A természetes és mesterséges sugárterhelés forrásai, szintjei.

Salik Ádám

A természetes és mesterséges sugárterhelés forrásai

Természetes eredetű • Kozmikus sugárzás (szoláris, galaktikus) • Kozmogén radioaktív izotópok (pl. C-14, H-3) • Terresztrikus sugárzás (99 %-ban K-40, U-238, U-235 és Th-232 bomlási sorok)

Effektív dózisa 1,5 – 2,5 mSv/év Mesterséges beavatkozás által megnövelt természetes eredetű (Technologically Enhanced Natural Origin Radioactive Materials: TENORM)

• Bányászat, kohászat, energetika • Speciális építőanyagok (salak, pernye) • Utasszállító repülőgépek • Földgáz, hálózati víz radontartalma stb. Effektív dózisa 0 - 1 mSv/év

Mesterséges eredetű • Orvosi (diagnosztika, terápia) • Légköri nukleáris robbantások (atomcsend egyezmény előtt) • Atomtechnika, atomenergetika Effektív dózisa 0 – 0,5 mSv/év

Sugárterhelés

• Háttérsugárzás: kozmikus sugárzás + természetes radioaktív izotópok sugárzása

Természetes: 2,6 mSv/év (85,6 % )

• Mesterséges: 0,4 mSv/év (14,4 %) (UNSCEAR)

• Összesen: 3 mSv/év

A természetes és mesterséges sugárterhelés szintjei

Külső – belső expozíció

• Külső expozíció – Kozmikus sugárzás nagyenergiájú töltött részecskék : p+, összetétele

időben változó (napfolttevékenység), semleges részecskék: n, fotonok (ɤ-sugárzás) (közvetlen ionizáló komponens)

kölcsönhatás a légkör atomjaival – másodlagos kozmikus sugárzás (elektromágneses v. részecske) és

kozmogén radionuklidok (H-3, Be-7, C-14, Na-22) – Földkérgi gamma-sugárzó izotópok

• Belső expozíció

– Lenyelés U-238, Th-232 sor, K-40, Rb-87 egyéb (pl. H-3, C-14) – Belégzés

radon, toron és leányelemeik

Kozmikus sugárzás dózisteljesítményének változása magasság szerint

2 km 0,1 μSv/h

Mexikóváros 2,25 km

Tibet 3,7 km

Himalája 6,7 km 1 μSv/h

Tengerszint 0,08 μSv/h

10 km 5 μSv/h

15 km 10 μSv/h

Belső sugárterhelés, Lenyelés és belégzés

Kozmogén és földkérgi radionuklidok

• belégzés (radon nélkül): 5-6 μSv

• urán- és tórium-sor az élelmiszerekben: 1-2.000 mBq/kg

• teljes aktivitás a szervezetben: 8600 Bq

K-40 > C-14 > Rb-87 > H-3

5.500 Bq 3.000 Bq 100 Bq 10 Bq

sugárterhelés a szervezetben: 0,29 mSv/év

K-40 közel 60%

kőzet, talaj növény- és

állatvilág

emberi szervezet levegő, víz

légkör

Hosszú felezési idejű természetes radioaktív izotópok fogyasztásából eredő

dózis

K-40 • Az emberi test (75 kg) átlag 150g káliumot tartalmaz (2 g / kg)

• A természetes kálium (K) 0,0117% K-40

• A természetes K fajlagos aktivitása 30,4 Bq/g

(60,8 Bq/testsúly kg)

• Az emberi testben a K-40 aktivitása 4560 Bq

• K-40 dóziskonverziós tényező: 3 µSv/év/Bq/kg

• 60,8 * 3 = 182,4 µSv/év

Földkérgi eredetű sugárzás

Bq/kg Talaj Beton Tégla Ytong tégla Gázbeton

K-40 350-450 204 721 173 158

Th-232 25-30 11 44 9 30

U-238 25-30 13 44 13 30

Jellemző dózisteljesítmény: • szabadban: 80 - 120 nSv/h • épületekben: 80 – 200 nSv/h

Jellemző radioaktivitás-koncentrációk a talajban és építőanyagokban

Radon

Belégzése:

• a természetes sugárterhelés legnagyobb része (60%)

• jellemző értékek – szabadban: 1-10 Bq/m3

– épületekben: 50-300 Bq/m3

– hazai átlag: kb. 130 Bq/m3

– talajgázban néhány 10 kBq/m3

• a sugárterhelés döntően a leányelemektől ered

• forrása: talaj, építőanyag, vezetékes víz, földgáz

• Rn-222 múlt század második felében néhány lakóépületben

10 kBq/m3

Radon

Emanáció: Hány százaléka jut ki a szabad térbe a keletkező radonnak

• a rádiumtartalomtól, hogy van elosztva • fajlagos felület • nyílt pórusok térfogata • víztartalom

Exhaláció: Egységnyi felületen egységnyi idő alatt kiáramló radon, átlag: 0,022 Bq m-2 s-1

• talaj szerkezete • Hőmérsékleti, nyomás viszonyok • nedvességviszonyok • szélviszonyok • gázfeláramlás

Radon

Élelmiszerek természetes radioaktivitása

(Bq/kg) K-40 Ra-226

Banán 0,13 0,04

Sárgarépa 0,12 0,07

Burgonya 0,12 0,09

Sör 14,4 -

Vörös húsok 0,11 0,02

NORM/TENORM

• A NORM/TENORM anyagokban a 40K, valamint a 238U, 232Th és a bomlási sorukban lévő elemek nagyobb aktivitás-koncentrációban találhatók, mint az átlagos talajokban.

