Isotopafkast og filterrum, strålehygiejne

Transkript

1 Isotopafkast og filterrum, strålehygiejne Holger Jensen, Cyklotronchef, Fysiker Lic. Scient. PET- og Cyklotronenheden, Afsnit 3982, Rigshospitalet, Blegdamsvej 9, 2100 København Ø. Danmark. Tlf (dagtimer) Vagt tlf

2 Agenda 1. Lidt om Rigshospitalet og Klinik for Klinisk Fysiologi, Nuklearmedicin og PET 2. Lidt mere om PET. 3. Lidt om isotop produktion og cyklotronafskærmning GOTO 3 4. Ny skorsten til isotopafkast og nyt filterrum 5. Strålehygiejne og vore forholdsregler i nuværende byggesag. GOTO straalehygiejne pdf

3 1A Lidt om Klinik for Klinisk Fysiologi, Nuklearmedicin og PET Rigshospitalet og Glostrup: 1200 senge, ansatte, 6GKr budget, publikationer. Klinik for Klinisk Fysiologi, Nuklearmedicin og PET: 0 senge, 250 ansatte, 120 (+60) MKr budget, +165 publikationer, Udstyr for MKr (En stor del fra The John and Birthe Meyer Foundation ) patient undersøgelse, + Glostrup P 3

4 1B Lidt om PET- og radiokemienheden PET- enheden: PET + Kemi + Cyklotron, ansatte, 6 PET/CT, 1 PET/MR, 1 HRRT hjerne skanner, 1 µpet PET- and RTP skanninger pr. år, Strålehygiejnisk ansvarlig for Kemi og Cyklotron: Holger Jensen Radiokemi enheden: 6 radiokemi GMP laboratorier, 16 hot cells. 10 kemikere, 2 farmaceuter, 5 bioanalytikere, 10 studerende Markedsføringstillladelse for 2 produkter: [ 18 F]FDG og 81 Rb/ 81m Kr. Sælges til hospitaler i hovedstadsregionen og Sydsverige P 4

5 1C Lidt om Radiokemienheden 6 radiokemi laboratorier. Fremstilling af radioaktivt mærkede lægemidler Et lige lab. lige under kommende filterrum

6 1D Lidt om Cyklotronenheden Cyklotron enheden: Scanditronix MC32 (1992) and CTI/Siemens RDS Eclipse HP (2005) 2 fysikere, 3(+1) teknikere, 6 studentermedhjælpere (fysikstuderende fra NBI), Ingen service kontrakter, 18 F, 11 C, ( 13 N) på begge cyklotroner (11 and 16 MeV) 15 O, 82 Rb/ 82m Kr, 111m Cd og 211 At kun med MC32 (d- and α-beam og 16/32 MeV) 18 F og 11 C vores 2 vigtigste isotoper. Middel succes rate siden 2006: 99.1% Side 7 P 7

7 Agenda 1. Lidt om Rigshospitalet og Klinik for Klinisk Fysiologi, Nuklearmedicin og PET 2. Lidt mere om PET. P 8

8 2A: A few words about PET (Ref. S. Holm) PET = Positron Emission Tomography Radioaktivet: Atomkerner omdannes til stabile kerner. Udsender overskudsenergi i form af typisk α, β og/eller γ stråling. Atomkerner: Består af protoner og neutroner β + henfald: p n + e + + ν b + e - γ2 511 kev γ1 511 kev Resultat: To γ-fotoner på en næsten ret linie som indeholder henfaldspunktet. P 9

9 2B: A few words about PET (Ref. S. Holm) Typical resolution 4-6 mm Coincidence events determine sampling paths (Lines Of Response) P 10 GE Advance PET (1993)

10 2C: A few words about PET/CT (Ref. T.L. Klausen) CT PET attenuation of photons structure / anatomy P 11 Annihilation distribution of tracer function / physiology

11 2D: A few words about PET/CT (Ref. L. Højgaard) CT PET PET/CT PET/CT December 2001 P 12

12 2E: A few words about PET/MR (Ref. L. Højgaard) Biograph mmr the worlds first simultaneous, whole-body molecular MR Copenhagen PET/MRI P 13

13 2F: A few words about PET/MR (Ref. L. Højgaard) Morfologi, fysiologi & molecular imaging.i en og samme scanner samtidigt MR PET P 14

14 Agenda 1. Lidt om Rigshospitalet og Klinik for Klinisk Fysiologi, Nuklearmedicin og PET 2. Lidt mere om PET. 3. Lidt om isotop produktion og cyklotronafskærmning P 15

