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Rapid Estimation of Fast-Neutron Doses following Radiation Exposure in Criticality Accidents: The S{sup 32}(n, p)P{sup 32} Reaction in Body Hair; Prompte Evaluation des Doses de Neutrons Rapides apres une Exposition au Rayonnement a la Suite d'Accidents de Criticite: Reaction {sup 32}S(n, p){sup 32}P dans le Systeme Pileux; 0411 042b 0421 0414 ; Evaluacion Acelerada de Dosis de Neutrones Rapidos Despues de una Irradiacion Consecutiva a un Accidente de Criticidad: La Reaccion {sup 32}S(n, p){sup 32}P en el Pelo

Abstract

Unique chemical composition, fixed anatomical location, and ready availability combine to make human hair a useful material for rapid estimation of fast neutron doses sustained by personnel involved in accidental nuclear critical excursions. The sulphur content of human hair is remarkably constant regardless of sex, colour, or distribution; values of 0.048 {+-}0.005 g sulphur per gram of hair indicate that 5% can be used as a standard figure for the abundance of sulphur in preliminary dose estimates without resorting to individual sulphur analyses. In the absence of easily removable external contamination, hair contains less than 0.025% phosphorus; since the activation cross-sections of phosphorus and sulphur are similar, the virtual absence of phosphorus permits the use of hair as a biological sulphur threshold detector for measuring the flux of neutrons with energies in excess of 2.5 MeV by the S{sup 32}(n, p)P{sup 32} reaction. Techniques for rapid isolation of radiochemically pure P{sup 32} have been developed with a view toward providing clinically useful estimates of the fast neutron exposure of criticality accident victims. In the absence of gross fission product contamination, preliminary estimates can be made within two hours; the more extensive procedure for eliminating fission products requires approximately six hours  More>>
Authors:
Petersen, D. F. [1] 
  1. Los Alamos Scientific Laboratory, University of California, Los Alamos, NM (United States)
Publication Date:
Jun 15, 1965
Product Type:
Conference
Report Number:
IAEA-SM-56/6
Resource Relation:
Conference: Symposium on Personnel Dosimetry for Accidental High-Level Exposure to External and Internal Radiation, Vienna (Austria), 8-12 Mar 1965; Other Information: 7 tabs.; Related Information: In: Personnel Dosimetry for Radiation Accidents. Proceedings of a Symposium on Personnel Dosimetry for Accidental High-Level Exposure to External and Internal Radiation| 732 p.
Subject:
61 RADIATION PROTECTION AND DOSIMETRY; BLOOD; CRITICALITY; FAST NEUTRONS; FISSION PRODUCTS; FISSION SPECTRA; FISSION YIELD; HAIR; PERSONNEL DOSIMETRY; PHOSPHORUS; PHOSPHORUS 32; RADIATION ACCIDENTS; RADIATION DOSES; RADIOCHEMISTRY; SULFUR; SULFUR 32; THRESHOLD DETECTORS; ZERO POWER REACTORS
OSTI ID:
22202927
Research Organizations:
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria); World Health Organization, Geneva (Switzerland)
Country of Origin:
IAEA
Language:
English
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0074-1884; TRN: XA13M3617023838
Submitting Site:
INIS
Size:
page(s) 218-228
Announcement Date:
Mar 06, 2014

Citation Formats

Petersen, D. F. Rapid Estimation of Fast-Neutron Doses following Radiation Exposure in Criticality Accidents: The S{sup 32}(n, p)P{sup 32} Reaction in Body Hair; Prompte Evaluation des Doses de Neutrons Rapides apres une Exposition au Rayonnement a la Suite d'Accidents de Criticite: Reaction {sup 32}S(n, p){sup 32}P dans le Systeme Pileux; 0411 042b 0421 0414 ; Evaluacion Acelerada de Dosis de Neutrones Rapidos Despues de una Irradiacion Consecutiva a un Accidente de Criticidad: La Reaccion {sup 32}S(n, p){sup 32}P en el Pelo. IAEA: N. p., 1965. Web.
Petersen, D. F. Rapid Estimation of Fast-Neutron Doses following Radiation Exposure in Criticality Accidents: The S{sup 32}(n, p)P{sup 32} Reaction in Body Hair; Prompte Evaluation des Doses de Neutrons Rapides apres une Exposition au Rayonnement a la Suite d'Accidents de Criticite: Reaction {sup 32}S(n, p){sup 32}P dans le Systeme Pileux; 0411 042b 0421 0414 ; Evaluacion Acelerada de Dosis de Neutrones Rapidos Despues de una Irradiacion Consecutiva a un Accidente de Criticidad: La Reaccion {sup 32}S(n, p){sup 32}P en el Pelo. IAEA.
