Základy toxikologie a bezpečnosti práce: část bezpečnost práce

Transkript

1 Základy toxikologie a bezpečnosti práce: část bezpečnost práce T1ZA 2017 Přednášející: Ing. Jaroslav Filip, Ph.D. (U1/210, jfilip@utb.cz) Garant + přednášející části toxikologie: Ing. Marie Dvořáčková, Ph.D.

2 Radioaktivní látky úvod, pojmy Atom protony a neutrony v jádře (nucleus), elektrony v orbitalech Chemické reakce reagují elektrony Jaderná reakce reagují i jádra Isotop atomy téhož prvku se stejným Z ale odlišným A ( 12 C - 13 C, 1 H, 2 H...) Isobar atomy různých prvků se stejným A ale odlišným Z ( 14 C 14 N...) Nuklid atomy prvku se stejným A i Z Radionuklid nuklid vykazující radioaktivitu Nukleonové číslo Protony + neutrony Protonové číslo Protony N = Neutronové číslo Ionizující záření záření s dostatečnou energie na ionizaci jinak neionizovaných vazeb h"p://chemistry.tutorvista.com/nuclear- chemistry/radioac7ve- elements.html

3 Radioaktivní látky nukleární reakce Radioaktivita schopnost jader atomů procházet spontánní změnou složení nebo energetických stavů za emise vysokoenegického záření. Hlavní jaderné reakce α-rozpad jádro se zbaví 2 n0 a 2p+ β - rozpad přeměna jednoho n0 na p+ za emise elektronu a antineutrina β + rozpad přeměna jednoho p+ na n0 za emise pozitronu (e + ) a neutrina (ν) Elektronový záchyt, Electron capture, EC proton reaguje s elektronem z elektronového obalu p + + e - -> n 0 + ν Deexcitace (stabilizace, izomerický přechod) typický průvodní jev α a β rozpadů. Není jadernou reakcí, ale je příčnou γ záření. Více informací zde: h"p://astronuklfyzika.cz/jadradfyzika.htm α rozpad β- rozpady Deexcitace h"ps:// sciences/why- are- certain- elements- radioac7ve- causes- examples.html

4 Radioaktivní látky nukleární reakce Radioaktivita schopnost jader atomů procházet spontánní změnou složení nebo energetických stavů za emise vysokoenergetického záření. Druhy radioaktivity α-záření - jádra helia β-záření - elektrony (pozitrony) a neutrina (antineutrina) γ-záření fotony β+ rozpad β- rozpad Více informací zde: h"p://astronuklfyzika.cz/jadradfyzika.htm

5 Radioaktivní látky radioaktivita Druhy radioaktivity α-záření - jádra helia 4 2He. Protony kladný náboj. Silná interakce s hmotou, snadno odstínitelné β-záření - elektrony (pozitrony) a neutrina (antineutrina). Taktéž elektrický náboj. Ca 100x pronikavější hůře odstínitelné. Pozitronové záření téměř okamžitá anihilace s e- za vzniku 2 γ fotonů. γ-záření elektromagnetické záření proud fotonů. Bez náboje, ale silně ionizující, největší pronikavost (malá interakce s hmotou). Záření g deexcitace vybuzených jaderných hladin. Záření X přeskoky elektronů při EC. Konverzní elektrony, Augerovy elektrony... Neutronové a protonové záření u přírodních zdrojů prakticky nulová intenzita. Běžné zářiče prakticky vždycky směs záření α + γ, β + γ... Čisté γ radionuklidy 99m Tc, 81m Kr využití v medicíně (absence více škodlivé korpuskulární složky). Více informací zde: h"p://astronuklfyzika.cz/jadradfyzika.htm

