Strålingssikkerhed er tilstanden til beskyttelse af nuværende og fremtidige generationer af mennesker mod de skadelige virkninger af ioniserende stråling på deres helbred .
Behovet for beskyttelse mod stråling dukkede op næsten umiddelbart efter dets opdagelse i slutningen af det 19. århundrede. Da det oprindeligt var interessen for en snæver kreds af specialister, med begyndelsen af atomæraen og den udbredte brug af strålingskilder i industri, energi og medicin, er strålingssikkerhed blevet et presserende problem for hele menneskeheden.
Strålingssikkerhedssystemet, som er en kompleks og ressourcekrævende opgave, kræver for dets udvikling og implementering deltagelse af store internationale og nationale organisationer, hvor den centrale plads er optaget af Den Internationale Kommission for Strålingsbeskyttelse.
Strålingseksponering er ikke noget nyt for menneskeheden. Den naturlige strålingsbaggrund er stadig den vigtigste eksponeringskilde for langt størstedelen af befolkningen [1] [2] . Dens hovedkomponenter er kosmiske stråler og stråling fra radionuklider af terrestrisk oprindelse, allestedsnærværende indeholdt i jordskorpen [3] . Begge disse komponenter er ujævnt fordelt i sfæren af menneskelig beboelse. Kosmisk stråling er ubetydelig på jordens overflade, men er et problem i det civile luftfartsområde [4] . Ekstern eksponering fra naturlige radionuklider afhænger af jordbundens sammensætning og er signifikant i områder med et betydeligt indhold af monazitsand eller radium-226 [5] . Det største bidrag til den samlede eksponering fra naturlige kilder ydes ved intern eksponering for den radioaktive gasart radon , som indåndes af en person sammen med luften [6] [7] .
Menneskelig aktivitet har bidraget til den globale baggrundsstråling. Konsekvenserne af verdenstest af atomvåben , udført i 1945-1980 af det XX århundrede, er også registreret på nuværende tidspunkt af indholdet af langlivede isotoper af cæsium-137 og strontium-90 i biosfæren . Eksponeringens højdepunkt fandt sted i 1963, hvor den var omkring 7 % af den naturlige baggrund [8] . Industrielle virksomheder, der udvinder eller behandler fossile råstoffer, tjener som en kilde til lokal forurening ved at dumpe affald med en høj koncentration af naturlige isotoper [9] . En anden kilde til begrænset frigivelse af radioaktive stoffer til miljøet er termisk og atomkraftteknik. Ved normal drift er forureningen fra atomkraftværker mindre end fra termiske kulfyrede stationer [10] , men konsekvenserne af nogle ulykker, der er sket, viste sig at være meget betydelige. Så i det første år efter Tjernobyl-katastrofen nåede eksponeringsniveauet af befolkningen i Europa uden for USSR's grænser nogle steder 50% af den naturlige baggrund [11] .
Brugen af ioniserende stråling i medicin til diagnosticering og behandling af sygdomme er blevet udbredt i udviklede lande og er den vigtigste kilde til teknologisk eksponering af befolkningen. De mest udbredte diagnostiske procedurer er fluorografi , radiografi og for nylig computertomografi [12] . I nogle lande er eksponeringen fra disse procedurer sammenlignelig med virkningen af naturlig baggrundsstråling [13] .
Et begrænset antal mennesker kommer i kontakt med strålekilder i deres professionelle aktiviteter. Disse er arbejdere fra den nukleare industri og energi , læger og personale fra medicinske institutioner, der arbejder med stråling, radiografiske inspektionsfejldetektorer [2] . Flybesætninger, der udfører regelmæssige flyvninger, falder også ind under denne kategori, da eksponering fra naturlig kosmisk stråling er væsentlig for dem [14] .
Der er også mange små eksponeringskilder, som for eksempel forbrugerprodukter, der indeholder radioaktive materialer. Historisk er radioluminescerende belysning af vægte og visere på ure eller instrumenter, såvel som branddetektorer baseret på ioniseringskamre , blevet udbredt [7] . Indholdet af radioaktivt materiale i dem er ubetydeligt. Af stor fare er relativt små medicinske eller industrielle kilder, der gik tabt under visse omstændigheder [15] . Et kendt tilfælde af eksponering fra en sådan kilde var Goiânia-hændelsen . Et andet velkendt problem, der opstod efter Sovjetunionens sammenbrud, var tabet af kontrol over ekstremt farlige radioisotopgeneratorer placeret i fjerntliggende områder . Nogle af disse RTG'er er blevet ødelagt af skrotindsamlere [16] .
