Sisäisestä säteilystä aiheutuvan annoksen laskeminen, 13.6.2014ST 7.3

Tämä ohje on voimassa 1.9.2014 alkaen toistaiseksi. Ohje korvaa 23.9.2007 annetun ohjeen ST 7.3, Sisäisestä säteilystä aiheutuvan annoksen laskeminen.

Helsinki 2014
ISSN 1456-8160
ISBN 978-952-478-985-1 (nid.)
Grano Oy 2014
ISBN 978-952-478-986-8 ( pdf)
ISBN 978-952-478-987-5 (html)

Valtuutusperuste

Säteilytoiminnan turvallisuudesta vastaa säteilylain mukaan säteilytoiminnan harjoittaja. Toiminnan harjoittaja on velvollinen huolehtimaan siitä, että ST-ohjeissa esitetyn mukainen turvallisuustaso toteutetaan ja ylläpidetään.

Säteilyturvakeskus antaa säteilyn käytön ja muun säteilytoiminnan turvallisuutta koskevat yleiset ohjeet, säteilyturvallisuusohjeet (ST-ohjeet), säteilylain (592/1991) 70 §:n 2 momentin nojalla.

Tämä ohje sisältää neuvoston direktiivin 96/29/Euratom; EYVL N:o L 159, 29.6.1996, s. 1 täytäntöönpanoon liittyviä vaatimuksia.


1 Yleistä

Säteilyaltistuksen seurantaa varten on tarpeen määrittää tai arvioida sekä ulkoisesta että sisäisestä säteilystä aiheutuva annos. Verrattaessa altistuksen suuruutta annosrajoihin on tällöin otettava huomioon eri lähteistä aiheutuva kokonaisannos.

Tässä ohjeessa esitetään sisäisestä säteilystä aiheutuvan efektiivisen annoksen kertymän laskeminen ja laskemista varten tarvittavat muuntokertoimet.

Annosrajoista (säteilyaltistuksen enimmäisarvoista) säädetään säteilyasetuksen (1512/1991) 2 luvussa. Säteilyturvakeskuksen oikeudesta antaa ohjeet säteilyannoksen laskemisesta säädetään säteilyasetuksen 7 §:ssä. Annosrajojen soveltamista käsitellään ohjeessa ST 7.2, jossa myös esitetään altistuksen seurannassa yleisimmin käytettyjen suureiden ja käsitteiden määritelmät. Altistuksen seurantaa ja annostarkkailun tulosten ilmoittamista Säteilyturvakeskuksen annosrekisteriin käsitellään ohjeissa ST 7.1 ja ST 7.4.


2 Miten efektiivisen annoksen kertymä lasketaan

Efektiivisen annoksen kertymä E(τ) määritellään seuraavasti:

       (1)

missä

w T on kudoksen T painotuskerroin

H T(τ) on ekvivalenttiannoksen kertymä kudoksessa T aikana τ.

Aika τ, jona kertymä määritetään, on aikuisille 50 vuotta ja lapsille (70-n) vuotta, missä n on lapsen ikä. Efektiivisen annoksen kertymän yksikkö on sievert (Sv).

Käytännössä efektiivisen annoksen kertymän laskemisessa käytetään ihmisen kehoon joutuneiden radioaktiivisten aineiden aktiivisuutta eli saantia. Saanti tarkoittaa niellyn tai sisään hengitetyn radioaktiivisen aineen aktiivisuutta riippumatta siitä, mikä osuus aktiivisuudesta poistuu uloshengityksen mukana. Ikäryhmään g kuuluvan henkilön efektiivisen annoksen kertymä E(τ) voidaan siten laskea seuraavasta lausekkeesta:

       (2)

missä

h(g) j,s ja h (g) j,h ovat suun ( s) ja hengityksen ( h) kautta kehoon joutuneen radionuk­lidin j annosuuntokertoimet ikäryhmään g kuuluvalle henkilölle

J j,s ja J j,h ovat suun ja hengityksen kautta kehoon joutuneen radionuklidin j aktiivisuudet (saannit).

