İSG 514
RADYASYON GÜVENLİĞİ
İŞ SAĞLIĞI VE GÜVENLİĞİ TEZSİZ YÜKSEK LİSANS PROGRAMI
Ders koordinatörü: Yrd. Doç. Dr. Mustafa GÜNGÖRMÜŞ
[email protected]
http://www.turgutozal.edu.tr/mgungormus/
Ders Bilgileri
• Saat: Perşembe 18:10 – 20:50
• Yer: A-211
• Haftalık program:
• 2 saat teorik.
• 1 saat ödev sunumu.
• Değerlendirme:
•
•
•
•
Ara sınav:
Ödev
Devam
Final sınavı
Sayı
1
1
13
1
Etki
%25
%20
%20
%35
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
2
Derste Uyulması Gereken Kurallar
• Tüm öğrencilerin "Yükseköğretim Kurumları Öğrenci
Disiplin Yönetmeliği" ne uyması beklenir.
http://www.turgutozal.edu.tr/contents/files/Yok_Disiplin_Yonetmeligi.pdf
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
3
Radyasyon Güvenliği
Ders çıktıları
• Temel radyoaktivite bilgisine sahip olmak.
• İyonlaştırıcı radyasyonun neden olduğu biyolojik ve
fiziksel zararları öğrenmek.
• Radyasyon tespit ve ölçüm yöntemlerini öğrenmek.
• Radyasyondan korunma yöntemlerini öğrenmek.
• Radyasyon risk değerlendirmesi bilgisine sahip olmak.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
4
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite
(Işıl etkinlik, radyoaktif bozunum, nükleer bozunum)
• Kararsız atomların fazla enerjilerini parçacıklar veya
dalgalar halinde atmaları olayı.
• Doğal olarak ve kendiliğinden nükleer bozunum
gösteren elementlere «radyoaktif elementler» denir.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
5
Radyasyon Güvenliği
Bohr Atom Modeli
• - yüklü elektronlar, + yüklü bir çekirdeğin etrafındaki
yörüngelerinde hareket ederler.
Elektronlar
Proton ve nötronlardan
oluşan çekirdek
• Bohr modeli sadece bir elektron ve bir nötron içeren
H atomu için doğrudur.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
6
Radyasyon Güvenliği
Modern Atom Modeli
• Elektronlar «nokta» şeklinde parçacıklar değildir.
• Dalga-parçacık ikiliği
• Elektronlar çekirdeğin etrafında sabit yörüngelerde
değildir.
Atom
çekirdeği
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
Elektronların
muhtemel
konumları
7
Radyasyon Güvenliği
Proton
Nötron
Modern Atom Modeli
• Atom çekirdeği (+) yüklü protonlar ve
yüksüz nötronlardan oluşur.
• Atomu bir arada tutan kuvvet nedir?
Güçlü etkileşim
Çok güçlü,
Sadece yakın
mesafelerde etkili
(~10-15m)
Elektromanyetizma
Elektrik yüklerinin
birbirleri ile olan
etkileşimi
Zayıf etkileşim
Nükleer bozunumdan
sorumlu kuvvet
Kütle çekimi
En zayıf kuvvet,
Uzun mesafelerde
etkili
• Atom çekirdeğini bir arada tutan kuvvet «güçlü etkileşim»
kuvvetidir.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
8
Radyasyon Güvenliği
Proton
Nötron
Modern Atom Modeli
•
Atom çekirdeğini etkileyen kuvvetler:
•
proton-proton arasındaki «elektromanyetik etkileşim»
•
proton-proton ve nötron-nötron arasındaki «güçlü
etkileşim»
• Eğer bu kuvvetler denge halinde ise atom kararlı (stabil)
• Eğer bu kuvvetler denge halinde değil ise atom kararsız
(anstabil)
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
9
Radyasyon Güvenliği
Modern Atom Modeli
Özet
• Atomun ortalama boyutu 10-10 m’dir.
• Atom çekirdeğinin ortalama boyutu 10-15 m’dir.
• Elektronlar çekirdek dışında kendilerine ait orbitallerde
bulunurlar.
• Elektronlar enerji alarak veya vererek orbitaller arasında
hareket edebilirler.
• Protonlar ve nötronlar çekirdek içinde bulunurlar.
• Kararlı bir çekirdekte «güçlü etkileşim» ve «elektromanyetik
etkileşim» denge halindedir.
