Protección Radiológica: Aplicación de Procedimientos de Detección de la Radiación PDF

03/12/2024 Protección Radiológica UNIDAD 3 Aplicación de procedimientos de detección de la radiación Fran Pereiro Objetivos y contenidos...

03/12/2024 Protección Radiológica UNIDAD 3 Aplicación de procedimientos de detección de la radiación Fran Pereiro Objetivos y contenidos Detectores y clasificación Características de la radiación Dosimetría de la radiación (Indirecta/Directa) Protección radiológica 1  03/12/2024 Aplicación de procedimientos de detección de la radiación Parte I UNIDAD 03 Fran Pereiro Detección de la radiación El ser humano no dispone de ningún órgano directamente sensible a la radiación ionizante. Por tanto: Es necesario disponer de dispositivos específicos que permitan detectar y cuantificar la radiación presente. Aunque existen gran variedad de detectores, todos responden a un denominador común: “Generan una respuesta o señal medible, precisa e inequívoca ante un estímulo externo de tipo radiactivo” 2  03/12/2024 Detección de la radiación Fundamentos fisicos de la dectección Cómo funcionan los detectores Producción de Excitación de Disociación de la Carga moléculas materia Tipos por Tipos de Ionización gaseosa Tipos de Ionización Sólida Tipos por centelleo Tipos termoluminiscencia (Calor) Cámara de Detectores Detectores de Detectores Dosímetro de ionización semiconductores centelleo termolumniscentes película Contador proporcional Contador Geiger - Müller Detección de la radiación Los detectores de radiaciones ionizantes se basan en la detección directa o indirecta de los efectos que sobre la materia producen este tipo de radiaciones. Los fundamentos físicos en los que se basan los instrumentos de detección son los siguientes: - Producción de carga (voltaje por ionización de gases) - Excitación de algunos sólidos, provocando luminiscencia (centelleo) Laboratorio de Energía Nuclear para - Disociación de la materia (reacciones químicas) niños Gilbert, un ejemplo de la falta de conciencia sobre la seguridad radiológica en los años 50 3  03/12/2024 Tipos de detectores: Producción de carga A) IONIZACIÓN GASEOSA Producción de carga (voltaje por ionización de gases) Tenemos un circuito eléctrico interrumpido por un gas inerte, que no deja pasar los electrones (no conductor). Cuando una radiación ionizante atraviesa el gas, ioniza sus átomos, lo que hace que la nube de gas conduzca la electricidad, llegando una señal al final del circuito. EJEMPLO: Detectores deionización gaseosa Video Tipos de detectores: Producción de carga Producción de carga (voltaje por ionización de gases) Existen diferentes tipos de detectores por ionización de gases, y el uso de unos u otros dependerá de los valores de tensión donde opera el dispositivo (es decir de su voltaje). Importante: Estos dispositivos no funcionarán en tensiones muy bajas (zona I de recombinación) o excesivamente altas (zona V de descarga continua). 3,6 Roentgen, no es bueno, pero no es terrible. 4  03/12/2024 Tipos de detectores: Producción de carga Tipos de detectores: Producción de carga Cámara de ionización: trabajan con tensiones bajas, aunque los valores empleados han de estar por encima del umbral requerido para evitar la recombinación de las cargas. Contadores proporcionales: empleados para valores mayores de la tensión, en los que la amplitud del pulso aumenta. Al ser más energéticos en su recorrido hacia los electrodos, los iones y electrones producen ionizaciones secundarias, pero proporcionales, que pueden llegar a multiplicar el número de electrones por factores elevadísimos: avalancha electrónica. Contadores Geiger: para detectar haces de radiación muy tenues, pero al mismo tiempo impiden distinguir el origen de la energía. 