Annosmuuntokerroin *) h(g) tarkoittaa efektiivisen annoksen kertymää aktiivisuuden (saannin) yksikköä kohti. Muuntokertoimen yksikkö on Sv·Bq -1.

Annosmuuntokertoimia käytettäessä on tiedettävä radioaktiivisen aineen saanti. Joissakin tapauksissa saanti voidaan laskea tai arvioida mittaamalla kehoon joutuneen radioaktiivisen aineen aktiivisuus suoraan kehosta tai epäsuorasti kehon eritteistä tai muista kehon näytteistä.

Saantia käsitellään ohjeessa ST 1.9 ja saannin määrittämistä mittaustuloksen perusteella esimerkiksi julkaisussa ICRP Publication 78.


3 Mitä annosmuuntokertoimia efektiivisen annoksen kertymän laskemisessa tarvitaan

Annosmuuntokertoimien arvot eri nuklideille on annettu taulukoituina tämän ohjeen liitteessä. Isotooppien 222Rn (radon) ja 220Rn (toron) hajoamistuotteiden muuntokertoimien arvot on kuitenkin esitetty erikseen kohdassa 4.1, koska radonista ja toronista aiheutuvan annoksen laskemisperusteet poikkeavat muista nuklideista aiheutuvan annoksen laskemisperusteista.

Annosmuuntokertoimien arvot riippuvat paitsi saantitavasta myös radioaktiivista ainetta kehoonsa saaneen henkilön iästä. Ikäryhmät g, joille kertoimet on annettu, ovat alle 1, 1–2, 2–7, 7–12, 12–17 ja yli 17 vuotta.

Laskettaessa hengityksen kautta kehoon joutuneesta radioaktiivisesta aineesta aiheutuvan efektiivisen annoksen kertymää on lisäksi otettava huomioon keuhkoihin joutuneen aineen hiukkaskoko ja keuhkoista poistumisen nopeus.­ Annosmuuntokertoimien arvot on annettu neljälle keuhkoabsorptioluokalle, jotka kuvaavat sitä nopeutta, jolla kyseinen yhdiste tai aine absorboituu keuhkoista kehon nesteisiin:
• V = erittäin nopea absorboituminen
• F = nopea absorboituminen
• M = kohtalaisen nopea absorboituminen
• S = hidas absorboituminen.

Keuhkoihin joutuneen aineen hiukkas­koko ilmaistaan käsitteellä AMAD (Activ­ity Median Aerodynamic Diameter). Annos­muuntokertoimien arvot on annettu kahdelle AMAD-arvolle 1 µm ja 5 µm. Jos hiukkaskokoa ei tunneta, käytetään säteilytyötä tekevien työntekijöiden annosta laskettaessa hiukkaskoon oletusarvona 5 µm:ä.

Ruoansulatuskanavaan joutuneesta alkuaine- tai yhdistemäärästä kehon nesteisiin siirtyvää osuutta kuvataan siirtokertoimella f 1 . Kertoimien arvot on annettu liitteen taulukoissa **) .

Liitteen taulukossa A on esitetty suun kautta kehoon joutuneiden radionuklidien annosmuuntokertoimien arvot väestön eri ikäryhmille. Taulukossa B on esitetty hengityksen kautta kehoon joutuneiden nuklidien muuntokertoimien arvot väestön eri ikäryhmille ja eri keuhkoabsorptioluokille. Taulukoiden A ja B arvoja sovelletaan myös 16 vuotta täyttäneisiin mutta alle 18-vuotiaisiin opiskelijoihin ja harjoittelijoihin, jotka ammatillisen koulutuksensa vuoksi osallistuvat säteilylähteiden käyttöön. Taulukoissa A ja B on lisäksi esitetty siirtokertoimien f 1 arvot suun kautta kehoon joutuneille nuklideille ja hengityksen kautta kehoon joutuneille nuklideille keuhkoista ruoansulatuskanavaan siirtyneen saannin osalta.

