Учебное пособие по курсу Ядерная безопасность для студентов, обучающихся по направлению Ядерная энергетика и теплофизика
 Скачать 5.76 Mb.
|
4.4 Характер распределения радионуклидов при внутреннем облученииПо характеру распределения в организме человека радионуклиды подразделяются на три группы. Накапливаются в скелете 90Sr, 226Ra, 228Th, 238U, 239Pu. 2) Накапливаются в кроветворных органах и лимфатической системе 198Au, 210Po. 3) Накапливаются равномерно во всех органах и тканях 3H, 14C, 95Zr, 95Nb, 103Ru, 137Cs. 4.5 Период полувыведенияПри расчете содержания радионуклидов в организме, кроме скорости его поступления и ухода за счет радиоактивного распада, необходимо знать также Тб – биологический период полувыведения – время, за которое содержание радионуклида уменьшается вдвое (без учета распада). Запишем уравнение для скорости изменения количества радионуклида в организме (N).  где  ,q – скорость поступления радионуклида,  - период полувыведения,Т – период полураспада, или  .Периоды полувыведения изменяются от нескольких часов для благородных газов Kr, Xe, до практически бесконечности для Sr, Ra, Pu. Период полувыведения зависит от вида животного. Для трансурановых элементов Pu, Am, Cm период полувыведения из костной ткани: для крыс 3-4 года для собак 16-27 лет для человека 140-200 лет Т.е. эксперименты на животных не всегда помогают. Для получения информации о Тб использовали эксперименты на добровольцах и самих радиологах. 4.6 Пределы годового поступления радионуклидов в организм человекаДопустимые концентрации в воздухе, воде и пище. Степень радиационной опасности от радиоактивных источников внутреннего облучения обычно оценивают исходя из их поступления в организм человека пероральным (заглатывание) или ингаляционным путем (через вдыхание). При этом измеряемой и контролируемой величиной является концентрация радионуклидов в воде, продуктах питания и в воздухе. Именно для этих сред и устанавливают в нормативах допустимые концентрации (ДК). Их рассчитывают исходя из условия не превышения основных дозовых пределов. Как и стабильные, радиоактивные нуклиды, попадая в организм, избирательно накапливаются в органах человека в зависимости от принадлежности к той или иной химической группе элементов. При установлении ДК оперируют параметрами условного человека (табл.4.2). Таблица 4.2 - Средние характеристики для человека.
Рассмотрим непрерывное поступление радионуклида в организм с постоянной скоростью. В этом случае уравнение баланса будет выглядеть следующим образом:  Здесь первый член характеризует уменьшение попавшей в организм активности N(t) за счет радиоактивного распада и биологического выведения, I - скорость поступления в организм, If - скорость поступления в данный критический орган. Различные органы и ткани человека имеют разную радиочувствительность. Поэтому вводится понятие критического органа. Критический орган – орган, ткань, часть тела или все тело, облучение которого в данных условиях причиняет наибольший ущерб здоровью данного лица или его потомства. В порядке убывания радиочувствительности устанавливают три группы критических органов: I группа – все тело, гонады, красный костный мозг; II группа – мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и др. органы за исключением тех, которые относятся к I и III группам; III группа – кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки и стопы. В начальный момент N(0) = 0, поэтому решение имеет вид:  В равновесном состоянии:   Введем следующие значения производных характеристик: I - скорость поступления радионуклида в организм; Аv - объемная активность воздуха или воды; Аm - удельная активность продуктов питания. Пределы для этих величин называют пределами годового поступления (ПГП) и предельно допустимыми концентрациями – ДК. Предполагается, что ПГП и ДК соответствуют предельной дозе или предельной мощности дозы. При хроническом облучении для персонала время принимается 50 лет, для населения - 70лет. Мощность эквивалентной дозы может быть связана со скоростью поступления следующим соотношением:  где Еэфф – эффективная энергия, МэВ/распад, Еэфф = Еk, k – коэффициент качества излучения, m – масса облучаемого органа, w = 1 Дж/(кгГр). Напишем также следующее соотношение: I = AvV = AmM где V и M – объем вдыхаемого воздуха или масса потребляемой пищи (M) в единицу времени. Тогда для определения ДК получим  Таким образом, ПГП и ДК связываются с пределами по дозам. Приведенные выше соотношения относятся к случаю, когда рассматривается действие одного радионуклида. Для этого случая можно установить для этого радионуклида ПГП и допустимую концентрацию, например. в воздухе. На практике обычно имеют дело с комбинированным воздействием нескольких нуклидов, а также и с внешним облучением, помимо внутреннего. Чтобы исключить переоблучение при таком комбинированном воздействии, необходимо выполнить требование:  где Di – фактические годовые эквивалентные дозы i-го вида внешнего облучения; Dlim – ПДД (предельно допустимая доза); Ij – фактическая скорость поступления; ПГПj – предельное годовое поступление радионуклидов в организм с воздухом, водой, пищей. Примеры ПГП и ДК для профессионалов приведены в таблице 4.3. Таблица 4.3 - Примеры ПГП и ДК для профессионалов.
|