15 3A: Lidt kernefysik Z 1 Elektrisk frastødende Coulomb kraft: F Coulomb = (e 2 /4 0 ) (Z 1 Z 2 /r 2 ). Z 2 De såkaldte stærke vekselvirkninger i atomkerner - F SI bliver stærkere end de frastødende Coulomb kræfter for afstande mellem nukleonerne på nogle få femto-meter, fm (= m). For reaktionen p + 18 O 19 F ex kan Coulomb kraften overvindes med projektil hastigheder på km/s! En kraftig partikel accelerator (f.eks. en cyklotron) er derfor nødvendig. Det er kvantemekanik og vi opererer med reaktionstværsnit: σ 18O(p,n)18F P 16

16 3B: Et eksempel Produktion af 18 F, til 18F-FDG for skanning af primært patienter med kræft: 18 O(p,n) 18 F, E p = (11) MeV, I p = 35-50(60+) A Før P Efter O F n t s P 17

17 3C: Vore 2 cyklotroner på Rigshospitalet. CTI, RDS Eclipse HP, 2005, 11 MeV Scanditronix MC32, 1992, 32 MeV Beam power: 100µA*32MeV = 3,2 kw Total power: 130 kw (Eff.= 130/4,2 = 40,6) svarer til 26 typiske parcelhuse ( à 5 kw). P 18

18 3D Cyklotron bunker, 2m beton vægge 0,45m + jord 2m Alm. + tung beton 2m P 19

19 A few words about the shielding of cyclotron N m concrete 1.50 N m concrete 1.70 N m concrete 0.43 N m concrete outer wall P 20 Conduit for cables m concrete/heavy sandwich 0.23 N H N N m

20 3E Udgravning til skorsten og ventilationskanaler Udgravning blotter afskærmning delvist, hvorfor vi har indført skærpede sikkerhedsregler i uge Udgravninger bag grøn stiplet linie må kun udføres i ugerne ,45m + 2,8m jord Bag rød stiplet linie kan der arbejdes i hele byggeperioden. P 21

21 Agenda 1. Lidt om Rigshospitalet og Klinik for Klinisk Fysiologi, Nuklearmedicin og PET 2. Lidt mere om PET. 3. Lidt om isotop produktion og cyklotronafskærmning 4. Ny skorsten til isotopafkast og nyt filterrum P 22

22 4A: Gammel og ny skorsten. I Bekendtgørelse nr. 954 af 23. oktober 2000 omkring brug af åbne radioaktive kilder kræves det, at Udsugningskanaler skal udmunde mindst 2 meter over Ny taghøjde skorsten af vers. de 1, omliggende bygninger 75m, ? 50 TBq/år Blev meget dyr! (mere end en ny cyklotron) Start på Nordfløj Gammel skorsten, TBq/år Ny skorsten, vers. 2, 17m, 2017! 10 TBq/år P 23

23 4B: Arkitektens vision Filterrum Skorsten P 24

24 4C: Filter bunker P 25

25 4D: A few words about stack monitor system Risk analysis (max. 0.1 msv to the public per year.) Distribution of wind and simulation of how the released radioactive gas is spread by Vindenergiafdelingen, DTU at Risø Chimney vers. 1 (3) approved by authorities d. 31/10/11 (19/04/17). Maximum allowed release 50 (10) TBq per year. Construction program made by, Niras, d. 22/11/12 (31/01/17). Budget approved 2014 (2017). Vers. 1 turned out to be VERY expensive. Vers. 3: May-October P 26

26 4E: Spredningsberegninger P 27

27 Agenda 1. Lidt om Rigshospitalet og Klinik for Klinisk Fysiologi, Nuklearmedicin og PET 2. Lidt mere om PET. 3. Lidt om isotop produktion og cyklotronafskærmning 4. Ny skorsten til isotopafkast og nyt filterrum 5. Strålehygiejne og vore forholdsregler i nuværende byggesag. P 28

28 5A: Strålehygiejne og diverse forholdsregler Lovgivningen foreskriver: SIS = Sundhedsstyrelsen, Strålebeskyttelse (tidl. Statens Institut for Strålehygiejne) Som ansat må vi maksimalt få en dosis pr. år på 20 msv fra ioniserende stråling. Ingen i almenbefolkningen må få mere end 0,1 msv/år fra vores virksomhed. D.v.s. 200 gange mindre end hvad vi må få. Gælder også for denne byggesag. Det er denne grænse, vi skal overholde. Som strålehygiejnisk ansvarlig fysiker for Cyklotron- og Radiolkemiafdelingen er det mit ansvar. P 29

29 5B: Strålebeskyttelse Baggrundsstråling: Den naturlige baggrundsstråling i Danmark ligger på ca. 4,0 msv pr. år. D.v.s. 40 gange hvad I må få under byggesagen. P 30

30 5C: Strålebeskyttelse Ioniserende stråling: Ionizing radiation Original molecules Ionizing Ionizing Free radicals Repair Radiation damage, DNA and RNA damage, changed molecules, No repair or wrong repair Normal celle Mutant celle P 31 Dead celle

