DD301413A7 - Dosimetersystem zur ermittlung biologisch bewerteter bestrahlungsdosen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dosimetersystem zur Ermittlung biologisch bewerteter Bestrahlungsdosen in gemischten Neutronen-Gamma-Feldern. Die Erfindung löst die Aufgabe, eine aktuell biologisch wirksame Bestrahlungsdosis zu bestimmen, in der außer der relativen biologischen Wirksamkeit verschiedener Strahlungskomponenten auch die biologische Erholung berücksichtigt wird, die sich im Verlaufe einer längeren Zeitdauer nach der Bestrahlung einstellt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Dosimetersystem, das entsprechend der Anzahl der einzeln zu bewertenden Strahlungskomponenten aus einem oder mehreren Dosimetern besteht, mindestens ein zusätzlicher Detektor mit einem nach einer bekannten Zeitfunktion an- oder abklingenden Meßeffekt vorhanden ist. Zur Auswertung des Dosimetersystems werden vorausbestimmte Tabellen oder Diagramme verwendet, denen verschiedene Typen der zeitlichen Verteilung der Dosisleistung während der Bestrahlung zugrunde liegen und aus denen bei vorgegebener biologischer Erholungsfunktion Erholungsfaktoren entnommen werden können, mit denen die empfangenen Bestrahlungsdosen biologisch bewertet werden. Die Erfindung ermöglicht in der Personendosimetrie eine verbesserte Bestimmung der zulässigen Aufenthaltsdauer in Strahlungsfeldern und ist besonders für die Anwendung in Havarie- oder Katastrophenfällen geeignet.

Description

Umrechnung der Quotienten in die Erholungsfaktoren benötigten Tabellen beziehungsweise Diagramme beruht auf der nachfolgend beschriebenen Grundlage.

Es wird vorausgesetzt, diß es eine begrenzte Anzahl von Typen der zeitlichen Verteilung der Dosisleistung während der Zeitdauer seit der letzten Auswertung gibt. Für jeden dieser Typen kann bei gegebener An-oder Abklingfunktion des zusätzlichen Detektors der Quotient aus Meßeffekt und Bestrahlungsdosis für verschiedene Zeitdauern rechnerisch oder experimentell bestimmt werden. Unabhängig davon kann für vorgegebene biologische Erholungsfunktionen, deren Auswahl vom fortschreitenden Erkenntnisstand über die biologischen Strahlungswirkungen abhängt, zu jedem Typ der zeitlichen Verteilung der Dosisleistungen ein Erholungsfaktor bestimmt werden, der ebenfalls von der Zeitdauer abhängt. Dieser Erholungsfaktor gibt an, welcher Bruchteil der empfangenen Bestrahlungsdosis der betreffenden Strahlungskomponento zum Ze'tpunkt der Auswertung noch biologisch wirksam ist. Die in der beschriebenen Weise ermittelten Quotienten und Erholungsfaktoren werden in Tabellen beziehungsweise Diagrammen einander zugeordnet, wobei die Zeitdauer als Parameter auftritt. Vorteilhafterweise wird die Berechnung der aktuell biologisch wirksamen Bestrahlungsdosis mit einem elektronischen Rechner ausgeführt, der auch als Mikrorechner direkt mit dem Dosimeterauswertegerät verbunden sein kann. Die benötigten Tabellen können in diesem Falle unmittelbar mitberechnet oder aus dem Speicher abgerufen werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

In einer Plakette sind 3 Dosimeter und ein zusätzlicher Detektor vereinigt. Dosimeter 1 ist ein ThermoluminesLonzdetektor in Form von CaSO₄:Tm, der empfindlich für Gammastrahlung und wenig empfindlich für Neutronen ist. Dosimeter 2 ist ein Festkörperspurdetektor aus Zelluloseacetat mit einem Radiator aus Uran in Cadmiumumhüllung, der hauptsächlich intermediäre Neutronen registriert, während Dosimeter 3 von gleicher Art wie Dosimeter 2 ist, jedoch einen Thoriumradiator besitzt und nur schnelle Neutronen registriert. Der zusätzliche Detektor ist ein Thermolumineszenzdetektor in Form von LiF, der einen in bekannter Weise zeitlich abklingenden Meßeffekt besitzt und bevorzugt für Gammastrahlung empfindlich ist. Mit dem beschriebenen System werden Gammastrahlen, intermediäre und schnelle Neutronen erfaßt.

