Prawo atomowe i ochrona radiologiczna WYKŁAD 5. Źródła promieniowania - charakterystyka, wymagania, zakup, ewidencja Wykłady dla specjalności Fizyka medyczna na kierunku Fizyka techniczna Prowadzący: Marek Wiertel

Podstawowe pojęcia i definicje (art. 3 pkt 50 i 54a) Urządzenia radiologiczne - źródła promieniowania jonizującego lub urządzenia służące do detekcji promieniowania jonizującego, wykorzystywane do celów leczniczych lub diagnostycznych; Zamknięte źródło promieniotwórcze - źródło promieniotwórcze o takiej budowie, która w warunkach określonych dla jego stosowania uniemożliwia przedostanie się do środowiska zawartej w nim substancji promieniotwórczej; 2017-01-25 Wykład 5.

Podstawowe pojęcia i definicje (Art. 3 pkt 55a, 56) Źródło niekontrolowane - zamknięte źródło promieniotwórcze zawierające izotop promieniotwórczy, którego aktywność w chwili wykrycia źródła przekracza wartość poziomu progowego aktywności P1 podaną w załączniku nr 2 do ustawy, a które nie zostało objęte nadzorem i kontrolą w zakresie bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej przez organy dozoru jądrowego albo zostało nimi objęte, ale kontrola i nadzór nad tym źródłem zostały utracone, w szczególności z powodu porzucenia, zaginięcia, kradzieży albo niezgodnego z prawem przekazania źródła; Źródło promieniotwórcze – substancja promieniotwórcza przygotowana do wykorzystywania jej promieniowania jonizującego; 2017-01-25 Wykład 5.

Podstawowe pojęcia i definicje (Art. 3 pkt 57, 58) Źródło promieniowania jonizującego – źródło promieniotwórcze, urządzenie zawierające takie źródło, urządzenie wytwarzające promieniowanie jonizujące lub urządzenie emitujące substancje promieniotwórcze; Źródło wysokoaktywne - zamknięte źródło promieniotwórcze zawierające izotop promieniotwórczy, którego aktywność w momencie wytworzenia źródła albo, jeżeli wartość ta nie jest znana, w momencie jego wprowadzenia do obrotu jest równa wartości poziomu progowego aktywności P2 podanej w załączniku nr 2 do ustawy lub wyższa od niej; zamknięte źródło promieniotwórcze przestaje być źródłem wysokoaktywnym, jeżeli jego aktywność spadnie poniżej poziomu progowego aktywności P1, podanej w załączniku nr 2 do ustawy. 2017-01-25 Wykład 5.

Źródła promieniowania jonizującego Ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. – Prawo atomowe (tekst jednolity: Dz. U. z 2012 r. poz. 264): Rozdział 6 Źródła promieniowania jonizującego (art. 43  46) (kontrola i ewidencja źródeł, ewidencje, sprawo- zdawczość, źródła wysokoaktywne i ich oznakowanie, rejestr PAA, kontrola urządzeń emitujących promieniowanie jonizujące, urządzenia radiologiczne) 2017-01-25 Wykład 5.

Podstawowe dozymetryczne charakterystyki źródeł i preparatów promieniotwórczych (1) Do podstawowych własności fizycznych nuklidów promieniotwórczych decydujących o mocy dawki pochodzącej od źródła zawierającego dany nuklid należą: Dla izotopu -promieniotwórczego: Okres połowicznego zaniku, T1/2 Aktywność i/lub stężenie promieniotwórcze, A , aV ( zwykle w Bq, Bq/m3) Energie cząstek  z poszczególnych grup, E (zwykle w keV lub MeV) Natężenia (udziały) linii alfa o danych energiach, I (zwykle w %) Jonizacja właściwa i przenikliwość Dla izotopu -promieniotwórczego: Aktywność i/lub stężenie promieniotwórcze , A , aV ( zwykle w Bq, Bq/m3) Średnia i maksymalna energia cząstek w widmie ciągłym, E,śr i E max Udział procentowy danego przejścia (związanego z określonym widmem) Maksymalny zasięg masowy, Rmax (zwykle wyrażony w mg/cm2) 2017-01-25 Wykład 5.