Petersen, D. F. 1965. "Rapid Estimation of Fast-Neutron Doses following Radiation Exposure in Criticality Accidents: The S{sup 32}(n, p)P{sup 32} Reaction in Body Hair; Prompte Evaluation des Doses de Neutrons Rapides apres une Exposition au Rayonnement a la Suite d'Accidents de Criticite: Reaction {sup 32}S(n, p){sup 32}P dans le Systeme Pileux; 0411 042b 0421 0414 ; Evaluacion Acelerada de Dosis de Neutrones Rapidos Despues de una Irradiacion Consecutiva a un Accidente de Criticidad: La Reaccion {sup 32}S(n, p){sup 32}P en el Pelo." IAEA.
@misc{etde_22202927,
title = {Rapid Estimation of Fast-Neutron Doses following Radiation Exposure in Criticality Accidents: The S{sup 32}(n, p)P{sup 32} Reaction in Body Hair; Prompte Evaluation des Doses de Neutrons Rapides apres une Exposition au Rayonnement a la Suite d'Accidents de Criticite: Reaction {sup 32}S(n, p){sup 32}P dans le Systeme Pileux; 0411 042b 0421 0414 ; Evaluacion Acelerada de Dosis de Neutrones Rapidos Despues de una Irradiacion Consecutiva a un Accidente de Criticidad: La Reaccion {sup 32}S(n, p){sup 32}P en el Pelo}
author = {Petersen, D. F.}
abstractNote = {Unique chemical composition, fixed anatomical location, and ready availability combine to make human hair a useful material for rapid estimation of fast neutron doses sustained by personnel involved in accidental nuclear critical excursions. The sulphur content of human hair is remarkably constant regardless of sex, colour, or distribution; values of 0.048 {+-}0.005 g sulphur per gram of hair indicate that 5% can be used as a standard figure for the abundance of sulphur in preliminary dose estimates without resorting to individual sulphur analyses. In the absence of easily removable external contamination, hair contains less than 0.025% phosphorus; since the activation cross-sections of phosphorus and sulphur are similar, the virtual absence of phosphorus permits the use of hair as a biological sulphur threshold detector for measuring the flux of neutrons with energies in excess of 2.5 MeV by the S{sup 32}(n, p)P{sup 32} reaction. Techniques for rapid isolation of radiochemically pure P{sup 32} have been developed with a view toward providing clinically useful estimates of the fast neutron exposure of criticality accident victims. In the absence of gross fission product contamination, preliminary estimates can be made within two hours; the more extensive procedure for eliminating fission products requires approximately six hours for a preliminary estimate. Experiments employing the well-defined fission spectrum of an unshielded critical assembly have consistently provided estimates of neutron dose within {+-}10% of referee dosimetry. Moreover, the fixed anatomical location of hair samples makes it possible to deduce orientation and asymmetry of exposure from a comparison of the relative specific activities of samples from different regioris of the body. Experience with three nuclear critical excursions resulting in fatalities has demonstrated that in each case exposures were markedly asymmetrical. Thus, P{sup 32} measurements on hair provide valuable complementary information for comparison with average total-body neutron exposure estimates based on blood Na{sup 24} measurements. Fission yield estimates based on deduced geometries in each case were in good agreement with independent determinations of total fissions by more conventional analytical procedures. For rapid approximations of fast neutron dose, P{sup 32} activity in dpm/g hair at T = 0 from any counting system of known efficiency is simply multiplied by 0.49 to obtain ''sulphur-level'' neutron dose in rads. (author) [French] Etant donne sa composition chimique constante, sa situation anatomique fixe et sa facilite de prelevement, le systeme pileux de l'homme offre un materiau de choix permettant d'evaluer en peu de temps des doses de neutrons rapides recues par le personnel implique dans des accidents de criticite. La teneur en soufre du cheveu ou du poil est remarquablement constante, independente du sexe, de la couleur ou de la region ou il pousse; comme cette teneur est de 0,048 {+-} 0,005 g au gramme, on peut prendre le chiffre de 5% pour les estimations preliminaires de dose, sans avoir