Liitteen taulukossa C1 on esitetty suun tai hengityksen kautta kehoon joutuneiden radionuklidien annosmuuntokertoimien arvot säteilytyötä tekeville työntekijöille. Hengityksen kautta tapahtuneelle saannille muuntokertoimien arvot on esitetty eri AMAD-arvoille (kertoimien merkinnät h(g) 1µm ja h(g) 5µm) ja eri keuhkoabsorptioluokille. Taulukossa C1 on esitetty myös siirtokertoimien f 1 arvot. Taulukossa C2 on esitetty hengityksen kautta kehoon joutuneiden liukoisten tai reaktiivisten kaasujen ja höyryjen muuntokertoimien arvot säteilytyötä tekeville työntekijöille.

Liitteen taulukossa D on esitetty alkuaineittain ja yhdisteittäin eriteltyinä suun kautta kehoon joutuneiden aineiden siirtokertoimien f 1 arvot säteilytyötä tekeville työntekijöille. Taulukon arvoja voidaan soveltaa myös väestöön.

Liitteen taulukossa E on esitetty alkuaineittain ja yhdisteittäin eriteltyinä hengityksen kautta kehoon joutuneiden aineiden keuhkoabsorptioluokat ja siirtokertoimien f1 arvot säteilytyötä tekeville työntekijöille. Kirjallisuusviitteet, joista voidaan löytää vastaavat tiedot väestölle, on esitetty taulukossa F.

Liitteen taulukossa G on esitetty hengityksen kautta kehoon joutuneiden liukoisten tai reaktiivisten kaasujen ja höyryjen annosmuuntokertoimien arvot väestön eri ikäryhmille. Aikuisten (yli 17-vuotiaat) arvot koskevat myös säteilytyötä tekeviä työntekijöitä. Taulukko G täydentää taulukossa C2 esitettyjä tietoja.

Keuhkoabsorptioluokkia käsitellään julkaisuissa ICRP Publication 72 ja 78.


4 Jalokaasuista aiheutuva altistus on arvioitava erikseen

4.1 Radon ja toron

Radonille ja toronille altistumisesta aiheutuva efektiivinen annos johtuu näiden nuklidien lyhytikäisistä hajoamistuotteista, jotka sisäänhengityksessä joutuvat keuhkoihin. Efektiivinen annos E lasketaan kaavasta:

E = h · W       (3)

missä

h on hajoamistuotteiden muuntokerroin

W on potentiaalinen alfaenergia-altistus.

Radonin ja toronin hajoamisketjuissa syntyvä potentiaalinen alfaenergia tarkoittaa kokonaisalfaenergiaa, joka emittoituu radonin ja toronin tytäraineiden hajotessa kokonaisuudessaan:
• radonin hajotessa 210Pb:een asti (sitä mukaan lukematta)
• toronin hajotessa stabiiliin 208Pb:een asti.

Potentiaalisen alfaenergian yksikkö on joule (J).

Alfaenergiakonsentraatio on potentiaalinen alfaenergia tilavuusyksikköä kohti. Potentiaalinen alfaenergia-altistus W on alfaenergiakonsentraation ja altistusajan tulo ja sen yksikkö on J·h·m -3.

Hajoamistuotteiden muuntokertoimien h yksikkö on Sv·J -1·h -1·m 3. Kertoimille käytetään seuraavia lukuarvoja ***) :
• radon asunnoissa 1,1
• radon työpaikalla 1,4
• toron työpaikalla 0,5.

4.2 Muut jalokaasut

Henkilön ollessa radioaktiivisen jalokaasun ympäröimänä hänen keuhkoihinsa sisäänhengityksessä joutuneesta kaasusta aiheutuva efektiivinen annos on yleensä vähäinen ulkoisesta säteilystä aiheutuvaan annokseen verrattuna. Ulkoisesta säteilystä aiheutuva efektiivinen annos E voidaan laskea kaavasta:

      (4)

missä

h j on nuklidin j muuntokerroin

c j on nuklidin j aktiivisuuskonsentraatio tai konsentraation keskiarvo altistusaikana

t j on altistusaika nuklidille j.