Podstawowe dozymetryczne charakterystyki źródeł i preparatów promieniotwórczych (2) Dla izotopu -promieniotwórczego: Okres połowicznego zaniku, T1/2 Energie kwantów  widma liniowego, E Liczba kwantów emitowana w pojedynczym rozpadzie  lub  ( zwykle podaje się liczbę kwantów na 100 rozpadów lub inaczej udział czy też względne natężenie linii  , I w % ) Średnia energia E,śr ważona udziałami Równoważna wartość stałej ekspozycyjnej, r (zwykle w cGyh 1 GBq1m2 ) Liczby i energie elektronów konwersji, EK(L,M,…) Dla izotopowych źródeł neutronów: Rodzaj reakcji, aktywność i okres połowicznego zaniku izotopu, A i T1/2 Widmo energetyczne i średnia oraz maksymalna energie neutronów, En śr En max Wydajność źródła, Wn ( zwykle w s1 GBq 1 ) Współczynnik konwersji, kn ( zwykle w mSv h 1 cm2s ) 2017-01-25 Wykład 5.

Podstawowe dozymetryczne charakterystyki źródeł i preparatów promieniotwórczych (3) Równoważna wartość stałej ekspozycyjnej, r jest to moc dawki promieniowania fotonowego (wyrażona w cGyh 1) w odległości 1 m od punktowego źródła o jednostkowej aktywności ( 1 GBq) umieszczonego w próżni. Wydajność źródła, Wn jest to liczba neutronów emitowana w ciągu 1 s z izotopowego źródła neutronowego o jednostkowej aktywności (1 GBq) w pełny kąt bryłowy. Współczynnik konwersji, kn jest liczbowo równy mocy dawki równoważnej lub efektywnej w mSv h 1 odpowiadającej jednostkowej gęstości strumienia neutronów 1 cm2s na powierzchni ciała 2017-01-25 Wykład 5.

Współczynnik konwersji, kn [mSv1 cm2 s] Podstawowe dozymetryczne charakterystyki źródeł i preparatów promieniotwórczych (4) Moc dawki efektywnej równoważnej: Parametry wybranych izotopowych źródeł neutronów prędkich Źródło Reakcja Wydajność, Wn [s1GBq1] Współczynnik konwersji, kn [mSv1 cm2 s] 210Po-Be (, n) 6,8104 1,4103 226Ra-Be 3,5105 239Pu-Be 5,9104 241Am-Be 252Cf (sf, n) 1,2108 1,3103 2017-01-25 Wykład 5.

Wiadomości wstępne – rodzaje widm energetycznych (1) Przykłady widm liniowych Prom. , źródło 60Co Promienio wanie  Liczba cząstek Energia [MeV] Widmo energetyczne promieniowania – matematycznie jest to zależność liczby cząstek w wąskich przedziałach energii (natężenia promieniowania) od wartości energii 2017-01-25 Wykład 5.

Wiadomości wstępne – rodzaje widm energetycznych (2) Przykłady widm ciągłych Przykład widma złożonego Prom.  Energia elektronów (pozytonów) [MeV] Natężenie [jedn. Wzgl.] + – Promieniowanie X Linie promieniowania X charakterystycznego Promieniowanie X hamowania Neutrony, źródło 241Am-Be 2017-01-25 Wykład 5.

Konwersja wiązki elektronowej na fotonową Widmo fotonowego promieniowania hamowania uzyskiwane przy konwersji Elektronów monoenergetycznych o energii 10 MeV A – charakterystyka teoretyczna, B – charakterystyka uzyskana dla tarczy W, 3 mm 2017-01-25 Wykład 5.

Urządzenia wytwarzające promieniowanie jonizujące do zastosowań medycznych W naszych rozważaniach ograniczymy się do urządzeń wytwarzających promieniowanie jonizujące wykorzystywane współcześnie w diagnostyce i terapii medycznej. Będą to: diagnostyczne aparaty rentgenowskie i tomografy komputerowe ze źródłami w postaci lamp rentgenowskich aparaty rentgenowskie do radiologii zabiegowej liniowe akceleratory elektronów do radioterapii cyklotrony, synchrotrony i reaktory jądrowe dedykowane lub adaptowane do zastosowania w hadronoterapii generatory radioizotopowe do uzyskiwania radiofarmceutyków cyklotrony kliniczne stosowane w ośrodkach pozytonowej tomografii emisyjnej PET do wytwarzania na miejscu krótkożyciowych radiofarmceutyków 2017-01-25 Wykład 5.

