9. Вимірювання внутрішніх радіаційних небезпек

Радіоактивна речовина після надходження в організм людини формує дози опромінення різних органів та тканин тіла людини. У радіаційному захисті важливо вміти оцінювати рівень небезпеки, пов'язаної з радіоактивною речовиною, що надійшла. Набагато важче зробити це внутрішньої радіаційної небезпеки, ніж зовнішньої радіаційної небезпеки. Вплив випромінювання на окремі органи тіла важко визначити, оскільки люди мають різні анатомічні (зріст та комплекція), фізіологічні (частота та глибина дихання) та метаболічні (швидкість перетравлення їжі) характеристики. У цьому розділі Ви дізнаєтеся, які припущення для оцінки рівня внутрішніх радіаційних небезпек.

1.1 Стандартна людина МКРЗ та Стандартна людина, уродженець Азії, МАГАТЕ

Є широка різноманітність анатомічних, фізіологічних та метаболічних параметрів людини. Для цілей радіаційного захисту МКРЗ у Публікації 23 визначила поняттяСтандартна людина для опису параметрів людини. Стандартна людина обрана таким чином, щоб представляти середню людину в широкому діапазоні параметрів, і призначається для використання як модель для розрахунків і порівнянь внутрішніх ефектів іонізуючого випромінювання. Дані зараз оновлюються, з використанням результатів вивчення населення Європи та Північної Америки. У Додатку А наведено деякі характеристики Стандартної людини.

Однак, Стандартна людина не є достатньо гарною моделлю типового представника населення Азії, тому Міжнародним агентством з атомної енергії (МАГАТЕ) визначено відповідні характеристики Стандартної людини, уродженця Азії.

1.2 Біологічний та ефективний період напіввиведення

Щоразу, коли відбуваєтьсянадходження радіоактивної речовини важливо мати уявлення про те, як довго ця речовина затримується в організмі, для подальшої оцінки небезпеки. Як вже обговорювалося в Модулі 1.3 «Іонізуюче випромінювання та радіоактивний розпад», радіоактивні речовини згодом розпадаються за експоненційним законом. Так само, слід зазначити, що фізіологічні процеси, що йдуть у тілі людини (наприклад, сечовипускання та випорожнення) визначають виведення радіоактивних речовин з організму, при цьому зміна вмісту радіоактивної речовини також описується експоненційною залежністю. Для того, щоб розрахувати ефективну швидкість, з якою радіоактивна речовина розпадається та виводиться з організму, нам необхідно об'єднати обидві швидкості: радіоактивного розпаду та біологічного виведення з організму. У радіаційному захисті термінефективне постійне виведення (leff) використовується для опису швидкості розпаду та виведення радіоактивних речовин з організму. Математичне визначення цього терміна дано у Формулі 1.

leff=lr+lb[1]

де leff - ефективна постійна виведення,

lr - постійна радіоактивного розпаду,

lb – стала біологічного виведення.

Формула 1 може бути пов'язана з ефективним, біологічним та радіоактивним періодами напіврозпаду та напіввиведення (і отже часом), пам'ятаючи, що постійна радіоактивного розпаду може бути записана як:

де lr - постійна радіоактивного розпаду,

Tr – період напіврозпаду радіоактивної речовини,

ln 2 = loge 2 = 0.693

Оскільки ефективна постійна розпаду та виведення та постійна біологічного виведення можуть бути записані таким же чином, Формула 1 може бути представлена у виглядіФормули 2:

1 =1 + 1 [2]

Tr – період напіврозпаду радіонукліду (тобто час, необхідне зменшення активності радіонукліда в організмі на половину його початкового значення з допомогою радіоактивного розпаду).

Tb – біологічний період напіввиведення радіонукліду з організму (тобто час, необхідне зменшення активності радіонукліду в організмі наполовину від його початкового значення з допомогою біологічного виведення).

Таким чином, якщо відомі значення Tr і Tb, можна розрахувати Teff з Формули 2.

Період напіврозпаду – це постійна фізична, яка залежить від радіонукліду. Біологічний період напіввиведення (і отже, ефективний період напіввиведення) залежить від хімічної та фізичної природи радіоактивного забруднення та анатомічної, фізіологічної та метаболічної природи людини. Якщо радіоактивна речовина хімічно подібна до інших хімічних елементів організму, вона може їх замінювати. Наприклад, стронцій хімічно подібний до кальцію, тому стронцій-90 може замінювати кальцій у кістках. Фізична форма забруднення так само важлива, оскільки визначає таку з важливих характеристик речовини, як розчинність, яка безпосередньо впливає процес поглинання його тілом людини.

Приклад 1 ілюструє, як Формула 2 може використовуватись для розрахунку ефективного періоду напіввиведення радіоактивного забруднення з організму.

Приклад 1

Питання

Розрахуйте ефективний період напіввиведення кобальту-60, якщо період напіврозпаду становить 1.9 x 10 3 днів, а біологічний період напіввиведення – 10 днів.

Відповідь

Використовуючи Формулу 2:

Teff 1.9 x 10 3 10

Teff = 9.95 днів (приблизно 10 днів)

З Прімера 1видно, що й біологічний період напіввиведення і період напіврозпаду значно різняться, то значення ефективного періоду напіввиведення визначається меншим із наявних значень.

У Таблиці 2 наведено приклади радіоактивного, біологічного та ефективного періодів напіврозпаду та напіввиведення для різних радіонуклідів.

Період напіврозпаду, біологічний та ефективний період напіввиведення для деяких радіонуклідів

(днів)