Besluit basisveiligheidsnormen stralingsbescherming
Bijlage 2 Definities van grootheden en eenheden
Geldend
behorend bij artikel 1.2 van het Besluit basisveiligheidsnormen stralingsbescherming
A. Inleiding
Voor stralingsbeschermingsdoeleinden kunnen verschillende soorten grootheden worden onderscheiden:
- 1.
Fysische grootheden die een stralingsveld of de wisselwerking van straling met materie beschrijven (deze grootheden zijn gegeven in onderdeel B van deze bijlage).
- 2.
Limiterende grootheden zijn gedefinieerd om nadelige gevolgen van blootstelling aan straling te voorkomen of te beperken. Deze grootheden (zie onderdeel C van deze bijlage) worden in de wet- en regelgeving gebruikt om normen te stellen, maar zijn niet direct meetbaar.
- 3.
Operationele grootheden (zie onderdeel D van deze bijlage) zijn gedefinieerd voor blootstelling aan externe stralingsbronnen en worden gebruikt om de limiterende grootheden te schatten. De operationele grootheden zijn wel meetbaar.
- 4.
Operationele grootheden voor radioactieve stoffen (zie onderdeel E van deze bijlage) die door de Nederlandse overheid zijn gedefinieerd voor blootstelling aan radioactieve stoffen en worden gebruikt om de maximaal hoeveelheden radioactieve stoffen te bepalen die mogen worden gebruikt voor handelingen.
B. Fysische grootheden
Het aantal door een stralingsbron uitgezonden deeltjes of de bronsterkte en het aantal uitgezonden deeltjes per tijdseenheid zijn de meest fundamentele radiometrische grootheden.
Fluentie
De fluentie, Ф, is het quotiënt van dN en da, waarin dN het aantal deeltjes is dat een bol met doorsnede da binnendringt:
De eenheid van fluentie is m-2.
Activiteit en becquerel
De activiteit is geen radiometrische grootheid en wordt als volgt gedefinieerd:
De activiteit, A, van een hoeveelheid radionuclide in een bepaalde energietoestand op een gegeven tijdstip, is het quotiënt van dN en dt, waarin dN de verwachtingswaarde van het aantal spontane kernovergangen van die energietoestand gedurende de tijd dt voorstelt:
De eenheid van activiteit is s-1 met als speciale naam becquerel (Bq).
Activiteitsconcentratie
De activiteitsconcentratie (de massieke activiteit), is het quotiënt van A en m, waarbij A de activiteit is van een massa-element met massa m.
Oppervlaktebesmetting
De oppervlaktebesmetting is het quotiënt van A en O, waarbij A de activiteit is op of in een oppervlak O.
Dosimetrische grootheden, zoals de kerma en de geabsorbeerde dosis, zijn in essentie het product van radiometrische grootheden en wisselwerkingscoëfficiënten.
Kerma
De grootheid kerma is alleen gedefinieerd voor indirect ioniserende straling, zoals fotonen en neutronen.
De kerma, K, is het quotiënt van dEtr en dm waarbij dEtr de som van de overgedragen kinetische energie aan alle secundaire geladen deeltjes is, welke zijn vrijgemaakt door ongeladen stralingsdeeltjes in een materiaal met massa dm:
De eenheid van kerma is J kg-1 met als speciale naam gray (Gy).
Geabsorbeerde dosis
De geabsorbeerde dosis, D, is het quotiënt van dε̄ en dm, waarbij dε̄ de gemiddelde energie-afgifte van ioniserende straling op materie is in een volume-element met massa dm:
De eenheid van geabsorbeerde dosis is J kg-1 met als speciale naam gray (Gy).
Voor geladen deeltjes is de grootheid lineïeke energie-overdracht ingevoerd. Bij het onbegrensde lineïeke energieverlies, L∞, geldt geen restrictie voor de grenswaarde van het energie verlies en wordt L∞ ook aangeduid als L, waarin dE de gemiddelde energie is die een deeltje met energie E bij het doorlopen van een afstand dl in een materiaal verliest als gevolg van botsingen met elektronen:
De eenheid van L∞ is J m-1 maar gewoonlijk wordt L∞ uitgedrukt in keV μm-1.