Den biologiske effektivitet af ioniserende stråling ligger ikke i mængden af energi, der overføres til vævet , men i beskadigelse af de mest kritiske elementer i kroppens celler på molekylært niveau. En dødelig dosis stråling, hvis den omdannes til termisk energi, ville få kroppen til at varme op med kun tusindedele af en grad [17] . Men når sådan energi overføres af ioniserende stråling, bliver konsekvenserne for en levende organisme katastrofale. Den største skade er forårsaget på grund af beskadigelse af DNA -molekyler i cellekernen [18] . I nogle tilfælde genoprettes cellen fuldstændigt, i nogle dør den, nogle gange sker der irreversible ændringer i cellen, men den forbliver levedygtig [19] .
Ved intens bestråling, når et bestemt kritisk volumen af celler dør, forstyrres funktionen af de tilsvarende væv eller organer [20] . Denne effekt af udsættelse for stråling kaldes en vævsreaktion [21] og viser sig i løbet af kort tid efter bestråling [22] . Afhængig af strålingsdosis og det pågældende organ opstår en række patologiske tilstande , for eksempel: midlertidig infertilitet , erytem , uklarhed af øjets linse [23] . Ved akut bestråling i høje doser, når vitale organer er alvorligt beskadigede, udvikles strålesyge [24] .
Konsekvenserne af bestråling for fosteret og fosteret i livmoderen overvejes især . Store doser stråling kan forårsage både fosterets død og beskadigelse af organer, der blev dannet under eksponeringen. En af disse konsekvenser er udviklingen af mental retardering hos børn, hvis mødre blev udsat for alvorlig stråling under graviditeten [25] .
Skæbnen for bestrålede, men levedygtige celler udvikler sig mere kompliceret. I mange tilfælde vil en sådan celle blive isoleret eller ødelagt af kroppens forsvarsmekanismer. Men hvis dette ikke sker, kan der efter en til tider betydelig forsinkelse begynde ukontrolleret deling, hvilket fører til forekomsten af kræftformer såsom leukæmi eller ondartede tumorer . Typen og sværhedsgraden af en sådan sygdom afhænger tilsyneladende ikke af bestråling. Vi kan kun sige, at sandsynligheden for at udvikle kræft afhænger af mængden af stråling , det vil sige, jo højere dosis, jo højere er sandsynligheden for komplikationer [26] . Hvis strålingen forårsager skade i kønscellen, så er der risiko for patologier hos afkommet. Selvom denne hypotese ikke har modtaget direkte beviser for mennesker [27] [28] [29] [30] , har forsøg på planter og dyr vist den grundlæggende mulighed for sådanne effekter [31] . Onkologiske og arvelige effekter af eksponering er probabilistiske og kaldes stokastiske effekter [32] . Disse effekter er langsigtede konsekvenser af bestråling, da de kan vise sig 10-20 år efter udsættelse for ioniserende stråling på kroppen. Det kan også siges, at disse ondartede sygdomme ikke er specifikke for strålingseksponering, det fremkalder kun deres udvikling [33] .
Nylige epidemiologiske undersøgelser indikerer sandsynligheden for, at ikke-kræftsygdomme opstår efter eksponering for høje doser. Fremtrædende blandt disse er hjertesygdomme , slagtilfælde , fordøjelsesbesvær og luftvejssygdomme. Specifikke mekanismer for forekomsten af sådanne komplikationer efter bestråling forbliver uudforskede [34] [35] .
Røntgenstråling blev opdaget i 1895 [36] , og radioaktivt radium i 1898 [37] . Mange nyttige anvendelser blev tilskrevet opdagelserne, såsom at tage medicinske billeder eller behandle forskellige sygdomme [38] . Men i løbet af ret kort tid ændrede holdningen til stråling sig fra beundring til beskyldninger om at være den største trussel mod menneskeheden [36] . De første ofre for stråling var videnskabsmænd og læger, der arbejdede med røntgenrør [39] . Så opfinderen Thomas Edison led af strålingsskader på øjne og hud, og en af hans assistenter døde af akut eksponering. Sagen om Eben Byers, der døde af forgiftning med en populær radiumbaseret eliksir, som han tog i store mængder for at forbedre sit helbred, blev almindeligt kendt [37] . Andre ofre var " radiumpiger " - fabriksarbejdere, der påførte lysende maling på urskiver og visere [40] .
