CC BY
4
УДК 6 14.73+813.648
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕХОДА РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ С ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ В ВОЗДУХ РАБОЧИХ ПОМЕЩЕНИЙ
С, М. Городинский, Д. С. Гольдштейн, У. Я- Маргулис, М. И. Рохлин, В. А. Рикунов, Ю. А. Севастьянов, 1Vi. А. Соболевский, В. А. Чередниченко
При оценке опасности радиоактивных загрязнений нельзя не учитывать, что загрязненные открытые поверхности помещений и оборудования служат постоянно действующими вторичными источниками радиоактивных аэрозолей (Dunster; Г. М. Пархоменко; Р. Я- Золотухина; В. И. Бадвин и соавт.; Н. Н. Хвостов и М. С. Костяков).
Большинство исследователей ограничиваются эмпирическим подходом к решению этого вопроса, определяя непосредственно в рабочих помещениях фактическое соотношение между уровнем загрязнения поверхностей и концентрацией радиоактивных аэрозолей. В частности, Dunster определял коэффициент перехода радиоактивных веществ с загрязненных поверхностей в воздух при движении людей по загрязненному полу в замкнутом помещении или во время снятия загрязненной спецодежды в саншлюзах. В. И. Бадьин и соавт., Г. М. Пархоменко и Р. Я. Золотухина этот коэффициент определяли в рабочих помещениях, где отсутствовало поступление радиоактивных веществ непосредственно в воздух.
Практически во всех известных нам работах предполагается, что между уровнями загрязненности поверхностей и воздуха рабочих помещений существует следующее простое соотношение:
C = Kcq, (1)
где q — уровень загрязненности поверхности (в кюри/см2); С — концентрация радиоактивных веществ в воздухе рабочих помещений (в кюри/см3)', Кс — коэффициент, характеризующий долю активности, перешедшей с загрязненной поверхности в воздух рабочих помещений (в см-1) (в дальнейшем будем называть его «коэффициентом сдувки»).
Анализ имеющихся литературных данных показывает, что «коэффициент сдувки» (Кс) варьирует в довольно широких пределах (Ю-4—10-®ак_1). В этом нет ничего удивительного, поскольку он зависит от многих, подчас трудно учитываемых параметров. К ним относятся материал и механические свойства загрязненной поверхности, степень механического и термического воздействия на загрязненную поверхность при выполнении тех или иных операций, физико-химические свойства радиоактивных веществ, осевших на поверхность, и т. д. В то же время совершенно очевидно, что Кс зависит от насыщенности помещения оборудованием, т. е. от отношения
с
■у (S — поверхность, V — объем) и скорости воздухообмена. Характер
такой зависимости легко установить из решения дифференциального уравнения баланса поступления радиоактивных веществ в воздух рабочих помещений с загрязненных поверхностей и удаления их из помещения за счет вентиляции и естественного распада.
= (2)
где С — концентрация радиоактивных веществ в воздухе; q — уровень загрязненности поверхностей радиоактивными веществами; S — поверхность, загрязненная радиоактивными веществами; V — объем помещения; е — кратность вентиляции в помещении; \—постоянная распада радиоактивных веществ; £ — вероятность перехода активности с загрязненной
поверхности в воздух, зависящая от физико-химических свойств загрязнения поверхности и радиоактивных веществ.
Для условия, когда в помещении установится равновесная концентра-с1С
ция, т. е. при = 0, из уравнения (2) следует:
= (3)
Сравнивая с (1), видим, что:
Как уже отмечалось, имеются лишь эмпирические данные о коэффициентах перехода радиоактивных веществ в воздух с загрязненных поверхностей, не позволяющие установить какую-либо количественную зависимость между К.с и скоростью воздухообмена, интенсивностью выполняемых работ, свойствами поверхности и т. д. Поэтому представлялось целесообразным провести экспериментальное исследование перехода радиоактивных веществ с загрязненных поверхностей в воздух рабочих помещений и влияния этого фактора на формирование концентрации радиоактивных аэрозолей.
Были определены Кс для различных периодов выдержки после нанесения изотопа на исследуемые материалы (от 3 часов до 25 суток) при влажности воздуха от 65 до 95%, температуре от 17 до 36° и скорости воздушного потока от 0,3 до 1 м/сек.
Нейтральные водные растворы солей Бг89 и Со60 капельным способом наносили на пластины 10x15 см из исследуемого материала, которые затем высушивали в вытяжном шкафу при комнатной температуре и выключенной вентиляции. Комплект из 10 пластин имел общую начальную активность порядка 1 м/кюри (2-10е расп/мин).
В качестве материала пластин использовали сталь-3, нержавеющую сталь, винипласт, оргстекло, пластикат и сталь-3, покрытую белой эпоксидной краской. После просушки пластины в кассетодержателе устанавливали в выходном отверстии аэродинамической трубы, размеры которой (длина 1,7 м, диаметр 170 мм) выбирали с таким расчетом, чтобы в месте размещения пластин в режиме отбора воздуха создавался стационарный и равномерный поток воздуха.