Bei der Auswertung des Dosimetersystems werden aus den Meßeffekten der Dosimeter unter Verwendung bekannter Empfindlichkeiten die Energiedosen für Gammastrahlung, intermediäre und schnelle Neutronen ermittelt. Die Energiedosen der beiden Neutronenkomponenten werden mit den entsprechenden RBW-Faktoren multipliziert. Für die Erholungsfaktoren der beiden Neutronenkomponenten wird der Wert 1 angenommen. Das bedeutet, daß im vorliegenden Falle davon ausgegangen wird, daß eine biologische Erholung nach N 3utronenbestrahlung nicht stattfindet. Aus dem Meßeffekt des zusätzlichen Detektors und der Energiedosis für Gammastrahlung wird der Quotient bestimmt.

Aus vorausbestimmten Tabellen wird entsprechend dem Wert des Quotienten und der Zeitdauer seit der letzten Auswertung ein Erholungsfaktor für die empfangene Bestrahlungsdosis für Gammastrahlung entnommen. Mit diesem Erholungsfaktor wird die Energiedosis für Gammastrahlung multipliziert. Die aktuell biologisch wirksame Bestrahlungsdosis ist die Summe der mit den RBW-Faktoren bewerteten Neutronendosen und der mit dem Erholungsfaktor bewerteten Gammadosis.

Dosimetersystem zur Ermittlung biologisch bewerteter Bestrahlungsdosen, entsprechend der Anzahl der einzeln zu bewertenden Strahlungskomponenten aus einem oder mehreren Dosimetern bestehend, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein zusätzlicher Detektor mit einem nach einer bekannten Zeitfunktion an- oder abklingenden Meßeffekt vorhanden ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Dosimetersystem zur Ermittlung biologisch bewerteter Bestrahlungsdosen für die Beurteilung der Strahlenbelastung in gemischten Neutronen-Gamma-Feldem. Die Kenntnis dieser Größen ist von besonderem Interesse in Havarie- und Katastrophensituationen, in denen sich Personen in Strahlungsfeldern zeitweise aufhalten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Dosimeter bekannt, dio als Personendosimeter von Personen getragen werden, die sich zeitweise in einem Strahlungsfeld aufhalten. Die mit einem Dosimeter bestimmte Bestrahlungsdosis ist eine wichtige physikalische Größe zur Beurteilung biologischer Schaden. Dabei kommt es darauf an, die biologische Wirksamkeit der empfangenen Strahlung zu kennen. In der Regel treten gemischte Neutronen-Gamma-Felder auf, die sich entsprechend den unterschiedlichen Energiebereichen aus mehreren Strahlungskomponenten zusammensetzen können, z.B. aus Gammastrahlen, intermediären und schnel'en Neutronen. Aufgrund der unterschiedlichen biologischen Wirksamkeit diese Komponenten ist es im Prinzip notwendig, die Bestrahlungsdosen der verschiedenen Strahlungskomponenten einzeln zu bestimmen und aus ihnen durch Multiplikation mit den entsprechenden RBW-Faktoren eine biologisch bewertete Bestrahlungsdosis zu ermitteln. Es sind Dosimetersysteme-bekanntgeworden, die aus mehreren unterschiedlichen Dosimetern zusammengesetzt sind, die für die einzelnen Komponenten des Strahlungsfeldes unterschiedliche Empfindlichkeit besitzen. Beispielsweise verwenden GORBICS und ATTIX(lnt. J. Rad. Isotopes 19 [1968] S.81ff.)ein heterogenesThermolumineszenz-Dosimeter zur Bestimmung der Bestrahlungsdosen verschiedener Komponenten eines Strahlungsfeldes. Unter bestimmten Bedingungen ist der Organismus in der Lage, sich im Verlaufe einer längeren Zeit nach der Bestrahlung von einem Strahlenschaden zu erholen. So gehen vor längerer Zeit empfangene Bestrahlungsdosen in die aktuell biologisch wirksame Bestrahlungsdosis mit geringerem Gewicht ein als unmittelbar vor der Dosimeter-Auswertung empfangene Bestrahlungsdosen, wobei der Erholungseffekt von der Strahlungsart abhängt.

