Работа с закрытыми источниками излучения и устройствами, генерирующими ионизирующее излучение

Использование закрытых источников излучения и устройств, генерирующих ионизирующее излучение, регламентируется требованиями ОСПОРБ-99, государственных стандартов и технической документации на источники излучения, имеющие санитарно-эпидемиологическое заключение органов государственного санитарно-эпидемиологического надзора.

Контроль герметичности закрытых источников излучения должен проводиться в порядке и в сроки, установленные соответствующими стандартами и технической документацией на них. Не допускается использование закрытых источников ионизирующего излучения в случае нарушения их герметичности, а также по истечении установленного срока эксплуатации.

Устройство, в которое помещен закрытый источник излучения, должно быть устойчивым к механическим, химическим, температурным и другим воздействиям, иметь знак радиационной опасности.

В нерабочем положении закрытые источники излучения должны находиться в защитных устройствах, а установки, генерирующие ионизирующее излучение, должны быть обесточены.

Для извлечения закрытого источника излучения из контейнера следует пользоваться дистанционным инструментом или специальными приспособлениями. При работе с источником излучения, извлеченным из защитного контейнера, должны применяться защитные экраны и манипуляторы, а при работе с источником излучения, создающим мощность дозы более 2 мГр/ч на расстоянии 1 м, - специальные защитные устройства (боксы, шкафы и др.) с дистанционным управлением.

Мощность дозы излучения от переносных, передвижных, стационарных дефектоскопических, терапевтических аппаратов и других установок, действие которых основано на использовании радионуклидных источников излучения, не должна превышать 20 мкГр/ч на расстоянии 1 м от поверхности защитного блока с источником излучения.

Для радиоизотопных приборов, предназначенных для использования в производственных условиях, мощность дозы излучения у поверхности блока с источником излучения не должна превышать 100 мкГр/ч, а на расстоянии 1 м от нее - 3 мкГр/ч.

Мощность дозы излучения от устройств, при работе которых возникает сопутствующее неиспользуемое рентгеновское излучение, не должна превышать 1,0 мкГр/ч на расстоянии 0,1 м от любой поверхности.

Требования по защите от рентгеновского излучения рентгенофлюорографических, рентгенодиагностических, рентгенотерапевтических аппаратов регламентируются специальными правилами.

При использовании установок (аппаратов), мощность дозы излучения от которых в рабочем положении и при хранении источников излучения не превышает 1,0 мкГр/ч на расстоянии 1 м от доступных частей поверхности установки, специальные требования к помещениям не предъявляются.

Рабочая часть стационарных аппаратов и установок с неограниченным по направлению пучком излучения должна размещаться в отдельном помещении (преимущественно в отдельном здании или отдельном крыле здания); материал и толщина стен, пола, потолка этого помещения при любых положениях источника излучения и направлении пучка должны обеспечивать ослабление первичного и рассеянного излучения в смежных помещениях и на территории организации до допустимых значений.

Пульт управления таким аппаратом (установкой) должен размещаться в отдельном от источника излучения помещении. Входная дверь в помещение, где находится аппарат, должна блокироваться с механизмом перемещения источника излучения или с включением высокого (ускоряющего) напряжения так, чтобы исключить возможность случайного облучения персонала.

Помещения, где проводятся работы на стационарных установках с закрытыми источниками излучения, должны быть оборудованы системами блокировки и сигнализации о положении источника (блока источников). Кроме того, должно быть предусмотрено устройство для принудительного дистанционного перемещения источника излучения в положение хранения в случае отключения энергопитания установки или в случае любой другой нештатной ситуации.

При подводном хранении закрытых источников излучения должны быть предусмотрены системы автоматического поддержания уровня воды в бассейне, сигнализации об изменении уровня воды и о повышении мощности дозы в рабочем помещении.

При работе с закрытыми источниками излучения специальные требования к отделке помещений не предъявляются. Исключение составляют помещения, в которых проводится перезарядка, ремонт и временное хранение демонтированных приборов и установок, которые должны быть оборудованы в соответствии с требованиями для работ с открытыми источниками излучения III класса.

