Studiebot antwoord

Vraag gesteld door: 483076 - 1 jaar geleden

Maak een oefenexamen van de volgende tekst: Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling

1


1 Atomaire structuur ............................................................................................................. 3
1.1 De kern .................................................................................................................................... 3
1.2 Elektronenschil ........................................................................................................................ 5
2 Kernfysica ............................................................................................................................ 5
2.1 Alfastraling:.............................................................................................................................. 6
2.2 Bta straling: ............................................................................................................................ 6
2.3 Elektronvangst: ........................................................................................................................ 7
2.4 Neutronenstraling: .................................................................................................................. 7
2.5 Protonenstraling: ..................................................................................................................... 7
2.6 Elektromagnetische straling .................................................................................................... 7
3 Radioactiviteit ..................................................................................................................... 9
3.1 Halveringstijd ........................................................................................................................... 9
3.2 Activiteit ................................................................................................................................ 10
4 Interactie van straling ....................................................................................................... 11
4.1 Fotonen, elektromagnetische straling .................................................................................. 11
4.2 Interactieprocessen ............................................................................................................... 15
4.3 Deeltjesstraling ...................................................................................................................... 16
4.4 Alfa en protonenstraling........................................................................................................ 16
5 Radiologische grootheden en eenheden .......................................................................... 17
5.1 Grootheden en eenheden ..................................................................................................... 17
6 Biologische gevolgen ......................................................................................................... 21
6.1 DNA ........................................................................................................................................ 21
6.2 Weefselreacties (deterministische effecten) ........................................................................ 24
6.3 Kansgebonden, Stochastische effecten ................................................................................. 26
6.4 Genetische en teratogene effecten....................................................................................... 28
7 Achtergrondstraling .......................................................................................................... 29
7.1 Straling van natuurlijke oorsprong ........................................................................................ 29
7.2 Door menselijk handelen verhoogde natuurlijke straling ..................................................... 30
7.3 Straling van kunstmatige bronnen ........................................................................................ 30
7.4 Stralingsbelasting in Nederland ............................................................................................. 30
8 Verstrooide straling .......................................................................................................... 32
9 Hoofdprincipes stralingsbescherming .............................................................................. 32
9.1 ICRP ........................................................................................................................................ 32
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling

2

9.2 Rechtvaardiging ..................................................................................................................... 32
9.3 Optimalisatie/ALARA-principe ............................................................................................... 33
9.4 Dosislimieten ......................................................................................................................... 34
10 Beperken uitwendige bestraling ................................................................................... 35
10.1 Afscherming ........................................................................................................................... 35
10.2 Tijd ......................................................................................................................................... 36
10.3 Afstand .................................................................................................................................. 36
11 Blootstellingsrisicos ...................................................................................................... 38
11.1 Uitwendige bestraling ........................................................................................................... 38
11.2 Uitwendige besmetting ......................................................................................................... 38
11.3 Inwendige bestraling ............................................................................................................. 39
12 Meetmethode ............................................................................................................... 40
12.1 Gasgevulde detectoren ......................................................................................................... 40
12.2 Vaste stof detectoren ............................................................................................................ 43
12.3 Vloeistofsensoren .................................................................................................................. 47
13 Soorten meetapparatuur .............................................................................................. 48
13.1 Besmettingsmonitor .............................................................................................................. 48
13.2 Dosistempometer .................................................................................................................. 48
13.3 Persoonsdosismeter .............................................................................................................. 49
14 Wetgeving ..................................................................................................................... 50
14.1 Opstellen wetgeving .............................................................................................................. 50
14.2 Euratom ................................................................................................................................. 50
14.3 Kernenergiewet ..................................................................................................................... 50
14.4 Besluit basisveiligheidsnormen stralingsbescherming .......................................................... 52
14.5 ANVS-Verordeningen ............................................................................................................ 53
14.6 Controlestelsel ....................................................................................................................... 54
14.7 Deskundigheid ....................................................................................................................... 55
14.8 Kernenergiewetdossier (Kew-dossier) .................................................................................. 57


1 Atomaire structuur
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Iedere stof heeft zijn eigen kenmerkende chemische eigenschappen. Elke stof is opgebouwd uit
moleculen. Een molecule is de kleinst mogelijke bouwsteen van een bepaalde stof die nog de
chemische eigenschappen van die stof bevat.
Een molecule is opgebouwd uit de elementen. Er zijn ruim 100 elementen bekend, gerangschikt in
het periodiek systeem der elementen. De kleinste bouwstenen van elementen met dezelfde
eigenschap als het element is een atoom. Een element is een stof waarvan de moleculen uit slechts
n soort atomen bestaat.
De bouw van atomen is te beschrijven volgens het Rutherford model. Het atoom wordt vergeleken
met een zonnestelsel. Om het centrale deel, de atoomkern cirkelen zeer kleine deeltjes, de
elektronen.
1.1 De kern
De kern bestaat uit protonen en neutronen. Het proton heeft een positieve lading en een neutron is
elektrisch neutraal. De massa van een proton is gelijk aan de massa van een neutron.
1.1.1 Atoomnummer
De chemische aard van een atoom wordt bepaald door het aantal protonen in de kern. Het aantal
protonen in de kern is gelijk aan het aantal elektronen in de schil om het atoom elektrisch neutraal te
laten zijn. Het aantal protonen wordt het atoomnummer (symbool Z) genoemd. Kernen met
hetzelfde aantal protonen hebben gelijke chemische eigenschappen en behoren tot hetzelfde
scheikundig element. In het periodieke systeem staan ze in hetzelfde vakje.
1.1.2 Massagetal
Het aantal deeltjes in de kern bepaalt de kernfysische eigenschappen van een stof. Het totaal aantal
nucleonen (protonen en neutronen) in de kern is het massagetal (A). Een manier om een specifieke
stof symbolisch weer te geven is:
3
N
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
A
Z
Is de verkorte notatie voor een kernsoort, nuclide, met atoomnummer Z en massagetal A.
Een ander manier is N-A.
1.1.3 Isotopen
Zijn atoomsoorten met eenzelfde aantal protonen en een verschillende aantallen neutronen. De
massa van beide soorten is verschillend, de chemische eigenschappen zijn identiek. Isotopen
behoren tot hetzelfde element voorbeeld: waterstof.
1.1.4 Isobaren
Zijn atoomsoorten met eenzelfde aantal kerndeeltjes, maar met verschillende aantallen protonen en
neutronen. Dit zijn atoomsoorten van verschillende elementen en dus verschillende eigenschappen.
1.1.5 Isomeren
Als een kern zich in een aangeslagen toestand bevindt, is de energie van de kern hoger dan in
rusttoestand. Als een kern langere tijd in aangeslagen toestand kan blijven, noem je dit een isomeer.
Er kunnen verschillende aangeslagen toestanden zijn en dus verschillende isomeren van 1
atoomsoort. Isomeren vallen terug naar de rusttoestand onder uitzending van straling. Een isomere
toestand wordt symbolisch weergegeven door een m in de notatie zoals Tc-99m
Aangeslagen toestand
Een energierijk foton of een geladen deeltje kan door elektrische krachtenwerking atomen in een
aangeslagen toestand brengen (Exciteren) of ioniseren. Een aangeslagen toestand is de situatie
waarbij zich een of meer elektronen in een meer naar buiten gelegen schil. Er blijft een gat over in de
oorspronkelijke baan. Het atoom is bij excitatie nog steeds elektrisch neutraal.
Ionisaties
Is de toestand wanneer een of meer elektronen zodanig ver van de kern zijn verwijderd dat zij los zijn
gemaakt uit de atomaire toestand. Het atoom is dan positief geladen.
1.1.6 Elektronvolt
In de stralingsfysica wordt de energie gewoonlijk uitgedrukt in de elektronenvolt (eV).
