TECNOLOGÍA DE LA PROTECCIÓN RADIOLÓGICA

Centro de Investigaciones Nucleares

Tipos de exposición a la radiación

InternaIngestión o inhalación de radionucleídos

ExternaFuentes radiactivas o equipos generadores de radiación

Protección contra la radiación externaLas técnicas de protección para la radiación externa tienen por objetivo reducir las dosis recibidas por las personas expuestas por debajo de valores preestablecidos.

Existen dos procedimientos básicos para reducir la dosis por exposición externa, de acuerdo a la siguiente expresión:

Dosis total = tasa de dosis x tiempo de exposición

la reducción del tiempo de exposición la reducción de la tasa de dosis

Reducción del tiempo de exposición

La disminución del tiempo de exposición produce una reducción de la dosis directamente proporcionalUna adecuada planificación de las tareas permitirá su realización en el menor tiempo posible, con la consiguiente reducción de las dosis

Dosis de radiación α tiempo en el campo

Reducción de la tasa de dosisLa reducción de la tasa de dosis se puede lograr

mediante: La reducción de la actividad de la fuente:La actividad de una fuente de radiación disminuye con el

tiempo, debido al decaimiento radiactivo o puede reducirse removiendo una parte del material radiactivo que la constituye

El aumento de la distancia entre las personas expuestas y la fuente de radiación:

En condiciones de geometrías puntuales se cumple la ley de la inversa de los cuadrados de las distancias

La interposición de blindaje entre las personas expuestas y la fuente de radiación:

Destinado a atenuar un campo de radiación por interposición de un medio material absorbente

PROTECCIÓN CONTRA LA IRRADIACIÓN EXTERNA

DistanciaTa

sa d

e do

sis

Radiación incidente

Radiación transmitida

Tiempo

Blindaje

Blindaje

Papel AluminioPared de concreto

Plomo

N N e d= ⋅ − ⋅0

µ

x: espesor de absorbenteµ: coeficiente de atenuación

HVL: half value layer TVL: tenth value layer

TRANSMISIÓN DE FOTONES

dN/N = - µ dx. x

BlindajeEs la protección por diseño

Establecimiento del valor de la dosis efectiva en las áreas ocupadas consideradas

Estimación del campo de radiación en las áreas ocupadas si no hay blindaje

Obtención del factor de atenuación que es necesario para reducir el valor de la dosis efectiva sin blindaje al valor de la dosis efectiva correspondiente al área ocupada

Blindaje de partículas alfa y beta

• Partículas Alfa: El reducido alcance de las partículas alfa en aire (aproximadamente 1 cm por MeV de energía) y su escasa penetración en el tejido (no llegan a atravesar la capa basal de la piel estimada en 70 µm), hacen innecesario cualquier tipo de protección contra la radiación externa.

• Partículas beta: Dado su alcance finito, la tasa de fluencia de partículas beta puede reducirse a cero si se interpone un material de espesor mayor o igual al alcance de las partículas en dicho material.

Donde Ra y δa son el alcance de la partícula en el material a y la densidad del material a respectivamente.

Donde Rb y δb son el alcance de la partícula en el material b y la densidad del material b respectivamente.

teconsRR bbaa tan== δδ

Partículas betaPara materiales de bajo número atómico se cumple que:

GammaFactores que definen un blindaje:

• Fuente de radiación (energía, geometría, intensidad)

• Distancia• Tiempo de irradiación• Factor de ocupación del lugar a proteger• Valor de la dosis (límite anual) que se quiere

reciba el individuo

Materiales

• Pb 11,34 g/cm3 • Acero 7,8 g/cm3

• U 19 g/cm3

• Tungsteno 19 g/cm3

• Hormigón común 2,2 tn/m3

• Hormigón pesado 3 tn/m3

xPP

eHH µ−••

= )(0

)(

es la tasa de dosis en el punto de interés P cuando no hay ningún blindaje interpuesto entre la fuente y dicho punto, figura (a).

es la tasa de dosis en el punto de interés P cuando se interpone un blindaje de espesor x entre la fuente y dicho punto, figura (b).

es el factor de atenuación

)(0

PH•

)(P

H•

xe µ−

BLINDAJE para fuentes puntuales monoenergéticasBLINDAJE para fuentes puntuales monoenergéticas con un haz colimado y espesor de absorbente pequeñocon un haz colimado y espesor de absorbente pequeño

BLINDAJEBLINDAJEEn la práctica habitual no se dan en general estas hipótesis por lo que se debe tener en cuenta la existencia de fotones secundarios

que se reenfoquen en el punto

xPP

eHH µ−••

= )(0

)(

B (E,Z,ρ,x)

B factor de multiplicación

Fuente

N0 Haz ancho Fotones dispersados

Δx

Absorbente

PN

Del análisis de la expresión anterior surge que:Si permanecen constantes todos los otros factores (geometría, tipo y energía de la radiación incidente y densidad y composición del material del blindaje) la relación que representa la fracción transmitida o factor de transmisión, es solo función del espesor del material interpuesto

x

P

Pe

H

H µ−•

•

=

)(

)(0

RELACIÓN DE TRANSMISIÓNRELACIÓN DE TRANSMISIÓN

B = H A Γ/d2

k =

MétodoMétodo de resoluciónde resolución

Se debe obtener el valor de k para el problema planteado y luego ir al gráfico correspondiente al RN

y material de blindaje y así obtener el x

K = x

P

Pe

H

H µ−•

•

=

)(

)(0

H d2

A Γ

H (d’+d’’+x)2

A Γ

BHADGràfica

BHAF Cuadro de valores

Valor de k

Cuadro de valoresx1 d=d’+d’’+x d2 H0=AΓ/d2 k=H/H0 x2

cm m m2 Sv/h - cm

x1 x2

X’1

RELACIÓN DE TRANSMISIÓN k PARA RADIACIÓN GAMMA PARA PLOMO RELACIÓN DE TRANSMISIÓN k PARA RADIACIÓN GAMMA PARA PLOMO

RELACIÓN DE TRANSMISIÓN k PARA RADIACIÓN GAMMA PARA CONCRETO RELACIÓN DE TRANSMISIÓN k PARA RADIACIÓN GAMMA PARA CONCRETO

