Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ФОРМИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ ПОСЛЕ
АВАРИИ НА ЧАЭС И ПРОБЛЕМЫ РЕТРОСПЕКТИВНОЙ ДОЗИМЕТРИИ 13
Характеристика выброса 13
Распространение выброса 16
Динамика формирования гамма-поля 21
Радионуклидный состав загрязнения 24
Характеристика аэрозолей выброса 31
Дисперсность аэрозолей 32
Растворимость топливных частиц 42
Распространенность топливных частиц 45
1.6. Предварительные данные о дозах облучения 46
Подходы и методы реконструкции доз 49
Заключение к главе 1 52
2. СИСТЕМА, МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ И ПРИНЦИПЫ
РЕКОНСТРУКЦИИ ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ ЖИТЕЛЕЙ,
ЭВАКУИРОВАННЫХ ИЗ ЗОНЫ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ 55
Методологическая основа ретроспективной оценки доз 55
Внешнее гамма-излучение 56
Связь параметров радиационной обстановки 62
Простейшая модель выпадений 63
Общий случай 64
2.4. Внутреннее облучение 66
Расчет дозы внутреннего облучения 66
Оценка уровней ингаляционного поступления через параметры радиационной обстановки 68
Оценка уровней ингаляционного поступления по результатам измерения содержания радионуклида в теле 70
Оценка уровней ингаляционного поступления по результатам измерения содержания радионуклида в выделениях (косвенные методы дозиметрии) 71
Оценка уровней поступления радионуклидов в организм с продуктами питания 72
Облучение щитовидной железы 74
Внешнее бета-облучение 74
Пути и методы реконструкции доз облучения жителей, эвакуированных из 30-км. зоны 75
Объекты исследований 75
Характеристика информационного массива 78
Общая характеристика методов и методических подходов, используемых при реконструкции доз 79
2.8. Заключение к главе 2 80
3. РЕТРОСПЕКТИВНАЯ ОЦЕНКА ДОЗ ВНЕШНЕГО ГАММА-
» ОБЛУЧЕНИЯ 82
Информационная основа реконструкции доз 82
Разработка и обоснование метода реконструкции доз и организация исследования 83
Учет неравномерности радиоактивного загрязнения 83
Описание метода реконструкции индивидуальных доз 86
Организация опроса 87
Расчет индивидуальной дозы 89
3.3. Обсуждение и анализ результатов исследования 91
Динамика эвакуации населения 91
Общая характеристика дозовых распределений 93
Формирование коллективной дозы 96
Характеристика дозовых подгрупп 97
Влияние фактора миграции на дозы облучения 98
Оценка вероятности непланируемого облучения 100
3.4. Обсуждение результатов и заключение к главе 3 106
4. ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ 109
Характеристика изотопов йода в выбросе 111
Информационная основа для анализа и оценки доз облучения и методические подходы 112
Общая характеристика дозовых распределений 115
Закономерности формирования доз облучения щитовидной железы 117
Характеристика радионуклидных соотношений выброса и параметров гамма-поля 118
Понятие стандартизованной дозы облучения щитовидной железы. 121
Соотношения доз облучения щитовидной железы с плотностью радиоактивного загрязнения 121
Соотношения доз облучения щитовидной железы с дозами внешнего облучения 122
Пространственное распределение доз облучения щитовидной железы 125
Влияние на дозы фактора времени 127
Влияние на дозы защитных мероприятий 129
Вклад короткоживущих изотопов йода в дозу облучения щитовидной железы 131
Обсуждение результатов и заключение к главе 4 133
5. ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ ОТ ИНГАЛИРОВАННЫХ РАДИОНУКЛИДОВ 136
Описание модели переноса радиоактивности 136
Описание модели расчета концентрации аэрозолей в воздухе 137
Расчет концентрации аэрозолей в единицах массы 142
