Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Технологии радиационно опасных работ, выполняемых на конкретных предприятиях атомного судостроения и судоремонта (ПАСС), существенно различаются. Так, например, на ОАО «ЦС «Звездочка» и его филиалах основной объем работ приходиться на ремонт, модернизацию и утилизацию атомных объектов морской техники, включая технологические операции по обращению с облученным ядерным топливом [1]. При этом создаются условия, существенно изменяющие такую важную характеристику поля ионизирующего излучения, как энергия излучения, в частности, фотонное излучение, проходя через конструкционные материалы и биологическую защиту, претерпевает многократное рассеивание. Для рассеянного фотонного излучения характерна большая доля фотонов с низкими энергиями излучения.

При рутинном радиационном контроле (РК) в производственных условиях ПАСС, эквивалентная доза в хрусталике глаза от низкоэнергетического фотонного излучения и бета - излучения не регистрируется, а приписывается на основе показаний индивидуального дозиметра Hp(10). Такой подход обоснован тем соображением, что в соответствии с НРБ 99-2009 [6], эквивалентная доза за год в хрусталике глаза для персонала группы А составляет 150 мЗв, при этом эффективная доза должна быть менее 20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год.

Результаты проведённого анализа [5] показывают, что ситуация может принципиально изменится после введения в Российской Федерации новых норм радиационной безопасности, учитывающих рекомендации МАГАТЭ. В соответствии с новым поколением стандартов безопасности, разрабатываемых МАГАТЭ, предложено изменить подход к нормированию эквивалентной дозы в хрусталике глаза (снижение предела эквивалентной дозы в хрусталике глаза до 20 мЗв в год для персонала группы А). В случае внедрения данного норматива в Российской Федерации это потребует дополнительного исследования способов и средств защиты хрусталика глаза от низкоэнергетического фотонного излучения и бета - излучения, как органа, лимитирующим облучение персонала.

Одним из направлений работ в этой области является разработка способов и средств установления соотношения измеренных значений индивидуального эквивалента дозы внешнего облучения хрусталика глаза (Нр(3)) и индивидуального эквивалента дозы внешнего облучения (Нр(10)) от низкоэнергетического фотонного излучения и бета – излучения, что позволит обеспечить исследования способов и средств защиты хрусталика глаза необходимыми исходными данными.

Цель исследований

Для установления соотношения Нр(3) и Нр(10) необходимо исследовать закономерности формирования индивидуальных доз облучения персонала в производственных условиях ПАСС. Адаптация организации исследований и практики рутинного РК в производственных условиях ПАСС возможна в формате исследовательского контроля индивидуальных доз облучения персонала.

С целью адаптации организации исследований и практики рутинного РК в производственных условиях ПАСС, возникает необходимость разработки порядка получения исходных данных для установления соотношения Нр(3) и Нр(10) при выполнении исследовательского контроля.

Задачи исследований

Основной задачей начального этапа разработки порядка получения исходных данных была апробация основных положений разработанной методологии исследовательского контроля в обеспечение исследований зависимости показаний дозиметров Hp(3) и Hp(10) от энергии фотонного излучения в лабораторных условиях и в производственных условиях ПАСС.

На заключительном этапе основной задачей была разработка предложений по порядку получения исходных данных в ходе исследовательского контроля индивидуальных доз облучения персонала в производственных условиях ПАСС.

Материалы и методы

При выполнении экспериментальной части исследований в лабораторных условиях и в производственных условиях ПАСС использовались специально разработанные методики и программы [2, 3, 4]. Для определения индивидуальных доз облучения персонала использовался метод термолюминесцентной дозиметрии [7].

В ходе выполнений исследований в перечне исходных данных рассматривались величины, указанные в графе 1 таблицы 1.

В лабораторных и производственных условиях основным средством обеспечения измерения дозы внешнего облучения хрусталика глаза, максимально приближенной к Hр(3), являлся специально разработанный на основании результатов патентного исследования антропоморфный органотропный тканеэквивалентный фантом головы человека (далее - фантом). Фантом имитирует мягкие (кожа, подкожная жировая клетчатка, мышцы и др.) и костную ткань, глазное яблоко и вещество головного мозга при взаимодействии с ионизирующим излучением.

Таблица 1

Измеряемые величины и средства измерения

Назначение фантома заключается в воспроизведении поля ионизирующего излучения от внешних и внутренних источников, образующегося в голове человека, находящего в зоне действия ионизирующего излучения, с накоплением (регистрацией) дозы внешнего облучения термолюминесцентными детекторами, позиционируемых в месте расположения хрусталиков (фантомный эквивалент дозы внешнего облучения хрусталика глаза, Hp(3)Ф).

Использование фантома в совокупности с другими средствами измерений позволяет обеспечить исследования искомой закономерности необходимыми исходными данными (рисунок 1).

Рис. 1. Схема эксперимента в условиях лаборатории

В ходе лабораторных экспериментов в качестве контрольных источников ионизирующего излучения использовались 241Am с активностью 50 МБк (энергия излучения равна 60 кэВ) и 137Cs с активностью 120 МБк (энергия излучения равна 662 кэВ).

