Внешнего облучения зданиями

Тип населенного пункта	Значение коэффициента d, бэр×км2/(Ku×год)
Города областного и республиканского подчинения	0,006
Города районного подчинения и поселки городского типа	0,009
Все населенные пункты, кроме поселков городского типа	0,013

4.3. Пример. Определить годовую эквивалентную дозу облучения населения, если плотность загрязнения поверхности земли составляет 40 Ku/км ².

Решение.

Годовая эквивалентная доза облучения людей рассчитывается по формуле (4.3):

D = 40 × 0,009 = 0,36 бэр/год,

то есть доза ниже предельно допустимой.

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОЗ ВНУТРЕННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ

ОТ ГАММА-ИЗЛУЧАЮЩИХ РАДИОНУКЛИДОВ

Радиоактивные вещества могут поступать в организм человека при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через желудочно-кишечный тракт, а также через кожу. Из-за большого объема легочной вентиляции (20 м³/сут) и более высокого коэффициента усвоения наиболее опасен первый путь. Количество радионуклидов, поступающих из желудочно-кишечного тракта в кровь, зависит от его вида, например, цирконий Zr и ниобий Nb практически не поступают в кровь (коэффициент резорбции составляет доли процента), висмут Bi - 1%, барий Ba - 5%, кобальт Со и стронций Sr - до 30%, водород и щелочно-земельные вещества - 100%.

Поступления в кровь через неповрежденную кожу в 200-300 раз меньше, чем через желудочно-кишечный тракт. Исключение составляет изотоп водорода - тритий, легко проникающий в кровь через кожу.

По характеру распределения в организме радиоактивные вещества условно разделяются на три группы: равномерно распределяющиеся в организме, отлагающиеся преимущественно в скелете и концентрирующиеся в печени (см. таблицу 1.1). Особое место занимает радиоактивный йод, который селективно отлагается в щитовидной железе.

Мощность дозы, получаемая человеком при внутреннем облучении в общем виде определяется выражением

, (5.1)

где - мощность эквивалентной дозы в рассматриваемом органе или ткани при внутреннем облучении человека, Зв/ч;

A_уд - удельная активность радионуклида в рассматриваемом органе человека, Бк/кг;

K_g - гамма-постоянная радионуклида, Р ×см ²/(ч ×мКu);

r - плотность ткани, (r = 1 г/см ³);

g - геометрический фактор, см;

К₁ - коэффициент перевода единицы экспозиционной дозы в единицу поглощенной дозы, (К ₁ = 0,01 Гр/Р);

К₂ - коэффициент качества облучения, (К ₂ = 1 Зв/Гр).

Удельная активность радионуклида A_уд, Бк/кг рассчитывается по формуле

, (5.2)

где A - активность единичного поступления радионуклида в организм человека, Бк;

f - коэффициент метаболизма (см. таблицу 1.1);

m - масса всего тела человека (если радионуклид распространяется по всему телу) или масса органа человека, куда поступает радионуклид, кг.

Геометрический фактор g учитывает соотношение массы облучаемого тела или органа и его геометрических размеров. Например, чем ниже рост человека и больше его масса, тем больше g:

рост 2 м, масса 60 кг g = 117 см;

рост 1,7 м, масса 70 кг g = 126 см;

рост 1,4 м, масса 100 кг g = 154 см.

При облучении печени массой 1,8 кг геометрический фактор принимается равным g = 80 см. При облучении щитовидной железы массой 20 г g = 40 см.

Годовую дозу внутреннего облучения следует определять с учетом эффективного периода полувыведения нуклидов из организма

, (5.3)

где T _эф - эффективный период полувыведения, сут;

T _1/2 - период полураспада изотопа, сут;

T _B/2 - период полувыведения из организма, т.е. время, в течение которого из организма выводится половина имеющегося радиоактивного вещества, сут.

при T_эф ³ 365 сут, (5.4)

при T_эф < 365 сут, (5.5)

где D_экв.вн - эквивалентная годовая доза внутреннего облучения, Зв/год;.

- мощность эквивалентной дозы внутреннего облучения, Зв/ч;

365 × 24 - количество часов облучения в год, ч/год.

Пример 5.1. Рассчитать внутреннюю годовую дозу облучения человека в результате вдыхания радиоактивной пыли ⁹⁰ Sr в количестве 2 г активностью 10 Ku/кг.

Решение.

В результате попадания в организм человека радионуклид ⁹⁰Sr задерживается в минеральной части костей и очень трудно выводится из организма Т_B/2 = 1,8 ×10 ⁴ сут (таблица 1.1). Облучению подвергается все тело человека.

Единичное поступление радионуклида ⁹⁰Sr составляет 2 г, поэтому активность единичного поступления

A = 2 × 10^-3 ×10 Ku = 7,4 × 10⁸ Бк

Удельную активность рассчитываем по формуле (5.2)

.

