Файл: Быховский, А. В. Горячие аэрозольные частицы при техническом использовании атомной энергии.pdf

жать нескольким высокоактивным частицам нереспирабельных размеров, и, во-вторых, вследствие того, что распределения активности аэрозолей в производствен­ ных помещениях характеризуются средним аэродинами­ ческим диаметром, как правило, выше 1 мкм (т. е. стан­ дартного, принятого в рекомендациях МКРЗ при вычислении ПДК), количество радиоактивных веществ, задерживающихся в органах дыхания, может быть в два—три раза ниже, чем это следует из показаний индивидуальных пробоотборников [328], поэтому во столько же раз оказывается меньше степень недооценки активной концентрации стационарными пробоотборни­ ками. Однако данный вопрос требует дополнительного изучения.

В заключение следует указать, что контроль загряз­ нения воздуха с помощью индивидуальных пробоотбор­ ников, хотя и обеспечивает достаточно корректное опре­ деление поступления радиоактивных веществ внутрь организма вместе с вдыхаемым воздухом, тем не менее не дает возможности своевременно обнаружить появле­ ние в воздухе опасно высоких концентраций и опера­ тивно вмешаться в ход производимых работ с целью устранения источника аэрозолей. С этой точки зрения интересна попытка регистрировать локальные утечки аэрозолей плутония из не видимых невооруженным гла­ зом микротрещин и других повреждений перчаток бок­ сов и транспортных мешков с помощью 20-точечной сигнальной аэрозольнорадиометрической системы [535]. Каждая пробоотборная головка содержит фильтр из стекловолокна диаметром 5,9 см, через которую со ско­ ростью 100 л/мин прокачивается исследуемый воздух, и три кремниевых поверхностно-барьерных детектора диаметром 2 см, сочлененных с предусилителем. Благо­ даря последующей дискриминации фона прибор дает звуковой и световой сигналы при появлении плутоние­ вого аэрозоля в концентрации ПДК через 80 ч, т. е. при поступлении в органы дыхания человека 3-10-5 предель­ но допустимого содержания плутония в организме че­ ловека.

Такой метод, несомненно, наиболее перспективен и может быть с успехом применен для регистрации «мик­ розагрязнений» воздушной среды, связанной с локаль­ ными выбросами аэрозолей из оборудования и генера­ цией аэрозолей при движении персонала.

219

Интересной попыткой увеличить оперативность радио­ метрического контроля аэрозолей, загрязняющих зону дыхания работающих, является сочетание индивидуаль­ ного аэрозольного пробоотборника с микросчетчиком на основе прижатого к фильтру кристалла размером 1 мм, транзисторного усилителя и интенсиметра, помещаемых в карман спецодежды [536]. Авторы не приводят сколько-нибудь подробных сведений о характеристиках такого прибора, однако следует ожидать, что его чувст­ вительность, видимо, недостаточна для целей мобиль­ ного контроля загрязнения вдыхаемого воздуха. Тем не менее перспективность такого подхода очевидна, и не­ сомненно, что работы в направлении расширения преде­ лов чувствительности приборов, построенных па этом принципе, будут продолжаться.

Следует указать, что даже наиболее совершенный способ измерения «истинной» концентрации радиоактив­ ных аэрозолей во вдыхаемом воздухе с помощью инди­ видуальных аэрозольных пробоотборников в сочетании с анализом дисперсного состава радиоактивных аэро­ золей не всегда дает точные сведения как о количестве радиоактивного материала, поступившего в организм, так и о его дальнейшей судьбе и, следовательно, не позволяет точно оценить дозу внутреннего облучения. В частности, применение прибора для анализа дисперс­ ности аэрозолей (каскадного импактора, центропитатора и т. п.) в помещении с высоким уровнем радио­ активного загрязнения не может дать точного распре­ деления по размерам вдыхаемых оператором радио­ активных частиц. Крупные частицы (порядка 10 мкм), присутствующие в аэрозольном облаке вокруг движуще­ гося оператора и регистрируемые его индивидуальным пробоотборником, могут осесть на поверхности раньше, чем достигнут зоны действия этого прибора. Так как сведения о дисперсности аэрозолей, полученные с по­ мощью такого прибора, используются при интерпрета­ ции данных о суммарной концентрации, регистрируемых индивидуальным пробоотборником, то упомянутое об­ стоятельство будет приводить к недооценке дозы облу­ чения носоглоточного отдела дыхательных органов и переоценке дозы облучения их альвеолярных частей. Еще более неопределенна ситуация, когда аэрозольное загрязнение представлено малым числом высокоактив­ ных частиц, из которых одна, попав в органы дыхания,

