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LE SCHERMATURE IN RADIOPROTEZIONE. LIMITI DI DOSE E ZONE CONTROLLATE 1.LIMITI DI DOSE PER LA POPOLAZIONE 1.1) 1.1) IL LIMITE DI DOSE EFFICACE PER GLI.

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1 LE SCHERMATURE IN RADIOPROTEZIONE

2 LIMITI DI DOSE E ZONE CONTROLLATE 1.LIMITI DI DOSE PER LA POPOLAZIONE 1.1) 1.1) IL LIMITE DI DOSE EFFICACE PER GLI INDIVIDUI DELLA POPOLAZIONE E STABILITO IN 1mSv PER ANNO SOLARE. 1.2) 1.2) Fermo restando il rispetto del limite…, sopra indicato, …devono essere altresì rispettati in un anno solare i seguenti limiti… a) 15 mSv di DOSE EQUIVALENTE PER IL CRISTALLINO b) 50 mSv di DOSE EQUIVALENTE PER LA PELLE …calcolato in media su 1cm 2 qualsiasi di pelle, indipendentemente dalla superficie esposta;… c) 50 mSv di DOSE EQUIVALENTE PER MANI, AVAMBRACCI, PIEDI E CAVIGLIE All. III e IV del D.Lgs 230/95 modificato dal D.Lgs. 241/00

3 LIMITI DI DOSE E ZONE CONTROLLATE 2.CLASSIFICAZIONE DEI LAVORATORI IL LIMITE DI DOSE EFFICACE PER I LAVORATORI ESPOSTI E STABILITO IN 20mSv IN UN ANNO SOLARE. 2.1) 2.1) LAVORATORI ESPOSTI (con età maggiore di 18 anni): a)150 mSv di DOSE EQUIVALENTE PER IL CRISTALLINO b)500 mSv di DOSE EQUIVALENTE PER LA PELLE …calcolato in media su 1cm 2 qualsiasi di pelle, indipendentemente dalla superficie esposta;… c)500 mSv di DOSE EQUIVALENTE PER MANI, AVAMBRACCI, PIEDI E CAVIGLIE 2.2) 2.2) LAVORATORI NON ESPOSTI: …i soggetti sottoposti ad una esposizione che non sia suscettibile di superare uno qualsiasi dei limiti fissati per le persone del pubblico

4 LIMITI DI DOSE E ZONE CONTROLLATE 3.CLASSIFICAZIONE DEI LAVORATORI ESPOSTI 3.1) 3.1) CATEGORIA A:…sono suscettibili di unesposizione superiore, in un anno solare, ad uno dei seguenti valori: a) 6 mSv di DOSE EFFICACE b) i 3/10 di uno qualsiasi dei limiti di DOSE EQUIVALENTE fissati per il cristallino, per la pelle nonché per mani, avambracci, caviglie e piedi. 3.2) 3.2) CATEGORIA B: I LAVORATORI ESPOSTI NON CLASSIFICATI IN CATEGORIA A

5 LIMITI DI DOSE E ZONE CONTROLLATE 4.CLASSIFICAZIONE E DELIMITAZIONE DELLE AREE DI LAVORO 4.1) 4.1) ZONA CONTROLLATA: Ogni area di lavoro in cui, …, sussiste per i lavoratori in essa operanti il rischio di superamento di uno qualsiasi dei valori… indicati al ) 4.2) ZONA SORVEGLIATA: Ogni area di lavoro in cui, …, sussiste per i lavoratori in essa operanti il rischio di superamento di uno dei limiti di dose fissati per le persone del pubblico…, ma che non debba essere classificata Zona Controllata…

6 Con la nuova normativa (successiva al 1995) le classificazioni di aree e personale sono molto meno interconnesse: ad esempio un lavoratore può superare il limite per le persone del pubblico lavorando in più aree in nessuna delle quali, da sola, sussista il rischio di superarlo La classificazione supera il mero carattere di presa datto di una situazione rigida e acquista il significato, più rispondente ad un criterio di prevenzione, di attenzione su di una particolare situazione

7 DIMINUZIONE DELLESPOSIZIONE ALLE RADIAZIONI IONIZZANTI E POSSIBILE AGIRE SU TRE FATTORI 1.TEMPO DI ESPOSIZIONE 1.DISTANZA DALLA SORGENTE 1.INTERPOSIZIONE DI BARRIERE (SCHERMATURE)

