CC BY
11
FEATURES TO PECULIAR GLOBAL CESIUM-137 AND STRONTIUM-90 REACHING THE POPULATION OF POLECIA BY DIFFERENT FOOD SUPPLY ROUTES
A. N. Marey, R. M. Barkhudarov, V. K. Chumak, E. V. Petukhova, E. B. Tyuryukanova, G. A. Kuznetsova, N. Ya. Novikova, S. B. Pozhivilova, G. A. Bogdanovich
The paper presents investigation data on the order of passage of abovementioned iso« topes from the soil into food products with due regard for the soil nature and the accumulation of isotopes in the human body.The finding was that the extent of the passageof cesium-137 from the soil into food products fluctuated considerably and depended on the type of soil. Thus, in a soil consisting mainly of a sand fraction the passage of cesium-137 was more pronounced. Similar observation were made in respect to all of the objects examined. However, no differences in the migration of strontium-90 could be detected. Due to the high passage of cesium-137 into food products its content in the human body was high as well.
УДК 613.632.4:546.2961:612.215.2 1(22.34
измерение поглощенных доз в модели трахеи в условиях радонсодержащей атмосферы полиметаллического рудника
В. Н. Кириченко, В. Д. Иванов
Предполагают, что при вдыхании воздуха, содержащего радоне дочерними продуктами, существует значительная неравномерность доз, поглощенных в различных участках органов дыхания, и максимальному облучению подвергаются трахея и главные бронхи (Chamberlain с соавторами). Последнее обусловлено, с одной стороны, малым весом облучаемой а-части-цами ткани, а с другой — значительной степенью оседания в них «свободных» атомов радия А, содержание которых в воздухе значительно зависит от количества нерадиоактивных аэрозолей. Для рудничного воздуха, по оценке Chamberlain, относительное содержание «свободных» атомов радия А составляет примерно 0,1. Ранее В. Н. Кириченко с соавторами показали, что доля радиоактивности радия А. с коэффициентом диффузии 0,1 см2/сек, избирательно задерживаемая очень тонким фильтром (предполагали, что это «свободные» атомы), в различных местах рудника колеблется от 0,1 до 0,8. А. В. Быховским была вычислена доза, поглощенная в трахее за счет «свободных» атомов радия А, которая при концентрации радона Ю-10 кюри/л в равновесии с дочерними продуктами оказалась равной 3 бэрад в неделю (1 неделя = 36 часов). Аналогичные расчеты в предположении чисто диффузионного осаждения субмикроскопических активных частиц и «свободных» атомов с использованием данных Wilkening и Chamberlain сделаны В. Н. Кириченко; при содержании радона в воздухе Ю-11 кюри!л и степени равновесности дочерних продуктов 50% полученная доза в главном бронхе оказалась равной 1,3 бэрад в неделю, что в 35 раз превышает среднюю дозу, поглощенную во всех органах дыхания, и значительно больше предельно допустимого уровня 0,3 бэрад в неделю, рекомендованного МКРЗ для внутренних органов.
С целью проверки этих предположений и расчетов, могущих иметь решающее значение для оценки радиационной опасности, связанной с присутствием в атмосфере радона с дочерними продуктами, необходимы прямые измерения поглощенных доз. Такие измерения на простых моделях трахеи мы произвели в различных местах полиметаллического рудника с повышенной радонообильностью.
В качестве модели трахеи использована цилиндрическая трубка из органического стекла с полированной поверхностью внутренним диаметром 20 мм и длиной 250 мм, покрытая изнутри по длине 160 мм тонким слоем сцинтиллятора гпБ (рис. 1, б). Стенки трубки служат светопроводом, который на одном конце переходит в сплошной цилиндр, прижимаемый к фотокатоду фотоумножителя. Во избежание попадания радона внтрь модели при транспортировке прибора по подземным выработкам ее входной конец закрывали резиновой пробкой 2 с толкателем 6, а 2 выходных отверстия— резиновым кольцом 3. При измерениях модель вставляли в светозащитный кожух 4, так что вначале при упоре в выступ кожуха сдвигалось резиновое кольцо, а пробка с толкателем плотно запирала входное отверстие кожуха. При этом входные отверстия модели прикрывались стенками кожуха. В таком положении модель выдерживали до высвечивания сцинтиллятора. Затем при помощи толкателя модель выталкивали из пробки и прижимали к фотоумножителю 5, как показано на рис. 1, а, а толкатель отводили в первоначальное положение.