Így a feldolgozásuk során képződő hulladékok is tartalmazzák ezeket a nuklidokat, méghozzá többszörösen feldúsulva (néhány Bq/g-többezer Bq/g).

Radioaktivitás a környezetben

Emberi beavatkozás által megnövekedett természetes radioaktivitás Technically Enhanced Natural Origin Radioactivity TENORM – ot produkáló eljárások:

• Bauxitbányászat, -feldolgozás • Cirkonhomok felhasználás, kerámiagyártás(ZrSiO4, ZrO2) • Fémércbányászat, érckohászati feldolgozás • Foszfátérc feldolgozás, műtrágyagyártás • Kőolaj és földgáz kitermelés • Ritkaföldfém bányászat, -feldolgozás • Szénbányászat, széntüzelésű erőművek

Mesterséges eredetű sugárterhelés

• Atomfegyverkezés

Légköri kísérletek

• Nukleáris

Fűtőanyag ciklus

• Orvosi

Röntgen vizsgálatok

Atomfegyver kísérlet

• 1945 – 1980 között 520 légköri

atomfegyver kísérlet végrehajtása. – Lokális: 1-200 km 50%

– Globális: 2-3000 km 25%

Lokális és globális kihullás:

Belső sugárterhelés:H-3; Sr-90;

Külső-belső: Mn-54; I-131; Cs-137;

• A globális kihullás következtében a

népesség éves sugárterhelése

max. 0.01 mSv

Teljes nukleáris fűtőanyag ciklus

Izotóp Kibocsátás (PBq) 1970-1997 Átlagos évi lekötött

effektív dózis (E) (nSv/ fő)

Reaktorok Reprocesszálás Teljes

H-3 270 170 440 1

C-14 2 1 3 4

Kr-85 - 3200 3200 10

I-129 - 0,015 0,015 1

Összesen 16

Orvosi célú alkalmazások

• Röntgen felvételek (CT felvételek)

1 főre eső éves sugárterhelés súlyozott világátlaga 0,3 mSv

effektív dózis 0,03 – 8 mSv/alkalom

•Izotópdiagnosztikai vizsgálatok

1 főre eső éves sugárterhelés világátlaga 0,03 mSv

külső besugárzások ( 5 millió ember/év)

•Izotópterápiás kezelések

1 főre jutó éves sugárterhelés világátlaga 0,002 mSv

beadott aktivitás néhány GBq/alkalom

31/2001 EüM r. az egészségügyi szolgáltatások nyújtása során ionizáló sugárzásnak kitett személyek egészségének védelméről

Röntgenvizsgálatok szöveti elnyelt dózisai és effektív dózisai

Elnyelt dózis (mGy)

Csontvelő Emlő Méh Pajzsmirigy Gonádok

Petefészek / herék

Effektív dózis (mSv)

Mellkas 0,04 0,09 - 0,02 - 0,4

Mellkas CT 5,9 21 0,06 2,3 0,08/- 7,8

Fej CT 2,7 2,7 0,03 - 1,9 1,8

Medence 0,2 - 1,7 - 1,2/4,6 1,1

Medence CT 5,6 0,03 26 - 23,0/1,7 7,1

Has 0,4 0,03 2,9 - 2,2/0,4 1,2

Has CT 5,6 0,03 26 - 23/1,7 7,1

Mammográfia - 2 - - 0,1 0,1

Intervenció - - - - - 20

- kevesebb, mint 0,01 mGy

Fogászat

Effektív dózis (µSv)

Intraorális 4-8

Panoráma 15-25

Csomagvizsgáló röntgen

"csomag dózisa„ minimális, legfeljebb 1-2 µSv/vizsgálat

Árnyékolás és ólomgumi függönyök

NDK határátkelő Cs-137 sugárforrás

detektor

Sugárzás a mindennapokban

10

100

1,0000

1,000

250,000

50,000

µSv

TERMÉSZETES 10,000 µSv/év Guarapariban (Br) 2,400 µSv/év világátlag 200 µSv/alkalom Oda-vissza Tokio – New York

MESTERSÉGES 250,000 µSv/év Balesetelhárításiban résztvevők max

50,000 µSv/év Sugaras munkavállalók 6,900 µSv/alkalom Mellkas CT 1,000 µSv/év Lakosságra vonatkozó határérték 600µSv/év Gyomor röntgen 50 µSv/év Atomerőmű, lakkosságra vonatkozó dóziskorlát

Összefoglalás

Természetes: 2,6 mSv/év • Kozmikus sugárzás: 0,3 mSv/év • Kozmogén nuklidok: H-3, B-7,C-14

• Föld eredetű sugárzás: K-40; U-238; Th-232 Külsőleg-belsőleg TEENORM: Széntüzelésű erőmű Műtrágyázás Nagy magasságú repülés

Mesterséges: 0,4 mSv/év • Nukleáris

fegyverkísérletek: Sr-90; Cs-137 • Orvosi alkalmazások: tüdőszűrés; fogászati röntgen Nukleáris energia

Köszönöm a figyelmet!