ПРАКТИКУМ радиология

от потребления продукции животноводства (Двнутр) проводятся аналогично расчетам для продукции растениеводства.

На последнем этапе суммируются дозы внешнего и внутреннего облучения человека от разных радионуклидов и продуктов питания, и эта величина – суммарная годовая доза облучения человека – сравнивается с основным дозовым пределом для населения (1 мЗв/год). Кроме того, для разработки контрмер, направленных на уменьшение воздействия радиации на организм человека, важно оценить не только величину, но и структуру дозовой нагрузки на человека, т.е. рассчитать (в %) вклад в суммарную дозу отдельных ее составляющих.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Цель работы – рассчитать уровни загрязнения радионуклидами (137Cs и 90Sr) сельскохозяйственной продукции конкретного заданного хозяйства, а также рассчитать суммарную годовую дозу облучения человека и оценить структуру дозовой нагрузки для населения, проживающего на этой территории и потребляющего выращенные на ней и полученные в хозяйстве продукты питания, если известны уровни загрязнения почвы. На основании полученных данных дать оценку возможности ведения сельскохозяйственного производства на данной территории, а также разработать систему мероприятий, направленных на снижение загрязнения продукции и уменьшение воздействия радиации на организм человека.

Порядок выполнения работы

1.Исходными данными для расчета являются уровни загрязнения почвы 137Cs и 90Sr (плотности поверхностного загрязнения as, Ки/км2), которые необходимо получить из картографических материалов, или результатов радиоэкологического обследования (мониторинга) конкретной территории. Используя почвенную карту, определите преобладающий тип почв.

Задание: вариант № ____________________

Плотность поверхностного загрязнения аs:

137Cs - ______________ Ки/км2, 90Sr - ______________ Ки/км2. Почва: ________________________________________________

102

2.Пользуясь приведенным выше соотношением, рассчитайте дозу внешнего облучения человека.

Двнешн [мкЗв/год] =

3.Используя приведенные выше формулы, рассчитайте возможные уровни

загрязнения растениеводческой продукции (апр) и годовые дозы внутреннего облучения человека от потребления этих продуктов (Двнутр). Результаты запишите в таблицу (окончательные результаты Двнутр округляйте до целых):

Радио-	Продукт	КП*	ар,	kпп	апр,	СанПиН,	ГП,	Агод,	Двнутр,
нуклид	питания		Бк/кг		Бк/кг	Бк/кг	кг/год	Бк/год	мкЗв/год
137Cs	хлеб
	овощи
	картофель
	хлеб
90Sr
	овощи
	картофель

4.Рассчитайте возможные уровни загрязнения животноводческой продукции и годовые дозы внутреннего облучения человека от потребления этих продуктов. Для этого:

а) оцените возможное поступление 137Cs и 90Sr в организм животных с суточным рационом кормов. Результаты запишите в таблицу:

Радионуклид	Кормовые	КП*	ар,	ДУ,	СР,	Асут,	ΣАсут,
	культуры		Бк/кг	Бк/кг	кг/сут	Бк/сут	Бк/сут
	Сено многол.трав						Σ
137Cs	Силос кукуруз-
	ный
	Концентраты
	Сено многол.трав						Σ
90Sr	Силос кукуруз-
	ный
	Концентраты
			103

б) рассчитайте поступление 137Cs и 90Sr в организм человека и дозы внутреннего облучения от потребления животноводческой продукции. Результаты запишите в таблицу:

Радио-	Продукт	КПрац	апр ,	СанПиН,	ГП,	Агод,	Двнутр,
нуклид	питания		Бк/кг	Бк/кг	кг/год	Бк/год	мкЗв/год
137Cs	молоко
	мясо
90Sr	молоко
	мясо

5.Составьте итоговую таблицу по расчету суммарной дозы облучения человека, проживающего на территории, загрязненной радионуклидами

(переписав Двнутр из предыдущих таблиц) и оцените вклад отдельных составляющих в суммарную дозу облучения (по показателю «% от суммарной дозы»):

		Доза, мкЗв/год		% от суммарной
Источники облучения					дозы
		137Cs	90Sr	137Cs		90Sr
Внешнее облучение, всего
Внутреннее облучение, всего
в т.ч.	хлеб
продукты	овощи
питания:	картофель
	молоко
	мясо
Суммарная годовая доза					100