Детектор а-излучения представляет собой выносной блок прибора РУП-1, навинчивающийся на светозащитный кожух, который имеет с одной стороны входные отверстия, не пропускающие свет, а с другой — выходной штуцер для подключения к нососу. Питание детектора, счет импульсов и прокачку воздуха проводили при помощи основного пульта прибора РВ-4, работающего на аккумуляторах. Общий вид прибора показан на рис. 2. Насос, прокачивающий через модель воздух с постоянной скоростью, и счетчик импульсов запускали одновременно, сразу после прижима модели к фотоумножителю, и выключали через определенное время, равное в большинстве опытов 5 мин.
Очевидно, что для данного изотопного состава оседающих на стенки модели дочерних продуктов радона существует однозначная связь между суммарным числом ос-распадов за первые 1 минут прокачки и равновесным уровнем а-излучения осадка, который достигался бы при постоянных условиях опыта (пропорционален мощности поглощенной дозы). Таким образом, величина дозы, поглощенной в модели, может быть получена как: I
Л (оо) = к (0 | I (0 <Н бэрад в неделю, 0
где /(<)<*< — число импульсов, зарегистрированное счетчиком за время а к (/) — коэффициент, зависящий от времени прокачивания и подсчета импульсов, изотопного состава осадка и эффективности детектора. Так как в использованной нами модели при скоростях прокачки, соответствующих нормальному дыханию человека, в заметном количестве задерживаются только атомарные частицы, предполагалось, что это преимущественно свободные атомы радия А. Поэтому предварительную калибровку моделей проводили известным количеством фильтрованного радона, который быстро запускали в модель, помещенную в описанный прибор, и регистрировали интенсивности а-излучения вплоть до установления радиоактивного равновесия. Одновременно измеряли эффективность детектора. Принимали, что доза поглощается слоем толщиной, равной пробегу а-частиц радия А в биологической ткани, вес которой для использованной модели соответствовал 0,32 г. Полученные при калибровке значения к (<) представлены в табл. 1.
Таблица 1
Значения к (I) в зависимости от времени прокачки и подсчета импульсов
1 мин. 3 5 10 15
к (1) бэрад/неделя им п. 24,1 11,6 4,43 2,55
Поглощенные дозы измеряли в различных местах подземных выработок рудника при разных условиях. Кроме измерений доз, производили одновременные параллельные измерения концентрации радона при помощи сцин-
Рис. 1. Модель трахеи и ее расположение в светозащитном кожухе. а — модель в светозащитном кожухе в положении прокачки воздуха и счета импульсов; б — модель в транспортном положении. Обозначения в тексте.
3*
67
тилляционных камер, а также изотопного состава дочерних продуктов в воздухе и скрытой энергии методом 2 отсчетов Маркова и др.Радиоактивность фильтра измеряли тем же прибором РВ-4 , который использовали для обмеров осадка в моделях.
С целью проверки описанного выше способа калибровки моделей были произведены измерения изотопного состава оседающих в модели дочерних продуктов радона в рудничных условиях. Для этого после 5-минутного про-
Рис. 2. Внешний вид прибора и моделей трахеи.
качивания через модель рудничного воздуха ее сразу продували чистым воздухом и измеряли кривую распада а-активности, а изотопный состав рассчитывали по методу Тз1уо§1оиг. Параллельно определялся изотопный состав дочерних продуктов в рудничном воздухе. Приведенные в табл. 2 результаты показывают, что а-активность осадка на стенках модели, как и предполагалось, принадлежит в основном радию А.
