Valutazioni dosimetriche in caso di emergenza radiologica

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1 Valutazioni dosimetriche in caso di emergenza radiologica Carlo-Maria Castellani EQ n III gr. Elenco Nazionale - casteuti@inwind.it Giornata di Studio VVF GER ANPEQ - 24 Giugno 2014 Direzione Reg.le VVF di Bologna

2 Valutazioni dosimetriche in carico a dell Esperto Qualificato che interviene in emergenza Schema generale Utilizzare le semplici misure disponibili. Dimensionare l entità delle dosi efficaci in gioco (prevedibili) : Valutazioni di dose esterna Valutazioni di dose interna In seguito: dimensionare le contromisure in relazione alle dosi valutate. Nota : sono considerazioni basate su esperienze personali (Chernobyl, Fukushima, incidenti con contaminazioni occasionali (fusione sorgenti, incendio con sorgenti radioattive su treno), ecc.) senza carattere di esaustività. Si suppone che l EQ intervenga a supporto delle misure dei VVF, e con strumenti semplici di calcolo l possa valutare l ordine di grandezza delle dosi efficaci in gioco. 2 C.M. Castellani

3 Per la valutazione di dose esterna si considereranno: Vlt Valutazione della distanza da una sorgente Valutazione di dose ad 1 m dalla sorgente Lista costanti gamma specifiche Valutazione della attività di una sorgente Valutazione dei tempi di permanenza a varie distanze dalla sorgente per poter accumulare 100 microsv. Valutazione del rateo di eq. di dose ambientale a diverse distanze Confronto con valore D per radioisotopi diversi e indicazione del valore di A/D per la sorgente in esame Valutazione dose esterna 3 C.M. Castellani

4 Si utilizzano due misure di rateo di equivalente di dose ambientale D1 X D2 X1 D1 alla distanza X1 dalla sorgente (distanza da stimare) D2 alla distanza(x1 X) con X noto ad esempio 5 m = 5 passi 2 D1 X1 = D2 ( X1 X ) 2 Per ipotesi si ha : D1 X = 1 Da cui D22 X11 e quindi si ha l equazione ove tutto è noto e X1 può essere ricavato. Esempio se misuro in X1 0.9 microsv/h e 5 metri più in vicinanza i della sorgente 1.6 micro Sv/h : si riesce a valutare la distanza X1 dalla sorgente pari a 20 m. Attenzione a considerare la sorgente puntiforme, se tale non fosse si consideri una radice inferiore di 2 (ad es. 1.2 per sorgente lineare o diffusa ). Valutazione della distanza da una sorgente per beta gamma emettitori X 1 = 1 X D1 D22 4 C.M. Castellani

5 Si utilizzano le due misure di rateo di equivalente di dose ambientale per la valutazione delle dosi a 1 m dalla sorgente Dove Γ. A1 è una prima stima del rateo di equivalente di dose gamma a 1 m dalla sorgente e Γ. A2 è una seconda stima. Γ A Valutazione del rateo di dose ad un punto di riferimento (1m) Γ A 2 1 = D11 X 1 2 = 1 ( X1 ) 2 D 2 X Nel caso riportato vale 0.9*(20)^2 = m = Γ. A1 Mentre si ha 1.6*(15)^2 = m = Γ. A2 In questo caso la stima coincide con la precedente. 5 C.M. Castellani

6 E assolutamente necessario recepire informazioni relativamente al radionuclide presente nella sorgente coinvolta. L attività da sola infatti non determina in alcun caso la dose efficace connessa (sia esterna che interna). Occorre conoscere o ipotizzare il radionuclide coinvolto. Simbolo Riconoscimento del radionuclide coinvolto: Valutazione visiva Marcatura esterna Informazioni anche da chi ha notificato al C.M. Castellani

7 Stimato il valore Γ.A1 e noto il radionuclide si può valutare l attività della sorgente sulla base della costante gamma specifica Γ espressa in termini di equivalente di dose ambientale. Dalla referenza si hanno i seguenti valori, espressi in H*(10). (Rad. Prot. Dosim. 42 (2), 77-82, 1992). Radionuclide Costante gamma espressa in rateo di equivalente di dose ambientale per unità di 1 m (microsv. m 2 )/(h. GBq) 241 Am 7 99 Mo Se, 131 I Cs Ir F Co 356 Valutazione della attività di una sorgente ( ) ΓA = Γ 1 A 1 Gli stessi m possono essere determinati da : 1 GBq di Co-60, ma da 4 GBq di Cs-137 e ben da 50 GBq di Am-241. Nell esempio riportato si tratta quindi di poco più di un GBq di 60-Co. 7 C.M. Castellani

