3.Выдержать весь набор химических реактивов и водных растворов в фотокомнате в течение 1 часа для стабилизации температуры при t = 16 С.
4.Расположить емкости в ряд и обработать препараты последовательно в:
Проявитель – 4 мин; Стоп-ванна – 30 сек;
Три емкости фиксажа – по 2 мин; Три емкости дистиллированной воды – по 5 мин.
5.Препараты в темноте извлекают из коробок и помещают в специальные держатели, убедившись, что препараты не соприкасаются.
6.Каждые 30 сек препараты необходимо взбалтывать, промывая их в указанных растворах.
7.Проявленные и промытые препараты помещаются под проточную воду на 5 мин.
Примечание: избегать перемачивания препаратов, что может привести к их разбуханию.
8.Поместить препараты в 3 смены ксилола, по 5 мин в каждую.
9.Нанести на образец американский бальзам, положить покровное стекло и груз.
70
Список литературы к главе 1
1.International Commission on Radiological Protection. "Human Respiratory Tract Model for Radiological Protection" Oxford: Elsevier Science, Ltd.; Publication 66, Ann. ICRP 24; 1994.
2.Brunskill R.T. and Tagg B. A study of the size of airborne plutonium production plant. IRPA /2/, p. 82.
3.Moss W.D., Hyatt E.C., Schulte H.F. – Health Phys. 1961, v.5, p. 212.
4.Traser D.C. Problem associated with the production of experimental reactor fuels containing PuO2. – Health Phys. 1967, v.13, N.10, p. 1133–1143.
5.Stevens D.C. Ann.Occup. Hyg., 1969, v.12, p. 33.
6.Brunkskill R.T., Holf F.B. Aerosol studies on Pu and uranium plants at the Windschale and Springfields works of the United Kingdom Atomic Energy Authority. – In: Assessment of airborne radioactivity. IAEA. Vienna, 1967, p. 463–476.
7.Kirchner R. Amer. Ind. Hyg. Assoc. J. 1966, v.27, N4, p. 397.
8.Newton G.I., Raabe O.G., Teague S.V. Plutonium aerosols inside a safety enclosure at mixed oxide reactor fuel fabrication facility. – Health Phys. 1976, v.31, N6, p. 545.
9.Andersen B.V. Plutonium aerosol particle size distributions in room air. – Health Phys. 1964, v.10, p. 899–907.
10.Sherwood R.J., Stevens D. Some observations on the nature and particle size of airborne plutonium the radiochemical laboratories Harwele. – Ann. Occup. Hyg., 1965, v.8, 1, p. 93–108.
11.Andersen D., Nelson I. Assessment of airborne radioactivity. IAEA. – Vienna. –
1967. – P. 185.
12.Андреева О.С., Бадьин В.И., Корнилов А.Н. Природный и обогащенный уран. Радиационно-гигиенические аспекты. – М.: Атомиздат, 1979. – 216 с.
13.Бадьин В.И., Ситько Р.Я. Определение дисперсности и альфа-активности пылинок на мембранных фильтрах // Сборник радиометрических и дозиметрических методик. – М.: Атомиздат, 1966. – С. 157–172.
14.Мелентьева Р.В. и соавт. "Дисперсность радиоактивных аэрозолей на основных предприятиях атомной промышленности" Отчет ФИБ-1, Том №1, Инв. № 1737, 1983, 109 с.
15.Бадьин В.И. "Исследование дозиметрических характеристик альфа-активных аэрозолей в производстве плутония" Дисс. канд. тех. наук. Москва, ИБФ МЗ РФ СССР,
1967. – 332 с.
16. Райст П. Аэрозоли: введение в теорию/ Пер. с англ. – М.: Мир,1987 – 280 с.
71
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
17.Mercer, T.T. "Aerosol Technology in Hazard Evaluation" (Academic Press, Lon-
don), 1973.
18.International Commission on Radiological Protection. "Human Respiratory Tract Model for Radiological Protection" Oxford: Elsevier Science, Ltd.; Publication 66, Ann. ICRP 24; 1994.