Таблица 2
Соотношение между активностью изотопов дочерних продуктов, оседающих в модели и в воздухе
Модель трахеи Рудничный воздух
радий А:радий В:радий С радий А:радий В:радий С
1:0,14:0,0051 1:0,80:0,60
Измерения поглощенных в модели доз производили в очистных пространствах, на откаточных и вентиляционных выработках при различном содержании в воздухе радона и дочерних продуктов, при наличии или отсутствии производственных операций. На основании полученных данных были рассчитаны отнесенные к концентрации радона 10~10 кюри!л предельно допустимые уровни в различных пробах отдельно по методу скрытой энергии и резуль-
-гатам прямого измерения доз в моделях. При этом за предельно допустимый уровень для скрытой энергии принята величина 1,3-105 Мэв/л, рекомендованная Холейди с соавторами, а для модели трахеи — величина 0,3 бэрад
Таблица 3
Значения предельно допустимых уровней, вычисленных по измерениям «скрытой» энергии и доз в модели, отнесенные к концентрации радона Ю-10 кюри/л
№ опыта Место отбора пробы Предельно допустимые «уровни по скрытой» энергии Предельно допустимые уровни по измеренным дозам Примечания
1 Полевой штрек 0,40 13,7
2 0,44 11,5
3 0,30 10,8
4 0,24 11,5
5 0,27 8,2
6 Откаточная штольня 0,25 8,8
7 0,30 19,7
8 0,25 7,7
9 0,44 11,5
10 0,39 8,2
11 0,44 9,8
12 Вентиляционная 0,45 6,2 Добавлялся туман
13 штольня 0,42 5,5 » э
14 0,43 8,5
15 0,50 12,9 Работ не было
16 0,58 20,6
17 0,41 9,8
18 Очистной забой 0,47 9,7 Скреперование
19 0,54 10,1 и бурение
20 0,73 12,1
21 0,62 19,3
22 0,45 14,9
в неделю, рекомендованная МКРЗ. Результаты расчетов приведены в табл. 3, где во всех опытах скорость протягивания воздуха через модель составляла 16,1 л! мин.
Абсолютные значения доз в расчете на концентрацию радона Ю-10 кюри/л колеблются в 4 раза от 1,9 до 7,5 бэрад в неделю, что близко к результатам вычислений Быховского и Кириченко. Показательно, что минимальные значения доз наблюдались в 2 случаях: в очистном забое во время интенсивного продолжительного бурения и скре-перования и в специальных опытах № 13 и 14, когда в струю воздуха на расстоянии 100 м от места отбора пробы добавляли туман, получаемый от сжигания специальных шашек. Дозы были также измерены в зависимости от скорости прокачки через модель воздуха. Результаты, приведенные в табл. 4, показывают, что с понижением скорости доза уменьшается.
Кроме разовых пятиминутных измерений доз с помощью описанного прибора, мы провели измерения уровня излучения со стенок модели за длительный срок при постоянном дыхании через модель с выдохом через нос и одновременным передвижением по подземным выработкам. Результаты представлены на рис. 3. Первый и последний пики уровня а-излучения / на интервалах 2 и 8 соответствуют прохождению туда и обратно одного и того же района с повышенным содержанием в воздухе радона, плавный подъем
Таблица 4
Зависимость поглощенной дозы от скорости прокачки воздуха через модель
Скорость прокачки (в л/мин) Доза в расчете на концентрацию радона 10 кюри/л бэрад в неделю
16,1 3,3
14,6 3,0
12,9 2,7
6,7 2,0
на интервале 3— накоплению радиоактивности в модели при нахождении в одном и том же месте без каких-либо физических нагрузок. Два небольших пика следуют сразу за интервалами 4 я 6, соответствующими спуску в забой и подъему из него. Конец кривой представляет распад
Рис. 3. Уровень а-излучения со стенок модели трахеи во времени при непрерывном дыхании через нее с выдохом через нос.
