20. Методы дозиметрии внутреннего облучения

20. Методы дозиметрии внутреннего облучения

После поступления радиоактивных веществ в организм (или при подтверждении, что поступление произошло) необходимо оценить дозу внутреннего облучения. Проводится следующие три вида измерений для оценки дозы внутреннего облучения:

  • СИЧ обследование
  • биологические пробы; и
  • отбор проб воздуха.

1.1     СИЧ обследование

СИЧ обследование – это метод, используемый для регистрации излучения, испускающегося телом, для чего используются детекторы, расположенные впритык или насколько возможно близко в поверхности тела. При СИЧ обследованиях может обследоваться как все тело, так и отдельные его органы.

Обычно СИЧ (Счетчик Излучений Человека) состоит из множества полупроводниковых или кристаллических детекторов, которые используются для регистрации рентгеновского и гамма-спектров от внутреннего загрязнения. Детектирование осуществляется, когда человек сидит или лежит в защищенном месте для уменьшения фонового излучения.

По результатам обследования можно измерить уровень радиоактивности (в Бк) контролируемого радионуклида в теле человека и по этим результатам определить, произошло ли его поступление и каковы величины этого поступления.

Для подсчета излучения от части тела детектор располагается насколько возможно ближе к интересующему органу. Наиболее часто контролируются такие органы, как легкие (для измерения активности актинидов) и щитовидная железа (для измерения содержания радиоактивного йода). На Рисунке 14 показано измерение радиоактивного йода в щитовидной железе.

 

На эффективность регистрации влияют такие факторы, как геометрия (расположение датчиков, положение человека относительно детектора) и физиологические характеристики обследуемого человека.

Чтобы достичь подходящих нижних пределов детектирования, стандартное время измерения может составлять от нескольких минут до часа в зависимости от комфорта и удобства для обследуемого человека. Калибровка по интересующему радионуклиду достигается путем использования фантомов, содержащих радионуклид с известной активностью.

Возможно откалибровать некоторые СИЧ установки таким образом, что можно регистрировать тормозное рентгеновское излучение от низкоэнергетических бета-чатстиц таких, как у P-32.

1.2     Биологические пробы

Отбор биологических проб представляет собой взятие биологических образцов тела человека и последующее определение активности проб с целью проведения оценки дозы внутреннего облучения. Наиболее простые примеры – это тритий в анализе мочи, и плутоний и уран в анализах мочи и фекалий. Для определения активности биологических проб применяются два аналитических метода: жидкие сцинтилляторы и альфа-спектрометрия. Другие типы пробоотбора, которые более сложные и не очень точны, это хромосомные аберрации в пробах крови при высоком уровне облучения (больше 50 мЗв), анализ выделений из носа при ингаляционном поступлении. Два последних метода используются при дозиметрии в аварийных ситуациях.

1.3     Отбор проб воздуха

Там, где уровни загрязнения воздуха представляют внутреннюю опасность, такую как альфа-излучатели, могут быть установлены контрольные уровни и проводиться постоянный мониторинг окружающей среды. Используя время занятости отдельных лиц или групп работников, оценка индивидуальных доз может быть проведена исходя из результатов регулярного отбора проб воздуха (смотрите Модуль 2.4 «Использование приборов для радиационного мониторинга»). Более точная дозиметрия может быть достигнута путем использования индивидуальных пробоотборников

Индивидуальные пробоотборники воздуха состоят из насоса, питающегося от батарей, который продувает воздух через маленький фильтр. Устройство воздухозаборника носится как можно ближе к носу и рту, чтобы воспроизводить реальное поступление загрязнения в организм человека. По окончанию периода ношения оценивается загрязнение фильтра и, используя известную скорость потока, рассчитывают объемную концентрацию загрязнения в воздухе (в Бк/м3) (смотрите Модуль 2.4 «Использование приборов для радиационного мониторинга»). Отметим, что фильтр необходимо промерять дважды для того, чтобы учесть короткоживущие дочерние продукты распада радона.

Индивидуальные пробоотборники воздуха обычно используются для контроля альфа-частиц в воздухе на рабочем месте. Они могут использоваться вместе с СИЧ обследованием, чтобы улучшить общую точность дозиметрических оценок. Другие пассивные устройства (такие как трековые детекторы) полезны для оценки облучения при загрязнении воздуха радоном и его дочерними продуктами распада.