6. Сделайте выводы:

а) о возможных уровнях загрязнения сельскохозяйственной продукции (апр) и кормов (ар), сопоставив их с СанПиН и допустимыми уровнями (ДУ) содержания радионуклидов в кормах (см. Приложения, табл. 12,

104

14). Оцените возможности и ограничения в реализации через торговую сеть местной сельскохозяйственной продукции;

б) о величине и структуре дозовой нагрузки на население, сопоставив с основным дозовым пределом по НРБ-99/2009.

7.Разработайте конкретные предложения по проведению мероприятий, направленных на снижение дозовых нагрузок на население и загрязненности сельскохозяйственной продукции: рекомендации по изменению направления производства и структуры сельхозугодий; по проведению культуртехнических мероприятий и изменению технологий производства; по использованию и переработке сельскохозяйственной продукции. В работе используйте Приложения табл. 16 и 17.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1.Из чего складывается суммарная годовая доза облучения человека, проживающего на территории, загрязненной радионуклидами?

2.Как можно оценить дозу внешнего облучения человека, проживающего на территории, загрязненной радионуклидами?

3.Почему дозу внешнего облучения рассчитывают только по содержанию в почве 137Cs?

4.Как можно оценить дозу внутреннего облучения человека, проживающего на территории, загрязненной радионуклидами?

5.Что такое дозовый коэффициент? Для чего он используется?

6.От чего зависит коэффициент перехода радионуклида из почвы в растения?

7.Можно ли с помощью агротехнических или агрохимических мероприятий изменить коэффициенты перехода радионуклидов из почвы в растения? Как?

8.В чем суть метода коэффициентов накопления (или коэффициентов перехода), который используется для расчета активности радионуклидов, поступающих в организм человека за год?

9.Одинаковой ли будет суммарная доза облучения человека на разных территориях, если их плотности поверхностного загрязнения одинаковые, а типы почв – разные? Изменится ли при этом внешнее или внутреннее облучение человека?

10.Как можно снизить дозу внешнего облучения человека, проживающего на территории, загрязненной радионуклидами?

11.Как можно снизить дозу внутреннего облучения человека, проживающего на территории, загрязненной радионуклидами?

105

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 1

Характеристика некоторых радионуклидов

	Радио-	Период	Вид и энергии излучения, МэВ
			(и доля ветвления, %)
	нуклид	полураспада
			α		β	γ
	3Н	12,34 года	–	0,019	(100%)	–
	14С	5730 лет	–	0,156	(100%)	–
	32Р	14,26 суток	–	1,71 (100%)		–
	40К	1,28 109 лет	–	1,31	(89%)	1,46 (11%)
	60Cо	5,27 лет	–	0,34 (100%)		1,17 (100%)
						1,33 (100%)
	90Sr	28,88 лет	–	0,55 (100%)		–
	90Y	64 часа	–	2,28 (100%)		–
	131I	8,02 суток	–	0,61	(86%)	0,37 (79%),
						0,64 (9%)
				и др.
						и др.
	134Cs					0,61 (98%),
		2,07 лет	–	0,66 (71%) и др.		0,80 (90%),
						0,57 (24%) и др.
	137Cs	30,08 лет	–	0,51 (94,1%)		0,66 (82%),
				1,18 (5,9%)		0,04 (10%)
	222Rn	3,82 дня	5,59 (100%)		–	–
	226Ra	1 600 лет	4,87 (100%)		–	0,19
						(4%)
	232Th	1,41 1010 лет	4,08 (100%)		–	–
	235U	7,04 108 лет				0,19 (54%),
			4,68 (100%)		–	0,14 (11%)
						и др.
	238U	4,47 109 лет	4,27 (100%)		–	–
	239Pu	24 110 лет	5,24 (100%)		–	–
			106

