U kent de stralingsweegfactoren van de verschillende stralingssoorten;



U kent de verbanden tussen de verschillende grootheden en u kunt eenvoudige dosisberekeningen maken.


Blz. 17

2 Dosimetrie 2.1

Inleiding

Vrij snel na de ontdekking van ioniserende straling was er behoefte aan een fysische grootheid om de “hoeveelheid straling” in uit te drukken. Een grootheid beschrijft een meetbaar fysisch begrip, zoals lengte, massa, of tijd. De grootheid wordt weergegeven met een speciaal daarvoor gekozen symbool, zoals l voor lengte, m voor massa en t voor tijd. De bijbehorende eenheid beschrijft een afgesproken maat voor zo’n grootheid. In bovenstaande voorbeelden zijn dat respectievelijk meter, kilogram en seconde. De hoeveelheid straling wordt in verschillende grootheden uitgedrukt. In de volgende paragrafen volgen de belangrijkste. 2.2

Geabsorbeerde dosis

Een grootheid die zowel voor deeltjes- als voor fotonenstraling mag worden gebruikt is de geabsorbeerde dosis (D), kortweg de dosis. De hiervoor gebruikte dimensie is de hoeveelheid geabsorbeerde energie per kilogram materiaal (J/kg). De afgesproken eenheid voor geabsorbeerde 

dosis is gray (Gy), 1 Gy = 1 J/kg, met als tijdsafgeleide het dosistempo ( D ) [Gy/s]. Eén gray is echter een grote dosis, in de praktijk wordt daarom vaak gebruik gemaakt van Gy of mGy. Aangezien de dosis in een materiaal is gedefinieerd, is het belangrijk altijd het materiaal waarin de dosis is bepaald te vermelden. 2.3

Intreedosis, uittreedosis en orgaandosis

Intreedosis De intreedosis is de dosis waar de röntgenbundel voor het eerst het lichaamsoppervlak snijdt (positie A in figuur 3.1), wordt vaak ook aangeduid als huiddosis. De eenheid waarin de huiddosis wordt uitgedrukt is de gray met als symbool Gy. Bij het meten van de intreedosis wordt vaak gebruik gemaakt van een zogenoemde ionisatiekamer; deze meet de intreedosis meestal in milligray (mGy).

A diafragma focus röntgenbundel Figuur 2.1

C

centrale as

ionisatiekamer

Intreedosis en uittreedosis

Uittreedosis De uitreedosis is de dosis op de plek waar de centrale röntgenbundel voor de tweede keer het lichaamsoppervlak snijdt (positie C in figuur 2.1). Orgaandosis Om een schatting te kunnen maak van de orgaandosis worden metingen uitgevoerd met behulp van fantomen. Een fantoom is een object van een bepaald materiaal, waarvan wordt aangenomen dat het de ioniserende straling op dezelfde wijze absorbeert en verstrooit als een bepaald soort menselijk weefsel. Geschikt materiaal om spierweefsel te simuleren is bijvoorbeeld water, maar ook perspex en paraffine worden gebruikt. Sommige fantomen zijn opgebouwd rond menselijk skeletten.


Blz. 18

2 Dosimetrie 2.4

Equivalente dosis

In weefselcellen kan de geabsorbeerde stralingsenergie schade veroorzaken. Deze schade is bij dezelfde afgegeven energie echter niet voor elke stralingssoort hetzelfde. -Deeltjes zullen namelijk in een beperkt gebied heel veel ionisaties veroorzaken waardoor de stralingsschade in dat gebied veel groter is dan bij dezelfde energieafgifte van bijvoorbeeld -straling. Dit wordt het verschil in biologische effectiviteit genoemd. Dit betekent dat de grootheid “geabsorbeerde dosis” niet de juiste grootheid is om stralingsdoses van verschillende stralingssoorten met elkaar te vergelijken. Door de dosis te vermenigvuldigen met een stralingsweegfactor 1 (WR) wordt voor dit verschil in biologisch effect gecorrigeerd. De stralingsweegfactor voor -straling is 20 en voor - en -straling 1. Voor neutronen varieert deze factor, afhankelijk van de energie, van 1 tot 20. De voor stralingssoort gecorrigeerde dosis wordt de equivalente dosis (H) genoemd, met als 

tijdsafgeleide het equivalent dosistempo H . H  WR  D

De SI-eenheid is nog steeds J/kg. Om onderscheid met de geabsorbeerde dosis te maken heeft deze eenheid de naam sievert (Sv) gekregen. Met behulp van de equivalente dosis (H) is het dus wel mogelijk verschillende stralingssoorten met elkaar te vergelijken en kunnen de dosisbijdrage van verschillende soorten straling bij elkaar worden opgeteld. - 1 Gray - of -straling veroorzaakt een equivalente dosis van 1 Sv - 1 Gray -straling veroorzaakt een equivalente dosis van 20 Sv - 1 Gray -straling + 1 Gray -straling veroorzaakt een equivalente dosis van 21 Sv. Om een schatting te maken van het equivalente dosistempo voor - en -straling kan van onderstaande vuistregels gebruik gemaakt worden.

-straling op 30 cm:



Hβ  100  A Sv/h; met A is de activiteit in MBq mits E  200 keV

-straling op 30 cm:



Hγ  3  A

Sv/h; met A is de activiteit in MBq

Bij energieën onder de 200 keV mag deze vuistregel niet worden toegepast, omdat op 30 cm afstand de dracht van de bètadeeltjes is bereikt en derhalve het equivalente dosistempo gelijk aan 0 is.

115 1

De letter R staat in dit geval voor radiation.


Blz. 19

2 Dosimetrie 2.5

Effectieve dosis

Omdat het effect van ioniserende straling niet op alle organen en weefsels even groot is, wordt ook nog gecorrigeerd voor het orgaan of weefsel waarin de straling Tabel 2.1 Weefselweegfactoren is geabsorbeerd. Deze correctie kan worden uitgevoerd door weegfactor het invoeren van een weefselweegfactor 2 (WT). De orgaan (wT) weefselweegfactoren zijn afgeleid uit de relatieve gonaden 0,08 stralingsgevoeligheid van de organen en weefsels voor het rode beenmerg 0,12 ontstaan van stochastische effecten (zie hoofdstuk 3). In tabel dikke darm 0,12 longen 0,12 2.1 zijn voor de verschillende organen en weefsels de maag 0,12 weegfactoren gegeven. De waarden zijn afgeleid van een borstklier 0,12 referentiebevolking met een gelijke hoeveelheid mannen en blaas 0,04 vrouwen. Het stochastisch 3 risico als gevolg van een lever 0,04 schildklier 0,04 equivalente dosis van een orgaan kan door middel van de slokdarm 0,04 weegfactor worden omgerekend naar een vergelijkbaar risico huid 0,01 voor een bestraling van het gehele lichaam. Wanneer alle botoppervlak 0,01 organen en weefsels afzonderlijk eenzelfde equivalente dosis hersenen 0,01 speekselklieren 0,01 van bijvoorbeeld 1 Sv hebben is dit gelijk aan een bestraling overige 0,12 van het gehele lichaam waarbij 1 Sv wordt ontvangen. Het Totaal 1 totaal van alle weefselweegfactoren is tenslotte gelijk aan 1. De som van alle equivalente doses van de bestraalde organen en weefsels, elk vermenigvuldigd met de bijbehorende weegfactor, wordt de effectieve dosis (E) genoemd, eveneens met de eenheid sievert. Rekenvoorbeeld: De effectieve dosis bij een equivalente dosis van 2 mSv op de maag en op de blaas is gelijk aan:

E  (0,12  2)  (0,04  2)  0,32 mSv. 2.6

Effectieve volgdosis

Kenmerkend bij uitwendige bestraling is dat de stralingsenergie door het lichaam wordt geabsorbeerd op het moment van de blootstelling. Wordt het stralingsveld verlaten dan stopt de bestraling en dus ook de stralingsenergieabsorptie. Bij inname van radioactieve stoffen is dit wezenlijk anders. Zolang de radioactieve stoffen zich in het lichaam bevinden vormen zij een blijvende bron van straling. Na inname van radioactieve stoffen geschiedt de energieafgifte tijdens het vervalproces van de nuclide zolang de nuclide zich in het lichaam bevindt. De uiteindelijke “dosis” bij radioactieve stoffen in het lichaam is dus afhankelijk van de activiteit van de nuclide op het moment van inname, de halveringstijd van de nuclide en de verblijftijd van de nuclide in het lichaam (biologische verblijftijd). Voor kortlevende nucliden of stoffen die een zeer korte biologische verblijftijd in het lichaam hebben, gebeurt de inwendige bestraling gedurende een korte periode. Bij radionucliden met een lang verblijf in het lichaam kan de tijd van blootstelling zich uitstrekken tot vele jaren. Om de verblijftijd van een radionuclide in het lichaam te verdisconteren in de “dosis” bepaling is het begrip effectieve volgdosis (E50) ingevoerd. Met de effectieve volgdosis wordt de dosis over de komende 50 jaar bepaald als gevolg van de inname van de activiteit. De effectieve volgdosis kan worden bepaald met behulp van

115 2 3

De letter T staat voor tissue. Zie hoofdstuk 3.


Blz. 20

2 Dosimetrie de dosiscoëfficiënten (e50). Deze geeft de effectieve volgdosis als gevolg van 1 Bq inname van een nuclide. E50=e50Ainname Dosiscoëfficiënten zijn berekend voor inname door ingestie (inslikken van de stof), e50,ing en inhalatie (inademen van de stof), e50,inh en voor verschillende groepen mensen. Zo worden er voor de bevolking andere dosiscoëfficiënten gehanteerd dan voor de blootgestelde werknemers. De eenheid van e50 is Sv/Bq. De dosiscoëfficiënt is afhankelijk van de chemische verbinding van de radionuclide. Voor één radionuclide zijn daarom soms meerdere dosiscoëfficiënten berekend, afhankelijk van de chemische verbinding. De dosiscoëfficiënten variëren van 2·10-11 voor 99mTc tot 1·10-4 voor bijvoorbeeld plutonium. Rekenvoorbeeld: Bereken de effectieve volgdosis als gevolg van inslikken van 40 kBq 131I. e50, ing = 2,2·10-8 Sv/Bq (zie tabel 2.2) E50 = 40·103  2,2·10-8 = 0,88 mSv Tabel 2.2 Dosiscoëfficiënten van enkele veel gebruikte radionucliden.

nuclide

halveringstijd

3

12,3

jaar



-

1,8·10-11

e50 ing [Sv/Bq] 1,8·10-11

3

12,3

jaar

-

4,2·10-11

4,2·10-11

14

5730 jaar

-

5,8·10-10

5,8·10-10

32

14,3

dagen

-

2,9·10-9

2,4·10-9

33

25,4

dagen

-

1,3·10-9

2,4·10-10

35

87,4

dagen

-

1,1·10-9

1,9·10-10

35

87,4

dagen

-

1,2·10-10

7,7·10-10

51

27,7

dagen



3,6·10-11

3,7·10-11

90

2,7

dagen

-

1,7·10-9

2,7·10-9

Tc

6

uur



2,9·10-11

2,2·10-11

131

I

8

dagen

, 

1,1·10-8

2,2·10-8

177

6,7

dagen

, 

1,1·10-9

5,3·10-10

192

74

dagen

, 

4,9·10-9

1,4·10-9

H H-organisch C P P S anorganisch S organisch Cr Y

99m

Lu Ir

stralingssoort


e50 inh [Sv/Bq]

Blz. 21

2 Dosimetrie 2.7

Samenvatting

Grootheid Geabsorbeerde dosis

Omschrijving D

Intreedosis

D

Uittreedosis

D

Orgaandosis

D

Equivalente dosis

H

Effectieve dosis

E

eenheid

energieabsorptie in materiaal gray geabsorbeerde dosis in het centrum van de invallende bundel röntgenstraling geabsorbeerde dosis in het centrum van de uittredende bundel röntgenstraling geabsorbeerde dosis in een orgaan energieabsorptie in orgaan/weefsel biologisch gewogen som van equivalente doses stralingsdosis bij inname van radioactieve stoffen



Effectieve volgdosis E50

per tijdseenheid 

Gy/h



Gy/h



Gy/h



Gy/h

H



Sv/h

E



Sv/h

--

--

Gy

D

gray

Gy

D

gray

Gy

D

gray

Gy

D

sievert

Sv

sievert

Sv

sievert

Sv

e50 = dosiscoëfficiënt [Sv/Bq]




Hβ  100  A Sv/h; met A is de activiteit in MBq mits E  200 keV




Hγ  3  A



Blz. 22

2 Dosimetrie 2.8

Oefenvragen

1 De eenheid van effectieve dosis is: a) Gy b) Bq c) Sv/h d) Sv 2 De eenheid van de intreedosis is: a) Gy b) Bq c) Sv/h d) Sv 3 De uittreedosis is: a) altijd gelijk aan de intreedosis b) kleiner dan de intreedosis c) groter dan de intreedosis d) soms kleiner en soms groter dan de intreedososis 4 De stralingsweegfactor van -straling is: a) afhankelijk van de energie b) 1 c) 5 d) 20

(alleen 5A / 5B)

5 De effectieve volgdosis (alleen 5B) a) is de totale dosis als gevolg van opvolgende bestralingen b) is de effectieve dosis over de komende 50 jaar als gevolg van inname van een radioactieve stof c) geldt niet voor nucliden met een korte halveringstijd d) heeft als eenheid de gray 6 Wat is de effectieve volgdosis bij de inname van 1kBq 131I (e50 = 2,2·10-8 Sv/Bq) a)

22 Sv

b)

22 Gy

c)

2,2 Sv

d)

0,22 Sv


(alleen 5B)

Blz. 23

3 Biologische effecten van ioniserende straling

3

Biologische effecten van ioniserende straling

In dit hoofdstuk worden de biologische effecten van ioniserende straling besproken. Hierbij komen de volgende onderwerpen aan de orde: 

het effect van ioniserende straling op cellulair en moleculair niveau;



somatische en genetische effecten;

 

vroege en late effecten; deterministische en kansgebonden effecten;



prenatale schade;



dosis effect relatie voor deterministische en kansgebonden effecten.

Leerdoelen  U kent de verschillen tussen somatische en genetische effecten, tussen vroege en late effecten en tussen deterministische en kansgebonden (stochastische) effecten.  U weet welke effecten in welke groep thuis horen. Verder weet u bij welke stralingsdosis een bepaald effect kan optreden. 

U kent de prenatale schade die kan optreden. Verder kent u dosiseffect-relaties voor deterministische en kansgebonden (stochastische) effecten.



U kent het risicogetal voor fatale kankers voor blootgestelde werknemers (4 % per sievert) en kunt hier eenvoudige berekeningen mee uitvoeren en het risicogetal voor genetische effecten voor de gehele bevolking.


Blz. 25

3 Biologische effecten van ioniserende straling 3.1

Inleiding

Vrijwel direct na de ontdekking van röntgenstraling en radioactieve stoffen werd duidelijk dat aan de toepassingen hiervan gezondheidsrisico’s waren verbonden. Bij bijvoorbeeld artsen en assisterend personeel ontstonden verbrandingsverschijnselen aan de vingers of zelfs aan de hele hand als gevolg van medische onderzoeken waarbij röntgentoestellen werden toegepast. Deze effecten van ioniserende straling leidden reeds in het begin van deze eeuw tot waarschuwingen in, onder andere het Nederlands Tijdschrift voor Geneeskunde. Er werd destijds van uitgegaan dat onder een zogenaamde drempeldosis een veilig niveau van blootstelling aan straling bestond. Wanneer deze drempelwaarde niet werd overschreden, zou er geen schade worden aangericht. Deze veronderstelling bleek later niet juist te zijn. 3.2

Het effect van ioniserende straling op cellulair niveau

Bij blootstelling van een mens of ander levend organisme aan ioniserende straling zullen in de cellen ionisaties ontstaan. Ionisaties leiden tot veranderingen in organische moleculen waardoor chemische verbindingen gewijzigd kunnen worden, hetgeen uiteindelijk kan resulteren in biologische schade. Wanneer ioniserende straling een lichaam treft, kan met de cellen het volgende gebeuren:  de straling gaat door of langs de cel zonder schade aan te richten; 

de straling doodt de cel of vernietigt de mogelijkheid tot celdeling;

 de straling beschadigt het DNA, zonder dat de cel onmiddellijk dood gaat. Celdood heeft weinig effect als het aantal gedode cellen klein is of als door celreproductie van andere cellen binnen redelijke tijd het verlies kan worden aangezuiverd. Alleen als bepaalde grenzen van het verlies aan cellen worden overschreden, dus als de capaciteit voor celvernieuwing ontoereikend is, treden er merkbare effecten op. Als ioniserende straling het DNA in de celkern beschadigt kan er een mutatie optreden. De cel kan hierdoor een ontregelde groei gaan vertonen (kanker). 3.3

Indeling van biologische effecten

De biologische effecten van blootstelling aan ioniserende straling kunnen, afhankelijk van de te gebruiken indelingscriteria, worden ingedeeld in diverse categorieën: 

bij wie het effect zichtbaar wordt:  somatische effecten (in de bestraalde persoon); 



  

genetische effecten (in het nageslacht).

wanneer het effect zichtbaar wordt: vroege of directe effecten (binnen enkele uren tot weken); late effecten (na maanden, jaren).

de aard van het effect: 

deterministische effecten (niet-kansgebonden);



stochastische effecten (kansgebonden).

Deze methoden van indeling van biologische effecten vertonen een grote mate van overlap. Zo zijn genetische effecten kansgebonden (stochastisch) en kunnen de somatische effecten deterministisch of kansgebonden zijn. De late effecten zijn over het algemeen kansgebonden. De stralingsgevoeligheid hangt samen met de snelheid waarmee de cellen zich delen. Erg gevoelig zijn: stam- of kiemcellen van organen, zoals witte bloedcellen en darmcellen en cellen die zich regelmatig delen, of zich tussen celdelingen differentiëren en rijpen. Minder gevoelig zijn de cellen met een langere levensduur. Ze delen zich slechts als ze daartoe worden aangezet, bijvoorbeeld door beschadiging of celverlies. Het betreft cellen van bijvoorbeeld de lever, nier, alvleesklier en schildklier. Het minst gevoelig voor straling zijn cellen die niet meer delen, zoals zenuw- en hersencellen. © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 26


3.4

Niet-kansgebonden (deterministische) effecten

Deze effecten treden op wanneer de stralingsdosis een zekere drempeldosis overschrijdt. Bij doses kleiner dan 200 mSv zijn tot op heden geen deterministische effecten waargenomen. Dat is ondermeer bevestigd bij een aantal personen die zijn ingezet ter bestrijding van de gevolgen van het reactorongeluk in Tsjernobyl. De effecten zijn het gevolg van een tekort aan functionele cellen. Bij bestraling van het gehele lichaam komen ze het eerst tot uiting in organen, die voor hun functioneren een voortdurende aanmaak van cellen behoeven, zoals de bloedvormende organen, het maagdarmkanaal en in mindere mate de huid. De vroege effecten treden op binnen een aantal weken na de blootstelling. Niet-kansgebonden effecten zijn echter niet per definitie vroege effecten. Staar is een voorbeeld van een laat deterministisch effect. In de stralingsbescherming zijn de deterministische effecten van ondergeschikt belang aangezien de drempeldoses, waarbij deze effecten kunnen optreden, zeer hoog zijn. Tabel 3.1 Vroege of directe effecten die optreden bij bestraling van het gehele lichaam.

dosis (Gy)

Effect

0,2-1

Geen ziekteverschijnselen; vermindering van het aantal witte bloedlichaampjes.

1-2

Verminderde weerstand, vermoeidheid, braken, diarree. Herstel na enkele weken.

2-3

Ernstige stralingsziekte door beschadiging van beenmerg en lymfeklieren.

3-4

Ernstige stralingsziekte. Sterftekans binnen een maand is zonder medische behandeling > 50 %.

4-10

Beenmergsyndroom. In nagenoeg alle gevallen sterfte binnen een maand.

10-50 Maag-darmsyndroom. Sterfte binnen een week. > 50

Centraal-zenuwstelselsyndroom. Sterfte binnen enkele uren tot dagen.

Tabel 3.2 Deterministische effecten van éénmalige lokale bestraling.

dosis Effect (Gy) 3-8 Erytheemvorming (het rood worden van de huid) en ontharing 3-5 permanente steriliteit bij de man 2-6 permanente steriliteit bij de vrouw 5 staarvorming van het oog (cataract) (laat effect) 30-80 schade aan overige organen als het hart, lever, alvleesklier en speekselklieren [BR2000] 3.5

Kansgebonden (stochastische) effecten

3.5.1 Somatische effecten (in de bestraalde persoon) Tot de kansgebonden effecten van blootstelling aan ioniserende straling behoren kwaadaardige celwoekeringen van getroffen cellen. Voorbeelden zijn leukemie en kanker. Kwaadaardige tumorcellen hebben, ten opzichte van de normale cellen in het weefsel waarin ze zijn ontstaan, afwijkende structurele biochemische en functionele eigenschappen. Ze delen en groeien sneller dan normale cellen en hebben het vermogen tot het vormen van uitzaaiingen (metastasen). Hierdoor kan in een weefsel een groep cellen (een gezwel) ontstaan, die niet meer op de normale manier reageren op de regulatiemechanismen die vorm, grootte en structuur van een orgaan bepalen. Metastasering van tumorcellen kan plaatsvinden via lymfe- en/of bloedbanen. De wijze waarop en de snelheid © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 27

3 Biologische effecten van ioniserende straling waarmee uitzaaiingen plaats kunnen vinden is afhankelijk van de aard en plaats van de primaire tumor. Het kankerverwekkend vermogen van straling is zowel bij proefdieren als bij mensen aangetoond. Na het ontstaan van de eerste kankercel vindt een langzame ontwikkeling plaats waarin steeds meer cellen gaan afwijken van de normale cellen. De latente periode, de tijd totdat de tumor aangetoond wordt, neemt gewoonlijk 10-30 4 jaar in beslag. 3.5.2 Genetische effecten Een tweede groep van kansgebonden effecten zijn de genetische effecten. Genetische afwijkingen kunnen aanleiding geven tot het ontstaan van: 

falende implantatie of ontwikkeling van de bevruchte eicel;



abortus of doodgeboorte van een niet levensvatbare foetus;

 fysieke en/of mentale afwijkingen in het nageslacht. Er zijn tot op heden geen gegevens over mensen beschikbaar om concrete uitspraken te kunnen doen over de genetische risico's. Daardoor is men voor het maken van risicoschattingen voor mensen aangewezen op extrapolatie van gegevens verkregen bij proefdieren. De proefdier-onderzoeken hebben allemaal betrekking op hoge doses, waarbij de ondergrens 500 mGy bedroeg. Bij dierproeven werd aangetoond dat straling een verhoging van het vóórkomen van de reeds van nature bekende mutaties kan veroorzaken. Veiligheidshalve neemt men aan dat dit ook bij de mens het geval is. Gegevens over de gevolgen van doses in de ordegrootte van 0,5-50 mGy zijn er niet, omdat de statistische spreiding in de resultaten te groot was om betrouwbare uitspraken te doen. 3.5.3 Prenatale schade Biologische effecten bij het ongeboren kind worden net als bij volwassenen ingedeeld in deterministische en kansgebonden effecten. De aard van de schade en de mate van risico is afhankelijk van de fase van de zwangerschap en de hoogte van de dosis. We onderscheiden drie fasen: de pre-implantatiefase (1e week), de fase van organogenese (2-8 weken) en de foetale periode (vanaf de 8e week) [EG00]. 3.6 Deterministische effecten bij prenatale blootstelling pre-implantatiefase (1e week) Gegevens over de effecten bij de mens in de pre-implantatiefase zijn er niet. De inzichten zijn verkregen door dierexperimenten. Aangenomen wordt dat bestraling in de pre-implantatiefase twee gevolgen kan hebben: 1 het embryo komt niet tot innesteling en de vrucht wordt afgestoten; 2 er is geen stralingsschade, de vrucht komt tot ontwikkeling en bij de geboorte zijn geen duidelijke afwijkingen. In deze periode zijn de cellen nog ongedifferentieerd, zodat het verlies van één of meer cellen gecompenseerd kan worden door andere cellen. Organogenese (2e t/m 8e week) Blootstelling aan ioniserende straling tijdens de organogenese kan leiden tot misvormingen. Deze kunnen zo ernstig zijn dat neonatale sterfte optreedt. Er wordt aangenomen dat misvormingen worden veroorzaakt door celdood, gevolgd door een vroegtijdige stop in de ontwikkeling van het weefsel. De meest voorkomende misvormingen ontstaan bij de inwendige organen, in het skelet, de ogen en het centrale zenuwstelsel. Misvormingen zijn bij de mens zelden waargenomen. Foetale fase (vanaf de 8e week) In de foetale fase neemt de gevoeligheid voor het ontstaan van misvormingen snel af. De meest relevante periode in deze fase van de zwangerschap is week 8 t/m 15, hierin vindt de ontwikkeling van de grote hersenen plaats. 115 4

Voor leukemie 3 tot 5 jaar.


Blz. 28

3 Biologische effecten van ioniserende straling Het optredende effect bij blootstelling aan ioniserende straling in deze periode is een gebrekkige ontwikkeling van de geestelijke vermogens, mentale retardatie. Door de ontwikkeling van de kleine hersenen is de kans op mentale retardatie nog steeds aanwezig in week 16 t/m 25, maar deze is wel lager dan in de weken daarvoor. Later in de zwangerschap is de kans op mentale retardatie beduidend lager. In de meest gevoelige periode neemt de intelligentiescore (IQ) af met ongeveer 0,3 punten per Gray. Dit soort prenatale effecten treden overigens pas op na overschrijding van een drempeldosis van circa 100 mGy. 3.7

Kansgebonden effecten bij prenatale blootstelling

Kankerinductie inclusief leukemie Tegenwoordig wordt aangenomen dat er een verband bestaat tussen bestraling in de baarmoeder en het ontstaan van leukemie op jonge leeftijd en jeugdkanker. Evenals bij volwassenen wordt voor het ongeboren kind verondersteld dat het ontstaan van kanker, als gevolg van blootstelling aan ioniserende straling, geen drempeldosis heeft. In de meeste literatuur wordt voor het risicogetal voor sterfte door jeugdkanker een range aangenomen van 2 tot 6 % per sievert [GZ2007]. Genetische effecten Evenals voor volwassenen wordt voor het ongeboren kind verondersteld dat genetische effecten geen drempeldosis hebben. Bij dierexperimenten is gebleken dat de gevoeligheid voor genetische effecten bij prenatale bestraling lager is dan bij postnatale bestraling [LE90]. Dit wordt waarschijnlijk veroorzaakt door de geringe stralingsgevoeligheid en het hogere herstelvermogen in het vroege ontwikkelingsstadium van de geslachtsorganen. De NCRP veronderstelt dat het risicogetal voor genetische effecten gelijk is aan dat bij bestraling na de geboorte, te weten 1 % per sievert [NC94]. 3.8

Dosis-effect-relatie

Er zijn twee principieel verschillende soorten dosis-effect-relaties, één voor deterministische en één voor kansgebonden effecten. Deterministische effecten Deterministische effecten worden gekenmerkt door een zogenaamde drempeldosis, dat wil zeggen een dosisniveau waaronder het beschouwde effect niet optreedt. Effecten waarvoor een drempeldosis geldt, komen pas tot uiting als van een weefsel of orgaan zoveel cellen door straling zijn uitgeschakeld, dat het niet goed meer kan functioneren. De beschadiging is zo groot dat de herstelmechanismen te kort schieten. Naarmate de stralingsdosis toeneemt, neemt ook de ernst van het effect toe. De grootte van de drempeldosis hangt ook af van het dosistempo. Door gefractioneerd toedienen van de dosis, zoals dat in de radiotherapie plaatsvindt, krijgt het weefsel/orgaan de gelegenheid zich van de stralingsschade te herstellen.

ernst van het effect

Kansgebonden effecten Bij kansgebonden effecten wordt verondersteld dat, vanaf een dosisniveau nul, de kans op het effect toeneemt bij toename van de stralingsdosis. De ernst van het effect heeft geen relatie met de dosis. Een effect zonder drempeldosis kan theoretisch gezien reeds ontstaan door beschadiging van één enkele cel. Dat is het geval voor kanker en voor genetische effecten. Blootstelling aan ioniserende straling leidt niet onvermijdelijk tot kanker, maar vergroot wel de kans daarop. Omdat niet alle kanker leidt tot sterfte, wordt onderscheid gemaakt naar de kankerincidentie en de fataal verlopende kanker.