6 Radioaktivní látky charakteristiky záření Aktivita zářiče úbytek množství dosud nepřeměněných jader v čase A(t) = -dn(t) /dt; A(t) aktivita zdroje v čase t. N(t) počet dosud nepřeměněných jader v čase t. Jednotka 1 Becquerel (Bq) = 1 rozpad/1 s. Specifická aktivita hmotnostní (Bq/g), objemová (Bq/ml). Časová funkce radioaktivního rozpadu N(t) = N 0. e -λ.t ; N0 množství nepřeměněných jader v čase t = 0s. l rozpadová (přeměnová) konstanta. Poločas rozpadu (přeměny) T 1/2 doba za kterou se rozpadne přesně ½ původního množství jader N(T 1/2 ) = N 0 /2 N(T 1/2 )/N 0 = ½ = e -λ.t1/2 ln1/2 = -λ.t 1/2 T 1/2 = ln2/λ = /λ N(t) = N 0. e -(ln2/t1/2).t Více informací zde: h"p://astronuklfyzika.cz/jadradfyzika.htm

7 Radioaktivní látky charakteristiky záření Energie částice záření zásadní pro charakteristiku záření. Běžně používaná jednotka ev (a násobky kev, MeV, GeV...). 1 ev = 1.6X10-13 J Dávka záření D energie absorbovaná jedním kilogramem ozářené hmoty. Jednotka gray (Gy) = J.s -1 Dávkový příkon charakterizuje změnu dávky v čase Gy.s -1 Ekvivalentní dávka v organismu H T = D TR.w R ; D TR střední dávka záření R orgánu T, w R radiační váhový faktor pro záření R. Jednotka sievert (Sv) Efektivní dávka E = Σw T.H T ; w T tkáňový váhový faktor. Jednotka Sv Více informací např. zde: h"ps:// cs/resource/pdf/studijni- materialy/zareni.pdf

8 Radioaktivní látky detekce záření Principy detekce záření: - Elektrické detektory záření ionizací generuje v detektoru elektrický proud, který je vyhodnocen. Ionizační komory, Geiger-Müllerovy počítače, krystalové a polovodičové detektory - scintilační detektory záření je přeměněno na luminiscenci (elmag záření v oblasti UV-VIS), která je vyhodnocena po přeměně na elektrický signál. Scintilátor látka schopná přeměny radiačního záření na UV-VIS. - samostatné detektory využívají látky měnící některé své vlastnosti přímo integrací se zářením. Tyto změny jsou vyhodnocovány. Druhy detektorů: - kontinuální podávají informaci o aktuálních hodnotách záření - integrální zaznamenávají dlouhodobé hodnoty záření Výše zmíněné detektory měří většinou intenzitu záření ( radiometry ). Důležitá bývá i informace o spektru záření spektrometry (radiometry s různými filtry). Více informací zde: h"ps:// cs/resource/pdf/studijni- materialy/zareni.pdf

9 Radioaktivní látky biologické účinky záření Možnosti expozice: - vnější radiace nejčastější případ. Kromě umělé radiace (zdravotnická zobrazovací zařízení, stavební materiály aj.) i přirozená radioaktivita. Kosmické záření, horniny obsahující radioizotopy (...). - vnitřní expozice inhalace nebo pozření radionuklidu. Poškozování buněk radiací zevnitř, navíc možnost depozice v různých orgánech, tedy delší účinek. Možné exponenty např. voda kontaminovaná radioaktiv. podložím, radon uvolňovaný některými stavebními materiály... Vlastní působení: - přímá ionizace nejzávažnější poškození buněk. Rozbití DNA => malfunkce v buněčném dělení. Buď smrt buňky, příp. rakovinné bujení. Opravné mechanismy buněk schopnost přežít závisí na časovém rozložení ekvivalent. dávky vzhledem k rychlosti reparačních mechanismů. - nepřímá ionizace ionizace molekul vody za vzniku volných radikálů (reactive oxygen species, ROS) s negativními oxidačními účinky. Proti ROS ale víc biologických reparačních mechanismů. - Stochastické vs. deterministické účinky h"ps:// cs/resource/pdf/studijni- materialy/zareni.pdf h"p:// jak- prezit- ve- vesmiru- se- zarenim.html

