Одноэкспоненциальная модель расчёта ДК радионуклидов.

Лекция №10

Тема: «Принципы расчёта допустимой концентрации (ДК) радиоактивных веществ в воздухе, воде и пищевых продуктах».

Вопросы:

1. Одноэкспоненциальная модель расчёта ДК радионуклидов.

2. Расчёт допустимого содержания (ДС) любых радионуклидов по допустимой дозе облучения критического органа.

3. Расчёт ДС остеотропных радионуклидов на основе сравнения с ДС радия.

4. Расчёт ДК, основанный на экспоненциальной модели их выведения из критических органов (кроме ЖКТ).

5. Расчёт ДК, основанный на дозе облучения желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).

6. Расчёт ДК в воздухе для нерастворимых соединений с критическим органом – лёгкие.

Одноэкспоненциальная модель расчёта ДК радионуклидов.

Степень опасности радионуклидов как источников внутреннего облучения оценивают обычно путём контроля из содержания в объектах внешней среды – в воздухе, воде, продуктах питания. Количество попадающих в организм радионуклидов – величина очень трудно контролируемая. Поэтому рассчитаны ДК радионуклидов для тех сред, с которыми они могут поступить в организм человека и которые можно контролировать. Важнейшие из них – воздух и вода. ДК радионуклидов в продуктах питания могут быть рассчитаны по тем же формулам, что и для ДК радионуклидов в воде.

Существуют различные модели расчёта ДК радионуклидов в воде и воздухе. Рассмотрим наиболее общепринятую из них, в основе которой лежит одноэкспоненциальная функция накопления и выведения нуклидов. Сущность одноэкспоненциальной модели состоит в следующем. Если в организм ежедневно поступает такое количество данного радионуклида, которое создаёт активность I (мкКи), то в равновесный период в соответствующем критическом органе его активность будет равна qf₂ (Ки):

; ,

Где T – эффективный период уменьшения числа радионуклидов за счёт процессов распада и выведения их из организма, T_p – период полураспада, T_δ – период полувыведения, f₂ – коэффициент органотропности (доля радионуклидов в органе по отношению ко всему их количеству в организме человека; f – доля радионуклидов, поступивших в орган с водной или воздухом, когда последнее не конкретизируется, иначе для воздуха – f_a, а для воды – f_w.

В случае, если равновесие для какого-то момента времени t не достигается, то последнее выражение примет вид

.

В формулы для расчёта дозового эквивалента входит эффективная поглощённая энергия E_эфф , которая, по определению МКРЗ (Международная комиссия по радиационной защите) равна

,

Где E_i – поглощённая энергия ; – усреднённый коэффициент качества излучения, зависящий от ЛПЭ, N – модифицирующий множитель, регламентируемый МКРЗ. Для остеотропных α - и β -излучателей N принимается равным 5, чтобы учесть различие в канцерогенной эффективности радионуклидов, депонирующихся в костях, по сравнению с эффективностью ²²⁶Ra (для него N = 1). При расчёте дозы на желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) для α -излучателей принимается N = 0, 01.

E_i – поглощённая энергия i-го вида излучения. Обозначим через n_i абсолютный выход частиц или γ -квантов на 1 распад ядра (при этом m – число частиц или γ -квантов разной энергии в спектре излучения радионуклида). Тогда поглощённая энергия E_i в органах радиусом R может быть рассчитана из приближённых соотношений, рекомендуемых МКРЗ:

для α -частиц: ;

для β ^--частиц: ;

для β ⁺-частиц: ;

для γ -квантов: ;

для ядер отдачи, образующихся после испускания α -частицы, .

Здесь Z – атомный номер данного радионуклида, μ _эн – линейный коэффициент поглощения энергии в биологической ткани (см^-1) Таким образом, множитель характеризует долю энергии γ -квантов, поглощённых в критическом органе с радиусом R; m_α , m – массы α -частицы и ядра отдачи.

При расчётах ДК радионуклидов в воде и воздухе для условного человека принимают:

Скорость поступления воды – 2, 2 л/сутки; скорость поступления воздуха при вдыхании – 2, 2 ∙ 10⁴ л/сутки (для персонала – 6, 9 ∙ 10³ л/сутки); продолжительность жизни – 70 лет, продолжительность работы – 50 лет (для персонала).