220

способна развить существенную дозу облучения. При этом ввиду малой статистики вполне возможно, что индивидуальный пробоотборник не обнаружит какоголибо радиоактивного загрязнения, поскольку отбирае­ мый им объем, как правило, на порядок ниже объема вдыхаемого индивидуумом воздуха. Попытки совместить дисперсный анализ с отбором проб в зоне дыхания (применительно к индивидуальным пробоотборникам), неизбежно снизят объем отбираемой пробы и усложнят вторую сторону вопроса [538].

Наиболее корректным методом оценки дозы внут­ реннего облучения является применение счетчиков излу­ чения человеческого тела. Уместно напомнить, что еще недавно оценка дозы внутреннего облучения производи­ лась косвенно — путем радиометрического анализа выде­ лений и расчета на этой основе числа излучателей, находящихся в организме человека. В последние годы, однако, выяснилось, что даже в тех случаях, когда содержание излучателя в теле достаточно для проведе­ ния радиометрического анализа выделений, надежную оценку дозы облучения получить очень трудно. В част­ ности, можно указать на данные Силла, Андерсона и Персиваля [537], которые, проанализировав с помощью счетчика излучения человеческого тела 2000 случаев содержания заметного количества радиоизотопов в орга­ низме сотрудников Национальной станции США по ис­ пытанию реакторов, установили, что в 95% случаев при анализе пробы мочи объемом 1500 мл не обнару­ жено следов радиоактивности. Этот результат объяс­ няется крайне низкой растворимостью инкорпорирован­ ного радиоактивного материала, и, вероятно, более позитивные результаты могли бы быть получены при анализе совокупных выделений.

Наиболее перспективным представляется применение эффективных методов радиометрии и спектрометрии человеческого тела, позволяющих измерять количество радиоактивных веществ непосредственно в организме человека и таким путем точно оценивать дозу облуче­ ния индивидуума тем или иным радиоизотопом. Изло­ жение отдельных вопросов радиометрии и спектромет­ рии человеческого тела приводится в многочисленных работах, появившихся в последнее время (например, [539—544]); заметим только, что требования высокой эффективности такой аппаратуры для целей радиацион­

221

ной безопасности часто преувеличены [545]. Об успехах, достигнутых в области измерения радиоактивности тела человека, свидетельствуют, в частности, данные работы [546], в которой указывается, что количество 238Ри, осажденное в легких человека, может быть измерено, если оно составляет величину порядка 1,6-ІО-11 кюри, причем при некотором усовершенствовании метода порог чувствительности может быть снижен до 8-10~12 кюри.

8.4. К ВОПРОСУ ВЫБОРА НЕОБХОДИМОГО И ДОСТАТОЧНОГО ОБЪЕМА КОНТРОЛЯ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

В настоящее время регулярное определение содержа­ ния радиоизотопов в теле спектрометрическим методом при массовых обследованиях затруднено, а косвенным методам оценки содержания по анализу активности биосубстратов присущи большие погрешности при пере­ ходе от активности в биосубстрате к активности от­ дельных органов человека. В связи с этим возникает вопрос о необходимом и достаточном объеме контроля радиоактивного загрязнения производственных помеще­ ний, под которым понимается конкретный набор средств, обеспечивающий измерения, необходимые для получения достаточной информации об индивидуальном поступле­ нии радиоизотопов в организм работающих и для пре­ дупреждения переоблучения при аварии [547]. Прибли­ женная оценка среднегодового поступления может быть сделана на основе данных об аэрозольной загрязнен­ ности внешней среды, измеренной в непосредственной близости от органов дыхания индивидуальными пробо­

зольными радиометрами с непрерывно движущейся лен­ той и раздельным расположением окна отбора и детек­ тора (типа РА-12С-1).