8 (h) Tem mpo per accumula are 100 microsv Stima del tempo in ore che occorre passare ad una data distanza X dalla sorgente da 1 GBq dei diversi radioisotopi, per poter accumulare 100 microsv. 1.E+05 1.E+04 1.E+03 1.E+02 1E+01 1.E+01 1.E+00 1.E-01 1.E Am 99Mo 131I 137Cs 192Ir 18F 60Co Valutazione del tempo di permanenza a varie distanze per accumulare 100 microsv t t = X 2 *100 Γ Per 1 GBq = 2 X *100 Γ* A 1.E-03 N Diostanza X dalla sorgente da 1 GBq (m) Per A GBq 8 C.M. Castellani

9 Stima dei ratei di equivalente di dose Valutazione del rateo di eq. di dose ambientale ambientale (in microsv/h) alle diverse alle diverse distanze da distanze, per la zonizzazione delle aree. una sorgente di 1 GBq dei diversi radioisotopi Rateo di Eq. di Dose Amb b. (usv/h) per 1 GBq Rateo di Eq. di Dose Ambientale per 1 GBq dei diversi radionuclidi 241Am 99Mo 131I 137Cs 192Ir 18F 60Co Distanza X (m) C.M. Castellani

10 Comparazione con i valori D (di pericolosità) ità) Indicazioni di IAEA RS-G-1.9 Indicazione specifica del campo di applicazione della sorgente 10 C.M. Castellani

11 Si utilizzano i valori di D (D1 per sorgente integra) per verificare se il rapporto A/D è in quale fascia da 10-2 a 100. D1 : per sorgente che rimane incapsulata.(esp. esterna) Radionuclide Valore del parametro D1 (GBq) 241 Am Mo Se, 131 I Cs 100 Comparazione con i valori D (di pericolosità) A/D < 0.01 C < A/D < 1 C 4 1 A/D < 10 C 3 10 A/D < 1000 C 2 A/D 1000 C 1 Calcolare A/D1 e 192 Ir 80 A 18 F Co 30 D1 11 C.M. Castellani

12 Per la valutazione di dose interna si considereranno: Valutazione della contaminazione superficiale Fattore di risospensione Stima della concentrazione media in aria sulla base della concetrazione superficiale Concentrazione integrata nel tempo = Esposizione Dose da esposizione a nube e da inalazione sulla base dei coefficeinti CF espressi in [µsv/(kbq.h/m 3 )]. Concentrazioni superficiali tali da determinare Esposizione e una dose effiacce impegnata,da un unico radionuclide, pari a100 microsv. Valutazione dose Interna 12 C.M. Castellani

13 Occorre valutare la concentrazione superficiale (ad es. per una superficie piana). Occorrerebbe già avere una taratura specifica dello strumento utilizzato. Il fondo in termini di rateo di conteggio dovrebbe essere già noto per le diverse superfici (asfalto, cemento, mattonelle ecc.). Dovrebbe esserer disponibile l efficienza di misura per lo specifico radionuclide coinvolto nell incidente. (o la curva per interpolare ad es. sulle energie media beta). Occorrerebbe infine valutare preventivamente ad es, per i beta-gamma di maggioreinteresse i e per Am-241, quanti cps netti corrispondono a 1 Bq/cm 2. Valutazione della concentrazione superficiale C Sup = RM RB ε t ε ε R R d 13 C.M. Castellani

14 Curva per interpolazione della efficienza per beta emettitori i nell intervallo di Valutazione della energia media dei beta (come da esempio di concentrazione certificato di contaminametro) presente in aria Interpolazione per energia media dei beta del 60 Co = 317 kev Efficienza as ssoluta Efficienza assoluta contaminametro Energia media dei beta (kev) 14 C.M. Castellani

15 Il valore di concentrazione in aria può essere stimato t mediante la formula sotto, concentrazione ove F è il fattore di risospensione. Il valore stimato da IAEA TS-G-1.1 (Rev.1) pag 71 : F = 5E-5 m -1. Si ha Bq m [ ] 3 Bq cm C aria = [ C ] sup = 2 Valutazione della t i media che potrà presente in aria 4 C aria = C sup 10 F 10 4 = fattore conversione cm 2 /m 2 Ad es. per 10 Bq/cm 2 si ha 5 Bq/m C.M. Castellani

