grandezze in radioprotezione - Università di Pavia Stmp.pdf · ELEMENTI DI RADIOPROTEZIONE - elio...

Elio GIROLETTI - Università degli Studi di Pavia & INFN Pavia febbraio 2007

ESCLUSIVO USO DIDATTICO Pavia - grandezze in radioprotezione

1

elio girolettielio giroletti

UNIVERSITUNIVERSITÀÀ degli STUDI di PAVIAdegli STUDI di PAVIAINFN INFN -- sez. Paviasez. Pavia

dip. Fisica nucleare e teoricadip. Fisica nucleare e teoricavia bassi 6, 27100 pavia, via bassi 6, 27100 pavia, italyitaly -- tel. 038298.7905tel. 038298.7905

[email protected] [email protected] -- www.unipv.it/www.unipv.it/webgirowebgiro

grandezze in grandezze in radioprotezioneradioprotezione

ELEMENTI DI RADIOPROTEZIONEELEMENTI DI RADIOPROTEZIONE -- elio girolettielio giroletti

IntroduzioneIntroduzioneGrandezze di campo Grandezze di campo Grandezze dosimetriche Grandezze dosimetriche Grandezze radioprotezionistiche Grandezze radioprotezionistiche Grandezze operazionali Grandezze operazionali Limiti operativi derivati, LOD Limiti operativi derivati, LOD Conclusioni e discussione Conclusioni e discussione

Unita’ di misura dell’energia

in Fisica nucleare l’energia delle particelle nel Si simisura in elettronvolt (eV) e nei suoi multipli:

• 1 keV = 103 eV - 1 MeV = 106 eV1 eV è l’energia cinetica di una particella di carica unitaria (protone, elettrone) accelerata da una differenza di potenziale di 1 Volt - elettroni accelerati da una d.d.p. di 6 MVolt hanno energia cinetica pari a 6 MeV

• I fenomeni chimici (che coinvolgono gli elettroni) hanno energiecaratteristiche dell’ordine degli eV

• I fenomeni nucleari (che coinvolgono i nucleoni all’interno del nucleo) hanno energie caratteristiche dell’ordine dei MeV

Fonte: Fonte: CorvisieroCorvisiero, , GeGe, 2003, 2003



2

fattori fattori dada…… CARATTERIZZARECARATTERIZZARE

la sorgentela sorgente

ll’’ambienteambiente

espesp. individuale . individuale

alcune grandezze radiometrichealcune grandezze radiometrichee operative in radioprotezionee operative in radioprotezione

•• AttivitAttivitàà (e concentrazione volumicao superficiale di radioattività), Bq

•• FluenzaFluenza,, Φ = dN/da (di solito per neutroni), m-2

•• KermaKerma (e rateo), raggi X (gamma e neutroni), Gy•• DoseDose assorbita (e rateo) in aria, H2O o tessuto, Gy •• EquivalenteEquivalente di dose (e rateo) nella sfera ICRU, Sv

•• ambientaleambientale H*(d), d=10 mm •• direzionaledirezionale H’(d, Ω), d=10, 3 o 0,07 mm

• Equivalente di dose personaledose personale,, Hp(d), Sv• d= 10, 3 e 0,07 mm

grandezze di campograndezze di campograndezze di campo

dadN

=Φfluenza di fluenza di particelleparticelle== grandezza scalare grandezza scalare dove dove dNdN numero di particelle (o fotoni) che numero di particelle (o fotoni) che incidono sulla sfera di sezione massima incidono sulla sfera di sezione massima dadaunitunitàà di misura SI: mdi misura SI: m--22

dtdaNd

dtd

⋅=

Φ=

2

ϕrateo o intensitrateo o intensitàà di fluenza di di fluenza di particelle particelle unitunitàà di misura SI: mdi misura SI: m--2 2 ss--11

Fonte: Pelliccioni M, Fondamenti fisici della radioprotezione, ed. Pirola

Ω⋅⋅=

Ω=

ddtdaNd

ddp

3ϕ radianza di particelle radianza di particelle unitunitàà di misura SI: mdi misura SI: m--2 2 ss--1 1 srsr--11

ICRU ICRU ReportReport 33, 198033, 1980



3

Esempio: calcolare l’intensita’ di fluenza di particellebeta alla distanza r = 2 metri (nel vuoto) da unasorgente di 60Co di attivita’ a = 6 MBq

2sfera r4

aS

aπ

==ϕ

( )scmpart9411

2004106

r4a 2

2

6

2 //.=⋅π⋅

=π

=ϕ

r 60Co

La sorgente emette ogni secondo6·106 particelle beta

ogni secondo sulla sfera di raggior incidono 6·106 particelle beta

Fonte: Fonte: CorvisieroCorvisiero, , GeGe, 2003, 2003


Distribuzione spettrale della radianza di particelle Distribuzione spettrale della radianza di particelle =numero=numero di particelle di una determinata energia cinetica di particelle di una determinata energia cinetica che passa in un certo istante in un prefissato punto dello che passa in un certo istante in un prefissato punto dello spazio, propagandosi in una fissata direzione, per unitspazio, propagandosi in una fissata direzione, per unitàà di di superficie perpendicolare alla direzione del loro moto, per superficie perpendicolare alla direzione del loro moto, per unitunitàà di tempo, per unitdi tempo, per unitàà di angolo solido e per unitdi angolo solido e per unitàà di di energiaenergiaunitunitàà di misura SI = mdi misura SI = m--2 2 ss--1 1 srsr--1 1 JJ--11


dEddtdaNd

dEdppE ⋅Ω⋅⋅

==4

∫∫∫Ω

Ω=Φ dpdEdt EET



dEEdRRE

)(=

Energia radiante, R(E) Energia radiante, R(E) ==energiaenergia delle particelle (esclusa delle particelle (esclusa quella di quiete) emessa, trasferita o ricevutaquella di quiete) emessa, trasferita o ricevutaunitunitàà di misura SI = Jdi misura SI = J

Distribuzione spettrale energia radianteDistribuzione spettrale energia radiante


dadR

=Ψ

Fluenza di energia Fluenza di energia =somma=somma delle energie delle energie (escluse quiete) delle particelle che attraversano (escluse quiete) delle particelle che attraversano la sfera, dove la sfera, dove dRdR èè ll’’energia radiante incidente energia radiante incidente su una sfera infinitesima di sezione massima da su una sfera infinitesima di sezione massima da centrata nel punto di interesse centrata nel punto di interesse unitunitàà di misura SI = J mdi misura SI = J m--22




4


Ω⋅⋅=

Ω=

ddtdaRd

ddr

3ψ


dadtRd

dtd

⋅=

Ψ=

2

ψIntensitIntensitàà o densito densitàà di fluenza di di fluenza di energia energia unitunitàà misura SI = J mmisura SI = J m--2 2 ss--1 1 oo WW mm--2 2

radianza di energia radianza di energia unitunitàà misura SI = Wmisura SI = W mm--2 2 srsr--1 1

∫∫∫Ω

Ω=ΨtE

E dEdtdEp,,



∫∫ Φ=Ψ=ΨE

E

E

E dEEdEE00

)(


∫Φ=ΦE

EdEE0

)(

valor medio energia delle particelle presentivalor medio energia delle particelle presenti