Faren ved ioniserende stråling krævede indførelse af passende beskyttende og restriktive foranstaltninger. I 1921 udsendte British X-Ray Society retningslinjer for at beskytte arbejdere mod overeksponering for røntgenstråler og radium [41] [42] . I 1929 forbød American Medical Association forsøg på at bruge stråling til kosmetisk hårfjerning, og tre år senere blev der indført et forbud mod brugen af radium-eliksirer [43] .
I 1928, på den anden internationale kongres for radiologer, blev den internationale kommission for beskyttelse mod røntgenstråler og radium [41] [42] [44] dannet . Strålebeskyttelsesanbefalingerne af 1928 omhandlede hovedsageligt stråleafskærmning og sikker tilrettelæggelse af arbejdet. Der er ikke lavet numeriske dosisbegrænsninger [45] . Det var først i 1934, at en grænse svarende til 500 mSv af den årlige effektive dosis af erhvervsmæssig eksponering blev fastsat [45] . Denne grænse blev sat for at undgå akutte strålingsskader [46] , for lidt var kendt om langtidsvirkningerne af stråling [47] .
Med begyndelsen af atomæraen har den udbredte brug af radioaktive materialer til militære og civile formål betydeligt udvidet rækken af opgaver, der står over for strålingssikkerhed [42] [48] . Nye data om langtidsvirkningerne af eksponering [46] har ført til en revision af de eksisterende sikkerhedsstandarder. Anbefalingerne fra 1954 lagde grundlaget for det moderne no-threshold-koncept, hvilket betød, at man anerkendte faren ved enhver strålingsdosis, der oversteg dosen fra naturlig baggrundsstråling [49] [42] [46] . For første gang blev dosisbegrænsning anbefalet ikke kun for professionelle, men også for den generelle befolkning [49] .
Den nuværende fase i udviklingen af strålingssikkerhedsstandarder begyndte i 1958, med udgivelsen af den officielle første publikation af Den Internationale Kommission for Strålingsbeskyttelse (ICRP). For første gang blev det grundlæggende princip om strålingssikkerhed formuleret, som indebærer at modtage doser så lave som muligt, nu kendt som ALARA [50] . Tilladelige eksponeringsniveauer er reduceret til 50 mSv om året for personale og 5 mSv om året for offentligheden [51] (aktuelt henholdsvis 20 mSv og 1 mSv).
I den moderne verden er et individ praktisk talt ikke i stand til at påvirke sit miljø. Miljøets tilstand afhænger af hele samfundets handlinger, derfor ligger strålingssikkerhedsspørgsmål i hænderne på nationale og internationale organisationer med passende ressourcer og indflydelse [52] .
Forbindelsesleddet i udviklingen og udviklingen af strålingssikkerhedssystemet er anbefalingerne fra en uafhængig non-profit forening - International Commission on Radiological Protection (ICRP). ICRP beskæftiger på frivillig basis mere end to hundrede mennesker fra tredive lande i verden, som er autoritative specialister inden for deres område [53] [54] . Kommissionen finansieres af bidrag fra nationale og internationale organisationer, hvoraf det største bidrag tilhører europæiske lande og USA [55] .
Sammen med ICRP deltager andre specialiserede internationale organisationer også i skabelsen af et strålingssikkerhedssystem [56] [57] :
På nuværende tidspunkt er der etableret følgende praksis for udvikling og implementering af det internationale system for strålingssikkerhed. UNSCEAR samler periodisk tilgængelige data vedrørende virkningerne af atomar stråling. Baseret på rapporterne fra UNSCEAR udsender ICRP sine anbefalinger, som derefter fastlægges i IAEAs sikkerhedsstandarder. Stater bruger i overensstemmelse med internationale aftaler disse standarder i udviklingen af deres nationale regler [58] . Mere detaljeret er skemaet for international interaktion præsenteret i diagrammet [59] .
ICRP's anbefalinger afspejles i de nationale standarder i mange lande rundt om i verden. Det er dog ikke alle stater, der anvender disse anbefalinger fuldt ud. De nuværende amerikanske regler er således hovedsageligt baseret på anbefalingerne fra ICRP fra 1977, som i høj grad var bestemt af uafhængigheden af den amerikanske reguleringsstruktur, som i lang tid var grundlaget for dannelsen af internationale anbefalinger [60] [61 ] . I 2008 indledte US Nuclear Regulatory Commission en proces med at revidere de nationale regler, som forblev stort set uændret som følge heraf. Efter en lang diskussion blev det konstateret, at den nuværende lovgivning giver tilstrækkelig beskyttelse af personale og offentligheden, og en yderligere reduktion af dosisgrænserne vil ikke medføre en væsentlig forøgelse af sikkerheden og vil ikke kompensere for omkostningerne ved at implementere nye standarder [62] .