C. Limiterende grootheden
Uitgaande van de beschrijving van een stralingsveld kunnen gemiddelde effectieve doses in organen of weefsel worden berekend.
Figuur 1. Schema om te komen tot de geabsorbeerde doses, DT, de equivalente (volg)doses, HT en de effectieve dosis, E ontvangen door een persoon van een stralingsbron
Voor stralingsbeschermingsdoeleinden is de orgaandosis, DT, gedefinieerd als quotiënt van de totale energie, εT, afgegeven in een weefsel of orgaan en de massa mT van dit orgaan of weefsel:
De speciale eenheid voor orgaandosis is gray (Gy).
Equivalente dosis en sievert
De equivalente dosis, HT, in een weefsel of orgaan T is de som van de producten van de gemiddelde geabsorbeerde dosis DT,R, in een weefsel of orgaan T ten gevolge van straling R, en de stralingsweegfactor wR:
De eenheid van equivalente dosis is J kg-1 met als speciale naam sievert (Sv).
Equivalente volgdosis
De equivalente volgdosis, HT(τ), is de integraal over tijd τ van het equivalente dosistempo in weefsel of orgaan T dat door een individu ten gevolge van opname van activiteit op het tijdstip t0 zal ontvangen:
waarin ḢT(t) het betreffende equivalente dosistempo in orgaan of weefsel T op het tijdstip t voorstelt, en τ de periode in jaren waarover wordt geïntegreerd. Wanneer τ niet gegeven is, wordt voor volwassenen uitgegaan van een periode van 50 jaar en voor kinderen van een periode tot een leeftijd van 70 jaar. De eenheid van equivalente volgdosis is J kg-1 met als speciale naam sievert (Sv).
Stralingsweegfactor
De stralingsweegfactor (wR) is een dimensieloze factor die wordt gebruikt om de geabsorbeerde dosis DT,R in een weefsel of orgaan T te wegen, teneinde de biologische effectiviteit van stralingssoort R in rekening te brengen bij de bepaling van de equivalente dosis HT in dat orgaan of weefsel.
De waarde van de stralingsweegfactor wR hangt af van de soort en de energie van het uitwendige stralingsveld of van de soort en de energie van de door een radionuclide uitgezonden straling in het organisme.
Wanneer het stralingsveld samengesteld is uit soorten en energieën met verschillende wR waarden, moet de geabsorbeerde dosis worden onderverdeeld in blokken met elk zijn eigen wR waarde, die vervolgens moeten worden gesommeerd om de totale equivalente dosis te verkrijgen. In plaats daarvan kan de geabsorbeerde dosis ook worden uitgedrukt als een continue energieverdeling waarin elk element van de geabsorbeerde dosis uit het energie element tussen E en E + dE vermenigvuldigd wordt met de desbetreffende wR. De stralingsweegfactoren voor verschillende stralingssoorten zijn gegeven in tabel 1.
Voor stralingssoorten en energieën die niet in tabel 1 voorkomen, kan wR worden benaderd door berekening van de gemiddelde kwaliteitsfactor Q op een diepte d van 10 mm in de ICRU bol (zie onderdeel D van deze bijlage).
Soort straling en energiegebied | Stralingsweegfactor wR |
|---|---|
Fotonen | 1 |
Elektronen en muonen | 1 |
Protonen en geladen pionen | 2 |
Alfadeeltjes, splijtingsfragmenten, zware ionen | 20 |
Neutronen, En< 1 MeV |
|
Neutronen, 1 MeV ≤ En ≤50 MeV |
|
Neutronen, En > 50 MeV |
|
Opmerkingen: alle waarden hebben betrekking op straling op het lichaam of, in het geval van interne stralingsbronnen, op straling die is uitgezonden door de ingebrachte radionuclide(n). | |
De verschillende weefsels en organen in het lichaam vertonen een stralingsgevoeligheid die voor inductie van stochastische effecten onderling verschillen.