Результаты и обсуждение

В ходе разработки основных положений методологии исследовательского контроля, были выполнены экспериментальные работы, в ходе которых исследовалась зависимость показаний дозиметров Hp(3) и Hp(10) от энергии фотонного излучения.

Для измерения Hp(3) и Hp(10) (таблица 2) в лабораторных условиях фантом был использован согласно схеме, представленной на рисунке 1.

Таблица 2

Результаты измерений и моделирования

Соблюдение метрологических требований к проведению измерений обеспечивалось методикой [2].

В ходе выполнения лабораторного эксперимента также проводилось моделирование полей с использованием контрольных источников ионизирующего излучения.

Модельное распределение плотности потока фотонов от контрольного источника ионизирующего излучения включало в себя следующие процедуры:

• регистрацию на определённом расстоянии аппаратурного спектра от данного контрольного источника с помощью спектрометра МКС-АТ6102А;
• составление расчетных матриц на основании аппаратурного спектра (данные энергетического распределения аппаратурного спектра от источника, данные энергетического распределения аппаратурного спектра фона и соотношение средней энергии фотонов с номером диапазона каналов);
• составление матрицы исходных данных для моделирования на основании данных о средних значениях энергии фотонов и скорости счета фотонов;
• расчёт поглощенной дозы в хрусталике глаза на основании, рассчитанного согласно программы для имитационного моделирования систем детектирования и регистрации ионизирующих излучений MCC 3D (свидетельство о метрологической аттестации программного обеспечения № С-2101-001 от 27.11.2007 г.), энергетического спектра для данного виртуального источника и смоделированного рассеяния излучения в глазном яблоке;
• расчёт эквивалентной дозы в хрусталике глаза на основании коэффициента качества для фотонного излучения (таблица 2).

Для обработки экспериментальных данных использовалась методика [3].

В ходе эксперимента в производственных условиях ПАСС (СРЗ «Нерпа» - филиал ОАО «ЦС «Звездочка») фантом располагался непосредственно на рабочем месте (плавучая техническая базы «Лепсе») и оборудовался средствами измерений, обозначенными на рисунке 1 позициями 4, 5 и 6.

На основании результатов измерений (таблица 3), можно сделать предварительный вывод о различии устанавливаемых отношений (значений измеренных доз) и целесообразности использования, апробированных в ходе лабораторного эксперимента, принципов моделирования и верификации результатов расчета (эквивалентной дозы в хрусталике глаза), для разработки порядка получения экспериментальных данных при выполнении исследовательского контроля.

Таблица 3

Результаты измерений доз в разных условиях

Результаты апробации методики РК фотонного излучения в производственных условиях ПАСС (СРЗ «Нерпа» - филиал ОАО «ЦС «Звездочка») [2] легли в основу первой редакции методических указаний по методам контроля и учёта эквивалентной дозы в хрусталике глаза и коже на ПАСС. Согласно методических указаний объектом РК является поле фотонного излучения. На рабочих местах персонала с помощью средств, указанных в графе 2 таблицы 1, выполняются измерения следующих величин:

• мощность амбиентного эквивалента дозы фотонного излучения, (10);
• плотность потока фотонов;
• плотность потока бета-частиц;
• энергия фотонного излучения;
• амбиентный эквивалент дозы внешнего облучения, НР(10);
• индивидуальный эквивалент дозы внешнего облучения кожи обследуемых работников, HР(0,07);
• индивидуальный эквивалент дозы внешнего облучения хрусталика глаза, НР(3);
• индивидуальный эквивалент дозы внешнего облучения, НР(10);
• фантомный эквивалент дозы внешнего облучения хрусталика глаза, НР(3)Ф.

Апробация первой редакции методических указаний в производственных условиях ПАСС, обеспечит необходимый объём информации для оформления заключительной редакции методических указаний, определяющих, адаптированный к производственным условиям, порядок получения исходных данных, необходимый для определения эквивалентных доз в хрусталике глаза и коже персонала ПАСС.

Заключение

При выполнении радиационно опасных работ на ПАСС возникают условия, при которых возможно повышенное облучение хрусталика глаза. Это связано с особенностями энергетического спектра фотонного излучения, создающего радиационные поля на рабочих местах при проведении работ на атомных объектов морской техники.

Переход на новые значения предела эквивалентной дозы в хрусталике глаза, рекомендуемые МАГАТЭ, требует проведения дополнительных исследований, направленных на изучение закономерностей формирования НР(3) в производственных условиях на ПАСС.

Порядок получения экспериментальных данных, изложенный в методических указаниях, позволяет осуществить исследовательский контроль, необходимый для выявления закономерностей формирования индивидуальных доз облучения персонала.

Полученные результаты исследований позволят обосновать состав организационных и технических мероприятий по оптимизации радиационной защиты при проведении радиационно опасных работ на ПАСС, и обеспечат реализацию нового поколения стандартов безопасности, разрабатываемых МАГАТЭ.