Liitteen taulukossa H on esitetty muuntokertoimien h j arvot argonin, kryptonin ja ksenonin isotoopeille.
Muuntokertoimien yksikkö on Sv·d -1·Bq -1·m 3.

Kirjallisuutta

  1. International Commission on Radiological Protection. Limits for intakes of radionuclides by workers. ICRP Publication 30 (Part 1). Annals of the ICRP 1979; 2 (3–4).
  2. International Commission on Radiological Protection. Human respiratory tract model for radiological protection. ICRP Publication 66. Annals of the ICRP 1994; 24 (1–3).
  3. International Commission on Radiological Protection. Dose coefficients for intakes of radionuclides by workers. ICRP Pub­lication 68. Annals of the ICRP 1994; 24 (4).
  4. International Commission on Radiological Protection. Age-dependent doses to members of the public from intake of radionuclides – Part 5 Compilation of ingestion and inhalation dose coefficients. ICRP Publication 72. Annals of the ICRP 1995; 26 (1).
  5. International Commission on Radiological Protection. Individual monitoring for internal exposure of workers, (Replacement of ICRP Publication 54). ICRP Publication 78. Annals of the ICRP 1998; 27 (3–4).
  6. International Atomic Energy Agency. Radiation protection and safety of radiation sources: International Basic Safety Standards. IAEA Safety Standards No. GSR Part 3 (Interim). Vienna; IAEA: 2011.
  7. Delacroix, D. et al, Radionuclide and Radiation Protection Data Handbook. Radiation Protection Dosimetry 2002; 98 (1): 9–18 .

*) Alaindeksit on jätetty pois, jos asiayhteydestä selviää, mistä muuntokertoimesta on kysymys, tai jos tarkoitetaan muuntokerrointa yleisesti.

**) f 1 -kertoimia ei tarvita tässä ohjeessa kuvatuissa annoslaskuissa, mutta ne on annettu, jotta kävisi ilmi ruoansulatuskanavaan joutuneesta ainemäärästä kehon nesteisiin siirtyvä osuus. f 1 -kertoimia tarvitaan h(g)-kertoimien laskemisessa.

***) Lähde: EU-direktiivi 96/29/Euratom, Liite III, kohta C


Liite

Efektiivisen annoksen kertymän laskemisessa käytettävä muuntokertoimet ja parametrit

TAULUKKO A Suun kautta kehoon joutuneiden radionuklidien annosmuuntokertoimien h(g) arvot väestölle.

TAULUKKO B Hengityksen kautta kehoon joutuneiden radionuklidien annosmuuntokertoimien h(g) arvot väestölle.

TAULUKKO C1 Suun tai hengityksen kautta kehoon joutuneiden radionuklidien annosmuuntokertoimien h(g) arvot säteilytyötä tekeville työntekijöille.

TAULUKKO C2 Hengityksen kautta kehoon joutuneiden liukoisten tai reaktiivisten kaasujen ja höyryjen annosmuuntokertoimien h(g) arvot säteilytyötä tekeville työntekijöille.

TAULUKKO D Suun kautta kehoon joutuneiden aineiden siirtokertoimien f 1 arvot säteilytyötä tekeville työntekijöille eriteltyinä alkuaineittain ja yhdisteittäin. Kertoimia voidaan soveltaa myös väestöön.

TAULUKKO E Hengityksen kautta kehoon joutuneiden aineiden keuhkoabsorptioluokat ja siirtokertoimien f 1 arvot säteilytyötä tekeville työntekijöille eriteltyinä alkuaineittain ja yhdisteittäin.

TAULUKKO F Kirjallisuusviitteet alkuaineiden ja yhdisteiden keuhkoabsorptioluokille väestön altistuessa hengityksen kautta.

TAULUKKO G Hengityksen kautta kehoon joutuneiden liukoisten tai reaktiivisten kaasujen ja höyryjen annosmuuntokertoimien h(g) arvot väestölle.

TAULUKKO H Jalokaasuista argon, krypton ja ksenon aiheutuvan efektiivisen annoksen muuntokertoimien h j arvot aikuisille.