16 Se si suppone che la concentrazione si Valutazione della mantenga costante t (o possa essere esposizione i = considerata costante durante un tempo t ) concentrazione dalla concentrazione è possibile valutare la integrata nel tempo esposizione E:concentrazione integrata nel tempo. E aria = C t t i aria 1000 kbq h m Bq m [ E ] aria = [ C ] 3 aria = = fattore Bq / kbq. 16 C.M. Castellani

17 Da opportuna bibliografia si può valutare il coefficiente di dose per unità di esposizione E (sia per inalazione che per irraggiamento da nube gamma) Valutazione della dose da inalazione sulla base di E. ( CF CF ) Dose = E + Tot aria inal L irraggiamentoi da nube, come si vedrà, è del tutto trascurabile. nube Dose = E Inal aria CF inal 17 C.M. Castellani

18 Radionuclide Dose da irraggiamnto Dose efficace da nube da inalazione (CFnube) (CFinal) Co-60 0,56 29 Se-75 0,085 0,93 Sr Tc-99m 0,028 0,019 I-131 0,081 6,8 I-131 g 19 Cs-134 0,34 6,1 Valori di coefficiente da inalazione i e da esposizione a nube radioattiva Valori del del coefficiente di dose per inalazione (da Rapporto ISPRA CEVAD 57/2010) e dose da irraggiamento da nube (da IAEA TECDOC- 1162) espressi in Cs , ,3 1162), espressi in Ir-192 0,17 6,1 Po Ra-226 0, U-238 0, Pu Pu Am-241 0, μsv kbq h 3 m

19 In definitiva la dose stimata può essere valutata sulla base della concentrazione superficiale misurata 4 Dose = C 10 F t CF inal sup 10 CF inal Inversamente si può calcolare quale è la concentrazione superficiale i (in Bq/cm2) che determina per una esposizione di 1 h di un singolo radionuclide una dose efficace impegnata Dose inal di 100 µsv. (sotto le ipotesi presentate) 4 10 Dose F t CF inal = inal C sup Valutazione della dose efficace impegnata 19 C.M. Castellani

20 Co-60 E (kbq.h/m3) 34 3,4 C aria (Bq/m3) 34E+03 3,4E+03 C Sup (Bq/cm2) 69E+03 6,9E+03 Valutazione della contaminazione superficiale che Se ,5 1,1E+05 2,2E+05 determina in 1 h una dose di 100 µsv Sr-90 4,5 4,5E+03 9,1E+03 Radionuclide Tc-99m 5263,2 5,3E+06 1,1E+07 I ,7 1,5E+04 2,9E+04 I-131 g 5,3 5,3E+03 1,1E+04 Cs ,4 1,6E+04 3,3E+04 Cs ,3 2,3E+04 4,7E+04 Ir ,4 16E 1,6E+04 33E 3,3E+04 Po-210 2,5E ,0 Ra-226 1,1E ,7 U-238 1,3E ,3 Pu-238 6,7E-03 6,7 13,3 Pu E-03 6,7E 67 6,7 13,33 Am-241 2,6E-03 2,6 5,1 20 C.M. Castellani Commenti : dosi moderate, dell ordine di 100 µsv, sono determinate da betagamma emettitori con valori facimente misurabili (da 10 a 50 kbq/cm 2 ). Per alfa emettitori le attività superficiali devono essere dell ordine dei Bq/cm 2.

21 La valutazione dell ordine di grandezza delle dosi in caso di intervento per emergenze radiologiche è l attività principale dell EQ che la redige sulla base della sua esperienza professionale e dei semplici strumenti concettuali qui forniti. Il tempo previsto di interazione tra sorgente ed operatori gioca un ruolo fondamentale : occorre effettuare una valutazione realistica con il personale VVF. La conoscenza del radionuclide coinvolto è fondamentale per la valutazione di dose. Conclusioni C.M. Castellani

22 Valutare esposizioni esterne e susseguenti dosi dell ordine del centinaio di microsv non è concettualmente complesso. Conclusioni 2 I valori di attività superficiale che devono essere presenti per essere esposti a dosi interne dell ordine di 100 microsv in 1 ora, sono ben misurabili con l usuale strumentazione di radioprotezione. L utilizzo di strumentazione con aspirazione per la determinazione della concentrazione media in aria sarebbe auspicabile. 22 C.M. Castellani

23 Grazie per l attenzione Valutazioni dosimetriche in caso di emergenza radiologica Carlo-Maria Castellani EQ n III gr. Elenco Nazionale Giornata di Studio VVF GER ANPEQ - 24 Giugno 2014 Direzione Reg.le VVF di Bologna