Post on 21-Nov-2015
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LE SCHERMATURE IN
RADIOPROTEZIONE
Scopo della radioprotezione
Fare in modo che durante lesercizio di pratiche
facenti uso di sorgenti di radiazioni ionizzanti di
qualsivoglia tipo sia minima lesposizione dei
lavoratori e della popolazione
In base alle conoscenze finora (da 100 anni) accumulate
sugli effetti delle radiazioni, sono stati individuati (ed
aggiornati) valori limite di equivalente di dose a cui
corrisponde un rischio ragionevolmente basso
Come stabilisce gli standard di radioprotezione ?
dose
Eff
ett
o
Dai dati sperimentali
Nella zona a basse dosi gli effetti non sono misurabili
??
LICRP assume che una dose, comunque piccola, produce un danno: non vi e soglia, la curva fatta passare per lorigine
Esplosioni
nucleari
Esposizione al radon
nelle miniere incidenti
In radioprotezione vengono comunque fatte assunzioni conservative che sono le seguenti:
esiste una relazione lineare dose-effetto per qualsiasi esposizione, da quelle acute a quelle croniche, indipendentemente dalla intensit della dose ricevuta: il danno proporzionale alla dose integrale assorbita
Non vi alcuna soglia sulla dose da radiazione, al di sopra della quale leffetto si manifesta, ma al di sotto no;
tutte le dosi assorbite da un organo sono completamente additive, indipendentemente dal ritmo di assunzione e dagli intervalli temporali tra una assunzione e le successive;
non vi alcun meccanismo di recupero o riparo biologico alla radiazioni.
I tre principi devono essere applicati in sequenza: si passa cio al secondo quando si si verificato il primo, e al terzo quando si sia verificato anche il secondo.
Le raccomandazioni dellICRP
nessuna attivit umana deve essere accolta a meno che la sua introduzione produca un beneficio netto e dimostrabile 1
ogni esposizione alle radiazioni deve essere tenuta Tanto bassa quanto ragionevolmente ottenibile in base a Considerazioni sociali ed economiche principio ALARA: As Low As Reasonably Achievable
2
lequivalente di dose ai singoli individui non deve superare i limiti raccomandati
3
Figure che hanno un ruolo nel sistema radioprotezione
Esercente, Datore di lavoro,Dirigente,Preposto
Esperto qualificato
Lavoratore, Popolazione
Paziente (in ambito medico, da poco)
E cose
Lavoro ad arte
Organizzatore del lavoro
Rispetto delle procedure e dei regolamenti
LIMITI DI DOSE E ZONE CONTROLLATE
1. LIMITI DI DOSE PER LA POPOLAZIONE
1.1) IL LIMITE DI DOSE EFFICACE PER GLI INDIVIDUI DELLA
POPOLAZIONE E STABILITO IN 1mSv PER ANNO SOLARE.
1.2) Fermo restando il rispetto del limite, sopra indicato,
devono essere altres rispettati in un anno solare i seguenti
limiti
a) 15 mSv di DOSE EQUIVALENTE PER IL CRISTALLINO
b) 50 mSv di DOSE EQUIVALENTE PER LA PELLE
calcolato in media su 1cm2 qualsiasi di pelle,
indipendentemente dalla superficie esposta;
c) 50 mSv di DOSE EQUIVALENTE PER MANI,
AVAMBRACCI, PIEDI E
CAVIGLIE
All. III e IV del D.Lgs 230/95 modificato dal D.Lgs. 241/00
LIMITI DI DOSE E ZONE CONTROLLATE
1. CLASSIFICAZIONE DEI LAVORATORI IL LIMITE DI DOSE EFFICACE PER I LAVORATORI ESPOSTI
E STABILITO IN 20mSv IN UN ANNO SOLARE.
