Klasa 7 – Materiały promieniotwórcze – Podstawowe pojęcia i jednostki

Materiał promieniotwórczy to każdy materiał zawierający izotopy promieniotwórcze, w którym stężenie promieniotwórcze i aktywność całkowita przesyłki przekraczają wartości wskazane w wytycznych dotyczących klasyfikacji, w przepisach z zakresu problematyki przewozu towarów niebezpiecznych.

Biorąc pod uwagę powyższą, krótką charakterystykę tych materiałów, ocena stopnia zagrożenia promieniowaniem, a co za tym idzie dobór środków ochrony przed promieniowaniem  będzie opierał się na znajomości charakterystyki źródła promieniotwórczego, tj.:

• rodzaj promieniowania jakie wysyła źródło,
• energia promieniowania,
• aktywność promieniotwórcza,
• czas połowicznego zaniku,
• rodzaj źródła (zamknięte/otwarte),
• rodzaj wiązki promieniowania (rozproszona/skolimowana).

 

Podstawowe pojęcia i jednostki

Aktywność to liczba przemian jądrowych, które zachodzą w określonej ilości materiału promieniotwórczego w danej jednostce czasu. Jednostka: Bq (bekerel/becquerel).

Drugą, dość popularną, ale pozaukładową i historyczną jednostką aktywności jest kiur (Ci):

1 Ci miał odpowiadać aktywności 1 g czystego izotopu Ra-226.

Okres półtrwania (okres połowicznego rozpadu/okres połowicznego zaniku) to czas po którym połowa jąder pierwiastka ulega rozpadowi.

Napromieniowanie – poddanie materiału, przedmiotu lub żywego organizmu działaniu promieniowania jonizującego.

Zasięg promieniowania – parametr, który charakteryzuje dany rodzaj promieniowania jonizującego, określany w jednostkach długości. Jest to droga po przebyciu której promieniowanie jonizujące odda całą energię ośrodkowi przez który przechodzi.

Dawka pochłonięta – miara energii przekazanej przez promieniowanie jednostce masy.

gdzie:

D – dawka pochłonięta, 

E – średnia energia przekazana przez promieniowanie obiektowi,

m – masa obiektu.

Jednostką jest grej (Gy).

Typowe wartości dawek pochłoniętych:

1 – 100 mGy – procedury diagnostyczne w medycynie nuklearnej,

1 Gy – w radioterapii w medycynie nuklearnej.

Inna, coraz rzadziej stosowana jednostka to rad (rd):

Dawka równoważna – wartość dawki pochłoniętej w odniesieniu do tkanki lub narządu organizmu człowieka z uwzględnieniem stopnia szkodliwości danego rodzaju promieniowania. Jednostką jest siwert (Sv).

gdzie:

w_R – współczynnik wagowy promieniowania

W starym systemie, do określenia dawki równoważnej stosowano remy.

Dawka skuteczna (efektywna) – wartość dawki równoważnej uśrednionej po głównych tkankach i narządach człowieka. Dawka efektywna określa stopień narażenia całego ciała na promieniowanie, nawet przy napromieniowaniu tylko niektórych części ciała. Jednostką jest Sv.

Wartość typowych dawek skutecznych w środowisku człowieka:

– promieniowanie kosmiczne: 0,3 – 0,4 mSv,

– badania radiologiczne: ok. 0,8 mSv,

– personel samolotów transkontynentalnych (1100 godzin lotów/rok): ok. 0,3 – 9,0 mSv.

 

Moc dawki to dawka pochłonięta w jednostce czasu. Jednostką jest Gy/h (w odniesieniu do dawki pochłoniętej) lub Sv/h (w odniesieniu do dawki skutecznej). Współczesne dozymetry wskazujące narażenie od zewnętrznego promieniowania X i γ, wycechowane są najczęściej w µSv/h.

Materiał rozszczepialny to materiał zawierający jakikolwiek izotop rozszczepialny. Pojęcie to obejmuje:

• uran naturalny lub uran zubożony, który nie był napromieniowany,
• uran naturalny lub uran zubożony, który był napromieniowany w reaktorze termicznym,
• materiały zawierające sumarycznie mniej niż 0,25 g izotopów rozszczepialnych,
• dowolne połączenia wyżej wskazanych przypadków.

 

Izotopy rozszczepialne oznaczają uran-233, uran-235, pluton-239 i pluton-241.

Aktywność właściwa izotopu promieniotwórczego to aktywność na jednostkową masę tego izotopu. Aktywność właściwa oznacza aktywność na jednostkową masę materiału, w którym izotopy promieniotwórcze są równomiernie lub niemalże równomiernie rozmieszczone.

Używanie wyłączne oznacza używanie pojazdu lub kontenera wielkiego wyłącznie przez jednego nadawcę, przy czym wszystkie czynności dotyczące załadunku, rozładunku i przewozu, zarówno początkowe, przejściowe, jak i końcowe, wykonywane są zgodnie z instrukcjami nadawcy lub odbiorcy w przypadkach gdy wymagają tego przepisy.

Skażenie to występowanie materiału promieniotwórczego na powierzchni, w ilościach przekraczających limity wskazane w przepisach, tj.:

– dla emiterów niskotoksycznego promieniowania alfa, promieniowania beta, gamma >0,4 Bq/cm²,

– dla pozostałych emiterów promieniowania alfa >0,04 Bq/cm².

Skażenie, które może zostać usunięte z powierzchni w normalnych warunkach przewozu określa się skażeniem niezwiązanym.

Emitery promieniowania alfa o niskiej toksyczności to uran naturalny, uran zubożony, tor naturalny, uran-235, uran-238, tor-232, tor-228 i tor-230, jeżeli znajduje się w rudzie lub w koncentratach fizycznych/chemicznych. Pojęcie to obejmuje również emitery promieniowania alfa, których okres półrozpadu jest krótszy niż 10 dni.

Uran naturalny to uran zawierający naturalnie występujący rozkład izotopów uranu (około 99,28% masowych uranu-238 i 0,72% masowych uranu-235).

Uran zubożony oznacza uran, w którym zawartość uranu-235 wyrażona w procentach masowych jest mniejsza od zawartości w uranie naturalnym.