Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Радиоэкологические проблемы обращения с торийсодержащими материалами на примере базы хранения монацитового концентрата

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Радиоэкологические проблемы обращения с торийсодержащими материалами на примере базы хранения монацитового концентрата"

На правах рукописи

Екидин Алексей Акимович

РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ТОРИЙСОДЕРЖАЩИМИ МАТЕРИАЛАМИ НА ПРИМЕРЕ БАЗЫ ХРАНЕНИЯ МОНАЦИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА

Специальность 03 00 16 - "Экология"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург - 2007

003071689

Работа выполнена в Институте промышленной экологии Уральского отделения Российской Академии наук

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Жуковский Михаил Владимирович

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук,

профессор Кружалов Александр Васильевич

доктор биологических наук, профессор Безель Виктор Сергеевич

Ведущая организация

ГОУ ВПО Уральский государственный горный университет Защита состоится « ъо

» 2007 г в Ю часов на заседании

диссертационного совета К 004 014 01 в Институте промышленной экологии УрО РАН по адресу 620219, г Екатеринбург, ул Софьи Ковалевской, 20а

2 диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института промышленной жологии УрО РАН

Автореферат разослан « 26 » ОИр&СР? 2007 г

'ченый секретарь ;иссертационного совета

к т н Медведев А Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Природные радионуклиды являются доминирующим дозообразующим фактором облучения населения Процессы в промышленном производстве приводят к перераспределению урана, тория, радия, калия в техногенных объектах Это может приводить к существенному изменению радиоэкологической ситуации и дополнительному техногенному радиационному воздействию на население и окружающую среду

Изучение фундаментальных радиоэкологических основ и решение практических задач обеспечения радиационной безопасности при обращении с материалами, содержащими природные радионуклиды, в последнее время развивается опережающими темпами по сравнению с радиоэкологией искусственных радионуклидов (ИРН) Однако определенное отставание радиоэкологии природных радионуклидов и развития принципов радиационной безопасности при обращении с природными радиоактивными материалами остается Следует отметить, что в современной радиационной безопасности и радиоэкологии естественных радионуклидов (ЕРН) основное внимание уделяется семейству природного урана и меньшее радионуклидам ториевого ряда В силу своих физических свойств торий до настоящего времени не нашел применения в ядерных технологиях По мере развития ядерной промышленности материалы на основе тория могут стать основой новых востребованных технологий Кроме того, торий является сопутствующим элементом минералов богатых редкоземельными элементами Все это делает актуальным теоретическое и практическое изучение проблем обеспечения радиационной безопасности при обращении с торийсодержащими материалами

Изучение вопросов обеспечения радиационной безопасности при обращении с торийсодержащими материалами проведено на примере базы хранения монацитового концентрата в г Красноуфимске Свердловской области (ОГУ «УралМонацит») Уникальность предприятия, непростые условия работы персонала, озабоченность населения, отсутствие достоверных данных о радиационной ситуации определили выбор данного объекта для проведения комплексной исследовательской работы

3

Основной целью работы является разработка теоретических и экспериментальных методов комплексной оценки радиационного воздействия на человека и окружающую среду техногенно-усиленных природных источников

Задачи исследования

1 Развитие теоретических основ и экспериментальных методов радиоэкологии EPH

2 Экспериментальное обоснование дозиметрических характеристик и методов индивидуального мониторинга при ингаляционном поступлении ДПР торона в организм человека

3 Комплексная оценка радиационного воздействия на человека и окружающую среду при обращении с монацитом

Положения, выносимые на защиту.

1 Метод радионуклидных отношений в радиоэкологии EPH позволяет идентифицировать техногенное загрязнение природными радионуклидами объектов окружающей среды в пределах естественной вариабельности их содержания

2 Экспериментально обоснованное значение коэффициента дозового перехода от экспозиции по ЭРОА торона к эффективной дозе составляет 80-260 нЗв/(Бк чм'ъ)

3 Дополнительное радиационное воздействие на человека и окружающую среду за пределами пункта хранения монацита пренебрежимо мало

Научная новизна

1 Разработанный метод радионуклидных отношений впервые позволил выявить техногенное загрязнение почвы природными радионуклидами на уровне естественной вариабельности их содержания

2 Впервые для реальных условий ингаляционного поступления получены экспериментально обоснованные оценки численных значений коэффициента дозового перехода от экспозиции по ЭРОА торона к эффективной дозе

3 Впервые получена комплексная оценка радиационного воздействия на человека и окружающую среду в условиях длительного хранения монацита

Практическая значимость диссертационной работы:

1 Метод радионуклидных отношений может быть использован для идентификации начальной стадии техногенного загрязнения почв природными радионуклидами

2 Разработанный комплекс трековых детекторов может быть использован для совместного определения OA 220Rn и 222Rn при любых радиационно-гигиенических исследованиях

3 Полученные экспериментально обоснованные оценки КДП могут быть использованы при изменениях справочной и нормативной документации

4. Данные по транспортабельности 2|2РЬ в респираторном тракте позволяют обосновать методы индивидуального мониторинга внутреннего облучения при ингаляционном поступлении ДПР торона

5 Результаты комплексного анализа радиационного воздействия на человека и окружающую среду от пункта хранения монацита могут быть использованы для объективной оценки радиоэкологической ситуации в регионе и при разработке и реализации экологических программ Свердловской области

