2020-04-20
2031БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
тема
«ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ»
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
При работе с радиоактивными препаратами руководствуются действующими санитарными правилами по работе с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений и нормами радиационной безопасности [1, 2]. Радиоактивные препараты используют учреждения, располагающие необходимыми условиями для правильной и безопасной работы с ними и имеющие разрешение органов санитарного надзора и внутренних дел. По окончании работы с радиоактивными препаратами образуются радиоактивные отходы, подлежащие сбору, удалению и обезвреживанию. Для уменьшения их отрицательного воздействия на человека и окружающую среду руководствуются нормативными документами, действующими в данной области.
При оценке опасности, возникающей при работе с жидкими радиоактивными отходами, используют следующие определения.
Нуклид – вид атомов с определенным числом протонов и нейтронов в ядре.
Радиоактивность – свойство некоторых нуклидов испускать излучение при спонтанном превращении их ядер в ядра других нуклидов или при изменении энергетического состояния ядра.
Радионуклид – радиоактивный нуклид.
Изотопом называется нуклид с одинаковым числом протонов, но отличающийся числом нейтронов в ядре. Радиоизотопы – радиоактивные изотопы.
Активность нуклида – отношение числа спонтанных ядерных превращений нуклида, происходящих в данном препарате или образце за интервал времени, к этому интервалу времени.
В соответствии с Международной системой единиц измерения (СИ) активность нуклида в радиоактивном источнике выражают в с-1. В настоящее время допускается применение единицы кюри (Ки) и производных от нее – милликюри и микрокюри (мКи, мкКи). Активность радиоактивного источника равна 1 Ки, если в нем происходит 3,7 · 1010 распадов (радиоактивных превращений) в секунду.
Активность радионуклида с течением времени уменьшается по экспоненциальному закону. Время, в течение которого активность радионуклида уменьшается в 2 раза по сравнению с первоначальной величиной, называется периодом полураспада.
С периодом полураспада связана постоянная радиоактивного распада
(1)
где λ – постоянная радиоактивного распада; T 1/2 – период полураспада (справочная величина).
Удельная активность радионуклида – это отношение активности радионуклида в образце или препарате к массе образца (препарата) или к массе элемента (соединения).
Объемная активность радионуклида (радиоактивная концентрация) – отношение активности радионуклида в препарате (образце) к объему препарата (образца).
Удельную активность и объемную активность, как и полную активность, указывают на определенную дату (время), так как распад радионуклида происходит непрерывно.
Минимально значимая активность (МЗА) – наименьшая активность открытого источника на рабочем месте, при которой еще не требуется разрешение специальных органов на использование этого источника (табл. 1).
Значения допустимого уровня активности отдельных радионуклидов
| Радионуклид | Период полураспада | Допустимая концентрация радионуклида в воде, Ки/л | МЗА, мкКи |
| Тритий-3 | 12,35 года | 4 · 10-6 | 100 |
| Натрий-22 | 2,6 года | 3 · 10-8 | 10 |
| Натрий-24 | 15 ч | 2,8 · 10-8 | 10 |
| Фосфор-32 | 14,29 сут | 1,9 · 10-8 | 10 |
| Фосфор-33 | 25,4 сут | 1,4 · 10-7 | 100 |
| Сера-35 | 87,44 сут | 6,3 · 10-8 | 10 |
| Калий-42 | 12,36 ч | 2 · 10-8 | 10 |
| Хром-51 | 27,7 сут | 1,5 · 10-6 | 10 |
| Железо-55 | 2,7 года | 7,9 · 10-7 | 100 |
| Железо-59 | 44,5 сут | 5,3 · 10-8 | 10 |
| Кобальт-57 | 270,9 сут | 3,8 · 10-7 | 10 |
| Кобальт-58 | 70,8 сут | 9 · 10-8 | 10 |
| Кобальт-60 | 5,27 года | 3,5 · 10-8 | 10 |
| Селен-75 | 119,8 сут | 2,8 · 10-7 | 10 |
| Бром-82 | 35,3 ч | 3,8 · 10-8 | 10 |
| Стронций-85 | 64,84 сут | 9,5 · 10-8 | 10 |
| Стронций-87м | 2,8 ч | 1,8 · 10-6 | 100 |
| Стронций-90 | 29,12 года | 4 · 10-10 | 1 |
| Технеций-99м | 6,02 ч | 2,8 · 10-6 | 100 |