Weefselweegfactor
De weefselweegfactor (wT) is een factor die wordt gebruikt om de bijdrage te berekenen van de equivalente dosis in een weefsel of orgaan (HT) aan de effectieve dosis(E). De factor hangt samen met de stralingsgevoeligheid van de organen en weefsels voor stochastische effecten.
Weefsel | WeefselweegfactorwT |
|---|---|
Beenmerg (rood) | 0,12 |
Dikke darm | 0,12 |
Longen | 0,12 |
Maag | 0,12 |
Borstweefsel | 0,12 |
Overig weefsel | 0,12 |
Gonaden | 0,08 |
Blaas | 0,04 |
Slokdarm | 0,04 |
Lever | 0,04 |
Schildklier | 0,04 |
Botoppervlak | 0,01 |
Hersenen | 0,01 |
Speekselklieren | 0,01 |
Huid | 0,01 |
Effectieve dosis
De effectieve dosis, E, is de som van de gewogen equivalente doses in alle in tabel 2 genoemde weefsels en organen ten gevolge van inwendige en uitwendige bestraling:
waarin HT de equivalente dosis in weefsel of orgaan T is en wT de weefselweegfactor zoals gegeven in tabel 2. De eenheid van effectieve dosis is J kg-1 met als speciale naam sievert (Sv).
De effectieve dosis is een dubbel gewogen orgaandosis die ook kan worden omschreven als:
waarin DT,R de gemiddelde geabsorbeerde dosis in weefsel of orgaan T is tengevolge van stralingssoort R.
Effectieve volgdosis
De effectieve volgdosis E(τ) is de som van de te verwachten equivalente orgaan- of weefselvolgdoses ten gevolge van opname van radionucliden door het lichaam uit het omringende milieu, elk vermenigvuldigd met de desbetreffende weefselweegfactor wT.
In E(τ) en HT(τ) stelt τ het aantal jaren voor waarover de volgdosis wordt geïntegreerd. De eenheid van effectieve volgdosis is J kg-1 met als speciale naam sievert (Sv). Wanneer τ niet gegeven is, wordt voor volwassenen uitgegaan van een periode van 50 jaar en voor kinderen van een periode tot een leeftijd van 70 jaar. De eenheid van de effectieve volgdosis is J kg-1 met als speciale naam sievert (Sv).
D. Operationele grootheden voor externe stralingsbronnen
Dosisequivalent
Het dosisequivalent, H, is het product van de kwaliteitsfactor, Q, en de geabsorbeerde dosis in een punt, D, uitgedrukt in ICRU weefsel:
De eenheid van dosisequivalent is de sievert (Sv).
Het dosisequivalent wordt berekend met behulp van een kwaliteitsfactor Q en niet met de stralingsweegfactor wR, die wordt gebruikt voor de berekening van de equivalente dosis.
Kwaliteitsfactor
De kwaliteitsfactor (Q) is een factor die de geabsorbeerde dosis in een punt in een weefsel of orgaan weegt voor de biologische effectiviteit van de geladen deeltjes waardoor de geabsorbeerde dosis wordt geproduceerd. De kwaliteitsfactor is gedefinieerd als een functie van het onbegrensde lineïeke energieverlies (L∞) in water op het referentiepunt (zie tabel 3).
Onbegrensde lineïeke energieverlies L∞ in water (keV μm-1) | Q (L∞) |
|---|---|
L∞ < 10 | 1 |
10 < L∞ < 100 | 0,32 L∞ – 2,2 |
L∞ > 100 | 300 / √L∞ |
Gemiddelde kwaliteitsfactor
De gemiddelde kwaliteitsfactor, Q̄, is de gemiddelde waarde van de kwaliteitsfactor,Q, op een punt in een weefsel, wanneer de geabsorbeerde dosis wordt afgegeven door deeltjes met verschillende L waarden. Deze factor wordt berekend uit de betrekking:
waarin Q(L∞) de kwaliteitsfactor in het referentiepunt is, L∞ het onbegrensde lineïeke energieverlies; en D(L∞)dL∞ de geabsorbeerde dosis is in het interval tussen de waarden L∞ en L∞ + dL∞. Het verband tussen L∞ en Q(L∞) wordt gegeven in tabel 3.
