Gesundheitsphysik - Health physics

Für die gleichnamige wissenschaftliche Zeitschrift siehe Health Physics (Journal) .
Gesundheitsphysik zu Ihrem Schutz.
1947 Oak Ridge National Laboratory Poster.

Gesundheitsphysik, auch Wissenschaft des Strahlenschutzes genannt , ist der Beruf, der sich dem Schutz von Mensch und Umwelt vor möglichen Strahlengefahren widmet und gleichzeitig den Nutzen der Strahlung ermöglicht. Gesundheitsphysiker benötigen in der Regel einen vierjährigen Bachelor-Abschluss und eine berufsqualifizierende Erfahrung, die fachliche Kenntnisse in Theorie und Anwendung der Strahlenschutzprinzipien und eng verwandter Wissenschaften nachweisen. Gesundheitsphysiker arbeiten hauptsächlich an Einrichtungen, in denen Radionuklide oder andere Quellen ionisierender Strahlung (wie Röntgengeneratoren ) verwendet oder hergestellt werden; dazu gehören Forschung, Industrie, Bildung, medizinische Einrichtungen, Kernkraft, Militär, Umweltschutz, Durchsetzung behördlicher Vorschriften sowie Dekontamination und Stilllegung – die Kombination von Ausbildung und Erfahrung für Gesundheitsphysiker hängt von dem spezifischen Gebiet ab, in dem der Gesundheitsphysiker tätig ist .

Unterspezialitäten

Es gibt viele Subspezialitäten im Bereich der Gesundheitsphysik, darunter

Betriebsgesundheitsphysik

Das Teilgebiet der betrieblichen Gesundheitsphysik, in älteren Quellen auch als angewandte Gesundheitsphysik bezeichnet, konzentriert sich nicht auf die Grundlagenforschung, sondern auf die Feldforschung und die praktische Anwendung von gesundheitsphysikalischem Wissen auf reale Situationen.

Medizinische Physik

Das Gebiet der Gesundheitsphysik ist mit dem Gebiet der medizinischen Physik verwandt und sie sind sich insofern ähnlich, als sich Praktiker in beiden Gebieten auf viele der gleichen Grundlagenwissenschaften (dh Strahlenphysik, Biologie usw.) stützen. Gesundheitsphysiker konzentrieren sich jedoch auf die Bewertung und den Schutz der menschlichen Gesundheit vor Strahlung, während medizinische Gesundheitsphysiker und Medizinphysiker den Einsatz von Strahlung und anderen physikbasierten Technologien durch Ärzte zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten unterstützen.

Strahlenschutzinstrumente

Für die Gesundheitsphysik ist die praktische Messung ionisierender Strahlung unabdingbar. Es ermöglicht die Bewertung von Schutzmaßnahmen und die Einschätzung der wahrscheinlichen oder tatsächlich von Personen empfangenen Strahlendosis. Die Bereitstellung solcher Instrumente wird normalerweise gesetzlich geregelt. In Großbritannien sind es die Ionizing Radiation Regulations 1999.

Die Messgeräte für den Strahlenschutz sind sowohl „installiert“ (in einer festen Position) als auch tragbar (handgehalten oder transportabel).

Installierte Instrumente

Installierte Instrumente werden an Positionen befestigt, von denen bekannt ist, dass sie für die Beurteilung der allgemeinen Strahlengefahr in einem Bereich wichtig sind. Beispiele sind installierte "Bereichs"-Strahlungsmonitore, Gamma-Interlock-Monitore, Personalausgangsmonitore und Kontaminationsmonitore in der Luft.

Der Bereichsmonitor misst die Umgebungsstrahlung, normalerweise Röntgen, Gamma oder Neutronen; Dabei handelt es sich um Strahlungen, die über einen Bereich von mehr als zehn Metern von ihrer Quelle erhebliche Strahlungsniveaus aufweisen können und dadurch einen weiten Bereich abdecken.

Interlock-Monitore werden in Anwendungen verwendet, um eine unbeabsichtigte Exposition von Arbeitern einer Überdosis zu verhindern, indem sie den Zugang des Personals zu einem Bereich verhindern, wenn eine hohe Strahlenbelastung vorhanden ist.

Luftkontaminationsmonitore messen die Konzentration radioaktiver Partikel in der Atmosphäre, um zu verhindern, dass sich radioaktive Partikel in der Lunge des Personals ablagern.

Personalausgangsmonitore werden verwendet, um Arbeiter zu überwachen, die einen "kontaminationskontrollierten" oder potenziell kontaminierten Bereich verlassen. Diese können in Form von Handmonitoren, Kleidersuchsonden oder Ganzkörpermonitoren vorliegen. Diese überwachen die Oberfläche des Körpers und der Kleidung der Arbeiter, um zu überprüfen, ob sich radioaktive Kontamination abgelagert hat. Diese messen im Allgemeinen Alpha oder Beta oder Gamma oder Kombinationen davon.

