Salta mätningar i skuggan av Tjernobyl Christian Bernhardsson Medicinsk strålningsfysik Institutionen för kliniska vetenskaper, Malmö Lunds universitet Skånes universitetssjukhus 3:e Nationella mötet om sjukhusfysik, 14 15 November 2012, Djurönäset, Stockholm
Innehåll Tjernobylolyckan i korthet Kontaminerade byar i Ryssland och Vitryssland Variabiliteten i strålfälten i området Uppskattning av intern och externdoser Retrospektiv OSL dosimetri med salt Laboratorie och fältmätningar
Tjernobylolyckan, 26 april 1986 Då Nu
Aktivitetskoncentration av 137 Cs från Tjernobyl
Kontaminerat eller inte kontaminerat område Tillfälligt gränsvärde: 137 Cs motsvarande 1 Ci km -2 = 37 kbq m -2 Lätt att mäta 10 ggr. högre än nivån från kärnvapenprovsprängningarna Radiologiskt betydelsefullt Motsvarar ungefär 1 msv under första året om inga motåtgärder sätts in Periodic radiation control Right to resettle Subsequent resettlement Primary resettlement Exclusion zone
Aktivitetskoncentration av 137 Cs från Tjernobyl Gomel Bryansk spot 1 Ci km -2 = 37 kbq m -2
Livet i de kontaminerade områdena i Ru och By Socioekonomiska situationen är föränderlig Generellt dålig ekonomi speciellt efter upplösningen av Sovjetunionen (1991) De drabbade områdena är mestadels (nu fattiga) jordbruksområden Ekonomiska tillväxten hindras bl.a. av att de kollektiva jordbruken har avvecklats (statligt ägda, ett fåtal är dock i drift) Certifikat som intygar jordbruksprodukternas renhet fungerar inte Inkomsten är låg, drygas ut med egenodlad mat från små markstycken, som i vissa fall säljs vidare eller byts mellan andra bybor (de ungas intresse för jordbruk är lågt) Lågt förtroende för ministeriet samt osäkerheten kring effekterna av strålningen leder till oro och uppgivenhet Utvecklingen i byarna har inte stimulerats, yttras bl.a. genom: Långsam ekonomisk utveckling, ökad fattigdom och osäker framtid för de unga Märkbara skillnader mellan måttligt och kraftigt kontaminerade zoner m.a.p. hälsa, ekonomi, och sociala konsekvenser Kontaminerade områden har större andel äldre invånare och en större del av kunniga arbetare och entreprenörer har lämnat dessa områden Invånarna i de kontaminerade områdena ser sig själva som offer för olyckan istället för överlevande
Besökta byar i Ryssland och Vitryssland
Övergripande syfte med arbetet i Tjernobylområdet Bistå med oberoende uppskattningar av effektiv dos (sedan 1990) Undersöka nya material för dosimetri för uppskattning av stråldoser Studera variabiliteten i nedfallet efter mer än 20 år Undersöka värdet av att modellera stråldoser Studera saneringseffektivitet Studera skärmningsfaktorer (transmission factors) Förmedla och kommunicera
Variabiliteten i Tjernobylnedfallet Exempel på naturlig sanering av ett hus NaI(Tl) [kcps] 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.5 m 1.0 m 1.5 m 0 5 10 15 20 Distance [m]
Variabiliteten i Tjernobylnedfallet Två olika exempel av orörda ytor 8 Fyra sidor av ett icke sanerat hus Del av en öppen yta NaI(Tl) (kcps) 6 4 2 0 m 1 m 2 m 0 Sid.1 Sid.2 Sid.3 Sid.4 Steglängd 2.2 kcps 1 μsv h 1
Variabiliteten i Tjernobylnedfallet Sanerad väg Count rate [kcps] 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 Grass Gravel Thick layer of gravel Gravel Thick layer of sand Asphalt On big road Ditch Parking area 0 50 100 150 Distance [m] 200 250 300
Variabiliteten i Tjernobylnedfallet Dekontaminerad skola i byn Yalovka, Ryssland
Variabiliteten i Tjernobylnedfallet Ex. på ej sanerat och sanerat hus/trädgård
Konventionell dosimetri med NaI detektorer och TLD Uppskattning av årsdoser i några ryska byar Interexponering Externexponering
Intern och externdoser i Bryansk Helkroppsinnehåll av 137 Cs (kbq kg 1 )
Intern och externdoser i Bryansk regionen 0.40 Adult 2006 Young 2006 0.40 Adult 2008 Young 2008 0.35 0.35 Eint [msv y-1] 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 Eint [msv y-1] 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 Location of residence Location of residence
Intern och externdoser i Bryansk Medelvärde över samtliga mätta individer per år 35 30 25 20 15 10 5 0 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Effective dose [msv y 1 ] Year
Intern och externdoser i Bryansk Medelvärde över samtliga mätta individer per år Observed decrease rate (E ext ) Effective dose [msv y 1 ] 35 30 25 20 15 10 5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 Internal External 2005 2007 E ext 1991 1993 20 % y 1 E ext 1994 1998 12 % y 1 E ext 1998 2008 9% y 1 E ext 2000 2008 3 % y 1 Observed decrease rate (E tot ) E tot 1991 2000 8 % y 1 E tot 2000 2008 12 % y 1 0 E tot 2006 2008 10% y 1 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 Year 2000 2002 2004 2006 2008 Ė ext = 2/3*Ė tot
Konventionell vs. retrospektiv dosimetri Bestämning av dos till exponerade individer Konventionella metoder för yrkesverksamma Retrospektiva metoder för oövervakad allmänhet Retrospektiva uppskattningar används vid otillräcklig övervakning eller som komplement till konventionella metoder vid eg. KKV olycka, terrorattentat.