ФФ(E)(E) e e ΨΨ(E)(E) sono, rispettivamente, la sono, rispettivamente, la fluenza di particellefluenza di particelle e la e la fluenza di energiafluenza di energia relative a particelle di relative a particelle di energia cinetica energia cinetica ≤≤EE

∫

∫

∫

∫

Ψ

Ψ=≠

Φ

Φ= ΨΦ

max

max

max

max

0

0

0

0E

E

E

E

E

E

E

E

dE

dEEE

dE

dEEE

CONDIZIONI DI EQUILIBRIOCONDIZIONI DI EQUILIBRIO

•• equilibrio di radiazione: equilibrio di radiazione: si ha quando il valore dell’energia radiante che entra in un punto è pari all’energia radiante che ne esce (difficile da realizzare)

•• equilibrio delle particelle cariche: equilibrio delle particelle cariche: si ha quando il numero di particelle che entrano in un punto è pari al numero di quelle che escono – si realizza quando l’elemento di volume di interesse è immerso in una porzione di materia di dimensioni non inferiori al percorso massimo dei secondari carichi messi in moto, purché la fluenza di energia dei primari non vari apprezzabilmente

• radiazioni indirettamente ionizzanti: si raggiunge per energie non superiori a 1 - 2 MeV



5

grandezze radiometrichegrandezze radiometrichegrandezze radiometriche

dmdQX =

dove dove dQdQ èè il valore assoluto della carica totale degli ioni di un solo il valore assoluto della carica totale degli ioni di un solo segno prodotti in aria quando tutti gli elettroni (positivi o segno prodotti in aria quando tutti gli elettroni (positivi o negativi) liberati dai negativi) liberati dai fotoni fotoni nellnell’’elemento di volume di elemento di volume di massa massa dmdm sono completamente fermati sono completamente fermati in ariain aria

unitunitàà di misura SI: C.kgdi misura SI: C.kg--11 ((roroëëntgenntgen, R, 1R = 2,58 10, R, 1R = 2,58 10--44 C kgC kg--11) )

•• NB: NB: per la sua misura occorre per la sua misura occorre sempre essere almeno sempre essere almeno in equilibrio delle particelle cariche; in equilibrio delle particelle cariche; ciò si realizza solo per ciò si realizza solo per fotonifotoni con con E<3 E<3 MeVMeV


esposizioneesposizionedtdXX =

•


aria

en

ariaWeX ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛Ψ=

ρμ

dmdQX =

In condizioni di equilibrio delle particelle cariche In condizioni di equilibrio delle particelle cariche (ciò si realizza solo per fotoni di E<3 (ciò si realizza solo per fotoni di E<3 MeVMeV) )


esposizioneesposizione

aria

en

ariaWehX ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛Φ=

ρμν

dove: dove: μμenen//ρρ =coefficiente=coefficiente di assorbimento di energia di assorbimento di energia massicomassicodelldell’’aria; aria; WWariaaria =energia=energia necessaria in media per produrre una necessaria in media per produrre una carica in aria; carica in aria; ΨΨ e e ϕϕ =fluenza=fluenza di energia e di fotoni, di energia e di fotoni, rispettivamenrispettivamen. .

aria

ass

ariaWehX ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

ρμνϕ

esposizioneesposizione

aria

ass

ariaWeX ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛Ψ=

ρμ



6


ICRP Public. 74, 1996ICRP Public. 74, 1996 Fonte: Pelliccioni M, Fondamenti fisici della radioprotezione, ed. Pirola

dmdEK tr=

KermaKermakinetickinetic energyenergy releasedreleased toto mattermatter (molto (molto pipiùù generale rispetto allgenerale rispetto all’’esposizione) esposizione)

grandezza scalare grandezza scalare dove dove dEdEtrtr èè la somma delle energie la somma delle energie cinetiche iniziali di tutte le particelle cinetiche iniziali di tutte le particelle cariche ionizzanti messe in moto in un cariche ionizzanti messe in moto in un elemento di volumeelemento di volume dmdm dalle radiazioni dalle radiazioni indirettamente indirettamente ionizzanti ionizzanti unitunitàà di misura: di misura: graygray, 1Gy=1 J kg, 1Gy=1 J kg--11


ICRP Public. 74, 1996ICRP Public. 74, 1996 Fonte: Pelliccioni M, Fondamenti fisici della radioprotezione, ed. Pirola

dmdEK tr=kermakerma

neutronim

tr

m

trm EK Φ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=Ψ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

ρμ

ρμ

( )( ) XX

eW

gX

eWK aria

ariaen

ariatrariaaria 5,114

)1(1

//

≈−

==ρμρμ

aria

en

ariaWeX ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛Ψ=

ρμ

dove dove g g èè la frazione di energia irraggiata dagli elettroni secondari in la frazione di energia irraggiata dagli elettroni secondari in ariaaria

in condizioni di equilibrio delle particelle carichein condizioni di equilibrio delle particelle cariche

dose assorbita, Dmdose assorbita, Ddose assorbita, Dmm

unitunitàà misura: misura: gray, Gy gray, Gy 1Gy =1 J/kg 1Gy =1 J/kg =100 rad =100 rad ≈≈6 keV/6 keV/μμmm33

mEE

mQEE

VmdmdDDose oioutin

Vmmm−

≈+−

≈==== ∑→→

ερ

εε00

lim1lim

grandezza scalare grandezza scalare dove dove ddεε èè ll’’energia media impartitaenergia media impartitadalla radiazione ionizzante dalla radiazione ionizzante allall’’elemento di volume di massaelemento di volume di massa dmdmICRU ICRU ReportReport 33, 198033, 1980

εε trasferita (trasferita (EEcinetica particelle cariche messe in motocinetica particelle cariche messe in moto) ) εε trasferita netta (trasferita netta (EEcinetica particelle carichecinetica particelle cariche -- EEfotoni frenamento fotoni frenamento ))εε assorbita (assorbita (EEdepositata nel volumedepositata nel volume) )



7


aria

enariaD ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛Ψ=

ρμ

dmdD ε

=

In condizioni di equilibrio delle particelle cariche In condizioni di equilibrio delle particelle cariche ciò si realizza solo per fotoni di E<3 ciò si realizza solo per fotoni di E<3 MeVMeV


dose assorbitadose assorbita

Xe

WD ariaaria =

dove: Ddove: Daa =dose=dose assorbita in aria; assorbita in aria; μμenen//ρρ =coefficiente=coefficiente di di assorbimento di energia assorbimento di energia massicomassico delldell’’aria; aria; WWariaaria =energia=energianecessaria in media per produrre una carica in aria (necessaria in media per produrre una carica in aria (~33 ~33 eVeV)); ; ΨΨ=fluenza=fluenza di energia di energia

In condizioni di equilibrio delle particelle cariche In condizioni di equilibrio delle particelle cariche

per fotoni di per fotoni di 0,1< E <3 0,1< E <3 MeVMeV (predomina (predomina eff.comptoneff.compton) )


( )( )