• Kararsız atomlar fazla enerjilerini radyoaktif parçacıklar veya
dalgalar halinde salarlar.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
10
Radyasyon Güvenliği
Atom numarası
•
Aynı sayıda proton ve elektron içeren atomların fiziksel ve
kimyasal özellikleri de aynıdır. (element)
•
•
Hidrojen = 1 proton
Oksijen = 8 proton
Elektron
•
•
Altın = 79 proton
Plütonyum = 94 proton
Kütle numarası
• Atomun sahip olduğu proton ve
nötron sayısının toplamı
-
Nötron
Proton
+ +
-
4
2
He
Atom numarası
• Atomun sahip olduğu proton sayısı
• Nötr bir atomda atom numarası
kadar elektron vardır.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
11
Radyasyon Güvenliği
İzotop
•
Elementlerin içerdiği proton sayısı aynı olsa da nötron sayısı
farklı olabilir (izotop)
-
-
-
+
+
Hidrojen
(Protiyum)
Döteryum
Tritiyum
1
1
Kararlı
2
1
Kararlı
3
1
Kararsız
H
H
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
+
H
12
Radyasyon Güvenliği
İzotop
•
•
Nötron sayısı
Elementlerin kararlılıkları
nötron / proton oranlarına
bağlıdır.
Kararlı olmayan elementler,
kararlı hale geçebilmek için
radyoaktif ışıma yaparak kararlı
n/p oranlarına ulaşmaya
çalışırlar.
Işıma türü
β+
βα
Fisyon
Proton
Nötron
Kararlı
Proton sayısı
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
13
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite (Işıl etkinlik)
• Kararsız bir atomun daha kararlı bir hale geçmek için
çekirdeğinden parçacık veya dalgalar salması
β parçacığı
-
Güçlü etkileşim
(çekim)
+ +
α parçacığı
+
+
+ +
+
+
+ +
Elektromanyetik
etkileşim (itme)
γ ışını
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
14
Radyasyon Güvenliği
α parçacığı
Radyoaktivite (Işıl etkinlik)
+ +
+
+
α ışınım
+ +
+
+
+
+
• 2 proton ve 2 nötrondan oluşur.
• Helyum elementinin çekirdeği ile aynıdır.
• Kütlesi diğer radyoaktif parçacıklara göre daha büyüktür.
• Menzili kısadır.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
15
Radyasyon Güvenliği
β parçacığı
-
Radyoaktivite (Işıl etkinlik)
+
+
β ışınım
+ +
+
+
+
+
• Çekirdekten fırlatılan yüksek enerjili elektrondur.
• Zayıf etkileşim ile bir nötron bir protona dönüşebilir.
• Bu dönüşüm sırasında bir yüksek enerjili elektron ve etkileşimin
türüne göre başka parçacıklar salınır.
• Etkileşen parçacıkların türüne göre bir elektron yerine pozitron da
salınabilir.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
16
Radyasyon Güvenliği
γ ışını
Radyoaktivite (Işıl etkinlik)
+
+
γ ışınım
+ +
+
+
+
+
• Yüksek frekanslı ve enerjili elektromanyetik dalga
(foton)lardır.
• α veya β ışımaları ile birlikte gözlenir.
• Kararsız bir atom α veya β ışıması yaptığında normalden
fazla enerjili (uyarılmış) bir halde kalır.
• Bu fazla enerji gama ışını olarak salınır.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
17
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite (Işıl etkinlik)
• Nükleer tepkimeler
Lityum-6
+
Döteryum
• Elektron yakalama: Atom çekirdeğinin
atomun kendi elektronlarından birisini
yakalaması ve sonucunda nötrino salınımı
+
+
+
+
+
+
• Pozitron bozunumu: Beta ışınımında bir
elektron yerine ters yüklü ve benzer enerjili
bir pozitron salınımı
+
Berilyum-8
+
+
α parçacığı
+
+
• İç dönüşüm: Çekirdeğin elektromanyetik
gücünün atomun kendi elektronlarından
birini atomdan çıkararak iyonize etmesi.
α parçacığı
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
18
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite (Işıl etkinlik)
X ışıma
• γ ışımaya benzer, yüksek frekanslı ve enerjili elektromanyetik dalga
(foton)lardır.
• γ ışımanın aksine kaynağı çekirdek değil, elektronlardır.
X-ışını flüoresanı
X-ışını
- -
- -
-
-
-
+
+
+ + + +
+
++
+
-
-
-
+
+
+ + + +
+
++
+
- -
- -
-
-
-
-
+
+
+ + + +
+
++
+
- İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
-
- 19
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite (Işıl etkinlik)
X ışıma
• γ ışımaya benzer, yüksek frekanslı ve enerjili elektromanyetik dalga
(foton)lardır.
• γ ışımanın aksine kaynağı çekirdek değil, elektronlardır.