Bij de definitie van operationele grootheden voor omgevingsdosimetrie en voor kalibratie van persoonsdosismeters wordt een zeer eenvoudig fantoom, de zogenoemde ICRU-bol, gebruikt. Dit is een bol met een diameter van 30 cm en een dichtheid van 1 g cm-3. De bol is samengesteld uit de volgende materialen met tussen haakjes de massafractie: O (76,2%) H(10,1%) C(11,1%) N(2,6%). Deze samenstelling komt overeen met die van zacht weefsel. De ICRU-bol is bedoeld als een model voor de menselijke romp.
Geëxpandeerd veld
Een geëxpandeerd veld is een van het werkelijke stralingsveld afgeleid veld, waarin de fluentie (zie hiervoor onderdeel B) en haar richtings- en energiespreidingen overal in het meetvolume dezelfde waarde hebben als op het referentiepunt in het werkelijke stralingsveld.
Geëxpandeerd en uitgelijnd veld
Een geëxpandeerd en uitgelijnd veld is een stralingsveld waarin de fluentie en haar richtings- en energiespreiding hetzelfde zijn als in het geëxpandeerde veld, maar waarin de fluentie unidirectioneel is.
Zonemonitoring (ruimtemonitoring)
Omgevingsdosisequivalent
Het omgevingsdosisequivalent, H*(d), op een punt in een stralingsveld is het dosisequivalent dat zou worden teweeggebracht in het overeenkomstige, maar uitgeëxpandeerde en uitgelijnde veld in de ICRU bol op diepte d. De eenheid van omgevingsdosisequivalent is de sievert (Sv). 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 d van 3 mm aanbevolen. De factoren die nodig zijn voor de omzetting van omgevingdosisequivalent naar effectieve dosis zijn opgenomen in ICRP-publicatie 116.
Omgevingsdosisequivalenttempo
Het omgevingsdosisequivalenttempo Ḣ*(d) is het omgevingsdosisequivalent per tijdseenheid. De eenheid van omgevingsdosisequivalenttempo is Sv s-1.
Richtingsdosisequivalent
Het richtingsdosisequivalent, H'(d,Ω), is het dosisequivalent op een punt in een stralingsveld dat zou worden teweeggebracht door het overeenkomstige geëxpandeerde veld in de ICRU bol op diepte d, op een straal in een bepaalde richting, waarbij Ω de hoek is tussen de invalsrichting van de straling en een referentierichting; en d de diepte is in mm onder het oppervlak van de ICRU-bol. Voor doordringende straling wordt voor d een waarde van 10 mm aanbevolen; voor weinig doordringende straling wordt een waarde van 0,07 mm voor de huid en 3 mm voor het oog aanbevolen. De eenheid van richtingsdosisequivalent is de sievert (Sv). De factoren die gebruikt kunnen worden voor de berekening van richtingsdosiscoëfficiënt naar effectieve dosis zijn opgenomen in ICRP-publicatie 116.
Individuele monitoring met behulp van persoonlijke controlemiddelen
Persoonsdosisequivalent
Het persoonsdosisequivalent, HP(d), is het dosisequivalent in zacht weefsel, op een diepte d, onder een bepaald punt op het lichaam. De eenheid van persoonsdosisequivalent is de sievert (Sv). 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 d van 3 mm aanbevolen. De voor de berekening benodigde factoren zijn opgenomen in ICRP-publicatie 116.
E. Operationele grootheden voor radioactieve stoffen
Radiotoxiciteitsequivalent
Het radiotoxiciteitsequivalent Re van een radionuclide is de activiteit die bij volledige directe inname (ingestie of inhalatie) daarvan een effectieve volgdosis van 1 sievert tot gevolg heeft.