5  03/12/2024 Tipos de detectores: Producción de carga B) IONIZACIÓN SÓLIDA Es similar al de las cámaras de ionización, salvo que en esta caso el gas es sustituido por un sólido. Requieren menos energía para crear un par de iones – Mayor eficiencia en la detección y resolución. Con Menor tiempo muerto. Tipos de detectores: Excitación de moléculas A) CENTELLEO Excitación de algunos sólidos, provocando luminiscencia (centelleo) La excitación que la radiación produce sobre ciertos materiales cristalinos transparentes (generalmente derivados del zinc), produce que emitan fotones luminosos. Esta luminosidad puede ser medida y nos indicará la potencia de la radiación presente. Video 6  03/12/2024 Tipos de detectores: Disociación de la materia Disociación de la materia Los efectos producidos por la cesión de energía de la radiación, pueden dar lugar a disociación, proceso en el que se rompen enlaces químicos produciendo alteraciones en la constitución de la materia. Esta materia sufre cambios detectables, como por ejemplo el ennegrecimiento de las placas y películas fotográficas. ACTIVIDAD 6 Característica de la detección de la radiación Características a tener en cuenta respecto a la detección: - Eficiencia extrínseca - Eficiencia intrínseca - Tiempo muerto - Resolución - Sensibilidad, precisión y exactitud 7  03/12/2024 Característica de la detección de la radiación Características a tener en cuenta respecto a la detección: - Eficiencia extrínseca (Se suele expresar en porcentaje) - Eficiencia intrínseca - Tiempo muerto - Resolución - Sensibilidad, precisión y exactitud Característica de la detección de la radiación Características a tener en cuenta respecto a la detección: - Eficiencia extrínseca (Se suele expresar en porcentaje) - Eficiencia intrínseca - Tiempo muerto - Resolución - Sensibilidad, precisión y exactitud ACTIVIDAD 1 8  03/12/2024 Característica de la detección de la radiación Características a tener en cuenta respecto a la detección: Tenemos una fuente de radiación que emite 200 ondas cada segundo, llegando a nuestro detector 50. Entre esas 50, sólo 30 generan una señal eléctrica. ¿Cuáles son las Eficiencias de nuestro detector? Característica de la detección de la radiación Características a tener en cuenta respecto a la detección: Tenemos una fuente de radiación que emite 200 ondas cada segundo, llegando a nuestro detector 50. Entre esas 50, sólo 30 generan una señal eléctrica. ¿Cuáles son las Eficiencias de nuestro detector? Eficiencia extrínseca: 50/200 = 0.25 (x100 = 25%) Eficiencia intrínseca: 30/50 = 0.6 (x100 = 60%) 9  03/12/2024 Característica de la detección de la radiación Con tiempo muerto nos referimos al Características a tener en cuenta respecto a la detección: tiempo que necesita el - Eficiencia extrínseca dispositivo para - Eficiencia intrínseca registrar una - Tiempo muerto Separación temporal mínima para identificar dos pulsos distintos. señal. Hasta que - Resolución no la contabilice - Sensibilidad, precisión y exactitud Detector con un tiempo muerto completamente, elevado = 600Bq Tarda 5 minutos en no puede detectar detectar 600Bq un nuevo impulso. Detector con un tiempo muerto bajo = 1000Bq Material con una Tarda 5 minutos en actividad de 1.000Bq detectar 1000Bq Característica de la detección de la radiación Características a tener en cuenta respecto a la detección: - Eficiencia extrínseca Algunos contadores, como el Geiger, tan sólo nos advierten de la - Eficiencia intrínseca cantidad de radiación, pero no nos dicen su tipo o energía. Los contadores capaces de detallar la energía de la radiación - Tiempo muerto detectada, presentan una resolución en energía, que nos determina - Resolución su capacidad para distinguir entre dos partículas de energía similar. - Sensibilidad, precisión y exactitud 10  03/12/2024 Característica de la detección de la radiación Características a tener en cuenta respecto a la detección: - Eficiencia extrínseca - Sensibilidad. Capacidad de un detector de - Eficiencia intrínseca detectar señales poco intensas. - Tiempo muerto - Precisión: Capacidad de dar un valor - Resolución reproducible y poco variable. - Sensibilidad, precisión y exactitud - Exactitud: Grado en el que el valor del instrumento se parece al valor real. Característica de la detección de la radiación Ejemplos de Sensibilidad, Exactitud y Precisión: Radiación real: 8 Bq Radiación real: 15 Bq Radiación real: 18 Bq 9 Bq 14 Bq 17 Bq - Detector A: - Detector B: -Sin señal- 15 Bq 18 Bq ACTIVIDAD 2 11  03/12/2024 Característica de la detección de la radiación Ejemplos de Sensibilidad, Exactitud y Precisión: Radiación real: 8 Bq Radiación real: 15 Bq Radiación real: 18 Bq 7 Bq 14 Bq 17 Bq - Detector A: muy sensible y preciso, pero poco exacto - Detector B: -Sin señal- 15 Bq 18 Bq poco sensible, pero muy exacto y preciso Característica de la detección de la radiación Una muestra radiactiva emite 40 partículas alfa por segundo. A nuestro detector llegan 5 de esas partículas. ¿Cuál es la Eficiencia Extrínseca del detector? ACTIVIDAD 3a 12  03/12/2024 Característica de la detección de la radiación Una muestra radiactiva emite 40 partículas alfa por segundo. A nuestro detector llegan 5 de esas partículas. ¿Cuál es la Eficiencia Extrínseca del detector? 