Контрольные вопросы

1. Что представляют собой инкорпорированные радионуклиды?

2. Что является источником инкорпорированных радионуклидов?

3. Что такое радиоактивные аэрозоли?

4. Основные способы образования радиоактивных аэрозолей.

5. Источники радиоактивных аэрозолей.

6. Основные характеристики аэрозолей.

7. Особенности биологического действия радиоактивных аэрозолей и газов.

8. Что такое радиоактивные газы?

9. Назовите основные дозообразующие радиоактивные газы.

10. Поясните устройство и принцип работы радиометрической установки РГТ-01Т.

11. На какие группы по дисперсности делятся радиоактивные аэрозоли?

Лабораторная работа № 8. Определение поглощенных доз облучения при технологической дозиметрии

Накопленный опыт по разработке крупных опытно-промышленных и промышленных установок с использованием радиоизотопных облучателей и ускорителей электронов позволяет эффективно применять ионизирующие излучения в промышленной технологии для следующих целей:

1) в качестве инициатора радиационно-химических про­цессов для улучшения обычной химической технологии;

2) получения новых веществ с ценными уникальными свойствами;

3) для деструкции различных веществ, находящихся в водных растворах и живой клетке.

Более подробно рассматриваются процессы третьей группы, к которым относят: радиационную деструкцию промышленных сточных вод, содержащих цианистые соединения; комплексы металлов; различные органические соединения химических производств; бытовые сточные воды; радиационную стерилизацию различных изделий медицинской промышленности; радиационную обработку рыбо- и морепродуктов с целью уничтожения содержащейся в них микрофлоры и т.п. Все эти и подобные процессы чаще называют процессами ра­диобиологической технологии (РБТ). Процессы РБТ затра­гивают многотоннажные производства гигантских по масшта­бу сфер деятельности человека – сельское хозяйство, пищевую, медицинскую, микробиологическую и рыбную промышленности, охрану окружающей среды и т. д.

В настоящее время в мире работает более 70 промышлен­ных установок для стерилизации медицинских изделий, введены в строй крупнотоннажные установки для дезинсекции зерна, удлинения сроков хранения картофеля и лука, предпосевного облучения семян, внедрены или находятся на стадии внедрения процессы и установки для обеззараживания кормов, удлинения сроков хранения ряда продуктов питания, дезинсекции и обеззараживания животноводческих и коммунальных стоков, половой стерилизации насекомых-вредителей, радиационной технологии «ослепления» в виноградарстве и т. д.

Задачи и особенности технологической дозиметрии

Важным технологическим параметром радиационных про­цессов является поглощенная объектом (продукцией) доза излучения и ее мощность, которые подлежат контролю при использовании РБТ. Решением этих вопросов занимается технологическая дозиметрия. Таким образом, задача технологической дозиметрии при проведении процессов радиобиологической технологии – определение и контроль степени облучения продукции (объектов), подвергаемой радиационной об­работке. Диапазон измеряемых доз в различных процессах РБТ крайне широк и колеблется от 210^-2 до 510⁴ Гр (табл. 17).

Специфика технологической дозиметрии во многом зави­сит от режима работы радиационной установки, вида облучателя, характера радиационного процесса, физических и химических свойств облучаемых объектов.

Кроме того, при сдаче в эксплуатацию радиационной тех­ники, предназначенной для проведения конкретного процесса, дозиметрия позволяет определить соответствие параметров (мощности экспозиционной дозы гамма-излучения; тока электронов в пучке ускорителя, мощности и формы пучка электронов; конфигурации поля доз и др.) техническому заданию и паспортным характеристикам.

Таблица 17. Диапазон доз при целевом использовании ионизирующих излучений

Цель облучения	Диапазон измерений, Гр
1	2
Предпосевное облучение семян сельхозкультур	100
Предпосадочное облучение картофеля (стимули­рующий эффект)	10
Задержка прорастания семенных клубней картофеля в предпосадочный период	20–30
Селекция растений	10– 103
Предотвращение прорастания картофеля, лука	50–150
Продление сроков хранения овощей, ягод, фруктов	(1–8)·103
Дезинсекция зерна	102– 103
Стерилизация медицинских изделий и препаратов	103– 5·104
Радуризация рыбы и рыбных продуктов	(2– 4)·103
Обеззараживание навозных стоков промышленных животноводческих комплексов	3·102–104
«Ослепление» глазков на черенках винограда	5–30
Карантинное обеззараживание кожи и шерсти животных	(2– 3) ·104
Консервирование шкур и кожевенного сырья	103– 104
Стерилизация специй и других добавок в пищевые продукты	(0,5– 2)· 104
Стерилизация пищи лабораторных животных	(0,5–2)· 104
Стерилизация сточных вод	(0,4–2) ·104
Экстракорпоральное облучение крови	1–6
Половая стерилизация насекомых-вредителей	50–150
Консервирование и улучшение качества кормов	(0,2– 3)·104
Увеличение яйценоскости и жизнеспособности кур	(2– 6)·102
Стерилизация изделий и препаратов в ветеринарии	(2– 5)·104
Удлинение сроков хранения мяса и ряда мясных продуктов:
радисидацией	(2–6) · 103
радуризацией	(1– 6)·103
радаппертизацией	(1– 5)·104

Если в качестве примера взять процесс радиационной сте­рилизации медицинских изделий и препаратов (табл. 18), то доза (время) является практически единственным контролируемым параметром.