Für die Bestimmung einer möglichen weitoren Aufenthaltsdauer in Strahlungsfeldern ist es deshalb wichtig, die aktuell biologisch wirksame Bestrahlungsdosis zu erkennen. Bisher sind keine Dosimeter bekanntgeworden, mit denen der Erholungseffekt bei Bestrahlungsdosen, die vor längerer Zeit empfangen wurden, berücksichtigt werden kann und die infolgedessen zur Ermittlung der aktuell biologisch wirksamen Bestrahlungsdosis verwendet werden können.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Dosimetersystem zur Emittlung biologisch bewerteter Bestrahlungsdosen für die Beurteilung der Strahlenbelastung in gemischten Neutronen-Gamma-Feldern mit verbesserten Gebrauchseigenschaften.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung löst die Aufgabe, in gemischten Neutronen-Gamma-Feldern eine biologisch bewertete Bestrahlungsdosis zu bestimmen, in der neben der unterschiedlichen biologischen Wirksamkeit verschiedener Strahlungskomponenten auch der Erholungseffekt berücksichtigt ist, der sich bei größeren zeitlichen Abständen zwischen Bestrahlung und Dosimeter-Auswertung einstellt und die aktuell biologisch wirksame Bestrahlungsdosis mitbestimmt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Dosimetersystem, das entsprechend der Zahl der einzeln zu bewertenden Strahlungskomponenten aus einem oder mehreren Dosimetern besteht, mindestens ein zusätzlicher Detektor mit einem nach einer bekannten Zeitfunktion an- oder abklingenden Meßeffekt vorhanden ist. Zur Bestimmung der aktuell biologisch wirksamen Bestrahlungsdosis mit dem Dosimetersystem werden zunächst aus den Meßeffekten der verschiedenen Dosimeter mit Hilfe der entsprechenden Empfindlichkeitswerte für die einzeln zu beweitenden Strahlungskomponenten die Bestrahlungsdosen für diese Strahlungskomponenten in bekannter Weise ermittelt. Aus dem Meßeffekt jedes zusätzlichen Detektors und der Bestrahlungsdosis derjenigen Strahlungskomponente, für die der betreffende Detektor hauptsächlich empfindlich ist, wird der Quotient gebildet. Diesem Quotienten wird bei gleichzeitig bekannter Zeitdauer seit der letzten Auswertung mit Hilfe von vorausbestimmten Tabellen oder Diagrammen ein Erholungsfaktor zugeordnet. Mit diesem Erholungsfaktor und dem RBW-Faktor werden die Bestrahlungsdosen der einzelnen Strahlungskomponenten multipliziert. Die entstehenden Produkte werden addiert und ergeben die aktuell biologisch wirksame Bestrahlungsdosis. Die Zahl der zusätzlichen Detektoren richtet sich nach der Zahl der Strahlungskomponenten, für die eine unterschiedliche zeitliche Verteilung der Dosisleistung oder eine unterschiedliche biologische Erholungsfunktion zu erwarten ist. Die Aufstellung der zur

Umrechnung der Quotienten in die Erholungsfaktoren benötigten Tabellen beziehungsweise Diagramme beruht auf der nachfolgend beschriebenen Grundlage.

Es wird vorausgesetzt, daß es eine begrenzte Anzahl von Typen der zeitlichen Verteilung der Dosisleistung während der Zeitdauer seit der letzten Auswertung gibt. Für jeden dieser Typen kann bei gegebener An-oder Abklingfunktion des zusätzlichen Detektors der Quotient aus Meßeffekt und Bestrahlungsdosis für verschiedene Zeitdauern rechnerisch oder experimentell bestimmt werden. Unabhängig davon kann für vorgegebene biologische Erholi'r.gsfunktionen, deren Auswahl vom fortschreitenden Erkenntnisstand über die biologischen Strahlungswirkungen abhängt, zu jedem Typ der zeitlichen Verteilung der Dosisleistungen ein Erholungsfaktor bestimmt werden, Her ebenfalls von der Zeitdauer abhängt. Dieser Erholungsfaktor gibt an, welcher Bruchteil der empfangenen Bestrahlungsdosis der betreffenden Strahlungskomponente zum Zeitpunkt der Auswertung noch biologisch wirksam ist. Die in der beschriebenen Weise ermittelten Quotienten und Erholungsfaktoren werden in Tabellen ''.eziehungsweise Diagrammen einander zugeordnet, wobei die Zeitdauer als Parameter auftritt. Vorteilhafterweise wird die Berechnung der aktuell biologisch wirksamen Bestrahlungsdosis mit einem elektronischen Rechner ausgeführt, der auch als Mikrorechner direkt mit dem Dosimeterauswertegerät verbunden sein kann. Die benötigten Tabellen können in diesem Falle unmittelbar mitberechnet oder aus dem Speicher abgerufen werden.