1 eV is toename van energie van een elektron dat in een potentiaalverschil van 1 volt is versneld. 1eV
is gelijk aan 1,6 * 10-19 joule.
4
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
1.1.7 Instabiele kernen
De kernkracht tussen de protonen is niet genoeg om de onderlinge elektrische afstotingskracht te
compenseren (zijn positief geladen). Neutronen zijn ongeladen. De onderlinge kernkrachten tussen
protonen en neutronen zorgen ervoor dat de kernen niet uit elkaar vallen. Sommige atomen zijn
instabiel en vallen na verloop van tijd uiteen waarbij deeltjes weggeslingerd worden.
Wanneer een kern een onjuiste verhouding tussen protonen en neutronen heeft is de kern instabiel.
Een instabiele kern vervalt direct of indirect naar een stabiele kern. Dit verval gaat gepaard met het
uitzenden van deeltjes en/of elektromagnetische straling. De kern, atoom, is radioactief.
De energie van de deeltjes of elektromagnetische straling is hoog genoeg om ionisaties in materie te
veroorzaken. De straling wordt daarom ioniserende straling genoemd.
Dit atoom is radioactief.
Een stof is radioactief wanneer een stof ioniserende straling uitzendt. Deze straling komt vrij bij het
uiteenvallen (desintegreren) van een atomaire kern. Radioactiviteit komt dus uit de kern van een
atoom.
1.2 Elektronenschil
Volgens het model van Niels Bohr zijn er een aantal banen waarin de elektronen zich kunnen
bewegen. De elektronenbanen zijn op een systematische wijze gegroepeerd, in een elektronenschil
genoemd. Het aantal mogelijke elektronenbanen per schil schillen ligt systematisch vast. Het aantal
elektronenbanen per schil correspondeert met het kwadraat van het rangnummer van de schil.
In een elektronenbaan heeft een elektron een bepaalde negatieve hoeveelheid potentiele energie,
de bindingsenergie. Maximaal stabiel wil zeggen dat er minimale onderlinge potentile energie is, de
energetische grondtoestand.
2 Kernfysica
Straling in het algemeen is de energie die door een energiebron wordt uitgezonden.
Er zijn 2 soorten straling te onderscheiden:
Straling als golfverschijnsel
Deeltjesstraling
Bij deeltjesstraling is de energie die wordt uitgezonden in de vorm van massa van materie en de
kinetische energie van die materie. De belangrijkste soorten deeltjesstraling zijn:
Alfastraling ()
Btastralen ()
Neutronen
5
Protonen
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
2.1 Alfastraling:
Bestaat uit een heliumkern van 2 protonen en 2 neutronen. De elektrische lading is tweewaardig
positief. Deze deeltjes hebben door hun relatief grote massa en hun tweewaardige elektrische lading
een groot ioniserend vermogen.
De doordringende dieptewerking in materie is gering.
De energie is afhankelijk van het specifieke isotoop dat vervalt. De maximale energie bedraagt 6 MeV
en is dus relatief hoog. Door de relatief grote massa van dit deeltje raakt het zijn energie snel kwijt
door middel van botsingen met het materiaal waar het zich in bevindt. De dracht van -deeltjes in
lucht is maximaal 7 cm. In weefsel is de dracht zeer veel minder. Wanneer een -deeltje zijn energie
kwijt is, zal de heliumkern 2 elektronen invangen en is niet meer te onderscheiden van een normale
heliumkern.
2.2 Bta straling:
Bestaat uit zeer snelle elektronen of positronen. Positronen zijn deeltjes gelijk aan elektronen, allen
de elektrische lading is eenwaardig positief.
Elektronenstraling heeft afhankelijk van de energie in lucht een dracht van enkele cm tot vele
meters. In weefsels van enkele mm tot enkele cm.
Positief geladen positronen hebben een levensduur van enkele milliseconden. Een positron zal in
combinatie met een elektron verdwijnen, waarbij de deeltjes worden omgezet in annihilatiestraling.
verval: neutron wordt proton en elektron schiet weg. Massagetal blijft gelijk,
atoomnummer neemt 1 toe
+ verval: proton wordt neutron en een positron schiet weg, atoomnummer neemt 1 af
2.2.1 -straling:
Kernen die te veel neutronen hebben om stabiel te zijn, kunnen stabiel worden door een of
meerdere neutronen om te zetten in protonen. Neutronen kunnen worden gezien als een proton en
een neutron in 1 deeltje. Als een neutron wordt omgezet in een proton verdwijnt het elektron uit de
6
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
kern vaak met grote energie. Dit elektron is -straling. De kern die vervalt gat over in een kern van
een ander element. De gemiddelde energie van een -deeltje is 1/3 van de maximale energie.
2.2.2 + straling
Kernen die te veel protonen hebben om stabiel te zijn kunnen stabiel worden door een of meerdere
protonen om te zetten in neutronen.
Het ontstane positron is een elektron met een positieve lading en een negatieve massa. Een deeltje
met een negatieve massa (antimaterie) zal zo snel mogelijk een elektron zoeken en hiermee
reageren, waardoor ze allebei verdwijnen (annihilatie). Het enige wat overblijft is een hoeveelheid
energie die vrijkomt door het omzetten van beide massas in elektromagnetische straling. De energie
komt vrij in de vorm van 2 fotonen die onder een hoek van 180 graden worden uitgezonden.
2.3 Elektronvangst:
Een andere mogelijkheid voor kernen met te veel protonen is het invangen van een elektron. In dit
geval wordt dus niet een positief elektron weggeschoten, maar een negatief elektron ingevangen.
Samen met een proton wordt dit elektron een neutron. De kern houdt evenveel kerndeeltjes maar
verandert van element omdat het aantal protonen met 1 afneemt.
Het ingevangen elektron is een elektron uit de K-schil. Het ontstane gat in de elektronen schil zal
door elektronen uit andere schillen opgevuld worden waarbij karakteristieke rntgenstraling wordt
uitgezonden.
2.4 Neutronenstraling:
Bestaat uit vrije neutronen die onder andere gevormd kunnen worden bij kernsplijtingsreacties of bij
kernreacties van lichte elementen. De levensduur van vrije neutronen is beperkt omdat zij
uiteenvallen in een elektron en een proton. Neutronen worden onderverdeeld in snelle neutronen
en langzame neutronen.
2.5 Protonenstraling:
Bestaat uit eenwaardig positief geladen deeltjes met een massa van 1 atomaire atoomeenheid.
Protonen zijn identiek met de kern van het waterstofatoom. Protonenstraling wordt onder andere
gevorm door versnelling van waterstofionen of bij botsing van neutronen in waterstofrijke
materialen. Als protonen hun kinetische energie nagenoeg hebben verloren, zullen zij een vrij
elektron aan zich binden en verder voortbestaan als waterstofatomen.
2.6 Elektromagnetische straling
Tot elektromagnetische straling behoort onder andere radiogolven, zichtbaar licht,
ultravioletstraling, rntgen en gammastraling. Gamma en rntgenstraling hebben een groot
doordringend vermogen.
2.6.1 Gammastraling:
Het verval van kernen door het uitzenden van deeltjes wordt meestal gevolgd door het uitzenden
van een foton (-straling). Op deze manier raakt de kern het teveel aan energie kwijt dat na het
uitzenden van een deeltje nog aanwezig is boven het stabiele energieniveau. De energieniveaus van
begin en eindkern zijn steeds hetzelfde waardoor de energie van de uitgezonden fotonen
karakteristiek is voor de betreffende kern.
7
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
De energie van -straling is afhankelijk van de specifieke kern. Het energiegebied strekt zich uit van
100 keV tot 2,5 MeV.
Gammastraling gaat met de snelheid van het licht, is pure energie zonder massa.
2.6.2 Rntgenstraling
Ontstaat bij interactie tussen energierijke elektronen en atomen. Rntgenstraling kan worden
opgewekt in een rntgenbuis.
