Embedded Files
Er zijn heel wat technische en medische toepassingen van ioniserende straling. Maar ioniserende straling kan erg gevaarlijk zijn. Daarom moeten we beschermingsmaatregelen nemen. We spreken over radioprotectie.
De schade die ioniserende straling doet hangt af van HOEVEEL je bestraald bent. We spreken hier over de STRALINGSDOSIS ioniserende straling. Stralingsdosis wordt gemeten volgens de energie die de straling afgeeft als ze door je weefsels passeert want die energie is een maat voor wat die straling doet.
Stralingsdosis
Stralingsdosis
Stralingsdosis meten we in gray (Gy). De gray is standaardeenheid van ontvangen straling of kortweg van stralingsdosis. Een dosis van 1 gray wil zeggen dat de straling een energie van 1 joule afgeeft per kilogram.
GROOTHEID - STRALINGSDOSIS
De STRALINGSDOSIS of GEABSORBEERDE DOSIS geeft weer hoeveel energie er wordt geabsorbeerd door een hoeveelheid materiaal.
EENHEID - GRAY (Gy)
De stralingsdosis wordt uitgedrukt in gray (Gy):
Om de stralingsdosis weer te geven hanteert men soms ook een andere eenheid, de rad:
100 rad = 1 Gy
Een dosis straling van 1 Gy is een grote dosis!
Een dosis gammastraling van 3 Gy, toegediend over het gehele lichaam, doodt 50 % van de personen die hieraan werden blootgesteld.
Bij een gewone radiotherapie mag de dosis op het ruggenmerg niet meer dan 40 Gy zijn. Om een tumor te doden is plaatselijk een dosis van 60 Gy of meer nodig.
OEFENING
Po-210 is een speciale alfastraler. Dit isotoop vervalt door een α-deeltje uit te zenden maar géén γ-straal. Po-210 heeft een halveringstijd H = 138,4 dagen.
Stel dat:
een persoon van 75 kg inwendig radioactief besmet is met 10 microgram Po-210.
alle energie van de α-deeltjes volledig in je lichaam wordt afgegeven. Elk α-deeltje geeft 5,4 MeV energie af in de vorm van ionisaties van atomen.
je géén rekening houdt met de biologische halveringstijd van Po-210, die ongeveer 50 dagen bedraagt. de besmette persoon heeft dus altijd minder Po-210 in het lichaam dan wanneer je alleen rekent met het nucleair verval.
Bereken de afgeleverde radioactieve dosis in Gy gedurende de eerste 20 dagen na inwendige besmetting.
OPLOSSING
We berekenden in een vorige oefening al het aantal kernen Po-210 dat via α-verval verdween gedurende 20 dagen:
ΔN = N0 - N = 2,7332653346∙1015
Elk α-deeltje geeft 5,4 MeV energie (Eα) af.
In joule is dat:
Eα = 5,4 MeV = 5,4 ∙ 1,602176634∙10-13 J = 8,65 ∙10-13 J
De totale afgegeven energie is dus:
ΔE = ΔN∙Eα = 2365 J
Die energie wordt afgegeven aan 75 kg weefsel.
Stralingsdosis = ΔE / m = 31,5 Gy
Dit is een dodelijke stralingsdosis! (Zie verder.)
OPDRACHT
Lees over deterministische effecten bij verschillende stralingsdosissen (in Gy).
Dosisequivalent
Dosisequivalent
Niet elke stralingssoort is even gevaarlijk voor ons.
Röntgenstraling, gammastraling dringen ver door in de weefsels. Die hebben een groot doordringingsvermogen. Ze zijn ongeladen en interageren minder met elektronen. Ze hebben dus een klein ioniserend vermogen.
Dit soort straling verspreidt haar energie. De straling treft dus veel lichaamscellen maar doet per cel minder schade. Daardoor kunnen cellen die schade makkelijker repareren. De gevolgen zijn minder erg.
Gammastralen zijn vooral gevaarlijk als ze komen uit externe bronnen van radioactiviteit omdat ze makkelijk doordringen en het dus moeilijk is om je af te schermen.
Bètastraling dringt minder ver door in de weefsels dan röntgenstraling en gammastraling. Bètastraling heeft een doordringingsvermogen dat iets kleiner is dan dat van röntgenstraling en gammastraling. Ze zijn 1 keer negatief geladen en interageren beter met elektronen. Ze hebben een matig ioniserend vermogen.
