СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ РАДИОНУКЛИДОВ, ИНКОРПОРИРОВАННЫХ В КОЖНЫЕ ПОКРОВЫ РУК ПЕРСОНАЛА Российский патент 2017 года по МПК G01T1/161 

Изобретение относится к области измерений активности радионуклидов радиометрическими методами, конкретно при оперативном радиационном контроле рук персонала с целью определения активности трансурановых нуклидов, инкорпорированных в кожные покровы кистей рук или в раневых повреждениях этих поверхностей, в реальных производственных условиях плутониевых производств, и может быть использовано в радиационной безопасности и гигиене для повышения безопасности технологического цикла предприятий ядерно-оружейного комплекса и снижения уровня внутреннего облучения персонала.

Одной из основных проблем радиационного контроля плутониевых производств предприятий ядерно-оружейного комплекса (ЯОК) является отсутствие способов оценки поступления актинидов в организм человека через кожные покровы, которые имели бы высокую оперативность и низкую стоимость, что позволило бы проводить такую оценку в массовом масштабе. Кроме того, необходим контроль не только в нестандартных ситуациях, таких как раневые поступления, при которых радионуклиды могут достаточно быстро мигрировать, а могут и долговременно оставаться в ране, но и в штатном режиме при повседневном оперативном контроле, поскольку своевременное обнаружение инкорпорированной активности с подкожным залеганием радионуклидов позволит снизить их негативное воздействие на организм и своевременно начать мероприятия по выведению актинидов из него.

Известно несколько способов контроля активности радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала.

Например, методика измерения глубины залегания плутония при раневом поступлении на участке спектра от 7 до 28 кэВ гамма-излучения. Непрерывный участок спектра разделяют и определяют глубину залегания и величину суммарной активности изотопов плутония-238, плутония-239 и плутония-240 в ране [Исаков А.П. и др. Спектрометр излучений человека для определения содержания плутония и америция в некоторых органах и тканях человека. VIII Международное совещание. Проблемы прикладной спектрометрии и радиометрии ППСР-2004. / Юрмала, Латвия, 2007, с. 8-9].

Недостатки способа:

- высокий предел обнаружения по суммарной активности - с 2500 Бк;

- необходимость использования сложной подготовки пробы;

- высокая стоимость;

- низкая оперативность.

Известен способ определения поступления радионуклидов в организм по результатам измерений на счетчиках излучения человека гамма-квантов, испускаемых радионуклидами. Этот способ взят за прототип настоящего изобретения. Суть метода заключается в том, что, используя заранее полученные градуировочные коэффициенты внутрикожного и глубинного загрязнений, на основании проведенного измерения загрязнения рассчитывают поступление радионуклидов в организм персонала. Значения градуировочных коэффициентов вычисляют по результатам измерений антропоморфных тканеэквивалентных фантомов, содержащих радионуклиды с известной активностью [Е.В. Одинцов, И.А. Терновский и др. Экспресс-метод определения пожизненного содержания Pu-239, Pu-240 и Am-241 в легких человека с помощью СИЧ при наличии внутрикожного загрязнения тела радионуклидами. Дозиметрический и радиометрический контроль при работе с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений: (Методическое руководство). Радиометрия проб. / М.: Энергоатомиздат, 1981, с. 101-106].

Недостатки способа:

- сложная конструкция антропоморфных тканеэквивалентных фантомов;

- низкая оперативность;

- высокая стоимость.

Задачей изобретения является повышение оперативности, снижение предела обнаружения активности радионуклидов, упрощение проведения контроля и снижение его стоимости, что позволит применять его на производственной базе предприятий в целях массового оперативного радиационного контроля.

Предлагаемый нами способ определения активности радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала, основан на результатах измерения объектов радиационного контроля с использованием типового радиометра (радиометра-дозиметра) и гамма-спектрометра, что на порядок удешевляет этот процесс. Причем минимально детектируемая активность не превышает 3 Бк (для радионуклида Am-241). Этот способ позволяет в течение 10-15 минут принять решение о необходимости применения медикаментозных средств и эвакуации персонала в медицинское учреждение, что также почти на порядок позволяет повысить оперативность контроля.

