Оценка дозовой нагрузки от внутреннего облучения

Поглощенную дозу при внутреннем облучении можно рассчитать, если известны радиоактивный изотоп, его распределение в организме и время облучения. Поглощенную дозу в любой момент времени после поступления в организм γ-излучающего изотопа вычисляют по форму­ле

D=0,032·Кγ·С_о·р·q·Т_эф· (1-е^-0,693·t/Т_эф),

где Кγ – гамма-постоянная изотопа;

С_о – начальная концентрация изотопа в ткани, мКи/г;

р – плотность ткани, г/см³;

q – геометрический фактор, в среднем q=3Т₁R с эффективным радиусом сферы R = 10 см;

Т_эф – эффективный период полувыведения изотопа из организма или органа, сут;

t – время облучения, сут.

Поглощенная доза для β-излучающих изотопов в любой момент времени определяется по формуле

D=73,8·С_о·Е_β·Т_эф (1-е^-0,693·t/Т_эф), рад,

где Е_β – средняя энергия β-частиц, МэВ.

Для α-частиц формула та же, но все умножают на 20.

При наличии в объекте скорости α-, β-, и γ-излучающих изотопов отдельно рассчитывают дозы для каждого вида излучений, а полученные данные суммируют. Для расчета мощности поглощенной дозы в 1г ткани от β-излучающих изотопов можно воспользоваться формулой

D = 0,595· Е_β· А·10^-5, Гр/с,

где А – активность, мкКи;

Е_β – средняя энергия β-частиц.

При постоянной концентрации по высоте над поверхностью земли можно рассчитать мощность дозы от естественных радиоактивных изотопов R_n и Т_n и их продуктов распада по следующим формулам:

Р_(Rn) = 14,2·10¹² Q_Rn, мрад/год;

Р₍т_n) = 14,2·10¹² От_n, мрад/год,

где Q – концентрация в атмосферном воздухе, Ки/л.

Доза облучения легких рассчитывается следующим образом:

D = 5·10¹⁴ С_Rn, мрад/год;

D = 66,5·10¹⁴ С_тn, мрад/год,

где С – концентрация радона в воздухе, Ки/л.

Устройство и принцип работы установки ргт-01т

Установка состоит их радиометра, пробоотборника и вспомогательных устройств. Радиометр включает в себя пульт управления и устройство детектирования. Пробоотборник состоит из воздуходувки и кассеты. Вспомогательное устройство включает в себя десорбер и зарядное устройство.

Описание работы радиометра. Световые вспышки, образующиеся в кристалле Nа (Тl) в результате распада радона, усиливаются фотоэлектронным умножителем ФЭУ-82 и преобразуются в импульсы напряжения, которые предварительно усиливаются. Импульсы по кабелю подаются на пульт управления на дискриминатор, который пропускает импульсы амплитудой более 0,2 В в цепь управления. Цепь управления при нажатии кнопки «ПУСК» пропускает импульсы на счетную ячейку и одновременно запускает таймер. По истечении заданного времени нажимается кнопка «СТОП» и количество импульсов, пропорциональное активности радона, фиксируется на индикаторах счетчика.

В пульте управления имеются блоки низковольтного питания, обеспечивающие работу электрической схемы, а также блок высоковольтного питания для работы фотоэлектронного умножителя.

Расположение органов управления подключения и объема информации. На лицевой панели пульта управления расположено индикаторное табло для съема информации о количестве зарегистрированных импульсов и времени измерения. На задней стороне пульта управления – тумблер включения питания, клемма заземления, держатель предохранителя, выходные разъемы и сетевой кабель.

Перед включением пульта и воздуходувки в сеть их необходимо заземлить. При работе десорбера необходимо соблюдать правила безопасности, так как кожух нагревается до температуры плюс 200^оС.

Основные технические данные и характеристика установки РГТ-01Т приведены ниже.

1. Установка обеспечивает измерения объемной активности радона в диапазоне от 40 до 1,0  10⁷ Бк/м³.

2. Уровень собственного фона – не более 15 с^-1.

3. Время измерения фона – не менее 10 мин.

4. Объем расхода воздуха, прокачиваемого через сорбционные колонки, – 0,20,5 л/мин.

5. Предел допустимой относительной погрешности радиометра не превышает 5%.

6. В качестве осушителя прокачиваемого воздуха применяется прокаленный хлористый кальций.

7. Вместимость сорбционной колонки – 12 см³.

