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

иную форму дозовой функции. Имеется еще несколько методов расчета мощности дозы от ß-излучателей. В ра­ ботах Д. П. Осанова и Г. Б. Радзиевского [81, 82] предло­ жен метод расчета, основанный на единой дозовой функ­ ции, полученной экспериментальным путем из дозных распределений от широких мононаправленных пучков моноэнергетических электронов, падающих на тканеэкви­ валентный фантом. Гросс [83] на основе теории Спенсе­ ра рассчитал распределение доз вблизи малых ß-источ- ников, находящихся в воздухе и в воде (ткани) и содер­ жащих 40 радиоизотопов или их смеси.

В настоящее время установлено, что метод Спен­ сера приводит к значительно лучшему совпадению тео­ ретических и экспериментальных данных, чем формула Лёвингера [84]. Однако погрешности, возникающие при использовании формулы Лёвингера, существенно меньше погрешности, определяемой биологическими факторами. Поэтому расчеты дозы вблизи горячих частиц основаны на применении формулы Лёвингера и исходят из пред­ положения, что полная активность частицы сосредоточе­ на в ее центре [85—87]; это значительно упрощает вы­ числения, не приводя одновременно к существенным по­ грешностям в определении дозного поля вблизи горя­ чей частицы '.

Важной характеристикой опасности облучения вбли­ зи горячей частицы является максимально возможная доза, которую может получить данный участок легочной

полагается, что снижения активности частицы и сколь­ ко-нибудь значительных ее перемещений в результате биологических процессов не происходит, т. е. эффектив­ ный период полуубывания ТЭфф, характеризующий фак­ тическое снижение активности, наблюдаемое непосред­ ственно in vivo, равен физическому периоду полураспа­

стицы с максимальной энергией от 1 до 3 Мэе, погрешность при расчете дозы на расстояниях более 10 мкм не превышает 1%.

29

Приведенные результаты можно рассматривать как максимально возможную дозу облучения легочной ткани при задержке горячих частиц в органах дыхания. Умест­ но отметить, что при изучении радиобиологических про­ цессов на клеточном и субклеточном уровнях могут быть существенны различия между макроскопическими поте-

Рис. 1.11. Зависимость максимально возможной дозы об­ лучения радиоактивной частицей (Л = 10~10 кюри) от рас­ стояния от ее центра до облучаемой структуры.

рями энергии ионизирующих частиц, которые составляют предмет исследования обычной дозиметрии, и энергией, действительно поглощенной в рассматриваемом микро­ объеме. Процессы передачи и распределения энергии ионизирующих излучений в микрообъемах, размеры ко­ торых столь малы, что становятся существенными флук­ туации в значениях переданной энергии, изучаются срав­ нительно молодой областью физики — микродозиметрией.

В настоящее время в опубликованной литературе со­ держится ряд попыток применить методы микродозиметрпи к исследованиям точечных радиоактивных источни­ ков, инкорпорированных в организме [88—90].

Удовлетворительно совпали экспериментальные зна­ чения дозы вблизи точечных ß-излучателей с расчетными данными, полученными с использованием функции Лёвингера [80] и метода Спенсера [92] в работе [91]. Для частицы, содержащей 5- ІО-11 кюри 46Sc, в области от 20 до 400 мкм при использовании формулы Лёвингера

30

получено завышение фактической дозы в четыре раза; наибольшее завышение (в 10 раз) отмечено на малых

в настоящее время удовлетворительной. Однако надо по­ лагать, что исследования в области количественной оцен­ ки эффектов локального облучения потребуют в пер­ спективе привлечения принципов микродозиметрии.

Облучение тканей частицами, находящимися в дыхательных путях

Наиболее полно изучена эта форма облучения при вдыхании короткоживущих радиоактивных аэрозолей, которые распадаются в пределах нескольких часов после

а-спектрометрии оказалось возможным осуществить непосредственное измерение распределения атомов RaC' в эпителии трахеи и главных бронхов кроликов и собак [97, 98]. При этом оказалось, что 90% всей активности сосредоточено в первых 10 мкм толщины эпителиально­ го покрова, что отвечает, согласно результатам измере­ ний на соответствующих гистологических препаратах, толщине слоя слизи. Таким образом, получена нагляд­ ная картина, характеризующая облучение структурных элементов легких из слоя слизи, выстилающей дыхатель­ ные пути.

По обобщенным оценкам американских авторов [39],

31

Облучение структурных элементов органов дыхания отдельными высокорадиоактивными частицами, переме­ щаемыми при движении слизистого покрова, можно ориентировочно оценить на основании известных прин­ ципов, исходя из активности частицы А и скорости ее

(1,3н-0,3) - ІО“2 рад соответственно.

Эти значения весьма невелики по сравнению с уров­ нями облучения при фиксации аналогичной частицы в легочном отделе. Однако при массивном поступлении высокоактивных частиц, хотя бы и нереспирабельного размера, этот путь облучения может послужить источ­ ником лучевых нагрузок, превышающих предельно до­ пустимые.

Облучение тканей частицами, находящимися в легочном отделе

Присутствующие в легочной паренхиме радиоактив­ ные частицы создают в окружающих клетках и ткане­ вых структурах уровни облучения, зависящие от свойств частиц, прочности их фиксации и расстояния до облу­ чаемых структур.

На основании гистоавторадиографических исследова­ ний для каждой аэрозольной частицы, обнаруженной в легких, может быть вычислена мощность дозы облуче­ ния в ближайшей стенке альвеолы, бронхе, сосуде и любых других структурных элементах.

Однако для оценки фактической кумулятивной дозы облучения тканевых структур необходимо знать время пребывания данной аэрозольной частицы вблизи от них. При существующем уровне экспериментальной техники эта задача все еще не выполнима, и в настоящее время могут быть даны лишь самые ориентировочные оценки фактических доз облучения структурных элементов органов дыхания *.1

1 Надо полагать, что развитие методики радиоактивного скеннирования позволит решать эту задачу на экспериментальной основе.

32

Порядок величин, характеризующих облучение тка­ ни даже при не очень длительной задержке горячих частиц в органах дыхания, иллюстрируется следующим примером. В результате ^спектрометрического исследо­ вания было установлено [80], что в выделенной из атмо­ сферного воздуха горячей частице содержатся следую­

В случае пребывания в одном и том же участке легкого

втечение 10 дней излучение этой горячей частицы долж­ но было бы обусловить на расстояниях 10 и 50 мкм

и ее миграцией вследствие захвата и перемещения фаго­ цитами. Физико-химические свойства радиоактивных изотопов и неактивных компонентов, которые могут входить в состав горячих частиц, весьма разнообразны. В настоящее время нет прямых экспериментальных ма­ териалов о поведении и растворимости отдельных горя­ чих частиц, проникших в легочную ткань. Из опытов на животных и наблюдений за людьми, случайно подвер­ гавшимися воздействию радиоактивных аэрозолей, из­ вестно, что период полувыведения активности (т. е. со­ вокупности большого количества частиц) из легких ко­ леблется в весьма широких пределах. Длительность фиксации каждой отдельной частицы зависит от множе­

тур. Недавно в работе [551] показано, что облучение ча­ стицами РиОг макрофагов вызывает угнетение функцио-