Кроме того, значение градуировочного коэффициента рассчитывается по результатам измерения пробы с конкретного рабочего места и не требует изготовления сложных антропоморфных тканеэквивалентных фантомов.

Способ осуществляется следующим образом. Проводим подготовку средств измерения (СИ) и проведение измерений согласно инструкциям по эксплуатации (ИЭ) на эти СИ. Затем измеряем на гамма-спектрометре уровень загрязнения кожных покровов руки и одновременно отбираем пробы (сухой мазок и др.) для определения градуировочного коэффициента, учитывающего изотопный состав актинидов, инкорпорированных в кожные покровы рук.

После этого проводим измерение проб на гамма-спектрометре и типовом радиометре для расчета градуировочного коэффициента.

Расчеты проводим по следующим формулам:

где A - активность радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала, Бк;

Δ - скорость счета на гамма-спектрометре при определении уровня загрязнения кожных покровов руки, имп.⋅мин^-1;

К - градуировочный коэффициент, учитывающий изотопный состав актинидов, инкорпорированных в кожные покровы руки, имп.⋅мин^-1⋅Бк^-1.

Скорость счета на гамма-спектрометре Δ вычисляют по формуле

где n_р - скорость счета на гамма-спектрометре от поверхности кожного покрова руки, имп.⋅мин^-1;

n_ф - фоновая скорость счета на гамма-спектрометре в месте проведения измерений, имп.⋅мин^-1.

Градуировочный коэффициент К вычисляют по формуле

где n_м - скорость счета от сухого мазка, взятого на конкретном рабочем месте, определенная на гамма-спектрометре, имп.⋅мин^-1;

К_р - переводной коэффициент от единиц измерения радиометра в Бк;

n_мр - скорость счета на радиометре от сухого мазка, взятого на конкретном рабочем месте, имп.⋅мин^-1;

n_фр - фоновая скорость счета на радиометре в месте проведения измерений, имп.⋅мин^-1.

Формула расчета активности радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала, принимает следующий вид:

где A - активность радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала, Бк;

n_р - скорость счета на гамма-спектрометре от поверхности кожного покрова руки, имп.⋅мин^-1;

n_ф - фоновая скорость счета на гамма-спектрометре в месте проведения измерений, имп.⋅мин^-1;

К_р - переводной коэффициент от единиц измерения радиометра в Бк;

n_мр - показания радиометра от сухого мазка, взятого на конкретном рабочем месте;

n_фр - показания фона радиометра в месте проведения измерений;

n_м - скорость счета от сухого мазка, взятого на конкретном рабочем месте, определенная на гамма-спектрометре, имп.⋅мин^-1.

Пример

Определение активности радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала на плутониевом производстве, с применением типового радиометра ДКС-96 и установки РИРГ-102 (гамма-спектрометр).

Измерение проб и фона средств измерения в месте проведения контроля проводили следующим образом.

Подготовили средства измерения (СИ) и провели измерения согласно инструкциям по эксплуатации (ИЭ) на эти СИ.

Измерили фон средств измерения вместе проведения контроля пробы n_ф - на установке РИРГ-102 в имп.⋅мин.^-1 и n_фмдкс - радиометром ДКС-96 в част.⋅мин.^-1⋅см^-2.

Взяли пробу сухим мазком с конкретного рабочего места и измерили ее на СИ: n_м - на установке РИРГ-102 в имп.⋅мин.^-1 и n_мдкс - на радиометре ДКС-96 в част.⋅мин.^-1⋅см^-2.

Приготовили прямоугольные листки (3×4 см) из фильтровальной бумаги, используемой в качестве сорбента.

Для снятия мазка бумагу прижимали к загрязненному участку большим пальцем и поворачивали ее на поверхности вокруг оси пальца на 180°.

Протирали поверхность площадью 2 см², прижимая сорбент к ней с одинаковым усилием (0,2÷0,5 кг⋅с/см²).

Осуществляли перевод част.⋅мин.^-1⋅см^-2 в Бк для ДКС-96.