2.1) LAVORATORI ESPOSTI (con et maggiore di 18 anni):
a) 150 mSv di DOSE EQUIVALENTE PER IL
CRISTALLINO
b) 500 mSv di DOSE EQUIVALENTE PER LA PELLE
calcolato in media su 1cm2 qualsiasi di
pelle, indipendentemente dalla superficie
esposta;
c) 500 mSv di DOSE EQUIVALENTE PER MANI,
AVAMBRACCI, PIEDI E
CAVIGLIE
2.2) LAVORATORI NON ESPOSTI:
i soggetti sottoposti ad una esposizione che non sia
LIMITI DI DOSE E ZONE CONTROLLATE
1. CLASSIFICAZIONE DEI LAVORATORI ESPOSTI
3.1) CATEGORIA A: sono suscettibili di unesposizione
superiore, in un anno solare, ad uno dei
seguenti valori:
a) 6 mSv di DOSE EFFICACE
b) i 3/10 di uno qualsiasi dei limiti di DOSE EQUIVALENTE
fissati per il cristallino, per la pelle nonch
per mani, avambracci, caviglie e piedi.
3.2) CATEGORIA B: I LAVORATORI ESPOSTI NON
CLASSIFICATI IN
CATEGORIA A
LIMITI DI DOSE E ZONE CONTROLLATE
1. CLASSIFICAZIONE E DELIMITAZIONE DELLE
AREE DI LAVORO
4.1) ZONA CONTROLLATA: Ogni area di lavoro in cui, , sussiste
per i lavoratori in essa operanti il rischio di superamento di uno
qualsiasi dei valori indicati al 2.1.
4.2) ZONA SORVEGLIATA: Ogni area di lavoro in cui, , sussiste
per i lavoratori in essa operanti il rischio di superamento di uno
dei limiti di dose fissati per le persone del pubblico, ma che non
debba essere classificata Zona Controllata
Con la nuova normativa (successiva al 1995) le
classificazioni di aree e personale sono molto
meno interconnesse: ad esempio un lavoratore
pu superare il limite per le persone del
pubblico lavorando in pi aree in nessuna
delle quali, da sola, sussista il rischio di
superarlo
La classificazione supera il mero carattere di presa
datto di una situazione rigida e acquista il significato,
pi rispondente ad un criterio di prevenzione, di
attenzione su di una particolare situazione
DIMINUZIONE DELLESPOSIZIONE
ALLE RADIAZIONI IONIZZANTI
E POSSIBILE AGIRE SU TRE FATTORI
1. TEMPO DI ESPOSIZIONE
1. DISTANZA DALLA SORGENTE
1. INTERPOSIZIONE DI BARRIERE
(SCHERMATURE)
PROGETTAZIONE DI SCHERMATURE
1. SCEGLIERE I LIVELLI DI RADIAZIONE
CHE SI DESIDERA OTTENERE NEGLI
AMBIENTI PROTETTI
1. ANALIZZARE LE CARATTERISTICHE DEL
CAMPO DI RADIAZIONE
1. PROGETTARE LE BARRIERE
1. FARE DEGLI ACCORGIMENTI PER LE
SOLUZIONI DI CONTINUITA
1. SCELTA DEI LIVELLI DI RADIAZIONE
NEGLI AMBIENTI PROTETTI
ANALISI DELLA DESTINAZIONE DEI LOCALI
DETERMINAZIONE DEI LIVELLI DI RATEO
DESPOSIZIONE O DI DOSE IN BASE AI LIMITI DI DOSE
1. PRINCIPIO DI OTTIMIZZAZIONE
2. FATTORE DI OCCUPAZIONE T
3. FATTORE DI SICUREZZA
PRINCIPIO DI OTTIMIZZAZIONE
TUTTE LE DOSI dovute a esposizioni mediche per scopi
radiologici, ad eccezione delle procedure
radioterapeutiche, DEVONO ESSERE MANTENUTE AL
LIVELLO PIU BASSO RAGIONEVOLMENTE
OTTENIBILE E COMPATIBILE CON IL
RAGGIUNGIMENTO DELLA INFORMAZIONE