© 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC dosis

Blz. 29

kans op het effect


incidentie

fataal

dosis

Figuur 3.1: Dosis-effect-relatie voor deterministische effecten.

3.9

Figuur 3.2: Dosis-effect-relatie voor stochastische effecten.

Samenvatting

Effect

Waar (-) Wanneer (+)

Somatisch

in de bestraalde persoon + vroeg of laat

Erytheemvorming drempeldosis = 3 Gy

Genetisch

- in het nageslacht + laat

Fysieke/mentale afwijkingen

-

Vroeg + Laat Prenataal Deterministisch (nietkansgebonden) vernietiging van cellen waardoor weefsel/orgaan niet goed functioneert Stochastisch (kansgebonden) kan het gevolg zijn van beschadiging van één enkele cel

+ + +

in de bestraalde persoon na enkele dagen in de bestraalde persoon na jaren in het ongeboren kind voor de geboorte na de geboorte

- in bestraalde persoon + vroeg of laat -

in de bestraalde persoon - of in het nageslacht + na jaren


Voorbeelden/opmerkingen

Erytheemvorming (deterministisch) Staarvorming (deterministisch) Kanker (stochastisch) Misvormingen Mentale retardatie Kanker/leukemie Erytheemvorming Steriliteit Haaruitval Kanker Leukemie Genetische effecten

Blz. 30

3 Biologische effecten van ioniserende straling 3.10

Oefenvragen

1 Haaruitval als gevolg van ioniserende straling is a) een genetisch effect b) een kansgebonden effect c) een laat effect d) een deterministisch effect 2 Somatische effecten a) is de som van alle mogelijke effecten b) zijn prenatale effecten c) zijn effecten die bij de bestraalde persoon optreden d) zijn effecten die in het nageslacht optreden 3 Tot de stochastische effecten behoren a) staar en kanker b) genetische schade en leukemie c) erytheemvorming en kanker d) staar en erytheemvorming 4 Een eenmalige dosis van 30 Gy van het hele lichaam a) leidt tot het beenmergsyndroom b) heeft geen gevolgen c) leidt tot het centraal-zenuwstelselsyndroom d) leid tot het maag-darmsyndroom 5 De drempeldosis voor prenatale schade bedraagt circa a) 10 mGy b) 20 mGy c) 100 mGy d) 200 mGy


Blz. 31

4 Stralingsbelasting en -risico’s in de werkomgeving en in het leefmilieu

4

Stralingsbelasting en -risico’s in de werkomgeving en in het leefmilieu

Dit hoofdstuk behandelt de natuurlijke achtergrondstraling, de blootstelling aan kunstmatige stralingbronnen, beroepsmatige blootstelling, de risico’s van straling en de risicogetallen voor fataal verlopende kanker en genetische effecten. Verder wordt een risicovergelijking gemaakt met andere beroepen en gebeurtenissen uit het dagelijks leven. Leerdoelen  U kent de begrippen terrestrische straling en kosmische straling. U weet uit welke stralingsbronnen de natuurlijke straling is samengesteld. Tevens kent u de bijdrage van de afzonderlijke stralingsbronnen aan de effectieve dosis voor een inwoner van Nederland;  

U kent de bijdrage aan de jaardosis als gevolg van kunstmatige stralingsbronnen in het leefmilieu; U kent de risicogetallen voor fataal verlopende kanker en genetische effecten.


Blz. 33

4 Stralingsbelasting en -risico’s in de werkomgeving en in het leefmilieu 4.1

Inleiding

Het blootstaan aan straling brengt risico’s met zich mee. De risico’s zijn gerelateerd aan de ontvangen dosis. Daarom is het zaak om de stralingsdosis zo laag mogelijk te houden. De ontvangen dosis wordt verkregen door natuurlijke straling, achtergrondstraling genoemd en door blootstelling aan kunstmatige stralingsbronnen. 4.2

Achtergrondstraling

Hoewel straling pas zo’n honderd jaar geleden werd ontdekt, is er sinds het ontstaan van de aarde straling aanwezig. Straling bereikt ons vanuit de kosmos (kosmische straling) en uit de aardkorst (terrestrische straling). Veel radionucliden die van nature in de aardkorst voorkomen ontstaan door radioactief verval van de radio-isotopen 238U (uranium) en 232Th (thorium). Via het voedsel komen radioactieve stoffen (voornamelijk kalium-40) in ons lichaam terecht. Deze radioactiviteit in het lichaam draagt eveneens bij aan de effectieve dosis. Naast de straling uit de kosmos, de aarde en ons voedsel, komt er ook externe straling uit onze huizen als gevolg van radioactieve stoffen in bouwmaterialen. In veel gebruikte bouwmaterialen komen de nucliden 226Ra (radium) en 224Ra voor (vervalproducten van respectievelijk 238U en 232Th). Als gevolg van verval van deze twee nucliden ontstaan radongassen, te weten 222Rn (Radon) en 220Rn (Thoron). Deze radongassen kunnen door een complexe combinatie van fysische en chemische processen uit de bouwmaterialen treden. De vervalproducten van het radon hechten zich vrij eenvoudig aan kleine stofdeeltjes die via de ademhalingswegen in de longen terechtkomen, waar zij bijdragen aan de effectieve dosis. In gebouwen is vaak een hogere concentratie aan radongassen aanwezig dan in de buitenlucht. Een goed geventileerde woning heeft een lagere radonconcentratie dan een minder geventileerde woning. Als gevolg van natuurlijke achtergrondstraling (inclusief bouwmaterialen) is de gemiddelde effectieve jaardosis van een inwoner van Nederland ongeveer 1,9 mSv. Deze is als volgt opgebouwd [MC05]: radongassen uitwendige bestraling vanuit de aardbodem inwendige bestraling kosmische straling technologisch verrijkt natuurlijke straling overige bronnen

0,8 0,04 0,4 0,3 0,35 0,001

mSv/j mSv/j mSv/j mSv/j mSv/j mSv/j +

Totaal -

-

-

1,9

mSv/j

Een groot deel van de effectieve dosis wordt bepaald door binnenshuis aanwezig radon en thoron. Inwendige bestraling is voor bijna 90% het gevolg van inname van kalium (40K), lood (210Pb) en polonium (210Po) via de voeding. Kosmische straling ontstaat doordat de aarde vanuit de ruimte voortdurend met deeltjes wordt gebombardeerd. Dit bombardement leidt tot blootstelling aan ioniserende straling op het aardoppervlak. Een deel van de natuurlijke bijdrage is door tussenkomst van de mens verhoogd. Deze component duiden we aan als 'technologisch verrijkt natuurlijk'. Hiertoe behoort straling vanuit bouwmaterialen, blootstelling aan kosmische straling in een vliegtuig en radionucliden in de uitstoot van elektriciteitscentrales. De component 'overige bronnen' omvat bijvoorbeeld blootstelling aan straling door lozing van de industrie en laboratoria, en aan straling uit gebruiksartikelen als rookmelders, gloeikousjes, etc. (totaal minder dan 1%).


Blz. 34

4 Stralingsbelasting en -risico’s in de werkomgeving en in het leefmilieu In sommige landen zijn (aanzienlijk) meer radioactieve stoffen in de aardkorst aanwezig. Het achtergrondstralingsniveau in deze landen is dan ook beduidend hoger dan in Nederland. Op grotere hoogte is het effectieve dosistempo door kosmische straling hoger dan op zeeniveau. Op zeeniveau is het effectieve dosistempo 0,04 Sv/uur [St97]; op vlieghoogte (10-12 km) 3 tot 5 Sv/uur en op 25 km hoogte bedraagt het effectieve dosistempo zelfs 1000 Sv/uur. Als gevolg van een enkele vliegreis Londen - Los Angeles (12 km hoogte) kan de effectieve dosis van personeel en passagiers toenemen met circa 80 Sv [NVS92]. 4.3

Kunstmatige stralingsbelasting

De kunstmatig veroorzaakte stralingsbelasting is voor het grootste deel het gevolg van medische stralingstoepassingen (gemiddeld 0,6 mSv/jaar). De overige bijdragen (allen <0,01 mSv/jaar en samen 0,02 mSv/jaar) zijn onder meer het gevolg van kernenergie-opwekking, van radioactieve stoffen in consumentenproducten en tengevolge van het ongeval te Tsjernobyl. De totale gemiddelde effectieve dosis van een inwoner van Nederland komt hiermee, samen met de eerder genoemde natuurlijke achtergrondstraling (1,9 mSv/jaar), op circa 2,5 mSv/ jaar [MC05].

Kosmische straling 11%

Overige bronnen 0,1% Medische diagnostiek 24%

Inwendige bestraling (excl. radon) 15% Tsjernobyl, kernenergie, fall-out 0,7%

Uitwendige bestraling vanuit de aardbodem 2%

Technologisch verrijkt natuurlijk 14% Radon/thoron 33%

Figuur 4.1 Verschillende bronnen die bijdragen aan de gemiddelde achtergrondstralingsdosis van een inwoner van Nederland. Vanwege de leesbaarheid zijn de getallen afgerond en is de som geen 100%.

4.4

Risico's van ioniserende straling

Tegenwoordig is de maat voor het risico van straling voornamelijk gerelateerd aan de toename van de kans op kanker. Kanker gevormd door ioniserende straling is niet te onderscheiden van kanker als gevolg van andere oorzaken. Om tot een goede risico-analyse te komen zijn epidemiologische gegevens verzameld van:  overlevenden van de atoombommen op Hiroshima en Nagasaki; 

personen die om medische redenen zijn bestraald;



beroepshalve blootgestelde werkers;



dierproeven.

De gegevens over een verhoogde turmorfrequentie van de groep van ca. 80.000 atoombom© 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 35

4 Stralingsbelasting en -risico’s in de werkomgeving en in het leefmilieu overlevenden tonen aan dat alleen bij degenen die een hoge dosis hebben ontvangen (> 200 mSv) met 95 % zekerheid kan worden aangenomen dat er een toename is van het aantal kankergevallen. Bij lagere dosis in de buurt van 50 mSv is deze toename van tumorfrequentie veel minder significant. Hoewel de dosistempi waaraan deze mensen zijn blootgesteld zeer hoog waren (> 100 mGy/uur), zeker in vergelijking met dosistempi waarmee we te maken hebben in de stralingsbescherming, worden de Japanse data toch als primaire gegevensbron gebruikt [IC91]. Deze gegevens hebben namelijk een aantal belangrijke voordelen ten opzichte van studies van andere groepen. De groep bevat beiden geslachten, mannen en vrouwen, èn alle leeftijden. Verder was het dosisbereik waaraan deze mensen zijn blootgesteld zeer breed, namelijk van triviaal tot fataal en uniform verdeeld over het gehele lichaam van degene die werd blootgesteld. De gegevens van de andere groepen hebben uitgewezen dat de Japanse data in elk geval niet leiden tot een onderschatting. Hoewel er verschillen zijn tussen mannen en vrouwen en tussen de verschillende leeftijdsgroepen voor wat betreft de gevoeligheid voor kanker, is er door de ICRP [IC91] gekozen voor één risicogetal voor fataal verlopende kanker voor de gehele bevolking. Er is echter wel een klein verschil geïntroduceerd voor blootgestelde werknemers 5 . Dit verschil is ingevoerd omdat in deze groep geen jonge kinderen voorkomen. Als de schade plaatsvindt in de geslachtscellen kan dit leiden tot genetische schade in het nageslacht van de blootgestelde persoon, zowel kinderen als kleinkinderen en verdere generaties. Bij mensen zijn deze effecten als gevolg van ioniserende straling nog niet geconstateerd, maar studies met planten en dieren hebben aangetoond dat deze effecten kunnen optreden. Zij variëren van niet aantoonbaar aanwezig tot ernstige misvormingen of functieverlies, zelfs tot spontane abortus van de vrucht. Voor alle toekomstige generaties tezamen is het risicogetal voor de gehele bevolking voor ernstige genetische schade 1,3% per sievert. Hierin wordt ook het verlies aan levensjaren meegenomen. Tabel 4.1

Risicogetallen voor stochastische effecten

blootgestelde populatie blootgestelde werknemers gehele bevolking

[IC91]

Risicogetal [percentage per Sv] fatale Niet fatale kanker genetische schade kanker 4,0 0,8 0,8 5,0 1,0 1,3

rekenvoorbeeld Aantal inwoners in Nederland: Kans op fatale kanker:

15,5 miljoen. 5% per sievert

Kans op kanker door natuurlijke achtergrond:

5 %  1,9·10-3 = 9,5·10-5

6

Totaal 5,6 7,3

-5

15,5·10  9,5·10 = 1472 sterfgevallen door natuurlijke achtergrondstraling. Dit moet worden afgezet tegen de jaarlijks ruim 37.000 sterfgevallen als gevolg van kanker. Recent onderzoek naar de kankersterfte in twee bij elkaar gelegen gebieden in China met een verschillend niveau in natuurlijke achtergrondstraling heeft uitgewezen dat de kankersterfte in het gebied met de hoogste blootstelling statistisch niet verschilt van de andere groep.

115 5

Zie hoofdstuk 5 voor de definitie van “blootgestelde werknemer”.


Blz. 36


Jaardosis van blootgestelde werknemers

Bij de stralingbescherming van werknemers speelt persoondosimetrie bij werknemers een belangrijke rol. In Nederland is sinds 1989 het Nationaal Dosisregistratie- en Informatiesysteem, NDRIS, operationeel. Het bevat gegevens over de beroepshalve uitwendige stralingsbelasting van alle blootgestelde werknemers sinds die tijd. De statistische analyses van deze gegevens bieden de mogelijkheid om bijvoorbeeld de doses die zijn ontvangen onder verschillende omstandigheden of onder vergelijkbare omstandigheden bij verschillende instellingen, onderling of met landelijke gemiddelden te vergelijken. Op het niveau van instellingen of beroepsgroepen kan na vergelijking van deze gegevens het beleid op het gebied van stralingsbescherming bij deze instellingen of voor deze beroepsgroepen worden beoordeeld en eventueel bijgesteld. Tabel 4.2 geeft een overzicht van het aantal blootgestelde werknemers in 2004 en de gemiddelde dosis per branche en per dosisklasse [NRG2006] Tabel 4.2: Belangrijkste kentallen voor de beroepsmatige blootstelling in Nederland voor 2004. Het aantal personen N, de collectieve dosis S, de gemiddelde dosis, Eavg en het percentage personen met een jaardosis tussen 0 - 1 mSv (NR0-1) en gelijk aan of groter dan 1 (NR1), 6 (NR6) en 20 mSv (NR20).

Toepassing Alle toepassingen Alle toepasssingen excl. luchtvaart Gezondheidszorg totaal Nucleaire toepassingen Industriële toepassingen Luchtvaart Overige toepassingen* *

N

S Eavg (mensSv) (mSv)

NR0-1 (%)

NR1 (%)

NR6 (%)

NR20 (%)

46944 34917

26,49 8,40

0,56 0,24

75,66 93,7

23,9 5,7

0,39 0,53

0,05 0,07

26744 1549 3722 12024 2899

5,55 1,04 1,57 18,09 0,24

0,21 0,67 0,42 1,50 0,08

95,16 79,0 85,92 23,1 98,33

4,3 20,1 12,9 76,9 1,5

0,46 0,90 1,13 0,00 0,17

0,08 0,00 0,05 0,00 0,00

o.a. opslag van radioactieve stoffen, onderwijs en de overheid.

De bovenstaande tabel laat zien dat het overgrote deel van de blootgestelde werknemers (alle toepassingen excl. Luchtvaart) werkzaam is in de gezondheidszorg. De gemiddelde dosis voor deze branche bedraagt 0,21 mSv. Hierbij moet wel worden opgemerkt dat dit gemiddelde door een beperkt aantal personen met een relatief hoge dosis naar een hogere waarde wordt verschoven. Toepassingsgebieden waar relatief vaak een dosis hoger dan 6 mSv wordt ontvangen zijn: cardiologische diagnostiek, diergeneeskundige diagnostiek en in-vivo onderzoek. De hoogste gemiddelde dosis van 1,5 mSv wordt opgelopen door vliegend personeel. Deze stralingsdoses zijn het gevolg van kosmische straling, waarvan het niveau op vlieghoogte vele malen groter is dan op grondniveau. Deze doses worden niet door middel van een persoonsdosismeter vastgesteld maar via een berekeningsmodel. Daarbij wordt onder meer rekening gehouden met het aantal vluchten, het vluchtprofiel naar hoogte en tijd alsmede de zonneactiviteit. 4.6

Risicovergelijking met andere beroepsgroepen en het dagelijkse leven

Een goede vergelijking van het sterfterisico door beroepshalve blootstelling aan ioniserende straling met de sterfterisico’s van andere beroepen is erg moeilijk. Bij andere beroepen heeft het risico veelal betrekking op acute sterfgevallen. Bij bestraling treden acute sterfgevallen alleen bij zeer ernstige stralingsongevallen op. Deze ongevallen zijn echter zo zeldzaam, dat zij maar een geringe bijdrage tot het risico geven. Vergelijking van de genetische component van het stralingsrisico met genetische risico’s bij andere beroepen is eveneens meestal niet goed mogelijk. Er zijn ook tal van niet© 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 37

4 Stralingsbelasting en -risico’s in de werkomgeving en in het leefmilieu radioactieve stoffen die (verdacht worden van het) leiden tot genetische effecten. Verder zijn de ongevalstatistieken in andere beroepen gebaseerd op feitelijke gebeurtenissen, terwijl het ontstaan van fatale tumoren als gevolg van ioniserende straling is berekend met geëxtrapoleerde risicogetallen. Globaal kan worden gesteld dat het werken met stralingbronnen, waarbij jaarlijks de wettelijke limiet aan effectieve dosis zouden worden opgelopen, een gevaarlijk beroep is. De gegevens van het NDRIS bewijzen dat over het algemeen genomen ruim 90% van de medewerkers die aan stralingsbronnen worden blootgesteld onder de 1 mSv per jaar blijft. Hieruit blijkt dat blootgestelde werknemers in de praktijk een beroepsrisico hebben dat ongeveer gelijk is aan dat van werknemers in de metaalindustrie. Tabel 4.4

Gemiddeld jaarlijks risico op overlijden door bedrijfsongelukken en kanker [NR98].

Beroep

Fatale risico *

Radiologisch werk (20 mSv/j ) Kolenmijnen Olie en gaswinning Bouw Radiologisch werk (1 mSv/j*) Metaalindustrie Alle industrie * Exclusief de effectieve dosis door achtergrondstraling. Tabel 4.5

1 op 1000 1 op 7000 1 op 8000 1 op 16.000 1 op 20.000 1 op 34.000 1 op 90.000

Gemiddeld jaarlijks risico op overlijden in Engeland in het dagelijks leven [NR98].

Oorzaak 10 sigaretten per dag Hart- en vaatziekten Alle vormen van kanker Overlijden op 40 jarige leeftijd (diverse oorzaken) Gemiddelde jaarlijkse blootstelling (2,1 mSv/j) Ongeval in huis Verkeersongeval Moord 4.7

1,0·10-3 1,4·10-4 1,3·10-4 6,3·10-5 5,0·10-5 2,9·10-5 1,1·10-5

fatale risico 5,0·10-3 3,3·10-3 2,5·10-3 1,4·10-3 1,1·10-4 6,9·10-5 5,9·10-5 1,0·10-6

1 op 200 1 op 300 1 op 400 1 op 700 1 op 9500 1 op 15.000 1 op 17.000 1 op 100.000

Samenvatting

Gemiddelde stralingbelasting voor een inwoner van Nederland = 2,5 mSv/jaar radongassen uitwendige bestraling vanuit de aardbodem inwendige bestraling kosmische straling technologisch verrijkt natuurlijke straling overige bronnen medische toepassingen

0,8 0,04 0,4 0,3 0,35 0,001 0,6

mSv/j mSv/j mSv/j mSv/j mSv/j mSv/j mSv/j

Totaal

2,5

mSv/j

+

blootgestelde populatie blootgestelde werknemers gehele bevolking

fatale kanker 4,0 5,0


Risicogetal [percentage per Sv] niet fatale kanker genetische schade 0,8 0,8 1,0 1,3

Totaal 5,6 7,3

Blz. 38


Oefenvragen

1 De gemiddelde stralingsbelasting voor een inwoner van Nederland bedraagt ongeveer: a) 0,6 mSv/j b) 1,0 mSv/j c) 1,9 mSv/j d) 2,5 mSv/j 2 De grootste bijdrage aan de natuurlijke achtergrondstraling is afkomstig van: a) medische toepassingen b) radongassen c) kosmische straling d) inwendige bestraling 3 Het risicogetal voor genetische effecten is voor de gehele bevolking: a) 10% per sievert b) 5% per sievert c) 0,8% per sievert d) 1,3% per sievert 4 Het risicogetal voor fatale kanker is voor de gehele bevolking: a) 10% per sievert b) 5% per sievert c) 2% per sievert d) 1% per sievert 5 Welke bewering is juist: a) De risicogetallen voor de gehele bevolking zijn hoger dan voor de blootgestelde medewerkers b) Het risicogetal voor fatale kanker is lager dan voor genetische effecten c) De risicogetallen voor fatale kanker en voor genetische effecten zijn aan elkaar gelijk d) De risicogetallen voor de gehele bevolking zijn lager dan voor de blootgestelde medewerkers


Blz. 39

5 Wet- en regelgeving

5

Wet- en regelgeving

In dit hoofdstuk vindt u de belangrijkste regelgeving met betrekking tot stralingsbronnen. In paragraaf 5.2 zijn de belangrijkste internationale richtlijnen beschreven. In paragraaf 5.3 treft u de nationale weten regelgeving aan. Deze bestaat uit drie basisprincipes: rechtvaardiging, optimalisatie en limitering. Verder worden een aantal regels behandeld die van toepassing zijn voor werknemers die bloot kunnen staan aan ioniserende straling. Paragraaf 5.3.4 beschrijft de regelgeving met betrekking tot radionuclidenlaboratoria. Leerdoelen  U weet wat het ICRP is en doet;  U weet hoe nationaal de toepassing van stralingsbronnen is geregeld; 

U kent de drie belangrijkste uitgangspunten van de stralinghygiëne; o Rechtvaardiging; o Optimalisatie; o Limitering;

 

U kent het begrip ALARA en weet wat dit betekent; U kent de verschillende dosislimieten;





U kent de indeling van blootgestelde werknemers, de A-werker en de B-werker en weet welke regels voor deze groepen gelden: zoals de geldende limieten, de medische keuring, persoonsdosimetrie en de te volgen opleiding; U kent de indeling in gecontroleerde zone en bewaakte zone;



U kent het waarschuwingssymbool voor ioniserende straling

Alleen voor 5B  U weet dat er verschillende soorten radionuclidenlaboratoria zijn, te weten: A, B, C en Dlaboratorium en kent de belangrijkste eisen die hiervoor gelden.


Blz. 41

5 Wet- en regelgeving 5.1

Inleiding

Alle wettelijke bepalingen die verband houden met ioniserende straling zijn in Nederland samengebracht in de Kernenergiewet (Staatsblad 1963, 82). Deze is in werking getreden op 1 januari 1970. De Kernenergiewet is een raamwet, dat wil zeggen dat daarin alleen hoofdlijnen worden aangegeven. Om alle aspecten tot in detail te regelen zijn aanvullende besluiten nodig. In 2001 werd, ter vervanging van allerlei wetten en regelgevingen, het Besluit stralingsbescherming (Bs) van kracht. Dit besluit werd onder andere aangenomen om te voldoen aan de Europese wetgeving. 5.2

Internationale regelgeving

Wereldwijd is de International Commission on Radiological Protection (ICRP) het meest gezaghebbende orgaan op het gebied van stralingsbescherming. Deze commissie geeft aanbevelingen op het gebied van stralingsbescherming. Binnen Europa gelden de Euratom-richtlijnen welke in de nationale wetgeving dienen te worden opgenomen. De aanbevelingen van de ICRP, welke door de meeste landen zijn overgenomen, zijn gericht op:  het voorkomen van deterministische effecten, 

het beperken van het stochastisch risico tot een aanvaardbaar niveau,



het zekerstellen dat radiologische handelingen zijn gerechtvaardigd door een afweging van de voordelen tegen de eventuele nadelen te laten plaatsvinden.

De aanbevelingen hebben betrekking op zowel de bevolking als geheel, als op individuele leden van de bevolking. De belangrijkste aanbevelingen zijn: 

Ioniserende straling mag alleen dan worden toegepast als het verwachte nut van de toepassing groter is dan de eventuele nadelen ervan. Hierbij moeten eventuele alternatieven in overweging worden genomen.



Bij alle gerechtvaardigde toepassingen moeten de stralingsdoses die personen kunnen ontvangen zo laag als redelijkerwijs mogelijk worden gehouden; daarbij spelen sociale en economische factoren een rol.



In geen geval mogen de door individuele personen ontvangen stralingsdoses de daarvoor gestelde limieten overschrijden.

