Расчет пределов дозы

Расчет пределов дозы

Ниже приведен пример оценки дозы, обусловленной сбросом/выбросом жидких и газообразных отходов.

ПРИМЕР ДЛЯ ЖИДКИХ ОТХОДОВ

Вопрос:

За год в реку сбрасывается 4.5 x 1010 Бк рутения  -106.  Скорость сброса составляет  1 м3сек-1.

Скорость течения реки  8 м3сек-1.

Рассчитайте возможную дозу облучения для взрослого мужчины и младенца, которые живут на находящейся вблизи ферме и употребляют воду из реки для питья.

Необходимая информация:

Дозовый коэффициент для взрослых при  пероральном поступлении рутения -106 равен  7.0 x 10-9 Зв Бк-1.

Дозовый коэффициент для младенцев при  пероральном поступлении рутения -106 равен 4.9 x 10-8 Зв Бк-1.

Годовое потребление воды для взрослого  составляет 0.6 м3 год-1.

Годовое потребление воды для младенцев   составляет 0.26 м3 год-1.

Предположения :

Предположим, что пероральный путь облучения организма является наиболее вероятным, и именно он отвечает за полученную дозу.  Мы также предположим, что пероральное поступление происходит исключительно через употребление воды для питья.  Другие возможные пути (например, через загрязненный урожай) возможно придется учитывать, если потребуются более детальное рассмотрение.

Метод:

Действие 1: Рассчитайте концентрацию радионуклидов в воде,
Cw (Бк м-3).

При этом расчете важно обратить внимание на единицы, в которых выражается время. Поэтому, если Вы хотите применять   Бк год-1,  скорость сброса должна быть выражена в м3 год-1.

Поскольку единицей времени в данных о скорости выброса является  секунда, необходимо перейти от Бк год-1 к Бк сек-1.

4.5 x 1010 Бк год-1 =

=  = 1429 Бк сек-1

Тогда

 

=  = 158.8 Бк м-3

Действие 2: Рассчитайте дозу, полученную пероральным путем для взрослых и младенцев

Годовая эффективная доза от употребления для питья радиоактивной воды Eing (Зв/год ), составляет:

Eing = CwDFingHw,

где           Cw = средняя годовая концентрация i-ого радионуклида в (Бк м-3) (i –ый радионуклид в нашем примере – это Ru-106.)

DFing = дозовый коэффициент для перорального поступления i –ого радионуклида (Зв Бк-1)

Hw = годовое потребление питьевой воды  (м3 в год ).

−               Доза, получаемая взрослым человеком из-за присутствия Ru-106, равна:

Eing = CwDFingHw

= 158.8 x 7.0 x 10-9 x 0.6

= 6.67 x 10-7 Зв год -1

= 0.67 mЗв год -1

−               Та же доза для младенца составляет:

Eing = CwDFingHw

= 158.8 x 4.9 x 10-8 x 0.26

= 2.02 x 10-6 Зв год -1

= 2.02 mЗв год -1

* Следует иметь в виду, что в случае сброса в реку нескольких радионуклидов такие расчеты должны были бы проводиться для каждого радионуклида, а дозы от них суммироваться в общую дозу.

Заключение:

Таким образом, потенциально возможная доза от выброса рутения-106 для взрослого человека составляет 0.67 mЗв год -1, а для младенца 2.02 mЗв год -1.

ПРИМЕР ДЛЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ОТХОДОВ

Вопрос:

Йод -131 в течение всего года выбрасывается  со скоростью 1 Бк сек -1 через трубу высотой 60 м.

Какова  возможная доза облучения для взрослого человека и младенца, живущих на ферме, расположенной поблизости.?

Необходимые данные:

Скорость движения воздуха в точке выброса составляет 12 м сек -1, а поперечное сечение трубы равно 1 м2.