При использовании мощных радиационных установок и хранении закрытых источников излучения в количествах, приводящих к накоплению в воздухе рабочих помещений сверхнормативных концентраций токсических веществ, необходимо предусматривать приточно-вытяжную вентиляцию в соответствии с требованиями специальных санитарных правил.

При использовании приборов с закрытыми источниками излучения и устройств, генерирующих ионизирующее излучение, вне помещений или в общих производственных помещениях должен быть исключен доступ посторонних лиц к источникам излучения и обеспечена сохранность источников.

В целях обеспечения радиационной безопасности персонала и населения следует:

- направлять излучение в сторону земли или туда, где отсутствуют люди;

- удалять источники излучения от обслуживающего персонала и других лиц на возможно большее расстояние;

- ограничивать время пребывания людей вблизи источников излучения;

- вывешивать знак радиационной опасности и предупредительные плакаты, которые должны быть отчетливо видны с расстояния не менее 3 м.

В условиях работы с ИИИ для определения доз и контроля защиты от внешнего излучения помимо измерения доз с помощью приборов может производиться теоретический расчет. В основу расчетных методов положены некоторые закономерности распространения ионизирующих излучений, их взаимодействия с веществом и т.д. Известно, что поглощенная доза излучения прямо пропорциональна активности источника, времени облучения и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника до облучаемого объекта. В общем виде эту закономерность можно выразить формулой:

A × T

D =, (1)

R²

где:

D – поглощенная доза облучения,

А – активность источника излучения,

Т – время облучения,

R – расстояние от источника.

Активность источника определяется числом распадов за единицу времени, однако выход гамма-квантов, может не соответствовать числу актов распада. Так, у изотопа Со⁶⁰ на каждые 100 актов распада выходит 200 гамма-квантов с разной энергией, а у К⁴⁰ на 100 актов распада 12 g - квантов. Поэтому в формулу (1) необходимо ввести единицу, которая учитывала бы выход гамма-квантов и их энергию, поскольку именно эти величины и определяют дозу облучения. Такой единицей является ионизационная постоянная или гамма-постоянная, обозначаемая Кg.

В формулу (1) вводится значение гамма-постоянной (Кg).

A × T × Kg × 100 × 0,88

D = мкГр (2)

R² × 3,7 × 10⁷

Если активность изотопа выражается через гамма-эквивалент, т.е. в мг. экв. радия, то формула имеет следующий вид:

M × T × 8,4 × 100 × 0,88

D = мкГр, (3)

R²

где:

D – поглощенная доза облучения

М – гамма-эквивалент, выраженный в мг. экв. радия

Т – время облучения в часах (для персонала 1700 часов в год, для лиц из населения 8800 часов в год);

8,4 – гамма-постоянная 1 мг равновесного радия;

R – расстояние от источника в см;

А – активность в Бк;

Кg – гамма-постоянная;

0,88 – пересчетный коэффициент.

На практике расчет толщины защитных экранов проводится с помощью универсальных таблиц расчета защиты от излучения. Для пользования ими необходимо знать энергию g - излучения источника и расчетную кратность ослабления.

Величина коэффициента ослабления ионизирующего излучения определяется по формуле:

,

где:

H – замеренная на рабочем месте мощность эквивалентной дозы, мкЗв/ч;

H_{проектн.} – проектная мощность эквивалентной дозы, мкЗв/ч (табл. 8).

Таблица 8.

МОЩНОСТЬ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗЫ, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЗАЩИТЫ ОТ ВНЕШНЕГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ (ОСПОРБ-99)

Категория облучаемых лиц	Назначение помещений и территорий	Продолжительность облучения ч/год	Проектная мощность эквивалентной дозы, мкЗв/ч
Персонал	Группа А	Помещения постоянного пребывания персонала		6,0
Помещения временного пребывания персонала		12,0
Группа Б	Помещения организации и территория санитарно-защитной зоны, где находится персонал группы Б		1,2
Население	Любые другие помещения и территории		0,06

Таблицы толщины защитных экранов составлены для свинца, железа, бетона и воды (табл. 11). Для других строительных материалов можно сделать перерасчет защиты по соотношению плотности (табл. 9).

Таблица 9.