8. Коэффициент задержки радона – не менее 99,5%.

9. В качестве сорбента используется активный уголь СКТ-2 (ТУ6-16-2237–78).

10. Время отбора пробы – 2,5 мин.

11. Время установки рабочего режима радиометра – 30 мин.

Задание 1. Определение объемной активности радона в воздухе помещений с помощью радиометрической установки РГТ–01Т.

Цель задания: определить объемную активность радона в воздухе обследуемых помещений, сделать вывод о их радоноопасности и предложить способы снижения его содержания в воздухе.

Порядок выполнения задания. Процесс измерения объемной активности радона делится на три этапа:

– отбор пробы;

– измерение скорости счета пробы;

– расчет объемной активности радона в пробе.

Отбор пробы исследуемой воздушной среды производится в сорбционные колонки, заполненные сорбентом, концентрирующим радон. Прокачка воздуха через колонки осуществляется с помощью портативной мембранной воздуходувки через фильтр-осушитель в течение заданного времени.

Сорбционная колонка изготовлена в виде тонкостенного цилиндра диаметром 17 мм и длиной 67 мм из алюминиевого сплава. Торцы колонки закрыты латунной сеткой. Колонка обеспечивает адсорбцию радона из 10 дм³ исследуемого воздуха. Колонка вмещает 6 г активированного угля марки СКТ-2. Хранение колонок до и после отбора осуществляется в кассете, концентрация которой обеспечивает герметизацию колонок и практически исключает утечку радона из пробы. Сорбционную колонку вставляют в гнездо воздуходувки и производят отбор пробы в течение 2,5 мин по отградуированному ротаметру.

Измерение скорости счета пробы. От момента отбора пробы до начала измерения скорости счета должна быть выдержка не менее 2,5 часов. Перед измерением скорости счета необходимо провести определение собственного фона установки в течение не менее 10 мин. Нажмите кнопку «СБРОС», затем «ПУСК» и через 10 мин кнопку «СТОП».

Скорость счета фона рассчитывают по следующей формуле

,

где n_Ф – количество фоновых импульсов за время измерения t_ф.

Определение эффективности регистрации. Образец помещают в цилиндрическое отверстие блока детектирования, закрывают свинцовой крышкой и нажимают кнопку «ПУСК». Время измерения определяется по графику (рис. 21). По истечении заданного времени нажимают копку «СТОП» и записывают показания счетчика импульсов и таймера.

Эффективность регистрации (в %) рассчитывают по следующей формуле:

где N₀ – число импульсов за время t₀;

А₀ – активность образца, Бк (с^-1);

t₀ – время измерения, с.

Определение объемной активности пробы радона. Пробу помещают в детекторный блок и нажимают кнопку «ПУСК». Измерение проводят в течение времени, определенного по графику (рис. 21).

Рис. 21. График зависимости времени измерения импульсов от заданной

погрешности и величины измеренной объемной активности радона.

По окончании измерения нажимают кнопку «СТОП» и записывают показания счетчика импульсов N. Объемную активность определяют по формуле

,

где N – скорость счета от пробы;

q – объем прокаченного воздуха, м³;

Δt – промежуток времени от момента отбора до начала радиометрического измерения, мин;

λ_Rn – постоянная распада радона, 1,26·10^-4 мин.

Сравните расчеты содержания радона в воздухе помещений с допустимыми уровнями концентрации согласно НРБ–2000 и предложите мероприятия для его снижения.

Задание2. Расчет доз облучения от инкорпорированных радионуклидов на различные органы и ткани человека.

Цель работы: произвести расчет поглощенной дозы от инкорпорированных радионуклидов.

Расчет тканевых доз производится по исходным данным (табл. 16) и формулам, приведенным выше.

Таблица16. Исходные данные для расчета доз облучения

Радионуклид	Еβ(max), МэВ	Еα, МэВ	Еγ, МэВ	Тэф,сут	t,сут
Йод	0,806	–	0,364	7,6	8
Радон	–	5,49	–	–	10
Торон	–	6,28	–	–	2
Тритий	0,0186	–	–	12	10

Задача 1. Рассчитайте дозу облучения легких от радона, находящегося в табаке при выкуривании двух пачек сигарет в сутки, если активность одной сигареты составляет 1·10^-12 Ки.

Задача 2. Рассчитайте дозу облучения легких служащего офиса, находящегося в подвальном помещении здания, за 8 ч при концентрации радона в воздухе 100, 200, 300 и 400 Бк/м³.