 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||||||||||
|
1. Úvod Po rozdelení spoločného štátu Slovákov a Čechov v roku 1993 sa ukázalo, že všetky významnejšie experimentálne zariadenia pre jadrovú fyziku zostali v Českej republike. Túto skutočnosť si medzi prvými uvedomili pracoviská vysokých škôl prírodovedeckého a technického zamerania a fyzikálne pracoviská SAV, pretože s ťažkosťami vedeli zabezpečiť výuku a prípravu odborníkov na zvládnutie urýchľovačových a jadrovo-energetických technológií. V roku 1996 na základe aktivity pracovísk vysokých škôl, SAV a MZ SR, vláda SR poverila predsedu Úradu pre normalizáciu, metrológiu a skúšobníctvo SR realizovať zámer vybudovania Cyklotrónového laboratória (neskôr premenovaného na Cyklotrónové centrum SR) v rámci Slovenského metrologického ústavu (SMÚ) v Karlovej Vsi. V roku 1999 vláda SR prijala uznesenie o dobudovaní Cyklotrónového centra SR (CC SR) podľa vypracovaného Technického zadania. V uznesení sa stanovil spôsob financovania výstavby CC SR predovšetkým zo zdrojov získaných z deblokácie dlhu RF voči SR a z grantu Medzinárodnej komisie pre atómovú energiu (MAAE) na zavedenie výroby rádiofarmák v SR. Taktiež sa určili priority etáp budovania CC SR, v ktorých sa kládol dôraz na budovanie funkčných technologických celkov s prednostným vybudovaním komplexu pozitrónovej emisnej tomografie a laboratória atómovej fyziky CC SR. Pod komplexom pozitrónovej emisnej tomografie sa V druhej etape výstavby CC SR sa v areáli SMÚ vybuduje objekt s cyklotrónom DC-72 urýchľujúcim protóny na energie 72 MeV a produkujúci zväzky urýchlených iónov až do Xe. V objekte s cyklotrónom DC-72 sa budú vyrábať ďalšie rádiofarmaká pre zdravotníctvo, budú sa využívať zväzky na rádioterapiu zhubných nádorov, na vedecko-technické a priemyselné aplikácie a na výchovno-vzdelávací proces pri príprave odborníkov. Po ukončení obidvoch etáp budovania CC SR v Karlovej Vsi sa v areáli SMÚ budú nachádzať dva cyklotróny, ktoré možno klasifikovať ako intenzívne zdroje ionizujúceho žiarenia. Základnou úlohou Úradu pre normalizáciu, metrológiu a skúšobníctvo (ÚNMS SR) ako investora stavby je realizácia výstavby týchto objektov CC SR tak, aby bol minimalizovaný vplyv CC SR na životné prostredie a boli dodržané slovenské právne normy, týkajúce sa ochrany zdravia obyvateľstva pred účinkami ionizujúceho žiarenia. V súčasnosti sa vypracováva projektová dokumentácia pre obidva objekty CC SR v Karlovej Vsi. Pre prvý objekt CC SR - PET komplex, ktorý bude v rekonštruovanom objekte I, je vypracovaná projektová dokumentácia na stavebné povolenie. Súčasne sa vypracováva projektová dokumentácia na územné rozhodnutie pre druhú časť CC SR, ktorá bude v objekte J. Pri vypracovávaní projektovej dokumentácie obidvoch objektov sa kladie mimoriadny dôraz na projektovanie radiačnej ochrany. Obidva cyklotróny CYCLONE 18/9 aj DC-72 sú podľa §17b zákona NR SR č.470/2000 Z.z., ktorým sa mení a dopĺňa zákon NR SR č.272 Z.z. o ochrane zdravia ľudí v znení neskorších predpisov a v zmysle výkladu §11 Vyhlášky MZ SR č.12/2001 Z.z. o požiadavkách na zabezpečenie radiačnej ochrany zaradené do 6. triedy zdrojov ionizujúceho žiarenia, pretože sú určené na výrobu rádionuklidov. V porovnaní s jadrovým reaktorom, cyklotróny produkujú - ako vedľajší produkt svojej činnosti - mnohonásobne menšie množstvo rádionuklidov. Od jadrových reaktorov sa však odlišujú predovšetkým tým, že cyklotróny sú vypínateľné zdroje ionizujúceho žiarenia. To znamená, že vypnutím zväzku urýchlených nabitých častíc sa vypnú aj zdroje ionizujúceho žiarenia. 