حفاظت در برابر تابش

حفاظت در برابر تابش ***حفاظت در برابر تابش*** (به انگلیسی: Radiation protection) یا ***حفاظت پرتویی*** شاخه‌ای از رشته فیزیک بهداشت (Health Physics) است که به‌طور سیستماتیک به مطالعه، ارزیابی، اندازه‌گیری و کنترل اثرات زیان‌بار پرتوهای یونیزان بر انسان، محیط زیست و سایر موجودات زنده می‌پردازد. این رشته ترکیبی از دانش فیزیک، زیست‌شناسی، مهندسی و مدیریت ریسک است و هدف اصلی آن کاهش مواجهه با پرتوها به سطوحی است که ریسک قابل قبول باشد. اصول این حوزه عمدتاً بر پایه توصیه‌های کمیسیون بین‌المللی حفاظت پرتویی (ICRP) و استانداردهای آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) بنا شده است.

## اصول پایه حفاظت پرتویی
حفاظت مؤثر در برابر پرتوهای یونیزان بر سه اصل کلاسیک و یک اصل مدیریتی کلی استوار است:

#### اصل زمان (Time) :
دوز دریافتی از پرتو مستقیماً با مدت زمان مواجهه با منبع پرتو متناسب است. هرچه زمان حضور در میدان تابش کمتر باشد، دوز کل دریافتی نیز کمتر خواهد بود. این اصل در محیط‌های کاری پرتویی (مانند اتاق‌های رادیوگرافی صنعتی، راکتورها یا بخش‌های پزشکی هسته‌ای) بسیار مهم است. بنابراین، برنامه‌ریزی دقیق عملیات، آموزش مهارت‌های سریع و کارآمد، و محدود کردن زمان حضور افراد در مناطق پرخطر از راهکارهای کلیدی است.

#### اصل فاصله (Distance) :
شدت پرتو با افزایش فاصله از منبع طبق قانون مربع معکوس کاهش می‌یابد؛ یعنی اگر فاصله دو برابر شود، شدت پرتو به یک‌چهارم و اگر سه برابر شود، به یک‌نهم کاهش می‌یابد. این اصل یکی از ساده‌ترین و مؤثرترین روش‌های کاهش دوز است. استفاده از ابزارهای بلند (long-handled tools)، ربات‌ها یا افزایش فاصله فیزیکی اپراتور از منبع، کاربردهای عملی این اصل هستند.

#### اصل سپرگذاری یا حفاظ‌گذاری (Shielding) :
استفاده از مواد جاذب پرتو بین منبع و فرد، شدت پرتو را کاهش می‌دهد. انتخاب ماده حفاظی به نوع پرتو بستگی دارد: •  برای پرتوهای آلفا: حتی چند سانتی‌متر هوا یا یک ورق کاغذ کافی است. •  برای پرتوهای بتا: پلاستیک یا شیشه ضخیم. •  برای پرتوهای گاما و ایکس: مواد با عدد اتمی بالا مانند سرب، بتن یا تنگستن. •  برای نوترون‌ها: مواد غنی از هیدروژن (آب، پارافین، پلی‌اتیلن) همراه با جاذب‌های نوترون حرارتی (بور، کادمیوم).

#### اصل ALARA :
اصل ALARA (As Low As Reasonably Achievable) بیان می‌کند که مواجهه با پرتو باید تا حد ممکن پایین نگه داشته شود، حتی اگر کمتر از حد مجاز باشد، مشروط بر اینکه هزینه‌های فنی، اقتصادی و اجتماعی آن منطقی باشد. این اصل فراتر از رعایت حد مجاز، بهینه‌سازی حفاظت را الزامی می‌کند.

## فیزیک پایه پرتوهای یونیزان
برای طراحی برنامه‌های حفاظتی، شناخت دقیق رفتار پرتوها ضروری است. ساختار اتمی و هسته‌ای اتم از هسته (پروتون + نوترون) و ابر الکترونی تشکیل شده است. هسته‌های ناپایدار (رادیواکتیو) از طریق واپاشی آلفا، بتا، گاما یا واپاشی‌های دیگر به حالت پایدار می‌رسند و پرتو منتشر می‌کنند. نیمه‌عمر و انرژی پرتوهای منتشرشده مشخصه هر رادیونوکلئید است.