Попытка найти удовлетворительные закономерности между характеристиками загрязненной среды и поступ­ лением радиоизотопов в организм работающих привела к следующей классификации работ, сопровождаемых опасностью внутреннего облучения [548]:

а) загрязнение рабочих мест в результате крайне редких, чаще всего случайных, высвобождений аэро­ зольной активности;

222

димость в индивидуальных прямых обследованиях пер­ сонала с помощью спектрометров излучения человека (СИЧ) или в косвенных оценках поступления по актив­ ности биосубстратов, так как поступление в организм любого индивидуума не превысит 0,3 ПДП. Для даль­ нейшего упрощения радиационного контроля и сокра­ щения излишних приборов целесообразно для реальных производственных условий получить сравнительные дан­ ные об аэрозольной загрязненности воздуха в зоне дыхания, регистрируемой индивидуальными пробоотбор­ никами, и о концентрациях в помещении, измеряемых стационарными приборами непрерывного контроля, и на их основе установить предельное значение концентрации, регистрируемой стационарными приборами, которое соответствует 0,1 СДК во вдыхаемом воздухе. В ситуа­ ции «б» значение отношения показаний индивидуальных и стационарных пробоотборников, усредненное за доста­ точно длительный период времени (месяц, квартал, год), часто близко к единице.

Наиболее сложной является ситуация «в», поскольку исходное предположение, положенное в основу аэро­ зольного контроля о равенстве концентраций в различ­ ных местах рабочих помещений, в частности в зоне дыхания работающих и в месте расположения стацио­ нарных пробоотборников, несправедливо. Показания индивидуальных пробоотборников за смену и даже ра­ бочую неделю ввиду малой объемной скорости пробо­ отбора весьма чувствительны к улавливанию отдельных высокоактивных частиц, регистрируемых при локальных утечках из оборудования в зону дыхания или при пере­ мещениях персонала по помещению, и поэтому могут иногда превышать соответствующие показания стацио­ нарных пробоотборников в 100 и даже в 1000 раз. Этот эффект менее существен для длительных экспозиций (месяц, квартал, год). Как уже указывалось, при таких экспозициях значение отношения показаний индиви­ дуальных пробоотборников от аэрозольной загрязнен­ ности воздуха в непосредственной близости от органов дыхания и концентраций, измеренных стационарными приборами непрерывного действия, крайне редко может превысить 10 и в среднем равно 3—4. Поэтому, если среднегодовая концентрация, измеренная стационар­ ными приборами, не превышает 1/30 СДК, поступление радиоактивности в организм работающих не может пре­

22 4

высить 0,3 ПДП, и, следовательно, необходимости в индивидуальном контроле нет.

В тех случаях, когда в ситуациях «б» и «в» средне­ годовые концентрации, регистрируемые стационарными приборами непрерывного действия, превышают соответ­ ственно значения 0,1 и 0,03 СДК, требуется проведение более тщательной программы аэрозольного контроля с применением индивидуальных пробоотборников и ана­ лизом дисперсного состава аэрозолей, например с по­ мощью каскадного импактора. На основании программы уточняется величина годового поступления, выявляется необходимость индивидуальных измерений (если уточ­ ненное значение поступления превышает 0,3 ПДП ). Знание дисперсного состава радиоактивных аэрозолей позволяет уточнить поступление радиоизотопа в орга­ низм работающих на основе модели легочной динамики МКРЗ (1966 г.).