5.3

Nationale wetgeving

De grondgedachte van de Kernenergiewet is: “Het in bezit hebben van stralingbronnen en het gebruik daarvan is niet toegestaan, tenzij…”. Wie in de zin van de wet radioactieve stoffen, ingekapselde radioactieve bronnen of een toestel voorhanden heeft, moet voldoen aan de artikelen uit het Besluit stralingsbescherming (Bs). Het Besluit stralingsbescherming is van toepassing op alle handelingen met radioactieve stoffen en toestellen. Naast dit besluit bestaan er nog andere besluiten, zoals het Besluit kerninstallaties, splijtstoffen en ertsen dat regels bevat voor onder andere nucleaire installaties en het Besluit vervoer splijtstoffen, ertsen en radioactieve stoffen dat het vervoer van deze stoffen regelt. Deze besluiten zullen voor wat betreft stralingsbescherming zoveel mogelijk verwijzen naar de desbetreffende regels van het Bs. Het Besluit stralingsbescherming is van toepassing op alle handelingen met radioactieve stoffen en toestellen. Deze handelingen staan voor wat betreft radioactieve stoffen expliciet genoemd in artikel 29 van de wet, terwijl in artikel 34 van de wet o.a. het gebruik van toestellen wordt genoemd. Tevens © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 42

5 Wet- en regelgeving is het besluit van toepassing op natuurlijke stralingsbronnen die als zodanig zijn aangewezen. In dit geval wordt er over werkzaamheden i.p.v. handelingen gesproken. Hierbij moet worden gedacht aan de procesindustrie en het hergebruik van restproducten daaruit, waarbij ongewild straling aanwezig is of vrijkomt, en aan de luchtvaart. 5.3.1 Definities handeling: het bereiden, voorhanden hebben, toepassen of zich ontdoen van een kunstmatige bron of van een natuurlijke bron, voor zover deze natuurlijke bron is of wordt bewerkt met het oog op zijn radioactieve eigenschappen; dan wel het gebruiken of voorhanden hebben van een toestel, uitgezonderd bij een interventie, een ongeval of een radiologische noodsituatie; werkzaamheden: het bereiden, voorhanden hebben, toepassen of zich ontdoen van een natuurlijke bron, voor zover die niet wordt of is bewerkt wegens zijn radioactieve eigenschappen, uitgezonderd bij een interventie, een ongeval of een radiologische noodsituatie; radiologische verrichting: (enigszins vereenvoudigd) medische handeling met gebruikmaking van ioniserende straling; bron: toestel dan wel radioactieve stof; lid van de bevolking: een persoon uit de bevolking binnen of buiten een locatie, niet zijnde een werknemer gedurende zijn werktijd of een persoon die een radiologische verrichting ondergaat; werknemer: persoon die, hetzij in dienst of onder gezag van een ondernemer, hetzij als zelfstandige arbeid verricht; blootgestelde werknemer: (enigszins aangepast in verband met de leesbaarheid) werknemer die gedurende zijn werktijd ten gevolge van handelingen een blootstelling ondergaat die kan leiden tot een dosis die hoger is dan een effectieve dosis van 1 mSv per jaar en/of een equivalente dosis van 15 mSv/j voor de ooglens en 50 mSv/j voor de huid (1cm2), de handen, onderarmen, voeten en enkels bewaakte zone: (vereenvoudigd) een ruimte wordt aangemerkt als bewaakte zone indien de door de werknemer te ontvangen dosis gelijk is aan een effectieve dosis die hoger is dan 1 mSv in een kalenderjaar en lager dan 6 mSv in een kalenderjaar gecontroleerde zone: (vereenvoudigd) een ruimte wordt aangemerkt als gecontroleerde zone indien de door de werknemer te ontvangen dosis gelijk is aan een effectieve dosis die hoger is dan 6 mSv in een kalenderjaar Het besluit is van toepassing op alle handelingen en werkzaamheden met radioactieve stoffen en toestellen m.u.v. 

het zich ontdoen van door middel van lozing of als afval van radioactieve stoffen die zijn vrijgegeven van de vergunningsplicht.


Blz. 43

5 Wet- en regelgeving 

alle onderdelen die verband houden met het vervoer. Dit wordt geregeld in het Besluit Vervoer radioactieve stoffen, splijtstoffen en ertsen.



handelingen met een toestel met een maximale buisspanning kleiner dan 5 kV.



blootstelling aan radon en dochternucliden in woongebouwen tengevolge van bouwmaterialen.



straling ten gevolge van radionucliden die van nature in het menselijk lichaam aanwezig zijn, in het bijzonder voor kalium-isotopen.



kosmische straling ter hoogte van het aardoppervlak



de bovengrondse blootstelling aan radionucliden in de onverstoorde aardkorst.

5.3.2 Rechtvaardiging, Optimalisatie en Limitering De uitgangspunten van het Bs zijn hetzelfde als de aanbevelingen van de ICRP. Een toepassing moet gerechtvaardigd zijn. De stralingsdosis dient bij een toepassing zo laag als redelijkerwijs mogelijk te worden gehouden en de ontvangen stralingsdosis van een individu mag de gestelde dosislimiet niet overschrijden. Rechtvaardiging In het Bs wordt voor het eerst het rechtvaardigingsbeginsel in de Nederlandse wetgeving geïntroduceerd. Dit houdt in dat een handeling slechts dan wordt gerechtvaardigd indien de economische, sociale en andere voordelen van de betrokken handeling opwegen tegen de gezondheidsschade die hierdoor kan worden toegebracht. Bij de voordelen wordt het netto-voordeel van alle relevante aspecten meegewogen. Hierbij worden dus ook de nadelen van sociale, economische en financiële aard van de desbetreffende handeling verdisconteerd. Bij de gezondheidsschade wordt de schade voor alle betrokken werknemers of leden van de bevolking beschouwd. Gezondheidsschade kan worden vertaald in “dosis”. In een register zijn zowel niet-gerechtvaardigde als gerechtvaardigde handelingen opgenomen tezamen met een zo goed mogelijke argumentatie. Optimalisatie Wanneer is vastgesteld dat de toepassing gerechtvaardigd is, moet de blootstelling bij deze toepassing steeds zo laag als redelijkerwijs mogelijk worden gehouden. Dit wordt optimalisatie genoemd. In het Engels wordt hiervoor het acroniem ALARA (As Low As Reasonably Achievable) gebruikt. Deze optimalisatie-verplichting vormt met rechtvaardiging en dosislimitering de drie basisprincipes van de stralingsbescherming. Bij de optimalisatie wordt getracht een zo laag mogelijke dosis te verkrijgen tegenover zo min mogelijk, sociale en economische, nadelen. Van belang is echter dat met betrekking tot de dosis bij het optimalisatieproces de dosisreductie ten opzichte van de oorspronkelijke dosis de bepalende factor is en niet de totale mogelijk te ontvangen dosis voor de maatregel. Deze dosisreductie wordt afgewogen tegen de middelen die nodig zijn om de maatregel te kunnen nemen. Bij beroepshalve blootstelling moet hierbij niet alleen de individuele dosis maar ook het aantal blootgestelden worden beperkt. Limitering Bevolkingsblootstelling De ondernemer zorgt ervoor dat voor leden van de bevolking als gevolg van handelingen die onder zijn verantwoordelijkheid worden verricht op enig punt buiten de locatie ten gevolge van die handelingen een effectieve dosis van 0,1 mSv in een kalender jaar niet wordt overschreden. Binnen de locatie dient de ondernemer ervoor te zorgen dat de volgende individuele doses niet worden overschreden: a) een effectieve dosis van 1 mSv in een kalenderjaar b) een equivalente dosis van 15 mSv in een kalenderjaar voor de ooglens © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 44

5 Wet- en regelgeving c) d)

een equivalente dosis van 50 mSv in een kalenderjaar voor de huid gemiddeld over enig oppervlak van 1 cm2 een equivalente dosis van 50 mSv in een kalenderjaar voor handen, onderarmen, voeten en enkels.

Beroepsmatige blootstelling Voor werknemers binnen de instelling gelden dezelfde dosislimieten als voor leden van de bevolking die zich binnen de inrichting bevinden. Personen die beroepshalve kunnen blootstaan aan ioniserende straling welke kan leiden tot een dosis die hoger is dan die voor leden van de bevolking worden blootgestelde werknemers genoemd. Blootgestelde werknemer De ondernemer zorgt ervoor dat de volgende doses niet worden overschreden: a) een effectieve dosis van 20 mSv in een kalenderjaar b) een equivalente dosis in een kalenderjaar van 150 mSv voor de ooglens c) een equivalente dosis in een kalenderjaar van 500 mSv voor de huid, gemiddeld over enig huidoppervlak van 1 cm2 d) een equivalente dosis in een kalenderjaar van 500 mSv voor handen, onderarmen, voeten en enkels Blootgestelde werknemers dienen minimaal 18 jaar te zijn. Dit geldt niet als de blootgestelde werknemers ouder zijn dan 15 jaar en uit hoofde van hun opleiding verplicht zijn handelingen te verrichten. De blootgestelde werknemers worden ingedeeld in twee categorieën, A en B. De indeling gebeurt aan de hand van de stralingsbelasting die men door deze handelingen kan ontvangen. De stralingsbelasting door andere oorzaken, zoals natuurlijke achtergrondstraling en de extra stralingsbelasting bij het ondergaan van een medisch onderzoek, worden hierbij buiten beschouwing gelaten. Als indelingscriterium wordt de “naar verwachting te ontvangen stralingsdosis in een kalenderjaar” gebruikt. De indeling van beroepshalve blootgestelde personen verloopt als volgt: A-categorie:

B-categorie:

blootgestelde werknemer, die een effectieve dosis kan ontvangen die groter is dan 6 mSvin een jaar, of een equivalente dosis die groter is dan drietiende van de limiet voor blootgestelde werknemers. andere blootgestelde werknemer dan A-werknemer

5.3.3. Algemene voorschriften Voorlichting en instructie Afhankelijk van de uit te voeren handelingen wordt een bepaalde stralingshygiënische kennis vereist. De blootgestelde werknemer mag pas dan radiologische handelingen uitvoeren nadat hij/zij voldoende is onderricht met betrekking tot de risico’s die verbonden zijn aan het omgaan met ioniserende straling. Dit dient zowel schriftelijk als mondeling te geschieden. De blootgestelde werknemer is verplicht aan de georganiseerde instructie deel te nemen. Vrouwen moeten voordat zij met hun handelingen beginnen extra worden geïnformeerd over de risico’s van blootstelling aan ioniserende straling voor het ongeboren kind door uitwendige bestraling of door besmetting. Ook moet met het oog daarop worden aangedrongen dat het van belang is in een vroeg stadium een zwangerschap bij de ondernemer te melden. Blootgestelde werknemers die borstvoeding geven moeten worden geïnstrueerd met het oog op het voorkómen van lichamelijke besmettingen, zowel in- als uitwendig. Aangezien de eerste voorlichting over de risico’s vele jaren voor de zwangerschap kan hebben plaatsgevonden, dient bij melding van de zwangerschap de informatie opnieuw te worden verstrekt. © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 45


Voorschriften voor toestellen De ondernemer zorgt ervoor dat met betrekking tot toestellen een zodanige afscherming is aangebracht dat de straling die naar buiten treedt, uitgezonderd op de plaats van de opening bestemd voor het naar buiten treden van de nuttige bundel, zo weinig als redelijkerwijs mogelijk schade kan toebrengen. Een toestel moet zodanig zijn opgesteld en afgeschermd dat personen (m.u.v. de patiënt) niet aan de primaire stralenbundel hoeven bloot te staan. Ook moet ervoor worden gezorgd dat een toestel niet door onbevoegden in werking kan worden gesteld. Regelmatig, maar ten minste eenmaal per jaar moet het equivalente dosistempo op 1 meter afstand van het toestel worden bepaald. waarschuwingsborden bij bewaakte en gecontroleerde zone De plaatsing van waarschuwingsborden is bedoeld om te voorkomen dat personen binnen een inrichting ongemerkt blootgesteld worden aan een effectieve dosis van meer dan 1 mSv in een kalenderjaar. Deze verplichting geldt voor alle situaties waar deze dosiswaarde kan worden overschreden. De plaatsing van waarschuwingsborden is ook van belang in geval van noodsituaties zoals brand. Dan behoort goed duidelijk te zijn of zich ergens al dan niet radioactieve stoffen bevinden en er een kans op verspreiding is. Daarom moet niet alleen het waarschuwingssymbool voor ioniserende straling worden gebruikt, maar moet daarbij altijd de toevoeging “Röntgenstraling” of “Radioactieve stoffen” worden vermeld. Medische stralingstoepassingen Een radiologische verrichting mag alleen plaatsvinden onder verantwoordelijkheid van een bevoegd en bekwaam arts (niveau 4M/5M). Het in opdracht van een bevoegd arts indrukken van de knop van een röntgentoestel mag, indien de “knopdrukker” bekwaam is (cursus zorgt voor deze bekwaamheid). Het wijzigen van instellingen van het apparaat (zoals diafragmeren, wijzigen mAsgetal e.d.) mag alleen worden uitgevoerd door eerdergenoemde arts of een radiodiagnostieklaborant. Verder is het verplicht voor elke standaard radiologische verrichting voor elke apparatuuropstelling schriftelijke protocollen op te stellen. Voor de individuele patiënt gelden geen dosislimieten. Dit betekent dat er extra aandacht moet worden geschonken aan rechtvaardiging en optimalisatie. In dat kader worden er referentieniveaus vastgesteld voor standaard procedures. Bij radiodiagnostische verrichtingen met een röntgentoestel dient een filter te worden toegepast teneinde de stralingsbelasting van de patiënt te beperken. Het toestel dient over een diafragma-instelling (lichtvizier) te beschikken waarmee de randen van de röntgenbundel zichtbaar zijn op de beelddrager, tenzij het mammografisch of tandheelkundig onderzoek betreft. Vrouwelijke (zwangere) blootgestelde werknemers Voor vrouwen die zwanger kunnen zijn en handelingen met stralingsbronnen uitvoeren, zijn de algemene maatregelen voor blootgestelde werknemers van toepassing. Daarnaast worden enkele aanvullende stralingsbeschermingsmaatregelen genomen. Mede omdat ongeboren kinderen gevoeliger zijn voor ioniserende straling dan volwassenen, gelden voor ongeboren kinderen lagere dosislimieten dan voor blootgestelde werknemers. De ondernemer zorgt ervoor dat de arbeidsomstandigheden voor de zwangere blootgestelde werknemer zodanig zijn dat de equivalente dosis voor het ongeboren kind zo laag is als redelijkerwijs mogelijk en dat het onwaarschijnlijk is dat deze dosis vanaf het moment van melding van de zwangerschap tot aan de geboorte 1 mSv zal overschrijden. Vrouwen worden geadviseerd hun zwangerschap zo vroeg mogelijk te melden bij de © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 46

5 Wet- en regelgeving werkgever. Vrouwen die borstvoeding geven worden vrijgesteld van handelingen waarbij een meer dan gering risico bestaat op radioactieve besmetting van het lichaam. Bepaling van de blootstelling Blootgestelde werknemers zijn verplicht om tijdens hun handelingen, met kans op blootstelling aan ioniserende straling, een persoonsdosimeter te dragen. Hiermee wordt de beroepshalve ontvangen stralingsdosis door uitwendige blootstelling geregistreerd. Deze gegevens worden bewaard totdat de persoon op wie de gegevens betrekking heeft de leeftijd van vijfenzeventig jaar heeft bereikt of zou hebben bereikt, maar tenminste 30 jaar nadat de betrokkene de handelingen heeft beëindigd. Bij sommige handelingen met radioactieve stoffen, zoals het gebruik van bijvoorbeeld zuivere -emitters, kan de persoonsdosimeter worden vervangen door of worden aangevuld met andere dosimetrietechnieken. Medische begeleiding Personen die radiologische handelingen willen gaan uitvoeren en daarbij ingedeeld worden in de categorie A moeten een aparte medische keuring krijgen voor radiologische handelingen, de inkeuring. Deze keuring dient jaarlijks te worden herhaald. 5.3.4 Radionuclidenlaboratoria (alleen voor 5B) De laboratoria waar met radioactieve stoffen wordt gewerkt zijn ingedeeld in de klassen A, B, C en D in volgorde van afnemend risico op inwendige besmetting. Vanwege het specifieke karakter van klasse A laboratoria en de afwezigheid van algemeen geldende aanbevelingen hiervoor, wordt dit type laboratorium niet besproken. De belangrijkste regels voor de overige laboratoria zijn:  het is verboden te eten, drinken, roken en cosmetica aan te brengen. 

de radiologische ruimte dient afsluitbaar te zijn

 

in het laboratorium moet onderdruk heersen (onderdrukmeters om het drukverschil vast te stellen) onderdruk in B-lab minimaal 10 Pascal; onderdruk in C-lab minimaal 5 Pascal



er moet een besmettingsmonitor beschikbaar zijn



het stralingsniveau op 10 cm van de bergplaats van radioactieve bronnen mag maximaal 1 Sv/uur bedragen



de luchtverversing in het lab is minimaal 8 maal per uur



de maximaal toelaatbare afwrijfbare besmetting is voor -emitters 0,4 Bq/cm2 en voor - of emitters 4 Bq/cm2.

 

ramen in B- en C-laboratoria dienen vergrendeld te zijn vloer, wanden en meubilair moeten decontamineerbaar zijn



deuren dienen vanzelf te sluiten (deurdrangers) en gesloten zijn tijdens gebruik van het laboratorium


Blz. 47

5 Wet- en regelgeving 5.3.5

Radionuclidenlaboratoria extra informatie (alleen voor 5B; geen examenstof)

De maximale activiteit die in een laboratorium mag worden gebruikt wordt uitgedrukt in radiotoxiciteitsequivalent. [RI94] Eén radiotoxiciteitsequivalent komt overeen met de hoeveelheid becquerel van een nuclide die bij directe opname door ingestie (Reing) of inhalatie (Reinh) bij een standaardmens een effectieve volgdosis geeft van één sievert. Het aantal radiotoxiciteitsequivalenten (Reinh) waarmee mag worden gewerkt, wordt als volgt bepaald:

X max, j  0,02  10 p qr [Reinh] 0,02 P Q R Xmax,j

= = = = =

jaardosis limiet voor blootgestelde medewerkers uitgedrukt als fractie van 1 Sv. parameter voor de kans op verspreiding laboratorium-parameter parameter voor lokale ventilatie aantal radiotoxiciteitsequivalenten dat maximaal per handeling j mag worden toegepast.

Tabel 5.1 Waarde voor p bij verschillende toepassingen

Toepassing gassen, poeders in open systemen, vloeistoffen tegen kookpunt, spattende bewerkingen labeling met vluchtig nuclide (jodium), koken vloeistoffen in gesloten systeem, centrifugeren en mengen op vortex, poeders in gesloten systeem labeling van niet-vluchtig nuclide , eenvoudige chemische bepalingen eenvoudig “nat” werk, eenvoudige handelingen in gesloten systemen ventilatie werken buiten zuurkast plaatselijke afzuiging/zuurkast(1) DIN-gekeurde zuurkast(2) Gesloten werkkast

Tabel 5.2 Waarde voor q voor verschillende ruimten

p

Ruimte

q

-4

werkruimte buiten laboratoriumbeheer

0

-3

D-laboratorium, nevenruimte bij laboratorium

1

-2

C-laboratorium

2

-1

B-laboratorium

3

r 0 1 2 3

(1) minder dan 10 % van de hoeveelheid stof die vrijkomt in de zuurkast, komt in de werkruimte (2) minder dan 1 % van de hoeveelheid stof die vrijkomt in de zuurkast, komt in de werkruimte

Indien men wilt weten hoeveel activiteit van een bepaald nuclide maximaal mag worden gebruikt, kan dit worden berekend door Xmax,j te delen door de dosiscoëfficiënt van dit nuclide. A max 

X max, j e 50,inh

[Bq]

De Re-waarde van een bepaald nuclide met een bekende activiteit kan worden bepaald door de activiteit van dit nuclide te vermenigvuldigen met de e50 van de betreffende nuclide.


Blz. 48

5 Wet- en regelgeving 5.4

Samenvatting

ICRP

International Commission on Radiological Protecion (internationaal adviesorgaan)

Nationaal geldt de kernenergiewet met als belangrijkste uitvoeringsvoorschrift het Besluit stralingsbescherming (Bs). Het grondbeginsel van de kernenergiewet is: Het in het bezit hebben van stralingsbronnen en het gebruik daarvan is verboden tenzij….. De drie basisprincipes van het Bs zijn: rechtvaardiging: toepassing moet gerechtvaardig zijn optimalisatie: dosis moet zo laag als redelijkerwijs mogelijk worden gehouden (ALARA = As Low As Reasonably Achievable) limitering: dosislimieten Dosislimieten zoals opgenomen in het Bs. equivalente dosis effectieve dosis equivalente dosis extremiteiten en (E) ooglens (Hooglens) huid

Doelgroep

Blootgestelde werknemer

20 mSv

150 mSv

500 mSv

Blootgestelde leerlingen en studerenden van 16 tot 18 jaar*

6 mSv

50 mSv

150 mSv

leden van de bevolking

1 mSv

15 mSv

50 mSv

ongeboren kind**

1 mSv

--

--

*

Dit zijn personen die uit hoofde van hun opleiding verplicht zijn om handelingen te verrichten en daarbij doses kunnen ontvangen die hoger zijn dan de limieten voor leden van de bevolking. ** Vanaf melding van de zwangerschap. A-werker:

B-werker:

kan een effectieve dosis > 6 mSv of een equivalente dosis > 0,3 van de limiet ontvangen. inkeuring - jaarlijkse keuring – (uitkeuring) verplicht tot het dragen van een persoonsdosimeter opleiding: minimaal een basiscursus Stralingsbescherming andere blootgestelde werker dan A-werker geen keuring verplicht tot het dragen van een persoonsdosimeter opleiding: minimaal een basiscursus Stralingsbescherming


Blz. 49


5.5

Oefenvragen

1 in welke volgorde dienen de drie basisprincipes van de ICRP te worden toegepast a) rechtvaardiging-limitering-optimalisatie b) limitering-optimalisatie-rechtvaardiging c) optimalisatie-rechtvaardiging-limitering d) rechtvaardiging-optimalisatie-limitering 2 De dosislimiet voor de effectieve dosis voor een blootgestelde medewerker is a) 500 mSv in een kalenderjaar b) 50 mSv in een kalenderjaar c) 20 mSv in een kalenderjaar d) 1 mSv in een kalenderjaar 3 ALARA: a) is een acroniem voor “as long as reasonably achievable” b) betekent dat de dosis zo laag als redelijkerwijs mogelijk moet blijven c) hoeft niet te worden toegepast bij medisch onderzoek d) betekent dat de effectieve dosis in een kalenderjaar niet hoger mag worden dan 20 mSv 4 Een blootgestelde werknemer a) moet jaarlijks medisch worden gekeurd b) ontvangt jaarlijks een effectieve dosis die groter is dan 6 mSv c) kan een dosis ontvangen die hoger is dan de limiet voor leden van de bevolking d) is iemand die radiologische handelingen uitvoert 5 Welke van onderstaande beweringen is juist? a) een bewaakte zone is een zone waarbij een effectieve dosis van meer dan 6 mSv in een kalenderjaar kan worden ontvangen b) een bewaakte zone is een zone waarbij een effectieve dosis van meer dan 1 mSv in een kalenderjaar kan worden ontvangen c) bij een bewaakte zone dient altijd een bewaker aanwezig te zijn d) in elke gecontroleerde zone dient regelmatig op radioactieve besmetting te worden gecontroleerd 6 Welke van onderstaande beweringen is juist? a) voor alle röntgentoestellen geldt een vergunningsplicht b) er geld geen vergunningsplicht voor toestellen met meer dan 100 kV c) het in het bezit hebben van een toestel is ook een handeling d) het in het bezit hebben van een toestel is geen handeling


Blz. 50

6 Praktische stralingsbescherming (algemeen en bij röntgentoestellen in het bijzonder)

6

Praktische stralingsbescherming (algemeen en bij röntgentoestellen in het bijzonder)

Dit hoofdstuk behandelt de praktische kant van de stralingsbescherming. De beschermingsmogelijkheden bij uitwendige bestraling, zoals afscherming, tijd en afstand worden behandeld. Er staat beschreven op welke positie men het beste kan gaan staan en welk loodschort men moet dragen bij röntgentoepassingen. De onderdelen die zijn behandeld in de voorgaande hoofdstukken worden in dit hoofdstuk gekoppeld aan de praktijk. Leerdoel Na bestudering van dit hoofdstuk: Algemeen  kent u de begrippen afstand, afscherming, en tijd 

kunt u eenvoudige berekeningen met de kwadratenwet maken

 

kent u de begrippen primaire straling; strooistraling en lekstraling weet u hoe u uzelf tegen röntgenstraling kunt beschermen



weet u op welke positie u bij röntgentoepassingen het best kunt gaan staan



kent u gangbare diktes voor loodschorten



weet u dat een goede pasvorm belangrijk is en dat loodschorten niet mogen worden gevouwen


Blz. 52

6 Praktische stralingsbescherming (algemeen en bij röntgentoestellen in het bijzonder) 6.1

Inleiding

Bescherming tegen ioniserende straling kan worden opgesplitst in bescherming tegen uitwendige bestraling en bescherming tegen inwendige besmetting. Bescherming tegen uitwendige bestraling geldt voor toestellen, ingekapselde bronnen en open radioactieve stoffen. Bescherming tegen inwendige besmetting geldt voor open radioactieve stoffen en bij lekkage van ingekapselde bronnen. De meest bekende toestellen zijn röntgentoestellen gebruikt voor diagnostiek en deeltjesversnellers gebruikt voor radiotherapie. Voorbeelden van gebruik van ingekapselde bronnen zijn: (ingekapselde 192 Ir-bronnen welke in het kader van therapie in de patiënt worden gebracht; 137Cs voor bestraling van cellen en proefdieren; ijkbronnen voor ijking van stralingsmeetapparatuur, zoals bijvoorbeeld 57Co voor een gammacamera of 133Ba voor een vloeistofscintillatieteller). Open radioactieve stoffen kunnen voorkomen als poeders, vloeistoffen, en gassen. Ook kunnen lichaamsvloeistoffen van een patiënt radioactief zijn als deze is behandeld met een radiofarmacon 6. 6.2

Stralingsbescherming bij uitwendige blootstelling (algemeen)

Uitwendige blootstelling kan plaatsvinden wanneer men zich in de “buurt” van een stralingbron bevindt. Hierbij moet worden gedacht aan handelingen met toestellen, ingekapselde bronnen en open radioactieve stoffen. 6.2.1 Afscherming Ioniserende straling kan met behulp van afschermende materialen worden verzwakt en soms zelfs geheel worden tegengehouden. Een bekend afschermingsmateriaal voor röntgenstraling is lood. Voor het afschermen van gammastraling wordt behalve lood ook vaak beton gebruikt. De afscherming dient altijd zo dicht mogelijk bij de bron te worden geplaatst omdat op deze wijze de bron het meest efficiënt kan worden afgeschermd. Als het om praktische redenen niet mogelijk is de stralingsbron af te schermen, bijvoorbeeld omdat de aanwezigheid van personeel bij onderzoek bij een patiënt noodzakelijk is, kan men zich tegen röntgenstraling beschermen door een loodschort te dragen. (hierover meer in paragraaf 6.3, Afscherming voor andere stralingssoorten in hoofdstuk 10)

Figuur 6.1 Loodschort

6.2.2 Afstand Door de afstand tot de stralingsbron te vergroten kan een dosisreductie worden verkregen. De wijze waarop dit werkt is vergelijkbaar met een geluidsbron. Als de afstand tot de bron groter wordt, neemt de geluidssterkte af. Zo ook bij ioniserende straling. Het stralingsniveau is omgekeerd evenredig aan het kwadraat van de afstand. Dit betekent dat wanneer de afstand 2  zo groot wordt het dosistempo met een factor 22 = 22 = 4 afneemt. Bij vergroten van de afstand met een factor 3 wordt het dosistempo 32 = 33 = 9 keer zo klein. Dit heet de kwadratenwet. Wiskundig kan dit als volgt worden beschreven: 



D1 r12  D 2  r22

kwadratenwet (geldig voor een puntbron)

115 6

Radiofarmacon: radioactief geneesmiddel


Blz. 53

6 Praktische stralingsbescherming (algemeen en bij röntgentoestellen in het bijzonder) Voorbeeld 1 Het stralingsniveau op 50 cm van het focus van de röntgenbundel is 10 mGy per uur. Wat is het dosistempo op 1 m en op 1,50 m? Op 1 meter De afstand is 2  zo groot dus het stralingsniveau is 22 = 4 keer zo laag 10/4 = 2,5 mGy per uur Op 1,5 meter De afstand is 3  zo groot dus het stralingsniveau is 32 = 9 keer zo laag 10/9 = 1,1 mGy per uur

Voorbeeld 2 Het dosistempo op 50 cm van een puntvormige gammabron is 10 Gy/h. Wat is het dosistempo op 1 m en op 1,50 m? Op 1 meter 

D 1  10 Gy/h; r1 = 50 cm 

r2 = 100 cm



10  50 2  D 2  100 2  D 2  2,5 Gy/h Op 1,5 meter 

D 1  10 Gy/h; r1 = 50 cm 

r3 = 150 cm



10  50 2  D 3  150 2  D 2  1,1 Gy/h Ter beperking van de stralingsdosis is het belangrijk dat personen die om een of andere reden wel aanwezig moeten zijn, maar niet de stralingsbron hanteren een zo groot mogelijke afstand tot de bron houden. Degene die wel de handeling met de bron uitvoert moet hierbij zo veel als mogelijk gebruik maken van afstandsbediening en handling tools. Als het lichaam door een afscherming wordt beschermd, kunnen de handen nog steeds erg dicht bij de bron komen. Deze afstand kan worden vergroot door gebruik te maken van pincetten en tangen. De dosisreductie kan hierdoor aanzienlijk zijn. Een tang van bijvoorbeeld 30 cm kan voor de handen reeds een dosisreductie geven van een factor 4000. Figuur 6.2 Enkele voorbeelden van handling tools.