I Den Russiske Føderation er strålingssikkerhed reguleret med hensyn til kontrol over strålingskilder af Rostekhnadzor , og med hensyn til overvågning af menneskelig eksponering, af Rospotrebnadzor [63] .
Strålingssikkerhedens hovedopgave er at begrænse den skade, en person modtager fra kilder til ioniserende stråling, under normal brug og i nødsituationer. I praksis opnås dette både ved at styre selve kilden og ved at organisere menneskelig aktivitet [64] .
Hele systemet for strålingssikkerhed er bygget på tre hovedprincipper. Begrundelsesprincippet siger, at enhver beslutning i forbindelse med eksponering skal begrundes, det vil sige at den bringer mere fordel end skade. Optimeringsprincippet kræver, at menneskelig eksponering altid skal holdes så lavt, som det med rimelighed er muligt. Og endelig er princippet om rationering , at for enhver planlagt menneskelig eksponering (undtagen for medicinsk eksponering), skal dosisgrænserne fastsat ved lov overholdes [65] . Den vigtigste af disse er optimeringsprincippet [66] , som kaldes hjertet og sjælen i strålingssikkerhedssystemet i ICRP-publikationer [67] . Den praktiske implementering af optimeringsprincippet i begyndelsen af 1980'erne gjorde det muligt at reducere personaledoserne betydeligt selv med stigningen i produktionen [68] .
Områderne for regulering af strålingssikkerhed er [69] [70] :
Ikke alle strålingskilder er underlagt regulering. Grundlæggende uregulerede fænomener er udelukket fra det, såsom kosmisk stråling ved jordoverfladen eller indholdet af kalium-40 i den menneskelige krop, såvel som kilder, der ikke er i stand til at skabe nogen væsentlig dosis, såsom dekorative genstande lavet af uranglas [ 71] .
Ioniserende stråling stammer fra kilden, transmitteres gennem rummet og absorberes ved målet. I overensstemmelse hermed kan strålingens kvantitative karakteristika opdeles i tre kategorier. Aktiviteten karakteriserer kilden, fluensen og tætheden af partikelfluxen - strålingsfeltet, og den lineære energioverførsel og den absorberede dosis - strålingens interaktion med stof [72] .
Inden for strålingssikkerhed er det mest interessante den kvantitative vurdering af strålingens virkninger på mennesker [73] . Den grundlæggende dosimetriske værdi - den absorberede dosis er dårligt egnet til dette formål, da risikoen for arvelige og onkologiske konsekvenser blandt andet afhænger af typen af ioniserende stråling og af strålefølsomheden af menneskelige organer og væv [73] .
Forskellige typer stråling interagerer forskelligt med stof. I det generelle tilfælde skyldes dette forskellen i mekanismen for energioverførsel: neutroner og alfapartikler på deres vej forårsager meget flere ioniseringshandlinger end gamma quanta . Følgelig vil skaden på biologiske celler være anderledes [74] [75] [76] . På den anden side, selv i forhold til den samme type stråling, er forskellige organers og vævs reaktion på den forskellig. Samtidig er kønskirtlerne , hæmatopoietiske organer , lungerne , maven og tyktarmen mest modtagelige for forekomsten af langtidsvirkninger af stråling .
For at bestemme den dosis, en person modtager, under hensyntagen til ovenstående faktorer, er der indført en særlig værdi - den effektive dosis . Den effektive dosis tager hensyn til både typen af stråling og strålefølsomhed af organer gennem anvendelse af strålingsvægtningsfaktorer og vævsvægtningsfaktorer [77] . Den effektive dosis beregnes ved hjælp af specielle antropomorfe modeller (fantomer) og refererer til en vis gennemsnitlig "betinget person" [78] .
Hovedformålet med den effektive dosis er at tage højde for doser og overvåge overholdelsen af fastsatte eksponeringsgrænser [79] [80] . Da den effektive dosis beregnes for en betinget model af en person og bruger gennemsnitlige koefficienter udvalgt fra en lang række eksperimentelle data, kan den ikke tjene som en nøjagtig, individuel vurdering af risikoen for komplikationer for en bestemt person. På den anden side viser nyere undersøgelser, at der er mennesker med øget følsomhed over for strålingsinduceret kræft, og måske vil det i fremtiden afspejle sig i kravene til strålesikkerhed [81] . En anden begrænsning er, at vægtningsfaktorerne, der ligger til grund for den effektive dosis, er valgt til at estimere stokastiske effekter ved lave doser. For andre tilfælde vil de være anderledes, så den effektive dosis bruges praktisk talt ikke, når de lovligt fastsatte dosisgrænser overskrides, og endnu mere ved doser, der forårsager vævsreaktioner [82] [83] .
