Magnitudes Yun i Dad Es

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IntroduccionMagnitudes de Campo

Magnitudes dosimetricasMagnitudes de Proteccion Radiologica (PR)

Ejercicios

Magnitudes y Unidades

Curso de Proteccion Radiologica para Aplicaciones Industriales2013

11/09/2013

M.Sc. Jorge Emilio Munoz BravoDepartamento de Fsica

Universidad Nacional de Colombia

Curso de Proteccion Radiologica para Aplicaciones Industriales 2013Magnitudes y Unidades


Ejercicios

Objetivos?Que son?Irradiacion de un sistema biologicoICRU y SIMagnitudes estocasticas y no estocasticas

Objetivos

Presentar magnitudes dosimetricas, con el fin de ofreceruna idea clara y concisa de terminos fsicos aplicados.Mostrar procesos fsicos que no son tangibles para el serhumano, sin embargo, son de gran importancia para elcalculo de dosis.



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Objetivos

Presentar magnitudes dosimetricas, con el fin de ofreceruna idea clara y concisa de terminos fsicos aplicados.Mostrar procesos fsicos que no son tangibles para el serhumano, sin embargo, son de gran importancia para elcalculo de dosis.



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Conceptos Basicos

Ionizacion: Proceso mediante el cual se liberan uno o maselectrones que estaban ligados a un atomo o moleculaInteraccion

Interaccion: Proceso mediante el cual se modifica latrayectoria de una partcula material o electromagnetica. Elcambio puede ser de direccion o de energa de la partcula.Las interacciones pueden generar una o mas partculassecundarias.

Deposicion de la Energa: Procesos mediante los cuales unapartcula deposita energa en un volumen dado de un mediomaterial. Los procesos pueden ser directos o por intermedio departculas secundarias

Notacion Cientfica, Orden de magnitud y Tipo de Radiacion.



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Conceptos Basicos







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Conceptos Basicos







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Conceptos Basicos







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Historia

1985, Necesidad desde el descubrimiento de los rayos X.

1925, Se crea el ICRU.

1953 y 1962, se establecio las definiciones de las magnitudes:dosis absorbida, exposicion, dosis equivalente y actividad, ysus correspondientes unidades especiales: rad, Roentgen, remy curio.

1975, La oficina internacional de Pesos y Medidas (BIPM)adopto el Bequerelio y el Gray en el S.I.



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Que son?

Las magnitudes dosimetricas se usan para la descripcion matematicade fenomenos fsicos que incluyen radiaciones ionizantes (un valor).



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Irradiacion de un sistema biologico

FsicosEs la interaccion entre las partculas cargadas o fotones con los atomos que componen un tejido, que dan lugar a

mecanismos conocidos como ionizacion, en promedio una dosis de 1Gy produce 105 ionizaciones en un volumen

total de 10m de diametro (este suceso ocurre entre 1018s y 106s )

QumicosLos atomos y las moleculas que son afectados por las radiaciones ionizantes, reaccionan qumicamente produciendo

radicales libres que son altamente reactivos, el proceso mas notorio es la radiolisis del agua (este suceso ocurre

entre 1012s y 101s))

BiologicosLa fase qumica y fsica es de manera acumulativa provocando lesiones complejas en la celula que no son reparadas

y conllevan a una muerte celular programada (apoptosis)(este suceso ocurre entre 101s y 109s )



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ICRU

Comite Internacional de Unidades y Medidas Radiologicas(International Commission on Radiation Units & Measurements)

Es una comision que tiene como objetivo el desarrollo de recomendacionesinternacionales con respecto a:

Las cantidades y unidades de radiacion, como la radiactividad

Los procedimientos adecuados para la medicion y la aplicacion de estascantidades en radiodiagnostico, radioterapia, biologa de la radiacion, medicinanuclear, la proteccion contra las radiaciones, actividades industriales y del medioambiente.

