Реконструкция доз облучения населения г. Озерска, обусловленных выбросами в атмосферу йода-131 при переработке облученного ядерного топлива тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.01, кандидат технических наук Хохряков, Виктор Валентинович

• Хохряков, Виктор Валентинович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хохряков, Виктор Валентинович

Введение. Актуальность проблемы.

1. Пути и способы восстановления уровней облучения жителей 9 г. Озерска инкорпорированным йодом-131.

1.1 ПО "Маяк" как источник загрязнения окружающей среды 9 радиоактивными веществами.

1.2. Радиологические характеристики йода-131.

1.3 Методические подходы к ретроспективной оценке динамики формирования облучения, обусловленного выбросами йода-131 в атмосферу.

2. Разработка методики расчета эквивалентных доз облучения щитовидной железы, обусловленных выбросами в атмосферу йода-131.

2.1 Общие замечания, относящиеся к методологии

2.2 Методика расчета эквивалентных доз облучения щитовидной железы, обусловленных выбросами в атмосферу йода-131.

2.3 Положения, относящиеся к оценке применимости методики расчета доз облучения, обусловленных выбросами в атмосферу йода-131.

2.4 Верификация модели рассеяния примеси в атмосфере.

2.5 Скорость осаждения йода на подстилающую поверхность.

2.6 Оценка значения коэффициента пропорциональности Кг

2.7 Оценка значения параметра перехода йода-131 с системе корма/молоко.

2.8 Зависимость потребления основных с радиологической точки зрения продуктов питания от возраста человека.

2.9 Оценка погрешности результатов расчета эквивалентных доз облучения щитовидной железы.

3. Изучение и подготовка исходных данных, необходимых для реконструкции доз облучения населения г. Озерска, обусловленных выбросами йода-131 в атмосферу.

3.1 Изучение метеорологических условий рассеяния примеси в приземном слое воздуха района расположения ПО "Маяк".

3.1.1 Описание места расположения метеостанции Аргаяш.

3.1.2 База метеорологических данных.

3.1.3 Повторяемость направлений ветра.

3.1.4 Скорость ветра.

3.1.5 Категории устойчивости атмосферы.

3.1.6 Температура атмосферного воздуха.

3.2 Изучение и ретроспективная оценка мощности выбросов йода-131 в атмосферу за период с 1949 года по 1990 год.

3.2.1 Динамика выбросов радиоактивных веществ в атмосферу при переработке облученного топлива.

3.2.1.1 Оценки выбросов радиоактивных веществ в атмосферу в начале деятельности ПО "Маяк"

3.2.1.2 Результаты штатного контроля выбросов в атмосферу радиоактивных веществ на заводе Б

3.2.1.3 Результаты штатного контроля выбросов в атмосферу радиоактивных веществ на заводе ДБ

3.2.2 Ретроспективная оценка мощности выбросов йода-131.

3.2.3 Оценка неопределенности реконструкции динамики мощности выбросов йода-131 в атмосферу.

3.2.4 Обсуждение результатов изучения и реконструкции динамики мощности выбросов йода-131 в атмосферу

3.3 Рацион питания населения г. Озерска.

4. Дозы облучения населения и оценка неопределенности.

4.1 Оценка эквивалентных доз облучения щитовидной железы населения г. Озерска

4.2 Неопределенность результатов реконструкции доз облучения.

4.2.1 Оценка неопределенности реконструкции годовых эквивалентных доз облучения щитовидной железы.

4.2.2 Оценка погрешности реконструкции аккумулированных эквивалентных доз облучения щитовидной железы.

5. Выводы. 137 Литература.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Реконструкция доз облучения населения г. Озерска, обусловленных выбросами в атмосферу йода-131 при переработке облученного ядерного топлива»

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Почти полувековая деятельность Производственного объединения (ПО) "Маяк", пуск которого осуществлялся в условиях жесткого лимита времени, обусловленного гонкой ядерных вооружений, породила целый комплекс проблем в области радиоэкологии и охраны здоровья человека.