10 Radioaktivní látky přírodní zdroje radioaktivity Většina prvků v přírodě je směsí izotopů! Přírodní radionuklidy primordiální Radionuklid T 1/2 Přírodní aktivita 235 U 7,04 x 10 8 let 0,72 % ze všeho přírodního uranu 238 U 4,47 x 10 9 let 99,3 % ze všeho přírodního uranu, v běžné hornině 0,5 až 4,7 ppm 232 Th 1,41 x let 1,6 až 20 ppm v běžné hornině, průměrně v zemské kůře 10,7 ppm 226 Ra 1,6 x 10 3 let 16 Bq/kg ve vápenci a 48 Bq/kg ve vyvřelých horninách 222 Rn 3,82 dne Průměrná koncentrace ve vzduchu v USA 0,6 až 28 Bq/m 3 40 K 1,28 x 10 9 let 0,037 až 1,1 Bq/g v půdě 235 U, 238 U a 238 Th se dále rozpadají aktinouranovou, uranovou a thoriovou rozpadovou řadou na další přírodní radionuklidy zdroj:

11 Radioaktivní látky přírodní zdroje radioaktivity Většina prvků v přírodě je směsí izotopů! Přírodní radionuklidy - sekundární C měkký b zářič (155 kev), radiokarbonová metoda. T 1/2 = 5730 let - Tritium 3 1H měkký b zářič (19 kev), T1/2 = 12.3 let - 7 Be T 1/2 = dnů

12 Radioaktivní látky přírodní zdroje radioaktivity Většina prvků v přírodě je směsí izotopů! Umělé radionuklidy výroba ozařováním produkčních terčíků. Reaktory ozařování neutrony (výroba β - zářičů). Urychlovačem řízený neutronový generátor urychlený svazek p + dopadá na primární terčík à produkce neutronů, které exponují sekundární (produkční) terčík. Cyklotrony ozařování protony (β + zářiče) příklady: 60 Co, 99m Tc čisté gama zářiče, 90 Y, 169 Er β zářiče. 131 I ( Radiojód ) - β a γ, 223 Ra- α. Radioterapie 223 Rd, 201 Tl, 227 Th použití v medicínské diagnostice, radiokonjugáty 11 C, 13 N, 15 O, 18 F, 51 Cr, 67 Ga, 123 I, 177 Lu rovněž diagnostika, radiolabelling 81m Kr, 133 Xe diagnostika plicní ventilace 137 Cs etalon pro spektrometrii, medicínské i průmyslové uplatnění, β - a γ zářič. 239 Pu reaktory. 241 Am α zdroj, mj. požární hlásiče. 252 Cf neutronový zdroj Zdroj: h"p://astronuklfyzika.cz/jadradfyzika4.htm

13 Radioaktivní látky legislativa Zákon č. 263/2016 o mírovém využití atomové energie (atomový zákon) platnost od Implementuje Evropské předpisy EURATOM upravující přepravu radioaktivního odpadu a vyhořelého paliva, radioaktivní látky ve vodě k lidské spotřebě, bezpečnostní standardy ochrany před ionizujícím zářením a stanovuje rámec Společenství pro jadernou bezpečnost jaderných zařízení a Společenství pro odpovědné a bezpečné nakládání s vyhořelým palivem a radioaktivním odpadem. - Nevztahuje se na expoziční situace v důsledku ozáření z minerálních vod spadajících pod jiný předpis, z vod se spotřebou <10m3/den nebo zásobující <50osob a z přírodního pozadí. - Předkládá povinnosti a předpoklady pro všechny oblasti využití JE a následně pro jednotlivé oblasti - Zastřešující dozorový orgán Státní úřad pro jadernou bezpečnost, SÚJB Zdroj: h"p://astronuklfyzika.cz/jadradfyzika4.htm