Los datos fsicos necesarios para la aplicacion de estos procedimientos, el uso delo que asegura la uniformidad en los informes de la ICRU esfuerzos para reunir yevaluar los ultimos datos e informacion pertinentes a los problemas de medicionde la radiacion y recomendar en sus publicaciones los valores mas adecuados delas cantidades de radiacion y las tecnicas mas aceptables y mas segura para eluso actual.



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ICRU








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ICRU








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ICRU








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SI

Sistema Internacional de Unidades Las unidades del SI constituyen referenciainternacional de las indicaciones de los instrumentos de medicion, a las cuales estanreferidas mediante una concatenacion interrumpida de calibraciones o comparaciones.



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Magnitudes estocasticas

Es aquella que no puede predecirse su valor, por variar en forma discontinua en elespacio y en el tiempo. Solo puede asignarsele una probabilidad de tomar un valordeterminado.

Ejemplo: Numero de desintegraciones radiactivas en un instantedado, .

Magnitudes no estocasticas

Es aquella que toma valores continuos en el tiempo y en el espacio y se define sobre elvalor medio de la magnitud estocastica asociada. Mediante el calculo puededeterminarse cualquier valor que pueda tomar.

Ejemplo: Vida media o perodo de semidesintegracion de unradionucleido



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Magnitudes estocasticas

Es aquella que no puede predecirse su valor, por variar en forma discontinua en elespacio y en el tiempo. Solo puede asignarsele una probabilidad de tomar un valordeterminado.

Ejemplo: Numero de desintegraciones radiactivas en un instantedado, .

Magnitudes no estocasticas

Es aquella que toma valores continuos en el tiempo y en el espacio y se define sobre elvalor medio de la magnitud estocastica asociada. Mediante el calculo puededeterminarse cualquier valor que pueda tomar.

Ejemplo: Vida media o perodo de semidesintegracion de unradionucleido



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PartculasFlujo de partculasFlujo de Energa

Los campos de variacion estan formados por varios tipos departculas, tales como fotones, protones, electrones o neutrones,caracterizados por magnitudes radiometricas que se utilizan en elespacio libre y en la materia.

N =numero de particulasR = Energa Radiante = NE

Energa, unidad joule J



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Flujo de partculas

Representa el incremento del numero de partculas en el intervalo de tiempo dt. Esteflujo se considera generalmente en todas las direcciones

N =dN

dt

unidad s1

Fluencia de partculas

Indica el numero de partculas que ingresan a una esfera de seccion transversal (da) enun instante dado

=dN

da

unidad m2



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Flujo de partculas

Representa el incremento del numero de partculas en el intervalo de tiempo dt. Esteflujo se considera generalmente en todas las direcciones

N =dN

dt

unidad s1

Fluencia de partculas

Indica el numero de partculas que ingresan a una esfera de seccion transversal (da) enun instante dado

=dN

da

unidad m2



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Flujo de energa(R)

Es el cociente de dR por dt, donde dR es el incremento de la energa radiante en elintervalo de tiempo dt

R =dR

dt

unidad (j/s) o watt = w

Fluencia de Energa ()

Cantidad de energa radiante que incide sobre una esfera de seccion transversal (da)

=dR

da

Unidad(jm2

)



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Flujo de energa(R)

Es el cociente de dR por dt, donde dR es el incremento de la energa radiante en elintervalo de tiempo dt

R =dR

dt

unidad (j/s) o watt = w

Fluencia de Energa ()

Cantidad de energa radiante que incide sobre una esfera de seccion transversal (da)

=dR

da

Unidad(jm2

)



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KermaExposicionDosis AbsorbidaTasa de Dosis AbsorbidaRelacion entre D y X

Importancia

Son aquellas que permiten la medida de los efectos reales opotenciales de la radiacion sobre la materia. Se obtienen como elproducto entre las magnitudes de campo y de interaccion, sinembargo no se describen de este modo debido a que lo usual esque se midan directamente.