Связь активности топлива с его массой и с МЭД 146
Расчет концентрации аэрозолей в единицах активности для населенных пунктов 30-км. зоны 150
Оценка уровней ингаляционного поступления радионуклидов и доз облучения жителей 30-километровой зоны по модели переноса и приземления аэрозолей 154
Оценка уровней ингаляционного поступления радионуклидов у жителей г. Припять по результатам прямых измерений на СИЧ 158
5.7.1. Компьютерная система поддержки дозиметрии внутреннего
облучения 160
Исходная основа расчета динамики формирования доз внутреннего облучения 160
Модели транспортно-метаболических процессов в организме и проблема вычислений 164
Структура компьютерной системы поддержки дозиметрии внутреннего облучения и технология вычислений 166
5.7.2. Моделирование динамики накопления - удержания радионуклидов в
организме жителей г. Припять и расчет фактических значений концентраций. 168
» 5.7.3. Оценка уровней поступления и доз облучения жителей зоны за счет
ингаляционного поступления радионуклидов 171
Оценка доз от ингаляционного поступления радионуклидов для произвольного населенного пункта 174
Оценка доз за счет ингаляционного поступления для населенных пунктов 30-км. зоны 177
5.8. Заключение к главе 5 179
6. ПРОБЛЕМЫ ДОЗИМЕТРИИ И ОЦЕНКИ РИСКА, СВЯЗАННЫЕ С
' ИНГАЛЯЦИЕЙ ТОПЛИВНЫХ ЧАСТИЦ 181
Гипотеза и предпосылки для развития модели оценки риска от локальных источников облучения легких 183
Оценка числа потенциально ингалируемых частиц 185
Характеристика геометрии облучения клеток легочной ткани от локальных источников облучения 188
Характеристика дозового поля вокруг горячей частицы 191
»
Экспериментальная оценка канцерогенной эффективности горячих частиц, выброшенных в результате аварии наЧАЭС 193
Оценка трансформирующей эффективности локального облучения легких от неподвижной и движущейся горячей частицы 200
6.6.1 Расчет числа трансформированных клеток для движущейся частицы204 6.6.2. Расчет числа трансформированных клеток для неподвижной частицы206
6.7. Оценка риска ингаляционного фактора, обусловленного облучением от
горячих частиц 207
Оценка риска локального облучения легких от движущихся частиц 207
Оценка суммарного риска облучения от ингалированных горячих частиц для жителей г. Припять 209
6.7.3 Оценка риска от фиксированных горячих частиц 213
6.8. Заключение к главе 6 215
7. ДОЗЫ НА ОТКРЫТЫЕ УЧАСТКИ КОЖИ И ХРУСТАЛИК ГЛАЗА ОТ
ВНЕШНЕГО БЕТА-ИЗЛУЧЕНИЯ 217
Характеристика источника и предварительные данные о дозах облучения217
Характеристика мишеней облучения 220
Методическая схема реконструкции доз внешнего бета-облучения 225
Расчет доз бета-облучения кожи и хрусталика глаза 226
Оценка доз бета-облучения кожи и хрусталика глаза для населения 30-км зоны 232
Заключение к главе 7 235
> 8. СРАВНИТЕЛЬНАЯ РАДИАЦИОННО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
ФАКТОРОВ ОБЛУЧЕНИЯ ЖИТЕЛЕЙ 30-КМ ЗОНЫ (ОБСУЖДЕНИЕ
РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ) 237
ВЫВОД Ы 247
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 250
Приложение 1. Формализованные анкеты-самоинтервью для жителей г. Припять и жителей сел 30-км. зоны
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ТЕРМИНОВ
ЧАЭС Чернобыльская атомная электростанция.
МКРЗ Международная комиссия по радиологической защите.
МКРЕ Международная комиссия по радиологическим единицам.
МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии.
ТГЧ Топливная горячая частица.
ГЧ Горячая частица.
РБГ Радиоактивные благородные газы.
МЭД Мощность экспозиционной дозы.
ЖКТ Желудочно-кишечный тракт.
НТК Нижний отдел толстого кишечника.