( )( ) X

eWDD

ariaen

menariaaria

ariaen

menm ρμ

ρμρμρμ

//

//

==

dmdDmε

=dose assorbita nel dose assorbita nel mezzo, mmezzo, m

( )( ) X

AZAZ

eWD

aria

mariam /

/≈

dose/esposizionedose/esposizione, , GyGy/R /R •• aria: aria: ~~ 0,00869 0,00869 •• acqua: acqua: ~~ 0,00966 0,00966 •• muscolo: muscolo: ~~ 0,00957 0,00957 •• osso: osso: ~~ 0,00922 0,00922

BRAGGBRAGG--GRAY GRAY cavitycavity e equilibrio elettronico e equilibrio elettronico



8

La dose in superficie incrementa fino a raggiungere il La dose in superficie incrementa fino a raggiungere il kermakerma, purch, purchéé i i fotoni primari non siano attenuati (esiste una regione di equilifotoni primari non siano attenuati (esiste una regione di equilibrio brio elettronico)elettronico)

kerma, dose, esposizione

La dose in superficie incrementa fino a raggiungere il La dose in superficie incrementa fino a raggiungere il kermakerma, purch, purchéé i i fotoni primari non siano attenuati (non esiste una regione di eqfotoni primari non siano attenuati (non esiste una regione di equilibrio uilibrio elettronico) elettronico)

kerma, dose, esposizione

phot

onde

ptdo

se



9

electron electron deptdept dose curvedose curve

andamento delle principali grandezze radiometriche per fotoni prandamento delle principali grandezze radiometriche per fotoni primari di imari di energia energia ~~MeVMeV in aria/tessuto in aria/tessuto

GRANDEZZE GRANDEZZE AIAI…… CONFINICONFINI

ARIA, aARIA, a TESSUTO, TTESSUTO, T profondità

gran

dezz

e do

sim

etric

he XX

DD KK

ФФγγ

ФФelel.secondari.secondari


( )( )aen

Ttr

a

T

KK

ρμρμ

//

=( )( ) acoll

Tcoll

a

T

SS

DD

,

,

//ρρ

=

scattering scattering comptoncompton

irraggirragg. annichilazione. annichilazione

X caratteristiciX caratteristici

bremsstrahlungbremsstrahlung

Rapporto tra coefficiente di attenuazione, Rapporto tra coefficiente di attenuazione, μμ,, coefficiente trasferimento di coefficiente trasferimento di energia, energia, μμtrtr, e coefficiente di assorbimento di energia, , e coefficiente di assorbimento di energia, μμenen, e processi di , e processi di perdita perdita radiativaradiativa che propagano energia allche propagano energia all’’esterno del mezzo assorbente esterno del mezzo assorbente

PERDITE PERDITE ……RADIATIVERADIATIVE

Fonte: J.E.Martin, Physics for radiation protection, Wiley-Vch

μ=τ+σ+κμtr=μ-σ μen

http://physics.nist.govhttp://physics.nist.gov



10

Si misura Si misura in un gas in un gas per derivare per derivare la dose in un la dose in un mezzo mezzo qualsiasi, m qualsiasi, m

TEORIA DELLA CAVITTEORIA DELLA CAVITÀÀ


cavitàm Df

D 1=

gasgasm

m DSD/

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

ρdim. camera e pareti dim. camera e pareti <<<< percorso sec. carichi percorso sec. carichi

gasgasm

enm DD

/⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

ρμ

dim. camera e pareti dim. camera e pareti >>>> sec. percorso carichi sec. percorso carichi

dose media all’organo, DTdose media alldose media all’’organo, Dorgano, DTT

unitunitàà misura: misura: gray, Gy gray, Gy 1Gy =1 J/kg 1Gy =1 J/kg =100 rad =100 rad ≈≈6 keV/6 keV/μμmm33

EEii mT

T

ui

mm

TT

TT m

EEdmDmm

dDDoseT

−≈=== ∫

1ε

EEuu

ICRP 74 & ICRU

es.: ovaie: 10 ges.: ovaie: 10 gcorpo intero: 70 kgcorpo intero: 70 kg

il potenziale danno biologico il potenziale danno biologico èè proporzionale proporzionale alla dose alla dose (media) (media) assorbita dallassorbita dall’’organo T; dove: organo T; dove: εεTT èè ll’’energia energia totale impartita alltotale impartita all’’organo di massa organo di massa mmTT

∫=V

media dVzyxDzyxM

D ),,(),,(1 ρ

DM n.454/96 – derrate alimentaridose complessiva massima 10 kGy

Font

e: IC

RP 1

991,

199

0 Re

com

men

datio

nsof

ICRP

effetti stocasticieffetti stocastici

ΔΔ = )(dldEL



11

ADRONIADRONI4500 MeV CARBON

(PSI – Villigen)

FondazioneCNAO

fonte: R.Orecchia, Napoli, 2003

radiation quality factorradiation quality factorradiation quality factor

p.0.1.2. dell’Allegato IV del DLgs 230/95 e smi (e ICRP60, 1991)

Radiation quality factor considers absorbed energydistribution at microscopic level; it takes into account the differences between radiations; generally (ICRP) radiationquality factor is a function of LET in water

L (keV·μm-1) Q(L)

< 10 1

10-100 0,32·L- 2,2

> 100 300/√L.

Fattore di qualità, Q, e LET

0

5

10

15

20

25

30

35

1 10 100 1000

LET non ristretto, keV/um

L (keV·μm-1) Q(L)

< 10 1

10-100 0,32·L- 2,2

> 100 300/√L.

p.0.1.2. dell’Allegato IV del DLgs 230/95 e smi (e ICRP60)

radiation quality factorradiation quality factorradiation quality factor



12

wR and average quality factorwR and average quality factor

p.0.1.2. dell’Allegato IV del DLgs 230/95 e smi

average quality factor: average value of quality factor in a tissue point when absorbed dose is imparted by particleswith different not restricted LET, L:

∫∞

==0

)(1 dLDLQD

Qw LR

where DLdL absorbed dose at 10 mm deep in LET interval L e L+dL, in waterwater, Q(L) is quality factor in that point.

Dose equivalente, HTDose equivalente, HT

Ogni radiazione ha una efficacia biologica specificaOgni radiazione ha una efficacia biologica specifica

)()( ,, tDwtH RTRTR =

fattore di ponderazione della radiazione, wwRR (nuovi valori):fotoni (raggi X e raggi gamma) 1elettroni e muoni 1neutroni, a seconda dell'energia (cambieranno) (cambieranno) 5–20 (new)protoni E>2MeV, escluso protoni di rinculo 5 (2)particelle alfa,particelle alfa, frammenti fissione, nuclei pesanti 2020

unitunitàà di misura:di misura: sievert, Sv sievert, Sv 1Sv = 1J/kg1Sv = 1J/kg = = 100 100 remrem1 1 remrem = 100erg/g= 100erg/g

ICRP60, ICRP proposal, d.lgs 230/95 e smi

non è una grandezza fisica

∑=R

RTRT tDwtH )()( ,

WEIGHTING FACTORSWEIGHTING FACTORS

ICRP60, Recommendations 1990, 1991

radiationradiation weightingweighting factorsfactors, , wwRR

Photons, all energies 1Electrons and muons, all energies 1Neutrons with energy, E (it will change):

E <10 keV 510 keV ≤ E ≤100 keV 10100 keV < E ≤2 MeV 202 MeV < E ≤20 MeV 1020 MeV < E 5

Protons, E >2 MeV 5 (2) Alpha particles, fission framgments, heavy nuclei 20

modificheranno!!!modificheranno!!!