6.2.3 Tijd Een kortere blootstellingsduur aan een stralingsbron veroorzaakt een lagere dosis dan een langere blootstellingstijd. Dit betekent dat de doorlichttijden en het aantal foto’s zo beperkt mogelijk moeten worden gehouden. Bij het werken met stralingbronnen is het belangrijk dat de handelingen snel worden uitgevoerd. Uiteraard mogen de handelingen niet te snel worden uitgevoerd waardoor de kans op fouten en incidenten kan toenemen. Zodra een bron uit de kluis is gehaald, mogen de handelingen niet meer onnodig worden onderbroken totdat zij weer is opgeborgen. Zorg ervoor dat alle benodigdheden binnen handbereik klaar liggen. Neem dan pas de bron uit de opbergplaats en © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 54

6 Praktische stralingsbescherming (algemeen en bij röntgentoestellen in het bijzonder) start daarna met de handelingen. Nieuwe, moeilijke handelingen moeten eerst zonder bron worden geoefend, het zogenaamde “droog” of “koud” oefenen. 6.3

Stralingsbescherming voor (blootgestelde) werknemers bij röntgenstraling

Primaire straling De primaire bundel is de straling die uit het venster van een röntgenbuis treedt. Een (blootgestelde) werknemer mag niet met enig lichaamsdeel in de primaire bundel komen, dus ook niet met een hand eventueel omgeven met een loodrubberhandschoen. Het is daarom ook verboden een filmcassette of een tandfilmpje vast te houden bij het maken van een opname. Het dosistempo van de primaire bundel is zo groot dat een loodschort de drager onvoldoende beschermt tegen de primaire straling. Lekstraling Het is niet mogelijk de straling alleen uit het venster van de buis naar buiten te laten treden, er zal ook op andere plaatsen van het buishuis straling naar buiten “lekken”. Lekstraling is straling die door de buisomhulling dringt. Voor lekstraling geldt de in paragraaf 6.2.2 genoemde kwadratenwet. Het is daarom af te raden om, terwijl dat voor het onderzoek niet nodig is, dichtbij de röntgenbuis te verblijven. Omdat de bijdrage aan het stralingsniveau van lekstraling veel kleiner is dan die van de strooistraling zal hierop niet verder worden in gegaan.

Strooistraling Strooistraling ontstaat als de primaire bundel een object treft. De grootste bron van strooistraling is de patiënt. De verstrooiing kan in alle richtingen optreden. Deze strooistraling levert geen bijdrage aan de beeldvorming op. Kenmerken van strooistraling:  Als de dosis, bijvoorbeeld door het vergroten van het mAs-getal, van de primaire bundel toeneemt zal de dosis in het strooistralingsveld met een gelijke factor toenemen. 

Voor niet al te grote afstanden tot de patiënt geldt dat het dosistempo in het strooistralingsveld bij benadering recht evenredig is met het oppervlak van het intreeveld. Dit betekent dat wanneer het intreeveld wordt vergroot de verstrooide straling met een zelfde factor toeneemt.



Voor niet al te korte afstanden tot patiënt kan voor de dosis in het strooistralingsveld de kwadratenwet worden toegepast.



Het dosistempo van verstrooide straling is in schuin achterwaartse richting groter dan in zijdelingse richting en in schuin voorwaartse richting.

Positie van de werknemer De bijdrage aan de dosis voor de omstanders is het grootste in achterwaartse richting. Indien de patiënt staat is de beste positie schuin achter de patiënt (niet recht achter de patiënt in verband met de primaire bundel). De begrippen achterwaarts en schuin achter de patiënt zijn verwarrend. Figuur 6.3 geeft aan wat er met deze termen wordt bedoeld. Bij doorlichten van een liggende patiënt, waarbij de onderzoeker naast de patiënt moet staan, dient de röntgenbuis zoveel als mogelijk onder de tafel te worden gemonteerd. De verstrooide straling kan gedeeltelijk worden afgeschermd met loodflappen indien die aan de tafel zijn bevestigd.


Blz. 55


uittreezijde

intreezijde focus centrale as

45

150 schuin achterwaartse verstrooiing

patiënt

schuin voorwaartse verstrooiing; positie = schuin achter de patiënt

Figuur 6.3 Strooistraling vanuit de patiënt, de gebruikte termen

Draai het lichaam altijd met het door het loodschort afgeschermde gedeelte naar de patiënt. Indien gebruik wordt gemaakt van goed passende rondom loodschorten is de afscherming in beide gevallen gelijk. Het verdient overigens ook in dat geval de voorkeur om de monitorplaats en de eigen positie zo te kiezen dat zoveel mogelijk richting patiënt wordt gekeken.

loodflap

Positie van de buis bij verticale projectie Bij doorlichting van een liggende patiënt, met de röntgenbuis onder de tafel, kan het noodzakelijk of wenselijk zijn, om de naast de tafel staande onderzoeker te beschermen tegen zijwaarts en schuin achterwaarts verstrooide straling. Bij buisspanningen die in de radiodiagnostiek gebruikelijk zijn, is de intensiteit van de verstrooide straling in schuin Schuin voorwaarts beeldverwerker achterwaartse richting groter dan die in zijwaartse richting; in de zijwaartse richting weer iets groter dan die in voorwaartse richting. Loodflappen, bevestigd aan de Zijwaartse richting onderzijde van de beeldversterker en reikend tot het tafelblad, en loodplaten of loodflappen van de tafelrand tot aan de grond, kunnen tot een forse dosisreductie leiden. De wijze van doorlichten waarbij de röntgenbuis zich boven de patiënttafel bevindt Loodschort en de onderzoeker zich dichtbij de patiënt bevindt, moet zoveel mogelijk worden Schuin achterwaarts vermeden. Bij deze wijze van doorlichting focus loopt de onderzoeker niet alleen het risico om met een hand in de onverzwakte primaire bundel te komen, maar kan bovendien het Figuur 6.4 Het gebruik van loodflappen bij verticale projecties onbeschermde bovendeel van zijn lichaam, dus ook de ooglenzen, aan intensieve verstrooide straling worden blootgesteld. loodflap


Blz. 56

6 Praktische stralingsbescherming (algemeen en bij röntgentoestellen in het bijzonder) Loodschort Aangezien niet in elke situatie een vaste afscherming kan worden aangebracht kan het personeel gebruik maken van een loodschort. Dit zijn schorten waarin een hoeveelheid lood is verwerkt. Het loodschort is bedoeld om de romp af te schermen tegen strooistraling, voornamelijk afkomstig van de patiënt. Het schort is niet bedoeld voor bescherming tegen de primaire bundel. De beschermende werking hangt onder andere af van de looddikte. Gangbare diktes voor loodschorten zijn 0,25 mm; 0,35 mm en 0,50 mm loodequivalent. Hoeveel bescherming een schort in praktijkomstandigheden biedt is ook afhankelijk van het model en de pasvorm; deze bepalen bij een bepaalde lichaamsoriëntatie in het stralingsveld welke organen geheel of gedeeltelijk onafgeschermd blijven. Juist dat is bepalend voor de uiteindelijke effectieve dosis. Zo is een onafgeschermde rug van dominante invloed bij blootstelling van de rug, terwijl wijde armsgaten bij bestraling vanaf de zijkant de longen gedeeltelijk onafgeschermd laten. Een diepe halsuitsnijding laat de slokdarm en een deel van de longen onafgedekt bij blootstelling van voren. Uit onderzoek [HU98] blijkt dat een goedpassend rondomschort van 0,25 mm in veel gevallen beter beschermt dan een voorzijdeschort van 0,5 mm. Een goede pasvorm van het loodschort is in het algemeen dan ook van meer invloed dan het dikker maken van het schort. Bij het gebruik van een rondomschort en halsbescherming, beide van 0,25 mm looddikte is een beschermingsrendement van 75 % gegarandeerd [HU98]. Bij een schortdikte van 0,35 mm in combinatie met een halskraag van 0,25 mm wordt nagenoeg de maximaal haalbare bescherming van 90 % tot 95 % bereikt. Loodschorten dienen voorzichtig te worden behandeld, zodat er geen scheuren in het loodrubber ontstaan. Men mag loodschorten daarom nooit opvouwen. Loodschorten moeten periodiek (bijv 1  per jaar) op scheuren worden gecontroleerd, dit kan het makkelijkste onder doorlichting gebeuren. Afscherming van röntgenkamers Bij het ontwerpen van ruimten waarin röntgentoestellen worden geplaatst, houdt men niet alleen rekening met de primaire bundel maar ook met strooistraling. De intensiteit van de strooistraling is maximaal een tiende van de intensiteit van de primaire bundel. Voor de directe bundel dient de afscherming minimaal 2 mm loodequivalent te zijn. De afscherming van de overige wanden is afhankelijk van de hoeveelheid opnamen en de daarbij behorende buisspanning, maar dient een minimale dikte te hebben van 1 mm loodequivalent. 6.4

Extra informatie voor röntgentoepassingen (geen examenstof)

Factoren die de dosis in de patiënt bepalen Het ALARA-principe houdt in dat de stralingsdosis van een te onderzoeken patiënt niet groter mag zijn dan noodzakelijk is voor het verkrijgen van de vereiste diagnostische informatie. De dosis die de patiënt ontvangt, is afhankelijk van een groot aantal factoren: -

veldgrootte mAs-getal (buisstroom en tijdsduur) buisspanning filtering

- focus-patiënt-film afstanden - beelddetectiesysteem - loodafdekkingen - patiëntdikte en compressiemogelijkheden

In de volgende subparagrafen worden deze factoren kort besproken. Aangezien deze cursus niet is bedoeld voor bedieners van het toestel wordt hierop niet diep ingegaan. Veldgrootte


Blz. 57

6 Praktische stralingsbescherming (algemeen en bij röntgentoestellen in het bijzonder) Bij te grote veldafmeting wordt een onnodig groot gedeelte van het lichaam door de primaire straling getroffen waardoor de kans toeneemt dat de organen met een hoge weefselweegfactor in, of dichter bij, de primaire bundel komen te liggen. Daarom moet de bundel niet wijder worden gemaakt dan noodzakelijk is voor het te verrichten onderzoek. De grootte van het veld wordt soms zichtbaar gemaakt met een lichtveld. Bij vergroting van het intreeveld zullen de buiten de bundel gelegen organen meer verstrooide straling ontvangen, ten eerste doordat er meer verstrooide straling ontstaat en ten tweede doordat zij dichter bij de bundelrand komen te liggen. mAs-getal De intree- en uittreedosis zijn recht evenredig met het mAs-getal. Dat wil zeggen dat als het mAsgetal bijvoorbeeld tweemaal zo groot wordt gekozen, de intree- en uittreedosis ook tweemaal zo groot worden. Voordat een röntgenopname wordt gemaakt, moet een buisspanning en het mAs-getal worden gekozen, terwijl bij gebruik van een belichtingsautomaat de 'zwarting' moet worden ingesteld. Buisspanning Straling opgewekt met een hogere buisspanning i.p.v. een lagere buisspanning is uit stralingshygiënisch oogpunt voor de patiënt beter omdat de totaal geabsorbeerde stralingsenergie (de ‘integrale dosis’) afneemt. Een nadeel is vaak dat het contrast van de opname ook afneemt, omdat de röntgenbundel maar weinig verzwakt wordt. De stralingskwaliteit heeft een belangrijke invloed op de dosisverdeling in een door röntgenstralen getroffen object. De stralingskwaliteit wordt bepaald door de buisspanning, de spanningsvorm en de filtering. Als de buisspanning toeneemt zal ook de filtering moeten toenemen. Filtering Het spectrum van de door een röntgenbuis opgewekte straling is poly-energetisch. Dat wil zeggen dat er röntgenfotonen in zitten met verschillende energie, zowel laag als hoog. De fotonen met lage energie worden vrijwel geheel door de patiënt geabsorbeerd en dragen dus niet bij tot de beeldvorming. Door het toepassen van een filter worden de fotonen met lage energie grotendeels uit de heterogene röntgenstralenbundel verwijderd. Iedere röntgenbuis heeft een eigen 'filter', het zogenaamde inherente filter. Dit bestaat uit de wand van de röntgenhuis, de olie en het omhullingsvenster. De waarde van dit inherente filter wordt uitgedrukt in mm Al-equivalent. Deze heeft een waarde tussen de 1 en 1,5 mm AI-eq. en wordt door de fabrikant opgegeven. Vrijwel altijd wordt een vast extra filter van ten minste 1 mm Al toegevoegd, zodat de totaalwaarde van het inherente filter circa 2,5 mm Al eq. bedraagt. De waarde van het inherente filter neemt met het ouder worden van de buis een klein beetje toe. Dit is het gevolg van verdamping van het wolfraam van de anode en de gloeidraad en de condensatie ervan op de binnenzijde van de inzetbuis. Focus-patiënt-film afstand Het is belangrijk de patiënt zo ver mogelijk van het focus van de buis af te houden en de film, of het beeldverwerkendsysteem zo dicht mogelijk bij de patiënt te plaatsen. Om deze reden zit op een röntgenapparaat dat wordt gebruikt door tandartsen een tubus. Deze zorgt ervoor dat er een minimale afstand is van het focus tot de patiënt. Door het filmpje in de mond te plaatsen wordt de patiënt – filmafstand zo klein mogelijk gehouden. Objectdikte, compressie Dikke objecten vereisen een hogere belichtingswaarde dan minder dikke objecten. Vermindering van objectdikte kan worden verkregen door compressie. Dit gebeurt onder andere bij mammografie. Compressie beperkt de hoeveelheid verstrooide straling en dit geeft weer een beter contrast op de foto. © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 58

6 Praktische stralingsbescherming (algemeen en bij röntgentoestellen in het bijzonder) Loodafdekkingen Weefsels of organen met een hoge weefselweegfactor moeten, waar nodig en mogelijk, worden afgeschermd. Met name moet bij patiënten in de reproductieve leeftijd, afscherming van de gonaden (ovaria en testes) worden toegepast bij onderzoeken die waarschijnlijk een hoge stralingsdosis voor de gonaden opleveren. Bij overzichtsopnamen van het bekken of de buik zullen de ovaria vaak in de primaire straling liggen. Bij een gelijkwaardig bekkenoverzicht zal de dosis in de testes aanzienlijk hoger zijn dan in de ovaria. Dit komt door de oppervlakkige ligging van de testes en het feit dat ovaria door veel weefsel zijn omgeven. De ovaria kunnen, als de diagnose daardoor niet gehinderd wordt, worden afgedekt met speciale beschermers, die leverbaar zijn in allerlei maten. Er zijn ook allerlei testesbeschermers in de handel die, na enige instructie, eenvoudig door de patiënt zelf kunnen worden aangebracht. Bij toepassing van loodafdekking bij vrouwen, zullen de ovaria door verstrooiing uit omliggend weefsel een zekere dosis blijven ontvangen. Dat het toch zinvol is ovariabeschermers aan te brengen, blijkt uit metingen aan fantomen. Het afdekken van de testes met lood geeft eveneens een aanzienlijke reductie van de geabsorbeerde dosis. Met een afscherming door een zogenaamde loodrubberportemonnee, is de reductie groter dan bij gebruik van een loodflapje, dat zich alleen maar op de testes bevindt. Als de gonaden niet in de directe bundel liggen, maar wel dichtbij de rand ervan, worden de gonaden alleen getroffen door verstrooide straling en lekstraling. Ook dan kan afscherming nog nut hebben. Videorecording Het videosignaal van het TV-circuit kan op een videoband worden vastgelegd. Onmiddellijk na de opname kan de recorder worden teruggespoeld om de beelden nogmaals te bekijken. Dit kan tot een verkorting -van de doorlichtingsduur en vermindering van de stralingsdosis leiden. Beeldgeheugen Het gebruik van een beeldgeheugen kan de stralingsdosis voor de patiënt aanzienlijk verminderen. Hierbij wordt het laatste doorlichtbeeld 'bevroren', zodat bestudering van de situatie mogelijk is zonder verder te doorlichten. 6.5

Samenvatting

Primaire straling: Men mag niet in de primaire bundel komen, ook niet met loodrubber handschoenen Strooistraling: Positie:

Ontstaat als de primaire bundel een object treft. De verstrooiing kan in alle richtingen optreden, maar is het grootst in schuin achterwaartse richting. Schuin achter de patiënt (in de schuin voorwaarts verstrooide straling)

Afscherming:

In de directe bundel minimaal 2 mm loodequivalent. Overige wanden minimaal 1 mm loodequivalent. Dikte loodschorten: 0,25 – 0,50 mm Afstand houden tot de bron is altijd een goede methode om de stralingsdosis te verminderen. Het stralingsniveau is omgekeerd evenredig aan het kwadraat van de afstand.


Blz. 59


6.6

Oefenvragen

1. Röntgenstraling kan het best worden afgeschermd met a) perspex b) lood c) aluminium d) Filtermateriaal 2. De kwadratenwet houdt in dat wanneer de afstand a) 3 zo groot wordt, het dosistempo 9 zo groot wordt b) 3 zo klein wordt, het dosistempo 9 zo klein wordt c) 3 zo klein wordt, het dosistempo 9 zo klein wordt d) 3 zo groot wordt, het dosistempo 9 zo klein wordt 3. De stralingsbelasting kan het meest worden beperkt door a) de blootstellingstijd te verlengen en de afstand tot de bron te vergroten b) de blootstellingstijd te verkorten en de afstand tot de bron te vergroten c) de blootstellingstijd te verlengen en de afstand tot de bron te vergroten d) de blootstellingstijd te verkorten en de afstand tot de bron te verkleinen 4. Strooistraling ontstaat als de primaire röntgenbundel een object treft. De verstrooiing a) ontstaat uitsluitend loodrecht op de primaire bundel b) kan in alle richtingen optreden c) ontstaat uitsluitend 180 graden gedraaid t.o.v. de primaire bundel d) ontstaat uitsluitend in dezelfde richting als de primaire bundel 5. Het strooistralingsniveau rond de patiënt is bij doorlichten a) overal even groot b) groter aan de intreezijde dan aan de uittreezijde c) groter aan de uittreezijde dan aan de intreezijde d) verwaarloosbaar laag


Blz. 60

7 Atoombouw, radioactiviteit en radioactief verval

7

Atoombouw, radioactiviteit en radioactief verval

Ioniserende straling is onzichtbaar, je kunt haar niet horen, niet ruiken, niet proeven en niet voelen. Deze straling is echter wel in staat biologische effecten te veroorzaken. In de medische wereld wordt bij veel toepassingen gebruik gemaakt van de mogelijkheid om met deze stralingssoort “in de mens te kunnen kijken” (diagnostiek). Ioniserende straling wordt ook gebruikt om cellen te doden (therapie). Er bestaat ook niet-ioniserende straling zoals laser, infrarood, radar en microgolven. Deze wordt hier niet behandeld. Door inwerking van ioniserende straling ontstaan veranderingen die in levend weefsel kunnen leiden tot biologische veranderingen. Om een en ander te begrijpen is het van belang de bouw van het atoom en de verschillende soorten ioniserende straling te beschrijven. In dit hoofdstuk komen de volgende onderwerpen aan de orde:  Atoombouw; 

Radioactiviteit en radioactief verval;



Verschillende wijzen waarop radioactief verval kan plaatsvinden (-, - of -straling);

In dit hoofdstuk vindt u voornamelijk de basiskennis die nodig is om de daaropvolgende hoofdstukken te kunnen begrijpen. Leerdoelen  U kent de begrippen: atoom, kern, proton, neutron, elektron, elektronenschil, ion, elementen, radionucliden, stabiliteitslijn, isotopen, Z-getal, neutronengetal, massagetal, desintegratie, activiteit, becquerel, halveringstijd, elektronvolt, elektromagnetische straling, annihilatiestraling, quant, foton, -straling, -straling, positron, remstraling, mono-energetische straling; 

U begrijpt de opbouw van de nuclidenkaart en kunt daarop een nuclide opzoeken;

 

U bent in staat uit te rekenen wat de activiteit van een stralingsbron is op een bepaald tijdstip; U kunt de oorzaak/herkomst van de verschillende stralingssoorten beschrijven.


Blz. 61

7 Atoombouw, radioactiviteit en radioactief verval 7.1

Inleiding

De eigenschappen van de verschillende stralingsbronnen vormen de basis om de werking en toepassing van de verschillende stralingsbronnen te kunnen begrijpen. De stralingsbronnen worden in twee groepen verdeeld: deeltjes straling en fotonenstraling ( - en röntgenstraling). Hiervoor is echter wel kennis nodig van de atoombouw. 7.2

Atoombouw

De bouwstenen van materie zijn de elektron elementen. Alle materie is opgebouwd uit een beperkt aantal elementen (112) welke bestaan uit zeer kleine deeltjes, die atomen heten. Een atoom is het kleinste deeltje van een element dat nog de eigenschappen van kern dat element heeft. Het atoom bestaat, volgens een fysisch model, uit negatief geladen elektronen die rond een positief geladen kern cirkelen. Deze kern bevat protonen en neutronen. Protonen hebben een positieve lading terwijl neutronen geen lading bezitten. Omdat de massa van een proton evenals de massa van een neutron bijna 2000 keer zo groot is Figuur 7.1 Het atoommodel als de massa van een elektron, bevindt bijna de gehele massa zich in de kern van het atoom. Het aantal protonen in de kern wordt het atoomnummer genoemd, aangeduid met het Z-getal. Het aantal neutronen, noemen we het neutronengetal (N-getal) en de som van neutronen en protonen het massagetal (A-getal). Elektronen cirkelen niet op geheel willekeurige wijze rond de kern, maar in vaste banen rond de kern, de elektronenschillen genoemd. De binnenste schil krijgt de letter K, de volgende L, vervolgens M, N, enzovoort. Het aantal elektronen in de schillen is bij een atoom gelijk aan het aantal protonen in de kern. Elektronen in de buitenste schillen bepalen de chemische eigenschappen van het element. Alle atoomsoorten met een zelfde aantal protonen, Z-getal, behoren tot één element en hebben een zelfde aantal elektronen en een zelfde elektronenverdeling, waardoor ze chemisch identiek zijn. Indien het aantal elektronen niet gelijk is aan het aantal protonen is er sprake van een ion. Het vrijmaken van elektronen uit een atoom wordt ionisatie genoemd. Ioniserende straling dankt zijn naam aan het feit dat deze straling in staat is ionisaties te veroorzaken. Atoomsoorten met een gelijk Z-getal, maar een variërend aantal neutronen worden isotopen genoemd. Een element, bepaald door het aantal protonen, kan dus uit verschillende isotopen bestaan, 1H, 2H en 3H. Bij de notatie van een atoomsoort (X) wordt het atoomnummer linksonder en het massagetal A

linksboven het symbool voor het element geplaatst ( ZX ). Het lichtste element is waterstof (H) dat drie isotopen kent: 

Het eerste isotoop bevat één proton en één elektron, notatie: 11H ;


Blz. 62

7 Atoombouw, radioactiviteit en radioactief verval 

Het tweede isotoop, deuterium, heeft naast het proton ook een neutron in de kern, waardoor het massagetal 2 is, notatie: 21H ;



Het derde isotoop, tritium, bestaat uit 1 proton en 2 neutronen en heeft daardoor massagetal 3, notatie: 31H .

Meestal noteert men slechts het symbool van het element en het massagetal (bijvoorbeeld 3H), het Zgetal is immers onlosmakelijk verbonden aan het element. Voor koolstof zijn de bekendste isotopen:

12 6C

met respectievelijk 6 protonen en 6 neutronen en

14 6C

met 6 protonen en 8 neutronen. Dit wordt uitgesproken als koolstof twaalf en koolstof veertien. In literatuur gebruikt men ook vaak een notatie waarbij het massagetal na het element wordt vermeldt, bijv. C-14.