Эффективность осуществления программ, направленных на снижение радиологических последствий такой деятельности, критически зависит от их дозиметрического обеспечения. В особенности это касается медицинских аспектов реабилитации, напрямую связанных с проблемой облучения человека, что делает актуальной задачу реконструкции доз облучения пострадавших групп населения региона. К сожалению слабая проработка некоторых вопросов дозиметрии, а также недостаточное освещение проведенных мероприятий по снижению уровней облучения населения послужили поводом для появления в средствах массовой информации непрофессиональных, а порой недобросовестных выступлений, искажающих действительные масштабы последствий деятельности ПО "Маяк". Решение задачи по восстановлению аккумулированных индивидуальных доз техногенного облучения является важным компонентом программ реабилитации, позволяющим проводить научно обоснованную социальную политику, и, в частности, способствовать разъяснительной работе среда населения, опираясь на более аргументированные данные об уровнях облучения людей.

Корректная реконструкция указанных доз наряду с практическими аспектами также имеет большое научное значение. Она дает уникальную возможность оценить параметры моделей риска возникновения онкогенных эффектов у человека, при хроническом облучении в малых дозах. До сих пор эти оценки, признанные международным сообществом ученых, основаны на результатах эпидемиологических исследований среди населения двух японских городов, подвергшихся разовому гамма-нейгронному воздействию при атомной бомбардировке /1/, и они нуждаются в проверке применительно к случаю пролонгированного суммарного внутреннего и внешнего облучения. В свете сказанного особый интерес представляет анализ уровней облучения населения г. Озерска - ближайшего к ПО "Маяк" крупного населенного пункта.

Техногенное воздействие на население города обусловлено главным образом газо-аэрозольными радиоактивными выбросами, при снижавшихся по мере совершенствования технологии и систем газоочистки уровнях облучения. Ретроспективный анализ радиационной обстановки в регионе, находившемся в зоне влияния Хэнфордского предприятия, являющегося технологическим аналогом ПО "Маяк", показал, что подавляющая часть аккумулированной эффективной дозы у жителей близлежащих населенных пунктов сформировалась в первые годы после пуска предприятия за счет поступления в организм йода-131 /2/. Из-за отсутствия прямых определений йода-131 в организме человека указанный вывод мог быть получен только в результате расчетных оценок на основе аналитической обработки большого количества архивных данных о динамике радиоактивных выбросов и радиационной обстановке в зоне влияния предприятия.

По предварительным оценками у жителей г. Озерска /3,4/ основной вклад в накопленную дозу был обусловлен действием йода-131 в первые годы после пуска ПО "Маяк". Учитывая сходство технологий, такое заключение представляется естественным.

В связи со сказанным выше цель диссертации состояла в модификации существующей методики расчета уровней облучения за счет поступления в организм йода-131 с учетом не принимавшихся ранее специфических производственных и природных факторов, влиявших на формирование дозы, и приложении полученных результатов к восстановлению динамики формирования индивидуальных доз, создаваемых этим радионуклидом в популяции г Озерска.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Оценка доз сочетанного внешнего и внутреннего облучения щитовидной железы жителей г. Озерска, обусловленных выбросами в атмосферу йода-131 за период с 1949-1990 гг.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ, КОТОРЫЕ РЕШАЛИСЬ В ДИССЕРТАЦИИ: разработка методики расчета эквивалентных доз облучения щитовидной железы, обусловленных выбросами в атмосферу йода-131; оценка мощности выбросов йода-131 в атмосферу при переработке облученного ядерного топлива за период с 1949 по 1990 гг; расчет эквивалентных доз облучения щитовидной железы представителей различных возрастных групп населения г. Озерск; оценка неопределенности результатов ретроспективного восстановления доз облучения населения г. Озерска.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Разработана методика расчета доз облучения учитывает современные знания о метаболизме йода, региональные условия миграции нуклида в объектах окружающей среды, возрастные особенности потребления основных с радиологической точки зрения пищевых продуктов, а также а также динамику формирования рациона питания жителей г. Озерска;

Проведено ретроспективное восстановление значений мощности выбросов йода-131 в атмосферу при радиохимической переработке облученного ядерного топлива за период с 1949 по 1990 гг;

Оценены дозы облучения щитовидной железы населения г. Озерск в зависимости от возраста и продолжительности проживания на территории города.