a proceder chaque fois a un dosage individuel du soufre. En l'absence d'une contamination externe facile a eliminer, le cheveu ou le poil contient moins de 0,025% de phosphore; etant donne que les sections efficaces d'activation du soufre et du phosphore sont semblables, l'absence virtuelle de phosphore permet d'utiliser le soufre du cheveu ou du poil comme un detecteur biologique a seuil pour la mesure du flux de neutrons de 2,5 MeV et plus, en appliquant la reaction {sup 32}S(n, p){sup 32}P. On a mis au point des methodes d'isolement rapide de {sup 32}P radiochimiquement pur pour permettre des estimations a des fins cliniques de l'exposition aux neutrons rapides des victimes des accidents de criticite. En l'absence d'une forte contamination par les produits de fission, on peut proceder aux evaluations dans les deux heures. Le procede plus complet qui comporte l'elimination des produits de fission exige environ six heures pour une evaluation preliminaire. Des experiences a l'aide du spectre de fission bien defini provenant d'un assemblage critique non blinde fournissent constamment des evaluations de dose de neutrons ne s'ecartant pas plus de 10% en plus et en moins des mesures dosimetriques de reference. En outre, du fait de la position anatomique fixe des echantillons pileux, on. peut connaitre l'orientation et le parametre d'asymetrie de l'exposition en comparant les activites specifiques d'echantillons provenant de differentes regions du corps. On a constate a l'occasion de trois emballements critiques qui ont fait des victimes que, dans chaque cas, les expositions etaient nettement dissymetriques. Ainsi, le dosage du {sup 32}P sur le systeme pileux fournit des renseignements complementaires de grande valeur que l'on peut comparer avec les evaluations de l'exposition totale du corps aux neutrons par la mesure de la teneur du sang en {sup 24}Na. Des estimations du rendement de fission, fondees sur les geometries deduites dans chaque cas, concordent bien avec les evaluations independantes des fissions totales obtenues par des methodes analytiques plus classiques. Pour la determination approximative rapide de la dose des neutrons rapides, il suffit de multiplier par 0,49 l'activite du {sup 32}P dans le cheveu ou dans le poil, exprimee en desintegrations par minute et par gramme, a la temperature O, obtenue avec tout ensemble de comptage d'une sensibilite connue,- pour obtenir la dose en rad des neutrons dits de la 'bande du soufre'. (author) [Spanish] Dada su composicion quimica constante, su situacion anatomica fija y la facilidad con que pueden sacarse muestras, el pelo humano constituye un material muy util para determinar en poco tiempo las dosis de neutrones rapidos recibidas por el personal afectado por accidentes de criticidad. El contenido en azufre del cabello y del pelo humano es notablemente uniforme y no depende del sexo, del color o de la zona de localizacion; arroja valores de 0,048*0,005 g de azufre por gramo de pelo, de modo que en las evaluaciones preliminares de dosis se puede emplear como norma la cifra de 5% para la abundancia de azufre sin necesidad de efectuar analisis individuales. En ausencia de una contaminacion externa, facil de eliminar, el pelo contiene menos del 0, 025% de fosforo; como las secciones eficaces de activacion del fosforo y el azufre son similares, la ausencia virtual de fosforo permite emplear el azufre del pelo como detector biologico de umbral para medir flujos neutronicos de energia superior a 2,5 M e V por la reaccion {sup 32}S(n, p){sup 32}P. Se han perfeccionado tecnicas de separacion rapida de radioquimicamente puro para poder evaluar con fines clinicos la exposicion a los neutrones rapidos de las victimas de accidentes de criticidad. Si la contaminacion por productos de fision no es grave se puede efectuar una evaluacion preliminar en el plazo de dos horas; 'mientras que si es necesario eliminarla, el procedimiento requiere aproximadamente seis horas. Los experimentos efectuados con el espectro de fision bien definido de un conjunto critico sin blindar han dado siempre para la dosis -neutronica valores que diferian en menos de 10 Degree-Sign Inverted-Exclamation-Mark o de los hallados por los metodos dosimetricos