Aantal protonen (Z-getal) 

Als meer algemene benaming voor een atoomsoort wordt het woord nuclide gebruikt. De nucliden worden gerangschikt op de nuclidenkaart, waarbij het aantal neutronen op de horizontale as en het aantal protonen op de verticale as wordt uitgezet. De verschillende isotopen van een element liggen dus op één rij. Op de nuclidenkaart zijn de zwart gekleurde hokjes stabiele nucliden. De aaneenschakeling van de zwarte hokjes wordt de stabiliteitslijn genoemd.

Aantal neutronen (N) Figuur 7.2

Deel van de nuclidenkaart. Alle zwarte hokjes zijn de stabiele nucliden.


Blz. 63


De atoomkernen van het eerder genoemde 3H en 14C zijn niet stabiel. Na verloop van tijd zal de samenstelling van de kern spontaan veranderen (desintegreren of muteren) waarbij straling met relatief hoge energie wordt uitgezonden. Nucliden met instabiele atoomkernen worden radioactieve nucliden of radionucliden genoemd. Momenteel zijn er ongeveer 1700 radionucliden bekend. De verandering van de kernsamenstelling wordt radioactief verval genoemd. 7.3

Activiteit

Een typisch kenmerk van radioactieve stoffen is het radioactief verval. Wanneer slechts één kern wordt beschouwd, kan op voorhand niet worden gezegd wanneer deze kern verandert. Wordt echter een grote groep kernen van een zelfde nuclide in beschouwing genomen dan kan het vervalproces wel worden beschreven. De afname van het aantal instabiele kernen per tijdseenheid is de activiteit (A) van de stof. Een kenmerk van radioactief verval is dat de tijd die nodig is om de activiteit te halveren een vaste waarde heeft. Deze vaste waarde wordt halveringstijd (T½) genoemd. Tijdens het verstrijken van één halveringstijd halveert de activiteit. Na één halveringstijd is de activiteit de helft van de beginactiviteit. Na 2 halveringstijden is de activiteit een kwart van de beginactiviteit. Na 3 halveringstijden is de activiteit een achtste van de beginactiviteit. Wiskundig kan dit als volgt worden beschreven: t

 1 T At  A0    12 2

At

dit wordt de vervalwet genoemd.

= activiteit op tijdstip t A0 = activiteit op tijdstip 0 T 12 = halveringstijd

t

= tijd

Eerder genoemde voorbeelden worden wiskundig als volgt beschreven: t T1

1

At  A0   12 

t T1

2

At  A0   12 

t T1

3

At  A0   12 

1

At 

1 A ; 2 0

2

At 

1 A ; 4 0

3

At 

1 8

2

2

A0 ;

2

Soms wordt in literatuur niet de halveringstijd maar een vervalconstante  gegeven. De dimensie hiervan is per tijdseenheid [tijd-1]. De halveringstijd wordt officieel uitgedrukt met de eenheid seconde [s] en de vervalconstante in per seconde [s-1]. Vaak wordt de halveringstijd uitgedrukt in uren, dagen of jaren. De vervalconstante kan worden omgerekend in de halveringstijd volgens:

T12 

ln2



dit is hetzelfde als:

T12 


0,693 

en omgekeerd geldt:  

ln2 T12

Blz. 64


A t  A 0  e   t

De vervalwet kan ook als volgt worden geschreven:

Het vervalproces kan grafisch op twee manieren worden weergegeven: In beide grafieken staat op de horizontale as het aantal halveringstijden die zijn verstreken. Op de verticale as staat in figuur 7.3 de verhouding tussen At en A0 lineair uitgezet. In figuur 7.4 is te zien dat, door deze verhouding logaritmisch uit te zetten, een rechte lijn wordt verkregen. In de literatuur wordt vaak gebruik gemaakt van een logaritmische weergave. 1

At/A0

At/A0

1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

0.1

0.01

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

t/T½

6

7

t/T½

Figuur 7.3: Radioactief verval (uit gezet op een lineaire schaal)

t/T½ = At/A0 =

5

Figuur 7.4: Radioactief verval (uitgezet op een logaritmische schaal)

aantal halveringstijden dat is verstreken vanaf het tijdstip 0 de fractie van de beginactiviteit die nog over is op tijdstip t.

De activiteit van een nuclide wordt uitgedrukt in het aantal desintegraties per seconde en heeft als eenheid becquerel (Bq). 1 desintegratie per seconde = 1 dps = 1 Bq Meestal wordt gebruik gemaakt van voorvoegsels: 1 kBq (kilo)=103 =1.000 Bq 1 MBq (mega)=106 =1.000.000 Bq

1 GBq (giga) 1 TBq (tera)

= 109 = 1.000.000.000 Bq = 1012 = 1.000.000.000.000 Bq

Rekenvoorbeeld: P heeft een halveringstijd van 14 dagen. Bij ontvangst bedraagt de activiteit 200 kBq. Wat is de activiteit na 28 dagen? 32

A0 = 200 kBq;

T½=14 dagen; t

 1  T1 At  A0   2 2 of:

 = 0,693/14 = 0,0495 dag-1;

t = 28 dagen

28 2  1  14  1  200     200  0,25  50 kBq A t  200    2 2

A t  200  e 0.049528  200  0.25  50 kBq

Hoewel het een oude eenheid betreft, wordt ook de curie (Ci) nog vaak als eenheid van activiteit gebruikt. 1 Ci = 3,7·1010 Bq © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 65


1 mCi (milli)=10-3 =0,001 Ci

= 3,7·107 Bq

-6

1 Ci (micro)=10 =0,000001 Ci = 3,7·104 Bq 7.4

Radioactief verval

Zoals eerder is vermeld zal een instabiele atoomkern na een zekere tijd veranderen (desintegreren, muteren). Door mutatie zal uiteindelijk een stabiele atoomkern overblijven. Een kernmutatie kan alleen plaatsvinden als er een overschot aan energie in de kern aanwezig is. De verandering van een atoomkern kan op verschillende manieren plaatsvinden. Via -verval, verval, electroncapture of splijting, gevolgd door isomeer verval en/of interne conversie. In de volgende paragrafen worden deze vervalwijzen beschreven. Als er door radioactief verval straling wordt uitgezonden, spreekt men van emissie van straling. 7.4.1 Alfaverval () Alfaverval treedt op bij kernen met een groot overschot aan energie. Zij vergroten hun stabiliteit door het gelijktijdig uitzenden van 2 protonen en 2 neutronen. In feite betreft het hier een

+ + A ZX



(A  4) (Z  2) Y

4 2 He

-kern.



+ 42 He 2

Figuur 7.5: Alfaverval

De combinatie van protonen en neutronen wordt een “-deeltje” genoemd. Het -deeltje neemt het overschot aan energie mee als bewegingsenergie. -Deeltjes van dezelfde nuclide hebben altijd eenzelfde hoeveelheid bewegingsenergie als zij de kern verlaten; zij zijn mono-energetisch. Een voorbeeld van een nuclide dat -deeltjes uitzendt is americium-241:

241

Am 237Np + . Stoffen die -

straling uitzenden worden -emitters genoemd. 7.4.2

Bètaverval ()

7.4.2.1 Bèta-min-verval (-) --Verval treedt op bij neutronenoverschot. Bij --verval verandert in de kern een neutron in een proton. Ter compensatie wordt een elektron (e-) “aangemaakt” en ontstaat een antineutrino ( ) 7 .

+

e-

Figuur 7.6: Bètaverval

Dit proces kan als volgt worden beschreven: n0  p   e -   115

7

(Anti)neutrino’s hebben nagenoeg geen interactie met materie. Zij zijn voor de stralingshygiëne dan ook niet belangrijk. In het vervolg van dit dictaat zullen deze vaak gemakshalve worden weggelaten.


Blz. 66


Het proton blijft in de kern achter terwijl het elektron de kern verlaat. Om onderscheid te maken tussen gewone “schil”elektronen en elektronen afkomstig uit de kern van een atoom wordt het uit de kern gestoten elektron een bètadeeltje () genoemd. De bovenstaande vergelijking ziet er dan als volgt uit: n0  p    -  

Door de toename van het aantal protonen in de kern, verandert daarmee ook het element. Doordat een neutron overgaat in een proton blijft het aantal kerndeeltjes, het massagetal, gelijk. 3

Bijvoorbeeld:

H  3 He    -

De totale beschikbare energie is bij één en dezelfde radionuclide altijd gelijk. Een deel van de energie wordt gebruikt om het --deeltje snelheid mee te geven om de kern te verlaten (bewegingsenergie) en het andere deel van de energie neemt het antineutrino mee. Hoewel de totale energie per desintegratie van een nuclide gelijk is, is de verdeling van de energie over het --deeltje en het antineutrino per desintegratie verschillend. Er zullen daarom --deeltjes met verschillende energieën worden uitgezonden, variërend van 0 keV tot een maximum (Emax) gelijk aan de totale beschikbare energie. Dit wordt een continu spectrum genoemd. Het gemiddelde van deze verdeling ligt ongeveer bij een derde van de maximale energie ( 1 3 Emax). In literatuur wordt meestal de maximale energie van de radionuclide gegeven. 3

Voor H bijvoorbeeld is deze maximale energie gelijk aan 18,6 keV, voor 14C aan 156 keV en voor 32P aan 1700 keV. 7.4.2.2 Bèta-plus-verval (+) +-Verval vindt plaats bij protonenoverschot mits de beschikbare energie groter dan 1022 keV is. Hierbij verandert in de kern een proton in een neutron en uit de kern verdwijnt een “elektron” met positieve lading en een neutrino (). Door zijn positieve lading wordt dit “elektron” een +-deeltje of positron genoemd.

+

e+

p   n0      Figuur 7.7: Bèta-plus-verval

Door de afname van het aantal protonen in de kern, verandert daarmee ook het element. Doordat een proton overgaat in een neutron blijft het massagetal ook nu gelijk. 18

bijvoorbeeld:

F 18 O    

-

Net als voor  -deeltjes geldt voor +-deeltjes dat er een continu spectrum aan bewegingsenergie bestaat van ongeveer 0 keV tot Emax. Het +-deeltje is echter geen normaal deeltje, het behoort namelijk tot de antimaterie. De eigenschap van antimaterie is dat het slechts kan bestaan als het +

bewegingsenergie bezit. Nadat het  -deeltje door botsingen zijn bewegingsenergie is kwijtgeraakt zal +

het  -deeltje daarom samen met een baanelektron overgaan in elektromagnetische straling. Bij dit proces, dat annihilatie wordt genoemd, ontstaan twee -quanten van elk 511 keV, die in © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 67

7 Atoombouw, radioactiviteit en radioactief verval tegenovergestelde richting worden uitgezonden. +-verval wordt dus altijd gevolgd door -straling van 511 keV. Elektromagnetische straling is een stralingssoort die bestaat uit hele kleine massaloze energiepakketjes, fotonen of quanten genaamd. Röntgenstraling en -straling behoren tot de groep van elektromagnetische straling. Maar ook zichtbaar licht is een vorm van elektromagnetische +

straling. Als er geen  -verval mogelijk is omdat de beschikbare energie kleiner is dan 1022 keV en er toch een protonenoverschot heerst, zal de mutatie via electroncapture verlopen. 7.4.3

Electroncapture of elektronenvangst

Electroncapture (EC), in het Nederlands elektronenvangst genoemd, vindt eveneens bij protonenoverschot plaats. Bij electroncapture wordt een elektron uit een binnenschil (meestal de Kschil) van het eigen atoom in de kern opgenomen. Dit elektron wordt samen met een proton omgezet in een neutron. Bij deze omzetting wordt een neutrino uitgezonden.

+ +

-

0

p +e n + Figuur 7.8: Elektronenvangst

Door de afname van het aantal protonen in de kern, verandert daarmee ook het element. Doordat een proton overgaat in een neutron blijft het massagetal wederom gelijk. 55

55

Bijvoorbeeld: Fe  Mn +  Een gevolg van deze mutatie is een binnenschil-ionisatie. Dit is voor een atoom een zeer ongunstige verdeling van de elektronen over de schillen. Als secundair effect kan het gat worden opgevuld door een elektron van een meer naar buiten gelegen schil. Elektronen die in een meer naar buiten gelegen schil zitten hebben een lagere bindingsenergie. Het verschil in bindingsenergie dat vrijkomt door de verplaatsing van een elektron wordt uitgezonden als karakteristieke röntgenstraling 8 . Als alternatief voor het uitzenden van röntgenstraling kunnen ook auger-elektronen worden uitgezonden. Het verschil in bindingsenergie wordt in dit geval gebruikt om een ander elektron uit zijn schil te stoten, dit elektron wordt een auger-elektron genoemd. 7.4.4

Isomere overgang en Interne Conversie

Nadat een van de voorgaande processen (,  of EC) heeft plaatsgevonden, is weliswaar de verhouding tussen protonen en neutronen in orde, doch blijft vaak een kern met een overschot aan energie over. De atoomkern kan deze overtollige energie kwijtraken door twee verschillende processen, namelijk isomeer verval of door interne conversie. 7.4.4.1 Isomeer verval (-straling) Bij isomeer verval verandert de samenstelling van de kern niet meer, er wordt alleen elektromagnetische straling (fotonen/quanten) uitgezonden. Dit wordt -straling genoemd. 115 8

Karakteristieke röntgenstraling is röntgenstraling met een vaste energiewaarde. Het verschil in bindingsenergie tussen twee elektronenschillen van een element heeft altijd een vaste waarde.


Blz. 68

7 Atoombouw, radioactiviteit en radioactief verval De overtollige energie wordt aan een -foton overgedragen. -Straling wordt daarom net als -straling mono-energetisch genoemd. Wel kan één radionuclide meerdere ’s uitzenden. Deze hebben dan echter allemaal een vaste energie-waarde. Wanneer het uitzenden van -straling direct op de voorgaande mutatie volgt (bijvoorbeeld binnen 10-10 seconden), wordt deze -energie vermeld bij het verval van de oorspronkelijke nuclide. bijvoorbeeld:

60

60

-

Co Ni +  + 

De uitgezonden -straling van het het vervalschema in § 1.3.6.

60

Co heeft twee energiewaarden: 1173 keV en 1332 keV. Zie ook

Is de halveringstijd tussen de eerste mutatie en het -verval groot genoeg (bijvoorbeeld groter dan 1010 seconden), dan wordt de tussenvorm een isomeer genoemd en noteert men de letter m van “metastabiel” achter het massagetal. Een voorbeeld hiervan is 99mTc dat ontstaat door het verval van 99Mo. Het 99mTc heeft een halveringstijd van 6 uur. bijvoorbeeld:

99

Mo 

99m

99m

Tc + 

-

99

Tc  Tc + 

7.4.4.2 Interne conversie Een andere vorm van verval bij een energieoverschot in de kern is interne conversie. Bij interne conversie wordt het teveel aan energie in de kern direct overgedragen aan een elektron uit de binnenschil, waardoor dit elektron het atoom met hoge snelheid verlaat.

e-

Figuur 7.9: Interne conversie

Het gevolg hiervan is, net als bij electroncapture, een gat in de binnenschil. Bij electroncapture ontstaat dit gat door opname van een elektron in de kern en bij interne conversie door emissie van een elektron. Net als bij electroncapture wordt dit gat gedicht met een elektron uit een meer naar buiten gelegen schil, waardoor röntgenstraling en/of auger-elektronen worden uitgezonden. Bij interne conversie ontstaan daardoor mono-energetische elektronen en karakteristieke röntgenstraling. 7.4.5 Neutronenstraling Neutronen kunnen vrijkomen als er spontane kernsplijting plaatsvindt. Bij kernsplijting valt de kern in twee brokstukken uit elkaar en blijven er in het algemeen één of meerdere neutronen over. Er zijn echter maar weinig nucliden die spontaan splijten, een voorbeeld is californium-254. Ook kunnen Neutronen worden gemaakt met behulp van een kernreactor, waarbij de splijting dus kunstmatig wordt opgewekt. Een andere veel gebruikte methode om bewust neutronen te produceren is met behulp van een zogenaamde mengbron. Een bekend voorbeeld van een mengbron is 241

Am/Be. Deze is samengesteld uit een hoeveelheid beryllium, gemengd met

241

Am, een -straler.

Het -deeltje treft de kern van een beryllium-atoom. Hierdoor verandert het beryllium-atoom in een koolstof-atoom en ontstaat een vrij neutron.


4 2 He

 94 Be126 C 01 n

Blz. 69

7 Atoombouw, radioactiviteit en radioactief verval Neutronenstraling ontstaat ook bij het gebruik van medische deeltjesversnellers met een versnelspanning van meer dan 8 MV.

+

+

Figuur 7.10: Neutronenstraling

7.4.6 Vervalschema's Alle vormen van verval worden weergegeven door vervalschema’s. Hierbij wordt het startniveau aangegeven door een horizontale lijn, waarbij de start-nuclide (de zogenaamde moeder), vaak met haar halveringstijd, staat vermeld. Onderaan staat bij een horizontale lijn het vervalproduct (de -

zogenaamde dochter) met eventueel haar eigen halveringstijd. Bij  -verval wordt er een pijl naar +

rechts getekend. Bij  -verval en electroncapture een pijl naar links. -Straling wordt vaak gesymboliseerd door een geknikte dubbele pijl naar links, maar ook door een enkele pijl naar links. Isomeer verval en interne conversie worden met een pijl recht naar beneden aangegeven. De processen bij radioactief verval zijn over het algemeen als volgt:

-

Figuur 7.11 Voorbeeld van -verval

Figuur 7.12 Voorbeeld van  -verval

+

Figuur 7.13 Voorbeeld van  -verval


Figuur 7.14 Voorbeeld van electroncapture

Blz. 70


Figuur 7.15 Voorbeeld van -verval

proces

resultaat

-verval

, 

-

Figuur 7.16 Voorbeeld van -verval met een metastabiele toestand

 -verval

- (, e)

+-verval

+, foton 511 keV (, e)

EC

karakteristieke röntgenstraling, 

Hieronder treft u informatie aan van een aantal veel gebruikte radionucliden. Tabel 7.1 Enkele radionucliden met hun halveringstijd, stralingssoort en energie

element

Nuclide

Halveringstijd

Belangrijkste Stralingssoort

“maximale” energie (keV)

waterstof

3

12,3

jaar

-

18,6

koolstof

14

5730

jaar



-

156

fluor

18

109,7

min



+

600

fosfor

32



-

1710

zwavel

35

-

H C F P

14,3

dagen

ijzer yttrium

55

S Fe 90 Y

87,4 2,73 2,7

dagen jaar dagen

 Geen (EC) -

167 geen 2284

chroom

51

27,7

dagen



320

cobalt

60

molybdeen

99

technetium

99m

jodium

131

8

indium

111

2,8

Iridium

192

Americium

241

Cr Co Mo Tc

I In Ir Am

5,3

jaar

-

300/1173/1332

-

 //

66

uur

 /

1200/740

6

uur



140

dagen

-

 /

600/365

dagen

/

245/171

73,8

dagen

/

317/468

432

jaar

/

5486/60


Blz. 71


Samenvatting

Deeltje Proton Elektron Neutron

symbool p e n

A (massagetal) N (neutronengetal) Z (protonengetal) foton/quant

lading + 0

locatie kern atoomschillen kern

= = = =

aantal kerndeeltjes aantal neutronen in de kern aantal protonen in de kern massaloos energiepakketje bij elektromagnetische straling

of

A t  A 0  e   t

t

 1 T At  A0    12 2

1 desintegratie per seconde = 1 dps = 1 Bq. 1 kBq (kilo) = 103 =1.000 Bq 1 MBq (mega) = 106 =1.000.000 Bq 10

1 Ci = 3,7·10 Bq -verval --verval

1 GBq (giga) 1 TBq (tera)

= 109 = 1.000.000.000 Bq = 1012 = 1.000.000.000.000 Bq

1 eV = 1,6·10-19 J Het tegelijk uitzenden van 2 neutronen en 2 protonen (He-kern). Bij neutronenoverschot wordt in de kern een neutron omgezet in een -

proton. Een  -deeltje wordt uitgezonden. Egem = +

 -verval

1

3

Emax

Bij neutronentekort wordt in de kern een proton omgezet in een +

neutron. Een  -deeltje wordt uitgezonden. Egem =

EC Electroncapture -straling IC Interne Conversie

1

3

Emax Dit proces

kan als gevolg van annihilatie alleen optreden bij een beschikbare energie van 1022 keV of meer. Bij neutronentekort wordt vanuit de K-schil een elektron in de kern gevangen, alwaar het samen met een proton wordt omgezet in een neutron. Karakteristieke röntgenstraling is het gevolg. Uitgezonden van elektromagnetische straling bij energieoverschot in de kern (fotonen, quanten) Bij energieoverschot in de kern wordt deze overtollige energie direct op een binnenschil elektron overgedragen. Karakteristieke röntgenstraling is het gevolg.


Blz. 72


Oefenvragen

1 -Straling is a) elektromagnetische straling, afkomstig uit de kern van een atoom b) deeltjesstraling met een negatieve lading c) deeltjesstraling met een positieve lading d) afkomstig van deeltjesversnellers 2 Het Z-getal a) is het aantal protonen in de kern b) is het aantal neutronen in de kern c) is bij een stabiel nuclide gelijk aan het aantal neutronen d) is de totale massa in de kern 3 Een radioactieve bron heeft een activiteit van 80 MBq, de halveringstijd bedraagt 12 uur. Hoeveel activiteit resteert nog na twee dagen? a) 20 MBq b) 10 MBq c) 5 MBq d) 2,5 MBq 4 Eén Bq is gelijk aan a) één desintegratie per seconde b) één desintegratie per minuut c) 3,7·1010 Ci d) de activiteit van één gram becquerium 5 Een γ-deeltje is a) negatief geladen b) een Li-atoom c) opgebouwd uit twee protonen en twee neutronen d) een golfpakketje (fotonenstraling)


Blz. 73

8 Interactie van straling met materie

8

Interactie van straling met materie

In dit hoofdstuk worden per stralingssoort de verschillende interactieprocessen met materie beschreven. Door inzicht te hebben in de interactieprocessen is het mogelijk afschermingsberekeningen te maken en kan de veilige afstand tot de stralingsbron worden bepaald. Hierdoor is het dus mogelijk om vooraf een goede risico-analyse van handelingen met stralingsbronnen te maken. Leerdoelen  U kent de begrippen: dracht, foto-effect, comptoneffect, paarvorming, smalle en brede bundel, halveringsdikte, verzwakkingscoëfficiënt en build-up; 

U kent de dracht van -deeltjes in lucht;



U kunt een schatting maken van de dracht van -straling in lucht;



U kent het begrip remstraling;



U weet globaal bij welke energie het foto-effect, het compton-effect of paarvorming optreedt;



U kunt de verzwakking van -straling berekenen;



U kent de meest geschikte afschermingsmaterialen voor -, -, - en neutronenstraling.


Blz. 75

8 Interactie van straling met materie 8.1

Inleiding

De verschillende stralingssoorten hebben elk op hun eigen wijze interactie met materie. De mate waarin de stralingssoort in staat is door bepaalde materialen te dringen, wordt het doordringend vermogen van de stralingssoort genoemd. De in hoofdstuk 1 genoemde stralingssoorten kunnen globaal in twee groepen worden verdeeld: deeltjesstraling en elektromagnetische straling. - en straling horen tot de groep deeltjesstraling. - en röntgenstraling behoren tot de groep elektromagnetische straling. Het doordringend vermogen van elektromagnetische straling is groter dan van deeltjesstraling. Neutronenstraling neemt een eigen positie in bij de interactie met materie. 8.2

Alfa-straling

Doordat -deeltjes over het algemeen met een hoge snelheid uit de kern komen, maar ook doordat ze een relatief grote lading en massa hebben, zullen zij op hun weg door de materie zeer veel botsingen veroorzaken 9 . Hierdoor raakt het -deeltje vrij snel al zijn energie kwijt. Nadat het -deeltje tot stilstand is gekomen neemt het 2 elektronen uit de omgeving op en gaat over in een heliumatoom. Aangezien -deeltjes mono-energetisch zijn, zullen alle -deeltjes van een en dezelfde nuclide in een bepaald materiaal een even lange weg afleggen. De maximale afstand die door het deeltje kan worden afgelegd heet de dracht van het deeltje (R 10 ). De dracht van een deeltje in een materiaal is die dikte van het materiaal waarna geen enkel deeltje meer wordt aangetroffen. De dracht van -deeltjes (ook van de meest energetische) bedraagt in lucht hooguit enkele centimeters. In materialen met een hogere dichtheid is deze dracht nog veel korter. Ter illustratie: -deeltjes dringen nauwelijks door de opperhuid heen en ze kunnen dan ook gemakkelijk worden tegengehouden met een velletje papier. 8.3

Bètastraling

-Deeltjes zullen, net als -deeltjes, voornamelijk hun energie afstaan door botsingen. Doordat de lading en de massa van een -deeltje veel geringer is dan die van een -deeltje zullen de ionisaties over een langere weg plaatsvinden. De dracht van -deeltjes is daardoor groter dan bij -deeltjes. Bij -straling is de dracht sterk afhankelijk van de energie van het -deeltje. Door de grote energieafhankelijkheid is de dracht van -straling sterk afhankelijk van de radionuclide. Voorbeeld 3

H (Emax= 18,6 keV): P (Emax =1700 keV):

Dit resulteert in een dracht in lucht van slechts 0,7 cm. Dit resulteert in een dracht in lucht van ruim 6 meter.

32

De dracht van -deeltjes kan in een bepaald materiaal worden geschat met behulp van de volgende vuistregel:

R

0,5  E max



(geldig mits Emax > 0,6 MeV)

R E max

= dracht in een bepaald materiaal in cm



= dichtheid van het materiaal in g/cm3

= maximale -energie in MeV

115 9

Deze botsingen gaan gepaard met ionisaties. De letter R komt van het Engelse Range.