2.6.3 Remstraling
Als een energierijk elektron zo dicht langs de kern gaat dat het wordt afgeremd en van richting
verandert, komt er een remstralingsfoton vrij. Slechts een klein deel van de elektronenergie wordt
omgezet in remstraling. De fractie is evenredig met de energie van het elektronen het
atoomnummer van het atoom. De rest van de energie wordt omgezet in warmte. Remstraling
bestaat uit een mengsel van verschillende fotonenergien.
8
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
2.6.4 Karakteristieke straling
Als een gat is geslagen in een elektronenbaan, zal dit gat opgevuld worden door een elektron uit een
hoger gelegen baan. De daarbij vrijkomende energie komt vrij in de vorm van een foton. De energie
van het uitgezonden foton is exact gelijk aan het verschil in de bindingsenergie van beide
elektronenbanen. Omdat de waarden van deze energien karakteristiek zijn voor het betreffende
atoomsoort wordt gesproken van karakteristieke straling.
De fotonenergie neemt toe met het atoomnummer van de atoomsoort en zijn groter voor
elektronenovergangen naar dieper gelegen elektronenbanen.
3 Radioactiviteit
Is bekend sinds eind 1800. Becquerel ontdekte dat de fosforescerende eigenschappen van
uraniumzouten als oorzaak uitgezonden straling hadden.
Begin 1900 was het vooral Marie Curie die door haar onderzoek het begrip van deze straling deed
toenemen. Rond deze tijd werden ook voor het eerst radioactieve bronnen gebruikt voor medische
toepassingen. Deze bronnen bevatten de stof radium. Rond de jaren 1920 was het gevaar van deze
stof al onderkend en de bescherming van de gebruiker van deze stoffen kreeg steeds meer aandacht.
Rond WOII kreeg de bescherming tegen straling veel meer aandacht vanwege de ontdekking van
kernsplijting en de ontwikkeling van atoomwapens.
Door toenemend gebruik van kernenergie en radioactieve bronnen in industrile en medische
toepassingen is het belang van de stralingsbescherming sinds die tijd alleen maar toegenomen.
3.1 Halveringstijd
De tijdsduur waarin een gegeven hoeveelheid van een radionuclide de helft uiteenvalt is vast. Het is
een kenmerkende eigenschap van die radionuclide en wordt de halveringstijd genoemd.
De meeste van in de natuurvoorkomende radionucliden hebben een halveringstijd van meer dan 108
9
jaar. Er zijn zon 60 in de natuurvoorkomende radionucliden.
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Bij een aantal gevallen, (U-238, Th-232 en U-235) is er een langer reeks van verschillende steeds weer
radioactieve dochterproducten.
Een andere groep van natuurlijke radionucliden ontstaan in de natuur bij kernreacties met snelle
neutronen die onder invloed van kosmische straling worden vrijgemaakt.
Kunstmatige radioactiviteit wordt onder andere geproduceerd met behulp van kernreactoren,
cyclotrons en deeltjesversnellers.
3.2 Activiteit
De intensiteit van de uitgezonden straling is evenredig met het aantal kernen van een stof dat per
seconden vervalt. Het aantal kernen dat per seconde vervalt van een stof wordt de activiteit
genoemd met de eenheid becquerel (Bq). Een stof heeft een activiteit van 1 Bq wanneer er van die
stof 1 kern per seconde vervalt.
Vanwege het verval neemt het aantal kernen van de stof af. Het aantal kernen van een stof dat per
seconde vervalt is evenredig met het totaal aantal kernen van die stof.
In het verleden werd de eenheid Curie gebruikt. Deze eenheid was gerelateerd aan radium, 1 Curie
(Ci) is de activiteit van 1 gram radium-226. Omdat van 1 gram radium 3,7 * 1010 kernen per seconden
vervallen geldt: 1 Ci = 3,7 * 1010 Bq
10
4 Interactie van straling
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
4.1 Fotonen, elektromagnetische straling
Als een bundel fotonen een object treft, zal deze straling met de materie in wisselwerking treden,
met als resultaat dat er energie aan de materie wordt overgedragen. De energieoverdracht vindt niet
rechtstreeks plaats. Er worden eerst elektronen vrijgemaakt uit de atomen van het object. Deze
elektronen zullen energie overdragen via ionisaties en excitaties. Fotonen wordt daarom indirect
ioniserende straling genoemd.
Door de wisselwerking zal een deel van de primaire bundel worden verzwakt. Een deel zal
ongestoord de materie doorkruisen.
Op atomaire schaal blijkt dat een groot aantal wisselwerkingsprocessen tussen de fotonen en
materie mogelijk.
4.1.1 Coherente, klassieke, Raleigh verstrooiing
Hierbij wordt het foton door een atoom als geheel verstrooid, nagenoeg zonder energieverandering.
Er vindt dus nauwelijks energie-uitwisseling plaats tussen het foton en de getroffen materie.
Het treedt alleen op bij lage fotonenergien en materialen met een hoge Z.
Het foton kan van richting veranderen, er vinden geen ionisaties plaats.
4.1.2 Foto-elektrisch effect
Bij het foto-elektrisch effect wordt de energie van het foton in zijn geheel overgedragen aan n van
de elektronen van het atoom. Een deel van de energie wordt gebruikt om het elektron uit het atoom
vrij te maken. Deze hoeveelheid energie correspondeert met de bindingsenergie van het
vrijgemaakte elektron. De rest van de energie manifesteert zich als kinetische energie van het vrije
elektron, het foto-elektron.
11
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Nadat het elektron uit een van de schillen is vrijgemaakt, ontstaat een onbezette plaats in de schil.
De open plaats wordt weer bezet door een elektron uit een meer naar buiten gelegen schil. Het
verschil in bindingsenergie wordt uitgezonden als karakteristieke straling. Afhankelijk van de energie
van deze straling is het karakteristieke rntgenstraling of fluorescentiestraling. Ten slotte wordt door
het invangen van een elektron het atoom elektrisch geneutraliseerd.
12
4.1.3 Compton effect
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Er vindt wisselwerking plaats tussen het foton en een elektron, waarbij de energie die nodig is om
het elektron uit het atoom vrij te maken verwaarloosbaar klein is ten opzichte van de energie van het
foton. Bij deze wisselwerking wordt een deel van de energie van het foton overgedragen aan het
elektron. Dit elektron krijgt hierdoor een aanzienlijke snelheid. De rest van de energie manifesteert
zich in een verstrooid foton, met een andere richting en een lagere energie dan het oorspronkelijke
foton. Het verstrooid foton gaat na interactie verder met een iets lagere energie.
Primair wordt het foton dus gedeeltelijk geabsorbeerd en gedeeltelijk verstrooid. De hoeveelheid
energie die wordt overgedragen is niet alleen afhankelijk van de hoeveelheid energie, maar ook van
de verspreidingshoek. De ruimtelijke verdeling van de verstrooide straling is afhankelijk van de
energie van het oorspronkelijke foton. Als de verstrooiingshoek groter is dan 90 spreekt men van
terugstrooiingseffect.
4.1.4 Paarvorming
Als de energie van een foton groter is dan 1022 keV kan het paarvormingsproces optreden. Het foton
treedt in wisselwerking met een elektromagnetisch veld van een atoomkern. Er ontstaan 2 deeltjes
een elektron en een positron. Het foton verliest bij dit proces al zijn energie en gaat verloren.
De rustmassa van het elektron en het positron heeft een energie van 511 keV.
Het gevormde positron annihileert met een elektron en er worden 2 fotonen gevormd, elk met een
fotonenergie van 511 keV, annihilatiestraling.