de control. Ademas, comparando las actividades especificas de muestras de pelo de diversas zonas del cuerpo, se puede determinar la orientacion y la asimetria de la exposicion. La experiencia adquirida en tres accidentes de criticidad mortales ha demostrado que las exposiciones eran siempre marcadamente asimetricas. Asi, pues, las determinaciones del {sup 32}P presente en el pelo suministran datos complementarios muy valiosos que pueden compararse con las evaluaciones de la exposicion neutronica media del organismo entero por medicion del {sup 24}Na contenido en la sangre. Las evaluaciones de los rendimientos de fision, basadas en las geometrias que se han deducido para cada caso, concordaban satisfactoriamente con las determinaciones independientes de las fisiones totales efectuadas por procedimientos analiticos clasicos. Para obtener rapidamente la dosis aproximada de neutrones rapidos, basta multiplicar por 0,49 la actividad del {sup 32}P, expresada en des/min. g de pelo a T = 0 y medida con cualquier sistema de recuento de rendimiento conocido, para obtener la dosis neutronica en rad correspondiente al 'nivel azufre'. (author) [Russian] Sochetanie unikal'nogo himicheskogo sostava, opredelennogo anatomicheskogo stroenija i dostupnosti, delaet chelovecheskij volos poleznym materialom dlja bystroj ocenki doz bystryh nejtronov, poluchaemyh personalom, svjazannym s rabotoj v avarijnyh uslovijah v kriticheskom sostojanii. V chelovecheskom volose otmechaetsja odno i to zhe soderzhanie sery, nezavisimo ot pola, cveta ili raspredelenija. Velichina 0,048 {+-} 0,005g sery na 1 g volosa ukazyvaet, chto 5 % mogut byt' ispol'zovany v kachestve standartnoj cifry dlja harakteristiki soderzhanija sery pri predvaritel'nyh ocenkah dozy bez vnesenija popravok na analiz soderzhanija sery v volosah otdel'nyh lic. Pri otsutstvii legko udaljaemogo vneshnego zagrjaznenija v volosah soderzhitsja menee 0,025 procentov fosfora. Poskol'ku poperechnye sechenija aktivacii fosfora i sery odinakovy, fakticheskoe otsutstvie fosfora daet vozmozhnost' ispol'zovat' volos v kachestve porogovogo detektora dlja biologicheskoj sery pri izmerenii potoka nejtronov s jenergiej svyshe 2,5 Mjev s pomoshh'ju reakcii S{sup 32}(n, p)P{sup 32}. Razrabotany metody dlja bystrogo vydelenija radiohimicheski chistogo R{sup 32} s cel'ju obespechenija klinicheski poleznyh ocenok obluchenija bystrymi nejtronami postradavshih vo vremja avarij v kriticheskom sostojanii. Pri otsutstvii bol'shogo zagrjaznenija produktami delenija predvaritel'nye ocenki mozhno provesti v techenie dvuh chasov. Dlja osushhestvlenija bolee shirokoj procedury po udaleniju produktov delenija dlja celej predvaritel'noj ocenki trebuetsja priblizitel'no shest' chasov. V rezul'tate provedenija jeksperimentov s ispol'zovaniem chetko opredelennyh spektrov delenija na nejekranirovannoj kriticheskoj sborke postojanno imelas' vozmozhnost' dat' ocenku nejtronnoj dozy v predelah {+-}10% v ramkah jetalonnoj dozimetrii. Bolee togo, opredelennoe anatomicheskoe stroenie obrazcov volos daet vozmozhnost' umen'shit' orientaciju i asimmetriju obluchenija v rezul'tate sravnenija otnositel'nyh udel'nyh aktivnostej obrazcov v razlichnyh chastjah organizma. Opyt raboty vo vremja treh jadernyh avarij v sostojanii kritichnosti, privedshih k zhertvam, pokazal, chto v kazhdom sluchae obluchenie bylo'zametno asimmetrichnym. Tak, v rezul'tate izmenenij soderzhanija R{sup 32} v volosah priobretaetsja cennaja dopolnitel'naja informacija dlja sravnenija so srednimi ocenkami nejtronnogo obluchenija vsego organizma, osnovannymi na izmerenijah soderzhanija Na{sup 24} v krovi. Ocenki vyhoda produktov delenija, osnovannye na metodah deduktivnoj geometrii, v kazhdom sluchae nahodilis' v horoshem soglasii s provedennymi nezavisimo opredelenijami obshhego vyhoda produktov delenija bolee obychnymi analiticheskimi metodami. Dlja bystrogo priblizitel'nogo opredelenija dozy bystryh nejtronov velichina aktivnosti R{sup 32} v rasp/min/g v volosah pri T = 0 pri ljuboj sisteme scheta izvestnoj jeffektivnosti prosto umnozhaetsja na kojefficient 0,49 dlja poluchenija velichiny nejtronnoj dozy v radah, vyrazhennoj v vide ''urovnja sery''. (author)}
place = {IAEA}
year = {1965}
month = {Jun}
}