10


Blz. 76

8 Interactie van straling met materie Voor lagere energieën geeft deze vuistregel een overschatting. Als deze formule toch wordt toegepast voor lagere energieën betekent dit dat men aan de veilige kant zit met de schatting. Voor 3 H (18,6 keV) is deze overschatting een factor 10. Voor 14C (156 keV) een factor 2. Rekenvoorbeeld: 90

Voor Y (Emax = 2,3 MeV) geldt: 0,5  2,3

Dracht in lucht:  = 1,3·10-3 g/cm3

R

Dracht in perspex:  = 1,2 g/cm3

R

0,5  2,3  0,96 cm 1,2

Dracht in lood:  = 11,34 g/cm3

R

0,5  2,3  0,1 cm 11,34

1,3  10 3

 885 cm

Het rekenvoorbeeld laat zien dat in geval van perspex reeds een centimeter voldoende is om deeltjes met een Emax van 2,3 MeV tegen te houden. Dit is nagenoeg de hoogst voorkomende energie. Hoewel van lood minder nodig is voor volledige afscherming van de ’s wordt toch afgeraden bij -emitters lood als afschermingsmateriaal te kiezen omdat een deel van de -energie wordt omgezet in elektromagnetische straling. Naast energieafgifte door botsingen zullen -deeltjes namelijk ook energie verliezen doordat zij worden afgebogen zodra zij in de buurt van een sterk kernveld komen. Door deze afbuiging wordt bewegingsenergie omgezet in elektromagnetische energie, remstraling 11 genoemd . Dit proces zal sterker zijn naarmate het kernveld sterker is. Het kernveld neemt toe als er meer protonen in de kern zitten, dus als het Z-getal hoger is. Lood heeft een hoog Z-getal (82) waardoor het kernveld sterk is en er relatief veel remstraling ontstaat. Omdat remstraling tot de groep van elektromagnetische straling behoort moet deze op een andere wijze worden afgeschermd dan -straling (zie paragraaf 2.4). Het is verstandiger om het ontstaan van remstraling zo veel als mogelijk te vermijden. -Straling kan daarom beter worden afgeschermd met 1 cm perspex omdat de remstralingsproductie bij dit materiaal het geringst is. Voorbeeld Het percentage dat in remstraling wordt omgezet bedraagt voor 90Y (2,3 MeV): in perspex ( Zeff=6,6) 0,3 % en in lood (Z=82) 3,7 %. Voor -emitters met een lagere energie is de remstralingsproductie beduidend minder. Voor (147 keV) is het percentage dat in remstraling wordt omgezet: in perspex ( Zeff=6,6) 0,02 % en in lood (Z=82) 0,24 %.

35

S

+

Bij de afscherming van  -straling moet naast eventuele remstraling ook nog rekening worden gehouden met annihilatiestraling (511 keV) . Deze heeft een sterk doordringend vermogen en moet op dezelfde wijze als - en röntgenstraling worden afgeschermd (zie paragraaf 8.4).

115 11

Dit is hetzelfde proces als bij het opwekken van röntgenstraling.


Blz. 77


Elektromagnetische straling

De interactie van elektromagnetische straling (- en röntgenstraling) met materie verloopt op een geheel andere wijze dan die van - en -straling. Als gevolg van deze verschillen hebben - en röntgenstraling geen dracht zoals - en -straling. Wel wordt de hoeveelheid straling met de toename van het afschermend materiaal steeds minder. Dit wordt de verzwakking van de straling genoemd. De energieoverdracht van - en röntgenstraling kan op de volgende drie manieren plaatsvinden, fotoeffect, compton-effect en paarvorming. Deze worden in de volgende paragrafen besproken. 8.4.1

Foto-effect

Bij het foto-effect wordt de totale energie van een foton overgedragen aan een elektron in een van de

uitgestoten elektron

binnenschillen (vaak de K-schil). Het -foton verdwijnt daardoor geheel en het elektron vliegt uit zijn baan. Er ontstaat een binnenschil ionisatie. Het gat dat hierdoor ontstaat wordt opgevuld door een elektron uit een meer naar buiten gelegen schil. Hierdoor verandert het getroffen atoom in een ion.

foton

Figuur 8.1

Foto-effect

Het foto-effect is het sterkst bij lage -energieën en bij een hoog Z-getal van het afschermend materiaal. 8.4.2 Compton-effect Bij het compton-effect wordt slechts een

uitgestoten elektron

gedeelte van de -energie aan een zwakgebonden elektron (buitenschil) overgedragen. Afhankelijk van de botsingshoeken wordt er meer of minder energie aan het elektron overgedragen. Als gevolg van het compton-effect ontstaan er secundaire -fotonen die onder verschillende hoeken en met verschillende energieën worden verstrooid. Het elektron wordt wel altijd uit de schil verwijderd, er blijft dus een ion over.

foton secundair foton

Figuur 8.2

Compton-effect

Het compton-effect is dominant bij energieën rond de 1 MeV en bij een laag Z-getal van het afschermend materiaal. 8.4.3 Paarvorming Bij fotonen met hoge energieën (groter dan 1022 keV) treedt onder invloed van een sterk kernveld spontane omzetting van energie naar massa op. Het -foton gaat over in een -- en een +-deeltje. dit noemt men paarvorming. De gevormde -deeltjes verlaten het atoom. Paarvorming treedt op bij hoge energieën en een hoog Z-getal van het afschermend materiaal © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 78

8 Interactie van straling met materie Zoals aangegeven is het afhankelijk van de energie van het invallend foton en het Z-getal van het “getroffen” materiaal welk effect er optreedt. Een en ander kan ook in een grafiek worden weergegeven.

Figuur 8.3 Optredend effect bij een bepaalde foto-energie en een betaald Z-getal

8.4.4

Verzwakking van mono-energetische elektromagnetische straling

De verzwakking van een smalle bundel - en röntgenstraling kan met de volgende vergelijking worden beschreven: d

 1d I d  I0    12 dit wordt de verzwakkingswet genoemd. 2 Id

= intensiteit van de straling na afschermingsdikte d

I0

= intensiteit van de onafgeschermde bron

d 12

= halveringsdikte

d

= dikte van het afschermingsmateriaal

De halveringsdikte is de dikte van het materiaal dat nodig is om de intensiteit van de straling te halveren. Dit is vergelijkbaar met de halveringstijd bij radioactief verval. In literatuur staat vaak in plaats van de halveringsdikte een verzwakkingscoëfficiënt  [ cm-1 ] gegeven. Deze kan worden omgerekend in de halveringsdikte volgens: d 12 

0,693 

;

met d½ in cm en  in cm-1.

In de literatuur wordt vaak

 [cm2/g] gegeven, door vermenigvuldiging met de dichtheid () van het 

materiaal kan  worden berekend. Bij een brede bundel -straling blijkt het stralingsniveau achter de afscherming, als gevolg van verstrooide comptonstraling hoger te zijn dan op grond van eerder genoemde vergelijking wordt berekend. Heeft men te maken met een brede bundel dan kan voor deze extra bijdrage, met behulp van de build-up-factor (B) worden gecorrigeerd. © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 79

8 Interactie van straling met materie d

 1d I d  B  I0    12 2

De build-up-factor is door experimenten vastgesteld en is het hoogst bij energieën rond de 1 MeV en bij afschermingsmateriaal met een laag Z-getal. Dit komt omdat de kans op het compton-effect het grootst is in deze situatie. Bij afscherming van -straling met lood kan de build-up-factor in het algemeen worden verwaarloosd. Wanneer -straling daarentegen wordt afgeschermd met beton, moet er in de regel wel rekening worden gehouden met build up-factoren. Bijvoorbeeld Materiaal Foton-energie (MeV) beton

0,5 1 0,5 1

lood

Dikte 1d½

2d½

4d½

8d½

2,2 1,8 1,24 1,37

3,5 2,7 1,42 1,69

8 5 1.69 2,26

21 12 1,7 3

Tabel 8.1 Build-up factoren [St97]

8.5

Neutronenstraling

De verzwakking van een neutronenbundel is net als bij - en röntgenstraling een gevolg van absorptie en verstrooiingsprocessen. Bij afscherming van neutronen wordt onderscheid gemaakt tussen: thermische neutronen

eV

< E < 0,3 eV)

middelsnelle neutronen (0,3

(0,01

eV

 E < 0,2 MeV)

snelle neutronen

MeV

 E < 20 MeV)

(0,2

Het principe van interactie van neutronen met materie is het afremmen van de neutronen, waarna ze door een atoomkern worden opgenomen, vangstreactie. De afremming vindt plaats door elastische en in-elastische botsingen. Na enkele botsingen tegen atoomkernen van het afschermingsmateriaal zal het neutron in een kern worden ingevangen. De kern neemt dit neutron op waardoor vaak een instabiele kern ontstaat (activering). Deze instabiele atoomkern zendt vervolgens bij verval ook weer straling uit. Het meest efficiënte afschermingsmateriaal voor thermische neutronen is borium en/of lithium. Het vangstrendement voor deze materialen is hoog en de kans op de activering is gering. Het afremmen van de neutronen gebeurt het meest efficiënt door botsing met materiaal met veel lichte atomen zoals water, paraffine of beton. Deze materialen worden voornamelijk aangetroffen bij afscherming van neutronen.


Blz. 80


Samenvatting

Straling

wisselwerking

Verzwakking

afscherming



botsing met atomen

dracht in lucht enkele cm’s

niet nodig



botsing met atomen

R

/röntgen

foto-effect compton-effect paarvorming

 1d I d  B  I0    12 2

Neutronen

botsingen


0,5  E max



( Emax > 0,6 MeV)

1 cm perspex

d

lood/beton beton/paraffine, borium

Blz. 81


Oefenvragen

1 -straling a) heeft een oneindige dracht b) heeft een dracht in lucht van enkele decimeters c) heeft een dracht in lucht van enkele centimeters d) heeft geen dracht 2 Het foto-effect treedt voornamelijk op bij: a) een hoog Z-getal en een hoge energie b) een hoog Z-getal en een lage energie c) een laag Z-getal en een hoge energie d) een laag Z-getal en een lage energie 3 Bereken de dracht in water ( = 1 g/cm3) van 32P (Emax=1,7 MeV) a) 0,85 cm b) 8,5 cm c) 1,7 m d) 8,5 m 4 Remstraling a) b)

ontstaat door afscherming van -straling met lood ontstaat bij afscherming van neutronenstraling

c) d)

ontstaat door afremming van -straling is geen elektromagnetische straling

5 Neutronenstraling kan het beste worden afgeschermd met a) perspex b) beton c) lood d) aluminium 6) De halveringsdikte van lood voor gammastraling van 1 MeV bedraagt 1 cm. Hoeveel van de oorspronkelijke straling is nog over indien deze straling met 5 cm lood wordt afgeschermd? a) 0,03 % b) 3,1 % c) 25 % d) 32 %


Blz. 82

9 Detectie van ioniserende straling

9

Detectie van ioniserende straling

In dit hoofdstuk worden verschillende detectieapparaten besproken. Verder vindt u in dit hoofdstuk een paragraaf over activiteitsmetingen, het telrendement en het teltempo. Paragraaf 9.5.2 behandelt in het kort de telnauwkeurigheid bij activiteitsbepalingen. Deze paragraaf, behoort niet tot de leerstof. Leerdoelen  U kent de volgende stralingsmeetapparatuur: 

ionisatiekamer,



proportionele telbuis,

 

Geiger-Müller-telbuis, vloeistofscintillatieteller,



vaste stof scintillatiedetector,



halfgeleiderdetector,



thermoluminescentiedetector,



 dosistempomonitor en persoonsdosimeter; U weet welke detector waarvoor geschikt is;



U kunt werken met de formule voor het telrendement.


Blz. 83

9 Detectie van ioniserende straling 9.1

Inleiding

Voor het meten van ioniserende straling bestaan zeer veel verschillende soorten detectoren, elk met hun eigen specifieke eigenschappen. In figuur 3.1 zijn een aantal voorbeelden te zien. .

Figuur 3.1 Enkele voorbeelden van stralingsmeetapparatuur.

9.2

Gasgevulde detectoren

De gasgevulde detectoren bestaan uit een met gas gevulde telbuis met in het midden een positieve elektrode (anode). De detectorwand doet dienst als negatieve elektrode (kathode). Bij de meeste gasgevulde telbuizen wordt het gas door een dun venster in de telbuis gehouden. Er bestaan echter ook gasdoorstroomtellers, deze worden in dit dictaat niet behandeld.

kathode

+

-

anode

e-

+

Figuur 9.2: Gasgevulde detector

De verschillende gasgevulde detectoren (ionisatiekamer; proportionele telbuis en GM-telbuis) onderscheiden zich voornamelijk door het aangelegde spanningsverschil over kathode en anode. Het benodigde spanningsverschil is o.a. afhankelijk van het gebruikte telgas. 9.2.1 Ionisatiekamer Door invallende straling worden in het “gas” (veelal lucht) positieve en negatieve ionen gevormd. Als het spanningsverschil groot genoeg is, bewegen de ionen zich naar de elektroden waardoor er een klein stroompulsje ontstaat. De grootte van één enkel stroompulsje is afhankelijk van het aantal gevormde ionen. Dit aantal is afhankelijk van de energie van het binnengekomen deeltje/foton. Als de intensiteit van de stralingsbron hoog is, zullen er veel deeltjes/fotonen de detector binnenkomen. Hierdoor ontstaan er veel stroompulsjes. Het spanningsverschil tussen anode en kathode bedraagt bij een ionisatiekamer ongeveer 200 volt.


Blz. 84

9 Detectie van ioniserende straling Ionisatiekamers worden voornamelijk gebruikt voor het zeer nauwkeurig meten van het exposie-, dosis- en equivalente dosistempo 12 van -, - en röntgenstraling. Een nadeel van deze detectieapparatuur is dat het relatief dure meetapparatuur is vanwege de hoge eisen aan de elektronica. Tevens zijn ze lastig in het gebruik, zo moet bijvoorbeeld bij metingen worden gecorrigeerd voor temperatuur en druk. 9.2.2 Proportionele telbuis Bij een groter spanningsverschil (250–500 volt) tussen anode en kathode ontstaan door interacties van de ionen, die gevormd zijn door de invallende straling, met de gasmoleculen in de detector nieuwe ionisaties. Hierdoor ontstaat er een versterkend effect. Het uiteindelijke stroompje is groter dan bij een ionisatiekamer. Het verband tussen stralingsenergie en stroompulsje is nog steeds gehandhaafd. Ook hier geldt weer dat wanneer de stralingsintensiteit hoog is, het aantal stroompulsje toeneemt. Proportionele telbuizen worden vaak gebruikt als grootoppervlak besmettingsmonitor. Door de besmettingsmonitor te kalibreren voor de gebruikte radionuclide kan de activiteit van dat nuclide worden gemeten. Door gebruik te maken van een zwaar telgas, zoals xenon, is het mogelijk om ook - en röntgenstraling redelijk efficiënt te meten. 9.2.3 Geiger-Müller telbuis Bij een nog groter spanningsverschil tussen anode en kathode (750-1000 volt) zullen als gevolg van één interactie in het hele telgasvolume ionisaties ontstaan. Het verband tussen afgedragen energie en het stroompulsje is hierdoor geheel verdwenen. Het is niet meer mogelijk onderscheid te maken naar de energie van het deeltje, dus ook niet naar nucliden. Met een Geiger-Müller telbuis kan daarom alleen de stralingsintensiteit worden vastgesteld. Een voordeel van GM-buizen is dat door hun energie-onafhankelijkheid en door afwezigheid van verdere elektronische versterking de elektronica van dergelijke meetsystemen zeer eenvoudig en dus relatief goedkoop is. GM-buizen worden toegepast

als

besmettingsmonitoren voor -emitters

en als

robuust

uitgevoerde

dosistempomonitoren voor - en röntgenstraling. 9.3

Vloeistof detectoren

9.3.1 Vloeistofscintillatieteller (Liquid scintillation counter) Een nadeel van gasgevulde telbuizen is dat deze meestal een venster hebben om het telgas in de buis te houden. In dit venster worden -deeltjes en -deeltjes met een lage energie volledig geabsorbeerd. Bij vloeistofscintillatietellers wordt de radionuclide opgelost in het detectormateriaal, de telvloeistof. De radioactieve stof is dus omringd door detectormateriaal. Het deeltje draagt de energie over op zogenaamde scintillatormoleculen. Hierdoor raken deze moleculen geëxciteerd 13 . Bij terugval naar de grondtoestand zendt het molecuul licht uit met een golflengte in de nabijheid van het UVgebied. Het uitgezonden licht wordt met behulp van zogenaamde “fotoversterkerbuizen” omgezet in een stroompulsje dat vervolgens wordt versterkt. Omdat de radioactieve stof en dus ook de geëmitteerde straling in direct contact is met het detectormateriaal kan theoretisch alle - of -energie in licht worden omgezet en geregistreerd. In de praktijk zullen in de vloeistof echter altijd storende stoffen aanwezig zijn die de energie van de stralingsdeeltjes opnemen en niet omzetten in licht. Er wordt dan gesproken van doving (quenching). Voor deze doving kan worden gecorrigeerd door een dovingscorrectiecurve voor een bepaald nuclide te maken. Een dovingscorrectiecurve maakt men met behulp van een dovingsreeks. Deze reeks bestaat uit een aantal flesjes, waarbij in elk flesje, behalve de telvloeistof, dezelfde activiteit zit, maar een steeds grotere hoeveelheid aan storende stoffen. Door 115 12 13

Zie hoofdstuk 5 voor definitie van deze begrippen Door opname van energie kan een elektron in een hogere baan terecht komen. Het atoom bevindt zich dan in een aangeslagen toestand.


Blz. 85

9 Detectie van ioniserende straling een dergelijke reeks te meten kan een verband worden vastgelegd tussen telrendement (zie § 9.5) en de mate van verontreiniging. Dit verband kan in het apparaat worden vastgelegd, waardoor de resultaten van volgende monsters van eenzelfde nuclide automatisch voor doving kunnen worden gecorrigeerd 14 . 9.4

Vaste-stofdetectoren

9.4.1

Vaste-stofscintillatiedetectoren

Een van de bekendste vaste-stofscintillatoren is het NaI-kristal. Als gevolg van interactie van - en/of röntgenstraling met het kristal worden atomen in het kristal geëxciteerd. Door terugval naar de grondtoestand ontstaan lichtflitsjes (scintillaties). Deze worden met behulp van een fotoversterkerbuis omgezet in een meetbaar stroompulsje. De hoeveelheid licht en dus ook de stroompuls is rechtevenredig met de afgedragen energie. Vaak wordt het NaI-kristal gebruikt in combinatie met een Multi Channel Analyzer (MCA). De MCA zet het stroompulsje om in een getal, het zogenaamde kanaalnummer. Hierdoor ontstaat er een verband tussen de afgedragen energie en het kanaalnummer. Bij een meting kan vervolgens elektronisch het aantal pulsjes in de diverse kanaalnummers worden geregistreerd. In het spectrum staat op de horizontale as het kanaalnummer (een maat voor de energie) en op de verticale as het aantal geregistreerde pulsen (intensiteit). In

400

I-131 spectrum

intensiteit

300 200 100 0 0

200

400

600

800

1000

kanaalnummer

figuur 9.3 is een spectrum van I131 te zien dat is gemeten met een NaI-kristal. Figuur 9.3: I-131-spectrum opgenomen met een NaI-kristal.

Door spectra te analyseren (gammaspectrometrie) wordt informatie verkregen over de samenstelling van een stof. Door de apparatuur te kalibreren kunnen met het NaI-kristal + MCA-systeem ook activiteitsbepalingen worden uitgevoerd. Bij activiteitsbepalingen wordt meestal alleen de energieoverdracht als gevolg van het foto-effect meegenomen (zie § 9.5). Omdat het NaI-kristal hygroscopisch is (trekt water aan) en omdat de fotoversterkerbuis lichtdicht moet blijven worden deze kristallen altijd voorzien van een lucht- en lichtdichte omhulling. Hierdoor is het NaI-kristal ongeschikt voor het meten van - en/of -straling, deze kunnen immers niet door de omhulling heen dringen. NaI-kristallen worden ook gebruikt in gammacamera’s. Verder worden ze toegepast in besmettingsmonitoren voor - straling.

115 14

Aangezien het gebruik van vloeistofscintillatietellers enige ervaring vergt, wordt aangeraden een aanvullende cursus te volgen indien u deze apparatuur regelmatig gebruikt.


Blz. 86

9 Detectie van ioniserende straling Een andere vaste stof die veel als scintillator wordt gebruikt, is zinksulfide (ZnS), vaak gecombineerd met een plastic scintillator. Deze kunnen, omdat ze niet hygroscopisch zijn, onverpakt worden gebruikt en zijn daardoor wel geschikt voor - en -metingen. 9.4.2 Halfgeleiderdetectoren Door het proces van elektronenversterking bij de scintillatiedetector is het moeilijk om energieën met een gering energieverschil van elkaar te onderscheiden. Een beter scheidend vermogen tussen de verschillende -energieën bij gammaspectrometrie kan worden verkregen door gebruik te maken van een halfgeleiderdetector. Dit wordt slechts dan gedaan indien dit ook daadwerkelijk noodzakelijk is. Halfgeleiders zijn relatief dure apparaten. Verder moeten ze veelal worden gekoeld met vloeibare stikstof, waardoor het gebruiksgemak afneemt. Een veel gebruikt halfgeleidermateriaal is germaniumlithium (Ge-Li). 9.4.3 Thermoluminescentiedetector (TLD) Voor het meten van persoonsdosis gebruikt men in Nederland voornamelijk TLD’s. Bij TL-materiaal wordt de informatie over de stralingsdosis in het materiaal opgeslagen totdat dit wordt verwarmd tot circa 200°C. De opgeslagen energie wordt bij verwarming uitgezonden als licht (thermoluminescentie). Meet men de hoeveel licht -die dus afhangt van de geabsorbeerde stralingsenergie- dan meet men indirect de stralingsdosis. Na de meting wordt de TLD nog verder verwarmd (annealen) waarna zij in de oorspronkelijke staat terugkeert. De TLD kan nu opnieuw worden gebruikt. Bij de NRG-persoonsdosimeters wordt gebruik gemaakt van TLD’s. Een bekend TLD-materiaal is Lithiumfluoride (Li-F). 9.5

Activiteitsmetingen

9.5.1 Telrendement Bij activiteitsmetingen is het belangrijk het telrendement van de detector te kennen. Het telrendement is afhankelijk van verschillende factoren. Onder andere de gevoeligheid van de detector voor de invallende straling (detectorrendement), de plaats van de bron ten opzichte van de detector (geometrie) en de energie van de uitgezonden straling. In paragraaf 7.2 hebben we gezien dat de dimensie van de activiteit de becquerel is en dat hiermee het aantal desintegraties per seconde wordt aangegeven. Met de hierboven besproken meetapparatuur kunnen deze desintegraties worden gemeten. We hebben reeds gezien dat deze apparatuur niet alle desintegraties zullen kunnen waarnemen. De verhouding tussen het daadwerkelijke aantal desintegraties per seconde en het gemeten aantal desintegraties per seconde (het teltempo) wordt het telrendement () genoemd. Een veel gebruikte term is ook efficiency. Om onderscheid te maken tussen de activiteit en de geregistreerde interacties wordt in het laatste geval gesproken over teltempo R 15 .

ε 

R A

R = teltempo [cps] A = activiteit [Bq]

 = telrendement of efficiency Aangezien de metingen over een langere periode dan een seconde plaatsvinden wordt het teltempo bepaald door het aantal desintegraties (counts) te tellen gedurende een zekere tijd. 115 15

De letter R staat voor rate. Slechts uit de context kan worden afgeleid of de dracht of het teltempo wordt bedoeld.


Blz. 87

9 Detectie van ioniserende straling N R = teltempo [cps] N = aantal counts t t = teltijd, vaak uitgedrukt in seconden of minuten R

Het telrendement kan waarden hebben tussen 0 en 1. Als het telrendement nul is wordt geen enkele desintegratie geregistreerd. Dit is bijvoorbeeld het geval als men tracht -deeltjes van bijvoorbeeld C (Emax=156 keV) met een NaI-kristal te meten. Bij een oppervlakte-besmettingsmonitor kan, omdat het detector materiaal zich alleen boven de radioactieve stof bevindt, het telrendement nooit hoger zijn dan 0,5. Is het mogelijk de geometrie zodanig aan te passen dat de bron wordt omringd door detectormateriaal dan kan het telrendement worden verhoogd tot nagenoeg 1. Het gebruik van een vloeistofscintillatieteller is hier een voorbeeld van.

14

Voorbeeld Een radioactieve bron met een activiteit van 4 kBq wordt geteld. Het teltempo bedraagt 1350 cpm. Bepaal het telrendement. A = 4·103Bq R = 1350 cpm →22,5 cps R

ε

ε

A

22,5 4  103

 5,6  10 3 

0,56 %

Voorbeeld Een radioactieve bron wordt 5 minuten geteld. Hierdoor zijn er 12000 counts verzameld. Bepaal de activiteit van de bron. Het telrendement bedroeg 4 %. R

N t

ε

R A

R

→

12000  40 5  60 A

cps

R 40   1000 Bq ε 0,04

= 1 kBq

Voor een juiste bepaling van de activiteit moet worden gecorrigeerd voor de achtergrondstraling (background), deze behoort immers niet tot de te meten radioactieve stof. De achtergrondbijdrage wordt bepaald door een meting uit te voeren zonder dat de radioactieve stof een bijdrage aan het teltempo levert. De correctie voor de achtergrondbijdrage wordt op de volgende wijze uitgevoerd: A

RB  RBG 

RB= bruto teltempo;

RBG = teltempo van de background.