13
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Annihilatiestraling
Het positron dat bij paarvorming ontstaat, verliest, net als het elektron, zijn energie door ionisaties
en excitaties van de atomen langs zijn baan. Aan het eind zal het positron samengaan met een
elektron, waardoor er 2 annihilatiefotonen ontstaan met een energie van 511 keV, die in precies
tegenovergestelde richting worden uitgezonden.
14
4.1.5 Kernfoto-effect
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Er is sprake van wisselwerking van het foton met de kern van een atoom. Het foton staat alle energie
af aan de kern en maakt daarbij een of meer kerndeeltjes vrij. Een voorwaarde voor het plaatsvinden
van dit proces is dat het foton genoeg energie heeft om het kerndeeltje vrij te maken. De
bindingsenergie bedraagt ongeveer 8 MeV.
4.2 Interactieprocessen
Het kernfoto-effect is van beperkte betekenis omdat de relatieve bijdrage van de energieafgifte van
rntgenstraling aan materie altijd minder is dan 5% van die van Compton en paarvorming tezamen.
Coherente verstrooiing is alleen van belang bij zeer lage fotonenergie en bij materialen met een hoog
atoomnummer.
Vooral voor medische toepassingen van rntgenstraling zijn het foto-elektrisch effect, het Compton
effect en paarvorming de belangrijkste wisselwerkingsprocessen.
Afhankelijk van de energie van en atoomnummer van de materie.
15
4.3 Deeltjesstraling
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
4.3.1 Elektronen/positronen
Elektronen en positronen verliezen hun energie via ionisaties en excitaties, botsingsverliezen.
Elektronen die bij de ionisaties uit de elektronenwolk worden losgerukt, zullen in het algemeen zeer
lokaal hun energie afstaan.
Het is ook mogelijk dat een elektron energie verliest via stralingsverliezen. Het elektron ondergaat in
dat geval een wisselwerking met het elektromagnetische veld van de atoomkern en wordt hierdoor
zo afgeremd dat het een deel van de energie verliest in de vorm van remstraling.
Een elektron loopt een grillige baan in de materie. De baan wordt gemarkeerd door een spoor van
positieve en negatieve ionen en aangeslagen atomen.
De effectieve afstand die een elektron in de materie doorloopt noemt men de dracht van dat
elektron.
4.4 Alfa en protonenstraling
Heeft een andere interactie door de positieve lading.
16
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
5 Radiologische grootheden en eenheden
Het Griekse woord dosis betekent letterlijk hoeveelheid. Dosimetrie van ioniserende straling komt
neer op het vaststellen van de hoeveelheid geabsorbeerde stralingsenergie per massaeenheid in een
object dat wordt blootgesteld aan ioniserende straling.
Geladen deeltjes zoals fotonen dragen energie over aan materie door ionisaties en excitaties. De
overdracht wordt dosis genoemd.
In levende wezens kan het overdragen van energieschade geven. Hoe meer energie hoe meer
schade. Het is daarom belangrijk om de energieoverdracht te kunnen berekenen, meten en
benoemen.
5.1 Grootheden en eenheden
Een fysische grootheid is een fysisch verschijnsel dat zich ervoor leent om in een getalswaarde te
worden weergegeven. Een eenheid is een via een definitie afgesproken fysische grootheid die dient
als maat. Een fysische grootheid kan dus worden uitgedrukt als een getalswaarde maal een eenheid.
5.1.1 Kerma
De energieoverdracht van indirect ioniserende straling wordt beschreven in een 2stapsproces. In de
1e stap dragen ongeladen stralingsdeeltjes energie over aan geladen deeltjes in het betreffende
materiaal.
In de 2e stap dragen de geladen deeltjes op hun beurt energie over aan het materiaal. De eerste stap
wordt fysisch beschreven door de grootheid Kerma. De 2e stap waarin de feitelijke absorptie van
stralingsenergie plaatsvindt, wordt beschreven door de grootheid geabsorbeerde dosis.
Kerma (Kinetic Energy Released in MAterial) is gedefinieerd als het quotint van
en waarbij


de som is van de initile kinetische energien van alle geladen deeltjes vrijgemaakt door
ongeladen ioniserende stralingsdeeltjes in een materiaal met massa .
De eenheid voor Kerma is J/kg met de speciale naam Gray (Gy). Voor ongeladen ioniserende
stralingsdeeltjes met energie E, waarin de door de rustmassa vertegenwoordigde energie niet wordt
meegerekend, is de kerma K evenredig met E.
Kerma: de totale energie die in een klein volume-element van een materie wordt overgedragen van
indirect ioniserende straling aan direct ioniserende straling gedeeld door de massa in dat volume
element.
5.1.2 Exposie
Is gedefinieerd als de hoeveelheid lading die per massaeenheid in lucht wordt vrijgemaakt door
fotonen. Het heeft betrekking op het aantal ionisaties in lucht die door gamma- of rntgenstraling
wordt veroorzaakt.
Exposie (X) is de som van alle elektrische ladingen (Q) van een teken in een klein volume element
lucht, welk gevormd zijn door fotonen vrijgemaakte secundaire elektronen gedeeld door de massa
van de lucht in dat volume element.
5.1.3 Geabsorbeerde dosis
De dosis is de hoeveelheid energie die is geabsorbeerd in een hoeveelheid massa. In officile
eenheden is dit het aantal J/kg. Het effect van deze energieabsorptie is dat het materiaal opgewarmd
wordt. Alleen ioniserende straling doet meer dan alleen opwarmen.
17
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Door ionisaties kan de chemische eigenschappen van stoffen veranderen. Vooral DNA is hiervoor erg
gevoelig.
Daarom is het gebruik van J/kg misleidend. Er is gekozen om een aparte eenheid te kiezen voor de
dosis van ioniserende straling, de Gray.
In normale werkomstandigheden wordt meestal maar een fractie van een gray ontvangen. Hiervoor
wordt dan vaak de mGy of Gy gebruikt.
Dosis wordt uitgedrukt in D. Vaak wordt er ook gesproken over het dosistempo, de dosis per
tijdseenheid mGy/h of Gy/h.
Het biologische effect van de geabsorbeerde dosis is afhankelijk van:
De hoeveelheid geabsorbeerde dosis
De energieverdeling in het weefsel (Linear Energy Transfer)
De gevoeligheid van het weefsel.
5.1.4 Equivalente dosis
Is een parameter voor de energieverdeling. Straling met een hoge ionisatiedicht, veel ionisaties per
lengte-eenheid, bij een gelijke dosis zal meer schade toebrengen dan straling met een lage
ionisatiedichtheid.
Alfastraling heeft een hogere ionisatiedichtheid dan fotonen. De biologische schade veroorzaakt door
alfastraling per Gray is groter dan de schade veroorzaakt door fotonen per Gray. Om de verschillende
soorten straling en hun biologische werking te kunnen vergelijken is de equivalente dosis (H)
gedefinieerd, uitgedrukt in Sievert (Sv).
De equivalente dosis wordt verkregen door de geabsorbeerde dosis te vermenigvuldigen met de
stralingsweegfactor WR. In formule: H= WR x D.
De stralingsweegfactoren:
Soort straling, deeltjes
Fotonen
Bta straling
Neutronenstraling
Alfastraling
Splijtingsfragmenten en zware
kernen
Energie
Alle energien
Alle energien
< 10 keV
Tussen 10 en 100 keV
Tussen 100 keV en 2 MeV
Tussen 2 MeV en 20 MeV
> 20 MeV
Stralingsweegfactor
Uit de tabel kun je aflezen dat als er een dosis van 1 mGy ontvangen is, de equivalente dosis van
fotonen 1 mSv is, maar van -deeltjes 20 mSv. Om met fotonen dezelfde biologische schade te
kunnen veroorzaken die -deeltjes veroorzaken te kunnen veroorzaken is er 20 mGy nodig.
Dus a deeltjes zijn 20 x zo schadelijk.