Введение к работе
Актуальность работы. Одним из тяжелейших последствий аварии на Чернобыльской АЭС стала эвакуация населения из 30-километровой зоны. Решение о выселении жителей принималось в процессе развития и ухудшения радиационной обстановки и в ситуации, когда не только предсказание ожидаемой дозы, но даже оценка уже полученной (реализованной) дозы была достаточно сложной задачей. Трудности выработки такого решения обусловлены, главным образом, серьезностью масштабов аварии и исключительной сложностью конфигурации и структуры источников и полей облучения. Естественно, что для принятия решения об эвакуации необходимо было располагать информацией, по крайней мере, о динамике доз внешнего облучения или доз облучения щитовидной железы, с тем, чтобы сопоставляя их с существовавшими на тот период Критериями [1, 2, 3, 4, 5,6, 7,8,9, 10], обеспечить своевременную защиту населения от переоблучения. Следует иметь в виду, что в соответствии с этими Критериями [1] устанавливалось два уровня радиационного воздействия - А и Б.
Система экстренных контрмер была построена таким образом, что если уровни радиационного воздействия достигают уровня А, но находятся еще в диапазоне А-Б, то решение по защите населения, включая эвакуацию, принимаются с учетом конкретной обстановки. Однако, если прогноз радиационной обстановки таков, что достижение уровня Б может оказаться реальным, то решение об эвакуации принимается немедленно. Фактические решения были приняты с некоторым запасом, если полагаться на надежность той информации, которой располагала Правительственная комиссия и специалисты в тот острый период времени. В частности, г. Припять был эвакуирован, когда существовала угроза достижения лишь уровня А, а по завершении эвакуации из всей 30-километровой зоны только небольшая часть населения превысила уровень А, но не достигла уровня Б [2].
Таким образом, полагаясь на цитируемый источник информации, можно констатировать, что для подавляющего числа жителей 30-километровой зоны доза внешнего гамма-излучения не превышала значений 250 мЗв. Однако гамма-
(
излучение было не единственным фактором воздействия. Выброс радиоактивности из разрушенного реактора осуществлялся в форме радиоактивных аэрозолей и топливных частиц в газообразной форме и в форме частиц конденсационного происхождения, с большим количеством радионуклидов, образовавшихся в процессе работы реактора [17]. Безусловную опасность среди других нуклидов представляли долго- и короткоживущие изотопы йода, дающие основной вклад в дозу облучения щитовидной железы. Воздушное распространение радионуклидов приводило к неизбежному их поступлению в органы дыхания. Облучение легких при этом отличалось дополнительной спецификой, обусловленной наличием в выбросе большого числа, так называемых, горячих частиц. Отложение радионуклидов в органах дыхания сопровождалось неизбежным при этом облучением желудочно-кишечного тракта, особенно нижнего отдела толстого кишечника. Нельзя пренебрегать и тем, что наличие большого числа бета-излучателей, создавало, в дополнение к гамма-излучению, дозы на открытые участки кожи и хрусталик глаза. Из этого следует, что картина облучения была
» очень сложной и, наряду с общим равномерным облучением всего тела, ряд
органов и систем организма испытывал дополнительную дозовую нагрузку.
Жители 30-километровой зоны (около 100 тысяч взрослых и детей) получили дозовые нагрузки за относительно короткий период времени. Уровни и характер облучения этой категории позволили выделить их в отдельную группу риска и включить в государственный регистр лиц, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС. Регистр имеет своей целью длительное динамическое наблюдение за состоянием здоровья пострадавших. Безусловное значение в оценках, касающихся
связи состояния здоровья с факторами чернобыльской аварии, является величина
дозы облучения всего тела или отдельных органов. Таким образом, задача установления индивидуальных доз актуальна как в плане изучения закономерностей формирования доз у населения ближней зоны, так и в плане дозиметрической поддержки исследований в рамках Регистра.
