Контроль над источниками радиационной опасности при производстве радиоизотопов

Контроль над источниками радиационной опасности при производстве радиоизотопов

Источники облучения и заражения возможны на всех этапах производства радиоизотопов. Рисунок 6 демонстрирует этапы процесса производства радионуклидов от подготовки мишени до упаковки и транспортировки. Захоронение отходов и вторичное использование указаны в конце процесса, но помните, что радиоактивные отходы могут получаться и в течение самого процесса производства.

1.1.1      Источники опасности при подготовке мишени и её облучении?

Радиологические источники опасности при подготовке мишени невелики. ( в случае урановых мишеней возможен небольшой уровень излучения и загрязнения) Тем ни менее меры безопасности предпринимаемые в процессе подготовки мишени могут иметь большое влияние на источники радиологической опасности на последующих этапах. В течение подготовки и в последующем облучения следующие источники опасности могут иметь место:

  • Высокий уровень мощности дозы внешнего облучения из за:

à               Излучений радионуклида мишени;

à               Излучения примесей, содержащихся в материале мишени; и

à               Неизбежного излучения от частей реактора, систем ускорителя и конструкционных элементов мишени.  Радионуклиды, сформировавшиеся как побочные продукты облучения нуклидов мишени, называются  продуктами активации. Примеры продуктов активации: Co-60, Cr-51 и Fe-59 (от элементов стальных конструкций), Al-28 (от элементов оболочки и оснастки) и Ar-41 образующийся в воздухе.

  • Загрязнение

à                    Радионуклидами, образовавшимися из-за наличия непрочно связанных материалов (таких как пыль или газы). (Примером последствий от возможного поверхностного загрязнения ураном поверхности контейнера представляют собой такие продукты его распада как I-131, Mo-99, Kr-85m, Xe-135); и

à                   Аварийное распыление вещества мишени.

1.1.2      Подготовка и облучение мишени – контроль над источниками опасности

Высокий уровень мощности дозы внешнего облучения может контролироваться благодаря:

  • Минимизации содержания примесей в  материале мишени.

à        Облучённые примеси увеличивают общий уровень облучения и могут привести к увеличению объемов работ с открытыми радиоактивными материалами при выделении и последующей обработке производимого радионуклида (радиопрепарата).

à        Примеси в конечном радиофампрепарате могут привести к повышению дозы, получаемой пациентом. Нежелательные радиоактивные материалы могут повлиять и на результаты визуализации при томографии, что может привести к необходимости проведения повторной процедуры.

  • Выбор материалов и конструкция герметизирующих оболочек и защитных контейнеров.

à        Материал и конструкция оболочек, используемых для хранения мишеней должен быть выбран с учетом необходимости нахождения оболочки под облучением с последующим механическим перемещением в лабораторию для обработки.

à        Материал, используемый для  хранения мишеней, должен иметь короткий период полураспада продуктов активации и подходящие механические свойства для сокращения риска повреждения. Алюминий и титан –  примеры материалов часто используемых для хранения мишеней.

  • Ограничение доступа к конструкциям мишени в процессе облучения.

à        В процессе облучения, части системы ускорителя активируются. Как правило, периоды полураспада продуктов активации облучаемых материалов являются короткими и время разрешения доступа к ним составляет от несколько часов до нескольких дней, для предотвращения несанкционированного доступа используются  замки и блокировки.

à        Области мишеней в реакторе должны быть закрыты для доступа.

Загрязнение может быть минимизировано благодаря следующим действиям:

  • Чистка внешней поверхности контейнера мишени перед облучением.

à        Оставшиеся на внешней поверхности контейнера материалы при облучении могут привести к загрязнению оборудования установки, к заражению контура охлаждения и вызвать выделение побочных радиоактивных газообразных продуктов.

  • Воздухоочистка вокруг блока мишеней и контроль загрязнения воздуха продуктами активации.