5 = 0.125 = 12,5% 40 Característica de la detección de la radiación De las 5 partículas que llegan cada segundo, 4 de ellas generan señal dentro del detector. ¿Cuál será la Eficiencia Intrínseca del detector? ACTIVIDAD 3b 13  03/12/2024 Característica de la detección de la radiación De las 5 partículas que llegan cada segundo, 4 de ellas generan señal dentro del detector. ¿Cuál será la Eficiencia Intrínseca del detector? 4 = 0.8 = 80% 5 Actividad - PUNTUABLES ACTIVIDAD 4 ACTIVIDAD 5 14  03/12/2024 Aplicación de procedimientos de detección de la radiación Parte II UNIDAD 3 Fran Pereiro Dosimetría de la radiación Es la rama de la ciencia que se ocupa de la medida de la dosis absorbida por un material o tejido como consecuencia de su exposición a las radiaciones ionizantes presentes en un campo de radiación. La dosimetría es el estudio de la dosis de radiación absorbida, y se divide en dos grandes categorías: - Vigilancia radiológica en el ambiente (indirecta): - Dosimetría de área. - Medidas de concentración de contaminación en aire, superficies y materiales. - Vigilancia radiológica individual (directa): - Dosímetros personales (TLD) - Medidas de radiactividad internas o externas. 15  03/12/2024 Vigilancia radiológica individual (directa) - Vigilancia radiológica individual (directa): - Dosímetros personales termoluminiscentes (TLD) Requisitos: - Ser cómodos y de pequeño tamaño - Sensible en un amplio rango de dosis - La lectura debe ser independiente de la energía - Deben ser válidos para medir tanto radiación electromagnética como corpuscular - El material debe ser equivalente al tejido biológico - Lectura sencilla e inequívoca Vigilancia radiológica individual (directa) Dosímetros Termoluminiscentes (TLD) El TLD es el dispositivo dosimétrico de uso más extendido en la actualidad. Está compuesto por un receptáculo sobre el que se sitúan una serie de cristales de litio o calcio que presentan termoluminiscencia. Este fenómeno se produce cuando materiales que han sido expuestos a radiación ionizante son calentados a altas temperaturas. El calor hace que los cristales liberen pulsos de luz detectables y directamente proporcionales a la dosis Receptácul o de radiación acumulada. Cristales 16  03/12/2024 Vigilancia radiológica individual (directa) Dosímetros Termoluminiscentes (TLD) Características de los TLD: - Son reutilizables de manera prácticamente ilimitada. - Se pueden aplicar filtros a los cristales para seleccionar la radiación de interés. - Se suelen usar dos cristales, uno calibrado para dosis a superficie de la piel (0,07mm), y otro calibrado a dosis de interior de la piel (10mm). - El dosímetro debe colocarse en el tórax para una medición de cuerpo entero, aunque pueden usarse modelos específicos en zonas de interés. - En caso de usar delantal plomado, el dosímetro debe situarse debajo del delantal. Vigilancia radiológica individual (directa) 17  03/12/2024 Vigilancia radiológica individual (directa) Dosimetría personal: la dosimetría personal comprende dos modalidades: – Dosimetría personal externa: considera aquellas situaciones en las que la irradiación se produce por fuentes externas al organismo. Se realiza mediante el uso de dosímetros personales capaces de evaluar la dosis equivalente personal, Hp(d). – Dosimetría personal interna: se da en situaciones que exigen la evaluación de la dosis efectiva recibida por personas que han incorporado material radiactivo al organismo, ya sea vía inhalación, ingestión, inyección, a través de heridas o de la piel. Ejercicios de repaso A - Tenemos una fuente de radiación de 1200 ondas/seg, de las que sólo llegan al detector 950. De las 950 generan señal 75. Indica la EE y la EI. B - ¿Cuál será la EE de de un detector que detecta 80 ondas/seg de una fuente de radiación de 150 ondas/seg? C - Indica la EI del siguiente supuesto: generan señal 97ondas de las 285 que llegan al detector de una fuente de radiación de 467 ondas/seg 18  03/12/2024 Ejercicios de repaso 1. Tenemos una fuente de radiación de 1200 ondas/seg, de las que sólo llegan al detector 950. De las 950 generan señal 75. Indica la EE y la EI. EE= 950/1.200 x 100= 79,16% EI= 75/950 x 100= 7,89% 2 ¿Cuál será la EE de de