Begrænsning af modtagne doser i strålesikkerhed har til formål fuldstændig at eliminere risikoen for vævsreaktioner og holde sandsynligheden for onkologiske og arvelige effekter af eksponering under et uacceptabelt niveau [84] .
Forekomsten af vævsreaktioner (forstyrrelser i funktionen af organer og væv forårsaget af celledød) er karakteriseret ved tilstedeværelsen af en vis tærskel, under hvilken virkningen ikke observeres, og over hvilken den manifesterer sig og intensiveres i forhold til stigningen i dosis [85] . Der kan således opstå permanent sterilitet, når kønsorganerne modtager en dosis på mere end 3000 mGy, og en krænkelse af den hæmatopoietiske proces opstår, når knoglemarven bestråles i doser på mere end 500 mGy [86] .
I modsætning til vævsreaktioner opstår onkologiske konsekvenser ved meget lavere doser og kan vise sig efter en ret lang periode efter bestråling. Kvantitativ risikovurdering i dette tilfælde står over for en række vanskeligheder. De nuværende konklusioner om afhængigheden af sandsynligheden for onkologiske sygdomme af strålingsdosis er baseret på epidemiologiske undersøgelser af mere end 80.000 mennesker, der blev udsat for stråling under atombomberne i Hiroshima og Nagasaki . Undersøgelser har vist en statistisk signifikant stigning i kræft ved doser over 200 mSv. Hovedproblemet ved fortolkningen af de opnåede data er, at den undersøgte gruppe af japanere fik en tilstrækkelig stor dosis næsten øjeblikkeligt, mens man inden for strålingssikkerhed er nødt til at forholde sig til lave doser (mindre end 100 mSv [87] ) opnået med en tilstrækkelig lang eksponeringstid [88] . Der er andre undersøgelsesgrupper [89] , for eksempel: stråleterapipatienter , minearbejdere af uranminer i de første årtier af det 20. århundrede eller ofre for stråleulykker. Undersøgelser i disse grupper er komplekse og giver kun få oplysninger til risikokvantificering [90] . I det hele taget er det næppe muligt at få direkte epidemiologiske data om effekten af netop lave doser af stråling, da et pålideligt resultat kræver undersøgelser af gigantiske menneskelige populationer [91] [92] [93] . På grund af dette er kvantitative risikoestimater ved lave doser baseret på ekstrapolering [94] og har en forbundet usikkerhed [95] .
Da nogle typer kræft kan opstå på grund af beskadigelse af en enkelt celle, og kroppens forsvarsmekanismer ikke er absolut effektive, er det umuligt at bedømme eksistensen af en reel tærskel, op til hvilken stråling er absolut sikker [96] . Fastsættelse af lovbestemte dosisgrænser reduceres til valget af sådanne værdier, hvor risikoen ifølge den almindelige mening ville være acceptabel [97] . For erhvervsmæssig eksponering antages dosisgrænsen at være 20 mSv af den effektive dosis, der modtages regelmæssigt hvert år under ansættelsen [98] . Ved bestråling af befolkningen vælges dosisgrænsen på niveauet 1 mSv af den effektive dosis, der modtages hvert år gennem en persons liv [99] . De på denne måde definerede dosisgrænser repræsenterer ikke en skarp skillelinje mellem "farlig" og "sikker" eksponering [100] . I alle tilfælde refererer dosisgrænsen til yderligere eksponering ud over naturlig baggrund , hvis årlige dosis i gennemsnit er 2,4 mSv [8] . Dosisgrænser gælder heller ikke for brug af ioniserende stråling til medicinske formål, da det har til formål at bringe en direkte fordel for en person.
De første forsøg på at definere sikre eksponeringsgrænser var baseret på observerbare deterministiske effekter , såsom strålingserytem [ 101] . I 1930'erne [102] blev der, baseret på ønsket om at undgå akutte stråleskader [46] , indført konceptet med en tolerabel (tolerabel) dosis svarende til 0,2 røntgen pr. dag [42] (dette svarer ca. til en årlig effektiv erhvervsmæssig eksponering ). dosis på 500 mSv ) [45] ). De epidemiologiske data akkumuleret senere på stigningen i antallet af ondartede sygdomme blandt radiologer og den første information om leukæmi hos overlevende fra atombombene i Hiroshima og Nagasaki førte til en krise i begrebet tolerant dosis [51] .