14 Radioaktivní látky legislativa Zákon č. 263/2016 o mírovém využití atomové energie (atomový zákon) platnost od Definuje mj. tyto pojmy: - výchozí materiál (uran, i ochuzený o 235 U, thorium, jejich sloučeniny, slitiny a materiál obsahující U či Th) - zvláštní štěpný materiál ( 239 Pu, 233 U, uran obohacený o 233 U nebo 235 U) - vybraná položka materiál, zařízení a technologie k navrhované a vyráběné k využití v jaderné oblasti - položka dvojího použití vybraná položka, která je ale využitelná i mimo jader. oblast - radioaktivní látka jakákoliv látka obsahující radionuklid (v určité míře) - zdroj ionizujícího záření radioaktivní látka či cokoliv ji obsahující nebo generátor záření - radionuklidový zdroj Zdroj: h"p://astronuklfyzika.cz/jadradfyzika4.htm

15 Radioaktivní látky legislativa Zákon č. 263/2016 o mírovém využití atomové energie (atomový zákon) Dále definuje: Ozáření vystavení osoby IZ kromě pozadí - profesní ozáření, lékařské ozáření, havarijní ozáření, potenciální ozáření, nelékařské ozáření RTG sken Expoziční situace všechny okolnosti vedoucí k ozáření fyzické osoby nebo ŽP ionizujícím zářením Plánované - spojené se záměrným využití zdrojů IZ, např. pracoviště s možností zvýšeného ozáření z přírodního zdroje (NORM, paluby letadel) Existující expoziční situace - ozáření z přírodního zdroje záření na pracovišti, ve stavbě, z vody a stav. materiálu; Následek nehodových expozičních situací nebo jiných okolností Nehodové expoziční situace

16 Radioaktivní látky legislativa Zákon č. 263/2016 o mírovém využití atomové energie (atomový zákon) Zákon dále upravuje tyto oblasti mírového využívání JE: - Využívání JE - Radiační ochrana - Nakládání s radioaktivním odpadem a vyhořelým palivem, poplatky za ukládání - Schvalování výrobků v oblasti mírového využití JE, přeprava - Monitorování radiační situace - Zvládání radiační mimořádné události - Zabezpečení - Nešíření jaderných zbraní Zdroj: h"p://astronuklfyzika.cz/jadradfyzika4.htm

17 Radioaktivní látky legislativa Zákon č. 263/2016 o mírovém využití atomové energie (atomový zákon) Využití JE požadavky na technickou bezpečnost zařízení, povolování zařízení a povinnosti držitele povolení, umístění jaderného zařízení... Radiační ochrana limity ozáření, ochrana pracovníků, kategorizace zdrojů záření, pracovišť a pracovníků - Limity ozáření pro obyvatele, pro radiační pracovníky a pro žáky a studenty - zdroje záření z hlediska míry ohrožení zdraví a ŽP nevýznamné, drobné, jednoduché, významné a velmi významné. - kategorie radionuklidových zdrojů z hlediska transportu a jejich zabezpečení kategorie zabezpečení - pracoviště na nichž se vykonává radiační činnost kategorie I. IV. - radiační pracovníci podle možné míry rizika kategorie A nebo B Zproštění vymezení radiačních činností, které lze vykonávat bez povolení či ohlášení

18 Radioaktivní látky legislativa Zákon č. 263/2016 o mírovém využití atomové energie (atomový zákon) Hodnoty a vlastní kategorizace jsou specifikovány ve vyhláškách: 162/2017 Sb. Vyhláška o požadavcích na hodnocení bezpečnosti podle atomového zákona 35/2017 Sb. Nařízení vlády, kterým se stanoví sazba jednorázového poplatku za ukládání radioaktivních odpadů a výše příspěvků z jaderného účtu obcím a pravidla jejich poskytování 21/2017 Sb. Vyhláška o zajišťování jaderné bezpečnosti jaderného zařízení 464/2016 Sb. Vyhláška o postupu při poskytování dotace ze státního rozpočtu na přijetí opatření ke snížení míry ozáření z přítomnosti radonu a jeho produktů přeměny ve vnitřním ovzduší staveb pro bydlení a pobyt veřejnosti a na přijetí opatření ke snížení obsahu přírodních radionuklidů v pitné vodě určené pro veřejnou potřebu 422/2016 Sb. Vyhláška o radiační ochraně a zabezpečení radionuklidového zdroje (limity) 409/2016 Sb. Vyhláška o činnostech zvláště důležitých z hlediska jaderné bezpečnosti a radiační ochrany, zvláštní odborné způsobilosti a přípravě osoby zajišťující radiační ochranu registranta 408/2016 Sb. Vyhláška o požadavcích na systém řízení 379/2016 Sb. Vyhláška o schválení typu některých výrobků v oblasti mírového využívání jaderné energie a ionizujícího záření a přepravě radioaktivní nebo štěpné látky 378/2016 Sb. Vyhláška o umístění jaderného zařízení

