Решение. В результате попадания в организм человека радионуклид 90Sr задерживается в минеральной части костей и очень трудно выводится из организма ТB/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 K 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):
,
= 2,710-11 Aуд K g K1 K2 = 2,7 10-11 0,53 10 4 1,69 1 126 0,01 1 = 3,110-7 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:
Dэкв.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 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:
Dэкв.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 ra = 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 rа.без = 1 10-4 (чел год) -1 и меньше, для населения (категории Б) rб.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;
Dэкв - 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
rорг = 1,65 10-2 Dэкв, (6.2)
где - коэффициент, характеризующий отношение риска облучения только данного органа к риску от равномерного облучения всего тела (таблица 6.1).
Таблица 6.1. Значения коэффициентов
|
Наименование органа или ткани |
Коэффициент |
|
|
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 |
Пример. Рассчитать уровень риска заболевания оператора, работающего с источниками ионизирующего излучения, при годовой дозе облучения всего тела человека Dэкв = 5 бэр/год.
Решение.
т.е. уровень риска относительно невысокий, он соответствует предельно допустимой годовой дозе облучения персонала категории А.
Пример. Рассчитать уровень риска при облучении у человека щитовидной железы и полученной дозе Dэкв.щ = 5 Зв/год.
Решение.
По формуле (6.2) уровень риска:
rщ = 1,65 10-2 0,03 5 = 2,5 10-3 (чел год).
Этот уровень риска является высоким, т.к. в течение года более двух человек из 1000 заболеют раком щитовидной железы.
Если взять период 10 лет, то за это время заболеют 25 человека из 1000.
7. Контрольные задания
Оценить опасность облучения оператора гамма-излучением от точечного источника, находящегося на расстоянии R от рабочего места. Вид и активность радионуклида, а также расстояние R выбрать из таблицы 7.1. по варианту.
Время работы оператора 36 ч в неделю (1700 ч в год).
|
Номер варианта |
Вид радионуклида |
Активность А, мKu |
Расстояние R, м |
|
|
1 |
60 Со |
2 |
0,4 |
|
|
2 |
90 Sr |
4 |
0,5 |
|
|
3 |
131 J |
6 |
0,6 |
|
|
4 |
137 Cs |
8 |
0,7 |
|
|
5 |
236 U |
10 |
0,8 |
|
|
6 |
60 Co |
12 |
0,4 |
|
|
7 |
90 Sr |
14 |
0,5 |
|
|
8 |
131 J |
16 |
0,6 |
|
|
9 |
137 Cs |
18 |
0,7 |
|
|
10 |
236 U |
20 |
0,8 |
Порядок расчета:
- определить мощность экспозиционной дозы по формуле (3.1);
- рассчитать мощность эквивалентной дозы по формуле (1.6);
- рассчитать годовую эквивалентную дозу по формуле (1.9);
- сравнить полученное значение дозы с ПДД для категории А по
таблице 2.1, и сделать вывод: во сколько раз доза выше или ниже ПДД;
- рассчитать уровень риска по формуле (6.1) и сделать вывод.
Определить безопасное расстояние от источника -излучения до рабочего места оператора, если измеренная мощность эквивалентной дозы на расстоянии R составляет (таблица 7.2).
Время работы оператора 1700 ч/год.
|
Номер варианта |
Расстояние R, м |
Мощность эквивалентной дозы , мкЗв/ч |
|
|
1 |
0,1 |
500 |
|
|
2 |
0,2 |
400 |
|
|
3 |
0,3 |
300 |
|
|
4 |
0,4 |
200 |
|
|
5 |
0,5 |
100 |
|
|
6 |
0,1 |
800 |
|
|
7 |
0,2 |
600 |
|
|
8 |
0,3 |
400 |
|
|
9 |
0,4 |
300 |
|
|
10 |
0,5 |
200 |
Порядок расчета:
- определить годовую эквивалентную дозу по формуле (1.9);
- рассчитать безопасное расстояние из соотношения (3.2).