19.P. Kotrappa, A. R. Sundararajan "Dynamic shape factors for PuO2 aerosols useful in autoradiographic particle size analysis" Health Physics, 1975, v. 29, pp. 701–704.
20.Бойд Д.А. Авторадиография в биологии и медицине. Пер. с англ. яз. М.,
1959. – 357 с.
21.Роджерс Э. Авторадиография. Пер. с англ. яз. М., 1972. – 302 с.
22.Моисеев А.А., Иванов В.И. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене. – М.: Атомиздат, 1974. – 333 с.
23.Benson P. H. et al. The density of fallout particles from airbursts. – Health Phys.,
1967, v.13, N12, p. 1331–1335.
24.Фрейлинг Е. В кн.: Радиоактивные выпадения от ядерных взрывов. Пер. с англ. яз. М., 1968. С. 12.
25.Спурный К., Ч. Ейх и др. "Аэрозоли". Москва: Атомиздат, 1964, 360 с.
26.Лызлов А.Ф., Мелентьева Р.В., Щербакова Л.М. Применение оптико-радиогра- фического метода для исследования дисперсности промышленных α-активных аэрозолей. Вопросы радиац. безопасности. – 2001. – № 3. – С. 63–78.
27.Колмогоров А.Н. О логнормальном законе распределения размеров частиц при дроблении // ДАН СССР. – 1941. – Т. XXXI. – № 2. – С. 99–101.
28.Фукс Н.А. Механика аэрозолей. – М.: Изд-во АН СССР, 1955. – 351 с.
29.Осовец С. В., Аладова Е.Е., Хохряков В.Ф. Сравнительный статистический анализ распределений по размерам производственных α-активных аэрозолей. Вопросы радиационной безопасности. – 2016. – № 3. – С. 68–77.
30.Городинский С. М., Гольдштейн Д.С., Маргулис У.Я. и др. Экспериментальное определение коэффициента перехода радиоактивных веществ с загрязненных поверхностей в воздухе рабочих помещений. – Гигиена и санитария, 1972, № 5, С. 46–50.
31.Андронов С. А., Бадьин В.И., Батова З.Г. и др. Метод контроля поступления аэрозолей в органы дыхания. – Гигиена и санитария, 1976, № 6, С. 62–66.
32.Аладова Е.Е. Исследование дисперсности альфа-активных промышленных аэрозолей методом авторадиографии. – Вопросы радиационной безопасности, 2002, № 4,
С.17–21.
72
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА АЛЬФАИЗЛУЧАЮЩИХ АЭРОЗОЛЕЙ В ВОЗДУХЕ РАБОЧИХ ПОМЕЩЕНИЙ ПО «МАЯК» МЕТОДОМ ИНЕРЦИОННОГО ОСАЖДЕНИЯ
С. А. Сыпко, В. В. Хохряков, В. Э. Введенский
При ингаляционном поступлении радиоактивных веществ в организм человека первоначальное отложение радиоактивных аэрозолей в различных отделах дыхательного тракта определяется размером аэрозольных частиц. Характер первоначального отложения радиоактивного вещества во многом определяет его дальнейшую судьбу и, следовательно, уровни облучения тех или иных органов и тканей.
Дисперсный состав промышленных альфа-излучающих аэрозолей воздуха рабочих помещений ПО «Маяк» изучался в разное время различными исследователями. При этом было использовано два метода: авторадиографии и метод инерционного осаждения аэрозольных частиц.