DIAGNOSTICA RICHIESTA, tenendo conto di fattori
economici e sociali; il principio di ottimizzazione riguarda
la scelta delle attrezzature, la produzione adeguata di
uninformazione diagnostica appropriata
Art.4 D.Lgs. 187/00
FATTORE DI OCCUPAZIONE T
FATTORE DI SICUREZZA
E UNA FRAZIONE DEL TEMPO DI UTILIZZAZIONE
DELLA SORGENTE, IN CUI LAMBIENTE
CONSIDERATO E OCCUPATO DA PERSONE
SI E SOLITI AUMENTARE LO SPESSORE DELLE
SCHERMATURE, O LA CAPACITA SCHERMANTE ,
PER FAR FRONTE ALLE APPROSSIMAZIONI
CHE SI INTRODUCONO NEI CALCOLI
1. ANALISI DELLE CARATTERISTICHE
DEL CAMPO DI RADIAZIONE
SORGENTI IN GENERE
APPARECCHIATURE CONTENENTI SORGENTI
MACCHINE RADIOGENE
BISOGNA IDENTIFICARE IL TIPO E LINTENSITA DELLE
RADIAZIONI. LE CARATTERISTICHE PIU IMPORTANTI
SONO:
LO SPETTRO ENERGETICO
LINTENSITA MEDIA
LA DISTRIBUZIONE GEOMETRICA
1. PROGETTARE LE BARRIERE
VALUTAZIONE DEL TIPO, DELLA GEOMETRIA E
DELLO SPESSORE DEI MATERIALI DA UTILIZZARE
ATTITUDINE DEL MATERIALE AD ASSORBIRE
RADIAZIONE
ECONOMICITA
IL PESO
LA ROBUSTEZZA STRUTTURALE
PROBLEMI VARI, DI INGOMBRO, INFIAMMABILITA
E EVAPORAZIONE (per schermi in paraffina o acqua)
1. SOLUZIONI DI CONTINUITA
PER SORGENTI DI NOTEVOLE PERICOLOSITA E
IMPORTANTE CONSIDERARE IL PROBLEMA
DELLA CONTINUITA DELLE SCHERMATURE:
APERTURE PER ACCESSO
FORI PER CAVI E/O TUBI
EFFETTO CIELO
PORTE SCHERMANTI
LABIRINTI
EFFETTO CIELO ESEMPIO DI RADIAZIONE DIFFUSA
DIRETTA VERSO LALTO
LA RADIAZIONE VIENE
DIFFUSA DALLARIA IN
ZONE APPARENTEMENTE
PROTETTE DA SCHERMI
ESEMPIO DI ACCESSO A
LABIRINTO
ZONA ESPOSTA ALLA
RADIAZIONE DIRETTA
I CAMPI DI RADIAZIONE
DIMINUISCONO PER RIFLESSIONI
SUCCESSIVE E DECRESCONO
ALLONTANANDOSI DALLE
SUPERFICI DIFFONDENTI
TIPI DI SCHERMATURE
SCHERMATURE PRIMARIE: ATTE AD ATTENUARE IL
FASCIO UTILE
SCHERMATURE SECONDARIE: QUELLE PER LA PROTEZIONE
DALLE RADIAZIONI DIVERSE DAL FASCIO UTILE
RADIAZIONI ATTORNO AD UNA SORGENTE DISTINTE IN:
PRIMARIA: DIRETTAMENTE DALLA SORGENTE
UTILE: DA DIAFRAMMA O DA LIMITATORE DI SORGENTE
DISPERSA: NON UTILE MA PARASSITA E SECONDARIA
PARASSITA: DALLINVOLUCRO IN DIREZIONE DIVERSA DA QUELLA DEL FASCIO UTILE
SECONDARIA: DALLINTERAZIONE PRIMARIA-MATERIA
DIFFUSA: DEVIATA DALLA DIREZIONE PRIMARIA A CAUSA DELLINTERAZIONE CON LA MATERIA (BARRIERE)
1. SCHERMATURE DI PARTICELLE CARICHE
EFFETTI DA CONSIDERARE
PERDITA DI ENERGIA PER IONIZZAZIONE
E PER ECCITAZIONE
PRODUZIONE DI RADIAZIONI SECONDARIE
PENETRANTI
DIFFUSIONE COULOMBIANA (raramente)
1.1 PARTICELLE CARICHE PESANTI
PERDITA DI ENERGIA CONTINUA
PROFONDITA DI PENETRAZIONE (RANGE)
SCHERMO DI SPESSORE MAGGIORE DEL
MASSIMO RANGE DELLE PARTICELLE
1.2 ELETTRONI
PERDITA DI ENERGIA PER:
IONIZZAZIONE
IRRAGGIAMENTO PRODUZIONE DI FOTONI
800
ZE
dx
dE
dx
dE
ionrad
UTILIZZO DI MATERIALI LEGGERI (A BASSO Z) PER
DIMINUIRE LA PROBABILITA DI IRRAGGIAMENTO.
