‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ارزیابی میزان دوز جذبی ناشی از تابش‌های آلفا و گامای دخترهسته‌های گاز رادون در بافت نای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد فیزیک هسته‌ای، گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

2 استادیار گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

3 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

چکیده

زمینه و هدف: رادون (Rn222) یک گاز پرتوزای طبیعی است که به راحتی وارد دستگاه تنفسی می‌شود و باعث ایجاد آسیب‌های زیست‌شناختی قابل ‌توجهی می‌گردد. هدف اصلی این مقاله، تعیین دوز ناشی از تابش آلفا و گامای دخترهسته‌های حاصل از زنجیره واپاشی رادون در بافت نای با استفاده از شبیه‌سازی مونت‌کارلو می‌باشد.
مواد و روش‌ها: ابتدا یک فانتوم استوانه‌ای معادل نای توسط کد مونت‌کارلوی MCNPX شبیه‌سازی شد. سپس پروفایل‌های دوز ناشی از محصولات آلفازا و گامازای حاصل از زنجیره واپاشی رادون به‌ صورت جداگانه محاسبه گردید. دخترهسته‌های پرتوزای موردمطالعه، به صورت معلق در فضای داخل نای در نظر گرفته شدند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که میزان دوز رسیده به نای در واپاشی آلفا، به مراتب بیشتر از واپاشی گاما است. بیشینه دوز ناشی از دخترهسته‌های آلفازا برابر 16-10×72/1 گری بر واپاشی به‌دست آمد. پولونیم-218 (Po218) دارای بالاترین دوز در بین دخترهسته‌های آلفازای مورد مطالعه بود. همچنین بیشینه دوز جذبی ناشی از واپاشی گاما برابر 19-10×55/17گری بر واپاشی به‌دست‌آمد که سرب-214 (Pb214) و بیسموت-214 (Bi214)سهم تقریباً یکسانی در دوز محاسبه شده داشتند.
نتیجه‌گیری: دخترهسته‌های کوتاه‌عمر حاصل از واپاشی گاز رادون، به خصوص محصولات آلفازا شامل پولونیم-218 و پولونیم-214 می‌توانند یک خطر جدی به لحاظ پرتوگیری داخلی تلقی گردند. این دخترهسته‌ها می‌توانند از طریق اتصال به دیواره نای به مدت طولانی در داخل سیستم تنفسی باقی بمانند و باعث پرتوگیری مداوم نای گردند. کاهش تأثیرات زیست‌شناختی ناشی از این چشمه‌های پرتوزای داخلی، مستلزم در نظر گرفتن تمهیدات ویژه‌ای است که تا حد ممکن از ورود گاز رادون و دخترهسته‌های پرتوزای آن به داخل بدن جلوگیری شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Absorbed Dose Assessment from Alpha and Gamma Rays of Radon Progeny in Trachea Tissue

نویسندگان [English]

  • Zohreh Danaei 1
  • Hamid Reza Baghani 2
  • Ali Asghar Mowlavi 3
1 Absorbed Dose Assessment from Alpha and Gamma Rays of Radon Progeny in Trachea Tissue
2 Assistant Professor of Physics Department, School of Sciences, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran
3 Physics Department, School of Sciences, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran
چکیده [English]