Таблица 2

Периоды полураспада некоторых короткоживущих радионуклидов

Изотоп			Т1/2		Изотоп			Т1/2		Изотоп	Т1/2
78Ge			1,47 ч		85Y			5,00 ч		90Y	64,10 ч
80Sr			1,70 ч		107Cd			6,49 ч		131I	8,04 сут
89Nb			1,90 ч		52Fe			8,20 ч		140Ва	12,79 сут
56Mn			2,58 ч		42K			12,36 ч		32P	14,29 сут
45Ti			3,09 ч		24Na			15,00 ч		86Rb	18,66 сут
110Sn			4,00 ч		82Br			35,30 ч		51Cr	27,70 сут
											Таблица 3
Характеристики β-излучения некоторых радиоактивных изотопов
				Макси-			Коэффи-			Толщина	Максималь-
		Период		мальная			циент по-				ный пробег
	полураспада,			энергия		гло-щения			полупоглощения		в веществе
Изотоп			Т1/2	β-спектра,				μ’		d1/2, 2	Rmax ,
				Емах, МэВ			см2/мг			мг/см	мг/см2
3Н		12,4 года		0,018			-			0,28	0,62
										2,7
14С		5720 лет		0,155			0,26				20
										78
24Na		15,1 часа		1,39			0,009				600
										115
32Р		14,3 дня		1,71			0,006				780
										3,0
35S		87,1 дней		0,169			0,23				21
										5,5
45Сa		163 дня		0,254			0,126				57
										7,3
60Со		5,3 года		0,306			0,095				80
										81
89Sr		54,5 дней		1,46			0,0085				660
										20
90Sr		29 лет		0,55			0,035				150
										150
90Y		61 час		2,27			0,0046				1 100
							107

137Cs		30 лет			0.51				0,040			17		126
														Таблица 4
Содержание 137Сs в хозяйственно-ценной части урожая
при поверхностной плотности загрязнения почвы (as) 1 Ки/км2 −
	коэффициенты перехода, КП*									([Бк/кг]/ [Ки/км2])
			Дерново-подзолистые почвы									Серые	Черно-		Черно-
Культуры			песча-		су-		легко-		средне-	тяжело-		лесные	земы		земы
												средне-	выще-
			ные		пес-	сугли-			сугли-	сугли-		сугли-	лочен-		типич-
					чаные	нистые			нистые	нистые					ные
												нистые	ные
Травы с естест-			740		600		530		450	370		400	200		150
венных угодий
(сено)
Сеяные травы			220		150		100		60	40		40	40		40
(сено)
Вико-овсяная			40		20		15		5	2		2	2		2
смесь
(зеленый корм)
Кукуруза на си-			20		10		4		3	2		3	1		0,7
лос
Кормовая свекла			35		15		12		4	1,5
Овес (зерно)			7		6		5		5	4		3	2		2
Ячмень (зерно)			10		7		5		4	2		3	2		2
Яровая пшеница			20		7		5		4	3		4	2		1
(зерно)
Озимая пшеница			10		3		2,5		2	1,5		2	1		0,5
(зерно)
Озимая рожь			8		2,8		2,3		1,8	1,3		1,5	1		0,5
(зерно)
Картофель			10		7		6		4	3		3	2		2
(клубни)
Свекла столовая			20		15		12		9	7		6	4		3
Морковь			10		8		7		5	4		5	4		3
Капуста ранняя			10		6		5		3	2		3	1,5		1
Капуста поздняя			7		4		3		1,3	1		1,2	0,8		0,5
Огурцы			1,2		0,9		0,8		0,6	0,4		0,5	0,3		0,2
Помидоры			1,0		0,8		0,7		0,5	0,3		0,5	0,3		0,2
Тыквенные			1,2		0,8		0,7		0,5	0,4		*	*		*
Лук (луковицы)			0,7		0,5		0,4		0,4	0,3		*	*		*
Чеснок			1,0		0,8		0,7		0,5	0,4		*	*		*
(луковицы)
Зеленные			3		2		2		1,5	1		*	*		*
									108