V1
- -
-
Bremsstrahlung
-
X-ışını
+
+
+ + + +
+
++
+
V2 < V1
-
-
-
V2
- -
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
20
Radyasyon Güvenliği
Yarılanma Süresi (τ1/2)
• Bir radyoaktif izotopun miktarının yarıya inmesi için gereken zaman
• Maddenin miktarından bağımsız olup bozunum sabitine bağlıdır
1/2
⁡(2)
=

λ = bozunum sabiti: Bir grup radyoaktif
atomun miktarının radyoaktif bozunum
sebebiyle azalma oranı.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
21
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite (Işıl etkinlik)
Özet
• n / p oranı kararlı olmayan atomlar kararlı hale geçmek için
radyoaktif ışıma yaparlar.
•
•
•
α ışıma: çekirdekten 2 proton ve 2 nötron salınımı
β ışıma: çekirdekten yüksek enerjili 1 elektron salınımı
γ ışıma: α veya β ışımayı takiben çekirdekten yüksek enerjili
bir foton salınımı
• Çekirdek kaynaklı olmayan ışımalar da vardır.
•
X ışıma: Kinetik enerjisi azalan bir elektronun bu enerji farkını
yüksek enerjili foton olarak salması.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
22
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite (Işıl etkinlik)
• İyonlaştırıcı radyasyon: Etkileşime geçtiği atomlardan
elektron koparacak kadar kinetik enerjiye sahip olan
ışımalara verilen ad.
Yansıyan
radyasyon
Elektron
İyonlaştırıcı
radyasyon
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
23
Radyasyon Güvenliği
İyonlaştırıcı Radyasyon
• İyonlaştırıcı radyasyon deyince α, β, γ veya X ışınları
akla gelir.
• Ancak çeşitli faktörlere bağlı olarak EM tayftaki diğer
salınımlar da iyonlaşmaya neden olabilir.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
24
Radyasyon Güvenliği
İyonlaştırıcı Radyasyon
• Enerjilerine ve mesafeye bağlı olarak farklı ışınımlar farklı
malzemelerin içinden geçebilirler.
++
-
α ışınımı
α
Havada 4cm’den az
β
Havada birkaç metre
Deride veya plastikte 6-8 mm
β ışınımı
γ veya X ışınımı
γ-X γ>X
n
Nötron ışınımı
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
Yüksüz olduğundan maddeyle
daha az etkileşime geçer
25
Radyasyon Güvenliği
İyonlaştırıcı Radyasyon
• İyonlaştırıcı radyasyon maddelerle başlıca iki farklı şekilde
etkileşime geçer:
•
İyonizasyon: Etkileşilen atomdan bir elektron kopararak o atomun bir
iyonunu oluşturma.
•
Uyarma: Etkileşilen atoma enerji aktararak atomu uyarılmış hale, yani
daha yüksek enerjili bir hale getirme.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
26
Radyasyon Güvenliği
İyonlaştırıcı Radyasyon
γ ve X ışınımının madde ile etkileşimleri
•
γ ve X ışınımları elektrik yüksüz fotonlar olduğundan maddelerde diğer ışınımlara göre
daha derine nüfuz edebilirler.
•
Etkileştikleri maddede fotoelektrik etki, Compton dağılımı veya çift üretimine neden
olurlar.
•
γ ve X ışınımları elektromanyetik dalga özelliğinde olduğundan etkileştikleri maddelerce
durdurulmazlar, ancak sönümlenirler.
- -
- -
-
-
-
+ +
+ + ++
+
++ +
-
-
-
-
- -
Fotoelektrik etki
- -
-
+ +
+ + ++
+
++ +
-
-
- -
Compton dağılımı
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
-
-
-
-
+ +
+ + ++
+
++ +
-
+
-
- -
Çift üretimi
27
Radyasyon Güvenliği
İyonlaştırıcı Radyasyon
α ışınımının madde ile etkileşimleri
•
α ışını + yüklü ve kütlesi büyük bir parçacık olduğundan elektrostatik etkileşimler etkilidir.
- -
- -
-
-
-
+ +
+ + ++
+
++ +
-
-
+ +
+ + ++
+
++ +
-
-
-
-
- -
- -
-
++
++
- -
- -
-
-
+ +
+ + ++
+
++ +
- -
-
-
+ +
+ + ++
+
++ +
-
-
- İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
28
Radyasyon Güvenliği
İyonlaştırıcı Radyasyon
β ışınımının madde ile etkileşimleri
•
β ışını yüklü fakat kütlesi küçük bir parçacık olduğundan iyonizasyon ve uyarılmaya neden
olabilir.