Из изложенного выше следует, что достаточно про­ стое и точное решение задачи оптимизации объема контроля внутреннего облучения при аэрозольном за­ грязнении воздушной среды все еще остается недости­ жимым, и здесь пока приходится оперировать преиму­ щественно эмпирическим материалом применительно к каждому конкретному производству. Поэтому при проектировании системы аэрозольного контроля необхо­ димо заблаговременно проанализировать возможные источники аэрозольной опасности, выявить доминирую­ щие при тех или иных условиях и соответственно опре­ деляющие поступления радиоактивных веществ в орга­ низм работающих, а также необходимый и достаточный объем радиационного контроля.

Важным частным случаем аэрозольного загрязнения является дезинтеграция радиоактивного поверхностного загрязнения, т. е. переход частиц, находившихся на наружных поверхностях технологического оборудования, на полу и стенах рабочих помещений, в воздушную среду. Этот фактор наряду с непосредственным поступ­ лением радиоактивных аэрозолей в воздух рабочих по­ мещений может вносить существенный, а в ряде случаев (например, при разносе радиоактивных загрязнений по относительно чистым помещениям) определяющий вклад.

Как уже указывалось в гл. 2, ориентировочная коли­ чественная оценка поступления радиоактивности по цепочке «поверхность—воздух» основана на использо-

вании эмпирического коэффициента К. На рис. 8.6 пока­ зана зависимость концентрации радиоактивных аэро­ золей в воздухе оі загрязненности поверхностей при различных значениях коэффициента К для комплекса мощных установок. Если принять усредненное за год значение коэффициента /С=1(И4 лг-1, то из рис. 8.6 легко

!

Рис. 8.6. Данные систематического контроля радиоактивного за­ грязнения помещений комплекса мощных гамма-установок:

/ — рабочая камера; 2 — рабочая камера при разгерметизации пяти источ­ ников; 3 — операторская при проведении дополнительного ампулирования источников; 4 — помещение первого этажа.

найти верхний предел среднегодового загрязнения поверхностей, соответствующих для ситуаций «б» и «в»

то можно утверждать, что в помещениях, в которых среднегодовая загрязненность ниже этих значений, аэро­ зольного контроля не требуется.

Производственные помещения согласно изложенному выше по степени опасности внутреннего облучения рабо­ тающего в них персонала из-за загрязненности воздуш­ ной среды радиоактивными аэрозолями можно разде­ лить на три класса: 1) без повышенной аэрозольной

2 2 6

для ситуаций «б» и «в» соответственно. Для этих поме­ щений необходим только контроль поверхностной за­ грязненности, а аэрозольный контроль не требуется.

Помещения с повышенной аэрозольной опасностью характеризуются для ситуаций «б» и «в» среднегодовым

0,01СДК

уровнем поверхностной загрязненности свыше -----——

рации радиоактивных аэрозолей, регистрируемые ста­ ционарными приборами непрерывного действия, не превышают соответственно значений 0,1 и 0,03 СДКПомещения особо опасные характеризуются для ситуаций «б» и «в» среднегодовыми концентрациями аэрозолей свыше 0,1 и 0,03 СДК. В этих помещениях требуется проведение тщательной программы аэрозоль­ ного контроля с применением индивидуальных пробо­ отборников и анализа дисперсного состава аэрозолей, а в случаях, когда величина годового поступления пре­ вышает 0,3 ПДП, — индивидуальный контроль содержа­ ния активности в организме работающих с помощью

СИЧ или по активности выделений.

Рассмотрим конкретный пример организации аэро­ зольного контроля в помещениях мощных изотопных гамма-установок. Для рабочей камеры этих установок характерна ситуация «б», для остальных помещений, где загрязненность определяется разносом радиоактив­ ности, — ситуация «в». Согласно рис. 8.6 если принять в качестве верхнего предела коэффициента перехода радиоактивности в воздух значение Л =Ю -4 м~1, то при поверхностной загрязненности рабочей камеры не выше

ного контроля не требуется.

При более высоких уровнях поверхностного загряз­ нения необходима организация контроля загрязненности воздуха стационарными приборами. На рис. 8.7 в каче-

15* 227