2. Požiadavky na zabezpečenie radiačnej ochrany obyvateľstva a pracovníkov so zdrojmi ionizujúceho žiarenia Radiačná ochrana CC SR je riešená tak, aby ožiarenie pracovníkov so zdrojmi ionizujúceho žiarenia alebo iných osôb neprekročilo limity ožiarenia ustanovené všeobecne záväzným predpisom. Podľa Vyhlášky č.12/2001 platia nasledujúce limity ožiarenia pre profesionálnych pracovníkov a pre obyvateľstvo. Limity ožiarenia pracovníkov so zdrojmi ionizujúceho žiarenia sú :
Limity ožiarenia žiakov a študentov sú od kalendárneho roku, v ktorom dovŕšia 16. rok veku, do konca kalendárneho roku, v ktorom dovŕšia 18. rok veku:
Limit ožiarenia tehotných žien, ktoré pracujú so zdrojmi ionizujúceho žiarenia mimo kontrolovaného pásma, je ekvivalentná dávka 1 mSv v oblasti brucha alebo v dolnej časti trupu počas celého tehotenstva. Podrobnejšie informácie o limitoch ožiarenia tehotných žien, žiakov a študentov sú vo Vyhláške MZ SR č.12/2001. Limity ožiarenia obyvateľstva sú:
Limity ožiarenia sa pre obyvateľstvo v okolí pracoviska so zdrojmi ionizujúceho žiarenia vzťahujú na priemerné ožiarenie kritickej skupiny obyvateľov vypočítané pre všetky cesty ožiarenia zo všetkých zdrojov ionizujúceho žiarenia a pre všetky možné činnosti vedúce k ožiareniu. Miera obsahu rádionuklidov, ktorá umožňuje uvádzanie rádioaktívnych materiálov do životného prostredia na základe povolenia je prípustná:
Podľa zákona NR SR č.470/2000, čl.1 je smerná hodnota ukazovateľ alebo kritérium na posudzovanie radiačnej ochrany, ktorého prekročenie alebo nesplnenie spravidla signalizuje podozrenie, že radiačná ochrana nie je optimalizovaná. Podľa §4 Vyhlášky MZ SR č.12/2001 smerné hodnoty na preukazovanie racionálne dosiahnuteľnej úrovne radiačnej ochrany sú:
Pre projektovanie radiačnej bezpečnosti sa v zmysle znenia zákona NR SR č.470, §17f zaviedol program kvality. Tento program zabezpečenia kvality projektovania radiačnej bezpečnosti platí pre všetky stupne projektovania od územného rozhodnutia, cez stavebné povolenie až po realizačný projekt stavby a týka sa všetkých zdrojov ionizujúceho žiarenia v PET komplexe, a to vo výrobe, výskume a pri využití rádiofarmák na vyšetrenie pacientov na oddelení nukleárnej medicíny. 3. Radiačná ochrana obyvateľstva pred zdrojmi ionizujúceho žiarenia CC SR v Karlovej Vsi Princípy radiačnej ochrany a bezpečnosti sú uplatnené tak, aby boli zohľadnené technické a organizačné požiadavky, smerné hodnoty a postupy na preukázanie racionálne dosiahnuteľnej úrovne radiačnej ochrany podľa §4 Vyhlášky MZ SR č.12/2001. V súčasnosti je :
Pri projektovaní radiačnej ochrany v CC SR sa použili medzinárodne overené metódy výpočtu ochranných tienení a šírenia rádionuklidov v životnom prostredí. Výsledky výpočtov ochranných tienení a ďalších bariér proti preniknutiu zdrojov ionizujúceho žiarenia do životného prostredia sú overované nezávislými odborníkmi a porovnávané s výsledkami meraní pri podobných urýchľovačových centrách v iných vyspelých krajinách. 4. Kritická skupina obyvateľstva Pod kritickou skupinou obyvateľstva rozumieme obyvateľov dotknutej oblasti v okolí CC SR, ktorí sú potenciálne vystavení ožiareniu väčšiemu ako je stotina smernej hodnoty. Na obr.č.1 je ukázaný nákres oblasti s areálom SMÚ, v ktorom budú vybudované objekty CC SR.