- -
-
+ +
+ + ++
+
++ +
- -
-
-
-
+ +
+ + ++
+
++ +
- -
-
-
-
-
İonizasyon
-
- -
-
- - + +
+ + ++
+
++ +
-
-
-
Uyarılma
- İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
29
Radyasyon Güvenliği
İyonlaştırıcı Radyasyon
Özet
•
Radyoaktif elementlerin kararlı hale geçmek için yaptıkları ışınımlara «iyonlaştırıcı
radyasyon» denir
•
Yapılan ışınımlar elektrik yüklü veya yüksüz olanilir.
•
α ışınımı (+) yüklü, β ışınımı (+) veya (-) yüklü olabilir.
•
γ ve X ışınımları ve nötron salınımı yüksüzdür.
•
Elektrik yüklü ışınımlar maddeyle daha fazla etkileşime geçer, menzilleri ve nüfuz
derinlikleri azdır.
•
Yüksüz salınımlar maddeyle dolaylı olarak etkileşime geçer, menzilleri ve nüfuz
derinlikleri daha fazladır.
•
İyonlaştırıcı radyasyon doğrudan veya dolaylı olarak iyonizasyona veya uyarılmaya neden
olabilir.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
30
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite Tespit Yöntemleri
• Radyoaktivitenin doğrudan kantitatif (nicel) ölçümü
çok zordur.
• Sahada çoğunlukla dolaylı olarak ve kalitatif (nitel)
ölçüm yapılır.
• Ölçümü etkileyen bir çok faktör olduğundan ölçüm
genelde eşik dozun üzerinde radyoaktivite olup
olmadığı şeklinde yapılır.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
31
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite Tespit Yöntemleri
• Radyoaktivite
• Radyoaktivite emilimi
• Radyoaktivite emilim eşdeğeri
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
32
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite Tespit Yöntemleri
Radyoaktivite ölçüm birimleri
•
Radyoaktif maddeler tarafından birim zamanda yapılan
bozunum sayısı.
•
Becquerel (Bq): 1 saniyedeki bozunum sayısı.
•
Cruie (Ci): 1 gr 226Ra izotopunun radyoaktivitesi.
1 Ci = 37 GBq
37GBq = 3.7 × 1010 bozunum/sn
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
33
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite Tespit Yöntemleri
Radyoaktivite ölçüm birimleri
Uranyum-238
Kobalt-60
5,55 GBq/kg
4,4 x104 TBq/kg
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
34
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite Tespit Yöntemleri
Radyoaktivite emilim birimleri
•
Radyoaktif ışınım tarafından maddeye aktarılan enerji miktarı
•
Rad: 1 gr maddeye 100 erg enerji aktarımına neden olan
maruziyet. (Kullanımdan kalkmıştır)
•
Gray (Gy): 1 kg maddeye 1 jul enerji aktarımına neden olan
maruziyet.
•
Röntgen (R): 1 kg maddenin 2.58×10−4 Ci radyoaktiviteye maruz
kalmasına eşdeğer maruziyet.
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
35
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite Tespit Yöntemleri
Radyoaktivite doz eşdeğeri birimleri
•
Maruz kalınan radyasyonun tipine, etki süresine, parçaçık tipi ve
enerjisine bakılmaksızın, canlı doku üzerindeki etkisini gösterir
•
Röntgen eşdeğeri (rem): İnsanlar (ve diğer memeliler) için
ayarlanmış emilim birimi. (1 R = 0.96 rem emilim)
•
Sievert (Sv): Yaklaşık 1 rad radyasyonun biyolojik doku üzerindei
etkisi. (1 Sv = 100 rem)
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
36
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite Tespit Yöntemleri
Radyoaktivite doz eşdeğeri birimleri
1m
1-2mm
Kobalt-60
1 mSv = 1 saat
1 mSv = 1-2 sn
4,4 x104 TBq/kg
60 μg 60Co = 2.8 GBq
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
37
Radyasyon Güvenliği
Radyoaktivite Tespit Yöntemleri
Radyoaktivite
Radyasyon emilim
Radyasyon emilim eşdeğeri
Curie
Rad
Rem
Becquerel
Röntgen
Sievert
Gray
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
38
Radyasyon Güvenliği
Endüstriyel işlemler %2
Kozmik radyasyon %3
Karasal radyasyon %3
Dahili radyasyon %5
Nükleer tıp %12
Tıbbi prosedürler %36
Yapay kaynaklar
Radon %37
Doğal kaynaklar
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
39
Radyasyon Güvenliği
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
40
Ödev
• Radyoaktivite ve radyasyonun keşfinin tarihçesi
• İnsan yapımı olmayan, doğal radyasyon kaynakları
İSG 514- RADYASYON GÜVENLİĞİ
41
Download

İSG 514 1. hafta