Protección Radiológica

Transcripción

1 Centro de Investigaciones Nucleares Protección Radiológica Lic. Daniel Blanco

2 OBJETIVO Presentar una revisión de las diferentes contribuciones de la exposición del ser humano a la radiación, los efectos biológicos y los principios de protección radiológica

3 Aspectos físicos de las radiaciones ionizantes RADIACIONES Se emplea esta expresión para denominar diversas formas de propagación de energía mediante fenómenos ondulatorios, como los electromagnéticos, o mediante partículas nucleares.

4 IONIZACIÓN-EXCITACIÓN Energía

5 Ionización y radiaciones ionizantes La ionización implica un radical cambio de escala en la posibilidad de provocar efectos El significado de esta diferencia es tal que las radiaciones son clasificadas en Ionizantes y No Ionizantes

6 Características de las radiaciones ionizantes Las Radiaciones Ionizantes constituyen Radiaciones cuyas partículas o fotones transportan la suficiente energía como para provocar la ionización de átomos que encuentran a su paso Depositan una cantidad de energía en la materia suficiente para causar la rotura de enlaces químicos La energía puede ser depositada directamente o a través de otras partículas

7 Tipos de Radiaciones ionizantes Partículas cargadas partículas alfa partículas beta protones Partículas sin carga fotones (gamma y rayos X) neutrones

8 Espectro electromagnético LUZ rayos X y gamma

9 Producción de rayos X Electrones de alta energía impactan un blanco metálico donde parte de su energía es convertida en radiación Energía baja y media ( kev) electrones blanco Energía alta > 1MeV Rayos X

10 Radiactividad Es una propiedad del núcleo Debido a propiedades físicas inherentes, un núcleo puede no ser estable y probablemente manifestar una transformación nuclear Este proceso puede ser rápido (vida media corta) o lento (vida media larga) En cualquier caso el tiempo de transforma-ción no puede ser predecido para un núcleo individual. Es un evento aleatorio el cual solo puede ser descripto utilizando la estadística

11 ACTIVIDAD La intensidad con que se produce el fenómeno de la radiactividad recibe el nombre de Actividad El El número de de núcleos que decaen por unidad de de tiempo 1 Bq Bq (becquerel)=1 desintegración por segundo

12 1 Bq es una cantidad pequeña 3000 Bq de radioisótopos naturales hay en el cuerpo Bq se utilizan en estudios de medicina nuclear

13 Unidad de Actividad Múltiplos y prefijos Múltiplo Prefijo Abreviación 1 - Bq Mega (M) MBq Giga (G) GBq Tera (T) TBq

14 Interacción entre las radiaciones y la materia Cuando un haz de radiación ionizante interactúa con la materia que encuentra a su paso cede energía y genera ionizaciones y excitaciones De este modo a lo largo de su recorrido la radiación disminuye su intensidad Este fenómeno da lugar a modificaciones en la materia irradiada y modificaciones energéticas y direccionales en el haz de radiación

15 INTERACCIÓN Radiaciones directamente ionizantes Las radiaciones alfa y beta pueden ionizar directamente los átomos del material con el que interactúan Radiaciones indirectamente ionizantes Los rayos x y gamma (radiaciones electromagnéticas) y los neutrones, al interactuar con la materia, liberan partículas cargadas que son las que a su vez ionizan los átomos del material Un aspecto importante de la interacción radiación materia consiste en la capacidad de penetración de la radiación Las radiaciones directamente ionizantes son poco penetrantes (el alcance o máxima penetración es de algunos micrones para las partículas alfa y algunos milímetros para las partículas beta cuando interactúan con agua o tejidos biológicos) Por el contrario, las radiaciones indirectamente ionizantes no tienen un alcance máximo en la materia. Su intensidad se atenúa exponencialmente en función del espesor del material y, en rigor, esa intensidad resulta nula sólo para espesores infinitos de materia.