Ausf ührungsbeisplel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

In einer Plakette sind 3 Dosimeter und ein zusätzlicher Detektor vereinigt. Dosimeter 1 ist ein Thermolumines:enzdetektor in Form von CaSO₄ITm, der empfindlich für Gammastrahlung und wenig empfindlich für Neutronen ist. Dosimeter 2 ist ein Festkörperspurdetektor aus Zelluloseacetat mit einem Radiator aus Uran in Cadmiumumhüllung, der hauptsächlich intermediäre Neutronen registriert, während Dosimeter 3 von gleicher Art wie Dosimeter 2 ist, jedoch einen Thoriumradiator besitzt und nur schnelle Neutronen registriert. Der zusätzliche Detektor ist ein Thermolumineszenzdetektor in Form von LiF, der einen in bekannter Weise zeitlich abklingenden Meßeffekt besitzt und bevorzugt für Gammastrahlung empfindlich ist. Mit dem beschriebenen System werden Gammastrahlen, intermediäre und schnelle Neutronen erfaßt.

Bei der Auswertung des Dosimetersystems werden aus den Meßeffekten der Dosimeter unter Verwendung bekannter Empfindlichkeiten die Energiedosen für Gammastrahlung, intermediäre und schnelle Neutronen ermittelt. Die Energiedosen der beiden Neutronenkomponenten werden mit den entsprechenden RBW-Faktoren multipliziert. Für die Erholungsfaktoren der beiden Neutronenkomponenten wird der Wert 1 angenommen. Das bedeutet, daß im vorliegenden Falle davon ausgegangen wird, daß eine biologische Erholung nach Neutronenbestrahlung nicht stattfindet. Aus dem Meßeffekt des zusätzlichen Detektors und der Energiedosis für Gammastrahlung wird der Quotient bestimmt.

Aus vorausbestimmten Tabellen wird entsprechend dem Wert des Quotienten und der Zeitdauer seit der letzten Auswertung ein Erholungsfaktor für die empfangene Bestrahlungsdosis für Gammastrahlung entnommen. Mit diesem Erholungsfakfor wird die Energiedosis für Gammastrahlung multipliziert. Die aktuell biologisch wirksam* Bestrahlungsdosis ist die Summe der mit den RBW-Faktoren bewerteten Neutronondosen und der mit dem Erholungsfaktor bewerteten Gammadosis.

Claims (1)

1. Dosimetersystem zur Ermittlung biologisch bewerteter Bestrahlungsdosen, entsprechend der Anzahl der einzeln zu bewertenden Strahlungskomponenten aus einem oder mehreren Dosimetern bestehend, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein zusätzlicher Detektor mit einem nach einer bekannten Zeitfunktion an- oder abklingenden Meßeffekt vorhanden ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein Dosimetersystem zur Ermittlung biologisch bewerteter Bestrahlungsdosen für die Beurteilung der Strahlenbelastung in gemischten Neutronen-Gamma-Feldern. Die Kenntnis dieser Größen ist von besonderem Interesse in Havarie- und Katastrophensituationen, in denen sich Personen in Strahlungsfeldern zeitweise aufhalten.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Es sind Dosimeter bekannt, die als Fersonendosimeter von Personen getragen werden, die sich zeitweise in einem Strahlungsfeld aufhalten, üie mit einem Dosimeter bestimmte Bestrahlungsdosis ist eine wichtige physikalische Größe zur Beurteilung biologischer Schäden. Dabei kommt es darauf an, die biologische Wirksamkeit der empfangenen Strahlung zu kennen. In der Regel treten gemischte Neutronen-Gamma-Felder auf, die sich entsprechend den unterschiedlichen Energiebereichen aus mehreren Strahlungskomponenten zusammensetzen können, z. B. aus Gammastrahlen, intermediären und schnellen Neutronen. Aufgrund der unterschiedlichen biologischen Wirksamkeit diese Komponenten ist es im Prinzip notwendig, die Bestrahlungsdosen der verschiedenen Strahlungskompo^r.enten einzeln zu bestimmen und aus ihnen durch Multiplikation mit den entsprechenden RBW-Faktoren eine biologisch bewertete Bestrahlungsdosis zu ermitteln. Es sind Dosimetersysteme bekanntgeworden, die aus mehreren unterschiedlichen Dosimetern zusammengesetzt sind, die für die einzelnen Komponenten des Strahlungsfeldes unterschiedliche Empfindlichkeit besitzen. Beispielsweise verwenden GORBICS und ATTIX (Int. J. Rad. Isotopes 19 (1968) S.81 ff.) ein heterogenes Thermolumineszenz-Dosimeter zur Bestimmung der Bestrahlungsdosen verschiedener Komponenten eines Strahlungsfeldes. Unter bestimmten Bedingungen ist der Organismus in der Lage, sich im Verlaufe einer längeren Zeit nach der Bestrahlung von einem Strahlenschaden zu erholen. So gehen vor längerer Zeit empfangene Bestrahlungsdosen in die aktuell biologisch wirksame Bestrahlungsdosis mit geringerem Gewicht ein als unmittelbar vor der Dosimeter-Auswertung empfangene Bestrahlungsdosen, wobei der Erholungseffekt von der Strahlungsart abhängt.