Obr. č. 1. Areál SMÚ a lokalizácia CC SR. Kružnicou je ohraničená predpokladaná oblasť dotknutého životného prostredia na okruhu 500m. Dotknutú oblasť definujeme ako územie, v ktorom pobýva kritická skupina obyvateľstva. Dotknutá oblasť sa rozprestiera do vzdialenosti 500 m od PET komplexu. Ožiarenie obyvateľstva závisí od rozloženia zdrojov žiarenia v životnom prostredí. Taktiež závisí na celom rade faktorov, ako je napr. spôsob využívania prostredia obyvateľmi, ich vek, anatomická a fyziologická charakteristika. Pritom ale nie je možné určiť dávky, ktoré obdrží jednotlivec. Preto je potrebné určiť menšiu skupinu obyvateľov, ktorá reprezentuje jednotlivcov, pre ktorých je expozícia najzávažnejšia a ktorí obvykle môžu obdržať najvyššie dávky žiarenia. Podľa demografických údajov lokality uvedených v štatistickej ročenke z roku 1995 sa určilo rozdelenie obyvateľstva dotknutej oblasti, tab.č.1. Obyvatelia boli rozdelení na skupiny: pracovne aktívni obyvatelia, ženy, deti a dôchodcovia. Tab.č.1 Rozdelenie obyvateľov z kritickej skupiny na dotknutom území.
Priestorové rozdelenie obyvateľstva v dotknutej oblasti je značne nehomogénne. Prvé maximum hustoty pobytu obyvateľov je v blízkom okolí objektu J v samotnom areáli SMÚ. V areáli SMÚ pôsobia i ďalšie organizácie. Na tomto území je okolo 500 zamestnancov. Druhé maximum hustoty obyvateľstva je v predpokladanej oblasti dotknutého územia Karlova Ves, v ktorom sú rodinné a poschodové obytné domy. Zostávajúce okolie areálu SMÚ pozostáva z územia s lesoparkom so sporadicky rozmiestnenými chatami a zo záhrad so záhradnými domčekmi. Lokalita areálu SMÚ je charakterizovaná anizotrópnym rozdelením smeru vetra, obr.č.2. Pri hodnotení úväzku efektívnej dávky jednotlivca z príjmu rádionuklidov vdychovaním, ktorý by mal byť spriemerovaný cez obyvateľov kritickej skupiny je preto potrebné použiť vážený priemer, ktorý by vychádzal z reálneho priestorového rozdelenia pobytu obyvateľov v dotknutej oblasti. Odhad priestorového rozdelenia pobytu obyvateľov kritickej skupiny sa urobil na základe leteckých snímkov dotknutej oblasti a obhliadkou obydlí obyvateľov v dotknutej oblasti, ako aj na základe informácií o počtoch zamestnancov organizácií pôsobiacich v dotknutej oblasti.
Obr.č.2 Veterná ružica (percentuálna početnosť smerov vetrov) v lokalite výstavby objektu J CC SR [1]. Na obr.č.3 je ukázané priestorové rozdelenie pobytu obyvateľov kritickej skupiny v dotknutej oblasti. Čísla na obrázku reprezentujú počet obyvateľov na ploche 50x50 m2. V pozadí obrázku sú pre názornosť ukázané izodózy úväzku efektívnej dávky jednotlivca z príjmu rádioaktívneho plynu 41Ar, ktorý je vypúšťaný z komína ventilácie PET komplexu. Izodózy boli počítané pre veternú ružicu zmeranú v Ivanke pri Dunaji v Bratislave, ktorá je podobná ako v lokalite areálu SMÚ. Izodózy na obr.č.3 sú značne deformované a potvrdzujú, že iba priemer úväzku efektívnej dávky, ktorý je vážený cez konkrétne rozdelenie pobytov obyvateľstva v dotknutej oblasti je dostatočne reprezentatívny pre určenie hodnoty priemernej efektívnej dávky kritickej skupiny v zmysle §37 Vyhlášky č.12/2001.
