Stralingsveiligheid niveau 5

1
Stralingsveiligheid niveau 5

• Frits Pleiter

2
Indeling

• atoom- en kernfysica (1)
• wisselwerking (3)
• röntgentoestel (2)
• afscherming (3)
• detectie (4)
• radiobiologie (6)
• het objectieve risico van straling (6)
• subjectieve risicoacceptatie (6)
• grootheden en eenheden (5)
• wet- en regelgeving (7)
• praktische stralingshygiëne (8 - 10)
• afval (11)

3
Wisselwerking

• wisselwerking van ?-deeltjes
• energieafgifte door inelastische botsingen met
  elektronen
• recht spoor van excitaties en ionisaties
• typische energie 5 MeV
• dracht in lucht 30 mm
• dracht in weefsel 30 ?m

4
Wisselwerking

• wisselwerking van ?--deeltjes
• energieafgifte door inelastische botsingen met
  elektronen
• verstrooiing door elastische botsingen met
  elektronen
• uitwaaierend spoor van excitaties en ionisaties
• remstraling veroorzaakt relatief energieverlies
  ?Erem / E EZ / 800
• begrip dracht niet zinvol, men spreekt van
  maximale dracht
• ?-spectrum exponentieel verzwakt
• typische energie 1 MeV
• max. dracht in lucht 5 m
• max. dracht in weefsel 5 mm

5
Wisselwerking

• wisselwerking van ?-deeltjes
• zie wisselwerking van ?--deeltjes
• aan het eind van de dracht treedt annihilatie op
• ? e- ? 2 ? 511 keV

6
Wisselwerking

• wisselwerking van ?- en röntgenfotonen
• a) foto-effect
• effect ? Z5 / E3
• gevolgd door
• röntgen-foton
• auger-elektron
• b) Compton-effect
• effect ? Z
• c) paarvorming
• effect ? Z2
• alleen als E? gt 2 ? 511 1022 keV
• gevolgd door
• annihilatie

7
Wisselwerking

• wisselwerking van ?- en röntgenfotonen
• bij lage energie en grote Z domineert foto-effect
• bij hoge energie en grote Z domineert paarvorming
• in tussengebied domineert Compton-effect

8
Afscherming

• afscherming van ?-deeltjes
• ?-deeltje passeert niet de dode laag van de huid
• geen afscherming tegen externe straling nodig
• zeer riskant bij inwendige besmetting !

9
Afscherming

• afscherming van ?-deeltjes
• gebruik materiaal met lage Z (perspex) in verband
  met remstraling
• draag veiligheidsbril !
• gebruik alzijdige afscherming in verband met
  grote dracht !
• men werkt bij voorkeur met de massieke dracht R ?
  ? (in g/cm2) omdat
• energieoverdracht plaatsvindt via elektronen
• het aantal elektronen per gram voor de meeste
  elementen een constante is
• R ? ? daarom (bijna) onafhankelijk van het
  materiaal is
• afscherming van ?-deeltjes
• om annihilatiestraling af te schermen is
  aanvullend lood nodig

10
Afscherming

• afscherming van ?- en röntgenfotonen
• halveringsdikte d½ is de dikte die de intensiteit
  tot de helft reduceert
• lineïeke verzwakkingscoëfficiënt ? 0,693 / d½
• fotonen worden exponentieel verzwakt
• T(d) e -?d
• ook in dit geval werkt men bij voorkeur met de
  massieke halveringsdikte d½ ? ? (in g/cm2) en de
  massieke verzwakkingscoëfficiënt ? / ? (in cm2/g)
  omdat
• Compton-effect hangt nauwelijks af van Z
• energieoverdracht plaatsvindt via elektronen
• het aantal elektronen per gram voor de meeste
  elementen een constante is
• d½ ? ? en ? / ? daarom (bijna) onafhankelijk van
  het materiaal zijn

11
Afscherming

• transmissie en dosisopbouwfactor (built-up)

smalle bundelgeometrie (links) T(d) e -?d brede
bundelgeometrie (rechts) T(d) B ? e -?d B
bundelopbouwfactor (build-up) tengevolge van
verstrooiing
12
Afscherming
13
Afscherming

• keuze afschermingsmateriaal
• röntgenstraling heeft meestal een lage energie
• bij lage energie domineert het foto-effect
• lood is dan een efficiënt afschermingsmateriaal
• op een een laboratoriumtafel is weinig ruimte
• lood heeft een zeer kleine verhouding van volume
  en massa
• lood is dus handig als afschermingsmateriaal
• lood is duur en ongeschikt voor bouwkundige
  constructies
• zoals een bunker rond een versneller of
  ?-bestralingsfaciliteit
• in zon geval is beton het optimale
  afschermingsmateriaal
• niet verzwakking, maar het uiteindelijke
  stralingsniveau is van belang