à        Активированный воздух из систем воздухоочистки установки может представлять опасность. Образующийся Ar-41 может попасть в рабочие помещения и окружающую среду.  Как инертный газ, Ar-41 является источником внешним радиационной опасности.  Его период полураспада составляет 1.8 часа, поэтому перед выбросом этих воздушных масс может потребоваться их временная выдержка для снижения уровня активации.

à        Для реакторов с использованием тяжёлой воды, тритиевый водяной пар может также попасть в рабочую зону и в окружающую среду.  Тритий это низкоэнергетический излучатель бета излучения. Тем ни менее, когда  тритиевая вода попадает в организм при дыхании и непосредственно через кожу, она смешивается с водой в организме и приводит  к его равномерному внутреннему облучению.

  • Обеспечение цельности контейнеров посредством выбора соответствующего материала оболочек.

à        Поврежденные контейнеры мишеней могут потерять герметичность, что может привести к попаданию радиоактивных веществ рабочее пространство.

1.1.3      Контроль над опасностями при транспортировке мишеней

Радиоактивные мишени перемещаются пневматическими конвейерами, газовыми линиями (для газообразных продуктов), или используя экранированные  баллоны для перемещения (см. Рисунок 7). Основным источником опасности при транспортировке мишеней является внешняя радиация. Мишени обычно поставляются в  защищенных горячих ячейках до момента их извлечения. Моментальное повышение уровня мощности дозы  происходит при открытии затвора ячейки и извлечении из неё оболочки мишени.  Оболочка мишени, которая вставляется в систему транспортировки, так же может быть источником внешней радиационной опасности.

Опасность контролируется благодаря использованию комбинации следующих методов:

à        Выдержка и распад.  Когда  мишень подвергается облучению, материал мишени и материал оболочки активируются.  Изначально материал оболочки может быть более радиационно опасен, чем сам материал мишени.   Выдержка и распад могут использоваться для уменьшения уровня опасности от активированной оболочки мишени. Заметьте, распад и выдержка позволят активированной оболочке стать менее опасной, материал мишени содержащейся в оболочке может иметь больший период полураспада и более высокие дозы радиации. Реакторы, обычно имеют специальные системы выдержки/распада или внутренние блокировки и замки для предотвращения перемещения мишеней с более высокой дозой радиации, чем планируется.

à        Экранирование.  Пневматические линии могут нуждаться в экранировании, в зависимости от уровня дозы, частоты использования и их загруженности.

à        Совершенствование конструкции и тестирование транспортной системы для перемещения мишеней в процессе эксплуатации  для сокращения риска того, что радиоактивная мишень застрянет.

1.1.4      Контроль опасностей при вскрытии оболочек мишеней

  • Когда мишени вскрываются, имеется риск загрязнения (поверхностей и воздуха) так же риск облучения.  Риск загрязнения возникает в результате возможного выброса радиоактивных материалов (например, пыли или радиоактивных газов).
  • Риск контролируется содержанием мишеней в процессе открытия в специальных условиях, которые позволяют проводить работы с применением манипуляторов, обеспечивая экранирование, задержку загрязнения физическими барьерами и использованием отрицательного воздушного давления при прохождении воздуха через соответствующие системы фильтрации.  Вскрытие оболочки мишени обычно производят в специальных защищённых горячих ячейках. Рисунок 8 демонстрирует типичные защитные горячие ячейки с манипуляторами для удалённого доступа.

1.1.5      Контроль опасностей при работе с открытыми радионуклидными источниками

Облучённые мишени обычно вскрываются в  горячих ячейках, затем наработанные продукты, часто в жидкой форме, передаются в другие горячие ячейки, перчаточные боксы или вытяжные шкафы для дальнейшей переработки и дозирования. При этом также возникает необходимость брать пробы для контроля качества. Эта фаза радиоизотопного производства часто рассматривается как наиболее сложная с точки зрения обеспечения безопасности, так как необходима частая передача открытых радиоизотопных материалов  из одних ячеек в другие.

  • Радиационный риск и риск загрязнения может быть вызван любым из следующих факторов:

à        Постоянным наличием радиоизотопных материалов.