Аналогичное положение и при проведении других процессов РБТ предпосевного облучения семян сельскохозяйственных растений (обеззараживание промышленных и животноводческих стоков, радиационная обработка пищевых продуктов и т. п.).

Экспериментальное определение дозы излучения в диапа­зоне задач, приведенных выше, практически не может быть осуществлено с помощью какого-либо одного метода. В зависимости от агрегатного состояния продукции (твердотельная, перемешиваемая или неперемешиваемая система, жидкостная), физико-механических свойств системы, условий радиационной обработки (мощности поглощенной дозы, темпе­ратуры в процессе облучения, среды), характера процесса (непрерывный, периодический) требования к применяемым дозиметрам, естественно, различны. Технологическая дозиметрия, как и всякая иная, основана на регистрации физических и химических эффектов (ионизации, сцинтилляции, тепловых, химических, оптических и др.), по которым определя­ют энергию излучения, поглощаемую облучаемой средой.

Кроме того, дозиметрическая система, как составная часть радиационной технологии, наряду с другими требованиями должна обладать тканеэквивалентностью, достаточной точностью и стабильностью показаний по времени.

Таблица 18. Контролируемость параметров при различных методах стерилизации

Параметры	Метод стерилизации
	Паровой (автоклавирование)	Газовый (окись этилена)	Радиационный (иониз. излуч.)	Термо-радиационный	Криогенно-радиационный
Температура	+	+	–	+	+
Время	+	+	+	+	+
Давление	+	+	–	–	–
Вакуум	+	+	–	–	–
Концентрация	–	+	–	–	–
Упаковка	+	+	–	–	–
Влажность	–	+	–	–	–

Примечание: + контролируемый, – неконтролируемый.

При определении распределения поля поглощенной дозы в облучаемой продукции возникает необходимость моделирования. Иногда для моделирования применяют фантомы, т.е. в тару помещают материал, который позволяет воспроизвести геометрическую форму, условия поглощения и рассеяния для конкретного вида излучения и изделий.

Фантом может быть и реальный, тогда в тару помещают некондиционную продукцию. В качестве фантомов часто употребляют пенопласт, парафин, органическое стекло и другие, в зависимости от плотности облучаемой продукции и эффективного атомного номера. В фантомах в определенных условиях фиксируют детекторы излучения, которые позволяют в дальнейшем определить распределение поля поглощенной дозы в облучаемой упаковке. Пространственное распределение погло­щенной дозы измеряют с помощью рабочих дозиметров, по­грешность которых не превышает 10% при доверительной вероятности 0,95. Более точную информацию в случае неоднородной облучаемой продукции можно получить, используя некондиционную продукцию.

Качество продукции и получение оптимального экономического эффекта зависят от точности и правильности определения поглощенной дозы (иногда и от мощности поглощенной дозы) в продукции, подвергшейся радиационной обработке. В зависимости от способа проведения технологического процесса (непрерывного в виде потока жидкости или твердотельного сыпучего материала для «блочных» объектов) за­дачи измерения поглощенной дозы решают различными ме­тодами. Наиболее сложной задачей является измерение по­глощенных доз в процессе радиационной обработки непре­рывного потока перемешиваемых систем (жидкости, твердо­тельных сыпучих материалов). Измерение и контроль дозы при радиационной обработке в непрерывном потоке, напри­мер, сыпучего материала, выдвигает ряд требований: размер и форма детекторов должны быть соизмеримы с размером облучаемых частиц (например, семян); плотность детектора должна быть близка к средней плотности облучаемой продук­ции; детекторы должны обладать достаточной механической прочностью.

Также необходимо помнить, что применяемые химические и пленочные дозиметры близки по плотности и атомному со­ставу полимерным материалам, используемым в изделиях. Однако при облучении изделий из металла могут возникнуть ошибки и величина поглощенной дозы будет недооценена.

Для группы процессов с «блочными» системами задачи измерения поглощенной дозы решаются с помощью дозимет­ров, размещенных в фиксированных точках тары (упаковки) с продукцией или веществом, близким к ней по составу.

К особенностям дозиметрии при радиационной обработке объектов ускоренными электронами в отличие от дозиметрии на изотопных установках относится возможность изменения поля мощности дозы в зоне облучения из-за изменения пара­метров ускорителя – тока, энергии и величины отклоняюще­го поля в развертывающем устройстве. Это налагает опреде­ленные требования на организацию дозиметрического контроля, которые выражаются в необходимости непрерывного контроля за величиной поглощенной дозы или за параметра­ми ускорителя. Другой особенностью технологической дози­метрии являются чрезвычайно высокие интенсивности излу­чения, создающие мощности поглощенной дозы 10 кГр/с, а в случае импульсных излучений – до нескольких сотен тысяч килогрей в секунду. Поэтому все дозиметрические системы, разработанные и использующиеся на изотопных установках, требуют корректировки своих характеристик.