5.1.5 Effectieve dosis
Om een uitspraak te kunnen doen over het uiteindelijke biologische risico van een bepaalde
stralingsdosis moet de specifieke gevoeligheid van de diverse weefsels nog worden meegenomen.
Omdat niet het hele lichaam wordt bestraald wordt gekeken naar de bestraalde weefsels. Hiervoor
1
1
5
10
20
10
5
20
20
18
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
vindt correctie plaats via de weefselweegfactor WT. De effectieve dosis (E) kan berekend worden
door de equivalente dosis te vermenigvuldigen met de weefselweegfactor, uitgedrukt in Sievert (Sv)
In formule: E = HT x WT of E = (DT x WR) x WT .
Alle weefselweegfactoren bij elkaar geteld is 1. De gevoeligheid voor straling is verschillende voor
verschillende organen en weefsels. De weefselweegfactoren zijn gekozen op basis van het risico van
dood door kanker na bestraling van het orgaan of weefsel. Uitzondering van de geslachtsdelen. De
weefselweegfactoren zijn gebaseerd op de genetische effecten en de kinderverwachting.
De weefselweegfactoren zijn wereldwijd vastgesteld in ICRP 103.
De weefselweegfactoren:
Orgaan of weefsel
Gonaden
Beenmerg (rood)
Dikke darm
Long
Maag
Borstweefsel
Overige
Blaas
Lever
Slokdarm
Schildklier
Huid
Botoppervlak
Hersenen
Speekselklieren
Totaal
Weefselweegfactor WT
0,08
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,04
0,04
0,04
0,04
0,01
0,01
0,01
0,01
1
Overig: Bijnieren, extra thoracale regio, galblaas, hart, nieren, lymfeknopen, spieren, oraal slijmvlies,
pancreas, prostaat, dunne darm, milt, thymus, uterus/cervix
19
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
5.1.6 Omgevingsdosisequivalent
Voor de bewaking van de omgeving is de operationele grootheid omgevingsdosisequivalent H*(d)
gedefinieerd. Een operationele grootheid is gedefinieerd voor blootstelling aan externe
stralingsbronnen en worden gebruikt om de limiterende grootheden te schatten. Operationele
grootheden zijn meetbaar. De grootheid is gedefinieerd in de ICRU-bol op een diepte d in mm.
Het omgevingsdosisequivalent op een punt in het stralingsveld is het dosisequivalent dat zou worden
teweeggebracht in het overeenkomstige veld in de ICRU bol op een bepaalde diepte. De eenheid van
omgevingsdosisequivalent is Sievert (Sv). Voor doordringende straling wordt voor d een waarde van
10 mm aanbevolen. Voor weinig doordringende straling wordt een waarde voor d van 0,07 mm voor
de huid en 3 mm voor het oog aanbevolen.
5.1.7 Persoondosisequivalent
Het persoondosisequivalent, Hp(d) is het dosisequivalent in zacht weefsel, op een diepte d, onder een
bepaald punt op het lichaam. Deze grootheid is geschikt voor zowel zwak als sterk doordringende
straling. De diepte d moet worden gespecificeerd en dient uitgedrukt te worden in mm. Hp(d) kan
worden gemeten met een detector die op het oppervlak van het lichaam wordt gedragen en bedekt
is met weefselequivalent materiaal van geschikte dikte. De grootheid is bedoeld als schatter van de
effectieve dosis. Voor doordringende straling wordt voor d een waarde van 10 mm; voor weinig
doordringende straling een waarde voor d van 0,07 mm voor de huid en voor het oog een waarde
voor van 3 mm aanbevolen.
20
6 Biologische gevolgen
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Sinds de ontdekking van rntgenstraling en radioactiviteit zijn beide voor verschillende doeleinden
gebruikt. Al snel kwamen mensen erachter dat er biologische effecten ontstonden door onder
andere onderzoek, medische toepassingen, cosmetische toepassingen. Rond 1920 kwamen de eerste
negatieve berichten over de heilzame werking en industrieel gebruik van bronnen van ioniserende
straling. Sinds die tijd zijn er verschillende commissies en aanbevelingen gedaan op het gebied van
stralingsbescherming.
Schade
aan
Verandering
atomen
en
moleculen
Ionisaties
excitaties
Wissel
werking
met
biologisch
materiaal
6.1 DNA
en
cellen
of
cellulaire
processen
Geen
of
verkeerd
herstel
Celdood &
gemodificeerde
cellen
DNA is essentieel voor het functioneren van cellen. DNA, Desoxyribo Nucleic Acid, bestaat uit een
dubbele helix van afwisselend suikermoleculen en fosfaatgroepen. De dubbele helix is gekoppeld via
suikermoleculen door organische basen.
De volgorde van deze basen een genetische code waarin alle eigenschappen van een individu zijn
opgeslagen. De basen coderen per drietal voor een aminozuur. Een reeks aminozuren vormt een
eiwit. Het stuk DNA dat de code voor een eiwit vormt wordt een gen genoemd.
21
6.1.1 Celdeling
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Meiose: reductiedeling. Hierbij worden de voortplantingscellen gevormd. Je krijgt een halvering van
het aantal chromosomen. De dochtercellen zijn niet gelijk aan de originele cel.
Mitose: kerndeling. Alle dochtercellen zijn identiek aan de originele cel. Een mitose volgt de
volgende fases:
G- of G0-fase:
o G0: rust
o G1: herstelfase
S-fase:
o DNA-synthese fase
o Verdubbeling chromosomen
G2-fase:
o Fase met de meeste DNA
M-fase:
o Daadwerkelijke mitose
22
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
De celdeling is een stabiel proces. Veranderingen kunnen het functioneren van toekomstige cellen
benvloeden. Kans op veranderingen is het grootste tijdens de M-fase.
Ioniserende straling kan directe schade en indirecte schade veroorzaken.
Directe schade: Vrijgemaakte elektronen geven direct DNA-schade.
Indirecte schade: vrijgemaakte elektronen vormen radicalen die vervolgens indirect DNA-schade
geven.
Op DNA-niveau kan de volgende schade ontstaan:
Dubbelstrengs breuken
Schade aan stikstofbasen
Extra dwarsverbindingen
Enkelstrengs breuken
Dit resulteert in:
Herstel van de cel
Gemodificeerde celtypen
Celdood
o Direct (afsterving)
o Indirect (celdeling niet meer mogelijk)
o Geprogrammeerd
De overleving van de cel is afhankelijk van:
Het type cel;
Soort straling;
Dosistempo;
Zuurstofgehalte;
Sensitizerende stoffen;
Beschermende stoffen.
6.1.2 RBE
Twee verschillende soorten straling kunnen bij eenzelfde geabsorbeerde dosis een verschillende
biologische werkzaamheid hebben. De verschillende biologische werkzaamheid wordt uitgedrukt in
de relatieve biologische effectiviteit (RBE). De RBE wordt opgegeven als de verhouding van de dosis
rntgenstraling opgewekt bij een buisspanning van 200 300 kV nodig om een bepaald biologisch
effect te verkrijgen tot de dosis van de onderzochte straling nodig om onder gelijke omstandigheden
hetzelfde effect te krijgen.
De RBE is afhankelijk van de LET (Linear Energy Transfer) de afgegeven energie per afgelegde
weglengte.
23
6.1.3 Stralingsschade
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Ioniserende
straling
DNA-schade
Celdood
Deterministische
effecten
Herstel
Mutatie
Stochastische
effecten
Vroeg (acuut)
Laat (chronisch)
Genetisch
Somatisch
Volwassen
6.2 Weefselreacties (deterministische effecten)
Foetaal
Weefselreacties of deterministische effecten zijn orgaanfunctiestoornissen. In de meeste organen
heerst een continu proces van verlies en vervanging van cellen. Een verhoogd verlies van cellen
wordt gecompenseerd door een verhoogde delingsactiviteit. Toch kan er tijdelijk of permanent een
netto afnamen van het aantal cellen in orgaan of weefsel zijn. Als deze afname groot genoeg is, zal
het orgaan of weefsel merkbaar minder goed functioneren. Nog grotere afname van het aantal
cellen, doordat de stralingsdosis hoger is, kan leiden tot volledig verlies van de orgaanfunctie. Bij
vitale organen kan dit de dood van het organisme tot gevolg hebben.