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Kinetic Energy Released per unit MAss

KermaEl kerma, k, es el cociente de dEtra por dm, donde dEtra es la suma de las energascineticas iniciales de todas las partculas ionizantes cargadas liberadas por laspartculas ionizantes no cargadas en un material especificado de masa dm.

K =dEtra

dm



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Exposicion

Exposicion

X =dQ

dm Roentgen = R,

donde dQ es el valor absoluto de la carga total de los iones de un mismo signoproducidos en aire cuando todos los electrones son liberados por los fotones en unelemento de masa (dm) de aire y son completamente parados en ese elemento dm.

Concepto no es aplicable a partculas, solo fotones.

Unidad antigua: Roentgen

Unidad en el S.I. son C/kg

Conversion de unidades: 1 R = 2,58 104 C/kgSe puede utilizar el concepto de tasa de exposicion, X .



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Exposicion

Exposicion

X =dQ

dm Roentgen = R,

donde dQ es el valor absoluto de la carga total de los iones de un mismo signoproducidos en aire cuando todos los electrones son liberados por los fotones en unelemento de masa (dm) de aire y son completamente parados en ese elemento dm.

Concepto no es aplicable a partculas, solo fotones.

Unidad antigua: Roentgen

Unidad en el S.I. son C/kg

Conversion de unidades: 1 R = 2,58 104 C/kgSe puede utilizar el concepto de tasa de exposicion, X .



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Conceptos

Exposicion cronica: Exposicion persistente en el tiempo.

Exposicion del publico: Exposicion sufrida por miembros delpublico a causa de fuentes de radiacion, excluidas cualquierexposicion ocupacional o medica y la exposicion a la radiacionnatural de fondo normal en la zona, pero incluida laexposicion debida a las fuentes y practicas autorizadas y a lassituaciones de intervencion.



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Conceptos

Exposicion cronica: Exposicion persistente en el tiempo.

Exposicion del publico: Exposicion sufrida por miembros delpublico a causa de fuentes de radiacion, excluidas cualquierexposicion ocupacional o medica y la exposicion a la radiacionnatural de fondo normal en la zona, pero incluida laexposicion debida a las fuentes y practicas autorizadas y a lassituaciones de intervencion.



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Conceptos

Exposicion medica: Exposicion sufrida por los pacientes en elcurso de su propio diagnostico o tratamiento medico o dental;exposicion sufrida de forma consciente por personas que noesten expuestas profesionalmente mientras ayudanvoluntariamente a procurar alivio y bienestar a pacientes;asimismo, la sufrida por voluntarios en el curso de unprograma de investigacion biomedica que implique suexposicion.

Exposicion natural: Exposicion causada por fuentes naturales.



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Conceptos

Exposicion medica: Exposicion sufrida por los pacientes en elcurso de su propio diagnostico o tratamiento medico o dental;exposicion sufrida de forma consciente por personas que noesten expuestas profesionalmente mientras ayudanvoluntariamente a procurar alivio y bienestar a pacientes;asimismo, la sufrida por voluntarios en el curso de unprograma de investigacion biomedica que implique suexposicion.

Exposicion natural: Exposicion causada por fuentes naturales.



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Conceptos

Exposicion normal: Exposicion que se preve se recibira en lascondiciones normales de funcionamiento de una instalacion ouna fuente, incluso en el caso de pequenos percances posiblesque pueden mantenerse bajo control.

Exposicion ocupacional: Toda exposicion de los trabajadoressufrida durante el trabajo.

Exposicion potencial: Exposicion que no se preve se produzcacon seguridad, pero que puede ser resultado de un accidenteocurrido en una fuente o deberse a un suceso o una serie desucesos de caracter probabilistico, por ejemplo a fallos deequipo y errores de operacion.



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Conceptos






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Conceptos






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Energa impartida

El deposito de energa , i , es la energa depositada en una unica interaccion,i , luego,

i = ent sal + Q

=

i

Consideraciones

Suma de todas las energas directamente e indirectamente ionizante que entranal volumen.

