Esposizione ai Raggi Cosmici

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Nicolina Federica Locatelli
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2 Esposizione ai Raggi Cosmici Maurizio Pelliccioni Giornate Siciliane di Radioprotezione, Vulcano, maggio 2013

3 ICRP Publication 60 (136) To provide some practical guidance, the Commission recommends that there should be a requirement to include exposures to natural sources as part of occupational exposure only in the following cases:. (c) Operation of jet aircraft,

4 Il campo di radiazione prodotto dai raggi cosmici

5 Raggi Cosmici Componente di origine galattica (GCR) Componente di origine solare (SPE)

6 Componente di origine galattica (GCR) 85% protoni 12% nuclei He 1% nuclei pesanti 2% elettroni

8 SOLAR PARTICLE EVENTS (SPE) Imprevedibili e di breve durata (ore, giorni). Periodi elevata attività solare: 3-10/anno Periodi bassa attività solare: ~ 1/anno Composizione: protoni (90%) e nuclei di He (~ 9%) di energia fino a qualche GeV.

10 SPE msv a 20 km di quota 10 msv a 12 km di quota

11 Dipendenze del campo di radiazione nell atmosfera terrestre Latitudine (per effetto dello schermo magnetico) Quota (per effetto di schermo dell atmosfera) Ciclo solare (modulazione dovuta al vento solare)

12 Effetto del campo magnetico Il campo magnetico terrestre deflette le particelle cariche entranti a seconda della loro rigidità (pc/ze) e dell angolo di incidenza. Per ogni angolo di incidenza c è una rigidità critica (cutoff geomagnetico) sotto la quale la particella non può raggiungere l atmosfera terrestre. La rigidità critica verticale è data approssimativamente da: R V = 14.9 cos 4 B m dove B m è la latitudine geomagnetica

19 Spettri delle particelle incidenti dall alto (in rosso) e dal basso (in blue)

20 Dosi efficaci al suolo dovute ai raggi cosmici (msv/anno) Componente direttamente ionizzante 0.3 Neutroni 0.055

21 Esposizione occupazionale e aspetti normativi nel nostro Paese

22 D.Lgs. 230/95+D.Lgs. 241/00 art. 10 bis Le disposizioni del presente capo si applicano alle attività lavorative nelle quali la presenza di sorgenti di radiazioni naturali conduce ad un significativo aumento dell'esposizione dei lavoratori o di persone del pubblico, che non può essere trascurato dal punto di vista della radioprotezione. Tali attività comprendono:.. f) attività lavorative su aerei per quanto riguarda il personale navigante..

23 Punto 7 dell Allegato 1 bis Attività di volo < 8000 m m > m Nessun obbligo di legge Valutazione di E per mezzo di codici di calcolo Valutazione di E per mezzo di codici di calcolo + dispositivi attivi per segnalare variazioni significative di breve durata

24 Metodi e codici di calcolo CARI EPCARD PC-AIRE SIEVERT IASON-FREE Quarm Etc.

25 Valutazione della dose alle quote di volo Posizione geografica (cut-off rigidity) Data del volo (solar deceleration potential) Quota del volo (depth in atmosphere) Rotta Coefficienti di conversione

26 E e H*(10) calcolati per varie rotte con il codice EPCARD Volo Data Dose efficace (microsv) Helsinki-New York 27/03/ Copenhagen-Bangkok 13/12/ Paris-Washington 14/01/ San Francisco-Paris 04/03/ Paris-San Francisco 03/03/ London-Tokio?/07/ Prague-Dubai 14/05/ Frankfurt-New York 27/10/ Madrid-Santiago Cile 13/03/ Madrid-Johnnesburg 11/08/ Eq. di dose (micros

