Введение к работе
Актуальность работы. Токсическое и радиологическое воздействие на организм человека веществ, загрязняющих атмосферу рабочих помещений вследствие технологических выходов, является серьезным осложнением в организации производственного процесса. Актуальность проблемы обеспечения безопасного труда обусловлена необходимостью решения народно-хозяйственных задач рассматриваемого предприятия.
Наша работа решает вопросы, связанные с безопасностью труда в условиях, когда, вследствие аварийного выброса или производственного процесса, в воздухе рабочего помещения появляется гексафторид урана (UF6,
ГФУ). Гексафторид урана является основным рабочим веществом в технологиях обогащения урана изотопом U235, лежащих в основе атомной энергетики, которой в настоящее время в России уделяется очень большое внимание. Поэтому актуальность нашей работы обусловлена необходимостью решения народно-хозяйственных задач по производству высококачественного ядерного топлива, которые решаются предприятиями атомной энергетики.
К числу задач, которые приходится решать для обеспечения безопасности труда на производстве, относятся: нормирование загрязнения производственного помещения и количества инкорпорированного вещества; контроль загрязнения среды и поступления вещества в организм человека; разработка и принятие мер защиты; прогноз последствий воздействия на человека рассматриваемого вещества; выбор тактики медицинской помощи.
Создание математических моделей, позволяющих оценивать интенсивность загрязнения воздуха рабочих помещений гексафторидом урана и продуктами его гидролиза (в составе которых содержатся токсичные вещества уран и фтор), максимальную величину этого загрязнения, динамику
проникновения токсичных веществ в организм человека и вывода из него, потребовало проведения в рамках данной работы исследования формирования газово-дисперсной среды, функции распределения размеров аэрозольных частиц, оседания частиц на человека и производственные поверхности, прохождения их через барьерные органы перкутанного (кожу) и ингаляционного поступлений.
Основной целью работы является количественное описание динамики загрязнения производственного помещения; поступления в организм человека, депонирования в нём и вывода из него урана и фтора и определение относительной роли перкутанного и ингаляционного поступлений при различных мерах защиты.
Задачи исследования. Создать комплексную модель формирования вредного воздействия гексафторида урана на организм человека. В рамках этой модели решить вопросы:
-
описание пространственного распределения концентраций и плотностей потоков атомов урана и фтора в производственном объёме и выражение их через начальную концентрацию молекул гексафторида урана в аварийной ситуации или плотность мощности их источников в стационарных производственных условиях;
-
количественное описание депонирования в организме человека, в барьерных и отдельных внутренних органах;
-
установление количественного соотношения между поступлениями урана и фтора в организм через дыхательную систему и через кожные покровы;
-
определение максимально возможного загрязнения окружающей среды и поступлений урана и фтора в организм человека, соответствующих этому загрязнению;
5. определение величины дозового коэффициента пер кутанного поступления урана.
Научная новизна диссертационной работы.
-
Описана динамика процессов загрязнения окружающей среды в закрытых помещениях и проникновения токсичных веществ (урана и фтора) в организм человека через органы дыхания и кожу применительно к аварийным выбросам и технологическим поступлениям гексафторида урана в воздух.
-
Получены аналитические выражения для функций распределения размеров аэрозольных частиц: образующихся в процессе нуклеации молекул уранил-фторида и фтористого водорода (продуктов гидролиза гексафторида урана); оседающих после нуклеации в поле силы тяжести в вязкой среде при наличии воздухообмена.
-
Получены аналитические выражения для массы урана и фтора, депонированных в организме.
Практическая значимость диссертационной работы заключается в том, что расчеты, проведенные в рамках построенных моделей рассматриваемых процессов, позволили сделать практически важные выводы:
-
при расчете дозиметрических характеристик пер кутанного воздействия гексафторида урана, нужно учитывать только газообразные продукты гидролиза;
-
пренебрегать перкутанным поступлением продуктов гидролиза гексафторида урана на фоне ингаляционного поступления недопустимо, т. к. в некоторых условиях одно перкутанное поступление приводит к летальному исходу;
-
при организации контроля начальной концентрации гексафторида урана в аварийной ситуации, проведенные расчеты дают возможность
оперативного принятия медицинских и административных мер и решений для спасения пострадавших;
4. отклик организма на радиационное воздействие урана при его перкутанном поступлении, на два порядка слабее, чем при ингаляционном поступлении (єи/єп).
Некоторые результаты работы внедрены в практику медсанчастей, обслуживающих предприятия атомной промышленности.
-
Результаты внесены в инструкцию - Оказание экстренной специализированной помощи пострадавшим при общей интоксикации и ожогах, обусловленных выбросом гексафторида урана на предприятиях атомной промышленности, выполненную по заказу Федерального управления «Медбиоэкстрем» в 2001 г. и дополненную в 2003 г. и 2005 г. Инструкция принята к исполнению: в ЦГСЭН- 28, зарегистрирована под номером № 55 от 29.12.01 г.; в ЦГСЭН- 81, зарегистрирована под номером №06/2350 от 29.11.05 г.
-
Опробован и рекомендован в практику обследования персонала метод быстрого количественного определения фтора в суточной моче персонала и выявления путей (перкутанный или ингаляционный) поступления фтора в организм: в ЦГСЭН - 28, зарегистрирован под номером № 1 от 24.11.05 г.; в ЦГСЭН - 81, зарегистрирован под номером № 06/235 от 29.11.05 г.
Достоверность и обоснованность результатов, полученных в рамках построенных моделей, выводов и рекомендаций, сделанных в работе, подтверждается применением классических методов решения дифференциальных уравнений, описывающих рассматриваемые процессы, совпадением расчетных и экспериментальных результатов, имеющихся в литературе по выбросу гексафторида урана в воздух рабочего помещения.
Личный вклад автора работы заключается в постановке задачи, математическом моделировании рассматриваемых процессов, анализе полученных результатов, формулировке выводов, изложении материала, реализации всех форм внедрения. Некоторые результаты исследований, представленные в диссертации, опубликованы Бабенко С. П. без соавторов (10 работ).
На защиту выносятся теоретические положения, совокупность которых позволяет количественно описать формирование вредного воздействия гексафторида урана на организм человека. К ним отнесены:
-
математическая модель, описывающая процессы загрязнения производственной среды гексафторидом урана и продуктами его гидролиза;
-
интегральная модель перкутанного и ингаляционного поступлений урана и фтора в организм;
-
камерная (дифференциальная) модель перкутанного и ингаляционного поступлений урана в организм;
-
важнейшие результаты расчёта по относительной роли перкутанного поступления в различных условиях, по депонированию урана и фтора в самых жестких аварийных и производственных условиях, по динамике поступления фтора, как наиболее токсичного вещества в продуктах гидролиза UF6.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы доложены на пяти всероссийских и международных научных конференциях.
По материалам диссертационной работы опубликовано 38 научных работ, в том числе 33 статьи и 5 тезисов докладов и публикаций в материалах конференций; 17 статей опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, приложения и списка использованных источников, изложена
на 375 страницах печатного текста, содержит 123 таблицы, 70 рисунков и список цитированной литературы из 160 источников, из них 119 на русском и 41 на иностранных языках.
