Radiation Safety: Management and Programs

334 Pages·2017·7.283 MB·English

by  Haydee Domenech (auth.)

Haydee Domenech
Radiation
Safety
Management and Programs
Radiation Safety
Haydee Domenech
Radiation Safety
Management and Programs
123
Haydee Domenech
Miami, FL
USA
ISBN978-3-319-42669-3 ISBN978-3-319-42671-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-319-42671-6
LibraryofCongressControlNumber:2016946325
©SpringerInternationalPublishingSwitzerland2017
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ThisSpringerimprintispublishedbySpringerNature
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To my kids I have always loved so much…
Preface
Thisbookisfocusedonthepracticalaspectsofradiationsafetyorganization,andis
intended for a broad range of professionals in industry, research, education, agri-
culture, and medicine.
After an introduction to the interaction of ionizing radiation with matter, this
book calls attention to important physics fundamentals of the discipline with def-
initions of quantities and units, current approaches to dose and shielding calcula-
tions,detailsofpracticaluseofexistingmeasurementinstruments,andreferstothe
concerns about the effects of low doses of ionizing radiation. Furthermore, this
book discusses the requirements for the different exposure situations according to
the most updated recommendations of the International Commission of
Radiological Protection (ICPR 103) and the International Basic Safety Standards
for Radiation Protection (IAEA GSR Part 3 2014), and emphasizes the role of
optimization and a well-structured and controlled Radiation Protection Program in
buildingastrongsafetyculture,andseekinglevelsofdoseAsLowAsReasonably
Achievable (ALARA).
This book also highlights the relevant legislation and regulations governing
Radiation Safety in USA, and incorporates other topics of interest, including:
radioactive waste management practices and transport of radioactive materials
regulations as part of the control of public exposures, the importance of the
assessmentofpotentialexposuresofworkersandthepublic,dataonaccidentsand
their consequences, and a general overview of emergency planning and
preparedness.
Finally,thebookfocusesonthepracticalaspectsofradiationsafetyorganization
with examples of radiation protection programs for common applications such as:
product irradiation, industrial radiography, well logging, nuclear gauges, custom
and border inspection, and laboratories with unsealed radioactive sources.
Miami, USA Haydee Domenech
vii
Acknowledgments
TheauthorwouldliketothankMagdaEstevezforherhelpwiththeEnglishediting
of the manuscript.
ix
Contents
1 What Does Ionizing Radiation Mean?... .... .... .... ..... .... 1
Further Reading. .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 8
2 Biological Effects of Ionizing Radiation.. .... .... .... ..... .... 9
2.1 Classification of Biological Effects. .... .... .... ..... .... 12
2.2 Radiation Effects During Prenatal Development... ..... .... 16
2.3 Biological Indicators of Radiation Damage... .... ..... .... 17
References. .... .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 20
3 Radiation Sources: Benefits and Risks... .... .... .... ..... .... 23
3.1 Radiation Sources in Medicine.... .... .... .... ..... .... 23
3.2 Radiation Sources in Industry and Agriculture .... ..... .... 28
3.3 Radiation Sources in Research and Education .... ..... .... 31
3.4 Risks and Its Perception. .... .... .... .... .... ..... .... 33
References. .... .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 37
4 Basic Quantities and Units in Radiation Safety.... .... ..... .... 39
4.1 Source Quantities . ..... .... .... .... .... .... ..... .... 39
4.2 Interaction Coefficients and Related Quantities.... ..... .... 41
4.3 Dosimetric Quantities ... .... .... .... .... .... ..... .... 43
4.4 Special Quantities. ..... .... .... .... .... .... ..... .... 45
4.5 Operational Quantities... .... .... .... .... .... ..... .... 50
References. .... .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 53
5 Measuring Instruments and Methods ... .... .... .... ..... .... 55
5.1 Common Counting Methods for Monitoring.. .... ..... .... 56
5.1.1 Gas Detectors . .... .... .... .... .... ..... .... 56
5.1.2 Scintillation Detectors ... .... .... .... ..... .... 59
5.1.3 Solid-State Detectors.... .... .... .... ..... .... 61
5.1.4 Other Detectors .... .... .... .... .... ..... .... 63
5.1.5 Selection Criteria... .... .... .... .... ..... .... 64
xi
xii Contents
5.2 Individual Monitoring and Personal Dosimetry.... ..... .... 64
5.2.1 Film Badge Dosimetry... .... .... .... ..... .... 65
5.2.2 Luminescence Dosimetry. .... .... .... ..... .... 66
5.2.3 Other Personal Dosimeters.... .... .... ..... .... 69
5.2.4 Chemical Dosimetry .... .... .... .... ..... .... 71
5.2.5 Internal Dosimetry.. .... .... .... .... ..... .... 72
References. .... .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 75