| Индий-111 | 2,83 сут | 2,4 · 10-7 | 100 |
| Индий-113м | 99,4 мин | 1,2 · 10-8 | 100 |
| Олово-113 | 115 сут | 8,1 · 10-8 | 10 |
| Йод-123 | 13 ч | 8,6 · 10-8 | 100 |
| Йод-125 | 60 сут | 1,1 · 10-9 | 1 |
| Йод-126 | 13 сут | 9 · 10-10 | 1 |
| Йод-131 | 8 сут | 1 · 10-9 | 1 |
| Йод-132 | 2,3 ч | 2,8 · 10-8 | 10 |
| Йод-133 | 20,8 ч | 3,7 · 10-9 | 10 |
| Цезий-137 | 30 лет | 1,5 · 10-8 | 10 |
| Барий-131 | 11,8 сут | 1,8 · 10-7 | 10 |
Продолжение
| Радионуклид | Период полураспада | Допустимая концентрация радионуклида в воде, Ки/л | МЗА, мкКи |
| Барий-133 | 10,74 года | 1 · 10-7 | 10 |
| Барий-140 | 12,74 сут | 2,5 · 10-8 | 10 |
| Иттербий-169 | 32 сут | 2,3 · 10-7 | 10 |
| Золото-198 | 2,7 сут | 4,6 · 10-8 | 10 |
| Золото-199 | 3,1 сут | 1.6 · 10-7 | 10 |
| Ртуть-197 | 64 ч | 3 · 10-7 | 100 |
| Ртуть-203 | 46,6 сут | 1,8 · 10-8 | 10 |
| Таллий-201 | 3 сут | 1,8 · 10-7 | 100 |
| Таллий-202 | 12 сут | 7 · 10-8 | 10 |
| Таллий-204 | 3,8 года | 6,1 · 10-8 | 10 |
К радиоактивным отходам относятся растворы, изделия, материалы, биологические объекты, содержащие радиоактивные вещества в количествах, превышающих значения, установленные действующими нормами и правилами, не подлежащие дальнейшему использованию на данном или каком-либо другом производстве и в экспериментальных исследованиях. К радиоактивным отходам относятся также отработавшие радионуклидные источники, не подлежащие дальнейшему использованию.
Радиоактивные отходы бывают жидкими и твердыми. К жидким радиоактивным отходам относятся растворы неорганических веществ, пульпы фильтроматериалов, органические жидкости (масла, растворители и др.).
2. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ
Жидкие отходы считаются радиоактивными, если содержание в них отдельных радионуклидов или их смесей превышает допустимые концентрации ДК A, установленные для воды (см. табл. 1).
По удельной (объемной) активности жидкие радиоактивные отходы подразделяют на: слаборадиоактивные – ниже 1 · 10-5 Ки/л; среднерадиоактивные – от 1 · 10-5 до 1 Ки/л; высокоактивные – 1 Ки/л и выше.
Активность радиоактивных отходов, Ки, мКи, мкКи, можно определить как произведение удельной (объемной) активности на объем или массу отходов:
A 0= AVV, (2)
где AV – объемная активность, Ки/л; V – объем отходов, л.
Радионуклиды как потенциальные источники внутреннего облучения подразделяют в убывающем порядке по степени радиационной опасности на четыре группы:
группа А – радионуклиды с МЗА 0,1 мкКи;
группа Б – радионуклиды с МЗА 1 мкКи;
группа В – радионуклиды с МЗА 10 мкКи;
группа Г – радионуклиды с МЗА 100 мкКи.
Время, за которое активность радионуклида понизилась с какого-либо начального значения A 0 до конечного Аt,
(3)
где λ – постоянная радиоактивного распада; A 0 – активность радионуклида в начальный момент времени, Ки; Аt – активность радионуклида спустя время t после начального момента, Ки.
Жидкие отходы, содержащие короткоживущие нуклиды с периодом полураспада менее 15 сут, выдерживают в специальном помещении в течение времени, обеспечивающего снижение удельной активности до значений допустимой концентрации ДК A, установленной для воды, а долгоживущие нуклиды сдают на захоронение.
После такой выдержки жидкие отходы удаляют в хозяйственно-бытовую канализацию.
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
3.1. Выбрать вариант (табл. 2).
3.2. Ознакомиться с методикой.
3.3. Определить категорию отходов по удельной (объемной) активности.
3.4. Определить группу радиационной опасности и МЗА.
3.5. Сопоставить активность каждого радионуклида с МЗА.
3.6. Классифицировать отходы по периоду полураспада.
3.7. Определить время, в течение которого необходимо выдерживать радиоактивные отходы для снижения удельной (объемной) активности до требуемого значения.
3.8. Определить активность радионуклидов, подлежащих сбору и захоронению.
3.9. Подписать отчет и сдать преподавателю.
2. Варианты заданий
к практическим занятиям по теме «Оценка опасности жидких радиоактивных отходов».