8 PROGETTAZIONE DI SCHERMATURE 1.SCEGLIERE I LIVELLI DI RADIAZIONE CHE SI DESIDERA OTTENERE NEGLI AMBIENTI PROTETTI 1.ANALIZZARE LE CARATTERISTICHE DEL CAMPO DI RADIAZIONE 1.PROGETTARE LE BARRIERE 1.FARE DEGLI ACCORGIMENTI PER LE SOLUZIONI DI CONTINUITA

9 1.SCELTA DEI LIVELLI DI RADIAZIONE NEGLI AMBIENTI PROTETTI ANALISI DELLA DESTINAZIONE DEI LOCALI DETERMINAZIONE DEI LIVELLI DI RATEO DESPOSIZIONE O DI DOSE IN BASE AI LIMITI DI DOSE 1.PRINCIPIO DI OTTIMIZZAZIONE 2.FATTORE DI OCCUPAZIONE T 3.FATTORE DI SICUREZZA

10 PRINCIPIO DI OTTIMIZZAZIONE TUTTE LE DOSI dovute a esposizioni mediche per scopi radiologici…, ad eccezione delle procedure radioterapeutiche, DEVONO ESSERE MANTENUTE AL LIVELLO PIU BASSO RAGIONEVOLMENTE OTTENIBILE E COMPATIBILE CON IL RAGGIUNGIMENTO DELLA INFORMAZIONE DIAGNOSTICA RICHIESTA, tenendo conto di fattori economici e sociali; il principio di ottimizzazione riguarda la scelta delle attrezzature, la produzione adeguata di uninformazione diagnostica appropriata … Art.4 D.Lgs. 187/00

11 FATTORE DI OCCUPAZIONE T FATTORE DI SICUREZZA E UNA FRAZIONE DEL TEMPO DI UTILIZZAZIONE DELLA SORGENTE, IN CUI LAMBIENTE CONSIDERATO E OCCUPATO DA PERSONE SI E SOLITI AUMENTARE LO SPESSORE DELLE SCHERMATURE, O LA CAPACITA SCHERMANTE, PER FAR FRONTE ALLE APPROSSIMAZIONI CHE SI INTRODUCONO NEI CALCOLI

12 2.ANALISI DELLE CARATTERISTICHE DEL CAMPO DI RADIAZIONE SORGENTI IN GENERE APPARECCHIATURE CONTENENTI SORGENTI MACCHINE RADIOGENE BISOGNA IDENTIFICARE IL TIPO E LINTENSITA DELLE RADIAZIONI. LE CARATTERISTICHE PIU IMPORTANTI SONO: LO SPETTRO ENERGETICO LINTENSITA MEDIA LA DISTRIBUZIONE GEOMETRICA

13 3.PROGETTARE LE BARRIERE VALUTAZIONE DEL TIPO, DELLA GEOMETRIA E DELLO SPESSORE DEI MATERIALI DA UTILIZZARE ATTITUDINE DEL MATERIALE AD ASSORBIRE RADIAZIONE ECONOMICITA IL PESO LA ROBUSTEZZA STRUTTURALE PROBLEMI VARI, DI INGOMBRO, INFIAMMABILITA E EVAPORAZIONE (per schermi in paraffina o acqua)

14 4.SOLUZIONI DI CONTINUITA PER SORGENTI DI NOTEVOLE PERICOLOSITA E IMPORTANTE CONSIDERARE IL PROBLEMA DELLA CONTINUITA DELLE SCHERMATURE: APERTURE PER ACCESSO FORI PER CAVI E/O TUBI EFFETTO CIELO PORTE SCHERMANTI LABIRINTI

15 EFFETTO CIELO ESEMPIO DI RADIAZIONE DIFFUSA DIRETTA VERSO LALTO LA RADIAZIONE VIENE DIFFUSA DALLARIA IN ZONE APPARENTEMENTE PROTETTE DA SCHERMI ESEMPIO DI ACCESSO A LABIRINTO ZONA ESPOSTA ALLA RADIAZIONE DIRETTA I CAMPI DI RADIAZIONE DIMINUISCONO PER RIFLESSIONI SUCCESSIVE E DECRESCONO ALLONTANANDOSI DALLE SUPERFICI DIFFONDENTI