Оценена неопределенность расчетных годовых и аккумулированных к 1990 году эквивалентных доз облучения щитовидной железы, обусловленных выбросами йода-131 в атмосферу.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Решение проблемы реконструкции доз облучения позволит строить научно обоснованную стратегию проведения реабилитации территорий на основе данных об уровнях облучения их жителей.

Информация о динамике и возрастной структуре доз облучения даст возможность выявить критические (подверженные наибольшему облучению) группы населения для целенаправленной медицинской помощи лицам, в наибольшей степени пострадавшим в результате деятельности ПО "Маяк". Сведения о дозах облучения, накопленных населением, будучи связанными с результатами эпидемиологических исследований в облученной популяции, позволят получить количественные оценки такого важного с научной точки зрения показателя, как риск радиационно индуцированных онкологических заболеваний.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные результаты представлены в докладах, статьях и отчетах. Автор принимал непосредственное участие на всех этапах работы, включая разработку методики, сбор, анализ и подготовку исходных данных, необходимых для ретроспективной оценки уровней облучения, проведение расчетов доз, а также оценку неопределенности полученных результатов.

ПУБЛИКАЦИИ

По материалам диссертации опубликовано 6 докладов на международных и отечественных научных конференциях, 3 статья, 8 отчетов. НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И

РЕЗУЛЬТАТЫ:

1. Методика расчета доз облучения щитовидной железы, обусловленных выбросами в атмосферу йода-131.

2. Способ ретроспективного восстановления значений мощности выбросов йода-131 в атмосферу, сопровождающих операции по переработке облученного ядерного топлива.

3. Суммарный за весь период работы ПО "Маяк" выброс йода-131 в атмосферу оценивается в 1,4 1016 Бк (390000 Ки).

4. Максимальная среди различных возрастных групп населения г.Озерска эквивалентная доза облучения, аккумулированная в щитовидной железе за весь период деятельности ПО "Маяк", обусловленная выбросами в атмосферу йода-131, с вероятностью 90% находится в интервале значений 0,24-14 Зв и в среднем составляет 4 Зв.

Заключение диссертации по теме «Охрана труда (по отраслям)», Хохряков, Виктор Валентинович

ВЫВОДЫ

1. Разработана и верифицирована методика восстановления доз облучения щитовидной железы жителей г.Озерска с учетом особенностей технологии переработки облученного ядерного топлива, а также региональных условий миграции йода-131 в окружающей среде и специфики питания населения в зависимости от возраста.

2. С использованием результатов контроля выбросов йода-131 в сочетании с анализом технологических показателей радиохимического производства реконструированы значения выбросов нуклида в атмосферу за период 1949-1957 гг.

Показано возрастание мощности выброса радиойода с момента пуска производства до 1952 года и последовавшее после 1958 года резкое снижение, обусловленное реализацией на ПО "Маяк" природоохранных мероприятий.

К 1990 г. мощность выброса рассматриваемого нуклида снизилась более, чем на 6 порядков величины. Суммарный за весь период деятельности ПО "Маяк" выброс йода-131 оценен в 1,41016 Бк (390 кКи).

3. На основе реальной метеорологической информации, а также по динамике и структуре рациона питания населения г.Озерска рассчитаны годовые и накопленные к 1990 году эквивалентные дозы облучения щитовидной железы населения города в зависимости от года рождения и продолжительности проживания на территории населенного пункта.