ПЛОТНОСТИ И ЭФФЕКТИВНЫЕ АТОМНЫЕ НОМЕРА НЕКОТОРЫХ МАТЕРИАЛОВ

Материал	Плотность г/см3	Эффективн. атомный №	Материал	Плотность г/см3	Эффективн. атомный №
Алюминий	2,7		Кирпич	1,4-1,9	14-15
Бетон	2.1-2,7	14-14,8	Медь	8,9
Вода		7,4	Молибден	10,0
Вольфрам	19,3	7,4	Свинец	11,34
Железо	7,80	2,6	Чугун	7,2
Кадмий	8,64		Уран	18,7

Таблица 10.

ПЕРИОД ПОЛУРАСПАДА, ЭНЕРГИЯ g-ИЗЛУЧЕНИЯ И ГАММА-ПОСТОЯННАЯ НЕКОТОРЫХ ИЗОТОПОВ

Изотопы	Период полураспада	Энергия квантов, МэВ	Полная гамма-постоянная
24Na	15,06 часа	2,76 1,38	19,06
60Co	5,3 года	1,33 1,17	13,20
131I	8,1 дня	0,364	2,30
137Cs	33 года	0,661	3,55
198Au	2,69 дня	0,411	2,47
226Ra (фильтр 0,5 мм платины)	1590 лет	1,25	8,4

Таблица 11.

ТОЛЩИНА ЗАЩИТЫ ИЗ СВИНЦА (В ММ) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КРАТНОСТИ ОСЛАБЛЕНИЯ И ЭНЕРГИИ g-ИЗЛУЧЕНИЯ (ШИРОКИЙ ПУЧОК, r = 11,3 г/см³)

Кратность ослабления	Энергия g-излучения
0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
1,5	0,5		1,5
	1,0								11,5
						19,5	23,5
		5,5						30,5
							32,5	38,5
	3,5		11,5				36,5		49,5
		8,5		19,5		31,5	39,5
	4,5		14,5	20,5		32,5		49,5
	4,5		15,5	21,5
						38,5

(продолжение табл. 11)

Кратность ослабления	Энергия g-излучения
1,25	1,5	1,75		2,2
1,5	9,5
			18,5							13,5
			52,5
	68,5
	84,5	96,5

При перерасчете толщины по плотности следует исходить из следующих соотношений:

d₁ P₂

=, (4)

d₂ P₁

где:

d₁ – толщина защитного материала, имеющегося в табл.

P₁ – плотность защитного материала;

d₂, Р₂ – толщина и плотность искомого материала.

МЕТОДИКА расчета толщины защитных устройств

от рентгеновского излучения

Расчет толщины защитных ограждений рентгенкабинета, защитных ширм и экранов состоит из трех действий:

– определение необходимого коэффициента ослабления рентгеновского излучения (К)

– определение толщины свинца, необходимого для снижения мощности экспозиционной дозы, создаваемой источником рентгеновского излучения, до допустимой величины;

– перерасчет найденной толщины защиты из свинца на тот материал, из которого проектируется или существует защитные ограждения или другие устройства.

Стационарные средства радиационной защиты процедурной рентгеновского кабинета (стены, пол, потолок, защитные двери, смотровые окна, ставни и др.) должны обеспечивать ослабление рентгеновского излучения до уровня, при котором не будет превышен основной предел дозы ПД для соответствующих категорий облучаемых лиц. Расчет радиационной защиты основан на определении кратности ослабления К мощности поглощенной дозы D₀ рентгеновского излучения в воздухе в данной точке в отсутствие защиты до значения допустимой мощности поглощенной дозы ДМД в воздухе:

К = D₀ / ДМД = 10³ × К_R × W × N / (30 × r² × ДМД),

где:

10³ - коэффициент перевода мГр в мкГр;

К_R - радиационный выход - отношение мощности воздушной кермы в первичном пучке рентгеновского излучения на расстоянии 1 м от фокуса трубки, умноженной на квадрат этого расстояния, к силе анодного тока, мГр × м²/(мА × мин);

W - рабочая нагрузка рентгеновского аппарата, (мА × мин)/нед.;

N - коэффициент направленности излучения, отн. ед.;

30 - значение нормированного времени работы рентгеновского аппарата в неделю при односменной работе персонала группы А (30 - часовая рабочая неделя), ч/нед;

r - расстояние от фокуса рентгеновской трубки до точки расчета, м.