1.4     Расчеты ожидаемой эквивалентной дозы

Расчет ожидаемой эквивалентной дозы может быть проведен при использовании методов измерения внутреннего облучения, описанных в Разделах 5.1, 5.2. и 5.3. Эти расчеты проводятся с использованием биокинетических моделей МКРЗ, смотри Публикацию 54. Эти модели описывают поведение радионуклидов в теле человека для целей последующего измерения активности в отдельных органах или в организме в целом, включая их выведение из организма. С использованием этих моделей могут быть оценены величины поступления радиоактивности, а для расчетов ожидаемых эквивалентных доз могут быть применены соответствующие дозовые коэффициенты (как рекомендуется в Основных нормах безопасности МАГАТЭ).

2.           Программы индивидуального мониторинга и ведение регистрационных записей

Для достижения эффективного контроля облучения в радиационной защите рекомендовано разрабатывать и реализовывать программы индивидуального мониторинга. Они могут включать несколько (или только одну) дозиметрических оценок, описанных в этом модуле. Требования к рабочему месту будут определять реальный масштаб этих программ. В дополнение к регулирующим и рекомендованным требованиям к дозиметрии, возможно, будет необходим расширенный мониторинг (т.е. не только работников, чья деятельность связана с источниками ионизирующего излучения, а и тех, кто не связан с излучением, чтобы убедиться в том, что получаемые ими дозы достаточно низки).

Основные нормы безопасности МАГАТЭ рекомендуют, чтобы регистрационные записи дозы велись для профессионально облучаемых работников. Они включают все оценки, проведенные службой дозиметрии. Так как служба дозиметрии может быть нанята из другой организации, на рабочем месте должны храниться копии регистрационных записей.

Регистрационные записи дозы могут быть проанализированы на соответствие с дозовыми пределами и местными граничными дозами. Также они могут использоваться для контроля тенденций изменения уровня индивидуальных и коллективных доз. Работники, чья деятельность связана с облучением, должны иметь постоянный доступ к их личным регистрационным записям, а данные о полученных дозовых нагрузках профессионалов должны передаваться на новое место работы, при его смене.

 
 

 

Основные понятия

  • Флюенс, экспозиционная доза и керма относятся к величинам, называемым радиометрическими.
  • Дозиметрическими величинами являются поглощенная доза, эквивалентная доза и эффективная доза.
  • Флюенс (F) – это количество частиц или фотонов, проходящих через единицу площади.
  • Экспозиционная доза (X) – это степень ионизации воздуха фотонами.
  • Керма (К) – это мера количества  кинетической энергии заряженных частиц, образующихся в поглощающем материале под действием косвенно ионизирующих излучений.
  • Поглощенная доза – это мера энергии любого вида излучения, поглощенной облучаемым веществом. Старая единица измерения поглощенной дозы – рад. Единицей измерения в системе СИ является Грей,  1 Гр = 100 рад.
  • Эквивалентная доза (Н) – это мера биологического эффекта определенного вида излучения на орган или ткань. Старой единицей измерения эквивалентной дозы является бэр. В системе СИ – это Зиверт, 1 Зв = 100 бэр.
  • Эффективная доза (Е) – это мера ущерба от определенного вида излучения нанесенного отдельному органу, ткани или организму в целом. Старой единицей измерения эффективной дозы является бэр. В системе СИ – это Зиверт, 1 Зв = 100 бэр.
  • Операционные величины определены МКРЕ для последующей разумной оценки эквивалентных и эффективной доз.
  • Эквивалент амбиентной дозы H*(d) – это операционная величина, используемая для радиационного мониторинга. Его значения используют для оценки эффективной дозы.
  • Эквивалент направленной дозы H’(d) – это операционная величина, используемая для радиационного мониторинга, при оценке эквивалентной дозы в покровных тканях.
  • Эквивалент индивидуальной дозы Hp(d) – это операционная величина, используемая для оценки дозы при индивидуальном дозиметрическом контроле.
  • Для операционных величин d принимается равной 0.07 мм (для кожи), 3 мм (для глаз) и 10 мм (для всего тела).
  • Индивидуальная дозиметрия – это термин, использующийся для оценки и измерения доз отдельного индивидуума.
  • Дозиметрия внешнего облучения – это определение доз от источников, находящихся вне тела человека.
  • Дозиметрия внутреннего облучения – это определение доз от источников, находящихся внутри тела человека.
  • Дозиметрия внешнего облучения проводится с использованием активного или пассивного методов.
  • Активный метод дозиметрии позволяют непосредственно контролировать дозы внешнего облучения.
  • Примерами активной дозиметрии являются электронные дозиметры, электроскопы с кварцевой нитью и нейтронные пузырьковые дозиметры.
  • Пассивный метод дозиметрии предусматривает обработку дозиметров определенным способом перед тем, как может быть получено показание дозы внешнего облучения.
  • Пассивные методы дозиметрии включают фотопленку, термолюминесценцию, ядерные эмульсии и трековую дозиметрию.
  • Пленочные дозиметры состоят из куска фотографической пленки в кассете. Фильтры используются для того, чтобы разделить виды и энергии аварийного излучения.
  • Преимуществом пленочных дозиметров является то, что они могут быть использованы для получения информации о виде и энергии падающего излучения, они могут храниться как постоянная запись индивидуальной дозы и они дешевы.
  • Недостатком пленочных дозиметров является то, что на них воздействуют свет и тепло, они требуют оборудования фотолаборатории и ручной обработки и не могут использоваться повторно.
  • Термолюминесцентные дозиметры (ТЛД) состоят из материала, который при нагревании испускает свет, интенсивность которого пропорциональна величине облучения.
  • Преимуществами ТЛД являют их малый размер и возможность их повторного использования.
  • Недостатками ТЛД является то, что информация может быть считана только один раз и они подвержены федингу.
  • Ядреная эмульсия и твердотельные нейтронные трековые дозиметры используются для дозиметрии нейтронов.
  • Дозиметры на основе ядерной фотоэмульсии после обработки показывают треки. Твердотельные нейтронные трековые дозиметры показывают углубления.
  • При использовании дозиметров дли мониторинга внешнего облучения, вам следует знать их энергетические и угловые характеристики.
  • Дозиметрия внутреннего облучения может осуществляться тремя методами: СИЧ обследование, отбора биологических проб и индивидуальный пробоотбор воздуха.
  • СИЧ обследование – это регистрация излучения, исходящего из тела с использованием детекторов, расположенных вплотную или насколько это возможно близко к поверхности тела.
  • Отбор биологических проб – это взятие биологических проб из тела человека и их анализ на радиоактивность.
  • Индивидуальные пробоотборники воздуха используются для оценки активности, поступающей с загрязненным воздухом.
  • Регистрационные записи дозы используют для анализа соответствия получаемых доз основным дозовым пределам и граничным дозам.