16 TIPI DI SCHERMATURE SCHERMATURE PRIMARIE: ATTE AD ATTENUARE IL FASCIO UTILE SCHERMATURE SECONDARIE: QUELLE PER LA PROTEZIONE DALLE RADIAZIONI DIVERSE DAL FASCIO UTILE RADIAZIONI ATTORNO AD UNA SORGENTE DISTINTE IN: PRIMARIA: DIRETTAMENTE DALLA SORGENTE UTILE: DA DIAFRAMMA O DA LIMITATORE DI SORGENTE DISPERSA: NON UTILE MA PARASSITA E SECONDARIA PARASSITA: DALLINVOLUCRO IN DIREZIONE DIVERSA DA QUELLA DEL FASCIO UTILE SECONDARIA: DALLINTERAZIONE PRIMARIA-MATERIA DIFFUSA: DEVIATA DALLA DIREZIONE PRIMARIA A CAUSA DELLINTERAZIONE CON LA MATERIA (BARRIERE)

17 1.SCHERMATURE DI PARTICELLE CARICHE EFFETTI DA CONSIDERARE PERDITA DI ENERGIA PER IONIZZAZIONE E PER ECCITAZIONE PRODUZIONE DI RADIAZIONI SECONDARIE PENETRANTI DIFFUSIONE COULOMBIANA (raramente)

18 1.1 PARTICELLE CARICHE PESANTI PERDITA DI ENERGIA CONTINUA PROFONDITA DI PENETRAZIONE (RANGE ) SCHERMO DI SPESSORE MAGGIORE DEL MASSIMO RANGE DELLE PARTICELLE

19 1.2 ELETTRONI PERDITA DI ENERGIA PER: IONIZZAZIONE IRRAGGIAMENTO PRODUZIONE DI FOTONI UTILIZZO DI MATERIALI LEGGERI (A BASSO Z) PER DIMINUIRE LA PROBABILITA DI IRRAGGIAMENTO. I FOTONI PRODOTTI ( e spettro teorici) SONO SCHERMATI DA UN SECONDO STRATO OPPORTUNO

20 2. SCHERMATURE PER FOTONI I FOTONI NON IONIZZANO DIRETTAMENTE LA MATERIA MA INTERAGISCONO CON ESSA ATTRAVERSO TRE EFFETTI: 1.FOTOELETTRICO 2.COMPTON 3.PRODUZIONE DI COPPIA QUESTI EFFETTI PRODUCONO SECONDARI CARICHI CHE IONIZZANO E FOTONI DIFFUSI IN VARIE DIREZIONI.

21 2.1 FASCI DI FOTONI IN BUONA GEOMETRIA IPOTESI INIZIALI: FASCIO MONOENERGETICO PROBABILITA DI INCIDENZA SUL RIVELATORE NULLA PER UN FOTONE DIFFUSO ASSORBIMENTO ESPONENZIALE STRATO EMIVALENTE SEV

22 2.2 FOTONI IN CATTIVA GEOMETRIA CASO PIU ATTINENTE ALLA REALTA IN QUANTO LO STESSO PAZIENTE RAPPRESENTA UN MEZZO DIFFUSIVO FATTORE DI ACCUMULAZIONE (BUILD UP)= B I FOTONI INTERAGENTI CON LA MATERIA NON VENGONO RIMOSSI DAL FASCIO

23 IL COEFFICIENTE DI BUILD UP E PROPRIO IL RAPPORTO TRA LA CURVA DI ASSORBIMENTO REALE E QUELLA DEL MODELLO ESPONENZIALE In termini di esposizione X 0 ESPOSIZIONE SENZA SCHERMATURE COEFFICIENTE DI ATTENUAZIONE TOTALE ALLENERGIA INCIDENTE E 0 a LO SPESSORE DELLO SCHERMO LA CORREZIONE INTRODOTTA E MAX QUANDO LE.C. DOMINA SULLE.F. E SULLA P.P.