Первые исследования дисперсного состава альфа-излучающих аэрозолей на указанном производстве были проведены до середины 60 годов. Исследования проводились авторадиографическим методом. Они касались главным образом аэрозолей воздуха рабочих помещений химико-металлургического и литейного производства [1]. В соответствии с полученными результатами авторы указанной работы сделали вывод о том, что частота распределения размеров частиц альфа-излучающих аэрозолей подчинялась логарифмически нормальному закону с АМАД порядка 40±50 мкм. Применив усовершенствованный метод [2] обработки авторадиографических изображений, альфа-треков, упомянутые авторы критически пересмотрели полученные ранее результаты. В соответствии с уточненными данными в пробах аэрозолей воздуха химического и металлургического помещений плутониевого завода за период 1969–1971 гг., которые с точки зрения одномодального распределения ранее характеризовались АМАД в пределах 40÷50 мкм, оказались частицы, которые можно было распределить на три фракции. При этом каждая из фракций подчинялась логарифмически нормальным законом распределения частиц по их размерам. Данные о размерах частиц воздуха металлургического и химического отделений статистически не различались, поскольку имели близкие значения. В таблице 2.1 приведены усредненные характеристики для обоих подразделений [1,2].
73
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
Таблица 2.1 – Дисперсный состав альфа-излучающих аэрозолей старого цеха по получению плутония (среднее по химическому и металлургическому отделениям)
|
Доля активности, |
|
Стандартное |
Фракция |
приходящейся на |
АМАД, мкм |
геометрическое |
|
фракцию |
|
отклонение |
|
|
|
|
мелкодисперсная |
0,02 |
0,45 |
1,4 |
|
|
|
|
средне дисперсная |
0,51 |
13 |
2,5 |
|
|
|
|
грубодисперсная |
0,47 |
70 |
2,2 |
|
|
|
|
Из таблицы 2.1 следует, что даже в период до середины 60 годов в воздухе рабочих помещений присутствовали аэрозольные частицы субмикронной фракции (АМАД 0,45 мкм). В данный промежуток времени их доля была незначительной.
После пуска нового производства произошли значительные изменения радиационной обстановки, что не могло не сказаться на дисперсном составе промышленных альфаизлучающих аэрозолей.
С середины семидесятых годов по настоящее время прошло более тридцати лет. За это время кардинально изменились технология основного производства, характер перерабатываемых субстратов и радиационная обстановка на рабочих местах. Все это не могло не привести к изменениям физико-химических свойств промышленных альфа-излучаю- щих аэрозолей воздуха рабочих помещений. За прошедшие более чем тридцать лет не проводилось масштабных исследований промышленных альфа-излучающих аэрозолей.
2.1.Материалы и методы
2.1.1.Исследования размеров промышленных альфа-излучающих аэрозолей
Когда воздушный поток, содержащий аэрозоль, неожиданно изменяет направле-
ние, частицы вследствие инерции стремятся продолжить движение в прежнем направлении [3]. Если изменение направления вызвано предметом, оказавшимся в потоке, частицы, обладающие значительным импульсом, будут соударяться с ним. Этот процесс получил название «импакция». На этом физическом эффекте работают приборы «импакторы» «сепарирующие» частицы по размерам. Характеристики импакторов зависят от ряда факторов, в том числе от расстояния между срезом сопла и подложкой, формы сопла, направления потока, чисел Рейнольдса, рассчитанных как для сопла, так и для частицы. Не менее важна вероятность «прилипания» частиц к подложке, а также осаждение частиц на стенке импактора.
74
Конструкция и общий вид импактора собственной конструкции, который применялся для отбора проб промышленных альфа-излучающих аэрозолей, приведены на рисунках 2.1 и 2.2. Импактор изготовлен из нержавеющей стали, он имеет шесть каскадов и оконечный фильтр для улавливания мелкодисперсной фракции частиц. Конструкционные параметры импактора были рассчитаны в соответствии с формулой [4]:
|
|
= |
|
|
9p×m×a3 |
||
d |
|
St |
|||||
50 |
|
|
(2.1) |
||||
|
|
||||||
|
|
|
|
4rP |
×Q |
||
|
|
|
|
|
|||
где:
d50 – аэродинамический диаметр частиц, улавливаемых каскадом импактора с вероятностью 50%, мкм;
St – число Стокса;
а – диаметр сопла каскада импактора. В разработанной конструкции диаметр менялся в пределах от 4,2 до 2,6 мм; μ – вязкость воздуха при комнатной температуре;
rP – плотность твердой фазы аэрозольной частицы, кг/м3; Q – объемный расход воздуха, м3/с.