Значение радиационного выхода K_R берется из технической документации на конкретный рентгеновский излучатель. При отсутствии этих данных K_R выбирается из таблицы 13, где представлены значения радиационного выхода в зависимости от постоянного напряжения на рентгеновской трубке.

Значения рабочей нагрузки W в зависимости от типа и назначения рентгеновского аппарата приведены в таблице 12. Они рассчитаны исходя из регламентированной длительности проведения рентгенологических исследований при номинальных стандартизированных значениях анодного напряжения.

Коэффициент направленности N учитывает вероятность направления первичного пучка рентгеновского излучения. В направлениях первичного пучка рентгеновского излучения значение N принимается равным 1. Для аппаратов с подвижным источником излучения во время получения изображения (рентгеновский компьютерный томограф, панорамный томограф, сканирующие аппараты) значение N принимается равным 0,1. Во всех других направлениях, куда попадает только рассеянное излучение, значение N принимается равным 0,05.

Таблица 12.

ЗНАЧЕНИЯ РАБОЧЕЙ НАГРУЗКИ W И АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ U ДЛЯ РАСЧЕТА СТАЦИОНАРНОЙ ЗАЩИТЫ РЕНТГЕНОВСКИХ КАБИНЕТОВ

Рентгеновская аппаратура	Рабочаянагрузка W, (мА×мин/нед)	Анодное напряжение, кВ
1. Рентгенофлюорографический аппарат с люминесцентным экраном и оптическим переносом изображения, пленочный и цифровой
2. Рентгенофлюорографический малодозовый аппарат со сканирующей линейкой детекторов и цифровой обработкой изображения
3. Рентгенофлюорографический малодозовый аппарат с УРИ, ПЗС-матрицей и цифровой обработкой изображения
4. Рентгенодиагностический аппарат с цифровой обработкой информации
5. Рентгенодиагностический комплекс с полным набором штативов (1-е, 2-е и 3-е рабочие места)
6. Рентгеновский аппарат для рентгеноскопии (1-е рабочее место - поворотный стол-штатив ПСШ)
7. Рентгеновский аппарат для рентгенографии (2-е и 3-е рабочие места - стол снимков и стойка снимков)
8. Ангиографический комплекс
9. Рентгеновский компьютерный томограф

Таблица 13.

ЗНАЧЕНИЯ РАДИАЦИОННОГО ВЫХОДА K_R НА РАССТОЯНИИ 1 м ОТ ФОКУСА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ (анодное напряжение постоянное, сила анодного тока - 1 мА, фильтр - 2 мм Al, для 250 кВ - 0,5 мм Cu)

Анодное напряжение, кВ
Радиационный выход, KR мГр×м2/(мА×мин)	2,0	3,0	5,6	6,3	9,0	18,0	25,0	20,0

Значения допустимой мощности дозы в воздухе ДМД (мкГр/ч) (табл. 14).

Таблица 14.

ДОПУСТИМАЯ МОЩНОСТЬ ДОЗЫ (ДМД) РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЗА СТАЦИОНАРНОЙ ЗАЩИТОЙ ПРОЦЕДУРНОЙ РЕНТГЕНОВСКОГО КАБИНЕТА

Помещение, территория	ДМД, мкГр/ч
1. Помещения постоянного пребывания персонала группы А (процедурная, комната управления, комната приготовления бария, фотолаборатория, кабинет врача и др.)
2. Помещения, смежные по вертикали и горизонтали с процедурной рентгеновского кабинета, имеющие постоянные рабочие места персонала группы Б	2,5
3. Помещения, смежные по вертикали и горизонтали с процедурной рентгеновского кабинета без постоянных рабочих мест (холл, гардероб, лестничная площадка, коридор, комната отдыха, уборная, кладовая и др.)
4. Помещения эпизодического пребывания персонала группы Б (технический этаж, подвал, чердак и др.)
5. Палаты стационара, смежные по вертикали и горизонтали с процедурной рентгеновского кабинета	1,3
6. Территория, прилегающая к наружным стенам процедурной рентгеновского кабинета	2,8
7. Жилые помещения, смежные с процедурной рентгеностоматологического кабинета	0,3

Расстояние от фокуса рентгеновской трубки до точки расчета определяется по проектной документации на рентгеновский кабинет. За точки расчета защиты принимаются точки, расположенные:

- вплотную к внутренним поверхностям стен помещений, прилегающих к процедурной рентгеновского кабинета или наружным стенам;

- в помещении, расположенном над процедурной, на высоте 50 см от пола защищаемого помещения;

- в помещении, расположенном под процедурной, на высоте 150 см от пола защищаемого помещения.