24 I fattori B sono di solito calcolati per radiazione monoenergetica e dopo il primo strato non è più vero lordine degli strati condiziona leffetto. si ricorre a formule semiempiriche: Se Z 1 ~ Z 2 ( Z 1 -Z 2 <= si sceglie B dello Z magg B=B max ( (a 1 +a 2 )) Se Z 1 <>Z 1 : B dipende dal valore dellenergia dei fotoni primari rispetto al valore per il quale è minimo: per materiali pesanti questo valore è circa 3 MeV. Se E < 3 MeV B=Bz 1 ( 1 a 1 ).Bz 2 ( 2 a 2 ) Se E > 3 MeV B=Bz 1 ( 1 a 1 ).Bz 2 ( 2 a 2 ) min In tutti I casi è sempre possible calcolare I fattori numericamente

25 MATERIALI UTILIZZATI PER SCHERMATURE DI RADIAZIONE EM LA SEZIONE DURTO PER EFFETTO FOTOELETTRICO HA UNA FORTE DIPENDENZA DAL NUMER ATOMICO ( Z 4 5 ) MATERIALI PIU EFFICIENTI HANNO: ALTO Z ALTA DENSITA 1.PIOMBO: SCARSA RESISTENZA MECCANICA, BASSO PUNTO DI FUSIONE, ALTA TOSSICITA E COSTO. 2.FERRO O ACCIAIO: MEDIO Z, MEDIO COSTO, ROBUSTEZZA STRUTTURALE, FACILE LAVORAZIONE MECCANICA. CARICATO 3.CALCESTRUZZO: PER ACCELERATORI, IMPIANTI IN CUI SI UTILIZZA IL Co 60. EVENTUALMENTE CARICATO: CON MATERIALI INERTI DI DENSITA E/O Z MEDIO PIU ALTO (BARITE, ILMENITE, TRUCIOLI DI FERRO,…)

26 3.SCHERMATURE PER NEUTRONI PROCESSI PIU RILEVANTI PER LASSORBIMENTO DI FASCI DI NEUTRONI NELLINTERAZIONE CON LA MATERIA IN FUNZIONE DELLENERGIA: 1.E 2MeV: DIFFUSIONE ELASTICA SU NUCLEI LEGGERI RAPIDO RALLENTAMENTO (fino ad E termiche) CATTURA E ASSORBIMENTO 2.2MeV10MeV: REAZIONI NUCLEARI MOLTIPLICAZIONI DI NEUTRONI PRESENTI E PROCESSI IN CASCATA RICORDIAMO

27 BUONA GEOMETRIA MODELLO DI ASSORBIMENTO ESPONENZIALE IN CUI A t = SEZIONE DURTO TOTALE CATTIVA GEOMETRIA FATTORE DI BUILD UP In termini di flusso APPROX NON BUONA E B DIFFICILE DA CALCOLARE …. ma ora ci sono programmi Montecarlo

28 TEORIA DELLA SEZIONE DURTO DI RIMOZIONE NELLA LEGGE ESPONENZIALE SI INTRODUCE UNA SEZIONE DURTO MACROSCOPICA DETTA: SEZIONE DURTO DI RIMOZIONE ( rem ) rem ESPRIME LA PROBABILITA CHE UN NEUTRONE SUBISCA INTERAZIONI TALI (IN NUMERO E TIPO) DA NON ESSERE PIU CONSIDERATO AI FINI DELLA DOSE DOPO LO SCHERMO PROBABILITA DI RIMOZIONE DAL FASCIO PROBLEMA: QUANDO QUESTO E VERAMENTE POSSIBILE? INFORMAZIONI MIGLIORI OTTENUTE CON VALUTAZIONI ANALITICHE: METODO MONTECARLO

29 MATERIALI UTILIZZATI PER SCHERMATURE DI NEUTRONI 1.MATERIALI IDROGENATI: RALLENTANO I NEUTRONI PER DIFFUSIONE ELASTICA. ASSOCIATI CON MATERIALI AD ELEVATA SEZIONE DURTO DI CATTURA PER NEUTRONI TERMICI (BORO, PARAFFINA, POLIETILENE, ACQUA) PARAFFINA: INFIAMMABILE, BASSO P.TO DI FUSIONE, DETERIORAMENTO DA RADIAIZONE POLIETILENE: COSTOSO, BUONE CARATTERISTICHE MECCANICHE ACQUA: PERDITE PER EVAPORAZIONE E INFILTRAZIONE AL CRESCERE DELLENERGIA E IMPORTANTE LA PRESENZA NEL MATERIALE SCHERMANTE DI ELEMENTI MEDI O PESANTI 2.CALCESTRUZZO: PUO CONTENERE FINO AL 67% IN PESO DI IDROGENO