Para minimizar el riesgo de contaminación- utilizar sistemas de contención

- mantener condiciones de operación limpias - adoptar buenas prácticas de laboratorio

- no comer, fumar, etc... - usar ropa y guantes de protección

Almacenamiento de fuentes

• Provee protección contra condiciones del ambiente

• Provee blindaje suficiente• Resistencia al fuego• Seguro

• Cerrado para prevenir el uso sin autorización o el robo

• Señalizado

• Blindaje a nivel <2 µSv/h a 1m (en áreas permanentemente ocupadas) alternativamente <20 µSv/h a 1 m (áreas ocupadas temporalmente)

• Inventario

• Cerrado para prevenir el uso sin autorización o el robo

• Señalizado

• Blindaje a nivel <2 µSv/h a 1m (en áreas permanentemente ocupadas) alternativamente <20 µSv/h a 1 m (áreas ocupadas temporalmente)

• Inventario

Almacenamiento de fuentes

BLINDAJE

Blindaje de mesadaBlindaje de vialesBlindaje de jeringasBlindaje estructural

Contenedores para fuentes radiactivas

Equipos de seguridad• Blindajes• Ropa de protección• Herramientas para manejo remoto de material radiactivo• Contenedores para residuos radiactivos• Monitores de tasa de dosis• Monitores de contaminación• Kit para descontaminación• Material para señalización y registro

PINZAS

Clasificación de áreasLas áreas de una práctica pueden ser clasificadas en:

1. Controlada, definida como un área en la cual se necesitan medidas de protección y seguridad para controlar la exposición normal y prevenir la exposición potencial. En la práctica de radioterapia, las áreas que requieren medidas específicas de protección (áreas controladas) incluyen:

Todos los recintos de irradiación para radioterapia externa Recintos de tratamiento de braquiterapia de carga diferida Recintos de operación de los procedimientos de braquiterapia Recintos de braquiterapia de los pacientes Todos los recintos de almacenamiento de fuentes radiactivas y

áreas de manipulación

Es preferible definir las áreas controladas con barreras físicas como paredes u otras identificadas con símbolos radiactivos

Clasificación de áreas (continuación)

2. Supervisada, definida como un área que debe estar bajo vigilancia aún cuando normalmente no se necesiten medidas específicas de protección y seguridad. Las áreas supervisadas pueden incluir áreas que requieran una verificación rutinaria de las condiciones radiológicas. Se incluyen:

Áreas contiguas a los recintos de braquiterapia de los pacientes

Áreas contiguas a los recintos de almacenamiento y áreas de manipulación de fuentes radiactivas

Todas las áreas designadas como no controladas o no supervisadas, deberían ser de tal manera que las personas reciban el mismo nivel de protección que los miembros del público

Categoría del riesgoBasado en el cálculo de la actividad considerando factores de peso relacionados con el radionucleído utilizado y el tipo de operación realizada

Actividad Categoría del riesgo

< 50 MBq Bajo

50-50.000 MBq Medio

>50.000 MBq Alto

Categorización del riesgoFactores de peso de acuerdo al radionucleído

Clase Radionucleído Factor de peso

A 75Se, 89Sr, 125I, 131I 100

B 11C, 13N, 15O, 18F,51Cr, 67Ga, 99mTc,111In, 113mIn, 123I, 201Tl 1.00

C 3H, 14C, 81mKr127Xe, 133Xe 0.01

Categorización del riesgoFactores de peso de acuerdo al tipo de operación

Tipo de operación o área Factor de peso

Almacenamiento 0.01

Manejo de residuos, cuarto de imágen 0.10

Administración de radionucleídos 1.00

Operaciones complejas 10.0

MEDIDA DE LA RADIACIÓNINSTRUMENTACIÓN DE

PROTECCIÓN RADIOLÓGICA

Centro de Investigaciones Nucleares

EFECTOS DE LA RADIACIÓN EN DISTINTOS MATERIALES

• Ionización de gases

• Excitación de luminiscencia en sólidos

• Ennegrecimiento de emulsiones fotográficas

INSTRUMENTACIÓN

• Detectores que simplemente perciben la existencia de la radiación y a veces su naturaleza

• Contadores que cuentan el número de partículas o fotones que llegan a su seno

• Espectrómetros capaces de medir y discriminar la energía de la radiación depositada

• Dosímetros capaces de determinar la dosis o cantidad de energía depositada

DISPOSITIVOS PARA DOSIMETRÍA Y PROTECCIÓN RADIOLÓGICA

Dosímetros y monitores de radiación

• Detectores de evaluación ambientalEvalúan las condiciones radiológicas del ambienteMonitores de tasa de dosis y contaminación

• Detectores de monitoreo personalDeterminan las dosis acumuladasDosímetros

Detectores de evaluación ambiental

Detectores de monitoreo personal

Precisión requerida en instrumentos de Protección Radiológica

Aplicación Rango de dosis (Gy)

Incertidumbre (%)

Monitoreo personal 10-5 – 5×10-1 -30%, + 50%

Ambiental 10-6 – 10-2 ± 30%

Radioterapia 10-1 - 102 ± 3.5%

Radiodiagnóstico 10-6 – 10 ± 3.5%

Industrial 101 – 106 ± 15%