сс-активности при выходе на чистую струю. Существенно, что суммарная доза в этом опыте хорошо согласуется с данными, полученными для тех же выработок при разовых 5-минутных отборах.
Представляет интерес сопоставление измеренных в модели доз с концентрацией радона, «скрытой» энергией и концентрацией свободных атомов радия А. Последняя была измерена в некоторых опытах методом
/00
/00
X
50
13
Оо о о о О
>°о 8
о °<Р о °
ООО °
о о
/о
Снритая энергия '/О мэ8/л
Рис. 4. Доза в модели трахеи, сопоставленная с уровнем «скрытой» энергии.
I
I
сР с* сО> °
о°о9
%
0.5
/.О
Лонец „ сво6"атомо6 */о'°нюри//г
Рис. 5. Доза в модели трахеи, сопоставленная с концентрацией радона.
2 фильтров (В.Н. Кириченко с соавторами). Результаты сопоставления приведены на рис. 4—6, из которых видно, что наилучшей адекватностью дозе обладает концентрация свободных атомов радия А и несколько худшей — сама концентрация радона. Из табл. 3 и рис. 4 видно достаточно четко, что между величинами доз и «скрытой» энергией определенной связи не существует. Кроме того, предельно допустимые уровни, вычисленные по измеренным дозам (см. табл. 3) для одних и тех же условий, оказываются в 20—30 раз больше, чем предельно допустимые уровни, определенные по «скрытой» энергии. Даже при концентрации радона Ю-11 кюри/л, принятой в СССР в качестве предельно допустимого уровня его в рабочих помещениях,
измеренные дозы оказались в 2V2—7 раз больше дозы (0,3 бэрад в неделю), рекомендованной МКРЗ в качестве предельной для внутренних органов.
Следовательно, оценка биологической опасности дочерних продуктов радона в случае предполагаемого равномерного облучения органов дыхания грубо приближена и ставит под сомнение рекомендации Холейди с соавторами о нормировании радоновой опасности по «скрытой» энергии. По сравнению с этими рекомендациями принятый ранее в СССР метод нормирования радоновой опасности по уровню самого радона следует оценить как более прогрессивный. Более исчерпывающий ответ на вопрос о выборе метода и аппаратуры для оценки радоновой опасности могут дать, по-видимому, лишь прямые эксперименты на животных.
ЛИТЕРАТУРА
Быховский А. В. Гигиенические вопросы при подземной разработке урановых руд. М., 1963. — К и р и ч е н к о В. Н. и др. Гиг. и сан., 1965, № 11, с. 115. — К я-риченко В. Н. Гиг. и сан., 1965, № 2, с. 113. — Холейди и др. Проблема радона в урановом руднике. М., 1961. — Shapiro J., Arch, industr. Hlth, 1956, v. 14, p. 169. — T s i v о g 1 о w et al. Nucleonics, 1953, v. 11, p. 40. — W i 1 keni ng M. H., Rev. sci. Instr., 1952, v. 23, p. 13.
Поступила 30/VIII 1968 r.
DETERMINATION OF ABSORBED DOSES IN A TRACHEA MODEL WITH RADON-CONTAINING ATMOSPHERE AT A POLYMETAL MINE
V. N. Kirichenko, V. D. I vanov
By means of a specially elaborated method and an apparatus there were measured doses of a-radiations of short-life daughter products of radon on the internal surface of a trachea model in various parts of polymetal mines. Simultaneously the level of «latent» energy and the content of «free» radium atoms in the atmosphere were supervised. The doses determined in the models correlated sufficiently with the content of «free» atoms. However, no definite relation could be traced between the doses in the model and the level of «latent» energy.
fOOf
\ vS
о < ° о
6»
_I_I__
/о го
концентрация радона * Ю хюри/л
Рис. 6. Доза в модели трахеи, сопоставленная с концентрацией «свободных» атомов радия А.