Obr.č.3 Priestorové rozdelenie pobytu obyvateľov kritickej skupiny, hodnoty izodóz sú v pomerných jednotkách [2]. 5. Vplyv zdrojov ionizujúceho žiarenia v CC SR na životné prostredie PET komplex na výrobu, výskum a využitie pozitrónových rádionuklidov je projektovaný v rekonštruovaných priestoroch objektu I v areáli SMÚ. Objekt I je nová budova s laboratórnymi priestormi. V súčasnosti je v nej v prevádzke pracovisko metrológie ionizujúceho žiarenia. PET komplex pozostáva zo štyroch technologických celkov s rozdielnou činnosťou. Prvým je časť cyklotrónu CYCLONE 18/9, v ktorom sa pomocou 18 MeV protónov alebo 9 MeV deuterónov ožarujú terče. Maximálna intenzita zväzku protónov je 100 mA. Cyklotrón je umiestnený v kobke s betónovým ochranným tienením, ktoré znižuje prenikanie radiácie na zanedbateľnú úroveň. V miestach životného prostredia nad kobkou cyklotrónu je hodnota ročnej efektívnej dávky ožiarenia obyvateľa menej ako tretina smernej hodnoty na projektovanie radiačnej ochrany podľa Vyhlášky č.12/2001. Po interakcii protónov s jadrami materiálu terčov vznikajú pozitrónové rádionuklidy, ktoré sú potom vedené potrubím do druhej, rádiochemickej a rádiofarmaceutickej časti PET komplexu. V rádiochemických a rádiofarmaceutických laboratóriách, vybavených horúcimi komorami so syntetizačnými modulmi na výrobu rádiofarmák, sa pracuje s krátkožijúcimi otvorenými pozitrónovými rádionuklidmi. Rádiochemická a rádiofarmaceutická časť PET komplexu neprispieva do radiačnej záťaže obyvateľstva. Vyrobené rádiofarmaká budú distribuované na pracoviská nukleárnej medicíny v SR. Časť z týchto rádiofarmák bude dodaná do tretieho celku PET komplexu, na pracovisko nukleárnej medicíny s pozitrónovým emisným tomografom. Na pracovisku nukleárnej medicíny bude aj jednofotónová emisná počítačová tomografia (SPECT), pre ktorú sa budú dodávať rádiofarmaká z budúceho objektu J CC SR. V dôsledku vyšetrení pacientov na oddelení nukleárnej medicíny CC SR je možné prenikanie rádioaktívnych plynov a aerosolov do životného prostredia. Radiačná záťaž obyvateľstva v dôsledku prevádzky oddelenia nukleárnej medicíny je však nízka, menšia ako v okolí iných oddelení nukleárnej medicíny v nemocniciach SR. Poslednou prevádzkou PET komplexu, v ktorej sa pracuje so zdrojmi ionizujúceho žiarenia sú zberné nádrže na kvapalný rádioaktívny odpad. Zberné nádrže sú vybavené ochranným tienením a sú umiestnené mimo objekt I. V miestach nad zbernými nádržami je úroveň radiácie na úrovni menej ako tretina smernej hodnoty podľa Vyhlášky č.12/2001. Rozdelenie ročnej efektívnej dávky externého a interného ožiarenia obyvateľov pobývajúcich v okolí PET komplexu zo všetkých možných zdrojov je na obr.č.4 [2]. Komplex CC SR s cyklotrónom DC-72 v objekte J (CC SR-J) je hlavným objektom CC SR. V CC SR-J sa plánuje činnosť, ktorá bude v prvom rade využívaná zdravotníctvom. Bude to výroba a výskum rádiofarmák pre kliniky nukleárnej medicíny a produkcia ožarovacích zväzkov pre protónovú a neutrónovú rádioterapiu zhubných nádorov. Významnými budú vedecko-technické aplikácie pri využívaní zväzkov mnohonásobne nabitých ťažkých iónov CC SR-J v oblasti výskumu nových materiálov. Na pracoviskách CC SR-J budú ďalej unikátne zväzky protónov deuterónov a neutrónov, ktoré sa budú využívať aj k výuke študentov a doktorandov vysokých škôl a SAV. Z hľadiska projektovania radiačnej ochrany delíme CC SR-J na päť celkov: urýchľovačová časť, časť produkcie rádionuklidov a rádiofarmák, hadrónová (protónová a neutrónová) rádioterapia, časť vedecko-technických aplikácií a pedagogická časť. Osobitnú časť CC SR-J, dôležitú z hľadiska projektovania radiačnej ochrany, tvoria činnosti a zariadenia na zabezpečenie inžinierskych služieb, napríklad likvidácia rádioaktívnych odpadov. Urýchľovačová