Дозовый коэффициент перехода для внешнего облучения от нахождения в облаке йода -131  равен  5.8 x 10-7 Зв год -1на  Бк м -3. (Safety Series Report No. 19)

Дозовый коэффициент перехода при ингаляции йода-131 для взрослого равен   7.4 x 10-9 Зв Бк-1(IAEA BSS No. 115).

Дозовый коэффициент перехода при ингаляции йода-131 для младенца равен   7.2 x 10-8 Зв Бк-1 (IAEA BSS No. 115).

Объем воздуха, вдыхаемый в течение  года взрослым человеком, составляет 8400 м3 год -1.  (Safety Series Report No. 19)

Объем воздуха, вдыхаемый в течение  года младенцем , равен 1400 м3 год -1. (Safety Series Report No. 19)

Предположения :

  • Коэффициент занятости (Occupancy factor Of) = 1.0 (из Таблицы  XIV IAEA Safety Reports Series No. 19)
  • Доля времени, в течение которого ветер дует в направлении заданной точки (Pp) = 0.25
  • Струя ничем не разбавляется и ни с чем не смешивается.

Метод:

Действие 1: Рассчитайте объемную скорость движения воздуха (V, в метрах кубических в секунду) при выходе из трубы в точке выброса.

V = Скорость движения воздуха  x Поперечное сечение трубы

= 12 м сек -1 x 1 м2 = 12 м3сек -1

Действие 2: Рассчитайте концентрацию радионуклидов в воздухе , CA, с помощью уравнения:

 

где    CA =  концентрация в приземном слое воздуха на расстоянии, требующемся для «приземления»  струи x (Бк м -3).

Pp = доля времени, в течение которого ветер дует в направлении заданной точки (безразмерная величина).  Для нашего расчета эту величину можно принять равной  0.25.

Qi = средняя скорость выброса i –ого радионуклида (Бк сек -1).  (в нашем примере i –ый радионуклид –это I-131.)

V = объемная скорость воздушного потока в точке выброса из вентиляционного отверстия или трубы (м3сек -1).

Если  через трубу  выбрасывается более, чем один радионуклид, расчеты делаются для каждого отдельного радионуклида, после чего дозы суммируются для получения общей дозы.  По условиям нашего примера, в выбросе присутствует только  I-131, поэтому расчеты необходимо выполнить только  для этого радионуклида.

 

= 20.8 x 10-3 Бк м-3

Действие 3: Рассчитайте дозу внешнего облучения от нахождения в облаке, содержащем I-131.

Годовая эффективная доза внешнего облучения от нахождения в облаке, содержащем сброшенный йод-131, Eim (Зв в год) равна:

Eim = CADFimOf

где  CA = средняя годовая концентрация радионуклида в воздухе (Бк м -3).

DFim = дозовый коэффициент для нахождения в облаке (Зв/год на Бк м -3).

Of = доля времени, в течение которого критическая группа подвергается облучению по этому пути

Следовательно:

Eimm = CADFimmOf

= 20.8 x 10-3 x 5.8 x 10-7 x 1.0

= 1.2 x 10-8 Зв год -1

= 0.012 m Зв год -1

Действие 4 : Рассчитайте дозу от ингаляции.

Годовая эффективная доза от ингаляции, Einh (Зв в год), равна:

Einh = CADFinhRinh

где        CA = средняя годовая концентрация радионукдида в воздухе (Бк м -3)

DFinh = дозовый коэффициент для ингаляции  (Зв/год на Бк м -1)

Rinh = объем вдыхаемого воздуха за год (м3 в год).

−               Доза для взрослого равна:

Einh = CADFinhRinh

= 20.8 x 10-3 x 7.4 x 10-9 x 8400

= 1.295 x 10-6 Зв год -1

= 1.3 m Зв год -1

−               Доза для младенцев :

Einh = CADFinhRinh

= 20.8 x 10-3 x 7.2 x 10-8 x 1400

= 2.1 x 10-6 Зв год -1

 

= 2.1 m Зв год -1

Действие 4: Общая доза равна сумме всех внешних и внутренних доз облучения.