Воздух забирали из камеры, где в течение всего времени прокачки его (1 час) через аэродинамическую трубу поддерживали требуемые параметры температуры и влажности. Непосредственно за пластинами устанавливали фильтродержатель с фильтрами из 3 слоев ткани ФПП-15-1,5 (площадь 1 фильтра 190 см2). Для того чтобы исключить влияние радиоактивности атмосферного воздуха на результаты эксперимента, входное отверстие аэродинамической трубы закрывали фильтром из ткани ФПП-15-1,5. С той же целью активность фильтров (первого и второго слоя) определяли через сутки после прокачки.
В наших экспериментах Кс определяли как отношение активности, перешедшей в течение 1 часа с поверхности в воздух, к начальной активности, сорбированной на поверхности. Поскольку он имеет другую размерность, чем Кс, обозначим его через К\~(р см-^-час'1).
Полученные нами значения Кс при идентичных условиях экспериментов варьируют в диапазоне 1—1,5 порядка. Очевидно, на этот коэффициент значительное влияние может оказывать ряд факторов — удар, вибрация, химический состав загрязнений и др., изучение которых еще не проводилось.
Кроме того, распределение активности по фильтру носит резко неравномерный характер, так что общая активность фильтров определяется в основном 1—2 радиоактивными конгломератами, сорванными воздушным по-
током с загрязненной поверхности. Как показали опыты, активность таких конгломератов достигает 90% общей активности фильтров.
Чтобы по полученным результатам определить наиболее достоверный средний Ко находили его медианное значение.
Медианные значения Кс Для исследованных материалов и указанных параметров эксперимента приведены в таблице. Учитывая разброс экспериментальных данных, можно считать, что К\ не зависит от материала загрязненной поверхности. Также не обнаружено зависимости Кс от времени экспозиции (выдержки изотопа на материале), скорости потока и влажности воздуха в аэрозольной камере.
Рассчитанное нами медианное значение Кс 5г89 с поверхности оказалось равным 1,2-10-® см^-час-1 при относительной среднеквадратичной ошибке +53%, —33%.
Аналогично были проведены эксперимент с изотопом Со60. Среднее медианное значение Кс этого элемента с поверхности оказалось равным 3,3-10~6 см-1-час-1 при относительной среднеквадратичной ошибке +49% , —33%.
Медианное значение Ке Бг89 для различных материалов
Мат4риал Коэффициент Срсднсквадратичс-
сдувки ская ошибка (в час'1 см~1) Примечание
(в час см *)
Сталь-3, покрытая белой 1,06.10-« + 1,6.10-« Время выдержки — сутки,
эпоксидной краской —0,64. 10-« скорость потока воздуха
Винипласт 2,12.10-е +6,7. Ю-« 1 м!сек, температура 25°,
— 1,6.10-« влажность 45%.
Сталь-3 4,32.10-« +27,1.10-«
—3,73.10-«
Нержавеющая сталь 1,4.10-« +4,0.10-«
—1,0.10-«
В помещениях, предназначенных для работы с радиоактивными веществами, большое значение могут иметь загрязнение поверхностей путем осаждения на них аэрозолей, а также последующий переход осевшей радиоактивности в воздух. В связи с этим проведены опыты по сдувке Sr88 с пластин, загрязненных аэрозольным путем. Пластины из оргстекла загрязняли в аэрозольной камере, где посредством ультразвукового генератора создавали и поддерживали в течение 1 часа концентрацию аэрозоля Sr8* 2-10-9 кюри/л. Среднее медианное значение Кс, рассчитанное по результатам этих экспериментов, равно 2,8-Ю-4 см-1-час-1.
Следует отметить, что в экспериментах по сдувке при аэрозольном загрязнении поверхностей наблюдается более равномерное распределение активности по фильтру.
Эксперименты позволяют оценить вклад радиоактивных аэрозолей, образующихся в результате сдувки с загрязненных радиоактивными веществами поверхностей, в общую концентрацию радиоактивных аэрозолей в воздухе рабочих помещений или цехов по обработке загрязненного оборудования.
При встречающихся практически уровнях содержания радиоактивных аэрозолей и способах уборки помещений добавком за счет сдувки с поверхностей осевших аэрозолей можно пренебречь; поэтому общая загрязненность воздуха будет определяться лишь сдувкой «первичной» радиоактивной загрязненности поверхностей.
Концентрация радиоактивных аэрозолей в воздухе, образующаяся за счет сдувки активности с загрязненных поверхностей, имеет следующий вид:
C = 61°-"e«- *.-f ( 1-е-*') кюри, (5)
где q — уровень загрязненности поверхности (в частиц/лин» 150 см2).
Рис. 1. Зависимость концентрации радиоактивных аэрозолей в воздухе рабочих помещений С (кюри!л) от степени насыщенности их оборудова-
с
нием (1/м), кратности вентиляции е (1/час) и времени I (час).