19 Radioaktivní látky legislativa Zákon č. 263/2016 o mírovém využití atomové energie (atomový zákon) Hodnoty a vlastní kategorizace jsou specifikovány ve vyhláškách: 377/2016 Sb. Vyhláška o požadavcích na bezpečné nakládání s radioaktivním odpadem a o vyřazování z provozu jaderného zařízení nebo pracoviště III. nebo IV. kategorie 376/2016 Sb. Vyhláška o položkách dvojího použití v jaderné oblasti 375/2016 Sb. Vyhláška o vybraných položkách v jaderné oblasti 374/2016 Sb. Vyhláška o evidenci a kontrole jaderných materiálů a oznamování údajů o nich 362/2016 Sb. Vyhláška o podmínkách poskytnutí dotace ze státního rozpočtu v některých existujících expozičních situacích 361/2016 Sb. Vyhláška o zabezpečení jaderného zařízení a jaderného materiálu 360/2016 Sb. Vyhláška o monitorování radiační situace 359/2016 Sb. Vyhláška o podrobnostech k zajištění zvládání radiační mimořádné události 358/2016 Sb. Vyhláška o požadavcích na zajišťování kvality a technické bezpečnosti a posouzení a prověřování shody vybraných zařízení 347/2016 Sb. Nařízení vlády o sazbách poplatků na odbornou činnost Státního úřadu pro jadernou bezpečnost

20 Radioaktivní látky legislativa Zákon č. 263/2016 o mírovém využití atomové energie (atomový zákon) Limity pro obyvatele (za rok): a) pro součet efektivních dávek ze zevního ozáření a úvazků efektivních dávek z vnitřního ozáření 1 msv, b) pro ekvivalentní dávku v oční čočce 15 msv a c) pro průměrnou ekvivalentní dávku na každý 1 cm 2 kůže 50 msv bez ohledu na velikost ozářené plochy. Limity pro radiačního pracovníka: a) celkově 20 msv za kalendářní rok nebo max. 100 msv za 5 po sobě jdoucích kalendářních let a současně 50 msv za 1 rok b) pro ekvivalentní dávku v oční čočce 100 msv za 5 po sobě jdoucích let a současně 50 msv v 1 roce, c) pro průměrnou ekvivalentní dávku na každý 1 cm 2 kůže 500 msv za kalendářní rok bez ohledu na velikost ozářené plochy a d) pro ekvivalentní dávku na ruce od prstů až po předloktí a na nohy od chodidel až po kotníky 500 msv za jeden kalendářní rok. Limity pro žáka/studenta ve věku od 16 do 18 let, kteří jsou povinni v průběhu svého studia pracovat se zdrojem IZ (za 1 rok) a) pro součet efektivních dávek ze zevního ozáření a úvazků efektivních dávek z vnitřního ozáření 6 msv, b) pro ekvivalentní dávku v oční čočce 15 msv, c) pro průměrnou ekvivalentní dávku na každý 1 cm 2 kůže 150 msv bez ohledu na ozářenou plochu a d) pro ekvivalentní dávku na ruce od prstů až po předloktí a na nohy od chodidel až po kotníky 150 msv. Limity pro žáka/studenta... mladšího 16(18) let, jsou shodné s obecnými limity pro obyvatele(radiačního pracovníka).