Podstawowe dozymetryczne charakterystyki urządzeń i wytwarzanych przez nie wiązek promieniowania jonizującego (1) Maksymalna wartość energii kwantów promieniowania rentgenowskiego, EX,max : gdzie: h – stała Plancka - maksymalna częstotliwość kwantu; Ua - wartość stałego wysokiego napięcia między anodą i katodą lampy RTG Energia efektywna (PN-ISO 4037-1), Eeff (promieniowania rentgenowskiego o określonym ciągłym widmie energii) jest to energia monoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego charakteryzująca się taką samą warstwą półchłonną (ang. Half-Value Layer, HVL) Często mówiąc o rentgenowskim promieniowaniu hamowania o ciągłym widmie, wytwarzanego w lampie RTG określamy je jako promieniowanie n kV, gdzie n oznacza liczbowo wysokie napięcie na anodzie lampy wyrażone w kV. Dla określonej konstrukcji lampy, a zwłaszcza określonego materiały anody, wartość ta jednoznacznie określa kształt widma hamowania, a w szczególności maksymalną energię kwantów. 2017-01-25 Wykład 5.

Podstawowe dozymetryczne charakterystyki urządzeń i wytwarzanych przez nie wiązek promieniowania jonizującego (2) W przypadku promieniowania monoenergetycznego osłabienie wiązki skolimowanej ma charakter eksponencjalny: gdzie : I0 - natężenie wąskiej wiązki promieniowania przed warstwa pochłaniającą, I – natężenie wiązki promieniowania po przejściu przez absorbent, x – grubość warstwy osłabiającej,  - liniowy współczynnik osłabiania materiału. W widmie ciągłym emitowanym z lampy RTG składowe niskoenergetyczne są osłabiane znacznie silniej niż wysokoenergetyczne. W takim przypadku prawo osłabienia podane wyżej nie może być w tej postaci stosowane. Zamiast tego osłabienie promieniowania charakteryzuje się przez podanie warstwy półchłonnej (HVL, ang. Half-Value Layer). Z definicji jest to grubość warstwy danego materiału, która osłabia do połowy pierwotne natężenie przechodzącego przez nią promieniowania. Wartości warstw półchłonnych dla różnych napięć na lampie są stablicowane, podobnie jak wartości wielkości pokrewnej - warstwy dziesięciochłonnej (TVL, ang. Tenth-Value Layer). 2017-01-25 Wykład 5.

Podstawowe dozymetryczne charakterystyki urządzeń i wytwarzanych przez nie wiązek promieniowania jonizującego (3) Po przejściu przez materię kształt widma ulega modyfikacji objawiającej się zmniejszeniem a się względnego udziału kwantów o niższej energii w wiązce. Mówimy wtedy, że zwiększa się "twardość" promieniowania. Wraz ze wzrostem "twardości" zwiększa się warstwa półchłonna, a więc druga warstwa HVL2 jest grubsza od pierwszej HVL1, trzecia od drugiej itd. Znajomość dwóch pierwszych warstw półchłonnych pozwala określić współczynnik jednorodności promieniowania Wartość J dla promieniowania X z lamp jest zawsze mniejsza od 1. Dla promieniowania monoenergetycznego grubość kolejnych warstw półchłonnych jest jednakowa , zaś współczynnik jednorodności J = 1. Pojęcie warstwy półchłonnej charakteryzuje "twardość" promieniowania i w połączeniu z wartością napięcia na lampie daje przybliżoną informację o widmie promieniowania. W praktyce w medycynie promieniowanie X charakteryzuje się podając napięcie i filtrację (własną i zewnętrzną) , np.: 50 kV i 1 mm Al. 2017-01-25 Wykład 5.