   Für die Bestimmung einer möglichen weiteren Aufenthaltsdauer in Strahlungsfeldern ist es deshalb wichtig, die aktuell biologisch wirksame Bestrahlungsdosis zu erkennen. Bisher sind keine Dosimeter bekanntgeworden, mit denen der Ernolungseffekt bei Bestrahlungsdosen, die vor längerer Zeit empfangen wurden, berücksichtigt werden kann und die infolgedessen zur Ermittlung der aktuell biologisch wirksamen Bestrahlungsdosis verwendet werden können.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erlindung ist ein Dosimetersystem zur Emittlung biologisch bewerteter Bestrahlungsdosen für die Beurteilung der Strahlenbelastung in gemischten Neutronen-Gamma-Feldern mit verbesserten Gebrauchseigenschaften.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Die Erfindung löst die Aufgabe, in gemischten Neutronen-Gamma-Feldern eine biologisch bewertete Bestrahlungsdosis zu bestimmen, in der neben der unterschiedlichen biologischen Wirksamkeit verschiedener Strahlungskomponenten auch der Erholungseffekt berücksichtigt ist, der sich bei größeren zeitlichen Abständen zwischen Bestrahlung und Dosimeter-Auswertung einstellt und die aktuell biologisch wirksame Bestrahlungsdosis mitbestimmt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Dosimetersystem, das entsprechend der Zahl der einzeln zu bewertenden Strahlungskomponenten aus einem oder mehreren Dosimetern besteht, mindestem ein zusätzlicher Detektor mit einem nach einer bekannten Zeitfunktion an- oder abklingenden Meßeffekt vorhanden ist. Zur Bestimmung der aktuell biologisch wirksamen Bestrahlungsdosis mit dem Dosimetersystem werden zunächst aus den Meßeffekten der verschiedenen Dosimeter mit Hilfe der entsprechenden Empfindlichkeitswerte für die einzeln zu bewertenden Strahlungskomponenten die Bestrahlungsdosen für diese Strahlungskomponenten in bekannter Weise ermittelt. Aus dem Meßeffekt jedes zusätzlichen Detektors und der Bestrahlungsdosis derjenigen Strahlungskomponente, für die der betreffende Detektor hauptsächlich empfindlich ist, wird der Quotient gebildet. Diesem Quotienten wird bei gleichzeitig bekannter Zeitdauer seit der letzten Auswertung mit Hilfe von vorausbestimmten Tabellen oder Diagrammen ein Erholun^sfaktor zugeordnet. Mit diesem Erholungsfaktor und dem RBW-Faktor werden die Bestrahlungsdosen der einzelnen Strahlungskomponenten multipliziert. Die entstehenden Produkte werden addiert und ergeben die aktuell biologisch wirksame Bestrahlungsdosis. Die Zahl der zusätzlichen Detektoren richtet sich nach der Zahl der Strahlungskomponenten, für die eine unterschiedliche zeitliche Verteilung der Dosisleistung oder eine unterschiedliche biologische Erholungsfunktion zu erwarten ist. Die Aufstellung der zur