خطرات ناشي از مواد راديواكتيو

بطور كلي، خطرات ناشي از مواد راديواكتيو به دو دسته خطرات ناشي از تابش خارجی و خطرات ناشي از تابشهای داخلي تقسيم مي شوند. مقدار تابش خارجي بستگي به طبيعت تابش، قدرت چشمه و زمان پرتوگیری دارد و با عواملی چون نصب حفاظ و ايجاد فاصله، قابل كنترل خواهد بود.

شدت خطر تنفس مواد راديواكتيو اساساً بستگي به مکان قرارگیری ماده، روش و ميزان دفع آن از بدن دارد. كنترل آن مستلزم مقررات آزمايشگاه، نظافت و تهويه مناسب مي باشد.

تقسيم بندي نوكلئيدها بر اساس سميت

با توجه به عوامل موثر در خطرات ناشي از تنفس نوكلئيدهاي مختلف، جدول 6-1 تنظيم شده و سميت[1] نسبي تعدادي از آنها را نشان مي دهد.

اين جدول مجموعه اي از نوكلئيدها را كه بيشترين احتمال يافت شدن در مايعات و يا گازها را دارند، ارائه مي دهد. گزارش فنی شماره 15 آژانس بين المللي انرژي اتمي (IAEA Tech. Report No. 15) ليست كاملي را ارائه مي دهد. براي ALI نشريه شماره 30- ICRP و يا NRPB-R82 را ملاحظه كنيد.

مقدار ماده از هر گروه سمي كه مي تواند در آزمايشگاه بكار گرفته شود مسلماً به نوع كار، و استاندارد روشهاي اتخاذ شده بستگي دارد. جدول 6-2 راهنماي مناسبي در مورد استانداردهاي امكانات آزمايشگاهي مورد نياز سطوح مختلف اكتيويته مي باشد.

جدول 6-1   تقسيم بندي راديونوکلیدها  براساس سميت رادیو اکتیویته آنها

جدول 6-2  استاندارد امكانات آزمايشگاهي در اكتيويته هاي مختلف

هدف ارائه راهنمايي جهت تعيين حدود وسعت كار كه مي تواند بطور معقول به عهده گرفته شود، مي باشد. با توجه به پيچيدگي و خطرات ذاتي روشها، فاكتورهاي اصلاحي بايد بكار گرفته شوند(جدول 6-3)

جدول 6-3  روشها و فاكتورهاي اصلاحي

حفاظ

            از مقررات داده شده در فصل 4 (^1-CE rad h 53/0 = آهنگ دز گاما در يك متري)، كه در آن C اكتيويته بر حسب كوري و E انرژي كل گاما در هر فروپاشی است، مقدار دز حاصل از يك ميكروكوري از يك گسیلنده گاما با انرژي MeV1 برابر ^1-mR h  53/0 در يك متري است. كار با اين مقدار اكتيويته براي مدت كوتاهي ممكن است عاري از خطر باشد، ولي يك چشمه بزرگتر ، يا همان چشمه در يك فاصله كوتاهتر، نياز به حفاظ دارد.

چنانچه بتوان فرض نمود كه هيچ يك از فوتونهاي پراكندگي كامپتون به آشكارساز نرسد، محاسبه حفاظ گاما بسيار ساده خواهد بود. در اين حالت سيستم داراي مختصات «پرتوي باريك» بوده و تضعيف[2] بصورت نمايي است.

كه در آن I_x مقدار شدت با ضخامت x جذب كننده، _٠ Iشدت بدون جذب كننده،  نيمه ضخامت و x ضخامت جذب كننده است.

در كاربردهاي عملي حفاظ، از فوتونهاي پراكندگي كامپتون نمي توان صرف نظر كرد، و تضعيف، ديگر خطي نيست. اين حالت داراي مختصات «پرتو وسيع» مي باشد. بنابراين، مقررات حفاظ شديداً به مختصات هندسي حفاظ و چشمه بستگي دارد كه در حالتي كه آشكارساز و چشمه هر دو بوسيله حفاظ پوشيده شده باشند بیشینه است. در جدول 6-4 اين مشخصات براي دو ماده مخصوص حفاظ، سرب و بتون آورده شده است.