13

Fonte: ICRP 1991, 1990 Recommendationsof ICRPd.lgs 230/95 e smi

6])][2[ln( 2

175MeVE

neutronsR ew

⋅−

⋅+=

⎪⎩

⎪⎨

⎧

⋅+=≥

⋅+=<⋅

−

−

6)]2[ln(

6)][ln(

2

2

1751

2,185,21)(E

n

E

nR

eMeVE

eMeVEproposedw

ogni ogni organoha una

sensibilitàpropriapropria

Organo o tessuto stima rischio (*) (casi 10-2 Sv-1)

Fatt. pond. ($) wT

Gonadi 0,92 0,20 Midollo osseo emopoiet. 0,83 0,12 Colon 0,82 0,12 Polmone, vie toraciche 0,64 0,12 Stomaco 0,8 0,12 Vescica 0,24 0,05 Mammella 0,29 0,05 Fegato 0,13 0,05 Esofago 0,19 0,05 Tiroide 0,12 0,05 Pelle 0,03 0,01 Superficie ossea 0,06 0,01 Altri organi e tessuti 0,47 0.05 TOTALE COMPLESSIVO 5,6 1,00 (*) Riferito ai lavoratori esposti, Fonte: ICRP60, 1991; ($) d.lgs 230/95 smi

E, E, dose efficacedose efficace

unitunitàà misura:misura:sievert, Sv sievert, Sv 1Sv = 1J/kg1Sv = 1J/kg1Sv=100 1Sv=100 remrem

1. 1. EE cambia!cambia!2. 2. EE non non èèmisurabilemisurabile

∑ ∑∑ ==T R

RTRTT

TT DwwHwE ,

1=∑T

Tw

Rischi nell’uso dimateriale radioattivo

Rischi nellRischi nell’’uso diuso dimateriale radioattivomateriale radioattivo

Irradiazione esterna Contaminazione

esterna: pelle, ecc. interna, attraverso:

Ingestione Inalazione Ferite Perfusione cutanea

J.Barò, OSSMA, Unv. Barcellona, 10/99



14

contaminazione interna: modellimodelliFase non-sistemica: prima del trasferimento al

sangueVie di ingressoModello del tratto gastro-intestinaleModello del tratto respiratorio

Fase sistemica: dal sangue verso gli organi di elezione Modelli per le terre alcaline (Sr, Ra, U)Modelli per Th, Np, Pu, Am, CmModello generale (da ICRP 68)

mod

ello

a c

ompa

rtim

enti

fluidi extracellulari

linfonodi

tessuti subcutanei

organi di deposizione

renefegato

pellepellepolmone

Trat

to G

-I

ferita

feci

sudore

adsorbbile

ingestione

esalazioneinalazione

urina

CONTAMINAZIONE INTERNA CONTAMINAZIONE INTERNA

•• modello a compartimenti modello a compartimenti •• dinamica del 1dinamica del 1°° ordine ordine

( ) )(0

0)()( ttradbioletntn −+−⋅= λλ

( ) tntntnn radbiolradbiol Δ⋅⋅+=Δ⋅⋅+Δ⋅⋅=Δ− λλλλ

1 compartimento 2 compartimentoλbiol λ…

biolrad

biolradeff TT

TTT+

=



15

biolrad

biolradeff TT

TTT+

=

)(0

0)()( ttbioletntn −−= λ )( 0ttrade −−⋅ λ( ) )(0

0)()( ttradbioletntn −+−⋅= λλ

modello del tratto gastrointestinalemodello del tratto modello del tratto gastrointestinalegastrointestinale

da IAEA, 2004

MODELLO A MODELLO A COMPARTIMENTICOMPARTIMENTI

mod

ello

a c

ompa

rtim

enti


linfonodi

tessuti subcutanei


renefegato

pellepellepolmone

Trat

to G

-I

ferita

feci

sudore

adsorbbile

ingestione


urina

INGESTIONEINGESTIONE

f1 =frazione trasferita dall’intestino tenue direttamente ai fluidi extracellulari

mod

ello

a c

ompa

rtim

enti


linfonodi

tessuti subcutanei


renefegato

pellepellepolmone

Trat

to G

-I

ferita

feci

sudore

adsorbbile

ingestione


urina

INALAZIONEINALAZIONE

•clearance polmonare, T1/2 nel parench. polm.

• F, fast: <10 g• M, medium • S, slow, >100 g

• f1=trasf. al tratto GI



16

SEE (T <- S) jspecific effective energy, i.e. fraction of energy, corrected by the wR, emitted by the j-th radionuclide in the source organand absorbed by the target organ per unitmass and number of radionuclide transformations [MeV/(g*nt)]

SEE T ←S( ) =ERYRwR

R∑ AF T ←S( )R

MT

INTRODUCTION

S

T

Source organ

Target organ

[ ] ( )ntgMeVSEE⋅

=

LucianiLuciani A, A, InternalInternal exposureexposure, ESAS, ESAS--EQ, Pavia 2004EQ, Pavia 2004

SEE T←S( ) =ERYRwR

R∑ AF T←S( )R

MT

US,j = qS,j t( )0

50y

∫ •dt

INTRODUCTION

US,jnumber of transformations of the j-th radionuclide occurredin the source organ in the 50 years after a unit intake [nt]

S

T

Source organ

Target organ

[ ] ( ) ntsBqUS =⋅=


Equivalent dose per unit intake

Committed equivalent dose per unit intake

Dose coefficient (effective dose per unit intake)

( ) ( )I

Hh TT

5050 =

hT 50( ) = US, jSEE(T←S)jj∑

S∑

INTRODUCTIONSPECIFIC FOR INTERNAL DOSIMETRY

∑ ∑∑∑ ←==T S j

jj,STT

TT )ST(SEEUwhwI

)(E)(e 5050




17

∫+

=tt

tTTc dHtH

0

0

)()(, ττ integrale della dose che sarsaràà ricevutaricevuta da un individuo a seguito di introduzione di uno o più radionuclidi nel corpo umano

tt è il tempo (anni) su cui avviene l'integrazione; di solito: 50 anni50 anniper gli adulti e 70 anni70 anni per i bambini; tt00 =istante dell’introduzione

d.lgs 230/95 e smi

dose dose impegnata, impegnata, HHcc o Eo Ecc,,per contaminazione internaper contaminazione interna

∫+

=tt

tc dEtE

0

0

)()( ττ

AghdEEtt

tcc )()(

0

0

≈= ∫+

ττA A =attivit=attivitàà introdotta nel corpo, Bqintrodotta nel corpo, Bqh(g) h(g) =coeff=coeff. conversione di dose efficace . conversione di dose efficace per unitper unitàà di attivitdi attivitàà introdotta, Sv Bqintrodotta, Sv Bq--11

