Ioniserende stråling

Detaljer

Skrevet av Ole J Møllerløkken

Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no

Definisjoner

Ioniserende stråling er en mekanisme for overføring av energi. Akkurat som fra all annen stråling er det en strålekilde som produserer og sender ut strålingen (røntgenapparat, radioaktivt stoff osv.).

Ioniserende stråling er den sterkeste formen for stråling vi kjenner til i kraft av hvor mye energi den inneholder. Grovt deler man den ioniserende strålingen i røntgenstråler og gammastråler der gammastrålene er de sterkeste, og er best kjent fra radioaktive stoffer, se figuren under

Stråling som fenomen ble ”oppdaget” på slutten av 1800 tallet og pionerer på området er eksempelvis familien Curie. Marie Curie oppdaget de radioaktive stoffene Radium og Polonium. Pierre Curie oppdaget magnetisme og Irene Curie var den første som produserte kunstig radioaktivitet i form av stoffet P-30. Av andre viktige pionerer kan nevnes Henri Becquerel som oppdaget radioaktiviteten og er belønnet med måleenheten for radioaktivitet (Bq). W.C. Røntgen kommer man heller ikke utenom. Han fremstilte røntgenstråler i 1895.

I strålingens «tidlige» år var ioniserende stråling ansett som fantastisk. Bl.a. ble det sagt om røntgenstråler at de var mirakelstråler som kunne se inn i mennesker og som kunne drepe syke celler lettere enn friske og derfor fungerte som vidunderkur. Det samme ble sagt om radioaktive stoffer, og man solgte bl.a. helsegivende vann i Norge på starten av 1900 tallet som inneholdt radioaktivitet.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Radium_therapy_-_1913.jpg

Generelt virker strålingen slik at når den treffer et nytt medium vil den spres avhengig av mediumets vevsfaktor og passere igjennom vevet mens deler av strålingen blir absorbert i ulik grad før det igjen spres når det passerer ut i ett nytt medium. Enkelt illustrert ved oppvarming av mat i mikrobølgeovn, der maten blir varm mens plasttallerkenen som maten er på fortsatt er kald. Graden av absorpsjon bestemmes av energimengden i strålen og vevsfaktoren. Graden av absorpsjon vil også bestemme hvordan strålingen kan påvirke oss.

Begreper som brukes om ioniserende stråling

Stråledose:           

• Antall partikler som sendes ut:
  • Becquerel = 1 atom desintegrerer pr sekund
• Virkningen av strålingen:
  • Gray = 1 Joule absorbert energi pr kg
• Effektiv dose:                                 
  • Sievert = Gray * vevsfaktoren til vevet

Helseeffekter

Ioniserende stråling er bølger som inneholder så mye energi at hvert foton har evnen til å slå løs elektroner fra atomer og molekyler og dermed ionisere disse. Dette kan medføre vevsskade, DNA -skade, frie radikaler og kan være reversibelt eller irreversibelt avhengig av dosen og dosehastigheten. Man kan påføres strålingen eksternt eller internt (gjennom svelging, innånding og deponering i sår).

Små doser (helkroppseksponering < 0.1 Gray)

Illustrasjonsfoto: www.colourox.no

De områder/celler som er mest sårbare for helseeffekt er de som regenerer hurtig.

Helseeffekten er avhengig av dosehastigheten, størrelsen på dosen og varigheten:

•        Lokal akutt stråleskade i tarm kan gjenkjennes på symptomene diaré, forstoppelse, blødninger, urgency og smerte
•         Grå stær
•         Permanent eller midlertidig sterilitet
•         Stråleindusert kreft

Dette gjelder ingen spesifikk kreftform, men et spekter av kreftformer der stråling er oppdaget i genesen på et eller annet tidspunkt, flere av tilfellene er arbeidsrelatert eksponering. Latenstiden mellom eksponering og utfall er typisk 10 – 20 år og mer. Det spekuleres i om man har en doseterskel et sted som man må overstige for å utvikle kreft, men det vites ikke sikkert hvor mye eller lite stråling som medfører risiko.

Typiske kreftformer er:

• Leukemi (funn fra Hiroshima og Nagasaki overlevende)
• Brystkreft (funn fra bl.a. norske kvinner behandlet for tb der man brukte svært mange rtg thorax for vurdering av behandling)
• Leverkreft (funn i forbindelse med bruk av radioaktive legemidler)
• Benkreft (funn hos arbeidere i Asia som fikk i seg radioaktiv malingsstoff da de penslet urskiver med selvlysende maling)
• Thyroideakreft (mange tilfeller etter Tsjernobyl, også målorgan for jod)
• Arbeid på røntgenavdelinger

Flere studier er utført av radiologer og annet personell på røntgenavdelinger over tid og felles for disse er at det er indikasjoner på at kreftrisikoen synker og er liten på røntgenavdelinger i dag. Dette skjer sannsynligvis pga. forebyggende helsearbeid som har vært virksomt i form av personlig verneutstyr og overvåkning.