Suma de todas las energas directamente e indirectamente ionizante que salen alvolumen.

Conversion de energa en masa (Q menor que 0).

Conversion de masa en energa (Q mayor que 0).



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Energa impartida

El deposito de energa , i , es la energa depositada en una unica interaccion,i , luego,

i = ent sal + Q

=

i

Consideraciones

Suma de todas las energas directamente e indirectamente ionizante que entranal volumen.

Suma de todas las energas directamente e indirectamente ionizante que salen alvolumen.

Conversion de energa en masa (Q menor que 0).

Conversion de masa en energa (Q mayor que 0).



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Dosis Absorbida

Es el cociente de d por dm, donde es la energa impartida por laradiacion ionizante a un elemento de masa m de cualquier material

Unidad Antigua: rad = 100 ergios/gramo; RAD (RadiationAbsorbed Dose).

Unidad Nueva: Unidad Sistema Internacional, Gray (Gy) =Julio/Kg

Conversion: 1 Gy = 100 rad o 1cGy = 1 rad.

D =d

dm J/Kg = Gy



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Dosis Absorbida

Es el cociente de d por dm, donde es la energa impartida por laradiacion ionizante a un elemento de masa m de cualquier material

Unidad Antigua: rad = 100 ergios/gramo; RAD (RadiationAbsorbed Dose).

Unidad Nueva: Unidad Sistema Internacional, Gray (Gy) =Julio/Kg

Conversion: 1 Gy = 100 rad o 1cGy = 1 rad.

D =d

dm J/Kg = Gy



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Tasa de Dosis Absorbida

Es el incremento de dosis absorbida en un intervalo de tiempo (dt).

D =d

dmdt=

D

t Gy/s



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Relacion entre Dosis y Exposicion

La energa absorbida en 1 gramo de aire que sufre una exposicionde 1 R es de 87 ergios, mientras que la energa absorbida en 1gramo de aire que recibe una dosis de 1 rad es de 100 ergios.

D(rad) = 0,87X (R)

Para otro medio diferente al aire esta relacion depende delcoeficiente de atenuacion y la densidad del material.



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Relacion entre Dosis y Exposicion

La energa absorbida en 1 gramo de aire que sufre una exposicionde 1 R es de 87 ergios, mientras que la energa absorbida en 1gramo de aire que recibe una dosis de 1 rad es de 100 ergios.

D(rad) = 0,87X (R)

Para otro medio diferente al aire esta relacion depende delcoeficiente de atenuacion y la densidad del material.



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Dosis EquivalenteDosis Efectiva

Importancia

Magnitudes para caracterizar la probabilidad de dano, detrimentoen la salud que puede resultar de la irradiacion al tener en cuentael tipo y energa de la radiacion incidente sobre el cuerpo humanoy la radiosensibilidad de los diferentes organos y tejidos.



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Dosis Equivalente, HT

Lo que realmente interesa en PR es la dosis absorbida en todo eltejido u organo (y no en un punto determinado), ponderada conrespecto a la calidad de la radiacion.

HT ,R = WRDT ,R

donde DT ,R es la dosis absorbida media sobre un tejido u organo Tdebida a la radiacion R y WR es la capacidad de ionizar del tipo deradiacion.

Unidad antigua: rem

Unidad SI: Sievert, Sv = J/kg

Conversion: 1 Sv = 100 rem o 1 cSv = 1 rem



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Dosis Equivalente, HT

Lo que realmente interesa en PR es la dosis absorbida en todo eltejido u organo (y no en un punto determinado), ponderada conrespecto a la calidad de la radiacion.

HT ,R = WRDT ,R

donde DT ,R es la dosis absorbida media sobre un tejido u organo Tdebida a la radiacion R y WR es la capacidad de ionizar del tipo deradiacion.