à        Образованием в результате переработки твёрдых, жидких и летучих радиоактивные отходов.  Отходы требуют сегрегации и организации управления отходами.

à        Проливом, разбрызгиванием и распылением радиоактивных материалов в горячих ячейках, перчаточных боксах и вытяжных шкафах лаборатории.

à        Переносом загрязнения через передаточные ячейки, вентиляционные системы, используемые емкости, при некорректном обращение с радиоактивными отходами, со спецодеждой (перчатки, обувь и др.).

Таблица 10 дает обзор возможных источников радионуклидного загрязнения в процессе переработки открытых радионуклидных материалов.

Таблица 10

Обзор источников загрязнения

Опасности загрязнения
  • Пролив/распыление материала в процессе обращение
  • Перенос поверхностных загрязнений
  • Загрязнёние передаточных ячеек, тележек для перевозки
  • Загрязнённая спецодежда — перчатки, лабораторные плащи, обувь и т.д.
  • Отходы
Переносимые воздухом (летучие) загрязнения
  • Газы/парообразные побочные продукты
  • Протекающие или плохо сконструированные вентиляционные системы
  • Нефиксированное поверхностное загрязнение
  • Неконтролируемые летучие вещества  (например, радиойод)
  • Процесс высвобождения летучих загрязнений в результате поломки оборудования или аварийных ситуаций.

 

В условия радиоизотопного производства предусматриваются инженерные системы контроля поверхностных и воздушных загрязнений и защиты производственного персонала от источников радиации.

  • Опасности контролируются следующими способами:

à        Работа проводится в защищённых ячейках с использованием манипуляторов.

à        Экранированием конвейерной системы.

à        Изоляцией (ячейки, перчаточные боксы) и автоматизацией процессов везде, где только возможно.

à        Обеспечением защиты мест хранения, фильтрационных комнат и т.д.

à        Тщательным планирование и проектирование рабочей зоны для того, чтобы создать линейный поток продукта и сократить количество его передвижений между стадиями производственного процесса.

à        Использованием отрицательного воздушного давления в   герметизированных системах.

à        Фильтрация  выхлопов ячеек и  перчаточных боксов.

à        Выделение зон контроля и наблюдения.

à        Регулярным мониторингом рабочей среды и персонала.

à        Разработкой письменных инструкций для рабочих операций и таких случаев как  разбрызгивание продукта  и т.п.

На Рисунке 9 показаны горячие ячейки, используемые для производства таких радиофармпрепаратов, как  I-131 и Tc-99m.  Это блок взаимосвязанных ячеек, позволяющий перемещать продукт от одного работника к другому. Имеется  перегрузочная ячейка  в конце блока. Ячейки поддерживаются под отрицательным давлением и выбросы из них фильтруются через высокоэффективные фильтры частиц  и  активированные угольные фильтры перед контролируемой выгрузкой радиофармпрепарата.

Перчаточные боксы используются для производства бета излучающих радиоизотопов, таких как P-32, Sr-90 и Y-90.  Перчаточный бокс, показанный на рисунке 10, модифицирован посредством установки ручных манипуляторов, экранировочных капюшонов и козырьков для  перчаточных отверстий способствующих снижению операционных доз рабочего персонала.

Перчаточные боксы так же могут использоваться при работе с контролируемым количеством гамма излучающих радионуклидов.

Рисунок 11 показывает перчаточный бокс, используемый при производстве  Йода-123.  Для снижения доз внешнего облучения персонала внутри бокса установлена свинцовая защита и используется специальные защитные стекла.

Обратите внимание!  Внутри  горячих ячеек и перчаточных боксов могут образоваться высокие уровни загрязнения. При этом возрастает опасность загрязнения рабочей зоны и получения неприемлемых доз профессионального облучения.

Лаборатория радиоизотопного производства может иметь и другие источники опасности, кроме радиологических. Такие как химические, электрические, микробиологические, механические, физические, огонь и др., которые также должны контролироваться.