27 Risultati di misure: The Italian National Survey of Aircrew Exposure: on Board Measurements and Results, Radiat. Prot. Dosim., 93, , [coll. LNF, ANPA, Un. Pisa, Un. Saarlander (DE), DIAS (IRL)] Volo H*(10) microsv/h Milano-Los Angeles Linux(INFN)+TLD 4.6±0.5 [8 voli A/R] TEPC(USAAR) 4.7±0.4 STACK(ANPA) 4.7±0.4 STACK(DIAS) 4.9±0.6 Roma-Rio de J. Linux(INFN)+TLD 2.0±0.2 [18 voli A/R] TEPC(USAAR) 2.3±0.3 STACK(ANPA) 2.1±0.2 STACK(DIAS) 2.4±0.3 Milano-Tokio Linux(INFN)+TLD 4.6±0.6 [10 voli A/R] TEPC(USAAR) 4.7±0.6 STACK(ANPA) 4.7±0.3 STACK(DIAS) 4.8±0.6

28 Dosi annuali ricevute da vari gruppi di lavoratori (fonte NRPB) Industria nucleare 3.6 msv Equipaggi aerei 4.6 Applicazioni medicali 2.7 Radiografie industriali 3.4 Aree alto radon 7.9

29 Basic Safety Standard (Directive 96/29/Euratom) Ciascun Stato Membro dovrà, per il personale suscettibile di ricevere più di 1 msv per anno: valutare l esposizione; tenerne conto nell organizzazione dei turni di lavoro; informare i lavoratori dei rischi connessi; applicare al personale femminile le tutele previste nell Art.10.

30 UN CENNO AI RAGGI COSMICI NELLO SPAZIO

31 Sorgenti di radiazione nello spazio Oltre a GCR e SPE c è una terza sorgente, le fasce di Van Allen. e - fino a 7 MeV, p fino a 600 MeV +.. Si estendono da 200 km a km. Scendono fino a 200 km dalle parti del Brasile producendo la cosiddetta South Atlantic Anomaly (SAA) EVA

32 Grandezze in uso per lo spazio

33 Fattore di ponderazione della radiazione Il valore w R =20 raccomandato nelle Pubblicazioni ICRP non riflette la variazione dell RBE con il tipo e l energia degli ioni. Si preferisce l uso di un fattore di qualità medio in un organo o tessuto T, Q T. Q T (LET), Q T (y), Q T (Z* 2 /β 2 )

34 Fattore di qualità medio in un organo o tessuto Q T = 1 m T D T ò m T ò L Q(L )D dldm L

35 Sato et al., Comparison of the mean quality factors for astronauts calculated using the Q-functions proposed by ICRP, ICRU and NASA, Advances in Space Research (in press)

36 Equivalente di dose medio in un organo o tessuto H - T = Q T D T

37 Equivalente di dose efficace H E = å T w T - H T H E = å T w T _ M H T H E = å T w T _ F H T

38 GCR open space Al 1 g/cm2 Dosi a RBM Dose assorbita 0.38 mgy/giorno Equivalente di dose 1.26 msv/giorno Z = 1 31% Z = 2 11% 2 < Z 8 13% 8 < Z 14 16% Z > 14 29%

39 Open space doses (RBM) due to GCR s vs Al thickness aa

40 Sato et al., Comparison of the mean quality factors for astronauts calculated using the Q-functions proposed by ICRP, ICRU and NASA, Advances in Space Research (in press)

41 SPE 20/9/05 open space Al 1 g/cm2 Dosi alla pelle Dose assorbita 1.36 Gy Equivalente di dose 6.16 Sv Z = 1 20% Z = 2 15% 2 < Z 8 20% 8 < Z 14 25% Z > 14 20%

42 Il campo di radiazione generato dai raggi cosmici è costante nel tempo, ma non la valutazione delle dosi..

43 ICRP Recomandations of the International Commission on Radiological Protection ICRP 103 has revised the radiation weighting factors and tissue weighting factors, and introduced the reference voxel phantoms for adult male and female for the evaluation of reference values of protection quantities.

44 Radiation Weighting Factors, w R Radiation type Publication 60 Publication 103 Photons 1 1 Electrons and muons 1 1 Protons and charged pions Alpha particles, fission fragments, heavy ions 5 (only protons) 2 Neutrons Stepwise function + Continuous function Continuous function

46 ICRP Adult Reference Computational Phantoms (2009)

47 ICRP 116 The Task Group DOCAL of ICRP Committee 2 has recently completed an update of E based on ICRP 103 for photons, electrons, neutrons, protons, muons±, charged pions and He ions (ICRP/ICRU, 2011).

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