Allerede i 1950'erne blev det antaget, at strålingens skadelige virkninger ikke har nogen klart defineret tærskel, og enhver eksponering over dosis fra den naturlige baggrund medfører risiko for negative konsekvenser [103] ( stokastiske effekter ). Udtrykket "tolereret dosis" er blevet erstattet af et mere forsigtigt udtryk "maksimal tilladt dosis" [104] . For numerisk at etablere nye grænser blev der i 1954 fastsat flere nye mængder [105] . Absorberet dosis , målt i rads , blev introduceret for at udvide begrebet dosis til ethvert stof, ikke kun luft (interaktionen mellem stråling, som blev estimeret ved eksponeringsdosis ). For at tage hensyn til den relative biologiske effektivitet (RBE) af forskellige typer stråling blev værdien af "RBE-dosis" (eller "dosisækvivalent", i det følgende benævnt " ækvivalent dosis ") indført, hvis enhed var rem . De maksimalt tilladte doser, beregnet i rem, blev bestemt for individuelle "kritiske" organer, hvis bestråling i visse situationer forårsagede den største skade. I tilfælde af ensartet ekstern bestråling af en person, blev disse organer anset for at være kønskirtlerne ;][106røde knoglemarvdenog [51] .
I slutningen af 1970'erne blev begrebet "kritisk organ" opgivet, hvilket ikke tillod entydig tilsætning af doser i forskellige organer på grund af deres forskellige strålefølsomhed [107] . For at løse problemet blev der indført en ny værdi, kaldet "effektiv dosisækvivalent" (herefter " effektiv dosis ") og lig med summen af dosisækvivalenter ganget med vægtningsfaktorer for hvert væv [108] . Samtidig blev dosisenheder konverteret til SI-systemet: rad blev erstattet af grå , og rem af sievert [108] .
I 90'erne af det XX århundrede tog systemet med dosimetriske mængder som helhed en moderne form. Begreberne " ækvivalent " og " effektiv dosis " [108] blev endelig etableret , og den årlige dosisgrænse blev reduceret til 20 mSv om året for personalet og til 1 mSv om året for offentligheden (risikovurderinger af stokastiske effekter blev revideret ) [ 109] .
Ovenfor talte vi om normaliserede (beskyttende) dosimetriske mængder. Disse mængder (ækvivalente og effektive doser) er beregnet og er ikke genstand for praktisk måling [110] . Operationelle mængder [111] bruges til sammenligning med normaliserede værdier . I tilfælde af ekstern menneskelig eksponering kan deres værdi måles i praksis. For at gøre dette kalibreres dosimetriske instrumenter på visse forenklede modeller (de såkaldte "fantomer"). Et fantom er et betinget testlegeme med specifikke geometriske dimensioner og sammensætning, som er placeret i et punkt i området for ioniserende stråling og interagerer med det som en menneskekrop (absorberer og spreder stråling) [112] . På forskellige tidspunkter blev både semi-uendelige og endelige legemer af forskellige former og størrelser brugt som fantomer, og vævsækvivalente stoffer blev tildelt materialet: vand, polystyren eller "biologisk væv af standardsammensætning", selve målepunktet kunne være placeret på overfladen eller i fantomets dybde [113] . Afhængigt af kalibreringen er der fremstillet dosimetriske instrumenter til at måle forskellige operationelle størrelser, såsom: maksimal dosisækvivalent dosis, dosisækvivalentindeks eller feltækvivalent dosis [113] [114] [115] . I 1990'erne standardiserede ICRU og ICRP operationelle mængder til brug inden for strålingssikkerhed [116] [117] . De vedtagne definitioner kaldes omgivende og individuelle dosisækvivalenter og bruges i denne form i det moderne system af dosimetriske mængder [118] [119] .
Stråling er umærkelig af de menneskelige sanser, derfor skal man, når man arbejder med ioniserende stråling, udelukkende stole på specialudstyr [120] . Dosimetriens opgave er at kvantificere den forventede effekt af dette felts indvirkning på en person ved måling af strålingsfeltets karakteristika [121] .
De ækvivalente og effektive doser normaliseret i strålingssikkerhed er ikke målbare i praksis [122] ; derfor kræver overgangen fra målte værdier til normaliserede i mange tilfælde udførelse af passende beregninger.