درصد تضعيف براي پرتو گاما 1، 2 و3 مگا الكترون ولت داده شده و ضخامتها بر حسب سانتي متر است. بعنوان مثال، اين جدول نشان مي دهد كه 65/3 سانتيمتر سرب يا 25 سانتيمتر بتون، دز حاصل از 10 ميلي كوري گسیلنده گاما با انرژي MeV1        (^1-mR h3 /5 در يك متري) را تا 10 درصد (^1-mR h 53/0) كاهش مي دهد. چنانچه 1 كوري اكتيويته داشته باشيم براي همان ميزان دز به 10 سانتيمتر سرب نياز خواهد بود.

 جدول 6-4 حفاظ گاما بوسيله سرب و بتون

هزينه حفاظ گاما

اگرچه، سرب غالباً بعنوان حفاظ گاما بكار مي رود، و در صورت كمبود فضا از ارزش بالايي برخوردار است ولي با توجه به هزينه بالاي آن كه چند صد برابر هزينه بتون است بكارگيري بتون از نظر اقتصادي مقرون به صرفه خواهد بود. (هنگام نگارش اين كتاب يك آجر سربي با ضخامت 10 سانتيمتر و سطح 10 سانتيمتر مربع 12 پوند، در صورتي كه هر متر مكعب بتون 18 پوند هزينه داشت). از آجرها و يا بلوكهاي بتوني نيز مي توان استفاده نمود كه به آساني قابل تهيه است. براي بعضي از اهداف قطعات كوچك آهن و فولاد در داخل بتون كه منجر به حصول ضخامت و هزينه مابين سرب و بتون مي گردد بكار مي رود. با توجه به اينكه هوا ارزانترين حفاظ مي باشد مي توان با استفاده از فاصله حداكثر استفاده را از آن نمود. در بعضي از موارد، مثلاً چشمه هاي راديوگرافي و يا نگهداري موقتي، ديگر چشمه هاي بسته، به شرط عدم وجود خطر خوردگي يا انحلال، مي توان از آب استفاده نمود. اغلب از آب بعنوان كند كننده و حفاظ مناسب جهت چشمه هاي نوترون Sb/Be استفاده مي شود. در كليه مسائل حفاظ، بايد به اين مسئله توجه نمود كه تابش يك پديده p4 (انتشار كروي) است. ايجاد حفاظ سربي روي ميز يا زير هود كافي نيست چرا كه فقط يك قسمت را مي پوشاند. دزهاي كاملاً بالا  مي توانند از روي ميز و يا كف هود به پاها برسند. همچنين بايد دريافت دز در اطاقهاي بالا و افراد را در نظر داشت. دز حاصل از يك گسیلنده گاما با انرژي MeV1 و اكتيويته   GBq37 (Ci 1) در فاصله 30 سانتيمتري از پشت حفاظ سربي به ضخامت 10 سانتيمتر برابر mGy6  (^{1 –}  mR h6) خواهد بود، در حاليكه مقدار دز در فاصله 5/2 متري بالا و پايين چشمه بدون حفاظ معادل mGy 1 (^{1 –} mR h 100) مي باشد و ممكن است به افراد اطاقهاي ديگر آسیب برساند. اورانيوم تهي شده[3] كه داراي دانسيته بالايي نسبت به سرب است در بعضي از مواقع براي ايجاد بیشینه حفاظ در حداقل فضا بكار مي رود ولي هزينه آن بالاست. از جيوه نيز كه داراي مزاياي زيادي است استفاده شده ولي داراي معايب هزينه بالا، خوردگي احتمالي و نيز خطر از بين رفتن اتفاقي آن در حفاظ مي باشد.