Особенность чернобыльской аварии состоит в том, что в нее оказались вовлеченными дети. Формирование доз внешнего и внутреннего облучения у этой
категории лиц отличается от таковых для взрослых не только в силу особенностей режима поведения, но и в связи с особенностями метаболизма, другими антропометрическими показателями, большей радиочувствительностью органов и систем, более длительным периодом предстоящей жизни и тлт. Эти обстоятельства подчеркивают важность и необходимость развития работ и исследований в направлении разработки методов оценки и коррекции доз у лиц детского возраста. Таким образом актуальность данной работы определяется:
- большой численностью населения, подвергшегося облучению в 30-
километровой зоне ЧАЭС;
широтой диапазона доз облучения, существенной его неоднородностью и большими значениями мощностей доз, а также сочетанным воздействием нескольких факторов облучения;
включением жителей, эвакуированных из зоны в государственный Регистр лиц, пострадавших в результате чернобыльской аварии, в рамках которого предусмотрено длительное медицинское наблюдение за состоянием их здоровья;
» - беспрецедентностью аварии и необходимостью восстановления истинной
картины облучения населения 30-километровой зоны;
- вовлечением в аварию детей, составивших примерно 25 % облученного
населения;
- отсутствием данных массовых измерений индивидуальных доз у
подавляющего числа жителей зоны.
Целью настоящей работы является:
Ретроспективная оценка индивидуальных и коллективных доз, а также анализ
* радиационно-гигиенической значимости факторов внешнего и внутреннего
облучения населения, эвакуированного из 30-километровой зоны после аварии на ЧАЭС.
Задачи. Для достижения поставленной цели в работе был сформулирован ряд задач, последовательное решение которых определило структуру данной работы.
1. Изучение особенностей формирования радиационной обстановки в 30-километровой зоне ЧАЭС (по данным литературы).
>
2. Разработка и обоснование системы и методической основы
ретроспективного восстановления индивидуальных и средних доз у жителей,
эвакуированных из 30-километровой зоны.
Разработка метода и оценка индивидуальных и коллективных доз внешнего облучения и исследование закономерностей их формирования.
Оценка уровней облучения щитовидной железы за счет изотопов йода и их предшественников.
Разработка методической основы и оценка доз внутреннего облучения от ингалированных радионуклидов.
Исследование и оценка радиобиологической значимости горячих частиц в ингаляционном поступлении радионуклидов.
Ретроспективная оценка доз бета-облучения кожи и хрусталика глаза.
Сравнительная оценка уровней и диапазонов доз облучения и радиационно-гигиенигической значимости факторов внешнего и внутреннего облучения.
Научная новизна работы состоит в следующем:
» - впервые, на основе единых методологических и методических подходов
восстановлена картина облучения населения, эвакуированного из 30-километровой зоны;
разработана и реализована система расчета доз внутреннего облучения на основе моделей с возраст-зависимыми параметрами;
установлен ряд новых закономерностей связи между дозами внешнего и внутреннего облучения;
- впервые дан полный сравнительный анализ доз облучения населения 30-
километровой зоны;
- впервые дано экспериментальное обоснование оценки риска от горячих
частиц чернобыльского происхождения;
- впервые дана наиболее полная радиационно-гигиеническая оценка
последствий облучения от суммы всех факторов формирования доз.
На защиту выносятся:
>
Система методологических и методических подходов к ретроспективному восстановлению доз внешнего и внутреннего облучения населения 30-км. зоны.
Обобщенная оценка уровней и соотношений доз внешнего и внутреннего облучения.
Модели и количественные соотношения параметров радиационной обстановки, используемые при оценке доз внутреннего облучения.
Результаты радиационно-гигиенической оценки значимости факторов облучения.
Практическая значимость работы определяется тем, что на основе выполненных исследований разработаны:
методические рекомендации по ретроспективной оценке доз внешнего облучения жителей 30-км. зоны;
методические рекомендации по ретроспективной оценке доз внутреннего облучения за счет ингаляционного поступления радионуклидов на основе измерений с помощью СИЧ;
» - методические рекомендации по оценке доз облучения за счет изотопов цезия
на раннем этапе аварии;
- методические рекомендации по оценке доз облучения щитовидной железы
персонала ЧАЭС.
Компьютерная реализация Системы расчета доз внутреннего облучения принята МКРЗ в качестве одной из рабочих версий для дальнейшего совершенствования и развития дозиметрии внутреннего облучения;
Результаты работы вошли в 2 документа МАГАТЭ по экспрессным методам
измерения радиоцезия в теле и косвенным методам оценки содержания
радионуклидов в организме.
Обзор исследований по оценке опасности горячих частиц принят в качестве информационного документа МАГАТЭ и материалов 2-го комитета МКРЗ.
»