На основании рассчитанных значений кратности ослабления К определяют необходимые величины свинцовых эквивалентов элементов стационарной защиты. В таблице 15 представлены значения свинцовых эквивалентов в зависимости от значений кратности ослабления К в диапазоне напряжений на рентгеновской трубке от 50 до 250 кВ.

Таблица 15.

СВИНЦОВЫЕ ЭКВИВАЛЕНТЫ ЗАЩИТЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КРАТНОСТИ ОСЛАБЛЕНИЯ К РЕНТГЕНОВСКОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ

К, отн. ед.	Свинцовый эквивалент (мм) при анодном напряжении (кВ) и фильтре
2 мм Al	0,5 мм Cu
Толщина защиты из свинца, d, Pb, мм
	0,2	-	0,1	0,16	0,24	0,2
	0,5	0,1	0,21	0,31	0,46	0,6
	0,6	0,3	0,25	0,37	0,55	0,7
	0,8	0,7	0,31	0,46	0,69	1,0
	0,09	0,2	0,37	0,53	0,8	1,1
	0,1	0,22	0,42	0,59	0,9	1,3
	0,11	0,24	0,45	0,62	0,9	1,3
	0,12	0,28	0,52	0,69	1,1	1,6
	0,13	0,31	0,58	0,8	1,2	1,9
	0,14	0,36	0,68	0,8	1,3	2,0
	0,16	0,41	0,8	1,0	1,5	2,4
	0,2	0,5	0,9	1,1	1,7	2,7
	0,2	0,5	1,0	1,2	1,8	3,0
	0,3	0,6	1,1	1,4	2,0	3,5
	0,3	0,7	1,2	1,5	2,2	3,8
	0,3	0,75	1,3	1,7	2,4	4,2
	0,3	0,8	1,4	1,7	2,5	4,5
	0,3	0,8	1,5	1,8	2,6	4,7
	0,4	0,9	1,6	2,0	2,8	5,2
	0,4	1,0	1,7	2,1	3,0	5,6
	0,4	1,0	1,8	2,2	3,1	5,8
	0,4	1,1	1,9	2,3	3,2	6,0
	0,45	1,1	2,0	2,4	3,35	6,2
	0,5	0,15	2,1	2,5	3,5	6,6
	0,5	1,2	2,2	2,6	3,6	6,8
	0,5	1,3	2,3	2,75	3,9	7,4
	0,5	1,3	2,4	2,85	4,0	7,6
	0,55	1,35	2,5	2,95	4,1	7,8
	0,6	1,4	2,6	3,1	4,3	8,1
	0,6	1,5	2,7	3,2	4,5	8,6
	0,65	1,6	2,85	3,3	4,7	9,0
	0,65	1,65	2,9	3,4	4,8	9,2
	0,65	1,65	3,0	3,5	4,9	9,4
	0,7	1,8	3,2	3,7	5,2	10,0
	0,75	1,9	3,4	4,0	5,6	11,0
	0,8	2,0	3,6	4,2	5,8	11,4
	0,8	2,2	3,8	4,4	6,1	12,0
	0,9	2,3	4,0	4,7	6,5	13,0
	0,9	2,3	4,2	4,8	6,7	13,4
	1,0	2,5	4,4	5,1	7,1	14,2
	1,0	2,6	4,6	5,3	7,4	15,0
	1,1	2,8	4,9	5,6	7,8	15,8

Защитные характеристики (свинцовые эквиваленты) основных строительных материалов приведены в таблице 16.

Таблица 16.

СВИНЦОВЫЕ ЭКВИВАЛЕНТЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