(Уровень радиоактивного загрязнения рабочих по> верхностей 7 = 2,5-104 частиц! мин-\Ь0 смг).
стоянством сдувки как физической величины во времени: в экспериментах отмечено, что многократная сдувка радиоактивности с одних и тех же пластин не привела к какому-либо изменению Кс.
Таким образом, постоянная во времени работа вентиляции и постоянная сдувка, естественно, приведут к определенному равновесному состоянию, при котором концентрация радиоактивных аэрозолей в воздухе рабочего помещения будет определяться кратностью воздухообмена, насыщенностью помещения оборудованием и уровнем загрязненности поверхностей.
Оценим значимость эффекта сдувки для рабочих помещений при принятой среднегодовой допустимой концентрации (СДК) смеси продуктов деления, равной 3-Ю-13 кюри/л1. При указанных условиях загрязнения и удельной загрязненности ЫО® частиц!мин-150 см2 через 6 часов концентрация радиоактивных веществ в воздухе рабочего помещения, сильно на-
1 Нормы радиационной безопасности (НРБ-69). Атомиздат. М., 1970.
Рис. 2. Зависимость концентрации радиоактивных аэрозолей в воздухе рабочих помещений С (кюри/л) к концу 6-часового рабочего дня от степени насыщенности помещений оборудованием
с
(Им) при различных кратностях
вентиляции е (1/час). (Уровень радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей ^ = I • 10* частиц/ мин-150 см').
Из представленной формулы следует, что при-^->-оо и заданной кратности вентиляции е концентрация С—»-согЫ, т. е. достигает некоторой постоянной величины. Расчет зависимости С от / для различных е и показал, что равновесная концентрация в воздухе должна устанавливаться примерно через 2—4 часа (рис. 1). Такой_вывод справедлив, если Кх остается постоянным во времени.
Из рис. 1 следует, что радиоактивная загрязненность воздуха со вре-менем достигает насыщения. Подоб- I Л!0 ная закономерность объясняется по- 8
Время t (час)
_|_I I 11 hi_1_' .......-
2 3 4 6 8/Cf г 3 4 6 gto
1 \м!
J_' "lllll .
O.t 2 3 4 S8W
4
3 2
сыщенного оборудованием (-р-= 20) , находится в пределах-^-1 -МО СДК в зависимости от кратности вентиляции (соответственно 7 и 1 обмен в час), ^ а в воздухе помещений цехов, слабо насыщенных оборудованием (-^=0,2)
значительно ниже СДК (рис. 2).
При выключенной вентиляции концентрация (3-активных аэрозолей в воздухе за счет сдувки будет достигать СДК при загрязненности 1 • Ю-5 частиц/мин- 150 см2 и максимальной насыщенности помещения оборудованием (-р- = 20 ) . В помещении, где -рг =0,2, СДК достигается при удельной загрязненности 3,10е частиц!мин-150 см2.
ЛИТЕРАТУРА
БадьинВ. И., ТарасенкоН. Ю., Саяпина Р. Я. Гиг. и сан., 1966, № 5, с. 40. — Пархоменко Г. М., 3 о л о т у х и н а Р. Я. Гигиена труда при работе с радием. М., I960. — Хвостов Н. Н., Костяков М. С. Гиг. и сан., 1966, № 1, с. 37.
Поступила 28/1 1971 г.
EXPERIMENTAL DETERMINATION OF THE COEFFICIENT OF PASSAGE OF RADIOACTIVE SUBSTANCES FROM CONTAMINATED SURFACES INTO THE AIR
OF WORKING PREMISES *
S. M. Gorodinsky, D. S. Goldstein, U. Ya. Margulis, M. I. Rokhlin, V. A. Rikunov, Yu. A. Sevostiyanov, M. A. Sobolevsky, V. A. Cherednichenko
The paper deals with the results of an experimental determination under laboratory conditions of the coefficient of passage of radioactive substances into the air from the surface of various materials, such as carbonic steel (with and without paint coating), stainless steel, viniplastics and organic glass. The connection of the coefficient of passage (coefficient of blowing off) with such factors as temperature, humidity and current rate of air was studied.
СОЦИАЛЬНАЯ ГИГИЕНА, ИСТОРИЯ ГИГИЕНЫ, ОРГАНИЗАЦИЯ САНИТАРНОГО ДЕЛА
УДК 614:616-936.12-036.22
СОЦИАЛЬНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ В ЭПИДЕМИОЛОГИИ ХРОНИЧЕСКИХ НЕИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Член-корр. АМН СССР проф. Н. А. Виноградов, канд. мед. наук В. Л. Дерябина (Москва)
За последнее время в поисках и дискуссиях сформировалась и стала самостоятельным разделом эпидемиология хронических неинфекционных заболеваний. Классическая эпидемиология как наука о причинах возникновения, путях распространения и мерах борьбы с эпидемическими болезнями расширила область своего приложения: проторенные пути изучения болезней и традиционный опыт борьбы с ними оказались в полной мере при-