پراكندگي در هوا

براي چشمه هاي گاما با اكتيويته كمتر از  GBq 18 (Ci 5/0) پراكندگي در هوا اهميتي ندارد، ولي هنگامي كه با چشمه هاي بزرگتري در پشت حفاظ كار شود مي توان با ايجاد حفاظهاي موثر از پرتوهای ناشي از پراكندگي در هوا جلوگيري نمود، كه در غير اين صورت ايجاد دزي بالاتر از دز حاصل از تابش مستقيم مي نمايد. مثلاً پرتوهای حاصل از پراكندگي كبالت- 60 با اكتيويته TBq 7/3 (100كوري) كه در فاصله 30 سانتيمتري پشت ديواره اي با ارتفاع 25/1 متری قرار دارد دزي معادل mGy 1 (^{1 –} mR h 100) در دو متري طرف ديگر ديواره بوجود مي آورد و اين، در صورتي است كه حفاظ تنها جهت كاهش دز انتقالي بكار رود. همچنين پراكندگي در ديواره هاي اطراف حفاظ، ديوارها يا سقف نيز ايجاد دز زياد مي نمايد و اين به فاكتورهايي چون مواد بكار رفته در ساختمان و يا فاصله چشمه بستگی دارد. بنابراين در مواقع ضروري بايد ميزان دز اندازه گيري و محاسبه شده و حفاظهاي بالا و پايين لازم تهيه شوند.

 حفاظ بتا

از آنجا که ذرات بتا دارای برد محدودی هستند، معمولاً می توان با قراردادن موادی با عدد اتمی پایین از نفوذ آنها جلوگیری کرد. چنانچه از فلزات سنگین جهت حفاظ استفاده شود، تابش ترمزی ایجاد می گردد. در مورد گسیلنده های بتا – گاما حفاظهای گاما می توانند از نفود بتا و نیز تابش ترمزی جلوگیری کند، هر چند در بعضی از حالات ممکن است دز حاصل از تابش ترمزی قابل مقایسه با دز حاصل از تابش گاما باشد. مثلاً تولیوم – 170(Tm¹⁷⁰)  پرتو گاما با انرژی MeV084/0 و با انشعاب 3 درصد گسیل نموده و دارای فاکتور – k معادل 0025/0 مي باشد.[1]

تابش ذرات بتا شامل 22 درصد انرژی MeV 87/0 و 78 درصد انرژی MeV 97/0 می باشد. بر اساس ضخامت چشمه، پرتوهای ثانویه (تابش ترمزی و پرتو ایکس حاصل از بتا) میزان دزی معادل 10 برابر میزان دز حاصل از پرتو گاما تولید می نماید و این یک حالت استثنایی است چرا که معمولاً دز حاصل از پرتوهای ثانویه می تواند در مقایسه با دز حاصل از پرتوهای گامای اولیه صرف نظر گردد. قسمتی از انرژی بتا که بصورت تابش ترمزی ظاهر می گردد تقریباً معادل   است.

بهترین مواد برای جلوگیری از نفوذ پرتو بتای خالص پرسپکس یا موادی با عدد اتمی پایین است. پرسپکس می تواند نور را از خود عبور دهد و نیز محکم و مقاوم می باشد و کار کردن با آن آسان است. شیشه ارزان، ولی شکننده بوده و کار کردن با آن آسان نیست.

چنانچه مشاهده طرف دیگر حفاظ ضروری نباشد می توان از آلومینیوم یا چوب نیز استفاده کرد. ضخامت (برحسب^2-mg cm) لازم جهت محافظت کامل بستگی به انرژی بتا دارد. جدول 6-5 ضخامتهای لازم را برحسب میلیمتر برای انرژیهای مختلف بتا در مواد گوناگون نشان می دهد.

از آنجا که ماده گسیلنده بتا خالص با انرژی بالاتر از MeV 2 وجود ندارد، می توان نتیجه گرفت پرسپکس یا مواد معادل آن با ضخامت 2 سانتیمتر جهت جلوگیری از نفوذ آن کافی است و این وقتی صادق است که تولید تابش ترمزی چندان اهمیتی نداشته باشد. شیشه های معمولی برای گسیلنده بتا با انرژی پایین تر از MeV 1 کافی بوده و در محلولها ذرات بتا بطور قابل ملاحظه ای توسط خود محلول حفاظ می شوند.

جدول 6-5

ذرات آلفا

از آنجاییکه برد ذرات آلفا حتی با بالاترین انرژی حداکثر چند سانتیمتر است لذا می توان با قرار دادن  ورقه کاغذی از نفوذ آنها جلوگیری نمود. هر چند که این ذرات فاقد خطر پرتوگیری خارجی هستند ولی دارای خطر شدید آلودگی می باشند.

[1]. مترجم: فاكتور – k عبارت است از ضریب تبدیل پرتوگیری به میزان دز .

[1] . Toxicity

[2] . Attenuation

[3] . Depleted