Вариант определяют по первой букве фамилии и последней цифре учебного шифра. Для студентов, чьи фамилии начинаются с букв А...З, – варианты 1...10; И...П – 11...20; Р...Я – 21...30.
| Вариант | Радионуклид | Объем отходов,л | Объемная активность, Ки/л |
| 01 | Тритий-3 | 5 | 1 · 10-4 |
| Фосфор-32 | 3 | 0,5 | |
| Натрий-24 | 4 | 0,9 | |
| Железо-59 | 1 | 1 | |
| Индий-111 | 0,5 | 0,8 | |
| 02 | Цезий-137 | 1,5 | 1,5 |
| Калий-42 | 3 | 1,8 | |
| Бром-82 | 5 | 0,8 | |
| Йод-131 | 1,2 | 2 · 10-4 | |
| Стронций-90 | 0,7 | 0,7 | |
| 03 | Фосфор-33 | 1 | 0,1 |
| Натрий-24 | 2 | 1,3 | |
| Сера-35 | 2 | 0,8 | |
| Калий-42 | 0,8 | 0,9 | |
| Хром-51 | 0,5 | 1,1 | |
| 04 | Кобальт-57 | 0,1 | 0,5 |
| Стронций-87м | 0,4 | 1,2 | |
| Технеций-99м | 0,5 | 0,01 | |
| Индий-111 | 0,7 | 0,02 | |
| Цезий-137 | 0,2 | 0,8 | |
| 05 | Калий-42 | 0,3 | 1 · 10-4 |
| Хром-51 | 1 | 0,9 | |
| Сера-35 | 0,9 | 2 | |
| Натрий-24 | 0,6 | 0,05 | |
| Бром-82 | 1 | 1 · 10-5 | |
| 06 | Йод-131 | 0,6 | 0,5 |
| Йод-132 | 0,6 | 0,6 | |
| Золото-198 | 0,1 | 0,2 | |
| Ртуть-197 | 0,7 | 1,2 | |
| Иттербий-169 | 0,1 | 0,01 | |
| 07 | Стронций-85 | 0,2 | 0,1 |
| Йод-126 | 1 | 1 · 10-5 | |
| Барий-131 | 0,4 | 0,4 | |
| Золото-198 | 0,3 | 1,2 | |
| Таллий-204 | 0,8 | 0,2 | |
| 08 | Ртуть-197 | 0,5 | 1 · 10-4 |
| Железо-55 | 1,1 | 0,2 | |
| Таллий-202 | 0,7 | 0,5 | |
| Золото-199 | 0,1 | 0,7 | |
| Натрий-22 | 0,3 | 0,1 |
Продолжение
| Вариант | Радионуклид | Объем отходов, л | Объемная активность, Ки/л |
| 09 | Железо-59 | 0,3 | 0,8 |
| Калий-42 | 0,5 | 1,0 | |
| Бром-82 | 1 | 0,1 | |
| Ртуть-197 | 0,1 | 0,2 | |
| Селен-75 | 0,05 | 1,5 | |
| 10 | Таллий-201 | 0,2 | 0,1 |
| Барий-140 | 0,1 | 1 | |
| Цезий-137 | 0,06 | 0,2 | |
| Золото-198 | 0,1 | 0,1 | |
| Натрий-22 | 0,6 | 1,1 | |
| 11 | Натрий-22 | 0,05 | 1 |
| Фосфор-32 | 0,1 | 0,2 | |
| Калий-42 | 0,8 | 0,01 | |
| Бром-82 | 0,5 | 0,1 | |
| Стронций-87м | 0,4 | 0,8 | |
| 12 | Индий-111 | 0,1 | 1,2 |
| Технеций-99м | 0,5 | 0,8 | |
| Йод-131 | 0,4 | 1,4 | |
| Стронций-90 | 0,06 | 0,6 | |
| Кобальт-60 | 0,2 | 0,8 | |
| 13 | Золото-199 | 0,25 | 0,6 |
| Барий-140 | 0,3 | 0,5 | |
| Йод-133 | 1,2 | 1,5 | |
| Ртуть-203 | 0,7 | 2,5 | |
| Кобальт-58 | 1 | 0,7 | |
| 14 | Железо-59 | 0,7 | 1 · 10-5 |
| Хром-51 | 1,1 | 0,5 | |
| Натрий-24 | 1 | 0,05 | |
| Йод-133 | 0,5 | 1,6 | |
| Барий-140 | 1,4 | 0,5 | |
| 15 | Натрий-24 | 1 | 1 · 10-4 |
| Калий-42 | 0,5 | 0,45 | |
| Железо-59 | 0,3 | 1,1 | |
| Бром-82 | 0,7 | 0,25 | |