9.5.2 Telnauwkeurigheid Bij het registreren van straling moet men rekening houden met een zekere onnauwkeurigheid in het telresultaat. Dit is het gevolg van het toevalskarakter van het radioactief vervalproces en van de interactie van straling met materie. Wanneer metingen worden gedaan aan een nuclide zal het telresultaat om bovenstaande reden niet elke keer hetzelfde zijn. Ook niet wanneer de halveringstijd van de nuclide zeer lang is en de activiteit van de nuclide nagenoeg constant is. De standaarddeviatie (spreiding in het meetresultaat) van een meting kan als volgt worden bepaald: sN  N

SN = standaarddeviatie van de meting N

= totaal “verzamelde” pulsen


Blz. 88

9 Detectie van ioniserende straling Als er zolang is geteld dat er 100 pulsen zijn verzameld dan is de standaarddeviatie 10 pulsen. De nauwkeurigheid van de meting is daarom 10 %. Een nauwkeurigheid van 1 % verkrijgt men als 10.000 pulsen zijn verzameld. Dit betekent dat de benodigde meettijd afhangt van de activiteit van het te tellen monster, het telrendement voor de nuclide en van de gewenste nauwkeurigheid. Bij moderne automatische telapparatuur, zoals gammacounters en vloeistofscintillatietellers kan men voor aanvang van de meting de gewenste teltijd en telnauwkeurigheid instellen. Extra informatie:

(geen examenstof)

De standaarddeviatie van het teltempo kan als volgt worden bepaald:

SR 

N  t

N t

2



R t

N

= aantal pulsen

R = teltempo t = meettijd SR = Standaardeviatie van het teltempo Omdat de telling van de achtergrond ook een eigen standaarddeviatie heeft, zal de standaarddeviatie van het netto teltempo een combinatie zijn van die van het bruto teltempo en van de achtergrondtelling.

s RN 

RB RBG  tB t BG

RB tB

= bruto teltempo = meettijd bruto meting

9.6

Samenvatting

RBG = achtergrond teltempo tBG = meettijd achtergrondmeting

Detector Ionisatiekamer Proportionele telbuis GM-telbuis

Principe ionisaties in telgas ionisaties in telgas ionisaties in telgas

toepassing nauwkeurige dosistempometingen besmettingsmonitor (groot-oppervlak)

NaI-kristal

scintillaties (vaste stof)

besmetting-, activiteitsmetingen (’s)

ZnS

scintillaties (vaste stof)

TLD LSC

scintillaties (vaste stof) scintillaties (vloeistof)

GeLi

Halfgeleider

besmettingsmetingen (’s), dosistempometingen -spectrometrie besmettingsmetingen (, ’s) persoonsdosimetrie activiteitsmetingen (α, ’s) activiteitsmetingen (’s), -spectrometrie

R = teltempo = aantal geregistreerde interacties A = activiteit De verhouding tussen de geregistreerde interacties en de activiteit is het telrendement.

telrendement:

ε

R A


Blz. 89

9 Detectie van ioniserende straling 9.7

Oefenvragen

1 Een -besmetting met niet te lage energie kan worden opgespoord met een a) NaI-kristal b) thermoluminescentiedetector c) halfgeleider d) GM-telbuis, met een dun venster 2 Een GM-telbuis a) kan deeltjes met verschillende energieën scheiden b) is een gasgevulde detector c) wordt niet gebruikt voor dosistempometingen d) is een relatief duur detectieapparaat 3 Het meest gebruikte materiaal voor een vaste-stof-scintillatiedetector voor -straling is a) ZnS b) NaI c) GeLi d) LiF 4

3

H (Emax=18,6 keV) kan het beste worden gemeten met een: a) GM-telbuis met dun venster b) halfgeleider c) thermoluminescentiedetector d) vloeistofscintillatieteller

5 Wat is de activiteit van een radionuclide die is geteld met een telrendement van 5 %? Het teltempo bedroeg 3600 cpm. a) 720 Bq b) 1200 Bq c) 43 kBq d) 72 kBq


Blz. 90

Geraadpleegde literatuur

10

Praktische stralingsbescherming bij radioactieve stoffen

Dit hoofdstuk behandelt de praktische kant van de stralingsbescherming bij radioactieve stoffen. De beschermingsmogelijkheden bij uitwendige bestraling, zoals afscherming, tijd en afstand worden behandeld. Er worden regels gegeven om veilig met open radioactieve stoffen te werken, zodat inwendige besmetting wordt vermeden. Er staat o.a. beschreven welke werkkleding is voorgeschreven, hoe de voorbereiding dient plaats te vinden en op welke wijze handschoenen en zuurkast moeten worden gebruikt bij het werken met open radioactieve stoffen. Tevens staat in dit hoofdstuk vermeld wat de toelaatbare besmetting is in een radionuclidenlaboratorium en hoe een eventuele besmetting moet worden opgeruimd. Verder staan de stralingsbeschermingsmaatregelen per stralingsoort beschreven en worden enkele voorbeelden gegeven van veel gebruikte radionucliden. De onderdelen die zijn behandeld in voorgaande hoofdstukken worden in dit hoofdstuk gekoppeld aan de praktijk. Leerdoel Na bestudering van dit hoofdstuk:



kunt u afschermingsberekeningen maken



kunt u het juiste afschermingsmateriaal kiezen



kunt u bij bekende activiteit, per stralingssoort (,  en ) een schatting maken van het equivalent dosistempo kunt u benoemen welk type stralingsdetector het best gebruikt kan worden voor meting van besmettingsniveaus en stralingsniveaus





alleen 5B weet u hoe u een (inwendige) besmetting kunt voorkomen



weet u hoe u in een zuurkast dient te werken



kent u de maximaal toelaatbare afwrijfbare besmetting


Blz. 91


10.1

Stralingsbescherming bij uitwendige blootstelling aan deeltjesstraling

Alpha-emitters Aangezien de dracht van -deeltjes in lucht slechts enkele centimeters bedraagt, is zowel bij ingekapselde als bij open bronnen een normale werkafstand voldoende om geheel buiten het bereik van deze deeltjes te blijven. De korte afstand van de handen tot de bron leidt niet tot problemen, omdat deze stralingssoort niet in staat is door de opperhuid heen te dringen. Een huid- of dieptedosis als gevolg van de uitwendige bestraling door zuivere -emitters is dan ook onmogelijk. Beta-emitters Hoewel -deeltjes net als -deeltjes een maximale reikwijdte (dracht) hebben is het niet altijd mogelijk, door de afstand te vergroten, geheel buiten het stralingsveld van de deeltjes te blijven. Bij sommige -bronnen is de dracht in lucht wel zo’n 10 meter. Voor een groot aantal -emitters is het niet mogelijk bij het werk zodanig afstand te houden dat men buiten het stralingsveld van de ’s blijft. Een schatting van het equivalente dosistempo in het stralingsveld kan worden gemaakt met de volgende vuistregel:




H  100  A Sv/uur; met A is de activiteit in MBq mits E  200 keV

Bij een energie die lager is dan 200 keV geeft deze vuistregel een overschatting van de dosis. Het dosistempo op een andere afstand binnen de dracht van de -deeltjes, kan worden geschat door uit te gaan van de kwadratenwet. Er moet worden opgemerkt dat bovenstaande vuistregel slechts één ruwe schatting van het werkelijke dosistempo is omdat door absorptie van de -straling in lucht het dosistempo lager zal zijn dan met de vuistregel wordt gevonden. Voor een snelle inschatting van het dosistempo is het maken van een overschatting van het dosistempo in ieder geval aan de veilige kant. Bij energieën onder de 200 keV mag deze vuistregel niet worden toegepast, omdat op 30 cm afstand de dracht van de bètadeeltjes is bereikt en derhalve het equivalente dosistempo gelijk aan 0 is. Onafgeschermde -bronnen met een relatief hoge energie (> 600 keV) kunnen op werkafstand (30 cm) een forse huiddosis opleveren. Hierdoor kan er erytheemvorming van de huid optreden. Bij de meeste -emitters is afscherming van de bron dan ook noodzakelijk. Bij handelingen met zuivere -bronnen is afschermen met perspex de beste methode. Perspex van 1 cm dikte stopt alle -deeltjes, ook die met de hoogste energie. De keuze voor perspex wordt ingegeven door het feit dat perspex een laag Z-getal heeft. Hierdoor ontstaat er nauwelijks remstraling. De hoeveelheid remstraling die ontstaat is namelijk recht evenredig met het Z-getal van het afschermend materiaal. Door materialen met een laag Z-getal (zoals perspex) te gebruiken wordt de productie van remstraling beperkt. Een bijkomend voordeel is het feit dat perspex doorzichtig is, waardoor er zicht blijft op de handelingen. -Bronnen kunnen beter niet met lood worden afgeschermd omdat hierdoor onnodig remstraling ontstaat. Remstraling hoort tot de groep van elektromagnetische straling en is dus van een heel andere soort dan de oorspronkelijke -straling. Het doordringend vermogen van remstraling is dan ook veel groter dan van de oorspronkelijke -straling. Moet een -bron in een loodpot worden geplaatst, bijvoorbeeld vanwege eveneens aanwezige -straling, dan kan het beste gebruik worden gemaakt van een loodpot die aan de binnenzijde is bekleed met een materiaal met een laag Z-getal zodat er geen onnodige remstralingsproductie optreedt. © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 92


10.2

Stralingsbescherming bij uitwendige blootstelling aan gammastraling

Bij de meeste -straling uitzendende bronnen kan de absorptie in lucht worden verwaarloosd. Wanneer de bron klein is in vergelijking met de afstand tot de bron kan de bron worden beschouwd als een “puntbron” en mag de kwadratenwet worden toegepast. Voor -straling kan deze wet als volgt worden beschreven: 

Hr   

A r2



Hr = equivalent dosistempo op afstand r tot de bron A r

= activiteit van de bron = afstand tot de bron



= bronconstante, meestal uitgedrukt in (Sv·m2)/(MBq·uur)

In tabel 10.1 is de bronconstante gegeven voor een aantal veel gebruikte radionucliden. Tabel 10.1 Bronconstante voor een aantal veel gebruikte radionucliden [KE96].

bronconstante

Nuclide

Nuclide

2

[Sv·m /MBq·uur]

51

Cr Co 60 Co 67 Ga 81 Rb 99m Tc

111

0,0054 0,023 0,36 0,025 0,11 0,023

57

In I 131 I 137 Cs 192 Ir 123

bronconstante [Sv·m2/MBq·uur] 0,088 0,046 0,066 0,093 0,14

Is de bronconstante niet direct bij de hand en moet er toch een schatting van het equivalent dosistempo worden gemaakt, dan kan de volgende vuistregel worden gebruikt: -straling op 30 cm:



Hγ  3  A


Meestal is behalve afstand houden ook afschermen van de bron noodzakelijk. De afscherming van mono-energetische elektromagnetische straling (-straling) kan met de volgende vergelijking worden beschreven:

H d  B  H0   21  d 12 



d

of

D d  B  D 0   21  d 12 



d



H d = equivalent dosistempo na afscherming met dikte d 

H0 = equivalent dosistempo van de onafgeschermde bron 

D d = dosistempo na afscherming met dikte d 

D 0 = dosistempo van de onafgeschermde bron B = Build-up factor d = dikte van het afschermingsmateriaal D½ = halveringsdikte


Blz. 93


Rekenvoorbeeld Het equivalent dosistempo van een onafgeschermde 137Cs-bron bedraagt: 5 Sv/h. De bron wordt afgeschermd met 1,2 cm lood. De halveringsdikte voor 137Cs = 0,6 cm lood. De build up-factor kan worden verwaarloosd. Bereken het equivalente dosistempo van de afgeschermde bron op dezelfde afstand. Antwoord De dikte waarmee de bron wordt afgeschermd, 1,2 cm, is precies twee halveringsdikten. Het equivalente dosistempo is daardoor de helft van de helft, dus een kwart van het onafgeschermde equivalente dosistempo. ¼  5 Sv/h = 1,25 Sv/h. of ook:

H d  B  H0   21  d 12 



d

H d  5   21  0,6  1,25 Sv/h 

1,2

Het wordt lastiger als de gebruikte afscherming geen veelvoud van de halveringsdikte is, dan is het gebruik van een formule en een rekenmachine noodzakelijk. Afscherming van - straling kan het beste geschieden met materialen met een hoog Z-getal 16 . Bij dit soort materialen is weinig compton-effect en zal de build-up factor zo veel mogelijk beperkt blijven. Een afschermingsmateriaal met een hoog Z-getal is lood. Hoewel lood zeer efficiënt is, kan het niet altijd worden toegepast. Als alternatief wordt vaak voor beton gekozen. Hoewel de benodigde dikte bij beton veel groter is, is dit economisch en bouwtechnisch gezien vaak de beste oplossing. De extra dikke betonnen muur die nodig is om eenzelfde afschermende werking als met lood te verkrijgen is enerzijds het gevolg van de grotere halveringsdikte en anderzijds van de grotere build-up factor voor beton. Wanneer bij de afscherming van -straling van 1 MeV met lood wordt afgeschermd kan met een dikte van 3,5 cm lood een dosisreductie met een factor tien worden verkregen. Om eenzelfde dosisreductie te krijgen als de afscherming uit beton bestaat moet het beton minimaal een dikte van 35 cm hebben. De halveringsdikte bedraagt in lood 0,88 cm en de build-up is 1,5. Bij beton is de halveringsdikte 4,7 cm en de build-up is opgelopen tot 25. Om de dikte van de muren nog enigszins te beperken wordt ook wel gebruik gemaakt van zware betonsamenstellingen dat door een grotere dichtheid (>3 g/cm3) een grotere afschermende werking heeft dan normaal beton [DA94]. 10.3

Inwendige besmetting (5B)

Als radioactieve stoffen zich in het lichaam bevinden, is er sprake van inwendige bestraling. Hierdoor is afscherming niet meer mogelijk en kan de bestralingsduur niet worden verkort door van de stralingsbron weg te lopen. Bij behandeling van patiënten met radioactieve stoffen wordt er onderscheid gemaakt in ingekapselde bronnen, die na de bestraling weer uit het lichaam worden gehaald en open radioactieve stoffen, die het lichaam alleen op natuurlijke wijze kunnen verlaten. Open radioactieve stoffen komen voor als poeders, vloeistoffen of gassen. Voorbeelden hiervan zijn de diverse radiofarmaca met als meest gebruikte nucliden 131I en 99mTc. Ook in laboratoria worden allerlei chemicaliën gebruikt met radionucliden zoals 3H, 14C, 35S en 32P. 115 16

Bij -bronnen wordt bij voorkeur materiaal met een lage Z-waarde gebruikt.


Blz. 94


Bij het werken met open radioactieve stoffen kan onbedoeld radioactief materiaal in het lichaam terecht komen (inwendige besmetting). De inwendige besmetting kan een gevolg zijn van opname via de mond (inslikken), de huid (bijvoorbeeld door wondjes) of via de longen (inademen). Opname via de mond vindt plaats doordat bij onzorgvuldig werken de radioactieve stof op de handen terechtkomt. Bij eten of drinken kan daardoor de radioactieve stof via de mond in het lichaam komen. Door tijdens de handelingen op juiste wijze wegwerphandschoenen te gebruiken beperkt men de kans op deze besmettingsroute. Door na de handelingen de handen te wassen wordt de kans op het verspreiden van een besmetting en daardoor de kans op een inwendige besmetting beperkt. Een andere besmettingroute is door inademing van de radioactieve stof. Wanneer tijdens de handelingen radioactiviteit in de lucht terecht komt, kunnen medewerkers een fractie van deze activiteit inademen. Handelingen worden daarom zoveel mogelijk in een zuurkast uitgevoerd, waardoor nagenoeg alle vrijgekomen radioactiviteit wordt afgezogen. Tijdens het werken met open radioactieve stoffen moet men steeds alert en zich bewust zijn van de (vaak eenvoudige) maatregelen, die genomen kunnen worden om de kans op inwendige besmetting zo laag mogelijk te houden. Om de kans op inwendige besmetting zo laag mogelijk te houden is eten, drinken, roken en het aanbrengen van cosmetica in een radionuclidenlaboratorium verboden. Ook met de mond pipetteren is nadrukkelijk verboden. Stel u op de hoogte van de geldende regels in de ruimte waar u werkt. De lokaal stralingsdeskundige is hiervoor de aangewezen persoon. De volgende paragrafen beschrijven een aantal algemeen geldende regels voor het werken op radionuclidenlaboratoria. Alpha-emitters Dit komt doordat zij vaak plaatselijk een zeer hoge stralingsdosis veroorzaken. In het lichaam zal een -deeltje op een korte afstand zeer veel schade veroorzaken. Daar komt bij dat veel -emitters botzoekers zijn. Dit betekent dat deze stoffen zich ophopen in de botten -waar ook de bloedvormende organen liggen- en daar ook niet meer uit worden verwijderd. Aangezien ook de fysische halveringstijd vaak lang is, blijft de bestraling dus gedurende vele jaren voortduren. Om de kans op een inwendige besmetting zo klein mogelijk te houden mogen open radioactieve stoffen met -emitters alleen in B-laboratoria in een handschoenenkast of in een zuurkast worden toegepast. Ingekapselde bronnen die -straling uitzenden worden gebruikt in bijvoorbeeld rookmelders en bij vochtigheidsmetingen in de wegenbouw. -Straling kan worden gemeten met een ZnS-detector en een vloeistofscintillatieteller. Aangezien de dracht van ’s zeer beperkt is, is het meten van het equivalente dosistempo niet aan de orde.

10.3.1 Voorgeschreven werkkleding Laboratoriumjas In alle ruimten waar wordt gewerkt met open radioactieve stoffen (verder genoemd open stoffen) dient een hoog gesloten laboratoriumjas te worden gedragen. De werkkleding mag alleen in de radiologische ruimte worden gedragen en moet duidelijk zijn te onderscheiden van andere kleding (in het Erasmus MC gebeurt dit door een gekleurde bies). Gewone kleding en werkkleding dient gescheiden te worden opgehangen aan een kapstok in de nabijheid van de ingang van de radiologische ruimte. Na afloop van de handelingen wordt onbesmette werkkleding hier neergehangen. Het is niet toegestaan werkkleding elders in de radiologische ruimte achter te laten. Sloffen In sommige ruimten moeten (wegwerp)sloffen worden gedragen. De plaats waar de sloffen dienen te © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 95

Geraadpleegde literatuur worden aangetrokken is aangegeven middels een overstapbank of een markering op de vloer. Bij het betreden van de ruimte trekt u de sloffen aan en wanneer u de ruimte verlaat, trekt u de sloffen bij de markering weer uit. Gedragen wegwerpsloffen worden in een speciaal daarvoor aanwezig afvalvat gedeponeerd. Sloffen die bestemd zijn voor hergebruik dienen na het uittrekken te worden gecontroleerd op radioactieve besmetting. Veiligheidsbril Om besmetting van de ogen te vermijden wordt geadviseerd tijdens de handelingen een veiligheidsbril te dragen. Bij het werken met sommige -bronnen is het dragen van een veiligheidsbril verplicht. 10.3.2 Voorbereiding van de handelingen Voor aanvang van handelingen met radioactieve stoffen dient u zich op de hoogte te stellen van de eigenschappen van de radioactieve stoffen waarmee u gaat werken. Denk hierbij aan stralingssoort, stralingsenergie, halveringstijd, dosiscoëfficiënt en bronconstante. Maak met behulp van deze gegevens en de beschrijving van de handelingen een risicoanalyse. Leg alle benodigdheden van te voren klaar, zodat u zich tijdens de handelingen zo min mogelijk hoeft te verplaatsen. Maak zo mogelijk gebruik van wegwerpmaterialen. Plaats in de nabijheid van uw werkplek een afvalvat voor het radioactief afval dat tijdens uw werk ontstaat. Nieuwe handelingen moeten altijd eerst zonder activiteit worden geoefend (koud/droog oefenen). Hiervoor kan gebruik worden gemaakt van dummybronnen. 10.3.3 Handschoenen Handschoenen worden gedragen om te voorkomen dat u uzelf en uw collega’s besmet. Tevens zorgt correct gebruik van handschoenen ervoor dat er geen kruisbesmettingen ontstaan. Kruisbesmettingen kunnen uw onderzoeksresultaten aanzienlijk verstoren. Gebruik uitsluitend wegwerphandschoenen. Draag bij niet al te moeilijke handelingen slechts één handschoen. Hierdoor heeft u altijd één hand vrij om niet besmette goederen mee vast te pakken. Is het bij moeilijke handelingen noodzakelijk om twee handschoenen te dragen, markeer dan voor aanvang de voorwerpen die gebruikt worden bij deze handelingen. U dient deze voorwerpen na afloop van de handelingen te controleren op radioactieve besmetting. Trek de handschoen(en) pas aan wanneer u begint met de radiologische handelingen en doe ze na afloop onmiddellijk weer uit. Draag deze handsschoenen niet buiten het laboratorium. Pipetten dienen bij voorkeur te worden gebruikt zonder handschoenen. Is het dragen van handschoenen bij bepaalde handelingen wel noodzakelijk, dan dient de desbetreffende pipet te worden gemarkeerd en na afloop schoongemaakt. Raak gebruiksvoorwerpen als telefoons, deurknoppen en lichtschakelaars niet met handschoenen aan. Ook niet als u deze handschoenen net heeft aangetrokken. Let bij het gebruik van handschoenen op, of een handschoen besmet raakt en mocht dit het geval zijn, trek hem dan uit zonder de besmetting te verspreiden, deponeer de handschoen in de juiste afvalbak en trek zonodig een nieuwe aan. Men dient zich er continu van bewust te zijn, dat juist het dragen van handschoenen tot onzorgvuldigheid kan leiden (“mij kan toch niets gebeuren, want ik heb handschoenen aan”). Een besmette handschoen leidt onherroepelijk tot verdere besmettingen: de telefoon, de deurknop, de lichtschakelaar; uw meetapparatuur; misschien zelfs kleding. Het besmetten van in-vitro flessen (bv. bloedmonsters of urinemonsters van Schillingtesten) kan tot onjuiste uitslagen leiden. Het dragen van handschoenen is alleen dan zinvol als het op de juiste wijze gebeurt. 10.3.4 Stralingsniveau- en besmettingsmeetapparatuur Stel, voor aanvang van de handelingen, vast of de aanwezige besmettingsmonitor geschikt is voor de radionuclide waar u mee gaat werken. Als u met een verkeerde monitor meet, zult u geen besmetting constateren terwijl deze er wel kan zijn. Indien u twijfelt over de geschiktheid van de monitor, vraag © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 96

Geraadpleegde literatuur dan uw lokaal stralingsdeskundige om advies. Gebruik stralingsniveaumeters niet voor besmettingcontroles, deze zijn hiervoor te ongevoelig. Gebruik ook geen besmettingsmonitor voor de controle van het stralingsniveau. Men kan ten onrechte de indruk krijgen dat er een hoog stralingsniveau is. Dicht bij de bron zal een besmettingsmonitor al snel het maximale niveau aangeven, zodat u niet kunt waarnemen wanneer het stralingsniveau daadwerkelijk te hoog is. Controleer voor aanvang van de meting, indien mogelijk, de batterijspanning van de monitor. Defecte controleapparatuur dient zo spoedig mogelijk te worden vervangen; waarschuw bij twijfel de lokaal stralingsdeskundige. Beta-emitters Besmettingen van materialen en (vloer) oppervlakken met -emitters (m.u.v H3) kunnen worden opgespoord met een GM-telbuis en een proportionele telbuis. Tevens kunnen -emitters worden gemeten met een vloeistofscintillatieteller. Het equivalent dosistempo van een -bron dient bij voorkeur te worden gemeten met een dosistempo-monitor uitgerust met een ionisatiekamer met een dun venster. Gamma-emitters Besmettingen van -emitters kunnen worden opgespoord met een NaI-kristal of een proportionele telbuis met een zwaar telgas (zoals xenon). Voor nauwkeurige analyse van -emitters kan gebruik gemaakt worden van een halfgeleider. Het equivalent dosistempo van een -bron kan worden gemeten met een robuuste dosistempo-monitor uitgerust met een GM-buisje.

10.3.5 Zuurkast Inwendige besmetting kan ontstaan door het inademen van de radioactieve stof. Handelingen met radioactieve stoffen moeten daarom in goedgekeurde laboratoria plaatsvinden. Door zoveel mogelijk in een zuurkast te werken wordt de kans op inademen van radioactieve stoffen sterk gereduceerd. Controleer voor aanvang van de handelingen of de zuurkast goed functioneert. Een zogenaamde “Air velocity monitor” waarschuwt u, door een geluidssignaal, voor niet of slecht functioneren van de zuurkast. Door het raam van de zuurkast verder te sluiten kan het disfunctioneren van de zuurkast vaak weer worden opgeheven. Beperk het aantal instrumenten en hulpmiddelen dat u in de zuurkast plaatst. (Meet)opstellingen verstoren de luchtstroom in de zuurkast. Voor een goede werking van de zuurkast dient de eerste 15 cm van de zuurkast vrij te worden gehouden. Blijf met uw hoofd buiten de zuurkast. Loop niet vlak langs een zuurkast waarin radioactieve stoffen aanwezig zijn, door luchtwervelingen kunnen stoffen buiten de zuurkast komen. Houd bij het plaatsen van afschermingsmateriaal (lood) rekening met het draagvermogen van de zuurkast. Controleer na afloop van de handelingen de zuurkast op besmettingen. Denk hierbij ook aan de drempel van de zuurkast. 10.3.6 Radioactieve besmetting De maximaal toelaatbare afwrijfbare besmetting in een radionuclidenlaboratorium is 4 Bq/cm2 voor en -straling en 0,4 Bq/cm2 voor -straling. Een besmetting moet altijd zo snel mogelijk worden opgeruimd. Het verwijderen van een radioactieve besmetting noemen we decontamineren. Vóór het decontamineren is het aan te raden, de plek van de besmetting (bv. met een verwijderbare viltstift -let op dat deze niet besmet raakt-) te markeren en daarna met tissue's en decontaminatievloeistof alleen binnen dit gemarkeerde gedeelte © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 97

Geraadpleegde literatuur schoonmaakwerkzaamheden te verrichten. Bij het schoonmaken werkt u van buiten naar binnen. De schoonmaakactie moet doorgaan totdat de besmetting niet verder te verwijderen is. Een kortlevend nuclide als 99mTc (T½= 6 uur) kan men eventueel laten uitsterven; er wordt echter een dag of twee een stuk filtreerpapier over de besmetting geplakt om verspreiding tegen te gaan. Op dit filtreerpapier moet duidelijk worden aangegeven tot wanneer de maatregelen van kracht zijn. Waarschuw bij besmetting van personen altijd de lokaal deskundige, zodat deze de verdere acties kan coördineren.

10.4

Extra informatie voor 5A en 5B (geen examenstof)

Enkele bekende -emitters en hun belangrijkste eigenschappen: Tritium 3 H Emax = 18,6 keV; T½ = 12,3 jaar Rin lucht 0,7 cm Door de lage energie is uitwendige bestraling niet aan de orde.

e50 ing = 1,8·10-11Sv/Bq



Het feit dat 3H slechts m.b.v. een LSC (vloeistofscintillatieteller) en zeer specifieke apparatuur (gasdoorstroomtellers) kan worden gemeten maakt het gebruik van 3H moeilijk. Bij onvoldoende controle kunnen ongemerkt forse 3H-besmettingen ontstaan, die kunnen leiden tot inwendige besmetting;



Door uitwisseling van waterstofatomen van de huid kan het 3H door de huid heen dringen. Ook zal 3H door de handschoenen diffunderen. Het dragen van handschoenen biedt dus geen absolute garantie;



Bij een inwendige besmetting zal tritium in de vorm van water volledig en instantaan in het lichaam worden opgenomen De biologische halveringstijd in bot is gesteld op 1500 dagen



Koolstof-14 14 C Emax = 156 keV; T½ = 5700 jaar Rin lucht 30 cm e50 ing = 5,8·10-10 Sv/Bq  Op zeer korte afstand moet rekening worden gehouden met een toename van de oppervlaktedosis (huid, ooglens) voor onbeschermde lichaamsdelen (10 kBq op 10 cm: 10 Sv/h). [BR98]; 

Vanaf 30 cm is het equivalente dosistempo 0 Sv/h;



14

C is meetbaar met een GM-buis en een proportionele telbuis (mits uitgerust met een dun venster, 0,3 mg/cm2 voor de LB 122 van Berthold);



Het meest efficiënte meetresultaat wordt verkregen door te meten met een vloeistofscintillatieteller (telrendement > 90 %);



Koolstof in de vorm van organische verbindingen zal bij inwendige besmetting zich instantaan en homogeen over alle organen/weefsels verdelen; De biologische halveringstijd wordt door ICRP gesteld op 40 dagen.