Retrospektiv dosimetri Att uppskatta stråldoser i efterhand då inga dedicerade mätsystem var på plats under exponeringen Önskvärda egenskaper hos en retrospektiv indikator på absorberad dos: Indikatorerna måste ha en fysiologisk, kemisk eller biologisk effekt som induceras specifikt av joniserande strålning. En stabil signal mellan exponering och utläsning. En kvantitativ relation mellan den uppmätta effekten och stråldosen, över ett brett område av absorberade doser. Det är också önskvärt att ha en icke invasiv provtagning och om indikatorn är allmänt i offentligt bruk.
Retrospektiv dosimetri Optisk stimulerad luminescens (OSL) med vanligt hushållssalt
Optisk stimulerad luminescens (OSL) CW /LM OSL 28 LEDs > 40 mw/cm 2 10 18 *luminescence Optical cross talk 0.014%@18 mw/cm 2 Steel casing Lead shielding Rotating wheel 90 Sr/ 90 Y source Be window Blue LEDs Emission filter PMT Detection filter IR LEDs Sample Sample carrousel Heat+lift 700 o C; 0.1 30 o C/s
Optisk stimulerad luminescens (OSL) Principskiss av signal utläsningen
Retrospektiv (låg ) dosimetri med salt (NaCl) Vanligt hushållssalt i laboratoriet
Salt för retrospektiv dosimetri Vanligt hushållssalt i fält TLD LiF OSLD NaCl GR110 NaI(Tl) Signal TL Signal OSL Temperatur Tid 3.8 3.8 5 cm 3
Dosimetrar med LiF och salt Mätningar i och kring hus i en vitrysk by
Kombinerade dosimetrar med TLD och salt Långtidsexponering i fält
Kombinerade dosimetrar med TLD och salt Långtidsexponering i fält
Retrospektiv OSL dosimetri med salt Skillnad mellan en verklig situation och en i laboratoriet Saltsort Havs /bergssalt, tillsatser, tillverkningsdatum, typ av förpackning) Bakgrundsdos (sedan helt eller delvis tömt) Fading (under månader eller år och vid olika doshastigheter) Provtagning ur ett exponerat saltpaket Mätkapacitet vs. kalibreringsmetod (tidseffektivitet) Ev. screening av insamlade prover Även andra OSL material (dock lägre känslighet) samt andra retrospektiva metoder
Uppskattning av effektiv dos Utifrån mätningar med HPIC, NaI(Tl), NaCl och TLD Annual external effective dose (msv y -1 ) Model NaI(Tl) NaCl LiF Indoor worker 1.2 1.4 1.2 1.0 Wooden house Outdoor worker 1.5 1.4 1.2 1.1 Indoor worker 1.1 1.3 1.1 1.0 Brick house Outdoor worker 1.4 1.5 1.2 1.1
Sammanfattning Aktivitetsbeläggningen efter nedfallet varierar mycket, små som stora skalor Minskning i doshastighet vid referensplatser: <10% 2008 2012, 10 20% 2006 2012 Svårare att få pålitliga mätresultat ju längre tiden har gått Låga doser och lågt intresse att delta Totala effektiva dosen till en representativ person > 1 msv y 1 Fortfarande berättigat med motåtgärder Inter och externdoserna varierar olika över tiden, interndosbidraget blir allt viktigare med tiden OSL i vanligt hushållssalt har stor potential för att användas som komplement till andra retrospektiva metoder för stråldosuppskattning även vid låga doser (~mgy)
Tack för uppmärksamheten!