∑∫ ==∞

iiTiT

TTT HNdH

dHdNHS ,

0

ICRP 60, 1990

dose dose collettivacollettiva e popolazione e popolazione

dove: dove: •• SSTT = equivalente di dose collettiva, Sv = equivalente di dose collettiva, Sv •• SSEE = dose efficace collettiva, Sv = dose efficace collettiva, Sv •• ((dNdN//dHdHTT))dHdHTT = numero di individui che ricevono un equivalente = numero di individui che ricevono un equivalente

di dose tra di dose tra (H(HTT e e HHTT+dH+dHTT))•• ((dNdN//dEdE))dEdE = = n.ron.ro individui che ricevono una dose traindividui che ricevono una dose tra (E e (E e E+dEE+dE))•• NNii = = n.ron.ro di individui che ricevono la dose media di individui che ricevono la dose media HHT,iT,i o Eo Eii

∑∫ ==∞

iiiE ENdE

dEdNES

0

Londra 24Londra 24--novnov--2006 avvelenamento di 2006 avvelenamento di LitvinenkoLitvinenko AlexanderAlexander, con, con 210210PoPo

Tempo Tempo dimezzamentodimezzamento: : fisicofisico, T, T1/21/2: 138,4 g : 138,4 g -- biologicobiologico, , ~50 ~50 giornigiorniTTeffeff, , effettivoeffettivo, ~37 , ~37 giornigiorni

RadiazioniRadiazioni emesseemesse: : alfaalfa, , αα: 5,305 : 5,305 MeVMeV, 100% , 100% gamma, gamma, γγ: 803 keV, 0,0011%) : 803 keV, 0,0011%)

OrigineOrigine //produzioneproduzione: : naturalenaturale: : 210210Bi (Bi (ββ--), ), famfam. . 238238U U artificialeartificiale: : 209209Bi(n,Bi(n,γγ))210210Bi(Bi(ββ--) )

eliminazioneeliminazione carichecariche elettrostaticheelettrostatiche –– fumofumo sigarettasigarettaAttivitAttivitàà specificaspecifica: 1,66E14 Bq/g = 4,49E3 : 1,66E14 Bq/g = 4,49E3 Ci/gCi/g



18

Londra 24Londra 24--novnov--2006 avvelenamento di 2006 avvelenamento di LitvinenkoLitvinenko AlexanderAlexander, con, con 210210PoPo

organiorgani criticicritici: : fegatofegato, , renireni, , milzamilza, , corpocorpo interointeroescrezioneescrezione: 90% (: 90% (fecifeci/urine = 3/1) /urine = 3/1) CostantiCostanti di di irraggiamentoirraggiamento esternoesterno //internointerno

IrraggiamentoIrraggiamento esternoesterno, , ΓΓ =1,422E=1,422E--18 Sv*m18 Sv*m22/Bq/h /Bq/h IngestioneIngestione, , h(gh(g): ):

lavoratorelavoratore: 5,14E: 5,14E--7 Sv/Bq 7 Sv/Bq popolazionepopolazione adultaadulta: 1,2E: 1,2E--6 Sv/Bq 6 Sv/Bq minoriminori, 2, 2--7anni: 4,4E7anni: 4,4E--6 Sv/Bq 6 Sv/Bq

RateoRateo di dose di dose esternaesterna (1g, 1m) = 0,236 mSv/h(1g, 1m) = 0,236 mSv/hDose (Dose (adultoadulto popolazpopolaz., ingest., 1g) = 1,99E11 mSv., ingest., 1g) = 1,99E11 mSvDose (Dose (adultoadulto popolazpopolaz., ingest., 1., ingest., 1μμg) = 199.000 mSv g) = 199.000 mSv

PROBABILITAPROBABILITA’’ E DOSEE DOSE

probabilitprobabilitàà (%) di (%) di causarecausare dannidanni delledelle RI:RI:

EffettiEffetti deterministici deterministici

~ ~ 5050% % mortemorte a a dosidosi efficaciefficaci >>~~4 Sv (LD50%) 4 Sv (LD50%)

~ ~ 100100% % talunitaluni effettieffetti cliniciclinici immediatiimmediati E>E>~~1Sv 1Sv

EffettiEffetti stocasticistocastici

~ ~ 5.105.10--4 4 /mSv /mSv -- effettieffetti prenataliprenatali (in (in gravidanzagravidanza) )

~~ 5.105.10--5 5 /mSv /mSv -- tumoritumori solidisolidi e e leucemieleucemie

~~ 5.105.10--66 /mSv /mSv -- effettieffetti allealle generazionigenerazioni futurefuture

Fonte: A. Gonzales, Sievert lecture, Madrid 2004

possibili danni delle radiazionipossibili danni delle radiazioni

ConclusionConclusion

The estimated risks of health effects The estimated risks of health effects

attributable to radiation exposure are:attributable to radiation exposure are:

~~100100% for early clinical effects at doses>% for early clinical effects at doses>~~1Sv 1Sv

~ ~ 0.050.05 %/mSv for antenatal effects%/mSv for antenatal effects

~~ 0.0050.005 %/mSv for cancer%/mSv for cancer

~~ 0.00050.0005 %/mSv for hereditable effects.%/mSv for hereditable effects.Fonte: A. Gonzales, Sievert lecture, Madrid 2004



19

Fonte: ICRP 1991, 1990 Recommendations of ICRP

Detrimento sanitario, 10-2 Sv-1 Neoplasie Soggetti esposti

fatali non fatali Ereditari

severi TOTALI

Lavoratori adulti 4,0 0,8 0,8 5,6 popolazione 5,0 1,0 1,3 7,3

COEFFICIENTI DI COEFFICIENTI DI PROBABILITAPROBABILITA’’ NOMINALE PER GLI NOMINALE PER GLI

EFFETTI STOCASTICIEFFETTI STOCASTICIPER UNITAPER UNITA’’ DI DOSE EFFICACE, EDI DOSE EFFICACE, E

rischio rischio ≈≈ EE··detrimentodetrimento……usare con cautela (non sul singolo individuo)usare con cautela (non sul singolo individuo)

(CAMBIERANNO?)(CAMBIERANNO?)

LEVELS OF CONCERNLEVELS OF CONCERN

Less than 0,01 mSv None

Less than 1 mSv Very low

1 – 10 mSvLow

More than a few tens millisievertRaised

More than 100 mSvHigh

individualindividual effectiveeffective dose per dose per yearyearLevel of concern

referredreferred toto globalglobal averageaverage annualannual naturalnatural background background effectiveeffective dose dose fromfrom allall sourcessources isis 2.4 mSv/y 2.4 mSv/y fromfrom allall sourcessources

(UNSCEAR 2000) (UNSCEAR 2000)

radioecologiaradioecologia

servono modelli ambientali per descrivere il trasporto di materiale radioattivo (diluizione e diffusione) Le discipline coinvolte sono

MetereologiaIdrologia Radioecologia

Modelli a compartimenti per rappresentare le matrici ambientali (piante, animali, suolo, ecc.)