Bètastraling verspreidt haar energie minder dan röntgenstraling en gammastraling. De straling treft dus iets minder lichaamscellen en doet per cel wat meer schade. Daardoor kunnen cellen die schade minder makkelijk repareren.
Alfastralen dringen helemaal niet ver door in de weefsels. Ze hebben een klein doordringingsvermogen. Ze zijn 2 keer positief geladen en interageren goed met elektronen. Ze hebben een groot ioniserend vermogen.
Alfastralen geven hun energie heel lokaal af en treffen dus weinig cellen maar doen daar heel veel schade. Daardoor kunnen cellen die schade moeilijk repareren. Alfastralers zijn extreem gevaarlijk bij inwendige besmetting.
Alfastralen zijn niet zo gevaarlijk als ze komen van externe bronnen omdat ze niet door de opperhuid doordringen. Ze zijn héél gevaarlijk wanneer ze komen uit bronnen in ons lichaam, omdat al hun energie in een klein volume wordt afgegeven.
TERMINOLOGIE
We spreken van DOORDRINGINSVERMOGEN als we het hebben over hoe gemakkelijk een soort straling doorheen materie gaat.
We spreken van IONISEREND VERMOGEN als we het hebben over hoe gemakkelijk een soort straling atomen ioniseert.
Omwille van het doordringingsvermogen en het ioniserend vermogen is niet elk soort ioniserende straling even gevaarlijk voor levende organismen. Om de biologische gevolgen van ioniserende straling in rekening te brengen, gebruiken we dus best niet de stralingsdosis (in Gy) maar het zgn. dosisequivalent.
Dosisequivalent meten we in sievert (Sv). Om de hoeveelheid sievert te vinden, vermenigvuldigen we de dosis (in gray) met de zgn. relative biological effectiveness (RBE) van de straling. De RBE is een getal dat afhang van het type straling:
röntgenstraling: RBE = 1
gammastraling: RBE = 1
bètastraling: RBE = 1
protonen: RBE = 2
neutronen: RBE = 2 - 20 (ongeveer)
alfastraling: RBE = 20
Als we het hebben over dosisequivalent, spreken we niet meer over pure fysica. Metingen uit de fysica (stralingsdosis in Gy) worden dan gecombineerd met statistische data uit de radiobiologie om het biologisch effect van een bestraling weer te geven.
GROOTHEID - DOSISEQUIVALENT
Het DOSISEQUIVALENT is de stralingsdosis die werd gecoorigeerd voor het biologisch effect van een type straling.
EENHEID - SIEVERT (SV)
De effectieve stralingsdosis wordt uitgedrukt in sievert (Sv):
RBE staat voor relatief biologisch effect.
Om het dosisequivalent weer te geven hanteert men soms ook een andere eenheid, de rem (radiation equivalent man):
100 rem = 1 Sv
Een dosisequivalent van 1 Sv is een grote dosis!
Er zijn vermoedens dat het risico op kanker al verhoogt bij een blootstelling aan een dosisequvalent van 100 mSv.
Bij de kernramp in Fukushima (2011) werden stralingspieken gemeten tot 600 mSv per uur.
Vanaf een dosis van 1 Sv treedt beenmergsyndroom op. De stamcellen (cellen die door deling veel nieuwe cellen aanmaken) in de bloedbereidende organen, de lymfeklieren en het beenmerg worden beschadigd. De aanmaak van nieuwe rode en witte bloedlichaampjes stopt en de weerstand tegen infecties neemt dus sterk af. Het aantal bloedplaatjes neemt eveneens sterk af waardoor ernstige bloedingen ontstaan. Boven 5 Sv volgt vaak de dood door bloedverlies en infecties.
Vanaf een dosis van 6 Sv treedt darmsyndroom op. Dit is beschadiging van de stamcellen van het darmslijmvlies. Daardoor kan de darm binnen enkele dagen na een zware bestraling geen voedingsstoffen, zouten en vocht meer opnemen. Boven 10 Sv volgt vaak de dood binnen enkele dagen door storing van de stofwisseling.