Рисунок 2.1 – Конструкция импактора
75
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
Рисунок 2.2 – Внешний вид импактора
Перед проведением исследований импактор был градуирован в ФГУП ВНИИФТРИ «масляным туманом». Результаты градуировки были проверены ЮУрИБФ с помощью генератора аэрозолей SLG 270. Сравнение расчетных и экспериментальных характеристик (значений АМАД для каждого каскада), приведенных в таблице 2.2, свидетельствует о близости указанных параметров.
Таблица 2.2 – Характеристика каскадов импактора
№ |
Число |
Ширина |
АМАД, мкм |
АМАД, мкм |
каскада |
щелей, шт. |
щелей, мм |
расчетный |
экспериментальный |
|
|
|
|
|
I |
14 |
4,2 |
10 |
10 |
|
|
|
|
|
II |
6 |
4,2 |
7,5 |
6,6 |
|
|
|
|
|
III |
3 |
4,2 |
5 |
3,9 |
|
|
|
|
|
IV |
4 |
2,6 |
3,5 |
2,6 |
|
|
|
|
|
V |
1 |
2,6 |
2 |
1,6 |
|
|
|
|
|
VI |
6 |
4,2 |
1 |
1,1 |
|
|
|
|
|
VII* |
- |
- |
<1 |
0,7 |
* – аэрозоли с АМАД <1мкм улавливались оконечным фильтром.
В ходе исследований для расчета АМАД использовали экспериментально определенные характеристики каскадов импактора (таблица 2.2, последняя колонка). Пробы аэрозолей отбирали на расположенные в каскадах импактора фильтры типа АФА-РМП-
76
20. В качестве оконечного фильтра использовали фильтр типа АФА-РСП-20. Отбор проб аэрозолей проводился из воздуха на рабочих местах отделения 17 завода РТ (отделение получения диоксида плутония путем прокалки оксалата), а также отбирались пробы воздуха вентиляционных систем, обслуживающих данное отделение (как до газоочистки, так и после). Для сравнения полученных результатов (значений АМАД промышленных альфа-излучающих аэрозолей воздуха рабочих помещений завода РТ) с аналогичным показателем для иных производственных помещений ПО «Маяк» были проведены отборы проб аэрозолей воздуха рабочих помещений 117 цеха плутониевого завода.
Продолжительность отбора проб аэрозолей из воздуха помещений 17-го отделения не регламентировалась, а определялась целями эксперимента. В частности, отбор проб аэрозолей из воздуха вентиляционных систем, для которого характерна повышенная объемная активность радиоактивных веществ, проводился в течение коротких промежутков времени (от 60 до 100 минут). Отбор проб аэрозолей воздуха рабочих помещений плутониевого завода проводился в соответствии с утвержденной программой. Продолжительность отбора в этом случае была регламентирована семью сутками. Схема отбора проб промышленных альфа-излучающих аэрозолей и наночастиц приведена на рисунке 2.3.
Отбираемый воздух 
Смеситель
Побудитель
расхода
Импактор
Фильтр
очистки
воздуха
Ротаметр |
Воздух |
|
|
|
окружающей |
|
среды |
|
Диффузионная |
|
батарея |
Рисунок 2.3 – Схема отбора проб аэрозолей и наночастиц
Отобранные пробы подвергались гамма-спектрометрическому и альфа-спектромет- рическому методам анализа [4, 5]. Оценку АМАД проводили по результатам измерения
77
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
альфа или гамма активности аэрозольных частиц, задержанных на каскадах импактора, путем построения нормированной интегральной функции распределения активности рассматриваемого радионуклида по размерам аэродинамического диаметра частиц:
а) проверка соответствия вида распределения логнормальному закону с помощью построения графика на логарифмически вероятностной сетке;
б) определение АМАД и βg, если распределение является логнормальным;
в) построение гистограммы распределения активности по аэродинамическим диаметрам частиц, если распределение не является логнормальным и определение АМАД и βg по гистограмме.