1.1.6      Контроль опасностей при работе с закрытыми радионуклидными  источниками.

В производстве, связанном с закрытыми источниками, меньше технологических этапов по сравнению с производством открытых  радионуклидных препаратов, поскольку радионуклиды не должны иметь столь высокой чистоты и не подвергаются процедурам метки.  Поэтому радиологические опасности легче контролировать.

Конечный продукт обычно существует в твёрдом виде (но может быть и спрессованным порошком) и капсулирован (обычно продукт подвергается двойной капсуляции).

Закрытые источники требуют проверки на герметичность.

Уровень опасности зависит от активности используемого радионуклидного материала.

 

Непосредственной опасностью при работе с большинством промышленных источников является внешнее облучение.  Загрязнение может происходить только при разгерметизации закрытых источников.

  • Радиологические опасности могут быть обусловлены следующими причинами:

à        Облучением от пучков излучения вдоль используемых манипуляторов  и в  местах стыков защитных экранов.

à        Облучением при вскрытии контейнеров в горячей ячейки, когда работник оказывается в радиационном поле высокой интенсивности. Для снижения воздействия достаточно отойти от лицевой  поверхности яцейки буквально на один шагэ

à        Твёрдыми отходами (пластиковые покрытия, перчатки одноразового использования и очищающие материалы) оставшимися после дезактивации.

à        Жидкими отходами, иногда образующимися при проведении проверок на герметичность.

  • Опасности загрязнения могут быть обусловлены следующими факторами:

à        Горячими частицами кобальта-60 .

à        Перемещением источников за пределы  горячих ячеек и перчаточных боксов.

à        Перемещением твёрдых или жидких радиоактивных отходов.

à        Неаккуратным обращением с альфа-источниками во время подготовки альфа или нейтронных источников.

à        При подготовке источников низкой активности в вытяжном шкафу или рабочем месте.

  • Методы контроля над опасностями зависит от вида источника.

à        Производство источников для телетерапии из кобальта-60 требует специальных горячих ячеек с манипуляторами, в которых может располагаться оборудование для проведения сварочных работ по капсуляции радионуклидного материала и последующей проверки герметично источника. При этом требуется специальное защищённое хранилище для твёрдых и жидких отходов.  В дополнение к высокому уровню радиации горячие частицы кобальта-60 также обладают высокой потенциальной опасностью. Тщательный контроль над опасностью загрязнения должен постоянно осуществляться для предотвращения утечки радиоактивных материалов в процессе работы.

à        Промышленные радиографические источники  также производятся в специальных горячих ячеек с похожими условиями, как и при изготовлении источников из кобальта-60.

à        Источники для промышленных датчиков производятся в горячих ячейках или перчаточных боксах для низкоактивных бета источников.

à        Закрытые калибровочные источники часто имеют намного меньший уровень активности, чем источники медицинского и промышленного назначения.  Их изготовление может включать разлив и дозированием жидкости на субстрат и, если активности достаточно низкие, может происходить в перчаточном боксе, под вытяжкой или на рабочем месте.   Так как при этом существует вероятность поверхностного загрязнения, требуется постоянный мониторинг радионуклидного загрязнения.

à        Альфа источники, используемые для производства детекторов дыма, могут быть изготовлены в перчаточных боксах,  при этом активность и уровень внешней радиации достаточно низкие.

1.1.7      Контроль опасностей при упаковке  и отправке источников потребителям

Упаковка и отправка включает соответствующую подготовку продукции и оформление необходимых документов для её транспортировки. Транспортировка производится в специальных контейнерах спецтранспортом.

  • Основная опасность при упаковке это внешнее радиационное воздействие. Работники могут работать при повышенном уровне мощности дозы внешнего облучения достаточно продолжительный период времени.  Продукция должна быть проверена на поверхностное загрязнение перед упаковкой, для гарантии того, чтобы любой открывший упаковку не получил загрязнение.  Нужно избежать риска заражения для упаковщиков.