Podstawowe dozymetryczne charakterystyki urządzeń i wytwarzanych przez nie wiązek promieniowania jonizującego (4) Wydajność lampy rentgenowskiej, Wd,U : gdzie: Kd,U – kerma w powietrzu mierzona w osi wiązki w odległości d od ogniska lampy dla napięcia U, I∙t – obciążenie prądowo-czasowe lampy (ekspozycja). Wydajność lampy Wd,U jest to moc kermy w powietrzu przypadająca na jednostkę natężenia prądu anodowego (zwykle 1 mA) w określonej odległości (d = 1 m) od ogniska i dla danego napięcia anodowego U. W układzie SI wydajność lampy wyrażana jest w jednostkach [Gy/C] lub [Gy/A·s], zwyczajowo wydajność lampy podaje się w [mGy/mA·s]. Parametr ten jest zwykle podawany przez producenta lampy (zestawu RTG) albo mierzony za pomocą dawkomierza jonizacyjnego. Jeżeli wartość ta nie jest podana lub nie możemy jej zmierzyć – wyznaczamy ja w oparciu o polską normę – PN-86/J-80001 „Obliczanie osłon stałych” 2017-01-25 Wykład 5.

Bezpieczna praca ze źródłami promieniowania jonizującego i urządzeniami radiologicznymi Rozporządzenie Rady Ministrów w sprawie szczegółowych Warunków bezpiecznej pracy ze źródłami promieniowania jonizującego (Dz. U. z 2006 r. Nr 140, poz. 994) – wydane na podstawie art. 45 Ustawy. Wymienione wyżej rozporządzenie uwzględnia w szczególności: 1. Wymagania techniczne i wymagania ochrony radiologicznej dotyczące pracowni stosujących źródła promieniowania jonizującego oraz wymagania dotyczące samych urządzeń 2. Wzory tablic ostrzegawczych stosowanych w pracowniach różnego typu i podział na klasy pracowni izotopowych z otwartymi źródłami prom. 3. Wymagania przy pracy w terenie ze źródłami promieniotwórczymi 4. Sposób prowadzenia kontroli, jej częstotliwość i dokumentowanie, zakres i sposób ewidencji źródeł oraz wzory kart ewidencyjnych. 2017-01-25 Wykład 5.

Przykłady zamkniętych źródeł promieniowania dla medycyny / 1 Aplikator oftalmiczny „ziarnowy” (brachyterapia) „Ziarno” I-125 2017-01-25 Wykład 5.

Przykłady zamkniętych źródeł promieniowania dla medycyny / 2 „Igły” stosowane w brachyterapii raka prostaty 2017-01-25 Wykład 5.

Przykłady zamkniętych źródeł promieniowania dla medycyny /3 „Ołówek” znacznik Co-60 (Scyntygrafia) 2017-01-25 Wykład 5.

Przykłady źródeł zamkniętych promieniowania w różnych obudowach Źródła Co-60 (Cs-137) do teleterapii 2017-01-25 Wykład 5.

Przykłady zamkniętych źródeł promieniowania do radiografii przemysłowej / 1 Kapsuły Ir-192 lub Yb -169 2017-01-25 Wykład 5.

Źródło Ra-226 do radiografii Przykłady zamkniętych źródeł promieniowania do radiografii przemysłowej / 2 Źródło Ra-226 do radiografii 2017-01-25 Wykład 5.

Przykłady zamkniętych źródeł promieniowania do radiografii przemysłowej / 3 Źródło Cf-252 2017-01-25 Wykład 5.

Przykłady zamkniętych źródeł promieniowania do radiografii przemysłowej / 4 Źródło Ir-192 lub Co-60 2017-01-25 Wykład 5.

Przykłady zamkniętych źródeł promieniowania do eliminacji ładunku elektrostatycznego Źródło Po-210 2017-01-25 Wykład 5.

Bezpieczna praca ze źródłami promieniowania jonizującego i urządzeniami radiologicznymi Rozporządzenie Ministra Zdrowia w sprawie szczegółowych warunków bezpiecznej pracy z urządzeniami radiologicznymi (Dz. U. z 2006 r. Nr 180, poz. 1325) – wydanym na podstawie art. 46 Ustawy 2017-01-25 Wykład 5.

Kolimator wielolistkowy 2017-01-25 Wykład 5.

Dziękuję Państwu za uwagę 2017-01-25 Wykład 5.