| Стронций-90 | 0,1 | 0,1 | |
| 16 | Стронций-85 | 0,15 | 1,2 |
| Индий-111 | 1,2 | 1 · 10-5 | |
| Барий-140 | 0,24 | 0,5 | |
| Золото-198 | 0,7 | 2 | |
| Таллий-24 | 0,1 | 0,7 | |
| 17 | Йод-131 | 1,5 | 0,8 |
| Золото-199 | 0,1 | 1,2 | |
| Таллий-201 | 0,2 | 2 | |
| Тритий-3 | 1,1 | 1 | |
| Натрий-22 | 0,1 | 1,1 |
Продолжение
| Вариант | Радионуклид | Объем отходов, л | Объемная активность, Ки/л |
| 18 | Кобальт-57 | 1,6 | 0,45 |
| Селен-75 | 0,1 | 0,67 | |
| Йод-123 | 0,4 | 0,58 | |
| Барий-140 | 1 | 0,55 | |
| Таллий-201 | 0,2 | 0,15 | |
| 19 | Фосфор-33 | 0,25 | 1,4 |
| Железо-55 | 0,45 | 1,3 | |
| Стронций-87м | 0,15 | 0,6 | |
| Йод-132 | 0,35 | 0,8 | |
| Ртуть-197 | 0,65 | 1 · 10-3 | |
| 20 | Таллий-204 | 1 | 0,05 |
| Ртуть-203 | 0,1 | 0,01 | |
| Йод-133 | 0,05 | 1 | |
| Барий-131 | 0,2 | 0,02 | |
| Фосфор-32 | 0,5 | 1 · 10-4 | |
| 21 | Олово-113 | 0,9 | 1 |
| Йод-133 | 0,5 | 0,9 | |
| Цезий-137 | 0,01 | 2 | |
| Золото-199 | 0,02 | 1 | |
| Калий-42 | 0,1 | 2,5 | |
| 22 | Натрий-22 | 0,6 | 0,7 |
| Кобальт-57 | 0,4 | 0,5 | |
| Бром-82 | 0,5 | 1 | |
| Йод-126 | 0,5 | 0,5 | |
| Таллий-201 | 0,3 | 1,2 | |
| 23 | Железо-59 | 0,5 | 0,8 |
| Фосфор-32 | 1,5 | 1 | |
| Тритий-3 | 2 | 0,05 | |
| Натрий-24 | 1 | 0,8 | |
| Индий-111 | 1 | 0,5 | |
| 24 | Йод-131 | 0,6 | 1,0 |
| Иттербий-169 | 0,05 | 0,1 | |
| Йод-132 | 0,4 | 0,7 | |
| Золото-198 | 0,01 | 0,5 | |
| Ртуть-197 | 0,05 | 1,2 | |
| 25 | Цезий-137 | 0,02 | 1 |
| Кобальт-57 | 0,5 | 0,2 | |
| Стронций-87м | 0,1 | 0,1 | |
| Технеций-99м | 0,01 | 1,5 | |
| Индий-111 | 0,5 | 1,9 | |
| 26 | Калий-42 | 0,5 | 1 |
| Хром-51 | 0,05 | 2 | |
| Золото-198 | 0,1 | 0,5 | |
| Натрий-24 | 1 | 1 | |
| Сера-35 | 0,01 | 1,5 |
Продолжение
| Вариант | Радионуклид | Объем отходов, л | Объемная активность, Ки/л |
| 27 | Натрий-22 | 0,1 | 0,2 |
| Ртуть-197 | 0,05 | 0,01 | |
| Золото-199 | 0,2 | 1 | |
| Железо-55 | 0,5 | 1,2 | |
| Таллий-202 | 0,01 | 0,5 | |
| 28 | Таллий-201 | 0,2 | 1 |
| Натрий-22 | 0,5 | 0,05 | |
| Барий-140 | 0,5 | 1 | |
| Цезий-137 | 0,1 | 0,2 | |
| Золото-198 | 0,01 | 1,7 | |
| 29 | Калий-42 | 0,01 | 1 · 10-4 |
| Натрий-22 | 0,05 | 1,5 | |
| Стронций-87м | 0,5 | 0,5 | |
| Фосфор-32 | 0,2 | 0,7 | |
| Бром-82 | 0,6 | 1,5 | |
| 30 | Стронций-90 | 0,02 | 1,4 |
| Калий-42 | 0,5 | 0,6 | |
| Бром-82 | 0,7 | 0,8 | |
| Натрий-24 | 0,05 | 1,1 | |
| Железо-59 | 0,4 | 0,8 |
ЛИТЕРАТУРА
1. Нормы радиационной безопасности. НРБ – 99.
2. Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений. ОСП – 72/87.