Опасность внешнего облучения контролируется следующими методами:

à        Подготовкой сопроводительных документов и предварительной упаковкой материалов  перед началом упаковки и отгрузки в целом.

à        Хранением продукции в специальном защищённом хранилище в период ожидания упаковки.

à        Использованием защищённых конвейерных систем для перемещения продукции.

à        Автоматизацией измерений для определения транспортного индекса и контроля герметичности упаковок.

При соблюдении этих рекомендаций транспортные рабочие получают минимальные дозы в соответствии с установленными ограничениями по активности и мощностям доз при соблюдении требований к конструкции упаковочных оболочек и контейнеров.

1.1.8      Контроль опасностей при обращении с радиоактивными отходами и их переработке

Обращение с радиоактивными отходами и их переработка включают вопросы управления отходами и отработанными  источниками, которые более не нужны или устарели и утилизации таких устройств как генераторы и радиоизотопные приборы (РИП).

  • Опасности облучения могут быть обусловлены:

à        Контактом с твёрдыми или жидкими отходами.

à        Соприкосновением с отработанными источниками. Радиоизотопные производства ответственны за принятие  отработанных источников на переработку.

à        Неправильным обращением с отходами  или отработанными источниками.

à        Возвращением конструкционных элементов «пустых» РИП, которые когда-то содержали радиоизотопные источники.

à        Опасности загрязнения могут быть обусловлены:

à        Соприкосновением с твёрдыми и жидкими отходами.

à        Неправильным хранением отходов или отработанных источников. Отработанные источники предрасположены к потере герметичности и могут потенциально быть источником длительного загрязнения.

à        Соприкосновением с расходуемыми материалами, направленными для переработки. Место расположения радиоизотопного генератора и свинцовых ёмкостей может быть загрязнено. РИПы обычно не являются загрязнёнными, но если они содержат обедненный уран они могут стать причиной проблем с загрязнением, особенно если они разрезаются или подвергаются механической обработке.  (Заметим также, что тепло выделяющееся при резке или механической обработке может привести к возгоранию урана)

à         Некорректным обращением с отработанными источниками.

à        Неконтролируемыми выбросами жидких и летучих материалов.

Минимизация РАО приводит к минимизации радиологической опасности. Лаборатория должна иметь систему обращения с отходами, основанную на их сегрегации в зависимости от вида и уровня активности и периодов полураспада.

  • Радиологические опасности контролируется путем:

à        Хранения и транспортировки РАО в защищённых контейнерах, если уровень мощности дозы высок.  Рисунок 13 показывает защищённую емкость, используемую для транспортировки жидких отходов продуктов деления молибдена.

à        Хранением отработанных источников в малоиспользуемых местах с обеспечением достаточной защиты.

à        При необходимости, работой с отработанными источниками в горячих ячейках.

à        Аккуратным обращением с конструкционными элементами «пустых» РИП.

Рисунок 13

Защищённая емкость для транспортировки и хранения жидких РАО

 

  • Опасность загрязнения может так же контролироваться благодаря применению следующих действий:

à        Помещением ёмкостей с отходами в зависимости от уровня опасности в горячие ячейки, печаточные или вытяжные шкафы.

à        Контролем поверхностного загрязнения отработанных источников методом мазка перед началом работ с ними.

à        Обследованием отработанных генераторов, свинцовых ёмкостей и РИП-ов перед их переработкой или работой с ними.

à        Отслеживанием, чтобы элементы конструкций РИП и их крепления, а особенно обедненный уран не попадали в обычный металлолом.

à        Выводом из эксплуатации источников, срок использования которых истек, безопасным способом в соответствии с установленными правилами и инструкциями.

à        Выбросы жидкие и летучих отходов должны быть согласованы с компетентным регулирующим органом.  При этом дозы облучения населения должны соответствовать уровням изъятия из-под контроля.

Обратитесь к Модулю 3.4, Безопасное обращение с радиоактивными отходами, для получения информации о классификации отходов, процедурах обращения с ними и их переработке.