Критической группой населения являются дети горожан, содержавших крупный рогатый скот.

Максимальную эквивалентную дозу накопили представители возрастной группы 1951 года рождения. Указанная доза составила 4 Зв.

4. Индивидуальная вариабельность годовых доз характеризуется логарифмически нормальным законом распределения со стандартным геометрическим отклонением меняющимся в зависимости от года в пределах от 5,6 до 12.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хохряков, Виктор Валентинович, 1999 год

1.nizing Radiaiton. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. 1988 Report to the General Assembly, with annexes. United Nations, New York, 1988.

2. Radiation Dose Estimates from Hanford Radioactive Material Releases to the Air and the Columbia River., The Technical Steering Panel of the Hanford Reconstruction Project., April 21, 1994.

3. Разработка системы ретроспективной оценки доз внешнего и внутреннего облучения жителей г. Челябинска-65: Отчет тема 25.113-3/92 Ф1, 7к. Науч. руководитель докт.биол.наук В.Ф.Хохряков -МЗ РФ УНПЦРМ, инв. №ЦЛ/4454 Челябинск, 1992, 84. с.

4. Никипелов Б.В., Романов Т.Н., Булдаков Л.А. и др. Радиационная авария на Южном Урале в 1957 г./Атомная энергия. 1989ю Т. 6-7. Вып. 2. с. 74-80.

5. Никипелов Б.В., Дрожко Е.Г., Романов Т.Н. и др. Кыиггымская авария крупным планом// Природа. 1990 №5. с. 47-75.

6. Никипелов Б.В., Романов Т.Н. и др. Об аварийна Южном Урале 29 сентября 1957 г.// Информационный бюллетень.

7. Романов Г.Н., Воронов АС. Радиационная обстановка после аварии// Природа. 1990. №5. с.50-52.

8. Смирнов Е.Г. Природные условия и растительность Восточно-Уральского радиоактивного следа. Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале. М.: Наука. 1993. с.79-95.

9. Оценка выноса стронция-90 вода реки Теча с 1949 по 1995 гг.: Отчет / ПО "Маяк" Мокров Ю.Г., инв. № ЦЛ/5292, 1996, 50 с.

10. Ретроспекитвное восстановление радиоактивного загрязнения реки Теча, обусловленного сбросами жидких отходов радиохимческого производства ПО "Маяк" в 1949-1956 гг.: Отчет / ПО "Маяк" Мокров Ю.Г., инв. № ЦЛ/5568, 1998, 52 с.

11. Обобщение материалов по эксплуатации водоема 9 (оз. Карачай).: Отчет / ПО "Маяк" Алексахин А.И., инв. № ЦЛ/4983, 1994, 77 с.

12. Заключение о современном состоянии водоема Карачай.: Отчет / ПО "Маяк" Мокров Ю.Г., Посохов А.К., Иванов И.А. инв. № ЦЛ/5094, 1995, 57 с.

13. Дрожко Е.Г., Иванов И.А., Алексахин А.И., Самсонова JI.M., Глаголев A.B. Современное состояние подземной гидросферы в районе ПО "Маяк". // Вопросы радиационной безопасности, 1996, № 1 с. 11-19.

14. Don. J. Bradley. Behind the Nuclear Curtain. Radioactive Waste Management in the Former Soviet Union. Battelle Press, Richland, Washington, p. 716.

15. Ионизирующее излучение: Источники и биологические эффекты. Научный комитет Организации Объединенных наций по действию атомной радиации. Доклад за 1982 год Генеральной Ассамблее (с приложениями). Том I. ООН, Нью-Йорк, 1982, 881 .

16. Ильин Л.А., Балонов М.И., Булдаков Л.А. и др. Экологические особенности и медико-биологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС// Мед.радиол. 1989. -№11.- с.59-81.

17. Всемирная Организация Здравоохранения. Медицинские последствия Чернобыльской аварии. Результаты пилотных проектов АЙФЕКА и соответственных национальных программ. Научный отчет. ВОЗ, Женева 1995, с.559.