časť pozostáva z cyklotrónového urýchľovača DC-72 protónov (s energiou do 72 MeV a intenzitou do 50 mA), deuterónov a mnohonásobne nabitých ťažkých iónov (až do 18Xe) s rozvodom zväzkov. Cyklotrón DC-72 má vyvedené dva zväzky s opačným smerom pohybu urýchlených častíc. Zväzky môžu byť vyvedené súčasne, avšak ich celková intenzita nemôže prekročiť maximálnu intenzitu jedného zväzku. Cyklotrón DC-72 je umiestnený v kobke s ochranným tienením pred prenikaním neutrónov a gama žiarenia do okolia. Do tejto časti patria aj trezory tuhých rádioaktívnych odpadov vyprodukovaných v urýchľovačovej časti CC SR-J. Výroba rádionuklidov a rádiofarmák pozostáva z dvoch bunkrov s terčovými komorami na výrobu 123I, 81Rb a bunkra na výrobu rádionuklidov v tuhých terčoch. V tejto časti sú ďalej rádiochemické laboratóriá na výrobu a výskum rádiofarmák a laboratóriá na kontrolu kvality rádiofarmák. Do tejto časti patrí zberná nádrž tekutých rádioaktívnych odpadov z rádiochemických laboratórií a trezory tuhých rádioaktívnych odpadov z terčových komôr a z rádiochemických laboratórií. Rádioterapeutická časť CC SR-J pozostáva z ožarovne s protónovou rádioterapiou zhubných nádorov oka a z experimentálnej neutrónovej ožarovne pre radiačnú biofyziku. Časť vedecko-technických aplikácií a pedagogická časť budú mať vyvedené tri zväzky. Koncové zariadenia týchto zväzkov zatiaľ nie sú konkrétne špecifikované. Zariadenia na likvidáciu rádioaktívnych odpadov sú zaradené do poslednej časti radiačnej ochrany CC SR-J. Patrí sem ventilačný systém aktívnych priestorov CC SR-J, špeciálna kanalizácia a centrálne zberné nádrže tekutých rádioaktívnych odpadov. Rádiačná ochrana obyvateľstva pred zdrojmi ionizujúceho žiarenia CC SR v objekte J bola riešená podobným postupom ako v PET komplexe. Na obr.č.5 je ukázané sumárne rozdelenie ročnej efektívnej dávky externého a interného ožiarenia obyvateľov pobývajúcich v okolí PET komplexu zo všetkých možných zdrojov v PET komplexe (objekt I) a v komplexe s DC-72 (objekt J) [3]. 6. Záver Na základe výpočtov i porovnaní s obdobnými už existujúcimi komplexami v zahraničí možno konštatovať, že radiačná ochrana CC SR je riešená tak, aby v žiadnej lokalite životného prostredie nebola prekročená smerná hodnota ožiarenia obyvateľa stanovená Vyhláškou č.12/2001 na projektovanie radiačnej ochrany. Opäť pripomíname, že cyklotrón je princípom svojej činnosti vypínateľný zdroj ionizujúceho žiarenia. Je to - v porovnaní s inými zariadeniami využívanými v jadrovej fyzike - klasické zariadenie, ktorého konštrukcia má za sebou 70 rokov vývoja a zdokonaľovania. V súčasnosti vyrábané cyklotróny sa vyznačujú vysokou mierou spoľahlivosti a bezpečnosti prevádzky. CC SR je investícia nanajvýš opodstatnená, bez ktorej nie je možné udržať krok s rozvojom ostatných krajín, ktoré takýmito zariadeniami už dávno disponujú. Cyklotróny patria po kompaktných jednoúčelových elektrónových LINAC-och pre konvenčnú rádioterapiu medzi urýchľovače s najväčším počtom aplikácií v priemysle a v prvom rade v zdravotníctve. CC SR bude bezpochyby podnetom k rozvoju mnohých ďalších odvetví hospodárstva SR.
Obr.č.4 Rozdelenie ročnej efektívnej dávky [mSv/rok] externého a interného ožiarenia obyvateľov pobývajúcich v okolí PET komplexu zo všetkých možných zdrojov.
Obr.č.5 Sumárne rozdelenie ročnej efektívnej dávky [mSv/rok] externého a interného ožiarenia obyvateľov pobývajúcich v okolí PET komplexu zo všetkých možných zdrojov v PET komplexe (objekt I) a v komplexe s DC 72 (objekt J). 
Literatúra [1] S. Antalová a kol. Správa o hodnotení vplyvu CC SR na životné prostredie, ÚNMS SR, Bratislava, 2001. [2] Projektová dokumentácia na stavebné povolenie „PET centrum Bratislava, [3] Pracovný projekt Cyklotrónového centra Slovenskej republiky, ÚNMS SR,
|
|
|