un detector que detecta 80 ondas/seg de una fuente de radiación de 150 ondas/seg? EE = 80/150 x 100= 53,33% 3 Indica la EI del siguiente supuesto: generan señal 97ondas de las 285 que llegan al detector de una fuente de radiación de 467 ondas/seg EI = 97/285 x 100= 34,03% Ejercicios de repaso Los Dosímetros Termoluminiscentes (TLD), absorben radiación y: 1- Emiten radiación al ser calentados 2- Emiten calor al ser iluminados 3 Emiten luz al ser calentados 4 Emiten radiación al ser iluminados 19  03/12/2024 Ejercicios de repaso Los Dosímetros Termoluminiscentes (TLD), absorben radiación y: 1- Emiten radiación al ser calentados 2- Emiten calor al ser iluminados 3- Emiten luz al ser calentados 4- Emiten radiación al ser iluminados Aplicación de procedimientos de detección de la radiación Parte III UNIDAD 3 Fran Pereiro 20  03/12/2024 Vigilancia radiológica ambiental (indirecta) Dosimetría ambiental: es la que se emplea para conocer la dosis ambiental en las zonas a las que el público puede acceder en función del riesgo radiactivo que exista. ZONA VIGILADA: podemos recibir dosis efectivas > 1 mSv/año ZONA CONTROLADA: Podemos recibir dosis efectivas > 6mSv/año Zona de permanencia limitada: lugares con posibilidades de recibir más dosis de la permitida Zona de permanencia reglamentada: necesario permiso para acceder. Posibilidad de recibir más dosis de la permitida en cortos periodos de tiempo Zona de acceso prohibido: Posibilidad de recibir más dosis de la permitida en muy cortos periodos de tiempo. Vigilancia radiológica ambiental (indirecta) 21  03/12/2024 Vigilancia radiológica ambiental (indirecta) Dosimetría de área: consiste en verificar que la dosis ambiental en las zonas vigiladas y controladas, es decir, las que están ocupadas por trabajadores expuestos, no supera los límites estimados. Protección Radiológica Para una correcta protección radiológica, la primera medida es definir los diferentes tipos de exposición: -Exposición ocupacional -Exposición médica -Exposición del público 22  03/12/2024 Protección Radiológica: tipos de exposición Protección Radiológica: principios generales de protección Los principios generales de protección vienen determinados por la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP), y son tres: 1. JUSTIFICACIÓN 2. OPTIMIZACIÓN (ALARA) 3. LIMITACIÓN (LÍMITE DOSIS) 23  03/12/2024 Protección Radiológica: principios generales de protección A mayores de la ICPR los organismos que regulan o definen recomendaciones son los siguientes: Protección Radiológica: principios generales de protección Se basa en el principio ALARA (ICRP en 1977) “tan bajo como sea razonadamente posible” 24  03/12/2024 Protección Radiológica: principios generales de protección LIMITACIÓN (LÍMITE DOSIS) Protección Radiológica: interpretación de lecturas dosimétricas Las magnitudes adecuadas para la estimación de dosis por exposición externa, los valores límite y los procedimientos de vigilancia individual están recogidos en el reglamento sobre protección sanitaria contra radiaciones ionizantes (Real Decreto 783/2001, de 6 de julio).  Obligatoriedad de registrar todas las dosis recibidas durante la vida laboral.  Registro de las dosis mensuales y dosis acumuladas durante cada periodo de 5 años consecutivos (categoría A).  Toda la información registrada deberá ser archivada hasta que el trabajador alcance la edad de 75 años y nunca menos de un periodo de 30 años. 25  03/12/2024 Protección Radiológica: interpretación de lecturas dosimétricas interpretación de lecturas dosimétricas El historial dosimétrico se registra mediante informes de dosimetría ACTIVIDAD 9 26  03/12/2024 Protección Radiológica: medidas básicas de protección  Tiempo  Distancia  Blindaje  Tiempo La dosis que recibe un individuo está directamente relacionada con el tiempo o duración de la exposición. D= X*t D es la dosis X es la tasa de dosis t el tiepo de exposición Protección Radiológica: medidas básicas de protección  Distancia Al aumentar la distancia entre fuente e individuo, la exposición disminuye según la siguiente fórmula: (I2/I1) = (d12)/(d22) Pequeñas modificaciones de la distancia entre fuente e individuo suponen una rápida variación en la exposición de radiación sobre la persona I intensidades d distancias 27  03/12/2024 Protección Radiológica: medidas básicas de protección  Blindaje Actividad PUNTUABLE ACTIVIDAD 10-11 ACTIVIDAD 7 ACTIVIDAD 8 28