16 Interacción de fotones con la materia Absorción Dispersión Transmision

17 Capacidad de penetración de la radiación Tejido Aluminio Pared de concreto Plomo

18 Magnitudes de dosis definidas por la ICRU y recomendadas por la ICRP Estiman la medida del riesgo de daño al tejido humano debido a las radiaciones ionizantes para definir los límites de exposición Usadas en la práctica para mediciones en monitoreo de áreas e individual

19 Magnitudes y Unidades de Protección Radiológica La eficacia de la radiación para inducir efectos biológicos depende de: la energía depositada por unidad de masa el tipo y la energía de la radiación la intensidad de la radiación el fraccionamiento en el tiempo el tipo de tejido u órgano irradiado

20 Magnitudes De la fuente de radiación: Actividad, ma, kv En el haz: Flujo, fluencia En el punto de la primer interacción: Energía cinética liberada en la materia (KERMA) En el material irradiado: Dosis absorbida

21 Definición de Magnitudes y unidades de Protección Radiológica Actividad (A) Magnitud correspondiente a una cantidad de radionucleido en un estado determinado de energía, en un tiempo dado, definida por la expresión: Unidad: s -1 A = dn dt llamado Becquerel (Bq) Dosis Absorbida (D) D = dε dm En la que dє es la energía media impartida por la radiación ionizante a la materia en un elemento de volumen, y dm es la masa de la materia existente en el elemento de volumen. Unidad: J.kg -1 llamado Gray (Gy)

22 Definición de magnitudes y unidades de Protección Radiológica Kerma (K) Cociente K definido por: K = de tr dm Unidad: J.kg -1 llamado Gray (Gy) Constante específica gamma (Γ) Esta constante característica para cada radionucleido indica el valor de la tasa de dosis en Sv/h que genera una fuente puntual a un metro de distancia por unidad de actividad. Unidad: msv.m 2 /GBq.h

23 Definición de magnitudes y unidades de Protección Radiológica Dosis Equivalente (H) Magnitud H T,R, definida por la expresión: H T,R = D T,R * w R Unidad: J.kg -1 llamado sievert (Sv) Dosis Efectiva (E) E = w T * H T Unidad: J.kg -1 llamado Sievert (Sv)

24 FACTORES DE PONDERACION DE LA RADIACION Tipo y rango energético Factor de ponderación, w R Fotones de todas las energías 1 Electrones de todas las energías 1 Neutrones de energía: <10 kev 5 10 a 100 kev kev a 2 MeV 20 2 MeV a 20 MeV 10 > 20 MeV 5 Protones 5 Partículas alfa, fragmentos de fisión núcleos pesados 20

25 FACTORES DE PONDERACION DE LOS TEJIDOS Tejido u órgano Factor de ponderación, w T Gónadas 0,20 Médula ósea 0,12 Colon 0,12 Pulmón 0,12 Estómago 0,12 Vejiga 0,05 Mama 0,05 Hígado 0,05 Esófago 0,05

26 Centro de Investigaciones Nucleares Normas de Protección Radiológica y Límites de Exposición

27 EXPOSICIÓN DEL SER HUMANO A LA RADIACIÓN FUENTES DE RADIACIÓN ARTIFICIAL FUENTES DE RADIACIÓN NATURAL

28 Fuentes de radiación Rayos cósmicos Radiación terrestre Isótopos radiactivos internos Radón Naturales intensificadas Artículos de consumo Energía nuclear Explosiones nucleares Irradiación con fines médicos Ocupacional

29 Radionucleídos naturales Radiación Natural: Rayos cósmicos,radiación dentro de nuestro cuerpo, en alimentos, agua, en viviendas, etc. Cuerpo humano: K-40, Ra-226, Ra-228 e.g. Una persona de 70 kg 140 gm de K 140 x 0.012% = gm de K Bq de K-40 (T1/2 of K-40 = 1.3 billones de años)

30 Radiación Cósmica

31 Estimación de dosis efectiva anual promedio mundial recibida por un individuo Fuente de radiación Dosis efectiva anual promedio (msv) Rayos cósmicos 0.39 Radiación terrestre 0.46 Isótopos radiactivos internos 0.23 Radón 1.30 Total fuentes naturales 2.38 Naturales intensificadas 0.10 Artículos de consumo 0.05 Energía nuclear Explosiones nucleares 0.02 Irradiación con fines médicos 0.40 Ocupacional Total fuentes artificiales 0.57 Total 2.90

32 EXPOSICIÓN A FUENTES DE RADIACIÓN NATURAL (PROMEDIO MUNDIAL) Exposición por Inhalación (Radón) 1,26 msv Dosis Efectiva Anual : 2,4 msv Radiación Terrestre Externa 0,48 msv Radiación Cósmica y Radionucleidos Cosmogénicos 0,39 msv Exposición por Ingestión 0,29 msv

33 EXPOSICIÓN A FUENTES DE RADIACIÓN ARTIFICIAL (PROMEDIO MUNDIAL) Irradiación con fines médicos 0,40 Dosis Efectiva Anual : 0,57 msv Explosiones nucleares 0,02 Energía nuclear 0,001 Artículos de consumo 0,05 Naturales intensificadas 0,10 Ocupacional 0,002

