Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ОБОСНОВАНИЕ ПОРЯДКА КОНТРОЛЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ДОЗ В ХРУСТАЛИКЕ ГЛАЗА ОТ ФОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АТОМНОГО СУДОСТРОЕНИЯ И СУДОРЕМОНТА

Хазагеров С.М. 1 Шаяхметова А.А. 1 Арефьева Д.В. 1 Иванова Т.А. 1
1 Федеральное государственное унитарное предприятие научно-исследовательский институт промышленной и морской медицины Федерального медико-биологического агентства
Разработан порядок выполнения радиационного (исследовательского) контроля, необходимого для получения исходных данных в обеспечение расчётного способа установления соотношения эквивалентной дозы в хрусталике глаза к эффективной дозе, при облучении органов и тканей фотонами, имеющими энергию излучения в диапазоне от 60,0 до 662,0 кэВ. Для определения индивидуальных доз облучения персонала предприятий атомного судостроения и судоремонта использовался метод термолюминесцентной дозиметрии. Основным средством обеспечения адекватного измерения дозы внешнего облучения хрусталика глаза, максимально приближенной к Hр(3), являлся специально разработанный на основании результатов патентного исследования антропоморфный органотропный тканеэквивалентный фантом головы, обеспечивающий накопление (регистрацию) дозы внешнего облучения термолюминесцентными детекторами, позиционируемых в месте расположения хрусталиков. Результаты апробации фантома головы в лабораторных условиях позволили разработать порядок выполнения радиационного (исследовательского) контроля, необходимого для получения исходных данных в обеспечение расчётного способа, адаптированного к организации рутинного радиационного контроля в условиях предприятия атомного судостроения и судоремонта. Порядок выполнения радиационного (исследовательского) контроля был оформлен в виде методики радиационного контроля фотонного излучения в производственных условиях. Результаты апробации методики в условиях предприятия атомного судостроения и судоремонта позволили разработать первую редакцию методических указаний по методам контроля и учёта эквивалентной дозы в хрусталике глаза и коже на предприятиях атомного судостроения и судоремонта. Использование методических указаний обеспечит реализацию нового поколения стандартов безопасности, разрабатываемых МАГАТЭ.
Ключевые слова: стандарты безопасности МАГАТЭ
предприятие атомного судостроения и судоремонта; персонал группы А; низкоэнергетическое фотонное излучение и бета – излучение
внешнее облучение хрусталика глаза
способы и средства индивидуального дозиметрического контроля
1. Обоснование путей повышения эффективности защиты персонала предприятий атомного судостроения и судоремонта от воздействия производственных факторов радиационной природы и совершенствования системы обеспечения безопасности водолазных работ в условиях воздействия ионизирующих излучений. Оценка производственных факторов, определяющих условия труда персонала на предприятиях атомного судостроения и судоремонта [Текст]: отчет о НИР (заключительный):/ ФГУП НИИПММ; рук. Натха С.В.; исполн.: Жерновой В.Ф [и др.]. – Санкт-Петербург, 2012 – 121 с.
2. Методика радиационного контроля фотонного излучения в производственных условиях [Текст]: ФГУП НИИПММ; рук. Натха С.В.; исполн.: Кожухова Н.А. [и др.]. – Санкт-Петербург, 2014 – 27 с.
3. Методика обработки результатов измерений плотности потока и энергии фотонного излучения [Текст]: ФГУП НИИПММ; рук. Натха С.В.; исполн.: Кожухова Н.А. [и др.]. – Санкт-Петербург, 2014 – 16 с.
4. Программа измерений радиационных полей при выполнении работ на предприятиях атомного судостроения и судоремонта [Текст]: ФГУП НИИ-ПММ; рук. Натха С.В.; исполн.: Кожухова Н.А. [и др.]. – Санкт-Петербург, 2014 – 18 с.
5. Рубцов В.И. [и др.] Контроль эквивалентной дозы облучения хрусталика глаза и оценка возможности ее снижения / // АНРИ. – 2013. - № 3 - С. 32-37
6. Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009. Санитарные правила и нормативы (СанПин 2.6.1.2523-09): утв. и введены в действие от 07.07.09 г. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. – 100 с.
7. Контроль эквивалентных доз фотонного и бета-излучения в коже и хрусталике глаза (МУ 2.6.1.56-02.) - М., 2002: ГУП ГНЦ ИБФ: утв. и введены в действие ДБЧС Минатома России и Федеральным Управлением «Медбиоэкстрем» при Минздраве России
14.11.2002 г. – 28 с.