Fonte: Pelliccioni M, Fondamenti fisici della radioprotezione, 1993



20


Rilascio gassoso,Rilascio gassoso, l’esposizione dell’uomo deriva da:

Irradiazione diretta da nube radioattiva Inalazione diretta di radioattivitàInalazione di materiale risospesoirradiazione esterna da radioattivitàdepositata al suolo, ecc. Ingestione attraverso le catene alimentari

radioecologiaradioecologiarilascio gassosorilascio gassoso

Materieradioattive

ARIA

Irradiazione diretta dalla nube

raccolto e piante

Suolo/H2O

animali

Inalazione

Deposizione

Deposizione

InalazioneIngestione

Ingestione

Irradiazione

Fonte: Pelliccioni M, 1993, Fondamenti fisici della radioprotezione

ecosistema forestaleecosistema forestale

Schema della Schema della circolazione dei circolazione dei radioisotopi nei radioisotopi nei compartimenti compartimenti ambientali.ambientali.Principali vie di Principali vie di trasferimento di trasferimento di nutrienti e nutrienti e radioisotopi tra radioisotopi tra alcuni comparti di alcuni comparti di un ecosistema un ecosistema forestaleforestale

Antonelli A, ESAS-EQ Pavia 2004



21


Rilascio in corpi idrici,Rilascio in corpi idrici, per lper l’’uomo uomo ll’’esposizione deriva da: esposizione deriva da:

Irradiazione diretta dallIrradiazione diretta dall’’acqua acqua Ingestione di acqua contaminata Ingestione di acqua contaminata Inalazione di materiale Inalazione di materiale risospesorisospeso dal corpo dal corpo idrico idrico Irradiazione esterna da radioattivitIrradiazione esterna da radioattivitààdepositata al suolo, ecc. depositata al suolo, ecc. Ingestione attraverso le catene alimentari Ingestione attraverso le catene alimentari (acqua, vegetali, carne, pesce, ecc.) (acqua, vegetali, carne, pesce, ecc.)

AbsorbedDose (Gy)AbsorbedAbsorbedDose Dose ((GyGy))

wwRR wwTTEquivalentDose (Sv)

EquivalentEquivalentDose Dose (Sv)(Sv)

conversionfactors

(Sv Bq-1)

conversionconversionfactorsfactors

(Sv Bq(Sv Bq--11))

conversionfactors(Sv cm2)

conversionconversionfactorsfactors(Sv cm(Sv cm22))

EffectiveDose (Sv)EffectiveEffectiveDose Dose (Sv)(Sv)

Activity(Bq)

ActivityActivity(Bq)(Bq)

Fluency(cm-2)

FluencyFluency(cm(cm--22))

……too complicated?too complicated?

Equivalent dose, Equivalent dose, HHTT,, and Effective dose, and Effective dose, E,E,cancan’’t be measured directly!!!t be measured directly!!!

•• le grandezze operazionali (le grandezze operazionali (HHoperoper) sono definite ) sono definite per poter effettuare misure perchper poter effettuare misure perchéé quelle quelle protezionistiche (protezionistiche (HHprotprot) non sono misurabili ) non sono misurabili

•• La loro definizione tiene conto del fatto che le La loro definizione tiene conto del fatto che le misure di radioprotezione hanno differenti misure di radioprotezione hanno differenti scopi nel caso di monitoraggio:scopi nel caso di monitoraggio:

•• personale (internapersonale (interna--esterna) esterna) •• ambientale: verifica dei ambientale: verifica dei

livelli di dose e/o di livelli di dose e/o di contaminazione negli ambienti di contaminazione negli ambienti di lavoro o nelle aree proibite all'accesso.lavoro o nelle aree proibite all'accesso.

grandezze operative(azionali)grandezze operative(azionali)

1≤oper

prot

HH



22

Absorption of Radiation Absorption of Radiation in the Human Bodyin the Human Body

00 55 1010 1515 2020 2525 303010

100

50

20

perc

enta

ge o

f max

imal

dos

epe

rcen

tage

of m

axim

al d

ose

depth in the body, cmdepth in the body, cm

Therapeutic XTherapeutic X--rays ~200 kVrays ~200 kVDiagnostic Diagnostic XX--rays ~ 100 kVrays ~ 100 kV

30 30 MeVMeV electronselectrons

15 15 MeVMeV photonsphotons

dose assorbita in profondità

profondità in tessuto

Dose assorbita

--- radiazione gamma--- radiazione X --- radiazione beta

--- radiazione gamma--- radiazione X --- radiazione beta

in caso di irraggiamento esternoin caso di irraggiamento esterno

Fonte: ICRP 74, 1992

geometrie di irraggiamentogeometrie di irraggiamento



23

ICRU Report 51, 1993ICRU Report 51, 1993

geometrie di irraggiamentogeometrie di irraggiamento

•• ICRU ICRU SphereSphere isis a 30a 30--cm cm diameterdiametertissuetissue--equivalentequivalent spheresphere withwith a density a density of 1 gcmof 1 gcm--3 and a mass 3 and a mass compositioncomposition of: of: 76,2% 76,2% oxigenoxigen, 11,1% , 11,1% carboncarbon, 10,1% , 10,1% hidrogenhidrogen and 2,6% and 2,6% nitrogennitrogen (i.e. (i.e. lucitelucite). ).

•• FieldField expandedexpanded:: fluencefluence and and itsits directionaldirectional and and energyenergy distributiondistributionhavehave the the samesame valuesvalues throughoutthroughout the volume of interest the volume of interest asas in the in the actualactual fieldfield at the at the pointpoint of of refetrencerefetrence; ;

•• FieldField allignedalligned:: fluencefluence and and itsits energyenergy distributiondistribution are the are the samesame asas in the in the expandedexpanded fieldfield, , butbut the the fluencefluence isis unidirectionalunidirectional;;

H*H*(d),(d), ambientambient dose dose equivalentequivalent, at a , at a pointpoint in a in a radiationradiationfieldfield, , isis the dose the dose equivalentequivalent thatthat wouldwould bebe producedproduced bybythe the correspondingcorresponding expandedexpanded and and allignedalligned fieldfield, in the , in the ICRU ICRU spheresphere at a at a deptdept, , d,d, on the on the radiusradius opposingopposing the the direction of the direction of the allignedalligned fieldfield. .