Blz. 98

Geraadpleegde literatuur Fosfor-32 32 P Emax = 1700 keV T½ = 14 dagen Rin lucht 620 cm e50 ing = 2,4·10-9 Sv/Bq 32 Bij het werken met P moet men bedacht zijn op uitwendige bestraling. Op korte afstanden kan het equivalente dosistempo fors oplopen en ook op grotere afstanden kan een dosistempo als gevolg van de bron worden verwacht. 32P kan met de meeste besmettingsmonitoren (met uitzondering van een NaI-kristal) goed worden gemeten.  Het equivalente dosistempo op het oppervlak van een eppendorf-cupje van 1,5 ml met daarin 1 MBq in 0,1 ml bedraagt: circa 2 mSv/h aan de top en circa 75 mSv/h aan de bodem [Ba92]; 1 MBq 32P in een 10 ml flesje veroorzaakt op 10 cm een equivalent dosistempo van circa



0,15 Sv/h. [DE98]; 

De huiddosis bij een grote uniforme besmetting van 1 kBq/cm2 is 1900 Sv per uur. [DE98];



De huiddosis bij een puntbesmetting met 1 kBq is 1300 Sv per uur [DE98];



Voor stralingshygiënishce doeleinden wordt aangenomen dat fosfor zich vanuit het bloed als volgt verdeelt: 15 % directe excretie; 15 % naar intracellulaire vloeistof; 40 % naar zacht weefsel; en 30 % naar bot; De belangrijkste aangenomen biologische halveringstijden zijn voor zacht weefsel 19 dagen en voor bot oneindig.



Yttrium-90 90 Y Emax = 0,5/2,3 MeV T½ = 28,6 jaar Rin lucht 885 cm e50 ing = 2,7·10-9 Sv/Bq Deze bronnen worden voornamelijk als ingekapselde bronnen gebruikt bij endovasculaire brachytherapie. Bij gebruik als ingekapselde bron zal alleen rekening moeten worden gehouden met uitwendige bestraling. Wel dienen de bronnen regelmatige op eventuele lekkage te worden gecontroleerd. Enkele bekende -emitters en hun eigenschappen Technetium-99m 99m

Tc

E = 140 keV

T½ = 6 uur

d½ in lood = 0,03 cm

e50 ing = 2,2 10-11 Sv/Bq

99



Dit nuclide is afkomstig van Mo (T½ = 66 uur). Het molybdeen bevindt zich in een soort buisje, de kolom. Bij radioactief verval van het molybdeen ontstaat het 99mTc. Door de kolom te spoelen met fysiologisch zout wordt het 99mTc van de kolom gespoeld terwijl het molybdeen achterblijft (dit wordt elueren of melken genoemd). Op deze manier is het mogelijk elke dag opnieuw een hoeveelheid 99mTc te “maken”. In feite is hierdoor de “bewaar”-halveringstijd van het 99mTc verlengt tot 66 uur. Zodra het 99mTc van de kolom is gehaald, hebben we bij het eluaat weer te maken met de fysische halveringstijd van het 99mTc; Dit nuclide wordt vanwege zijn korte halveringstijd; de eenvoudige productiemethode en de energie van de gammastraling met name bij diagnostiek voor afbeeldingen en functiestudies toegepast. De toegediende hoeveelheid varieert meestal tussen 10 en 740 MBq



Jodium-131 131

I

E = 365 keV

T½ = 8 dagen

d½ in lood = 0,23 cm

e50 ing = 2,2·10-8 Sv/Bq



131



Het wordt veelvuldig toegepast in de therapeutische nucleaire geneeskunde, met name bij schildklieraandoeningen;

 

De gebruikte hoeveelheid varieert van 100 MBq tot 8000 MBq. [RI96]; Direct na toediening aan een patiënt van een therapeutische hoeveelheid van 3700 MBq

I is een belangrijk splijtingsproduct;

bedraagt het equivalent dosistempo ongeveer 200 Sv/h op 1 meter van de patiënt. [experimentele gegevens afdeling NG]. © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 99

Geraadpleegde literatuur Stralingsbescherming bij deeltjesversnellers De bescherming tegen straling afkomstig van deeltjesversnellers bestaat voornamelijk uit het maken van een goed ontwerp van de bestralingsbunker. De stralingsremmende werking van de wanden, vloeren en plafonds worden zodanig berekend dat het stralingsniveau in ruimten waar zich alleen blootgestelde werknemers bevinden kleiner is dan 2 mSv/jaar en in andere ruimten kleiner is dan 1 mSv/jaar. Om de versnellerruimte nog redelijk toegankelijk te houden is vaak een labyrint gemaakt. Hierdoor kan de afschermende massa van de toegangsdeur worden beperkt terwijl het stralingsniveau buiten de ruimte toch laag genoeg blijft. Om te voorkomen dat iemand door het betreden van het labyrint, terwijl het toestel straalt, een stralingdosis ontvangt, zijn aan het begin van het labyrint fotocellen geplaatst. Bij het betreden van het labyrint wordt een lichtstraal onderbroken waardoor het toestel uitschakelt. Het voortijdig stoppen van de bestraling is zeer lastig voor de patiënt. De resterende bestralingsduur moet opnieuw worden berekend en de patiënt dient opnieuw voor de bestraling te worden voorbereid. In verband met bedlegerige patiënten is bij diverse bestralingsbunkers een lood-paraffine deur aangebracht. Lood dient voor de afscherming van de fotonen en paraffine voor de afscherming van neutronen. Deze neutronen kunnen ontstaan bij het gebruik van fotonen met hoge energieën (> 8 MeV). Een dergelijk foton kan in een atoomkern van bestraald materiaal een reactie veroorzaken waarbij een neutron wordt uitgezonden. Door het uitzenden van het neutron heeft de kern een neutron minder en is daardoor een radionuclide geworden. Dit heet activering. Door deze activering, die voornamelijk in de kop van de versneller optreedt wordt in het bestraalde materiaal kunstmatig radioactiviteit opgewekt. Het stralingsniveau zal na afloop van de bestraling dan ook niet geheel nul zijn. Veel van de activeringsproducten hebben een korte halveringstijd (enkele minuten). Er kunnen echter ook activeringsproducten ontstaan met een langere halveringstijd (enkele maanden). Bij verwijdering van een gebruikte versneller met een versnelspanning groter dan 8 MV moet hiermee rekening worden gehouden. Onderdelen van een versneller mogen dan ook alleen met toestemming van de Stralingsbeschermingseenheid of de lokaal stralingsdeskundige worden verwijderd. Stralingsbescherming bij neutronenstraling Om neutronen voldoende efficiënt tegen te houden moeten de neutronen eerst hun bewegingsenergie (snelheid)kwijtraken; ze moeten eerst worden afgeremd. Dit gaat het best met materiaal dat nagenoeg even licht is als het neutron zelf. Het meest geschikt hiervoor zijn materialen met veel waterstofatomen, zoals water, paraffine en beton.


Blz. 100

Geraadpleegde literatuur 10.5

Samenvatting

Afstand 



D1 r12  D 2  r22 algemeen

Kwadratenwet:

Binnen de dracht van -deeltjes mag de kwadratenwet ook worden toegepast. 

Hr   

A r2

geldig voor -straling

Het hanteren van bronnen met de handen moet in alle gevallen worden vermeden, ook als de activiteit laag is. Probeer zo veel mogelijk gebruik te maken van gereedschap (handling tools) zoals tangen en pincetten. Afscherming Overzicht van te gebruiken materialen bij afscherming stralingssoort materiaal Dikte Geen - 

perspex

maximaal 1 cm nodig

 R neutronen

lood/beton

afhankelijk van energie en activiteit

lood/beton Beton/paraffine

afhankelijk van energie en activiteit afhankelijk van energie en activiteit

H d  B  H0   21  d 12 



d

Vuistregels -straling op 30 cm:



H β  100 A

Sv/h; met A is de activiteit in MBq mits E  200 keV




Hγ  3 x A


Bescherming bij het werken met open radioactieve stoffen (5B)  Draag voorgeschreven werkkleding;  Werk zo veel mogelijk in een zuurkast; 

Maak op een juiste wijze gebruik van wegwerphandschoenen;



Was uw handen zodra u uw handelingen heeft afgerond;



Verwijder geen spullen uit het radionuclidenlaboratorium voordat deze door de Stralingsbeschermingseenheid of de lokaal stralingsdeskundige zijn vrijgegeven.

Oppervlaktebesmetting (5B) maximaal toelaatbare afwrijfbare radioactieve besmetting: 0,4 Bq/cm2 voor -emitters 4 Bq/cm2 voor - en -emitters


Blz. 101

Geraadpleegde literatuur 10.6

Oefenvragen

1 Het equivalent dosistempo in lucht (=1,25·10-3 g/cm3) op 30 cm van een bron met 1 MBq 35S (-emitter: Emax = 0,2 MeV) is a)

100

Sv/h

b)

100

Gy/h

c)

0

Sv/h

d)

0

Gy/h

2 Bereken hoe dik een afscherming moet zijn om een equivalent dosistempo van 16 Sv/h terug te brengen naar 1 Sv/h. ( -straling; d½ van het afschermingsmateriaal is 0,6 cm) Verwaarloos de build-up. a) 1,8 cm b) 2,4 cm c) 1,2 cm d) 4,8 cm 3 -Straling kan het best worden afgeschermd met a) perspex b) lood c) beton d) paraffine 4 Het equivalent dosistempo op 5 cm van een puntvormige -bron is 25 Sv/h. Bereken het equivalent dosistempo op 0,5 meter. a)

2500

Sv/h

b)

250

Sv/h

c)

2,5

Sv/h

d)

0,25

Sv/h

5B: 5 De maximale toelaatbare afwrijfbare besmetting met een -emitter in een C-laboratorium is: a) 0,4 Bq/cm2 b) 4 Bq/cm2 c) 6 Bq/cm2 d) kleiner dan in een B-laboratorium


Blz. 102


Geraadpleegde literatuur [BA92] Ballance P.E.(1992). Phosphorus-32 Practical Radiation Protection. Leeds. [BR2000] Brouwer G.; J. van den Eijnde, (1998) Praktische stralingshygiëne 3e druk, Houten, Bohn Stafleu Van Lochum. [DE98] Delacroix D. et. al. (1998). Radiation Protection Dosimetry; Nuclear Technology Publishing; Ashford. [RU97] De Ru et. al.(1997). Radiobiologie en stralingsbescherming. Utrecht, De tijdstroom. [EG00] Eggels C.(2000). Stralingsbescherming voor zwangere vrouwen in een medische omgeving. Rotterdam, Erasmus MC. [IC91] ICRP, International Commission on Radiological Protection (1990) Recommendations of the international Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 60. Permagon Press, Oxford (UK) 1991. [LE90] Leetz H.K. et al (1990) .Pränatale Strahlenexposition aus medizinischer Indikation, Dosisermittelung, Folgerungen für Arzt und Schwangere. Deutschen Gesellschaft für Medizinische Physik e.v., Hamburg 1990 [MC05] Stralingsdosis per bron 2000 In: Milieu- en Natuurcompendium. MNP, Bilthoven en CBD, Voorburg. 20 september 2005 [[RI94] Ministerie van VROM, SZW en VWS (1994). Richtlijn Radionuclidenlaboratoria; Hoofdinspectie milieuhygiëne publicatie 94-02. [RI96] Ministerie van VROM, SZW en VWS (1996). Richtlijn radionuclidentherapie; Deel 1 Jodium-131-therapie voor schildklieraandoeningen. [NC94] NCRP, National Council on Radiation Protection and Measurements (1994); Cosiderations regarding the unintended radiation exposure of the embryo, fetus or nursing child. NCRP commentary no. 9. NCRP, Bethesda (USA). [NV92] Nederlandse Vereniging voor Stralingshygiëne (1992). NVS-publikatie nr. 19, Stralingsbelasting door bronnen van natuurlijke straling. Arnhem [NV95] Nederlandse Vereniging voor Stralingshygiëne (1995). NVS-publikatie nr. 25, Veel gestelde vragen over ioniserende straling. Arnhem. [NRG2006] NRG (2006). Statistische analyse van de dosis als gevolg van beroepsmatige blootstelling aan ioniserende straling 1995-2004, J.W.E van Dijk. [NR98] NRPB, National Radiological Protection Board (1988). Living with radiation, Chilton (UK). 1998 [BS2001] Besluit Stralingsbescherming; Implementatie van Euratomrichtlijnen 96/29/Euratom en 97/43/euratom, 16 juli 2001. [St97] Rasmussen et. Al (1997. Stralingshygiëne niveau 3; Delft. Technische Universiteit [We96] Weissman F. et. al. (1996). Stralingsfysica.Utrecht, De Tijdstroom. [GZ2007] Gezondheidsraadrapport, 24 januari 2007. Risico’s van blootstelling aan ioniserende straling [Zw97] Zwigt, A. (1997). Introductiecursus radiologisch werkers; Maastricht. © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

Blz. 103

Index

Index activering.......................................................80, 100 activiteit ................................................................ 64 activiteitsmetingen................................................ 87 Afscherming ................................................. 53, 57 afstand ................................................................. 53 afwrijfbare besmetting .......................................... 97 ALARA ................................................................. 44 Alfa-verval ............................................................ 66 annihilatie ............................................................. 67 annihilatiestraling ................................................. 77 anode ................................................................... 84 atoom ................................................................... 62 becquerel ............................................................. 65 Besluit Stralingsbescherming........................... 42 bestralingsbunker............................................... 100 Bèta-verval ........................................................... 66 bewaakte zone ..................................................... 43 biologisch effecten ............................................... 26 blootgestelde werknemer ..................................... 43 blootgestelde werknemers ................................... 45 brede bundel ........................................................ 79 bronconstante ...................................................... 93 bronnen................................................................ 43 build-up-factor ...................................................... 79 buisspanning ........................................................ 13 buisstroom ........................................................... 13 compton-effect ............................................... 78, 94 decontamineren ................................................... 97 desintegreren ....................................................... 64 deterministisch effecten ....................................... 26 diafragma ............................................................. 13 directe effecten..................................................... 26 divergerend .......................................................... 13 dosis..................................................................... 18 dosiscoëfficiënten................................................. 21 dosis-effect-relaties .............................................. 29 dosislimieten ........................................................ 45 dosistempo........................................................... 18 dovingscorrectiecurve .......................................... 85 dracht ............................................................. 76, 92 drempeldosis.................................................. 27, 29 effectieve dosis .................................................... 20 effectieve volgdosis.............................................. 21 Electroncapture .................................................... 68 elektromagnetische straling ........................... 67, 78 Elektromagnetische straling ................................. 12 elektronen ............................................................ 62 elektronenschillen ................................................ 62 elektronvolt........................................................... 12 elementen ............................................................ 62 emissie................................................................. 66 equivalent dosistempo ......................................... 19 equivalente dosis ................................................. 19 equivalente dosistempo ....................................... 93 Euratom-richtlijnen ............................................... 42 filter ...................................................................... 15 focus .................................................................... 12 foetale fase .......................................................... 28 foto-effect ............................................................. 78 fotonen ........................................................... 12, 68 © 2011 Erasmus MC Zorgacademie Stralingsbeschermingseenheid Erasmus MC

gammaspectrometrie............................................ 86 gasgevulde detectoren ......................................... 84 geabsorbeerde dosis ............................................ 18 gecontroleerde zone .......................................... 43 Geiger-Müller telbuis ............................................ 85 genetische effecten ........................................ 26, 28 geometrie.............................................................. 87 GM-telbuis ............................................................ 97 gray ...................................................................... 18 Halfgeleiderdetectoren ......................................... 87 halveringsdikte................................................ 14, 79 halveringstijd......................................................... 64 handelingen .......................................................... 43 handling tools ....................................................... 54 homogeniteitscoëfficiënt ....................................... 14 ICRP ..................................................................... 42 ingestie ................................................................. 21 inhalatie ................................................................ 21 Interne conversie .................................................. 69 intreedosis ............................................................ 18 intreeveld .............................................................. 55 inwendige besmetting........................................... 95 inwendige bestraling............................................. 94 ion......................................................................... 62 Ionisatiekamer ...................................................... 84 ioniserende straling .............................................. 12 Isomeer verval ...................................................... 68 isotopen ................................................................ 62 kansgebonden ...................................................... 26 kathode................................................................. 84 kern ...................................................................... 62 Kernenergiewet .................................................... 42 kosmische straling ................................................ 34 kwadratenwet ........................................... 53, 55, 93 labyrint ................................................................ 100 late effecten .......................................................... 26 latentieperiode ...................................................... 28 leden van de bevolking ......................................... 43 lekstraling ............................................................. 13 Lekstraling ............................................................ 55 lood....................................................................... 14 Loodflappen.......................................................... 56 loodschort ............................................................. 57 Medische begeleiding........................................... 47 mono-energetisch................................................. 66 Multi Channel Analyzer......................................... 86 NaI-kristal ....................................................... 86, 97 neutrino ................................................................ 67 neutronen ......................................... 62, 69, 80, 100 neutronengetal...................................................... 62 niet-kansgebonden ............................................... 26 nuclide .................................................................. 63 Optimalisatie......................................................... 44 orgaandosis .......................................................... 18 organogenese....................................................... 28 Paarvorming ......................................................... 78 poly-energetisch ............................................. 13, 14 positie ................................................................... 55 pre-implantatiefase ............................................... 28 Prenatale schade.................................................. 28 Blz. 104

Index Primaire straling ................................................... 55 Proportionele telbuis ............................................ 85 protonen............................................................... 62 quanten ................................................................ 68 radioactief verval .................................................. 64 radiologische verrichting ...................................... 43 radionucliden........................................................ 64 radionuclidenlaboratoria................................. 47, 48 radiotoxiciteitsequivalent ...................................... 48 Rechtvaardiging ................................................... 44 remstraling ..................................................... 77, 92 risico..................................................................... 35 Risicogetallen....................................................... 36 rondomschort ....................................................... 57 röntgenspectrum .................................................. 13 scintillaties............................................................ 86 sievert .................................................................. 19 smalle bundel ....................................................... 79 somatische effecten ............................................. 26 spectrum .............................................................. 86 stabiliteitslijn ......................................................... 63 standaarddeviatie................................................. 88 stochastisch effecten............................................ 26 stralingsweegfactor .............................................. 19


Strooistraling......................................................... 55 teltempo................................................................ 87 terrestrische straling ............................................. 34 thermoluminescentie ............................................ 87 Tijd ....................................................................... 54 TLD....................................................................... 87 trefplaat ................................................................ 12 uitreedosis ............................................................ 18 vaste-stofscintillatoren .......................................... 86 venster.................................................................. 13 versnellers .......................................................... 100 vervalconstante .................................................... 64 vervalwet .............................................................. 64 verzwakking.......................................................... 79 verzwakkingscoëfficiënt ........................................ 79 verzwakkingswet .................................................. 79 Vloeistofscintillatieteller ........................................ 85 Voorlichting en instructie ...................................... 45 vuistregels ............................................................ 19 weefselweegfactor................................................ 20 werknemer............................................................ 43 werkzaamheden ................................................... 43 Z-getal .................................................................. 62 zwangerschap ...................................................... 46

Blz. 105

Bijlage 1: Antwoorden op de oefenvragen

Bijlagen Antwoorden op de oefenvragen HOOFDSTUK 1 1) b 2) a 3) a 4) b 5) c

HOOFDSTUK 2 1) d 2) a 3) b 4) b 5) b 6) a

HOOFDSTUK 3 1) d 2) c 3) b 4) d 5) c

HOOFDSTUK 4 1) d 2) b 3) d 4) b 5) a

HOOFDSTUK 5 1) d 2) c 3) b 4) c 5) b 6) c

HOOFDSTUK 6 1) b 2) d 3) b 4) b 5) b

HOOFDSTUK 7 1) c 2) a 3) c 4) a 5) d

HOOFDSTUK 8 1) c 2) b 3) a 4) c 5) b 6) b

HOOFDSTUK 9 1) d 2) b 3) b 4) d 5) b

HOOFDSTUK 10 1) c 2) b 3) a 4) d 5) b


Blz. 107

Bijlage 2: Overzicht chemische symbolen

Overzicht chemische symbolen Element Ac Ag Al Am Ar As At Au B Ba Be Bh5) Bi Bk Br C Ca Cd Ce Cf Cl Cm Co Cr Cs Cu Db5) Dy Er Es Eu F Fe Fm Fr Ga Gd Ge H Ha2) He Hf Hg Ho Hs4)5) In Ir J(I) K Kr Ku1)5) La

Atoomnummer 89 47 13 95 18 33 85 79 5 56 4 107 83 97 35 6 20 48 58 98 17 96 27 24 55 29 105 66 68 99 63 9 26 100 87 31 64 32 1 2 72 80 67 108 49 77 53 19 36 104 57

Nederlands Actinium Zilver Aluminium Americium Argon Arseen Astaat Goud Boor Barium Berylium Bismut Berkelium Broom Koolstof Calcium Cadmium Cerium Californium Chloor Curium Kobalt Chroom Cesium Koper Dysprosium Erbium Einsteinium Europium Fluor Ijzer Fernium Francium Gallium Gadolinium Germanium Waterstof Helium Hafnium Kwik Holmium Indium Iridium Jodium Kalium Krypton Lanthaan


Engels Actinium Silver Aluminium Americium Argon Arsenic Astatine Gold Boron Barium Beryllium Bismuth Berkelium Bromine Carbon Calcium Cadmium Cerium Californium Chlorine Curium Cobalt Chromium Cesium Copper Dysprosium Erbium Einsteinium Europium Fluorine Iron Fermium Francium Gallium Gadolinium Germanium Hydrogen Hahnium Helium Hafnium Mercury Holmium Indium Iridium Iodine Potassium Krypton Lanthanum

Duits Aktinium 3) Silber Aluminium Amerizium 3) Argon Arsen Astat(in) Gold Bor Barium Beryllium Bohrium Wismut (Bismut) Berkelium Brom Kohlenstoff Kalzium 3) Kadmium 3) Zer 3) (Cer) Kalifornium 3) Chlor Curium Kobalt 3) Chrom(ium) Zäsium(Caesium) Kupfer Dubnium Dysprosium Erbium Einsteinium Europium Fluor Eisen Fermium Franzium 3) Gallium Gadolinium Germanium Wasserstoff Hahnium Helium Hafnium Quecksilber Holmium Hassium Indium Iridium Jod (Iod) Kalium Krypton Kurtschatowium Lanthan Blz. 109

Bijlage 2: Overzicht chemische symbolen Element Li Lu Lr5) Md5) Mg Mn Mo Mt4)5) N Na Nb Nd Ne Ni No5) Np Ns2)4)5) O Os P Pa Pb Pd Pm Po Pr Pt Pu Ra Rb Re Rf1)5) Rh Rn Ru S Sb Sc Se Sg5) Si Sm Sn Sr Ta Tb Tc Te Th Ti Tl Tm U V

Atoomnummer 3 71 103 101 12 25 42 109 7 11 41 60 10 28 102 93 105 8 76 15 91 82 46 61 84 59 78 94 88 37 75 104 45 86 44 16 51 21 34 106 14 62 50 38 73 65 43 52 90 22 81 69 92 23

Nederlands Lithium Lutetium Mendelevium Magnesium Mangaan Molybdeen Stikstof Natrium Niobium Neodymium Neon Nikkel Nobelium Neptunium Zuurstof Osmium Fosfor Protactinium Lood Palladium Promethium Polonium Praseodymium Platina Plutonium Radium Rubidium Renium Rodium Radon Ruthetium Zwavel Antimoon Scandium Seleen Silicium Samarium Tin Strontium Tantaal Terbium Technetium Telluur Thorium Titaan Thallium Thulium Uraan Vanadium


Engels Lithium Lutetium Lawrencium Mendelevium Magnesium Manganese Molybdenum Nitrogen Sodium Niobium Neodymium Neon Nickel Nobelium Neptunium Oxygen Osmium Phosphorus Protactinium Lead Palladium Promethium Polonium Praseodymium Platinum Plutonium Radium Rubidium Rhenium Rutherfordium Rhodium Radon Ruthenium Sulfur Antimony Scandium Selenium Silicon Samarium Tin Strontium Tantalium Terbium Technetium Tellurium Thorium Titanium Thallium Thulium Uranium Vanadium

Duits Lithium Lutetium Lawrenzium 3) Mendelevium Magnesium Mangan Molybdän Meitnerium Stickstoff Natrium Niob(ium) Neodym(ium) Neon Nickel Nobelium Neptunium Nielsbohrium Sauerstoff Osmium Phosphor Protaktinium 3) Blei Palladium Promethium Polonium Praseodym(ium) Platin Plutonium Radium Rubidium Rhenium Rutherfordium Rhodium Radon Ruthenium Schwefel Antimon Skandium 3) Selen Seaborgium Silizium (Silicium) Samarium Zinn Strontium Tantal Terbium Technetium Tellur Thorium Titan(ium) Thallium Thulium Uran(ium) Vanadium (Vanadin) Blz. 110

Bijlage 2: Overzicht chemische symbolen Element W Xe Y Yb Zn Zr 1)

2)

3)

4)

5)

Atoomnummer 74 54 39 70 30 40

Nederlands Wolfraam Xenon Yttrium Ytterbium Zink Zirkonium

Engels Wolfram Xenon Yttrium Ytterbium Zine Zirconium

Duits Wolfram Xenon Yttrium Ytterbium Zink Zirkonium 3)

Het symbool Rf (rutherfordium) voor het element met atoomnummer 104 is overgenomen uit Perry's Chemical Engineers Handboek 6th edition. In diverse andere handboeken wordt aan het element met atoomnummer 104 het symbool Ku (kurtschatowium) toegekend. Het symbool Ha (hahnium) voor het element met atoomnummer 105 is overgenomen uit Perry's Chemical Engineers Handboek 6th edition. In een aantal andere handboeken wordt aan het element met atoomnummer 105 het symbool Ns (nielsbohrium) toegekend. In een aantal duits-talige handboeken wordt voor dit symbool de engels-talige omschrijving gebruikt, zodat ze door elkaar gebruikt kunnen worden. Volgens het SVA-Bulletin Nr. 16/1992 zijn deze elementen op 7 september 1992 officieel ingevoerd. Betreffende het element Nielsbohrium is de verwarring met de eerder genoemde literatuur nog groter geworden zeker wanneer gelet wordt op het atoomnummer. Volgens het SVA-Bulletin Nr. 19/1997 zijn door het “International Union of Pure and Applied Chemistry” de volgende elementen van de volgende namen voorzien: 101 Mendelevium (Md) 102 Nobelium (No) 103 Lawrencium (Lr) 104 Rutherfordium (Rf) 105 Dubnium (Db) 106 Seaborgium (Sg) 107 Bohrium (Bh) 108 Hassium (Hs) 109 Meitnerium (Mt)


Blz. 111

Bijlage 3: Persoonsdosimetrie

Toelichting Persoonsdosimetrie


Blz. 113

Bijlage 3: Persoonsdosimetrie


Blz. 114

Cursus Stralingsbescherming

Recommend Documents