Измеренную величину n_мдкс радиоактивного загрязнения (РЗ) мазка за вычетом фона n_фмдкс умножали на площадь S_дкс датчика радиометра ДКС-96 равную 70 см², умножали на переводной коэффициент 2 от част. в расп. и делили на переводной коэффициент 60 от мин в с.

Переводной коэффициент К_р от част.⋅мин.^-1⋅см^-2 в Бк после всех этих действий принимает значение равное 2,3.

Проводили расчет градуировочного коэффициента К по формуле

где n_м - скорость счета от сухого мазка, взятого на конкретном рабочем месте, определенная на гамма-спектрометре, имп.⋅мин^-1;

2,3 - переводной коэффициент радиометра от част.⋅мин.^-1⋅см^-2 в Бк;

n_мдкс - показания радиометра от сухого мазка, взятого на конкретном рабочем месте;

n_фдкс - показания фона радиометра в месте проведения измерений.

Скорость счета на установке РИРГ-102 при определении уровня загрязнения руки пострадавшего рассчитывали по формуле

где n_р - скорость счета на установке РИРГ-102 при определении уровня загрязнения кожного покрова руки, имп.⋅мин^-1;

n_ф - фоновая скорость счета на установке РИРГ-102 в месте проведения измерений, имп.⋅мин^-1.

Активность радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала, рассчитывали по формуле

Результаты вычислений представлены в таблице.

Таким образом, разработан экспресс-способ, позволяющий выполнять оперативное и надежное обнаружение радионуклидов, инкорпорированных в кисти рук персонала через раневые повреждения и микротравмы кожи, без существенных финансовых затрат и с использованием стандартных средств измерения, а также с простой системой подготовки проб для определения градуировочных коэффициентов.

Изобретение относится к области измерений активности радионуклидов радиометрическими методами. Способ определения активности радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала отличается тем, что определение градуировочного коэффициента проводят с использованием типового радиометра (радиометра-дозиметра) и гамма-спектрометра, а также по результатам измерения пробы с конкретного рабочего места и активность радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала, определяют по формуле А=(n_р-n_ф)⋅К_р⋅(n_мр-n_фр)/(n_м-n_ф), где А - активность радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала, Бк; n_р - скорость счета на гамма-спектрометре от поверхности кожного покрова руки, имп.⋅мин^-1; n_ф - фоновая скорость счета на гамма-спектрометре в месте проведения измерений, имп.⋅мин^-1; К_р - переводной коэффициент от единиц измерения радиометра в Бк; n_мр - показания радиометра от сухого мазка, взятого на конкретном рабочем месте; n_фр - показания фона радиометра в месте проведения измерений; n_м - скорость счета от сухого мазка, взятого на конкретном рабочем месте, определенная на гамма-спектрометре, имп.⋅мин^-1. Технический результат – повышение оперативности, снижение предела обнаружения активности радионуклидов, упрощение проведения контроля. 1 табл.

Способ определения активности радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала, отличающийся тем, что определение градуировочного коэффициента проводят с использованием типового радиометра (радиометра-дозиметра) и гамма-спектрометра, а также по результатам измерения пробы с конкретного рабочего места и активность радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала, определяют по формуле

А=(n_р-n_ф)⋅К_р⋅(n_мр-n_фр)/(n_м-n_ф),

где А - активность радионуклидов, инкорпорированных в кожные покровы рук персонала, Бк;

n_р - скорость счета на гамма-спектрометре от поверхности кожного покрова руки, имп.⋅мин^-1;

n_ф - фоновая скорость счета на гамма-спектрометре в месте проведения измерений, имп.⋅мин^-1;

К_р - переводной коэффициент от единиц измерения радиометра в Бк;

n_мр - показания радиометра от сухого мазка, взятого на конкретном рабочем месте;

n_фр - показания фона радиометра в месте проведения измерений;

n_м - скорость счета от сухого мазка, взятого на конкретном рабочем месте, определенная на гамма-спектрометре, имп.⋅мин^-1.