На основании измерений активности радионуклида на фильтрах каскадов импактора находят значение интегральной функции распределения f(dn) в процентах по формуле:
f
(
d |
n |
|
)
A
= |
( |
|
=
A
7 |
|
å k |
|
|
A |
k=1 |
|
- |
å |
|
|
|
A |
n-1
i=1 Ai
)
(2.2)
Зная значение f(dn), находят значение нормированной нормально распределенной величины u. Значения u, отвечающие заданным значениям функции f(dn), могут быть найдены с помощью функции НОРМСТОБР(f(dn)) в программе Microsoft Excel™ (или NORMSINV(f(dn)) в английской версии программы), либо из справочника. Результаты заносят в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 – Расчет характеристик распределения радиоактивного аэрозоля по размерам
№ |
(d50)n, |
An, |
Доля |
Суммарное количество доли |
un, |
ln(d50)n, |
|||||||
каскада, |
актив- |
||||||||||||
активности, f |
(dn ) |
||||||||||||
n |
мкм |
Бк |
ности |
(x) |
(y) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
10 |
|
A / A |
å |
7 |
A |
/ A |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
1 |
i=1 |
i |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2 |
6.6 |
|
A2 / A |
åi7=2Ai / A |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3 |
3.9 |
|
A / A |
å |
7 |
|
Ai |
/ A |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
3 |
i |
=3 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
4 |
2.6 |
|
A4 / A |
åi7=4Ai / A |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
78
№ |
(d50)n, |
An, |
Доля |
Суммарное количество доли |
un, |
ln(d50)n, |
||||||
каскада, |
актив- |
|||||||||||
активности, f |
(dn ) |
|||||||||||
n |
мкм |
Бк |
ности |
(x) |
(y) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
1.6 |
|
A |
/ A |
å |
7 |
Ai |
/ A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
5 |
|
i=5 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
1.1 |
|
A |
/ A |
å |
7 |
Ai |
/ A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
6 |
|
i=6 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
7 |
0.7 |
|
A |
/ A |
A |
/ A |
|
|
|
|||
|
7 |
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Логнормальное распределение удобно изображать графически на логарифмически вероятностной координатной сетке. То есть в такой прямоугольной системе координат, по оси ординат которой откладываются логарифмы эффективных аэродинамических диаметров разделения каскадных элементов (d50)i, (а проставляются значения диаметров), а по оси абсцисс откладываются значения величины u (а проставляются значения функции f(dn) в процентах). При этом точка, соответствующая первому каскаду исключается. Если рассматриваемое распределение является логнормальным, то через полученные точки можно провести прямую линию. В этом случае значение диаметра D50, при котором f(D50)=50%, равно АМАД, а отношение диаметров D84/D50 будет равно βg, где f(D84)=84%.
Если вид распределения не соответствует логнормальному закону, необходимо построить гистограмму плотности распределения [3], где активность частиц Ai , собранных на i-й ступени, относятся к интервалу размеров частиц от (d50)i+1 до (d50)i. Высота каждого прямоугольника гистограммы есть доля вещества в данном интервале размеров, а ширина – сам интервал.
2.1.2. Выполнение измерений активности 241Am и Pu в пробах аэрозолей
Для определения начальной активности на фильтрах проводили измерения активности 241Am гамма-спектрометрическим методом с использованием полупроводникового детектора “Canberra” (модель GL3825) установки СИЧ со следующими характеристиками: активная площадь 3800 мм2; диапазон измеряемых энергий гамма-излучения от 7 до 600 кэВ; энергетическое разрешение для линии 122 кэВ составляет 700 эВ.
Для калибровки спектрометра использовали точечный источник 241Am типа ОСГИ- 3-2 с активностью 49,6±0,85 кБк для проверки эффективности регистрации γ-квантов в диапазоне энергий 58,8-60,2 кэВ и эталонные фильтры с нанесенной известной активностью ОРР 241Am в диапазоне от 1,8 Бк до 43 Бк для учета геометрии источник–фильтр.
79
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/