I FOTONI PRODOTTI ( e spettro teorici) SONO
SCHERMATI DA UN SECONDO STRATO OPPORTUNO
2. SCHERMATURE PER FOTONI
I FOTONI NON IONIZZANO DIRETTAMENTE LA
MATERIA MA INTERAGISCONO CON ESSA
ATTRAVERSO TRE EFFETTI:
1. FOTOELETTRICO
2. COMPTON
3. PRODUZIONE DI COPPIA
QUESTI EFFETTI PRODUCONO SECONDARI
CARICHI CHE IONIZZANO E FOTONI DIFFUSI IN
VARIE DIREZIONI.
2.1 FASCI DI FOTONI IN BUONA GEOMETRIA
IPOTESI INIZIALI:
FASCIO MONOENERGETICO
PROBABILITA DI INCIDENZA SUL RIVELATORE NULLA
PER UN FOTONE DIFFUSO
ASSORBIMENTO ESPONENZIALE
STRATO EMIVALENTE
SEV
2ln
2
)(
2/1
00
0
2/1
s
eNN
eNxN
s
x
2.2 FOTONI IN CATTIVA GEOMETRIA
CASO PIU ATTINENTE ALLA REALTA IN QUANTO LO
STESSO PAZIENTE RAPPRESENTA UN MEZZO DIFFUSIVO
FATTORE DI ACCUMULAZIONE (BUILD UP)= B
I FOTONI INTERAGENTI
CON LA MATERIA NON
VENGONO RIMOSSI
DAL FASCIO
MATERIALI UTILIZZATI PER
SCHERMATURE DI RADIAZIONE EM
LA SEZIONE DURTO PER EFFETTO FOTOELETTRICO HA
UNA FORTE DIPENDENZA DAL NUMER ATOMICO (Z45)
MATERIALI PIU EFFICIENTI HANNO:
ALTO Z
ALTA DENSITA
1. PIOMBO: SCARSA RESISTENZA MECCANICA, BASSO
PUNTO DI FUSIONE, ALTA TOSSICITA E COSTO.
2. FERRO O ACCIAIO: MEDIO Z, MEDIO COSTO,
ROBUSTEZZA STRUTTURALE, FACILE LAVORAZIONE
MECCANICA.
3. CALCESTRUZZO: PER ACCELERATORI, IMPIANTI IN CUI
SI UTILIZZA IL Co60. EVENTUALMENTE CARICATO: CON
MATERIALI INERTI DI DENSITA E/O Z MEDIO PIU ALTO
(BARITE, ILMENITE, TRUCIOLI DI FERRO,)
MATERIALI UTILIZZATI PER
SCHERMATURE DI NEUTRONI
1. MATERIALI IDROGENATI: RALLENTANO I NEUTRONI PER
DIFFUSIONE ELASTICA. ASSOCIATI CON MATERIALI AD
ELEVATA SEZIONE DURTO DI CATTURA PER NEUTRONI
TERMICI (BORO, PARAFFINA, POLIETILENE, ACQUA) PARAFFINA: INFIAMMABILE, BASSO P.TO DI FUSIONE,
DETERIORAMENTO DA RADIAIZONE
POLIETILENE: COSTOSO, BUONE CARATTERISTICHE
MECCANICHE
ACQUA: PERDITE PER EVAPORAZIONE E INFILTRAZIONE
AL CRESCERE DELLENERGIA E IMPORTANTE LA
PRESENZA NEL MATERIALE SCHERMANTE DI ELEMENTI
MEDI O PESANTI
1. CALCESTRUZZO: PUO CONTENERE FINO AL 67% IN PESO
DI IDROGENO
CALCOLO DELLE SCHERMATURE
ESISTONO VARI MODELLI PER IL CALCOLO
DELLE SCHERMATURE. SI BASANO SU UNA
SERIE DI PARAMETRI:
1. TIPO DI BARRIERA PROTETTIVA ( primaria /secondaria)
2. CARICO DI LAVORO (W), espresso in mAmin/sett
3. FATTORE DI USO DELLA BARRIERA (U)
4. FATTORE DI OCCUPAZIONE DEGLI AMBIENTI A VALLE
BARRIERA (T)
1. DISTANZA DELLA BARRIERA PROTETTIVA DALLA
SORGENTE DI RADIAZIONE
1. LIVELLO DI IRRADIAZIONE RICHIESTO A VALLE DELLA
BARRIERA
TABELLE NUMERICHE DEI FATTORI DI USO
RACCOMANDATI DALLA ICRP
TIPO DUSO U ESEMPI
TOTALE 1 Pavimento (per gli impianti di radiologia dentaria), pareti, soffitto della sala RX esposti al fascio diretto
PARZIALE 1/4 Porte e pareti non esposti direttamente, pavimento dei stanze di radiologia dentaria.