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

Измеряемая величина,

единицы измерения

Средство измерения

Мощность амбиентного эквивалента дозы фотонного излучения, (10), мЗв/ч

Дозиметр-спектрометр МКС-АТ6102А

Плотность потока фотонов, φ(Eγ),

част./мин см2

Энергия фотонного излучения, Eγ, эВ

Плотность потока бета-частиц, , част./мин см2

Дозиметр – радиометр ДКС-96

Индивидуальный эквивалент дозы внешнего облучения кожи, HР(0,07), мЗв

Установка дозиметрическая термолюминесцентная ДВГ-02ТМ с комплектом индивидуальных термолюминесцентных дозиметров МКД (тип Б)

Индивидуальный эквивалент дозы внешнего облучения хрусталика глаза, НР(3), мЗв

Установка дозиметрическая термолюминесцентная ДВГ-02ТМ с комплектом индивидуальных термолюминесцентных дозиметров МКД (тип А)

Фантомный эквивалент дозы внешнего облучения хрусталика глаза. НР(3), мЗв

Установка дозиметрическая термолюминесцентная ДВГ-02ТМ с комплектом термолюминесцентных дозиметров установленных на место хрусталиков глаз

Индивидуальный эквивалент дозы внешнего облучения, НР(10), мЗв

Установка дозиметрическая термолюминесцентная ДВГ-02ТМ с комплектом индивидуальных термолюминесцентных дозиметров DTU-1 или ДТЛ-02

Амбиентный эквивалент дозы внешнего облучения, НР(10), мЗв

Установка дозиметрическая термолюминесцентная ДВГ-02ТМ с комплектом амбиентных термолюминесцентных дозиметров

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).

   

 

1

Источник ионизирующего излучения;

2

Фантом;

3

Спектрометр МКС-АТ6102А с коллиматором;

4

Термолюминесцентный дозиметр на основе LiF, активированного Mg и Ti;

5

Индивидуальный термолюминесцентный дозиметр МКД (тип А);

6

Индивидуальный термолюминесцентный дозиметр DTU-1 (ДТЛ-02);

7

Хронометр;

l

Расстояние от источника ионизирующего излучения до фантома, см;

h

Расстояние от подстилающей поверхности до уровня глаз фантома, см

 

 

 

 

 

 

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

Показатель

Значение,

мЗв

При использовании контрольного источника 241Am

Измеренный индивидуальный эквивалент дозы внешнего облучения Hp(10)

0,00053

Измеренный фантомный эквивалент дозы внешнего облучения хрусталика глаза Hp(3)Ф

0,00090

Расчетный эквивалент дозы в хрусталике глаза Hp(3)

0,00108

При использовании контрольного источника 137Cs

Измеренный индивидуальный эквивалент дозы внешнего облучения Hp(10)

0,012

Измеренный фантомный эквивалент дозы внешнего облучения хрусталика глаза Hp(3)Ф

0,015

Расчетный эквивалент дозы в хрусталике глаза Hp(3)

0,018

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

Условия выполнения измерений

Место

расположения

дозиметра

Отношение значений измеренных доз 1)

Нр(3)Ф

Нр(3)ИД

Нр(3)Ф

Нр(10)

Нр(3)ИД

Нр(10)

Нр(3)ИД

Нр(10)

Лаборатория

Фантом

-

1,698 2)

1,250 3)

-

-

Производство 4)

Фантом

0,768

1,035

1,198

 

Производство 4)

Персонал

 

 

 

2,600

Примечания

1 Нр(3)Ф - фантомный эквивалент дозы внешнего облучения хрусталика глаза;
 Нр(3)ИД - индивидуальный эквивалент дозы внешнего облучения хрусталика глаза;
 Нр(10) - индивидуальный эквивалент дозы внешнего облучения.

2 Контрольный источник ионизирующего излучения радионуклид 241Am.

3 Контрольный источник ионизирующего излучения радионуклид 137Cs.

4 Смесь радионуклидов, включая137Cs.

 

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.


Библиографическая ссылка

Хазагеров С.М., Шаяхметова А.А., Арефьева Д.В., Иванова Т.А. ОБОСНОВАНИЕ ПОРЯДКА КОНТРОЛЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ДОЗ В ХРУСТАЛИКЕ ГЛАЗА ОТ ФОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АТОМНОГО СУДОСТРОЕНИЯ И СУДОРЕМОНТА // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-3. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=23817 (дата обращения: 21.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074