Introduction: Radon is a natural radioactive gas that easily enter to respiratory tract and cause considerable biologic damages. The main objective of this study was to determine the dose from the alpha and gamma radiations of radon decay chain products in trachea tissue using Monte Carlo simulation.
Materials and Methods: At first a trachea-equivalent cylindrical phantom was simulated by MCNPX Monte Carlo code. Then, dose profiles from alpha and gamma-emitter progenies were separately calculated. The daughter radionuclides were considered as suspended particles with uniform distribution inside the trachea inner volume.
Results: The results showed that the received dose by trachea in alpha decay is considerably higher than that of gamma decay. The maximum administered dose by alpha decay was 1.72×10-16 Gy/decay. 218Po was had the highest dose among the studied alpha emitter daughter nuclides. The maximum administered dose by gamma decay was also equal to the 17.55×10-19 Gy/decay, where 214Pb and 214Bi had almost the same contribution in calculated dose.
Conclusion: The daughter radionuclides from radon decay chain, especially alpha emitter products of 218Po and 214Po, can be considered as a serious danger viewpoint to the internal exposure. These daughter nuclides can attach to the inner wall of trachea and remain in the respiratory system for long periods of time which can cause to the continuous exposure of trachea. Reducing the biologic effects of these internal radiation source requires especial schemes in order to avoid entering the radon and its radioactive daughters to human respiratory system, as much as possible.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Radon
  • Radon daughters
  • Dosimetry
  • Monte carlo method
[1]. Wiedner H, Lotter K, Karner P, Friedmann H, Maringer FJ. Radon in drinking water: Comparison and evaluation of two ionisation chamber activity measurement methods. Appl Radiat Isot. 2018; 134: 477-481.
[2]. Asadi Mohammad Abadi A, Rahimi M, Jabbari koopaei L. The Estimation of Radon Gas Annual Absorbed Dose in Rafsanjan and Anar Residents Based on Measurement of Radon Concentration Dissolved in Water. Iran South Med J 2015; 18: 960969. (Persian)
[3]. US EPA, Citizen’s Guide to Radon. (Accessed 10 September, 2018, at https://www.epa.gov/sites/ production/files/2016-02/documents/2012_a_citizens _guide_to_radon.pdf)
[4]. Rafique M, Rahman S, Rahman SU. Indoor radon concentration measurement in the dwellings of district Poonch (Azad Kashmir), Pakistan. Radiat Prot Dosimetry 2010; 138: 158-65.
[5]. Mostafa AMA, Yamazawa H, Uosif AMA, Moriizumi J. Seasonal behavior of radon decay products in indoor
air and resulting radiation dose to human respiratory tract. J Radiat Res Appl Sci 2015; 8: 142-147.
[6]. Ramsiya M, Joseph A, Jojo PJ. Estimation of indoor radon and thoron in dwellings of Palakkad, Kerala, India using solid state nuclear track detectors. J Radiat Res Appl Sci 2017; 10: 269-272.
[7]. ICRP 65. Protection against Radon-222 at home and at work. Ann ICRP1993; 23: 1-48.
[8]. Yousefi Z, Naddafi K, Mohamadpur Tahamtan RA, Zazouli MA, Koushki Z. indoor radon concentration in Gorgan 212 dwellings using CR-39 detector. J Mazandaran Univ Med Sci 2014; 24: 2-10. (Persian).
[9]. Khishdari A, Eslami-Kalantari M, Bouzarjomehri F, Asgari A. Determination of Radon-222 concentration in girl's elementary schools of Yazd city. IJRSM 2018; 6: 39-46. (Persian).
[10]. Zhu H, Li J, Qiu R, Pan Y, Wu Z, Li C, et al. Establishment of detailed respiratory tract model and Monte Carlo simulation of radon progeny caused dose. J Radiol Prot 2018; 38: 990-1012.
[11]. Azrin Sabuti A, Abd Rahim Mohamed C. Correlation between total suspended particles and natural radionuclide in Malaysia maritime air during haze event in June-July 2009. Journal Clean WAS 2018; 2: 1–5.
[12]. Pelowitzs DB. MCNPX User’s Manual, Vresion 2.6.0. Los Alamos, Los Alamos National Laboratory; 2008.
[13]. Breatnach E, Abbott CG, Fraser R. Dimensions of the human trachea. AJR Am J Roentgenol. 1984; 142: 903-906. [14]. Sharma N, Khan GA, Pandit P. Cadaveric study of length of trachea in nepalese population of various age groups. J Univers Coll Med Sci 2017; 5: 17-21.
[15]. Midorikawa T, Ohta M, Torii S, Sakamoto S. Lean soft tissue mass measured using dual-energy x-ray absorptiometry is an effective index for assessing change in leg skeletal muscle mass following exercise training. J Clin Densitom 2018; 21: 394-398.
[16]. Kim H, Jung Y, Ji YY, Lim JM, Chung KH, Kang MJ. Validation of procedure for the analysis of 226Ra in naturally occurring radioactive materials using a liquid scintillation counter. J Environ Radioact 2017; 166: 188-194.
[17]. Anjos RM, Umisedo N, da Silva AA, Estellita L, Rizzotto M, Yoshimura EM, et al. Occupational exposure to radon and natural gamma radiation in the La Carolina, a former gold mine in San Luis Province, Argentina. J Environ Radioact 2010; 101: 153-158.
[18]. Saad AF, Abdallah RM, Hussein NA. Physical and geometrical parameters controlling measurements of radon emanation and exhalation from soil. Appl Radiat Isot 2018; 137: 273-279.
[19]. Palmer RBJ, Simons HAB. The experimental determination of the range-energy relations for alpha particles in water and water vapour, and the stopping power of water and water vapour for alpha particles at energies below 8.78 MeV. Proc Phys Soc 1959; 74: 585-598. 
[20]. Vogiannis EG, Nikolopoulos D. Radon sources and associated risk in terms of exposure and dose. Front Public Health 2014; 2: 207.
[21]. Bozkurt A, Kam E. Indoor radon measurement in the city of Edirne, Turkey. AIP Conf Proc 2007; 899: 355.
[22]. Quarto M, Pugliese M, La Verde G, Loffredo F, Roca V. Radon exposure assessment and relative effective dose estimation to inhabitants of Puglia region, South Italy. Int J Environ Res Public Health 2015; 12: 14948-57.
[23]. Haddadi G. Assessment of radon level in dwellings of Tabriz. J Fasa Univ Med Sci 2011; 1: 13-19. (Persian).
[24]. Jafarizadeh M, Zahedifar M, Taheri M, Baradaran S. Measurement of radon concentration in some dwellings of Kashan city in Iran. IJRSM 2014; 2: 3741. (Persian).
[25]. Mowlavi AA, Mohammad Jafari F. The estimated annual effective dose caused by radon and thoron gases in the vicinity of active faults in the North East of Iran. Iran South Med J. 2017; 20: 70-76. (Persian).
[26]. Yu KN, Lau BM, Nikezic D. Assessment of environmental radon hazard using human respiratory tract models. J Hazard Mater 2006; 132: 98-110.
[27]. Smith H. ICRP Publication 50: lung cancer risk from indoor exposures to radon daughters. Can Assoc Radiol J 1988; 39: 144.
[28]. Al-Azmi D, Okeyode IC, Alatise OO, Mustapha AO. Setup and procedure for routine measurements of radon exhalation rates of building materials. Radiat Meas 2018; 112: 6-10.