OCCASIONALE 1/16 Soffitto delle sale non esposto direttamente
TIPO DI
OCCUPAZIONE
T ESEMPI
TOTALE
1
Sale comandi, uffici, corridoi e sale dattesa abbastanza
grandi, camere oscure, locali di abitazione
PARZIALE
1/4
Corridoi di transito, magazzini, servizi igienici
per personale esposto
OCCASIONALE
1/16
Ripostigli, scale, ascensori automatici, servizi igienici utilizzati da personale non
esposto, strade e marciapiedi
TABELLE NUMERICHE DEI FATTORI DI
OCCUPAZIONE RACCOMANDATI DALLA ICRP
ESEMPIO DI CALCOLO DI UNA BARRIERA
PRIMARIA PER UN APPARATO A RAGGI X
CARICO DI LAVORO W [mAmin/sett]
RAPPRESENTA LA CARICA CHE
PASSA IN MEDIA NEL TUBO IN
UNA SETTIMANA.
PIU GRANDE E W
MAGGIORE E LESPOSIZIONE
LO SPESSORE DELLE BARRIERE
DIPENDE DAL CARICO DI LAVORO
BX
t
W U T
d
max
2
X
t
max
MASSIMA INTENSITA DI
ESPOSIZIONE PERMESSA
OLTRE LA BARRIERA
PRIMARIA
=
W U T = MISURA ESPOSIZIONE
CHE SI HA IN MEDIA IN
UNA SETTIMANA A UNA
DISTANZA FISSA
unitCkgsett
mA
msett
Ckgm
mA
1
2
1 2
min min
K
ESEMPIO DI CALCOLO DI UNA BARRIERA
SECONDARIA PER UN APPARATO A RAGGI X
RADIAZIONE
DI FUGA
DIFFUSA
CALCOLO DELLO SPESSORE DI UNA BARRIERA
SECONDARIA PER LA RADIAZIONE DI FUGA
LICRP RACCOMANDA DI UTILIZZARE UNA CUFFIA DI
SPESSORE TALE DA RIDURRE LESPOSIZIONE A 1m DAL TUBO
X
td
X
tT t
fuga
max
2
FATTORE DI
TRASMISSIONE
DELLA BARRIERA
SECONDARIA
=
FATTORE DI TRASMISSIONE IN FUNZIONE DEL NUMERO DI
STRATI EMIVALENTI (SEV)
SEV(cm) DI CALCESTRUZZO O (mm) DI PIOMBO IN FUNZIONE
DELLENERGIA DEI FOTONI
N.B.: SUPPONENDO UN'ATTENUAZIONE DI TIPO ESPONENZIALE
VALIDA CERTAMENTE NEL CASO DI UN TUBO RX
CALCOLO DELLO SPESSORE DI UNA BARRIERA
SECONDARIA PER LA RADIAZIONE DIFFUSA
B B
X
t
WT
d
s
s
max
250 2
FATTORE DI UTILIZZO U=1
CORPO DIFFONDENTE A d=0.5m DALLA SORGENTE
WUT/d2 = WT/0.52 = 4WT
INTENSITA DI ESPOSIZIONE AD 1m DAL FANTOCCIO SIA
UGUALE AL 0.1%:
LEGGE DEL QUADRATO DELLA DISTANZA (d ds)
4 1
10002502 2
WT
d
WT
ds s
CONFRONTO TRA SPESSORE DELLE DUE BARRIERE
(PER RADIAZIONE DI FUGA E DIFFUSA)
SE DIFFERISCONO PER UN NUMERO MINORE DI TRE STRATI
EMIVALENTI (CALCOLATI AD ENERGIA RAD. PRIMARIA)
SI AGGIUNGE UN SEV ALLO SPESSORE MAGGIORE
SE DIFFERISCONO PER PIU DI TRE STRATI EMIVALENTI
SI UTILIZZA LO SPESSORE MAGGIORE