Das National Physical Laboratory des Vereinigten Königreichs hat im Rahmen seines Ionizing Radiation Metrology Forums einen Leitfaden für bewährte Verfahren bezüglich der Bereitstellung solcher Geräte und der Methodik zur Berechnung der zu verwendenden Alarmschwellen veröffentlicht.

Tragbare Instrumente

Tragbare Instrumente sind handgehalten oder transportabel. Das Handgerät wird im Allgemeinen als Vermessungsgerät verwendet , um ein Objekt oder eine Person im Detail zu überprüfen oder einen Bereich zu beurteilen, in dem keine installierten Instrumente vorhanden sind. Sie können auch für die Überwachung des Personalausgangs oder für die Kontaminationsprüfung des Personals im Feld verwendet werden. Diese messen im Allgemeinen Alpha, Beta oder Gamma oder Kombinationen davon.

Transportable Instrumente sind im Allgemeinen Instrumente, die dauerhaft installiert worden wären, aber vorübergehend in einem Bereich platziert werden, um eine kontinuierliche Überwachung zu gewährleisten, in der eine Gefahr wahrscheinlich ist. Solche Instrumente werden oft auf Wagen installiert, um einen einfachen Einsatz zu ermöglichen, und sind mit vorübergehenden Betriebssituationen verbunden.

Instrumententypen

Nachfolgend sind eine Reihe von häufig verwendeten Detektionsinstrumenten aufgeführt.

Den Links sollte gefolgt werden, um eine ausführlichere Beschreibung zu erhalten.

Gebrauchsanweisung

Im Vereinigten Königreich hat die HSE einen Benutzerleitfaden zur Auswahl des richtigen Strahlungsmessgeräts für die jeweilige Anwendung herausgegeben [2] . Dies deckt alle Instrumententechnologien für ionisierende Strahlung ab und ist ein nützlicher Vergleichsführer.

Strahlendosimeter

Dosimeter sind vom Benutzer getragene Geräte, die die Strahlendosis messen, die der Benutzer erhält. Zu den gängigen Arten von tragbaren Dosimetern für ionisierende Strahlung gehören:

Maßeinheiten

Äußere Dosisgrößen im Strahlenschutz und in der Dosimetrie
Grafik, die das Verhältnis der SI-Strahlungsdosiseinheiten zeigt

Aufgenommene Dosis

Die fundamentalen Einheiten berücksichtigen nicht das Ausmaß der Schädigung der Materie (insbesondere des lebenden Gewebes) durch ionisierende Strahlung. Dies hängt eher mit der deponierten Energiemenge als mit der Ladung zusammen. Dies wird als absorbierte Dosis bezeichnet .

  • Das Grau (Gy) mit der Einheit J/kg ist die SI- Einheit der Energiedosis , die die Strahlungsmenge darstellt, die erforderlich ist, um 1 Joule Energie in 1 Kilogramm jeder Art von Materie zu deponieren .
  • Das rad (absorbierte Strahlungsdosis), ist die entsprechende herkömmliche Einheit, die 0,01 J pro kg abgeschieden. 100 rad = 1 Gy.

Äquivalentdosis

Gleiche Dosen unterschiedlicher Strahlungsarten oder -energien verursachen unterschiedliche Schäden an lebendem Gewebe. Beispielsweise verursacht 1 Gy Alpha-Strahlung etwa 20-mal so viel Schaden wie 1 Gy Röntgenstrahlung . Daher wurde die Äquivalentdosis definiert, um ein ungefähres Maß für die biologische Wirkung der Strahlung zu geben. Sie wird berechnet, indem die Energiedosis mit einem Gewichtungsfaktor W R multipliziert wird , der für jede Strahlungsart unterschiedlich ist (siehe Tabelle unter Relative biologische Wirksamkeit#Standardisierung ). Dieser Gewichtungsfaktor wird auch Q (Qualitätsfaktor) oder RBE ( relative biologische Wirksamkeit der Strahlung) genannt.

  • Das Sievert (Sv) ist die SI-Einheit der Äquivalentdosis. Obwohl es die gleichen Einheiten wie das Grau hat, J/kg, misst es etwas anderes. Für eine bestimmte Art und Dosis von Strahlung(en), die auf einen oder mehrere Körperteile eines bestimmten Organismus angewendet wird, misst es die Größe einer Röntgen- oder Gammastrahlungsdosis, die auf den gesamten Körper des Organismus angewendet wird, so dass die Wahrscheinlichkeiten der beiden Szenarien, Krebs auszulösen, ist nach aktuellen Statistiken gleich.
  • Das rem (Röntgen-Äquivalent-Mann) ist die traditionelle Einheit der Äquivalentdosis. 1 Sievert = 100 rem. Da rem eine relativ große Einheit ist, wird die typische Äquivalentdosis in Millirem (mrem), 10 –3 rem oder in Mikrosievert (μSv), 10 –6 Sv gemessen . 1 mrem = 10 μSv.
  • Eine manchmal verwendete Einheit für niedrige Strahlendosen ist die BRET ( Background Radiation Equivalent Time ). Dies ist die Anzahl der Tage einer durchschnittlichen Hintergrundstrahlungsbelastung einer Person, der die Dosis entspricht. Diese Einheit ist nicht genormt und hängt vom verwendeten Wert für die durchschnittliche Hintergrundstrahlungsdosis ab. Unter Verwendung des 2000 UNSCEAR- Werts (unten) entspricht eine BRET-Einheit etwa 6,6 μSv.