Etotal = Eimm + Einh

Etotal(взросл.) = Eimm + Einh

= (0.012 + 1.3) m Зв год -1

@ 1.3 m Зв год -1

Etotal(младенцы) = Eimm + Einh

= (0.012 + 2.1) m Зв год -1

@ 2.1 m Зв год -1

Заключение:

Таким образом, потенциально возможная доза от таких выбросов составляет  1.3 mЗв год -1 для взрослых и  2.1 mЗв год -1 для младенцев.

ГЛОССАРИЙ

Биосфера Часть окружающей среды, населенная живыми организмами.
Граничная доза

(Dose constraint)

Планируемое и связанное с конкретным источником ограничение индивидуальной дозы, получаемой от этого источника, которое применяется в качестве граничного значения при оптимизации защиты и безопасности данного источника
Долго живущие отходы (Long lived waste –LLW) Радиоактивные отходы, содержащие долгоживущие радионуклиды в количествах и/или концентрациях, создающих значительную радиотоксичность, из-за чего требуется их долговременная изоляция от биосферы.  Термин «долгоживущие отходы» обычно применяется к отходам, содержащим радионуклиды с периодом полураспада более 30 лет.
Жидкие отходы (Liquid waste) Радиоактивные отходы в жидком виде, в состав которых могут входить растворы твердых веществ и частицы твердого  вещества в коллоидной или диспергированной форме.
Захоронение

(Disposal)

Помещение отходов в разрешенную, специально для этого предназначенную установку (например, приповерхностное или геологическое хранилище) без намерения их изъятия. Некоторые страны (и публикации) распространяют термин «захоронение» на выбросы/сбросы
Захоронение в геологических формациях (Geological disposal) Изоляция радиоактивных отходов с использованием системы искусственных и естественных барьеров на глубине до нескольких сотен метров в геологически стабильных формациях. Как правило, планами предусматривается захоронение в геологических формациях долгоживущих и высокоактивных отходов
Иммобилизация (Immobilization) Перевод отходов в определенную форму посредством их отверждения, включения в какую-либо матрицу или заключения в герметическую оболочку. Иммобилизация снижает возможность миграции или рассеяния радионуклидов в процессе манипулирования, перевозки, хранения и/или захоронения.
Кондиционирова-ние

(Conditioning)

Операции по изготовлению упаковки отходов, приемлемой для манипулирования, перевозки, хранения и/или захоронения. Кондиционирование может включать перевод отходов в твердую форму, помещение отходов в контейнеры и, при необходимости, обеспечение дополнительной наружной упаковки (транспортный пакет).
Коротко живущие отходы (Short lived waste — SLW) Радиоактивные отходы, которые содержат радионуклиды, распадающиеся до уровня, признаваемого незначительным с точки зрения радиационной безопасности, за время, не превышающее длительность установленного институционного  контроля. Коротко живущие отходы обычно содержат радионуклиды с периодами полураспада менее 30 лет
Критическая группа Группа лиц из состава населения, которая является достаточно однородной с точки зрения облучения, полученного от данного источника излучения и данным путем облучения, и для членов которой типично получение наибольших эффективных доз или эквивалентных доз (в зависимости от того,  что имеет место по данному пути облучения от данного источника)
Младенец

(Infant)

Для целей дозиметрии, если не указано иное, младенец – это ребенок в возрасте  одного года. При этом значения годовых величин (годовая доза, годовое поступление), используемых для расчета дозы младенца,  относятся к году, начинающемуся  с момента его рождения.
Обработка (Treatment) Операции, предназначенные для обеспечения безопасности и/или получения экономии путем изменения характеристик отходов. Три основные цели обработки заключаются в:

-          уменьшении объема

-          удалении радионуклидов из отходов

-          изменении состава

 

Обращение с радиоактивными отходами (Radioactive waste management) Совокупность всех действий, административных или эксплутационных, включающих манипулирование, предварительную обработку, обработку, кондиционирование, перемещение, хранение и захоронение отходов, образующихся при использовании радиоактивных материалов