Глоссарий

Активный мониторинг Мониторинг доз в режиме реального времени.
Весовой множитель излучения (wR) Безразмерный коэффициент, используемый для учета различия в биологических эффектах от различных видов излучения при их воздействии на биологическую ткань.
Воздушная керма Мера кинетической энергии заряженных частиц, образованных в воздухе косвенно ионизирующим излучением.
Дозиметрическая величина Величина, используемая как мера эффектов, вызываемых воздействием радиации.
Керма (К) Мера кинетической энергии заряженных частиц, произведенных в поглотителе косвенно ионизирующим излучением.
Ожидаемая доза Доза на орган (поглощенная или эквивалентная доза) или на все тело (эффективная доза), формирующаяся в результате поступления радиоактивного вещества в организм человека, рассчитываемая за период 50 лет для взрослых (70 лет для детей).
Отбор биологических проб Взятие биологических проб из тела человека и их анализ на содержание радиоактивности.
Пассивный мониторинг Мониторинг дозы с помощью дозиметров, которые нужно обрабатывать после определенного периода ношения.
Поглощенная доза (D) Мера энергии, оставленной в каком-либо веществе каким-либо видом излучения. Измеряется в Греях.
Радиометрическая величина Величина, используемая для описания поля излучения.
СИЧ обследование Регистрация излучения, выходящего из тела, с использованием детекторов, расположенных вплотную или как можно ближе к поверхности тела.
Тканевый весовой множитель Коэффициент, который учитывает различие в вероятности возникновения рака и его тяжести для различных органов и тканей.
Флюенс (F) Количество частиц (или фотонов), проходящих через единицу площади.
Эквивалент амбиентной дозы H*(d) Операционная величина, используемая при радиационном мониторинге и для последующей разумной оценки эффективной дозы.
Эквивалент индивидуальной дозы Hp(d) Операционная величина, используемая для оценки эквивалентной и эффективной доз при индивидуальном дозиметрическом контроле.
Эквивалент направленной дозы H’(d) Операционная величина, используемая при радиационном мониторинге облучения покровных тканей и для последующей разумной оценки эквивалентной дозы.
Эквивалентная доза (Н) Мера биологического воздействия определенного вида излучения на отдельный орган или ткань. Она рассчитывается путем умножения поглощенной дозы полученной органом или тканью на весовой множитель излучения (wR). Измеряется в Зивертах.
Экспозиционная доза (Х) Величина ионизации, производимой фотонами в воздухе.
Эффективная доза (Е) Мера эффекта облучения всего тела. Она рассчитывается путем умножения эквивалентных доз отдельных органов и тканей на тканевые весовые множители (wT) с последующим суммированием по всему телу. Измеряется в Зивертах.