UnitUnit: J kg: J kg--11, Sv , Sv

•• 0,07 mm :stima 0,07 mm :stima a profa prof.pelle.pelle ((shallowshallow dose) dose)

•• 3 mm :stima a3 mm :stima a prof. cristallinoprof. cristallino

•• 10 mm :stima 10 mm :stima organi profondi organi profondi

equivalente di dose equivalente di dose ambientale, ambientale, H*H*(d)(d)


HH’’(d,(d,αα)), , directionaldirectional dose dose equivalentequivalent, at a , at a pointpoint in a in a radiationradiation fieldfield, , isis the dose the dose equivalentequivalent thatthat wouldwould bebe producedproduced byby the the correspondingcorresponding expandedexpanded fieldfield, in the ICRU , in the ICRU spheresphere at a at a deptdept, , d,d,on the on the radiusradius in a in a specifiedspecified direction, direction, αα. . WhenWhen αα=0, H=0, H’’(d,(d,αα))=H=H’’(d)=H*(d). (d)=H*(d). UnitUnit: J kg: J kg--11, Sv , Sv

•• 0,07 mm :stima 0,07 mm :stima a profa prof.pelle.pelle ((shallowshallow dose) dose) •• 3 mm :stima a3 mm :stima a profonditprofonditàà cristallinocristallino•• 10 mm :stima 10 mm :stima organi profondiorgani profondi

equivalente di dose equivalente di dose direzionale, Hdirezionale, H’’(d,(d,αα))




24

HHpp(d)(d), personal dose , personal dose equivalentequivalent, , isis the dose the dose equivalentequivalentin soft in soft tissuetissue, at , at anan appropriate appropriate depthdepth, d, , d, belowbelow a a specifiedspecified pointpoint on the bodyon the body. . HpHp(d) (d) isis recommededrecommededbecausebecause isis appropriate appropriate bothboth forfor stronglystrongly and and weaklyweaklypenetratingpenetrating radiationsradiations, , dependingdepending of the of the valuevalue of of d. d. UnitUnit: J kg: J kg--11, Sv , Sv

0,07 mm :stima 0,07 mm :stima a profa prof.pelle.pelle ((shallowshallow dose) dose) 3 mm :stima a3 mm :stima a profonditprofonditàà cristallinocristallino10 mm :stima 10 mm :stima organi profondiorgani profondi

equivalente di dose equivalente di dose personale, personale, HHpp(d)(d)


grandezze grandezze radioprotezionistricheradioprotezionistriche


1≤oper

prot

HH


dose dose efficace, efficace, equivalente equivalente di dose di dose e e fluenza fluenza di di neutronineutroni

wwTTHHTT/E/E



25

E/E/H*H*(10)(10) per i neutroni: per i neutroni: •• non sempre vale: E/non sempre vale: E/H*H*(10)>1(10)>1•• EEnn > 40 > 40 MeVMeV: la dose : la dose èè in profonditin profonditàà•• EEnn < 40 < 40 MeVMeV: : wwRR ≠≠ Q(L)Q(L)•• A bordo degli aerei (>80A bordo degli aerei (>80’’00 m) la relazione non vale00 m) la relazione non vale•• wwRR sono errati dal punto di vista fisico, in quanto alle sono errati dal punto di vista fisico, in quanto alle alte energie protoni e alte energie protoni e adroniadroni si comportano come i si comportano come i neutronineutroni•• dose superficiale non dose superficiale non èè importante per i neutroni importante per i neutroni

dose efficace dose efficace e equivalente di dose e equivalente di dose

per i neutroni per i neutroni

FonteFonte: : M.PelliccioniM.Pelliccioni, , ConvConv. AIRP, . AIRP, TorinoTorino 2121--ottott--20052005

dose efficace e dose efficace e kermakerma in ariain aria

E=E=ξξKKaa

ξξ=E=E//KKaa

ξξ= = ξξ (E,E,proiezproiez))


Font

e: D

orsc

helB

, Sch

uric

htV

, Ste

nerJ

, The

phy

sics

of r

adia

tion

prot

ectio

n, 1

996

dose e fluenza di fotoni dose e fluenza di fotoni



26


dose efficace e fluenza di fotonidose efficace e fluenza di fotoni


dose efficace e fluenza di neutronidose efficace e fluenza di neutroni

DDTT e fluenza di neutronie fluenza di neutroni

Fonte: ICRP 74 – ICRU 57, 1995



27

DDgonadsgonads AP/PA e fluenza di neutroniAP/PA e fluenza di neutroni



DDgonadsgonads

AP/PA AP/PA e e

fluenza fluenza di di

neutronineutroni

livello di interventolivello di interventolivello di indagine livello di indagine livello di registrazionelivello di registrazionelivello di zerolivello di zero……

livelli di riferimento per lalivelli di riferimento per laradioprotezioneradioprotezione

se si devono prendere decisionise si devono prendere decisionitroppe informazioni troppe informazioni possono confonderepossono confondere



28

• Lreg è 1/10 del limite, • Comporta la registrazione del dato radiometrico e la eventuale valutazione della dose individuale; • I valori <Lreg sono considerati poco significativi, ai fini della valutazione della dose individuale e possono non essere registrati

Livello di registrazioneLivello di registrazione

annoisuraFrequenzaMLimitegL

/101Re ⋅=

• Lind, è 3/10 del valore limite, • il superamento è ritenuto sufficientemente significativo da meritare una indagine sulle cause e sulle conseguenze

Livello di indagineLivello di indagine

annoisuraFrequenzaMLimiteLind

/103⋅=

• Lint è il valore del limite, • il superamento è condizione di un intervento, inteso come un insieme di azioni –precedute da indagine- tese a riportare la situazione sotto controllo e/o ad adottare provvedimenti, • al termine è steso un verbale da parte dell’EQ

livello di interventolivello di intervento

annoisuraFrequenzaMLimiteL

/int =



29

Livello di riferimento di dose efficaceLivello di riferimento di dose efficace

LO di dose efficace per i lavoratori esposti (*) in microsievert, freq. mensile (**) L.Intervento L.Indagine L.Registrazione Dose efficace, E 1670 500 167 Dose equivalente alle estremità 41700 12500 4170 Dose equivalente alla pelle 41700 12500 4170 Dose equivalente al cristallino 12500 37500 1250 Note: (*) per i lavoratori non esposti i livelli vanno ridotti in proporzione con riferimento ai limiti di dose; (**) per la frequenza trimestrale i valori di riferimento sono 3 volte quelli riportati in tabella

FrequenzaisicaGrandezzaFperativaGrandezzaO =

LOD’s rifetriti a un campione contenente vari radioisotopi contemporaneamente (aria, corpo, superfici, scarichi, materia, ecc.) si calcolano:

con molti con molti radioisotopiradioisotopi……

1≤∑j j

j

LODQuantity

dove Quantityj is è il risultato della misura (attività specifica) riferita al j-mo radionuclide LODj, è il LOD riferito alla misura effettuata ed la j-mo, in unitàomogenee

• Sono riferiti a grandezze fisiche misurabili • La loro osservanza assicura il rispetto dei limiti primari di dose • Sono calcolati tenendo conto di vari fattori,

adottando valori cautelativi: • frequenza della misurazione, generalmente riferita all’anno • altri aspetti legati all’esposizione individuale:

tempo di esposizione, risospensione, respirazione, consumo di cibo, ecc..