Оценить опасность облучения населения, постоянно подвергающегося воздействию ионизирующего излучения от земли, содержащей радионуклиды. Значения мощности экспозиционной дозы на расстоянии 1 м от земли приведены в таблице 7.3.
|
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
, 4 мкР/ч |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
45 |
40 |
35 |
30 |
20 |
Порядок расчета:
- определить мощность эквивалентно дозы по формуле (1.6);
- определить годовую эквивалентную дозу с учетом коэффициента НКДАР по формуле (4.1);
- сравнить расчетную эквивалентную дозу с ПДД для населения по табл. 2.1 и сделать вывод.
Оценить опасность облучения населения постоянно подвергающегося воздействию ионизирующего излучения от земли, содержащей цезий-137. Значения активности A цезия-137 в поверхностном слое земли даны в таблице 7.4.
Таблица 7.4. Варианты заданий
|
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
А, Ku/км 2 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
Порядок расчета:
- определить годовую эквивалентную дозу по формуле (4.3);
- сравнить полученную дозу с ПДДБ по табл.2.1 и сделать вывод: во сколько раз Dэкв больше (или меньше) ПДДБ;
- рассчитать уровень риска по формуле (6.1) и сравнить его с безопасным уровнем 1 10-5 (чел год) -1.
Определить годовые дозы ионизирующего внутреннего облучения от радионуклидов, попавших в тело человека в течение месяца с продуктами питания: 131J в воде 30 л, 137Cs в молоке 10 л, 90Sr в хлебе 15 кг. Варианты активности радионуклидов приведены в таблице 7.5. Вид нуклида выбрать по заданию преподавателя.
Таблица 7.5. Варианты заданий
|
Номер варианта |
Вид радионуклида и активность 1 кг продукта, А 1 |
|||
|
131J в воде A 1, Бк/л |
137Cs в молоке A1, Бк/л |
90Sr в хлебе A1, Бк/кг |
||
|
1 |
2 105 |
1 103 |
1 103 |
|
|
2 |
1 105 |
2 103 |
2 103 |
|
|
3 |
8 104 |
4 103 |
4 103 |
|
|
4 |
4 104 |
8 103 |
8 103 |
|
|
5 |
2 104 |
1 104 |
1 104 |
|
|
6 |
1 104 |
2 104 |
2 104 |
|
|
7 |
8 103 |
4 104 |
4 104 |
|
|
8 |
4 103 |
8 104 |
8 104 |
|
|
9 |
2 103 |
1 105 |
1 105 |
|
|
10 |
1 103 |
2 105 |
2 105 |
Порядок расчета:
- определить мощность эквивалентных доз облучения всего тела и отдельных органов по формуле (5.1) для одного из радионуклидов;
- рассчитать эквивалентные годовые дозы облучения всего тела и отдельных органов по формуле (5.4) или (5.5);
- сравнить дозы облучения всего тела и отдельных органов с предельно допустимыми по таблице 2.1;
- рассчитать уровень риска облучения по формуле (6.1) или (6.2);
- сравнить полученный уровень риска с безопасным, равным 1 10-5 (чел год)-1.
1. Нормы радиационной безопасности НРБ-76/87 и Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87, 3-е изд./ Минздрав СССР, М.: Энергоатомиздат, 1988, 160 с.
2. Определение доз облучения и уровней риска от -излучающих радионуклидов: Учеб. пособие / А.А. Кузнецов, А.М. Лебедев; Тул. политехн. ин-т, Тула, 1992, 36 с.
3. Булдаков Л.А. Радиоактивные вещества и человек. М.: Энергоатомиздат, 1990, 160 с.
4. Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Атомиздат, 1977, 384 с.
Практическая работа № 4. Защита от электромагнитных полей промышленной частоты
Цель работы: освоить методику расчета напряженности электрического поля от высоковольтных линий электропередач.
Задачи работы: изучить методику расчета напряженности электрического поля промышленной частоты Е, рассчитать Е для высоковольтной линии электропередачи, сравнить с нормативным значением, сделать выводы.