Store doser (helkroppseksponering over 1 – 2 Gray):

Økende doser gir økende varighet av immunsvikt, og ved doser som overstiger 4-5 Gray er det ikke sett overlevelse. Erfaring med slike doser stammer fra ulykker og krig.

Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no

Strålesyndromet

Høye stråledoser fører til at hurtig genererende celler påvirkes massivt. Dette fører til at benmargsproduksjonen avtar og stopper opp, immunsystemet svikter, man får livstruende infeksjoner, blødninger, diaré og oppkast. Alt dette fører til uheldig væskebalanse, og hvis tilstanden ikke reverseres forverrer dette det hele. Syndromet har ikke et nøyaktig likt forløp hos alle og i alle situasjoner, men kan kjennetegnes ved følgende:

Prodromal fase: kvalme, oppkast, tretthet og muligens feber, diaré.

Latensperiode: varierende lengde

Sykdomsfase: pga mangel på blodceller begynner en periode som kjennetegnes av infeksjoner, blødninger, gastrointestinale symptomer.

Video om strålingssyndromet:

Avhengig av strålingsdose vil det lokalt i det eksponerte området (ved ytre eksponering) kunne være erytem, ødem, tørr og våt hudskade, blemmer, nekrose/gangren som kan være smertefullt. Lokale hudskader utvikler seg langsomt over uker til måneder.

Ved doser i området 1 – 2 Gray vil man få gjenopptatt benmargsproduksjonen etter en tid (4-7 uker) og man kommer ut av krisen.

I Norge har vi også hatt ulykker med store stråledoser. Det var en ulykke på Kjeller som er beskrevet i Thormod Henriksens bok «Stråling og helse» som er tilgjengelig via følgende link: http://www.mn.uio.no/fysikk/tjenester/kunnskap/straling/#k10.3.1 utdrag fra boken gjengitt under:

Thormod Henriksen: «Stråling og helse».

"I September 1982 ble en igeniør ved anlegget på Kjeller utsatt for en stor stråledose. Han var alene ved anlegget da ulykken skjedde. Et sammentreff av tekniske feil ved en sikkerhetslås og en varsellampe, i tillegg til brudd på sikkerhetsrutinene, førte til at han kom inn i bestrålingsrommet mens kilden sto i uskjermet stilling. En skisse av rommet er vist over. Mannen ble funnet utenfor anlegget med tydelige sykdomstegn. Sidne han hadde angina pectoris, trodde en først at det var akutt hjerteinfarkt. Da de andre kom på jobb, ble det klart at mannen hadde vært utsatt for en stråleulykke. Han fikk akutt strålingssyndrom, med skader i de bloddannende vev. Blodverdiene gikk ned og på tross av behandling med antibiotika og blodoverføringer døde han 13 dager senere. 

Senere dosemålinger viste at mannen fikk en midlere kroppsdose på ca. 22,5 Gy (Gray), beinmargsdosen var ca 21 Gy og dosen til hjernen ble beregnet til 14 Gy. "

Forekomst

Strålingsskader der store doser ioniserende stråler er involvert er sjeldne. Statistikk viser at det var 405 ulykker på verdensbasis i perioden mellom 1944 – 1999. I disse ble ca. 3000 personer affisert og 120 dødsfall registrert. Når det gjelder stråleindusert kreft er det ingen spesifikk kreftform forbundet med dette slik at det er vanskelig å beskrive forekomsten. I tillegg så er stråling oftest en medvirkende faktor og ikke alene årsak til kreften.

Eksponering og kartlegging

Det er statens strålevern som overvåker og gir retningslinjer når det gjelder bruk og forekomst av ioniserende stråling i Norge.

Yrkesmessig eksponering for ioniserende stråling i Norge skjer i følgende hovedområder:

1. Kunstige strålekilder:
   • Medisin: Dette gjelder radiologer, radiografer, nukleærmedisinere, hjertespesialister, ortopeder, tannleger, hjelpepersonell og forskere eksponeres i varierende grad på grunn av bruk av røntgenstråler og radioaktive substanser.
   • Industri: Røntgen brukes i industrien til å undersøke kvaliteten på stålprodukt og sveisete skjøter
   • Forskning: Atomreaktoren på Kjeller. En del forskning benytter også røntgen.
2. Naturlige strålekilder:
   • Primært dreier dette seg om radon, thoron og deres datterprodukter i jord og berggrunn. Ansatte i fjellanlegg og gruver vil være eksponert for naturlig stråling i en større grad enn andre.
   • I tillegg er flygere utsatt for kosmisk stråling i en større grad, men kun problematisk på interkontinentale reiser over lang tid og ved graviditet. Normal praksis hos flyselskapene er at personell som blir gravide omplasseres til bakketjeneste under graviditeten.

Aktuelle lover og forskrifter

Forskrift om strålevern og bruk av stråling har krav om at arbeidstakere som arbeider med ioniserende stråling skal bære persondosimetri eller på annen måte få kartlagt den personlige stråleeksponeringen. Områder med henholdsvis 1 og 6 mSv/år skal defineres som henholdsvis overvåket og kontrollert område. Personer som arbeider i disse områdene skal bære persondosimetri. Dosegrenser er basert på internasjonale anbefalinger.

Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no

Lover

Lov om strålevern og bruk av stråling [LOV-2000-05-12-36] http://www.lovdata.no/all/hl-20000512-036.html

Lov om vern mot forurensning og avfall [LOV-1981-03-13-6] http://www.lovdata.no/all/hl-19810313-006.html

Lov om atomenergivirksomhet [LOV-1972-05-12-28] http://www.lovdata.no/all/hl-19720512-028.html

Forskrifter

FOR 2010-10-29 nr 1380: Forskrift om strålevern og bruk av stråling http://www.lovdata.no/for/sf/ho/xo-20101029-1380.html

FOR 2010-11-01 nr 1394: Forskrift om forurensningslovens anvendelse på radioaktiv forurensning og radioaktivt avfall http://www.lovdata.no/for/sf/md/xd-20101101-1394.html

FOR 2004-06-01 nr 930: Forskrift om gjenvinning og behandling av avfall http://www.lovdata.no/for/sf/md/xd-20040601-0930.html

FOR 2004-06-01 nr 931: Forskrift om begrensning av forurensning http://www.lovdata.no/for/sf/md/xd-20040601-0931.html

FOR 1984-11-02 nr 1809: Forskrift om fysisk beskyttelse av nukleært materiale og nukleære anlegg http://www.lovdata.no/for/sf/ho/xo-19841102-1809.html

FOR 2000-05-12 nr 433: Forskrift om besittelse, omsetning og transport av nukleært materiale og flerbruksvarer http://www.lovdata.no/for/sf/ho/xo-20000512-0433.html

FOR 2003-05-09 nr 568: Forskrift om anvendelsen av lov om strålevern og bruk av stråling på Svalbard og Jan Mayen http://www.lovdata.no/for/sf/ho/xo-20030509-0568.html

FOR 1996-12-06 nr 1127: Forskrift om systematisk helse-, miljø- og sikkerhetsarbeid i virksomheter http://www.lovdata.no/for/sf/ad/xd-19961206-1127.html

Oppfølging og behandling 

Stråling gir ikke tidlige livstruende symptomer, og normalt utgjør ikke en strålingsskadet person noen helserisiko for legen. Det er kun ved store eksponeringer at legen må beskytte seg med bly e.l.. Ikke rør ukjente gjenstander i pasientens besittelse. Flytt pasient og personell til et annet rom inntil slike eventuelle gjenstander er undersøkt av strålingsspesialist. Ved mistanke om forurensning må man bruke isolasjonsprosedyrer for å unngå spredning.

Foreta fullstendig blodtelling hver 4. – 6. time de første 24 timene. Ved akutt eksponering må man følge med etter eventuelt fall i lymfocytter. Hvis hvite og plater er unormalt lave ved første blodtelling er det viktig å overveie om eksponeringen kan ha forekommet for 3-4 uker siden.

Ved diagnose eller mistanke skal helsemyndigheter og strålevernet varsles:

67 16 26 00 (Strålevernets vakttelefon)

Det er også viktig å huske på den meget lange halveringstiden til radioaktive stoffer. Dette betyr at disse stoffene finnes i naturen og i oss lenge etter eksponeringen er skjedd. Se video om radioaktivitet i området rundt Tsjernobyl 20 år etter katastrofen:

Forebygging

Det er Statens Strålevern som håndhever de ulike grenseverdiene når det gjelder ioniserende stråling, og som fører kontroll med virksomheter og arbeidstakere. Erfaring med stråleskader rundt om i verden førte etter hvert til opprettelsen av en internasjonal komité som arbeider med å samle og oppdatere kunnskap om ioniserende stråling, utvikle begrepsapparat, en filosofi og en strategi for strålevern samt å anbefale et ambisjonsnivå for strålevern i form av retningslinjer og grenseverdier. Denne organisasjonen heter ICRP (International Commission for Radiation Protection). Strålevernet bygger sitt arbeid på ICRP og anbefaler at strålevern vurderes på grunnlag av og etterlever visse prinsipper:

•  Berettigelse
  • Fordelene ved virksomheten må grunngis ved at de er større enn ulempene for individer/samfunn.
• Optimalisering
  • Strålebruk og vern i virksomheter skal innrettes slik at doser til impliserte personer og antall eksponerte blir lavest mulig ut fra praktiske, tekniske, økonomiske og sosiale forhold.
• Dosebegrensning
  • En øvre grense for akseptabel risiko som en virksomhet påfører personer.
  • Personlig verneutstyr er selvfølgelig også svært viktig, særlig ifht. røntgenavdelinger og kjernekraft.     

 Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no

Referanser til spesielt interesserte

• Henriksen, Ingebretsen, Storruste, Strand, Svendby, Wethe: «Stråling og helse», 1993, andre utgave.
• Moen(red) «Fysiske og biologiske arbeidsmiljøfaktorer, samt arbeidsulykker. Del I», 2003.
• Statens strålevern, især følgende link:

 http://www.nrpa.no/dav/075aa1a84e.pdf