Vanaf een dosis van 10 Sv treedt centrale zenuwstelselsyndroom op. Dit is de beschadiging van de hersencellen en het ruggenmerg. Dit is zo goed als altijd fataal.
OPDRACHT
Bij medische beeldvorming wordt vaak met ioniserende straling gewerkt. Bekijk bij het Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle (FANC) of het hier gaat over grote of kleine dosisequivalenten.
OPDRACHT
Het FANC monitort in ons land de radioactiviteit van de omgeving met de 254 stations van het TELERAD-netwerk.
Zoek bij telerad.be wat op dit moment de achtergrondstraling is, gemeten door het meetstation het dichtst bij Mechelen.
Op de kaart zie je dat er 5 clusters zijn waar de hoeveelheid meetstations merkelijk hoger is. Waar zijn die precies en waarom?
De 5 clusters zijn bij:
A: de kerncentrale van Doel.
B: het SCK CEN in Mol.
D: de kerncentrale van Tihange.
E: de kerncentrale van Chooz (FR).
EXPERIMENT
We meten de stralingsdosis in de klas in μSv/h.
We berekenen hiermee de jaarlijkse stralingsdosis ten gevolge van de natuurlijke achtergrondstraling.
X μSv/h = X ∙ 24 ∙ 365 μSv/jaar = ... mSv/jaar
De gemiddelde blootstelling aan ioniserende straling in België wordt geschat op 4 mSv/jaar. Dit gemiddelde omvat zowel natuurlijke als kunstmatige radioactiviteit: kosmische straling, aardstraling, interne blootstelling door inhalatie van natuurlijke radionucliden, interne blootstelling door ingestie van natuurljke radionucliden, industriële toepassingen, medische toepassingen. De totale blootstelling aan natuurlijke straling wordt geschat op 2,4 mSv/jaar. (Bron: FANC)
Wat zegt de wet?
Het maximale dosisequivalent voor beroepshalve blootgestelde personen bedraagt 20 mSv per jaar, natuurlijke achtergrondstraling en straling om medische redenen niet meegerekend.
Het maximale dosisequivalent voor personen die niet beroepshalve met stralingsbronnen werken bedraagt 1 mSv per jaar, natuurlijke achtergrondstraling en straling om medische redenen niet meegerekend.
Bij het gebruik van toepassingen met ioniserende straling geldt het ALARA-principe: As Low As Reasonably Achievable.
⏯ Veritaium: The Most Radioactive Places on Earth
⏯ Veritaium: How Kodak Exposed Nuclear Testing
OEFENING
Po-210 is een speciale alfastraler. Dit isotoop vervalt door een α-deeltje uit te zenden maar géén γ-straal. Po-210 heeft een halveringstijd H = 138,4 dagen.
Stel dat:
een persoon van 75 kg inwendig radioactief besmet is met 10 microgram Po-210.
alle energie van de α-deeltjes volledig in je lichaam wordt afgegeven. Elk α-deeltje geeft 5,4 MeV energie af in de vorm van ionisaties van atomen.
je géén rekening houdt met de biologische halveringstijd van Po-220, die ongeveer 50 dagen bedraagt. de besmette persoon heeft dus altijd minder Po-210 in het lichaam dan wanneer je alleen rekent met het nucleair verval.
Bereken het dosisequivalent in Sv gedurende de eerste 20 dagen na inwendige besmetting.
OPLOSSING
We berekenden al de stralingsdosis gedurende deze 20 dagen: 31,5 Gy
Het gaat hier om α-straling dus RBE = 20
Het dosisequivalent is dus 630 Sv.
De schade die een dosisequivalent van aan het lichaam toebrengt, hangt ook af van de volgende factoren:
de dosisverdeling over de tijd (want onze cellen proberen schade te herstellen).
de gevoeligheid van het bestraalde orgaan (longweefsel is heel gevoelig).
Effectieve dosis
Effectieve dosis
Een hoge stralingsdosis veroorzaakt op korte termijn acute schade, de zgn. deterministische effecten. Om de effecten van hoge stralingsdosissen in te schatten, is het voldoende om een stralingsdosis uit te drukken in gray.
Als het gaat over lagere stralingsdosissen, zijn de effecten (bv. het ontwikkelen van kanker) pas op lange termijn merkbaar. Om het risico op dergelijke effecten in te schatten, wordt het dosisequivalent gehanteerd, uitgedrukt in sievert.