Zum Vergleich: Die durchschnittliche 'Hintergrund'-Dosis der natürlichen Strahlung, die eine Person pro Tag empfängt, beträgt basierend auf der Schätzung von 2000 UNSCEAR BRET 6,6 μSv (660 μrem). Die lokalen Expositionen variieren jedoch, wobei der Jahresdurchschnitt in den USA bei etwa 3,6 mSv (360 mrem) und in einem kleinen Gebiet in Indien bei 30 mSv (3 rem) liegt. Die tödliche Ganzkörperstrahlungsdosis für einen Menschen beträgt etwa 4–5 Sv (400–500 rem).

Geschichte

1898 gründete die Röntgengesellschaft (heute British Institute of Radiology ) ein Komitee für Röntgenverletzungen und initiierte damit die Disziplin Strahlenschutz.

Der Begriff "Gesundheitsphysik"

Laut Paul Frame:

„Der Begriff Health Physics stammt vermutlich aus dem Jahr 1942 im Metallurgical Laboratory der University of Chicago , aber der genaue Ursprung ist unbekannt. Der Begriff wurde möglicherweise von Robert Stone oder Arthur Compton geprägt , da Stone der Leiter der Health Division war und Arthur Compton war der Leiter des Metallurgischen Labors.Die erste Aufgabe der Health Physics Section bestand darin, eine Abschirmung für den Reaktor CP-1 zu entwerfen , den Enrico Fermi baute, so dass die ursprünglichen HPs hauptsächlich Physiker waren, die versuchten, gesundheitliche Probleme zu lösen Die Erklärung von Robert Stone lautete, dass "der Begriff Gesundheitsphysik beim Plutonium-Projekt verwendet wurde, um das Gebiet zu definieren, in dem physikalische Methoden verwendet werden, um die Existenz von Gesundheitsgefahren für das Personal zu bestimmen."

Eine Variation wurde von Raymond Finkle, einem Mitarbeiter der Gesundheitsabteilung, während dieses Zeitraums angegeben. 'Die Prägung bezeichnete zunächst nur die Physikabteilung der Gesundheitsabteilung... der Name diente auch der Sicherheit: ' Strahlenschutz ' könnte unliebsames Interesse wecken; 'Gesundheitsphysik' hat nichts vermittelt.'"

Strahlungsbezogene Größen

Die folgende Tabelle zeigt Strahlungsmengen in SI- und Nicht-SI-Einheiten.

Ionisierende Strahlungsgrößen anzeigen  ‧  reden  ‧  bearbeiten
Menge Einheit Symbol Ableitung Jahr SI- Äquivalenz
Aktivität ( A ) becquerel Bq s -1 1974 SI-Einheit
Curie Ci 3,7 × 10 10 s −1 1953 3,7 × 10 10  Bq
rutherford Rd 10 6 s -1 1946 1.000.000 Bq
Belichtung ( X ) Coulomb pro Kilogramm C/kg C⋅kg −1 Luft 1974 SI-Einheit
röntgen R esu / 0,001293 g Luft 1928 2,58 × 10 -4 C/kg
Aufgenommene Dosis ( D ) grau Gy J ⋅kg −1 1974 SI-Einheit
Erg pro Gramm erg/g erg⋅g −1 1950 1,0 × 10 -4 Gy
rad rad 100 erg⋅g -1 1953 0,010 Gy
Äquivalentdosis ( H ) sievert Sv J⋅kg −1 × W R 1977 SI-Einheit
röntgen gleichwertiger Mann rem 100 erg⋅g −1 x W R 1971 0,010 Sv
Effektive Dosis ( E ) sievert Sv J⋅kg −1 × W R × W T 1977 SI-Einheit
röntgen gleichwertiger Mann rem 100 erg⋅g −1 × W R × W T 1971 0,010 Sv

Obwohl die nukleare Regulierungskommission der Vereinigten Staaten die Verwendung der Einheiten Curie , rad und rem neben SI-Einheiten erlaubt, verlangten die Richtlinien der Europäischen Union für europäische Maßeinheiten , dass ihre Verwendung für "öffentliche Gesundheitszwecke ..." bis zum 31. 1985.

Siehe auch

Verweise

Externe Links

  • Die Health Physics Society , eine wissenschaftliche und professionelle Organisation, deren Mitglieder sich auf den Strahlenschutz am Arbeitsplatz und in der Umwelt spezialisiert haben.
  • [3] - "Die verwirrende Welt der Strahlendosimetrie" - MA Boyd, 2009, US-Umweltschutzbehörde. Ein Bericht über die chronologischen Unterschiede zwischen den Dosimetriesystemen der USA und der ICRP.
  • Fragen und Antworten: Gesundheitsauswirkungen von Strahlenbelastung , BBC News , 21. Juli 2011.