Отходы, освобожденные от контроля (Exempt/clearance waste)

В контексте обращения с радиоактивными отходами – отходы, которые освобождаются от регулирующего контроля в соответствии с уровнями освобождения, поскольку связанная  c ними радиационная опасность считается незначительной. Соответствующая величина может выражаться в единицах концентрации активности и/или суммарной активности и может включать указание вида, химической/физической формы, массы и объема отходов
Переработка (Processing) Любая операция, которая изменяет характеристики отходов, включая предварительную обработку, обработку и кондиционирование
Предварительная обработка (Pretreatment) Любая или все операции, производимые до обработки отходов, такие как сбор, сортировка, регулирование химического состава и дезактивация
Приповерхно-стное хранилище (Near surface repository) Установка для захоронения радиоактивных отходов, расположенная на поверхности земли, или на глубине нескольких метров от поверхности земли.
Радиоактивные отходы (Radioactive waste) Для правовых и регулирующих целей отходы, содержащие радионуклиды или загрязненные радионуклидами в концентрациях или активностях, превышающих уровни освобождения от контроля, установленные Регулирующим органом
Сортировка (Segregation) Операции, при которых отходы (радиоактивные и освобожденные от контроля) отделяются (или собираются отдельно) в зависимости от их радиологических, химических и/или  физических характеристик, с тем, чтобы  повысить эффективность последующего обращения с отходами, включая процессы переработки.  Сортировка предоставляет возможность отделить радиоактивные отходы от освобожденных отходов, и таким образом уменьшить объем радиоактивных отходов.
Стадия, предшествующая захоронению (Predisposal) Любые стадии обращения с отходами, выполняемые перед захоронением отходов, такие как деятельность по предварительной обработке, обработке, кондиционированию, хранению и перевозке.  Термин «рredisposal» используется для сокращенного обозначения всех операций, выполняемых перед захоронением отходов, для их отдельного рассмотрения от операций по захоронению
Транспортный пакет (Overpack) Еще один внешний (или дополнительный) контейнер, который объединяет упаковки с отходами в одну обрабатываемую единицу, для удобства манипулирования, перевозки, хранения и/или захоронения.
Уменьшение объема (Volume reduction) Операция по обработке отходов, во время которой уменьшается их физический объем.  Наиболее распространенными методами уменьшения объема отходов являются механическое компактирование (прессование), сжигание и выпаривание. Операции по уменьшению объема отходов не следует причислять к деятельности по минимизации отходов.
Упаковка (Packaging) Подготовка радиоактивных отходов к безопасному манипулированию, перевозке, хранению и/или захоронению посредством заключения их в соответствующий контейнер.
Упаковка отходов (Waste package) Продукт кондиционирования, который включает форму отходов и любые контейнеры,  внутренние барьеры (например, сорбирующие и облицовочные материалы), подготовленный в соответствии с требованиями к манипулированию, перевозке, хранению и/ или захоронению
Уровни освобождения  от контроля

(Exempt/

Clearance levels)

Значения, установленные регулирующим органом и выраженные в единицах удельной активности и/или суммарной активности, при которых или ниже которых источники излучения могут быть освобождены от регулирующего контроля
Форма отходов (Waste form) Отходы в своей физической и химической форме после обработки и/или кондиционирования (в результате чего образуется твердый продукт) перед их упаковкой. Форма отходов является элементом упаковки отходов.
Хранение (Storage) Помещение отходов в соответствующую установку, где обеспечивается их изоляция, защита окружающей среды и наблюдение (например, мониторинг) с возможностью последующего извлечения для освобождения от регулирующего контроля, или переработки и/или захоронения в более отдаленном будущем.
Хранилище/

могильник

(Repository)

Установка (вместилище), куда помещаются отходы для захоронения. Извлечение в будущем отходов из такого хранилища не предполагается
Эффлуент (Effluent) Газообразные или жидкие материалы, удаление которых происходит посредством сбросов/выбросов в окружающую среду