овощные

*- нет данных

										Таблица 5
Содержание 90Sr			в хозяйственно-ценной части урожая
при поверхностной плотности загрязнения почвы (as) 1 Ки/км2 −
коэффициенты перехода, КП*							([Бк/кг]/ [Ки/км2])
		Дерново-подзолистые поч-						Серые	Черно-
Культуры				вы				лесные	земы	Черноземы
	песча-	су-		легко-	средне-	тяжело-		средне-	выще-	Типичные
		пес-		сугли-	сугли-	сугли-		сугли-	лочен-
	ные	чаные		нистые	нистые	нистые		нистые	ные
Травы с естест-	10000	6000		4000	2500		1500	2000	500	250
венных угодий
(сено)
Сеяные травы	2000	1500		1000	400		300	500	100	50
(сено)
Вико-овсяная	220	150		120	90		50	70	20	10
смесь
(зеленый корм)
Кукуруза на си-	450	300		250	150		100	150	60	40
лос
Кормовая свек-	150	100		80	70		60	*	*	*
ла
Овес (зерно)	220	150		110	70		50	60	20	15
Ячмень (зерно)	150	100		80	65		60	70	20	15
Яровая пшеница	120	100		70	50		30	45	20	15
(зерно)
Озимая пшени-	40	30		25	15		10	15	5	4
ца (зерно)
Озимая рожь	40	30		25	15		10	15	5	4
(зерно)
Картофель	100	75		65	50		30	40	6	4
(клубни)
Свекла столовая	220	150		110	80		60	70	30	12
Морковь	100	80		60	45		30	40	25	20
Капуста ранняя	60	45		35	25		15	18	10	5
Капуста поздняя	45	30		25	15		10	12	5	4
Огурцы	60	40		20	15		10	13	6	5
Помидоры	25	20		15	8		5	6	3	2
Тыквенные	50	40		25	15		12	*	*	*
Лук (луковицы)	*	*		*	*		*	*	*	*
Чеснок (луко-	*	*		*	*		*	*	*	*
вицы)
					109

Зеленные	600	400	300	200	150	*	*		*
овощные
								Таблица 6

Коэффициенты потерь радионуклидов в процессе переработки растениеводческой продукции (kпп = апр/ар)

Вид			kпп
переработки	137Cs		90Sr
Помол зерна на муку	0,5		0,5
Промывка и очистка овощей	0,6		0,6
Промывка и очистка картофеля	0,8		0,8
			Таблица 7
Коэффициенты перехода радионуклидов из суточного рациона
кормов в 1 кг(л) животноводческой продукции (КПрац)
Переход		КП рац
	137Cs		90Sr
корма → мясо говяжье	0,04		0,0006
корма → молоко коровье	0,01		0,001

Таблица 8

Среднее годовое потребление продуктов питания, кг/год (ГП)

Продукт	Количество, кг/год
Хлеб	100
Картофель	120
Овощи	70
Молоко (и молочные продукты)	300
Мясо	60

Таблица 9

Суточный рацион кормления животных, кг/сутки (СР)

Корма		Количество, кг/сутки
Сено многолетних трав		4
Кукуруза на силос		20
Концентраты (зерно ячменя)		2
	110

			Таблица 10
Основные дозовые пределы (по НРБ-99/2009)
Нормируемые		Пределы доз
величины		персонал (группа А)	Население
Эффективная доза		20 мЗв в год	1 мЗв в год
		в среднем за любые по-	в среднем за любые по-
		следовательные 5 лет,	следовательные 5 лет,
		но	но
		не более 50 мЗв в год	не более 5 мЗв в год
Эквивалентная доза	за
год в
хрусталике глаза		150 мЗв	15 мЗв
коже		500 мЗв	50 мЗв
кистях и стопах		500 мЗв	50 мЗв

Таблица 11

Дозовые коэффициенты (КD) и пределы годового поступления (ПГП) радионуклидов в организм человека (по НРБ-99/2009)

	Радио-		КD , мкЗв/Бк		ПГП, Бк/год
		с воздухом		с водой и	с воздухом	с водой и
	нуклид
				пищей		пищей
	Для персонала:
	131I		0,0076	−	2 600 000	−
	137Cs		0,0048	−	4 200 000	−
	90Sr		0,024	−	830 000	−
	239Pu		15	−	1 300	−
	Для населения:
	131I		0,072	0,18	14 000	5 600
	137Cs		0,0046	0,013	220 000	77 000
	90Sr		0,05	0,08	20 000	13 000
	239Pu		50	0,42	20	2 400
				111