Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Задачи по физике ядра Испытания ядерного оружия

Расчёт допустимого содержания (ДС) любых радионуклидов по допустимой дозе облучения критического органа.

При равновесном, т.е. неизменяющемся за период определения) содержании нуклида в организме или критическом органе ДС в организме (q) или в критическом органе (qf2) можно определить из значения предельно допустимой эквивалентной дозы – Dэкв (бэр/неделя), которую излучение этих радионуклидов создаёт:

.

Здесь и далее размерности численных коэффициентов: 3,7∙104 расп./с∙мкКи; 1,6∙10-6 – эрг/МэВ; 6,05∙105 – секунд в неделе; 100 – эрг/(г∙рад); m – масса критического органа, г.

Значение ДС (мкКи) для всего тела:

,

для критического органа:

.

Расчёт допустимого содержания (ДС) остеотропных радионуклидов на основе сравнения с ДС радия. Турбины и генераторы Общая энергетика

ДС остеотропных радионуклидов q для профессиональных работников рассчитывают прямым сравнением его с ДС радия в организме (qRa = 0,1 мкКи). Для радия коэффициент органотропности f2 = 0,99; Eэфф = 110 МэВ/распад. При этом предполагается, что кроме собственно  в костной ткани депонируется 30% радона и его короткоживущих продуктов распада. Тогда ДС любого остеотропного изотопа qx в костной ткани будет

.

4. Расчёт ДК, основанный на экспоненциальной модели их выведения из критических органов (кроме ЖКТ).

В общем случае при многократном (хроническом) поступлении радионуклидов q(t) может быть непостоянным во времени. Предполагая закон биологического обмена в критическом органе экспоненциальным, можно написать дифференциальное уравнение его баланса при среднесуточном поступлении в организм радионуклидов с активностью J, мкКи:

;  (1)

Решение этого уравнения при начальном условии ,  будет

;  (2)

Если в организм поступает количество радионуклидов с активностью   и этот процесс продолжается  суток, то эквивалентная доза  за время от 0 до  может быть получена из уравнения

, (3)

где  - концентрация радионуклидов в воде или воздухе, ,  - скорость вдыхания воздуха или потребления воды, ,  - среднесуточное поступление радионуклида в организм, .

Переходной дозиметрический множитель  равен

,  (4)

где  - количество секунд в сутках.

Подставив численное значение коэффициента  в формулу (3) и имея в виду, что , получим окончательное выражение для расчета  за время () поступления радионуклидов в организм с пищей или водой:

.  (5)

Найдём теперь формулу для эквивалентной дозы  через  суток с момента прекращения поступления радионуклидов в организм. В соответствии с формулой (2) для любого времени  после прекращения поступления радионуклидов () содержание радионуклидов в критическом органе равно

; (6)

Тогда

.  (7)

Подставив в полученное выражение значение  из (4), получим

.  (8)

Эквивалентная доза за весь период  на критический орган будет равна

,

.  (9)

Эквивалентная доза, создаваемая радионуклидами при разовом (или мгновенном) поступлении, может быть получена из формулы (9), если положить   и . Тогда после разложения в ряд  выражение для дозы примет вид:

  (10)

где  - поступление радионуклидов в организм за время , .

Поскольку   очень велико (50 лет для профессиональных работников и 70 лет для населения), в большинстве случаев множитель . Тогда формула для интегральной дозы (бэр) от кратковременного поступления в организм радионуклидов, активность которых , примет вид

.  (11)

Поскольку при расчете ДК время работы считается непрерывным, то величину  можно было бы определить из формулы (5), если в ней принять  для профессиональных работников и  для облучения населения, а  - предельно допустимая эквивалентная доза за весь период облучения. Однако на практике пользуются иной формулой расчёта ДК, которая для радионуклидов с большим эффективным периодом полувыведения (когда не достигается равновесное состояние в организме) даёт некоторый гарантийный запас в величине ДК. При этом:

принимается допустимое содержание радионуклидов в критическом органе к концу периода облучения;

считается, что за неделю допустимое содержание радионуклидов остаётся неизменным.

Допустимое содержание радионуклидов в критическом органе выражается формулой (2). Следовательно, приближённую формулу для расчёта ДК радиоактивных веществ с использованием экспоненциальной модели выведения можно написать в виде

  (12)

где  - недельная предельно допустимая эквивалентная доза, бэр;  - число секунд в неделе.

Принимая скорость поступления воды и воздуха () в соответствии с приведёнными значениями (п. 1) и выражая ДК в единицах , из формулы (12) получим следующую рабочую формулу расчета ДК радиоактивных веществ в воде и воздухе:

  (13)

Постоянный коэффициент “” равен для воды  и для воздуха  при расчете ДК радионуклидов для населения; для профессиональных работников – , если рассчитывается ДК в воздухе.


На главную