30 CALCOLO DELLE SCHERMATURE ESISTONO VARI MODELLI PER IL CALCOLO DELLE SCHERMATURE. SI BASANO SU UNA SERIE DI PARAMETRI: 1.TIPO DI BARRIERA PROTETTIVA ( primaria /secondaria) 2.CARICO DI LAVORO (W), espresso in mAmin/sett 3.FATTORE DI USO DELLA BARRIERA (U) 4.FATTORE DI OCCUPAZIONE DEGLI AMBIENTI A VALLE BARRIERA (T) 5.DISTANZA DELLA BARRIERA PROTETTIVA DALLA SORGENTE DI RADIAZIONE 6.LIVELLO DI IRRADIAZIONE RICHIESTO A VALLE DELLA BARRIERA

31 TABELLE NUMERICHE DEI FATTORI DI USO RACCOMANDATI DALLA ICRP TIPO DUSOUESEMPI TOTALE1 Pavimento (per gli impianti di radiologia dentaria), pareti, soffitto della sala RX esposti al fascio diretto PARZIALE1/4 Porte e pareti non esposti direttamente, pavimento dei stanze di radiologia dentaria. OCCASIONALE1/16 Soffitto delle sale non esposto direttamente

32 TIPO DI OCCUPAZIONE TESEMPI TOTALE1 Sale comandi, uffici, corridoi e sale dattesa abbastanza grandi, camere oscure, locali di abitazione PARZIALE1/4 Corridoi di transito, magazzini, servizi igienici per personale esposto OCCASIONALE1/16 Ripostigli, scale, ascensori automatici, servizi igienici utilizzati da personale non esposto, strade e marciapiedi TABELLE NUMERICHE DEI FATTORI DI OCCUPAZIONE RACCOMANDATI DALLA ICRP

33 ESEMPIO DI CALCOLO DI UNA BARRIERA PRIMARIA PER UN APPARATO A RAGGI X CARICO DI LAVORO W [mAmin/sett] RAPPRESENTA LA CARICA CHE PASSA IN MEDIA NEL TUBO IN UNA SETTIMANA. PIU GRANDE E W MAGGIORE E LESPOSIZIONE LO SPESSORE DELLE BARRIERE DIPENDE DAL CARICO DI LAVORO

34 MASSIMA INTENSITA DI ESPOSIZIONE PERMESSA OLTRE LA BARRIERA PRIMARIA = = MISURA ESPOSIZIONE CHE SI HA IN MEDIA IN UNA SETTIMANA A UNA DISTANZA FISSA K

35 ESEMPIO DI CALCOLO DI UNA BARRIERA SECONDARIA PER UN APPARATO A RAGGI X RADIAZIONE DI FUGA DIFFUSA

36 CALCOLO DELLO SPESSORE DI UNA BARRIERA SECONDARIA PER LA RADIAZIONE DI FUGA LICRP RACCOMANDA DI UTILIZZARE UNA CUFFIA DI SPESSORE TALE DA RIDURRE LESPOSIZIONE A 1m DAL TUBO FATTORE DI TRASMISSIONE DELLA BARRIERA SECONDARIA = FATTORE DI TRASMISSIONE IN FUNZIONE DEL NUMERO DI STRATI EMIVALENTI (SEV) SEV(cm) DI CALCESTRUZZO O (mm) DI PIOMBO IN FUNZIONE DELLENERGIA DEI FOTONI N.B.: SUPPONENDO UN ATTENUAZIONE DI TIPO ESPONENZIALE VALIDA CERTAMENTE NEL CASO DI UN TUBO RX

37 CALCOLO DELLO SPESSORE DI UNA BARRIERA SECONDARIA PER LA RADIAZIONE DIFFUSA FATTORE DI UTILIZZO U=1 CORPO DIFFONDENTE A d=0.5m DALLA SORGENTE W U T/d 2 = W T/0.5 2 = 4 W T INTENSITA DI ESPOSIZIONE AD 1m DAL FANTOCCIO SIA UGUALE AL 0.1%: LEGGE DEL QUADRATO DELLA DISTANZA (d d s )

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39 CONFRONTO TRA SPESSORE DELLE DUE BARRIERE (PER RADIAZIONE DI FUGA E DIFFUSA) SE DIFFERISCONO PER UN NUMERO MINORE DI TRE STRATI EMIVALENTI (CALCOLATI AD ENERGIA RAD. PRIMARIA) SI AGGIUNGE UN SEV ALLO SPESSORE MAGGIORE SE DIFFERISCONO PER PIU DI TRE STRATI EMIVALENTI SI UTILIZZA LO SPESSORE MAGGIORE


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