Een Re voor een radionuclide is de inverse effectieve dosiscoëfficiënt voor dat nuclide:
Waarin e(g) de effectieve dosiscoëfficiënt is voor leeftijdsgroep g, volgens de bij verordening van de Autoriteit vastgestelde aanwijzingen voor de bepaling van de effectieve volgdosis. Het radiotoxiciteitsequivalent heeft de eenheid becquerel (Bq).
Bij de berekening van Re wordt, afhankelijk van de blootstellingscategorie die het betreft, gebruik gemaakt van de effectieve dosiscoëfficiënt voor een werknemer of voor een volwassen lid van de bevolking (referentieleeftijd ‘adult’).
Radiotoxiciteitsequivalent voor ingestie (Reing)
Eén radiotoxiciteitsequivalent voor ingestie (Reing) van een radionuclide is de activiteit die bij ingestie leidt tot een effectieve volgdosis van 1 sievert volgens door de Autoriteit vastgestelde aanwijzingen voor de bepaling van de effectieve volgdosis:
waarin eing de dosiscoëfficiënt voor ingestie is voor de referentieleeftijd ‘adult’ voor het betreffende radionuclide en blootstellingscategorie, volgens door de Autoriteit vastgestelde aanwijzingen voor de bepaling van de effectieve volgdosis.
Het radiotoxiciteitsequivalent heeft als eenheid de becquerel (Bq).
Radiotoxiciteitsequivalent voor inhalatie (Reinh)
Eén radiotoxiciteitsequivalent voor inhalatie (Reinh) van een radionuclide is de activiteit die bij inhalatie leidt tot een effectieve volgdosis van 1 sievert volgens door de Autoriteit vastgestelde aanwijzingen voor de bepaling van de effectieve volgdosis:
waarin einh de dosiscoëfficiënt voor inhalatie is voor de referentieleeftijd ‘adult’ voor het betreffende radionuclide en blootstellingscategorie, volgens door de Autoriteit vastgestelde aanwijzingen voor de bepaling van de effectieve volgdosis.
Het radiotoxiciteitsequivalent heeft als eenheid de becquerel (Bq).
Correctiefactoren voor lozingen uitgedrukt in Re’s
Factoren om een radiotoxiciteitsequivalent van een bepaald radionuclide te corrigeren voor de fysische halveringstijd van het betrokken radionuclide, voor lozingen in lucht en oppervlaktewater en in het openbare riool. De geloosde hoeveelheden uitgedrukt in Re worden vóór toetsing als volgt gecorrigeerd:
waarin:
Rei = de hoeveelheid geloosde radionuclide i is, uitgedrukt in Re, en
CRi = de correctiefactor voor de lozing voor radionuclide i
Halveringstijd | T½≤5d | 5<T½≤7,5d | 7,5d<T½≤15d | 15d<T½≤25j | 25<T½≤250j | 250j>T½ |
|---|---|---|---|---|---|---|
Lozingen in lucht (CRL) | 1 | 1 | 1 | 1 | 10 | 100 |
Lozingen in water (CRw) | 0,001 | 0,01 | 0,1 | 1 | 10 | 100 |
A/D-waarde
De A/D-waarde is de ratio van de activiteit van een radioactieve stof en de D-waarde (waarbij D staat voor ‘dangerous’) voor die radioactieve stof, en maatgevend voor mogelijke deterministische effecten als gevolg van het gebruik van een radioactieve stof, waarbij:
A = de activiteit van een radioactieve stof, zoals gedefinieerd in onderdeel D van deze bijlage (eenheid becquerel), en,
D = de waarde van de activiteit van een radioactieve stof, die als de radioactieve stof stralingshygiënisch niet goed wordt beheerd, volgens bepaalde blootstellingscenario’s kan leiden tot ernstige deterministische effecten (eenheid becquerel). De D-waarde is opgenomen in tabel 1 van het document ‘Dangerous Quantities of Radioactive Material (D-Values)’, EPR-D-Values 2006, van het Internationaal Atoomenergie Agentschap (IAEA), waarbij voor de radioactieve stof de laagste waarde uit deze tabel 1 wordt genomen.