Uitsmeren van de dosis over langere tijd vermindert de ernst van de effecten, omdat er meer tijd
voor herstel is, zolang het aantal cellen niet meer wordt dan een zeker kritisch aantal zal herstel van
de orgaanfunctie veelal mogelijk zijn.
Bij een bepaalde drempel zal er schade optreden. De drempeldosis. Bij blootstelling lager dan de
drempeldosis treedt er ook schade op, maar de gevolgen daarvan kunnen niet worden
waargenomen. Het optreden van de stralingsschade neemt boven de drempeldosis zeer snel toe met
de dosis tot in 100% van de gevallen het effect zichtbaar is.
De stralingsschade is meestal niet direct na bestraling waarneembaar.
Weefselreacties zijn afhankelijk van:
De ontvangen dosis
Het bestraalde volume
Soort straling
De tijdsduur van bestraling
24
6.2.1 Partile bestraling:
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Effecten zijn afhankelijk van:
Blootgestelde volume
Stralingsgevoeligheid van het bestraalde weefsel/orgaan
Organen met hoge delingsactiviteit zijn in het algemeen stralingsgevoeliger.
Late weefselreacties:
Treden op in vrijwel alle organen en weefsels:
Atrofie
Schade aan bloedvaatjes
Chronische ontsteking van het orgaan.
Fibrose
Sclerose
Necrose
6.2.2 Bestraling embryo/foetus
Stralingseffecten zijn afhankelijk van de dosis en het stadium van de zwangerschap
Met name de organogenese en de vroeg-foetale periode is de ongeboren vrucht gevoelig voor
straling.
Misvormingen kennen een drempelwaarde tussen 100 en 200 mGy. Met name het centrale
zenuwstelsel is dan stralingsgevoelig rond de 8- 25 weken.
Bij foetale doses van 100 mGy of meer kan al een daling van het IQ tot het gevolg hebben.
Een dosis van 1.000 mGy of meer kan leiden tot mentale retardatie en microcephalie, vooral rond de
8 tot 15 weken.
6.2.3 Bestraling van het gehele lichaam
Bij bestraling van het gehele lichaam is de dosisverdeling en het dosistempo belangrijk voor de ernst
van de gevolgen. Wanneer het gehele lichaam wordt blootgesteld aan straling, blijken sommige
organen of weefsels meer effecten te vertonen. Het orgaan of weefsel dat het ziekteverloop bepaald
wordt het kritieke orgaan genoemd. Er worden 3 stralingssyndromen onderscheiden.
Naast de syndromen spelen met name huid- en longschade een rol waardoor de levenskansen bij
hoge doses verder afnemen.
Stralingsziekte
Meestal bestaan de 1e symptomen van overbestraling uit hoofdpijn, misselijkheid, overgeven en
diarree. Na bestraling van de romp met een dosis vanaf ongeveer 1 Gy, treedt stralingsziekte binnen
enkele minuten tot uren na bestraling op. Na uren tot dagen verdwijnen de ziekteverschijnselen,
maar kunnen in geval van blootstellingen aan een hoge dosis van enkele Grays of meer worden
gevolgd door ernstigere stralingseffecten.
Beenmergsyndroom
Bij een eenmalige bestraling van het gehele lichaam met doses tot 10 Gy overheersen de symptomen
in het bloed en het bloedvormend weefsel.
Al vanaf 0,25 Gy zijn veranderingen in het bloedbeeld te constateren. Deze veranderingen zijn een
daling van het aantal lymfocyten.
25
De effecten van het beenmergsyndroom zijn:
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Infecties
Bloedingen
Anemie
De effecten ontstaan door een te kort aan stamcellen en proliferende cellen.
Onder gunstige omstandigheden kan het syndroom op effectieve wijze worden behandeld. De LD50
(letale dosis voor 50% van de bevolking) bij de mens varieert van 3 tot 10 Gy.
Maag-darmsyndroom
Boven de 10 Gy bestraling overheersen de beschadigingen van het maag-darmkanaal. De symptomen
zoals misselijkheid, braken, bloederige diarree en infecties verschijnen na enkele uren, maar kunnen
daarna voor een paar dagen afnemen om plotseling terug te keren.
Zonder behandeling zal men komen te overlijden binnen 1 2 weken na bestraling. Sterft is het
gevolg van ernstige diarree met uitdroging, verlies van eiwitten en zouten en infecties van de
darmwand.
Centraal-zenuwstelselsyndroom
Bij plotselinge bestraling met een dosis van ongeveer 50 Gy of meer over het hele lichaam is de
afloop binnen enkel uren tot 1 2 dagen dodelijk door storingen in het centrale zenuwstelsel.
Symptomen zoals braken, misselijkheid, stuiptrekkingen, desorintatie en bewusteloosheid treden al
op binnen enkele minuten tot uren na bestraling. Bestraling van alleen de schedel is al voldoende om
de symptomen te veroorzaken. De symptomen worden veroorzaakt door oedeemvorming binnen de
hersencellen.
Huid- en longschade
Bij bestraling van het gehele lichaam met in dosis van 10 Gy zijn ook organen als de huid en de
longen dermate beschadigd dat men kan overlijden aan de gevolgen hiervan.
Bestraling van de longen kan binnen 2-6 maanden leiden tot longontsteking met fatale afloop. De
LD50 wordt geschat op 8-10 Gy.
Ook uitgebreide huidschade over het hele lichaam kan fataal zijn. Het wegvallen van de bescherming
voor invloeden van buiten in combinatie met een onderdruk afweersysteem, tekort aan
bloedplaatjes en eiwitverlies is hier waarschijnlijk de oorzaak van.
6.3 Kansgebonden, Stochastische effecten
Mutaties in genen die betrokken zijn bij de celdeling, zouden de aanleiding kunnen zijn van
verhoogde delingsactiviteit. Mutaties kunnen ervoor zorgen dat een cel ander gedrag dan de
naburige cellen gaat vertonen. Hoe meer specifiek functies de dochter generaties van de gemuteerde
cel verliezen en hoe hoger de delingsactiviteit, hoe gevaarlijk de celfamilie wordt. Een kloon
ongestuurde cellen wordt een kwaadaardige tumor genoemd, als deze de mogelijkheid heeft zich uit
het oorspronkelijke weefsel los te maken, via de bloedbaan in andere weefsels en organen kan
doordringen en daar nieuwe kolonies gaat vormen.
Het optreden van kwaadaardige tumoren is te classificeren als een toevalsproces en wordt daarom
een kansgebonden of stochastisch effect genoemd.
Kenmerkend voor kansgebonden effecten is dat er geen relatie is tussen de dosis en de ernst van het
effect. Er ontstaat een tumor, of niet. Voor een bestraald individu zal de kans voor het optreden van
tumoren toenemen naar mate de dosis hoger is.
26
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Stochastische effecten omvatten een verhoogd risico op kanker en effecten in het nageslacht.
Stochastische effecten komen pas lange tijd na de 1e mutatie tot uiting. De tijd tussen de initile
gebeurtenis en het moment dat er een verhoogde incidentie wordt waargenomen is de latentietijd.
Genetische effecten openbaren zich per definitie pas in de volgende generaties.
Stochastische effecten lijken geen drempeldosis te hebben en kunnen daarom optreden na
blootstelling aan geringe stralingsdoses. De ernst van het effect is onafhankelijk van de dosis.