Als we ook nog rekening willen houden met de stralingsgevoeligheid van verschillende types weefsel, wordt ook nog gecorrigeerd voor het type weefsel dat werd bestraald. Op die manier krijg je de zgn. effectieve dosis.
De effectieve dosis van een orgaan of weefsel is het dosisequivalent vermenigvuldigd met een weefselweegfactor WT die de gevoeligheid van het weefsel weergeeft.
OPDRACHT
Lees welke organen/weefsels welke weefselweegfactor toebedeeld krijgen.
Tel alle weefselweegfactoren op. Wat valt je op?
Als we het hebben over effectieve dosis, spreken we niet meer over pure fysica. Metingen uit de fysica (stralingsdosis in Gy) worden dan gecombineerd met statistische data uit de radiobiologie om het biologisch effect van een bestraling weer te geven.
GROOTHEID - EFFECTIEVE DOSIS
De EFFECTIEVE DOSIS van een weefsel is de stralingsdosis die werd gecorrigeerd voor het biologisch effect van een type straling én voor de stralingsgevoeligheid van de types weefsels.
met WT de weefselweegfactor.
EENHEID - SIEVERT (SV)
De effectieve dosis van een orgaan of weefsel wordt uitgedrukt in sievert (Sv).
OEFENING - CASE: full body radiation
Een persoon kreeg een full body radiation met gammastraling.
De persoon ontvangt een dosisequivalent van 1 Sv.
Hoe groot is de stralingsdosis die de persoon oploopt (in Gy)?
Wil dat zeggen dat de effectieve stralingsdosis (in Sv) gelijk is voor de longen en de lever?
ANTWOORD
Het gaat om een dosisequivalent van 1 Sv gammastraling.
Voor gammastraling is RBE = 1
De stralingsdosis is dus 1 GyNee! kijk naar de weefselweegfactoren. De longen zijn gevoeliger voor stralingsschade dus het aandeel van de longen in de totale dosis is groter dan bij de lever.
Hoe bescherm ik me tegen ioniserende straling?
Hoe bescherm ik me tegen ioniserende straling?
DE 3 BASISREGELS VAN DE RADIOPROTECTIE
DE 3 BASISREGELS VAN DE RADIOPROTECTIE
Beperk de TIJD waarin je bestraald wordt.
Zorg voor een grote AFSTAND tussen jou en de stralingsbron.
Gebruik aangepaste AFSCHERMING.
Radioloog met loodschort.
Deze radioloog bevindt zich achter een raam van loodglas.
Welke stralingsdosis heb ik opgelopen?
Welke stralingsdosis heb ik opgelopen?
Wie beroepshalve werkt met radioactiviteit en ioniserende straling, moet verplicht een persoonlijke dosimeter dragen.
De preventiedienst van de VUB schreef het volgende.
"De borstdosimeter is een persoonlijke dosimeter en moet ter hoogte van de borst gedragen worden. Deze dosimeter is strikt persoonlijk, heeft een uniek nummer per personeelslid en mag dus niet onderling door verschillende personeelsleden gedragen worden.
Het dragen van de dosimeter ter hoogte van de broekzak is geen goede praktijk en resulteert in een slechte schatting van de dosis. Op het einde van het jaar wordt er een bestralingstabel opgemaakt met de vermelding van de maandelijks ontvangen stralingsdosis. Elke individuele bestralingstabel wordt jaarlijks aan het Ministerie van Tewerkstelling en Arbeid overgemaakt. Deze tabellen worden er 30 jaar bewaard.
Niettegenstaande deze algemene regel bestaat er een uitzondering waarbij het dragen van een borstdosimeter niet verplicht is. Dit is wanneer men manipulaties uitvoert waarbij enkel gebruik gemaakt worden van laag-energetische ß-stralers zoals H-3, C-14 en S-35. De algemene regels inzake stralingsbescherming moeten weliswaar ook hier gerespecteerd worden."
Deze onderzoeker draagt een persoonlijke dosimeter op de jas.
Dosisresultaten van een professional in de medische beeldvorming.
EXTRA OEFENINGEN
EXTRA OEFENINGEN
... VIND JE IN JE WERKBOEK.
Page updated
Report abuse