18. Underwood E.J. Trace Elements in Human and Animal Nutrition. 3rd ed. London, Academic Press, 1977.

19. Riggs D.S. Quantative Aspects of Iodine Metabolism in Man. Pharm.Rev., 1951, v. 4, p.284.

20. Dolphin G.W. Dietary Intake of Iodine and Thyroid Dosimetry. Health Phys., 1971, v.21, p.711.

21. Ильин Л.А., Архангельская Г.В., Константинов Ю.О., Лихтарев И.А. Радиоактивный йод в проблеме радиационной безопасности. М.: Атомиздат, 1972, 272 с.

22. Нормы радиационной безопасности НРБ-76. М:, Атомиздат, 1978, 56 с.

23. Таракулов Я.Х. Обмен йода и тиреоидные гормоны. Ташкент, Изд-во АН Уз.ССР, 1959.

24. Таракулов Я.Х. Биохимия гормонов щитовидной железы в норме и при тиреоидной патологии. Ташкент, Изд-во АН Уз.ССР, 1962.

25. Standart Phisiological Values for Standart Man: Intake Metabolism and Excretion. Draft Report of ICRP. Task Group on Standart Man/ Chapter III, April 1968.

26. Человек. Медико-биологические данные. (Публикация № 23 Международной комиссии по радиологической защите). Коллектив авторов. Пер. с англ. М.: Медицина, 1977, 496 с.

27. Пределы поступления радионуклидов для работающих с ионизирующим излучением: Публикация 30 МКРЗ. Доклад Комитета 2 Международной комиссии по радиологической защите. 4.1. Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1982, 135 с.

28. ICRP Publication 56, Age-dependent Doses to Members of the Public from Intake of Radionuclides; Part l.,Pergamon Press, 1990.34

29. Дедов И.И., Дедов В.И. Чернобыль: радиоактивный йод щитовидная железа. - М., 1996, 236 с.

30. Стыро Б.И., Недвецкайте Т.И., Филистович В.И. Изотопы йода и радиационная безопасность. С.Петербург: Гидрометеоиздат, 1992, 255с.

31. Израэль Ю.А., Тер-Сааков А.А. Образование радиоактивных частиц при ядерных взрывах в тропосфере. Труды ИЭМ, 1971, Вып. 21 91-97 с.

32. Арефьева З.С., Бадьин В.И., Гаврилин Ю.И. и др. Оценка поглощенной дозы излучения радиоизотопов йода в щитовидной железе лиц, подвергшихся радиационному воздействию в результате аварии на ЧАЭС (методические указания) / Минздрав СССР. М., 1987, 39 с.

33. Пристер Б.С., Григорьева Е.А., Перевезенцев В.М. Закономерности поведения радионуклидов йода в окружающей среде. Вып. 1 М.: Атомиздат, 1979.

34. Hoffman F.O.A., A reassessment of the deposition velosity in the prediction of the environmental transport of radioiodine from air to milk., Health Pliys., 1977, v. 32, N 5, p. 437-440.

35. Колобашкин В.М., Рубцов П.М., Ружанский ПЛ., Сидоренко В.Д. Радиационные характеристики облученного ядерного топлива: Справочник. М.: Энергоагомиздат, 1983, 206 с.

36. Kereiakes J.G., Seltzer R.A., Blackborn В., Saenger E.L. "Radionuclide Doses to Infants and Children: A Plea for a Standard Child", Health Phys., Vol.11, No. 10, 999, 1965.

37. Арефьева 3.C., Бадьин В.И., Гаврилин Ю.И. и др. Руководство по оценке доз облучения щитовидной железы при поступлении радиоактивных изотопов йода в организм человека. М.: Энергоатомиздаг, 1988, 80 с.

38. Гусев Н.Г., Беляев В.А. Радиоактивные выбросы в биосфере: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1991. -256 с.