Stochastische effecten kunnen nooit helemaal worden vermeden, omdat wordt aangenomen dat ze
zelfs bij lage doses in geringe mate optreden door het ontbreken van een drempeldosis.
6.3.1 Tumorinductie
Een cel is gemuteerd als de DNA-schade niet of niet goed wordt hersteld en er daardoor permanente
DNA-veranderingen als gen mutaties of chromosoomaberaties in de cel worden genduceerd, zonder
dat dit in 1e instantie gevolgen heeft voor de reproductie van de cel. Veranderingen in het genetisch
materiaal kunnen op den duur leiden tot kanker. Voor UV-licht en veel chemische stoffen geldt dat ze
op cellulair niveau veel meer een mutageen dan een letaal karakter hebben. Voor DNA-schade door
ioniserende straling geldt het omgekeerde. De schade is veelal letaal voor de cel, dan mutageen.
In het ontstaan van kanker worden een aantal stadia onderscheiden:
Initiatie:
o Mutaties in genen betrokken bij celdelingsproces, de celdifferentiatie of bij
herstelmechanismen
Promotie:
o Stimulatie van celdeling en het ontstaan van meer mutaties
Progressie:
o Doorgroei tot potentile kankercellen.
Experimenten op proefdieren en statistische onderzoeken bij groepen bestraalde personen hebben
overduidelijk aangetoond dat hoge doses straling leukemie en andere vormen van kanker kunnen
veroorzaken. De verschillende soorten kanker die na bestraling worden waargenomen zijn niet
specifiek voor ioniserende straling en treden ook op bij niet-bestraalde personen.
27
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
6.3.2 Risicoschatting
Om stochastische effecten te kwantificeren zijn risicoschattingen nodig, waarbij de kans op kanker
moet worden gerelateerd aan de blootstelling. Om tot een risicoschatting te komen zijn een grote
groep bestraalde en onbestraalde individuen nodig om een significante verhoging van het optreden
van kanker waar te nemen. De blootstelling van elk individu uit de groep moet bekend zijn. Life Span
Study geven de belangrijkste data voor risicogetallen.
Op basis van studies hanteert ICRP een risicogetal van 10% per Sievert voor kankersterfte ten gevolge
van een uniforme totale lichaamsbestraling. Dit risicogetal is gebaseerd op een hoge dosis. Voor lage
dosis wordt dit risicogetal gecorrigeerd naar 5% per Sievert.
6.4 Genetische en teratogene effecten
Genetische effecten zijn afwijkingen die worden overgedragen via het genetisch materiaal van de
vader en/of de moeder. Hierbij zijn er beschadigen in het DNA ontstaan voordat er een
zwangerschap is.
Teratogene effecten zijn afwijkingen die na bevruchting ontstaan of veroorzaakt worden in een
ongeboren kind.
28
7 Achtergrondstraling
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Straling is overal. Gemiddeld staan mensen in Nederland bloot aan 2,6 mSv per jaar. Deze
achtergrondstraling wordt verdeeld op basis van de oorsprong van de straling:
Straling van natuurlijke oorsprong:
o Kosmische straling
o Terrestrische straling
Door menselijk handelen verhoogde natuurlijke straling.
Straling van kunstmatige bronnen.
7.1 Straling van natuurlijke oorsprong
7.1.1 Kosmische straling
Is de straling die de aarde van buitenaf bereikt. Er zijn 3 verschillende vormen kosmische straling af
te leiden:
Galactische straling;
De straling afkomstig van bronnen buiten het zonnestelsel.
Solaire straling;
Straling afkomstig van de zon, voornamelijk bestaande uit protonen en elektronen. De solaire
straling heeft onvoldoende energie om diep in de aardatmosfeer door te dringen, maar
benvloedt het magnetisch veld binnen het zonnestelsel.
Stralingsgordels;
De Van Allengordels bestaan uit door het aardmagneetveld gebonden elektronen en
protonen. Deze stralingsgordels dragen niet bij tot het stralingsniveau in de atmosfeer, maar
zijn wel van belang voor de bemanning van ruimtevaartuigen.
7.1.2 Terrestrische straling
Hieronder wordt verstaan alle straling veroorzaakt door natuurlijke radioactieve stoffen die zich in de
aardkorst bevinden, of daaruit afkomstig zijn.
Natuurlijke radioactieve stoffen die voorkomen zijn uitsluitend radionucliden met halveringstijden
vergelijkbaar met de leeftijd van de aarde en de vervalproducten, de zogenoemde primordiale
radionucliden. De belangrijkste primordiale radionucliden zijn isotopen van de elementen kalium,
uraan en thorium.
29
Radionucliden in bouwmaterialen
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
In gebouwen worden verschillende bouwmaterialen gebruikt, waarin soms grondstoffen zijn
verwerkt die radionucliden bevatten. Radon en thoron zijn radioactieve edelgassen die van nature
ontstaan in de bodem en bodemmaterialen. Vandaar uit komen ze in woningen en gebouwen
terecht.
Uitwendige en inwendige bestraling
De van nature radioactieve stoffen kunnen door externe bestraling zorgen voor een blootstelling.
Daarnaast kunnen radioactieve stoffen het lichaam binnen komen door inhalatie van radon en
thoron. Naast inademen kunnen we de radioactieve stoffen ook binnen krijgen via ons eten en
drinken. Planten kunnen ook van nature radioactieve stoffen bevatten. Een voorbeeld van
radioactieve stoffen in eten is kalium-40 in bananen.
7.2 Door menselijk handelen verhoogde natuurlijke straling
Technologische ontwikkelingen kunnen gepaard gaan met een verhoging van de blootstelling aan
natuurlijke stralingsbronnen. De winning en bewerking van grondstoffen geeft een extra bijdrage aan
de blootstelling. Zo kan bij olie en gaswinning een moeilijk verwijderbare afzetting van natuurlijke
radioactieve stoffen in leidingsystemen voor problemen zorgen. Ook bij verbranding van fossiele
brandstoffen komt een deel van de zich daarin bevindende natuurlijke radioactiviteit in de omgeving
vrij. Hierbij kan de as die bij verbranding van onder andere steenkool (vliegas) ook worden gebruikt
als bouwmateriaal.
7.3 Straling van kunstmatige bronnen
Voorbeelden van kunstmatige bronnen zijn:
Medisch gebruik van ioniserende straling
Televisietoestellen (beeldbuizen)
Rookmelders
Lichtgevende gebruiksvoorwerpen
Ook het kleuren van keramiek met uranium voor de felrode kleur en het gebruik van thorium in
gaskousjes zijn voorbeelden van gebruik van kunstmatige bronnen.
Het medisch gebruik van straling levert de belangrijkste blootstelling. De wordt vrijwel alleen
veroorzaakt door rntgendiagnostiek. Nucleaire geneeskunde en radiotherapie leveren slechts een
beperkt deel van de blootstelling voor de bevolking.
7.4 Stralingsbelasting in Nederland
Gemiddeld wordt een inwoner in Nederland blootgesteld aan ruim 2,6 mSv per jaar (2013). Uit de
stralingstaart blijkt dat de straling die wordt opgelopen als gevolg van medische diagnostiek de
grootste bijdrage levert.
30
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
7.4.1 Bronnen:
Bodem: terrestrische straling
Kosmos: kosmische straling
Voedsel: de straling die we binnen krijgen via voedsel of drinkwater
Medische straling: de straling die wordt gebruikt om diagnoses te stellen door medici
Radon/thoron: de radioactieve edelgassen
Externe straling van bouwmaterialen
Overige:
o De dosis voor vliegen van cabinepersoneel,
o De dosis door fall-out van kernproeven en Tsjernobyl
o De dosis door lozingen door industrie
o De dosis door radioactiviteit van consumentenproducten
31
8 Verstrooide straling
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Straling die van richting wordt veranderd is verstrooide straling of strooistraling. De ruimteverdeling
van verstrooide straling is afhankelijk van de energie van het oorspronkelijke foton. Hoe hoger de
energie hoe meer de verstrooiing voorwaarts gericht is. Als de verstrooiingshoek groter is dan 90
ontstaat het terugstrooiingseffect.