Til den operationelle kontrol af doser ved ekstern eksponering er der indført de såkaldte operationelle størrelser, i hvis måleenheder strålingsovervågningsudstyr (dosimetre) er kalibreret [123] . Driftsmængderne er defineret på en sådan måde, at der tages højde for forstyrrelsen af strålingsfeltet, som menneskekroppen introducerer [124] . Ved hjælp af de målte driftsværdier er det muligt konservativt at estimere værdien af den modtagne effektive dosis (som regel overstiger værdien af driftsværdien lidt værdien af den modtagne effektive dosis) [125] . Hvis værdien af driftsværdien er mindre end de indstillede grænser, er der ikke behov for yderligere genberegning [125] [126] .
I øjeblikket er følgende operationelle mængder standardiseret og brugt [119] :
De første to værdier bruges ved overvågning af miljøet til gruppedosimetrisk kontrol, og den tredje til individuel dosimetri (for eksempel ved brug af personlige bærbare dosimetre).
Der er ingen operationelle mængder til at estimere menneskelig intern eksponering [127] . En effektiv dosis fra intern eksponering kan kun opnås ved beregning, ved at kende mængden af aktivitet, der er kommet ind i kroppen [128] . For gamma-emitterende og højenergi-beta-radionuklider kan deres mængde bestemmes af menneskelige strålingstællere . For alfa-emittere er det nødvendigt at tage biologiske prøver, for eksempel udåndingsluft, for at bestemme indholdet af isotopen i kroppen [129] . Den beregnede interne dosis vil afhænge af både fysiske og biologiske faktorer. De fysiske omfatter strålingens type og energi samt radionuklidets halveringstid . Biologiske faktorer er karakteriseret ved fordelingen af det radioaktive stof i kroppen og dets halveringstid [130] .
Grundlaget for detektering af ioniserende stråling er dens interaktion med enhedens følsomme sensor. Der er mange metoder til at detektere stråling, nogle af dem kan oplistes [131] :
I løbet af de sidste årtier har registreringsmetoderne, der er anført ovenfor, ikke ændret sig meget, men med udviklingen af mikroelektronik har systemerne til behandling og repræsentation af signalet fra detektoren for alvor udviklet sig, og selve enhederne er blevet mere kompakte [120] .
Der er en universel tilgang til sikker håndtering af enhver farekilde. Det er mest effektivt at fjerne selve kilden, men det er ikke altid muligt eller tilrådeligt. Derefter koncentreres beskyttelsesforanstaltninger enten om at isolere selve kilden eller på at beskytte en person mod de skadelige faktorer, som kilden producerer. Inden for strålingssikkerhed implementeres dette i form af to hovedområder for beskyttelse: sikker brug af en ekstern strålingskilde og beskyttelse af en person mod indtrængen af radioaktive stoffer i hans krop [132] .
Kontrol af menneskelig ekstern eksponering er baseret på tre hovedprincipper: tidsbeskyttelse, afstandsbeskyttelse og installation af beskyttelsesbarrierer. Beskyttelse efter tid og afstand er den enkleste og mest effektive måde at reducere eksponeringen på. Den modtagne dosis er direkte proportional med tiden brugt i strålingszonen og omvendt proportional med kvadratet på afstanden fra kilden [133] . Screeningsmetoden er dog mere pålidelig, da den ikke afhænger så meget af organiseringen af menneskelig aktivitet [134] .
Hver type stråling har sin egen gennemtrængende kraft, og selv navnene på partiklerne: α, β og γ - blev tildelt af Rutherford for at øge den [135] . Alfa-partikler stoppes af et ark papir [134] eller af et strålingsufølsomt øverste lag af huden. Strengt taget er det vanskeligt at betragte alfastråling som en ekstern bestrålingsfaktor [133] , og afskærmning fra den er ikke påkrævet. Al faren ved alfa-emittere manifesterer sig, når de kommer ind i kroppen, hvor de interagerer direkte med følsomme organer og væv hos en person. β-stråling kræver et 10 mm lag organisk glas for fuldstændig absorption . Vanskeligheden ligger i, at elektroner under deceleration i selve beskyttelsesskærmen forårsager sekundær bremsstrahlung , som er jo større, jo større atomnummer er stoffet . Derfor er beskyttelse mod betastråling lavet af stoffer med et lavt atomnummer, såsom aluminium eller plexiglas [134] .
Gammastråling dæmpes i stof i henhold til en eksponentiel lov. Teoretisk betyder det, at den ikke kan begrænses fuldstændigt, men i praksis bestemmes beskyttelsens tykkelse ud fra reduktion af stråling til baggrundsværdier. Jo højere et stofs atomnummer er, jo bedre er dets beskyttende egenskaber. Det enkleste materiale til beskyttelse mod gammastråling er bly [136] .