Unidad antigua: rem

Unidad SI: Sievert, Sv = J/kg

Conversion: 1 Sv = 100 rem o 1 cSv = 1 rem



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El factor de ponderacion de la radiacion WR se selecciona enfuncion del tipo y energa de la radiacion incidente sobre el cuerpo.ENTRE MAYOR SEA EL FACTOR MAYOR ES EL RIESGO



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Si el campo de radiacion esta compuesto de radiaciones dedistintos tipos la dosis equivalente se define como:

HT =

WRDT ,R



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Dosis Efectiva, E

Se define como la suma de las dosis equivalentes en tejido,multiplicada cada una por el factor de ponderacion para tejidocorrespondiente:

E =

WTHT

Unidades son el Sv.

Se define tambien la tasa de dosis efectiva como D = D/t



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Factores de Ponderacion de los tejidos, los tejidos restantes tieneun factor de ponderacion de 0.025, (ICRP: Comision Internacionalde Proteccion Radiologica), lmites de dosis.



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Problemas

1 Con un intensmetro se mide una tasa de dosis absorbida de25 mrad/h de radiacion gamma, a cuanto equivale estalectura en? : a) mSv/h b) Sv/h

2 En una instalacion se mide una tasa de exposicion de 15mR/h. cual es?: a) La tasa de dosis absorbida en aire(mrad/h). b) La tasa de dosis absorbida en aire (Gy/h).

3 El oficial de proteccion radiologica de una instalacion estableceque el lmite de dosis equivalente para irradiacion uniforme entodo cuerpo en el personal ocupacionalmente expuesto es de12 mSv/ano. cual es?: a) El lmite mensual (mSv). b) Ellmite semanal (mrem). c) El lmite diario (Sv). d) La tasade dosis equivalente que debe existir en la instalacion para nosobre pasar el limite de dosis equivalente establecido (Sv/h)



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Problemas






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Problemas






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Con un intensmetro se mide una tasa de dosis absorbida de 25mrad/h de radiacion gamma, a cuanto equivale esta lectura en? :a) mSv/h



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Con un intensmetro se mide una tasa de dosis absorbida de 25mrad/h de radiacion gamma, a cuanto equivale esta lectura en? :b) Sv/h



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En una instalacion se mide una tasa de exposicion de 15 mR/h.cual es?: a) La tasa de dosis absorbida en aire (mrad/h). b) Latasa de dosis absorbida en aire (Gy/h).



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El oficial de proteccion radiologica de una instalacion establece queel lmite de dosis equivalente para irradiacion uniforme en todocuerpo en el personal ocupacionalmente expuesto es de 12mSv/ano. cual es?: a) El lmite mensual (mSv).



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El oficial de proteccion radiologica de una instalacion establece queel lmite de dosis equivalente para irradiacion uniforme en todocuerpo en el personal ocupacionalmente expuesto es de 12mSv/ano. cual es?: b) El lmite semanal (mrem).



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El oficial de proteccion radiologica de una instalacion establece queel lmite de dosis equivalente para irradiacion uniforme en todocuerpo en el personal ocupacionalmente expuesto es de 12mSv/ano. cual es?: c) El lmite diario (Sv).



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El oficial de proteccion radiologica de una instalacion establece queel lmite de dosis equivalente para irradiacion uniforme en todocuerpo en el personal ocupacionalmente expuesto es de 12mSv/ano. cual es?: d) La tasa de dosis equivalente que debeexistir en la instalacion para no sobre pasar el limite de dosisequivalente establecido (Sv/h)



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Gracias!!


IntroduccinObjetivos?Qu son?Irradiacin de un sistema biolgicoICRU y SIMagnitudes estocsticas y no estocsticas

Magnitudes de CampoPartculasFlujo de partculasFlujo de Energa

Magnitudes dosimetricasKermaExposicinDosis AbsorbidaTasa de Dosis AbsorbidaRelacin entre D y X

Magnitudes de Proteccin Radiolgica (PR)Dosis EquivalenteDosis Efectiva

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