Мощность дозы, получаемой человеком, определяем по формуле (5.1)

= 2,7 × 10^-11 × A уд × Kg × r × g × K₁ × K ₂ =

= 2,7× 10^-11 ×1,27× 10⁶ ×2,94 ×1× 126 × 0,01× 1 =

=1,27 ×10^-4 Зв/ч.

Эффективный период полувыведения радионуклида вычисляем по формуле (5.3)

Годовую эквивалентную дозу внутреннего облучения вычисляем по формуле (5.4)

D _экв.вн = × 365 × 24 = 1,27× 10 ^-4 × 365× 24 = 1,1 Зв/год.

Полученная доза в 220 раз превышает ПДД для населения.

Пример 5.2. Рассчитать внутреннюю годовую дозу облучения человека в результате употребления им в пищу ежедневно в течение 200 дней по 0,5 л молока с радионуклидом ¹³¹I активностью 7,4 ×10⁵ Бк/л и сравнить с ПДД для населения.

Решение.

Радионуклид ¹³¹ I попадает во все тело человека и в щитовидную железу (см. таблицу 1.1).

Рассчитываем мощность дозы облучения всего тела человека при единичном (в течение суток) поступлении ¹³¹I по формулам (5.2, 5.3 и 5.1):

,

= 2,7×10 ^-11 × Aуд × K_g × r×g × K₁ × K₂ =

= 2,7× 10 ^-11 0,53 ×10 ⁴ ×1,69 × 1× 126× 0,01 × 1 =

= 3,1×10 ^-7 Зв/ч.

Так как человек ежедневно употребляет молоко в пищу, то мощность дозы будет со временем возрастать и достигнет значения в 11 раз выше, чем при единичном поступлении, и годовая доза облучения составит

D_экв.вн = 3,1× 10 ^-7 × 11 × (200 + 7,56) ×24 = 0,016 Зв/год,

то есть в 3 раза выше ПДД для населения.

Рассчитываем мощность дозы облучения щитовидной железы по формулам (5.2 и 5.1):

= 2,7 × 10^-11 ×A уд × K_g × r × g × K₁ × K₂ =

= 2,7× 10^-11 × 5,5 × 10⁶ × 1,69 × 1 × 40 × 0,01× 1 = 1 ×10 ^-4 Зв/ч.

Следует отметить, что мощность дозы облучения щитовидной железы в 300 раз выше мощности дозы облучения всего организма человека.

С учетом того, что человек потребляет в пищу молоко ежедневно в течение 200 дней, годовая доза облучения щитовидной железы составит

D_экв.вн = 1 ×10^-4 × 11× (200 + 7,56) ×24 = 5,5 Зв/год,

что в 367 раз превышает ПДД для щитовидной железы.

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ РИСКА ОТ ОБЛУЧЕНИЯ

Уровень риска это вероятность неожиданных последствий какого либо действия за определенный период времени. При ионизирующем облучении количественной мерой уровня риска является вероятность заболевания или гибели человека. Воздействие ионизирующего излучения на человека, в этом случае, принимается беспороговым, т.е. чем больше доза облучения, тем выше риск заболевания.

Для персонала, работающего с источниками ионизирующих излучений (категории А), при дозе облучения равной предельно допустимой (5 бэр/год) значение уровня риска принято равным r_a = 8,25 × 10^-4 (чел ×год) ^-1. Это значит, что в течение года восемь человек из 10 000 заболеют.

Уровень риска r = 1 × 10 ^-4... 1× 10 ^-3 (чел × год)^-1 считается не высоким, уровень риска r = 1 × 10 ^-3... 1× 10 ^-2 (чел × год)^-1 - высоким, а r больше 1 × 10 ^-2 - исключительно высоким.

Безопасным уровнем риска для работников атомной промышленности считается r_а.без = 1 × 10^-4 (чел × год) ^-1 и меньше, для населения (категории Б) r_б.без = 1 × 10^-5 (чел × год) ^-1 и меньше.

При облучении всего организма человека уровень риска рассчитывается по формуле:

r = 1,65 × 10^-2 × D _экв, (6.1)

где r - уровень риска от облучения человека, (чел × год) ^-1;

D_экв - годовая эквивалентная доза облучения всего человека, Зв/год;

1,65 × 10^-2 - уровень риска при облучении всего тела человека и получении эквивалентной дозы 1 Зв/год.

При облучении отдельных органов человека уровень риска рассчитывается по формуле

r_орг = 1,65 × 10^-2 × w × D_экв, (6.2)

где w - коэффициент, характеризующий отношение риска облучения только данного органа к риску от равномерного облучения всего тела (таблица 6.1).

Таблица 6.1 - Значения коэффициентов w

Наименование органа или ткани	Коэффициент w
Все тело человека	1,0
Половые железы	0,25
Молочные железы	0,25
Красный костный мозг	0,12
Легкие	0,12
Щитовидная железа	0,03
Кость поверхность	0,03

6.1. Пример. Рассчитать уровень риска заболевания оператора, работающего с источниками ионизирующего излучения, при годовой дозе облучения всего тела человека D_экв = 5 бэр/год.

Решение.