De wanden in een stralingsruimte moeten voldoende bescherming bieden tegen deze verstrooide
straling. Voor niet te grote verstrooiende oppervlakken geldt dat de energie van de strooistraling
0,1% is van de energie van de primaire bundel.
9 Hoofdprincipes stralingsbescherming
9.1 ICRP
In 1928 tijdens het 2e International Congress of Radiology is het International X-ray and Radium
Protection Committee (IXRPC) opgericht. Deze commissie is opgericht voor het vermijden van
huidbeschadigingen, veranderingen in het bloed en bescherming van inwendige organen.
In 1950 na WOII is de naam verandert in het International Commission on Radiological Protection
(ICRP) Het ICRP is een onafhankelijke, internationale, niet gouvernementele organisatie met de
missie om aanbevelingen en richtlijnen te geven over radiologische bescherming met betrekking tot
ioniserende straling.
De ICRP richt zich onder andere op medische stralingstoepassingen en de gevolgen van de
ontwikkelingen op het gebied van kernfysica.
Aanbevelingen van de ICRP zijn door vele landen in wettelijke voorschriften verwerkt.
De ICRP maakt onderscheid tussen menselijke activiteiten die verhoging van de blootstellingen aan
straling tot gevolg hebben en activiteiten die gericht zijn op de vermindering van blootstellingen
veroorzaakt door bestaande bronnen die in essentie niet of nauwelijks beheersbaar zijn.
Er worden drie categorien van blootstellingsomstandigheden onderscheiden:
Beroepsmatige blootstelling die wordt ondergaan tijdens en als gevolg van het werk
Medische blootstelling die het gevolg is van een diagnostische of therapeutische behandeling
Blootstellingen van leden van de bevolking.
De ICRP heeft een basisfilosofie van stralingshygine ontwikkeld. Een systeem voor
stralingsbescherming moet:
Erop gericht zijn meer goed kan kwaad te doen;
Te vragen om beschermingsmaatregelen die netto baten maximaliseren
De onbillijkheid te beperken, die kan voortvloeien uit een belangtegenstelling tussen
individuen en de maatschappij als geheel.
De hieruit volgende uitgangspunten zijn door de Nederlandse overheid overgenomen in de
wetgeving.
9.2 Rechtvaardiging
Een handeling die blootstelling aan straling met zich meebrengt mag slechts worden toegestaan
wanneer deze gepaard gaat met voldoende voordeel voor de blootgestelde individuen of de
maatschappij om de veroorzaakte stralingsschade te compenseren.
32
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
In Nederland is een handeling alleen toegestaan als de handeling door de overheid gerechtvaardigd
is. Een rechtvaardiging vindt alleen plaats als de economische, sociale en andere voordelen van de
handeling opwegen tegen de gezondheidsschade die kan worden toegebracht. Bij nieuwe
handelingen moet altijd worden gekeken of deze handeling gerechtvaardigd is.
In de wetgeving is vastgelegd welke categorien van handelingen wel of niet gerechtvaardigd zijn.
Een rechtvaardiging van een handeling kan generiek zijn, als categorie of soort of specifiek, als
toepassing bij een aanvraag of verzoek.
In de Regeling basisveiligheidsnormen stralingsbescherming is een overzicht opgenomen van de
door de overheid gerechtvaardigde handeling en de niet-gerechtvaardigde handelingen.
Het gebruik van rookmelders, stralingsbronnen voor het verbeteren van de gezondheid of voor de
algemene veiligheid zoals bagagescanners is gerechtvaardigd.
Het gebruik van lichtgevende dobbers, schoenfluoroscopen en thoriumhoudende gaskousjes is niet
gerechtvaardigd en dus ook niet toegestaan.
9.3 Optimalisatie/ALARA-principe
Wanneer een handeling gerechtvaardigd is, moet worden nagegaan hoe de beschikbare middelen
het beste kunnen worden gebruikt om de stralingsrisicos voor het individu en de bevolking te
reduceren.
Van elke stralingsbron moet de individuele doses, het aantal blootgestelde personen en de kans op
potentile blootstelling zo laag als redelijkerwijs mogelijk (As Low As Reasonably Achievable) te
worden gehouden.
De optimalisatie moet worden aangevuld met dosisrestricties (dose constraints) en restricties voor
de risicos voor individuen bij potentile blootstellingen.
De ondernemer heeft dus de plicht om de blootstellingen door handelingen zo laag als redelijkerwijs
mogelijk te doen zijn. Hierbij wordt gekeken naar economische en sociale factoren als de mate
waarin de blootstellingen en de kans van optreden van de blootstelling kan worden beperkt, in
aanmerking genomen.
In de praktijk moet worden gekeken naar maatregelen die in de praktijk als normaal worden
beschouwd en daardoor redelijkerwijs geist kunnen worden.
De overheid kan eveneens in het kader van het ALARA-principe dosisbeperkingen per handeling of
categorie handelingen vaststellen. De dosisbeperkingen kunnen betrekking hebben op de
werknemers, maar ook op leden van de bevolking.
33
Onderwijsmateriaal Basiscursus ioniserende straling
Voorbeelden van door de overheid opgelegde dosisbeperkingen zijn:
De effectieve dosis buiten een stralingsruimte mag niet meer dan 1 mSv/jaar bedragen.
De effectieve dosis op enig punt buiten de locatie mag voor leden van de bevolking niet meer
zijn dan 0,1 mSv/jaar. De locatielimiet.
Diagnostische referentieniveaus voor standaard medische diagnostische procedures.
9.4 Dosislimieten
De blootstelling van individuen als gevolg van een combinatie van alle relevante handelingen moet
zijn onderworpen aan dosislimieten.
De dosislimieten fungeren als een duidelijke randvoorwaarde voor de procedures van
rechtvaardiging en optimalisatie van de bescherming. Dosislimieten hebben tot doel ervoor te zorgen
dat geen individu wordt blootgesteld aan stralingsrisicos die voor deze handelingen in alle normale
omstandigheden als onaanvaardbaar worden beoordeeld.
De dosislimieten vormen de bovengrens van het toelaatbare, mits het ALARA-principe is toegepast.
En het begin van het gebied onaanvaardbaar, dus niet toegestaan.
De dosislimieten zijn uitgedrukt per blootstellingsjaar. De limiet voor de effectieve dosis is primair
bedoeld om de schade al gevolg van stochastische effecten te begrenzen. Daarnaast worden voor de
equivalente dosis op bepaalde organen aanvullende limieten afgegeven. De dosislimieten voor de
effectieve en equivalente dosis zorgen er samen voor dat over het gehele leven in enig orgaan de
opgetelde equivalente dosis niet uit kan komen boven de drempeldosis voor deterministische
effecten.
9.4.1 Indeling werknemers
Het Besluit basisveiligheidsnormen stralingsbescherming (Bbs) beschrijft in de artikelen 7.34 tot met
7.37 en artikel 9.1 dosislimieten. Overschrijding van de genoemde dosislimieten is verboden.
De dosislimieten genoemd in artikel 7.34 gelden voor alle werknemers, met uitzondering van de
kwetsbare groepen, bestaande uit jongeren (art 7.35 Bbs) en zwangere (art. 7.36 Bbs).
Overschrijding van de limieten als genoemd in artikel 9.1 Bbs (dosislimieten voor leden van de
bevolking) betekent dat de betreffende werknemer(s) ingedeeld moeten worden als blootgestelde
werknemers.
In de volgende tabel staan de limietwaarden schematisch weergegeven.
L

Antwoord rapporteren