### منابع پرتو
•  منابع طبیعی: پرتوهای کیهانی، رادون و محصولات واپاشی آن در ساختمان‌ها، پتاسیم-۴۰ در بدن. •  منابع مصنوعی: دستگاه‌های پزشکی (رادیوگرافی، سی‌تی، پزشکی هسته‌ای)، راکتورها، شتاب‌دهنده‌ها، منابع صنعتی.

### برهمکنش پرتو با ماده
•  ذرات سنگین باردار (آلفا): یونیزاسیون شدید، برد کوتاه. •  الکترون‌ها (بتا): یونیزاسیون متوسط، تولید پرتوهای ترمزی (Bremsstrahlung). •  گاما و ایکس: اثرات فوتوالکتریک (انرژی پایین)، پراکندگی کامپتون (انرژی متوسط)، تولید جفت (انرژی بالا). •  نوترون‌ها: برهمکنش الاستیک و غیرالاستیک با هسته‌ها، تولید پرتوهای ثانویه.

## دوزسنجی و واحدهای پرتویی
دوز جذب‌شده (Absorbed Dose) به صورت *D=E/m* بیان میشود و واحد آن گری(Gy = J/kg) می باشد که نشان دهنده انرژی جذب شده به ازای واحد جرم است، دوز معادل(Equivalent Dose) که به صورت  H=D×WR و با واحد سیورت(Sv) و به معنای اثر زیستی نوع پرتو(آلفا، بتا، گاما، و ...) را در نظر میگیرد. دوز مؤثر(Effective Dose) E=ΣwT×HTبرای ارزیابی ریسک کلی بیولوژیکی بدن استفاده می‌شود و واحد آن سیورت (Sv) می باشد. ابزارهای اندازه‌گیری شامل دوزیمترهای شخصی (TLD، فیلم، OSL)، آشکارسازهای گایگر-مولر، پروپورشنال کانتر، آشکارسازهای نیمه‌رسانا و اتاقک‌های یونیزاسیون هستند.

## اثرات بیولوژیکی پرتوها
پرتوهای یونیزان می‌توانند باعث آسیب مستقیم به DNA یا آسیب غیرمستقیم از طریق رادیکال‌های آزاد شوند. اثرات عبارتند از: •  اثرات قطعی (deterministic): مانند اریتم پوستی، کاتاراکت، سندرم حاد پرتویی (بالای آستانه دوز). •  اثرات احتمالی (stochastic): سرطان و اثرات ژنتیکی (بدون آستانه، احتمال با دوز افزایش می‌یابد).

## حدود مجاز مواجهه
ICRP حدود سالانه ۲۰ میلی‌سیورت برای کارگران پرتویی و ۱ میلی‌سیورت برای عموم مردم (به‌جز پرتوهای طبیعی و پزشکی) توصیه می‌کند.

## حفاظت خارجی و داخلی
•  حفاظت خارجی: زمان، فاصله، سپرگذاری برای پرتوهای خارجی. •  حفاظت داخلی: جلوگیری از ورود رادیونوکلئیدها به بدن (تنفس، بلع، جذب پوستی) با استفاده از لباس محافظ، ماسک تنفسی، کنترل آلودگی سطحی و مدیریت زباله‌های رادیواکتیو.

## ابزارها و نظارت در فیزیک بهداشت
ابزارهای رایج شامل شمارنده‌های گایگر-مولر برای نظارت سریع، آشکارسازهای سینتیلاسیون برای طیف‌سنجی، دوزیمترهای محیطی و سیستم‌های نظارت مداوم در تأسیسات هسته‌ای هستند.

## منابع

رده:فیزیک هسته‌ای
رده:تأثیر پرتو بر سلامتی
رده:حفاظت در برابر تابش
رده:رادیوبیولوژی