Neutronbeskyttelse er et komplekst problem. Først skal neutroner bremses, hvorefter de effektivt absorberes af mange stoffer [136] [137] . I dette tilfælde er følgende mekanismer for interaktion mellem neutroner og stof vigtige . Elastisk spredning er overførsel af kinetisk energi til kernen af et atom uden en nuklear reaktion. Det bedste af det hele er, at neutroner bremses af stoffer med lav atommasse, så beskyttelsen kan udføres mod stoffer, der indeholder brint, for eksempel: paraffin , vand , beton [138] . Neutronfangst er en nuklear reaktion, hvor en neutron absorberes af kernen, og en anden partikel eller gammastråle udsendes. Fra et beskyttelsessynspunkt er den mest interessante reaktion fangsten af en neutron af en borkerne, hvori en let stoppet alfapartikel dannes. Derfor tilsættes bor-10 ofte til biologiske beskyttelsesdesigns . Desværre fortsætter de fleste af de andre reaktioner, der involverer neutroner, med emission af gammastråler, hvilket forårsager sine egne vanskeligheder med at afskærme sekundær stråling [139] .
Hvis et radioaktivt stof trænger ind i menneskekroppen, bliver det en kilde til intern stråling [140] . Det indkommende stofs skæbne er forskellig, radioaktivt jod er koncentreret i skjoldbruskkirtlen og plutonium og strontium i knoglevævet [141] . Andre isotoper kan være jævnt fordelt i kroppen, såsom cæsium-137 eller tritium [142] . Når først radioaktive stoffer kommer ind i kroppen, er det næsten umuligt at påvirke yderligere eksponering, så beskyttelsen er i dette tilfælde rettet mod at forhindre radioaktiv forurening [143] [144] . Dette kan opnås både ved kontrol over kilden og ved individuel beskyttelse af personen [145] .
Beskyttelse mod ukontrolleret spredning af radioaktiv forurening begynder med planlægningen af selve anlægget [146] , som omfatter for eksempel barrierer omkring en potentiel kilde og et ventilationssystem for at forhindre ukontrolleret spredning af forurening. Et sådant objekts lokaler kan dækkes med specielle forbindelser for at lette dekontaminering [147] .
I praksis er det umuligt helt at forhindre lækage og forurening af arbejdspladser med radioaktive stoffer [148] . Personlige værnemidler reducerer risikoen for eksponering for radioaktive stoffer på huden eller ind i kroppen gennem luftvejene. De kan variere fra simple overalls, handsker og åndedrætsværn til trykdragter med et lukket åndedrætssystem [149] . På steder med mulig eksponering etableres en særlig kontrolleret zone, hvortil adgangen er begrænset. Brusere og forureningskontrolinstallationer er installeret ved grænsen af en sådan zone, hvilket forhindrer passage af personale med tilstedeværelse af radioaktiv forurening [149] .
Effektiviteten af de vedtagne beskyttelsesforanstaltninger bestemmes ved at udføre undersøgelser af både mennesker og miljø [150] [151] . Regelmæssige lægeundersøgelser har til formål både at identificere kontraindikationer for arbejde med strålingskilder og at overvåge dynamikken i arbejdernes sundhed [152] .
Befolkningens strålingssikkerhed sikres hovedsageligt ved at begrænse eksponeringen fra forskellige eksponeringskilder. Således blev eksponeringskvoter for atomkraftværker fastsat til 0,25 mSv/år af den gennemsnitlige dosis af personer fra befolkningen (0,1 mSv/år for nye stationer) [153] . Disse grænser er fastsat under hensyntagen til alle udledninger til miljøet under normal drift af anlægget.
I forhold til naturlig eksponering generelt er der ikke fastsat restriktioner, men individuelle naturlige strålekilder er begrænsede. Eksempelvis indholdet af naturlige radionuklider i byggematerialer og indholdet af radon i boliger [154] .
Selvom medicinsk eksponering udføres til gavn for en person, kan der her indføres restriktioner, som hovedsageligt vedrører forebyggende undersøgelser af raske personer [155] [156] .
I tilfælde af alvorlige strålingsulykker kan der være behov for nødbeskyttelse af offentligheden i form af fødevarerestriktioner, jodprofylakse og endda midlertidigt husly eller evakuering [157] .
I de senere år er problemet med passende beskyttelse af strålingskilder opstået på grund af den voksende trussel om terrorisme. De kan stjæles og bruges til at lave en beskidt bombe [158]
| Strålingssikkerhed | |
|---|---|
| Biologisk effekt af stråling | |
| Stråledosis | |
| Enheder | systemisk Grå Sievert off-system Glad Baer røntgen |
| Internationale organisationer | |