6 Dose Assessment ... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 77
6.1 Dose from an External Point Gamma Source. .... ..... .... 78
6.2 Dose from External Beta Sources.. .... .... .... ..... .... 80
6.3 Dose from Neutrons .... .... .... .... .... .... ..... .... 83
6.4 Dose from X-Rays ..... .... .... .... .... .... ..... .... 87
6.5 Dose Due to Intake of Radionuclides... .... .... ..... .... 88
References. .... .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 94
7 Shielding . .... .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 97
7.1 Shielding of Photons.... .... .... .... .... .... ..... .... 98
7.1.1 Point Source Shielding .. .... .... .... ..... .... 98
7.1.2 Extended Source Shielding ... .... .... ..... .... 101
7.1.3 Shielding Against Scattered Radiation... ..... .... 102
7.1.4 Commercial Software ... .... .... .... ..... .... 103
7.2 X-Ray Shielding .. ..... .... .... .... .... .... ..... .... 104
7.3 Shielding from Beta Radiation .... .... .... .... ..... .... 105
7.4 Neutron Shielding. ..... .... .... .... .... .... ..... .... 106
References. .... .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 108
8 Exposure Situations. .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 111
8.1 Types of Exposure Situation.. .... .... .... .... ..... .... 112
8.2 Dose Constraints and Reference Levels . .... .... ..... .... 113
8.3 Types of Assessment ... .... .... .... .... .... ..... .... 114
8.4 Exposure Categories.... .... .... .... .... .... ..... .... 116
References. .... .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 118
9 Regulations and Regulatory Control .... .... .... .... ..... .... 119
9.1 Legal and Regulatory Framework.. .... .... .... ..... .... 119
9.2 Regulatory Control..... .... .... .... .... .... ..... .... 122
9.3 Purpose and Scope of Specific Regulations .. .... ..... .... 122
9.4 Examples of Regulatory Control in United States.. ..... .... 125
References. .... .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 128
10 The Management System for Safety .... .... .... .... ..... .... 131
10.1 Interested Parties to the System ... .... .... .... ..... .... 132
10.1.1 The Regulatory Authority .... .... .... ..... .... 133
10.1.2 Responsibility and Authority.. .... .... ..... .... 133
Contents xiii
10.2 Notification and Authorization .... .... .... .... ..... .... 134
10.2.1 Notification ... .... .... .... .... .... ..... .... 135
10.2.2 Authorization.. .... .... .... .... .... ..... .... 135
10.2.3 Licensing in the United States. .... .... ..... .... 138
10.2.4 Authorization Process ... .... .... .... ..... .... 141
10.3 Technical and Verification Requirements for Safety..... .... 143
10.3.1 Requirements for the Security of Sources ..... .... 143
10.3.2 Defense in Depth... .... .... .... .... ..... .... 144
10.3.3 Good Engineering Practices... .... .... ..... .... 146
10.3.4 Monitoring and Verification of Compliance.... .... 146
10.3.5 Safety Assessment.. .... .... .... .... ..... .... 147
References. .... .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 148
11 General Principles of Radiation Protection... .... .... ..... .... 151
11.1 Justification.. .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 153
11.2 Optimization. .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 155
11.2.1 Analytical Tree .... .... .... .... .... ..... .... 159
11.2.2 Cost-Effectiveness Analysis... .... .... ..... .... 161
11.2.3 Cost–Benefit Analysis ... .... .... .... ..... .... 162
11.2.4 Multiattribute Utility Analysis. .... .... ..... .... 163
11.2.5 Multi-Criteria Outranking Analysis . .... ..... .... 164
11.3 Application of Dose Limits... .... .... .... .... ..... .... 164
References. .... .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 166
12 Occupational Radiation Protection.. .... .... .... .... ..... .... 169
12.1 Occupationally Exposed Individuals.... .... .... ..... .... 169
12.2 Objectives... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 170
12.3 Radiation Safety Officer (RSO).... .... .... .... ..... .... 171
12.4 Radiation Protection Program. .... .... .... .... ..... .... 172
12.5 Classification of Areas .. .... .... .... .... .... ..... .... 174
12.5.1 Controlled Areas ... .... .... .... .... ..... .... 174
12.5.2 Supervised Areas... .... .... .... .... ..... .... 176
12.6 Procedures and Record Keeping... .... .... .... ..... .... 177
12.7 Monitoring Programs ... .... .... .... .... .... ..... .... 180
12.7.1 Individual Monitoring and Exposure Assessment ... 181
12.7.2 Workplace Monitoring... .... .... .... ..... .... 183
12.8 Calibration .. .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 184
12.9 Personnel Education, Qualification, and Training .. ..... .... 184
12.10 Conditions of Service... .... .... .... .... .... ..... .... 187
12.11 Quality Assurance. ..... .... .... .... .... .... ..... .... 188
12.12 Medical Surveillance.... .... .... .... .... .... ..... .... 189
References. .... .... .... ..... .... .... .... .... .... ..... .... 190