31 5D: Strålebeskyttelse Hvor farligt er det? Risikofaktor P = 0,00005/mSv Statistisk set betyder det at: bestrålet med 0,1 msv 5 dødsfald 4 msv/dansker/år 1000 dødsfald/år i DK Dosis på 0,1 msv 0,005 promille risiko for at udvikle dødelig cancer. Dette svarer til: 2 timers kanoferie 60 år gammel i 1,8 time 2 glas rødvin 5 cigaretter P 32

32 5E: Strålebeskyttelse Hvordan sikrer vi ingen ulykker Reduceret afskærmning giver risiko for MEGET store stråledoser ude på byggepladsen når cyklotronen er i drift. Følgende aftale med SIS: 1. Adgang forbudt mellem 22:00 og 9:00 i byggeperiode 17/7-13/8/ Vi har kun produktioner mellem 3:30 og 9: Vagt på pladsen mellem 3:30 og 9:00 sikrer ingen adgang. 4. D.v.s. ingen fare. Men skulle det alligevel ske: 1. 2 røde lamper på byggepladsen i forbindelse med beam/fare. 2. Alle skal forlade pladsen hvis lamperne blinker/lyser. P 33

33 5F: Strålebeskyttelse Hvordan sikrer vi ingen ulykker Brug af TLD er og elektronisk dosismeter på byggepladsen. P 34

34 Dosismeter nr. Dosismeter nr. Dosismeter nr. Dosismeter nr. Dosismeter nr. 5G: Strålebeskyttelse Hvordan sikrer vi ingen ulykker Registrering af daglige doser målt med elektronisk dosismeter UGE Mandag Tirsdag Onsdag Torsdag Fredag Start Slut Dosis Start Slut Dosis Start Slut Dosis Start Slut Dosis Start Slut Dosis Allan Wellan Anders schmidt Brian Holst Brian Olsen Dariusz Krzminski Emanuel Teodor Henning Egon Jensen Holger Jan Jensen Jan Duus Jensen Jan Stysiek Jesper Horn Pedersen Jørn Christian Nielsen Kristian Fogh Lars Henrik Koustrup Otto Lars Peter Jørgensen Mike Milwertz Johnsen Nicklas Colding Blom Niels Allan Christensen [µsv] [µsv] [µsv] [µsv] [µsv] [µsv] [µsv] [µsv] [µsv] [µsv] [µsv] [µsv] [µsv] [µsv] [µsv] P 35

35 5H: Strålebeskyttelse Hvordan sikrer vi ingen ulykker Gæster som ikke er blevet registreret hos SIS bruger nedenstående skema S1: Registrerer adgang til byggepladsen for alle. Brug dette skema. UGE 29 Registrering af gæster på byggepladsen, som ikke får udleveret TLD. Besøgs Dato Navn Firma Fødselsdato Start dosis [µsv] Slut dosis [µsv] Dosis [µsv] Godkendelse P 36

36 5I: Strålehygiejne og diverse forholdsregler RH - Etablering af nyt Isotopafkast Navne for deltagelse i undervisning i strålehygiejne. BH/Bruger Underskrift Dato Niels Allan Christensen Holger Jan Jensen Total Rådgiver - Niras Kristian Fogh Nicklas Colding Blom Henning Egon Jensen Jesper Horn Pedersen Thomas Sørensen Lund Per Frandsen S1 - CCB Jan Stysiek Allan Wellan Jan Duus Jensen Niklas Jacobsen Lars Henrik Koustrup Otto Dariusz Krzminski Patrick Henriksen S2 - JS Ventiltion, CURAVVS, Steen Naabye Søren Duval Brian Holst P 37

37 5J: Strålehygiejne og diverse forholdsregler Sikkerhedsregler: Notat strålehygiejne docx P 38

38 Agenda 1. Lidt om Rigshospitalet og Klinik for Klinisk Fysiologi, Nuklearmedicin og PET 2. Lidt mere om PET. 3. Lidt om isotop produktion og cyklotronafskærmning 4. Ny skorsten til isotopafkast og nyt filterrum 5. Strålehygiejne og vore forholdsregler i nuværende byggesag. 6. Tilbage til start GOTO 1 P 39

39 4B: Some history the beginning of it all M.K. Craddock, TRIUMF, Canada.

40 4D: Our cyclotrons at Rigshospitalet. CTI, RDS Eclipse HP, 2005, 11 MeV Scanditronix MC32, 1992, 32 MeV Beam power: 100µA*32MeV = 3,2 kw Total power: 130 kw (EF=40,6) svarer til 26 typiske parcelhuse ( à 5 kw). Side 41

41 4G: The world record Side 42 SRC superconducting ring cyclotron, RIKEN, 2006, 2600 MeV, 8300 t, d=12.4 m