Livello operativo derivato, Livello operativo derivato, LOD LOD



30

dove • Attiv. è l’attività incorporata –in Bq• HT50,T -in Sv/Bq- è l’impegno di equivalente dose nel tessuto

o organo T per unità di attività incorporata del nuclide • h(g) è coeff. dose efficace per attività introdotta, ex All.IV

limite secondariolimite secondariolimite annuale di introduzione, LAI limite annuale di introduzione, LAI -- ALIALI

∑ ≤⋅=⋅⋅

≤⋅

TTT

T

SvghAttivHwAttiv

SvHAttiv

02,0)(

5,0

,50

,50deterministici

stocastici

Il Il + + restrittivorestrittivo fra le fra le ““AttivAttiv..”” rappresenta lrappresenta l’’ALIALI

1≤∑i i

i

ALIAtt

dove • C(t) è concentrazione in aria del nuclide, in Bq/m3

• B(t), B è volume di aria respirata per unità di tempo, in m3/min. (generalmente 0,02 m3/min)

• DAC è il LOD di concentrazione in aria, Bq/m3

Livello operativo derivato, LODLivello operativo derivato, LODdi concentrazione in aria, DACdi concentrazione in aria, DAC

∫ =≤⋅anno

inalghEALIdttBtC

1

0 )()()(

333 104,2

1)(02,060102

1)(

−⋅⋅

=⋅⋅⋅

=⋅

= mBqghE

ghE

BTempoALIDAC

inal

dove • Dsomm è il coefficiente di dose efficace per unità di concentrazione in aria, Sv·g-1/Bq·m-3, Allegato IV, tab.7

LOD concentrazione in ariaLOD concentrazione in ariaper per gas nobiligas nobili

∑ ∫∫

∫

∫

≤=⋅

≤

≤

•

T

anno

somm

anno

TT

anno

crist

anno

T

SvdttCDdttCHw

SvdttCH

SvdttCH

02,0)()(

15,0)(

5,0)(

1

0

1

0,50

1

0

1

0,50

deterministici

stocastici

Il Il + + restrittivorestrittivo tra i C(t) rappresenta il tra i C(t) rappresenta il DACDAC



31

LOD di concentrazione in ariaLOD di concentrazione in ariaper per gas nobiligas nobili

il il DAC DAC per per sommersionesommersione in atmosfera di gas in atmosfera di gas nobili nobili èè: : •• + + restrittivo tra i C(t)restrittivo tra i C(t)•• rapportato alle ore annue di permanenza, 2000 rapportato alle ore annue di permanenza, 2000

dove • C(t) è concentrazione in aria del nuclide che deriva dalle formule precedenti, in Bq/m3

• DAC è LOD di concentrazione in aria, Bq/m3

∫=⋅ −anno

esommersion dttCmBqDAC1

0

3 )(2000

1)(

LOD contaminazioneLOD contaminazionesuperfici lavoro, superfici lavoro, DLDLsupsup

4sup

sup

10

20005,0

−=

⋅=

⋅=

RFDACDL

DSv

DTempoLimite

DLpellepelle

pelleirragg. pelle

inalazione

dove • DLsup è limite derivato contaminazione superficiale, Bq/cm2

• Dpelle è rateo dose equivalente/attività per pelle, Sv·s·Bq-1·cm2

• RF è fattore di risospensione in aria, m-1, gener. 10-6-10-5

Il Il + + restrittivorestrittivo tra i tra i DLDLsupsup rappresenta il rappresenta il DL superficialeDL superficiale

Fonte, Pelliccioni, Fondamenti fisici della radioprotezione, 1993, II ed.

LOD contaminazione LOD contaminazione pelle, pelle, DLDLsksk

sksksk

pellepelle

pellesk

AttghSv

AttTempoghEDL

DkSv

DkTempoLimite

DL

⋅⋅=

⋅⋅=

⋅=

⋅=

)(200002,0

)(

20005,0irragg. esterna pelle

ingestione(*) contam.

dove • DLsk è LOD contaminazione della pelle, Bq/cm2

• Dkpelle è rateo dose equivalente pelle/attività, Sv·s·Bq-1·cm2

• Attsk è frazione dell’attività ingerita rispetto a quella costantemente presente su pelle, cm-2

(*)Non idoneo per composti con adsorbimento percutaneo

Il Il + + restrittivorestrittivo tra i tra i DLDLsksk rappresenta il rappresenta il DL per pelleDL per pelle



32

LOD contaminazione superficiale e pelleLOD contaminazione superficiale e pelleTipo di superficie

contaminata Livelli di contaminazione che non dovrebbero

essere superati (Bq.cm-2) Superfici negli ambienti di lavoro, apparecchia-

ture, oggetti, etc.

Estensione della contaminazione, m2

Categ I

Categ II

Categoria III

Categ IV

CategV

ZONE CONTROLLATE < 1 > 1

3 0,3

30 3 30 300 3000

ZONE SORVEGLIATE < 1 > 1

1,5 0,15

15 1,5

15

150

1500

0,3 0,3 Alfa altri 30 300 Corpo umano 0,3 3

Aree di libero accesso, indumenti personali 0,3 0,3 3 30 300

Categoria Radionuclidi I Ac-227, Th-228, Th-230, Th-232, Th-nat, Pa-231, U-232, U-234, U-

236, alfa emettitori con Z maggiore 92 II Sm-147, Pb-210, Th-227, U-235, U-238, U-imp, U-nat, U-arr, Pu-241 III Altri nuclidi eccetto quelli delle classi IV e V IV C-14, S-35, Mn-54, Co-57, Zn-65, Ga-67, Se-75, Br-77, Sr-85, Tc-

99m, Cd-105, I-123, I-125, Cs-129, Hg-197 V H-3, Cr-51, Fe-55, Ni-63, Cs-131. NOTE ALLA TABELLA: Si adotta questa tabella indicata dal National Radiological Protection Board perché fa riferimento specifico ai singoli isotopi; la tabella è tratta da Wrixson e Linsley, 82.

Font

e: W

rixso

nA

D, e

tal,

NRP

B-D

L2, e

DL-

2sup

l., 1

979

e 19

82

Considerazioni: • ingestione: poco probabile se si usano le protezioni • la via di esposizione limitante è l’irradiazione

esterna della pelle per la maggior parte dei nuclidi, esclusi alfa emittenti e: H3, I125, ecc.

• questi calcoli possono risultare oltremodo restrittivi, per nuclidi a bassa tossicità, come avviene in numerosi laboratori di ricerca

LOD contaminazioneLOD contaminazionesuperfici e pellesuperfici e pelle

Fonte, Pelliccioni, Fondamenti fisici della radioprotezione, 1993, II ed.

LOD per la popolazioneLOD per la popolazionees. contaminazione di ciboes. contaminazione di cibo

n

Jnj Consumo

ALILOD =,

dove • ALIj è il limite di introduzione annuale per i membri

del pubblico del radionuclide j • Consumo è la quantità media di cibo di tipo n

consumata annualmente da parte del gruppo criticodi interesse, g/anno

• LODj,n LOD di attività specifica presente nel cibo, Bq·g-1



33

Considerazioni finali: • le assunzioni –di solito- sono sufficientemente

cautelative da garantire il rispetto dei limiti primari

• più semplice è il modello e più affidabili sono i livelli operativi derivati, in quanto necessitano di meno ipotesi

• nell’uso dei LOD è importante conoscere le assunzioni su cui si basano i calcoli

Livello operativo derivatoLivello operativo derivatoLODLOD

www.unipv.itwww.unipv.it//safetysafety

elio girolettielio girolettiUniversità degli Studi di Pavia

ee…… CHIEDI!!!CHIEDI!!!

grandezze in radioprotezione - Università di Pavia Stmp.pdf · ELEMENTI DI RADIOPROTEZIONE - elio...

Documents

Transcript of grandezze in radioprotezione - Università di Pavia Stmp.pdf · ELEMENTI DI RADIOPROTEZIONE - elio...