34 Dosis de radiación natural Normal: 1-3 msv/año En áreas de alto background: 3-13 msv/año

35 Dosis letal : 4 SV Rayos X

36 Radiación Vivimos con 1-3 msv Puede matar con 4000 msv Donde detenerse, cual es el nivel seguro?

37 Principios generales de Protección Radiológica Los principios generales de la protección radiológica de las personas expuestas tienen como objetivo: prevenir situaciones de irradiación aguda restringir las situaciones de exposición crónica a radiaciones Un programa de protección radiológica debe contemplar todas las fases relacionadas con las fuentes: producción instalación utilización

38 Aspectos biológicos de la Protección Radiológica El objetivo es la estimación cuantitativa de las consecuencias de la exposición a la radiación Detrimento Medida del daño total que puede ser experimentado por un individuo o un grupo expuesto. Combina la probabilidad, la severidad y el tiempo de expresión del perjuicio.

39 Efectos de la Radiación La exposición a la radiación puede causar efectos dañinos en la salud Estos efectos se clasifican en: Determinísticos Estocásticos

40 Efectos Determinísticos Son llamados así porque es seguro que ocurran si la dosis supera el nivel umbral. Son el resultado de varios procesos, principalmente muerte celular o retardo en la división celular, causados por exposición a altos niveles de radiación. En pacientes expuestos a altas dosis se observan náuseas y/o enrojecimiento de la piel, luego de un corto tiempo después de la exposición.

41 1. Efectos Determinísticos Se observan después de algunas horas o meses Se producen solo con altas dosis de radiación por la muerte de muchas células Su gravedad depende de la dosis de radiación, pudiendo llegar a causar la muerte Ejemplos: Eritema y depilación Hemorragias y reducción del nº de células sanguíneas Esterilidad Cataratas

42 Efectos Estocásticos Son llamados así por su naturaleza aleatoria La probabilidad de estos efectos se presume que sea proporcional a la dosis recibida sin un nivel umbral Suceden cuando una célula irradiada es modificada en lugar de morir y luego de un lapso puede desarrollar un cáncer. Esta posibilidad es mayor cuanto mayor es la dosis aunque la severidad del cáncer es independiente de ella

43 2. Efectos Estocásticos Se observan luego de varios años Se pueden producir con bajas dosis de radiación por la alteración de una célula Su gravedad es independiente de la dosis El único efecto comprobado es la inducción de cáncer Ejemplos: Leucemia Cáncer de pulmón Cáncer de estómago Cáncer de mama

44 EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS RADIACIONES * Efectos determinísticos : se pueden predecir, tienen umbral Cuerpo entero 0.5 Sv alteración temporal en sangre Efectos locales 3 Sv eritema 7.5 Sv cataratas * Efectos estocásticos : ocurren al azar, sin umbral Probabilidad de cáncer fatal : Total Sv -1 Piel Sv -1

45 Estructura básica de la Protección Radiológica Tiene como objetivo proveer un nivel adecuado de protección sin limitar impropiamente las prácticas que son beneficiosas, aunque den un aumento de la exposición a la radiación

46 Tipos de exposición a la radiación Exposiciones normales, derivadas de prácticas que implican cierta exposición a la radiación, de magnitud predecible Exposiciones potenciales, son aquellas en las que existe un potencial pero no se prevee que se produzcan con seguridad Medios para controlar las exposiciones: Normales: restricción de las dosis entregadas Potenciales: optimización del diseño de las instalaciones, equipamiento y procedimientos de operación

47 Categorías de exposición Exposición ocupacional, definida como todas las exposiciones de los trabajadores en el transcurso de su trabajo. Exposición médica, definida como la exposición incurrida por: pacientes bajo diagnóstico o tratamiento, acompañantes y voluntarios. Exposición del público, definida como aquella incurrida por miembros del público.

48 Sistema de Protección Radiológica en las prácticas Principios básicos de la protección radiológica: Justificación de la práctica Optimización de la protección Limitación de la dosis

49 Dosis efectiva (cuerpo entero) (msv) Límites de dosis anuales Exposición Ocupacional 20, promediado en 5 años consecutivos 50, en un solo año Exposición a estudiantes de años Exposición del público 6 1, promediado en 5 años consecutivos 5, en un solo año Dosis equivalente (cristalino) (msv) Dosis equivalente (manos, pies, piel) (msv)