Апробация работы Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и симпозиумах III Международный симпозиум «Урал атомный наука, промышленность, жизнь» (Заречный, 1995), Международная конференция «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека» (Томск, 1996), IRPA Regional Congress on Radiation Protection m Central Europe (Budapest Hungary, 1998), VIII Международный экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный - 2000» (Екатеринбург, 2000), 5-th International Conference on High Levels of Natural Radiation and Indoor Radon Ajeas (Munich, Germany, 2000), International Congress Natural Radiation Environment (NRE-VII) (Rhodes, Greece, 2002), Урало-Сибирская научно-техническая выставка и конференция (Екатеринбург, 2003), XI Международный экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный» (Екатеринбург, 2005), IX Международное совещание «Проблемы прикладной спектрометрии и радиометрии» (Заречный,

2005), Second European IRPA Congress on Radiation Protection (Pans, France,

2006), Vll всероссийская научно-практическая конференция «Экологические

5

проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2006), научно-практической конференции «Современные проблемы обеспечения радиационной безопасности населения (Санкт-Петербург, 2006), 5th International Symposium on Naturally Occurring Radioactive Material, (Seville, Spain, 2007)

Публикации По материалам диссертационной работы опубликовано 10 научных работ, в том числе 4 статьи в научных журналах по перечню ВАК, 6 статей в других изданиях, 14 тезисов докладов на российских и международных конференциях

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе рассмотрены характеристики радиационной опасности при обращении с монацитовым концентратом Дано краткое описание базы хранения монацитового концентрата, расположенной в 10 км от г Красноуфимска (Свердловская область) Представлены данные о системе радиационного контроля предприятия и ранее выполненных исследованиях (ВНИПИпромтехнологии, ИЭРЖ УрО РАН, РФЯЦ-ВНИИТФ) В последние годы база хранения является источником социального напряжения для жителей Красноуфимского района и Свердловской области в целом

На территории базы находится 82 000 m концентрата монацита и ~2 т ториевого остатка Радиоактивные вещества (РВ) хранятся в 19 деревянных амбарах и 4 металлических ангарах Деревянные амбары находятся в эксплуатации с начала 40-х годов, а металлические с 70-х годов XX века Монацит на территорию предприятия начали завозить с 10 января I960 года Монацитовый концентрат расфасован по 50 кг в крафт-мешки, которые помещены в деревянные ящики Ящики уложены в штабеля высотой 4 метра Хранилища не обеспечены инженерными средствами защиты персонала и окружающей среды от воздействия источников излучения Суммарная активность цепочки 232Th - 1,61 1014 Бк Суммарная активность цепочки 238U -2,83 1013 Бк, а суммарная активность цепочки 235 U - 1,02 1012 Бк

На основе анализа исходной информации составлена программа комплексного исследования, включая ряд специфических задач обусловленных уникальностью объекта

Во второй главе описаны методы отбора проб, аппаратура и методики выполнения измерений Отбирались пробы почвы, воды, донных отложений, растительности, грибов, атмосферных выпадений и др Определение активности радионуклидов в пробах проводилось на гамма-спектрометрической установке с ППД детектором из особо чистого германия Для определения объемной активности (ОА) изотопов радона использовались средства измерения на основе трековых детекторов Комплекс для измерения ОА торона был разработан специально для проведения измерений на базе хранения монацита Измерения среднесрочной ОА торона в России проведены впервые Для определения ОА долгоживущих EPH и эквивалентно равновесной объемной активности (ЭРОА) изотопов радона применялись аспирационные методы Использованные средства измерения были подвергнуты дополнительной внутренней метрологической аттестации

В третей главе представлены принципы и результаты применения метода радионуклидных отношений для идентификации техногенного загрязнения почвы EPH на уровне естественной вариабельности их содержания Для решения задачи идентификации техногенного загрязнения объектов окружающей среды EPH в отечественной практике часто рекомендуется рассматривать нарушение радиоактивного равновесия в радиоактивных рядах урана и тория Однако, этот метод может быть эффективно использован только в тех случаях, когда в технологических процессах происходит разделение радионуклидов одного ряда, что не охватывает весь спектр возможных ситуаций, связанных с загрязнением окружающей среды

Под радионуклидным отношением понимается соотношение активностей различных радионуклидов в изучаемом объекте Использование радионуклидного отношения в радиоэкологии EPH основывается на предположении о прямо пропорциональной зависимости и, следовательно, постоянстве соотношения удельной активности радионуклидов уранового и ториевого рядов и 40К в незагрязненных объектах окружающей среды общего генезиса Для использования метода радионуклидных отношений необходимо установить ненарушенное отношение активностей EPH в изучаемом объекта Достаточно ограничиться анализом отношений активности

226Ra/232Th) 226Ra/40K

и 23W°K

Если радионуклидное отношение, ЯК, в выборке является постоянной величиной (в случае сходных условий генезиса), то наблюдается линейная корреляционная зависимость

СХ = ЬС2, (1)

тогда Ь=Ш1 Оценка параметра Ь линейной зависимости с использованием стандартных процедур является удобным методом оценки средней величины и дисперсии радионуклидного отношения в выборке

Обычно в природных объектах распределение удельной активности (УА) ЕРН отклоняется от нормального и лучше описывается логнормальной функцией В этом случае для оценки параметров зависимости С;=ДС2) используются натуральные логарифмы С; и Сг и анализируется функция.

1п(С,) = 1п(Ь ехр(1п(С2))) (2)

Зависимость такого вида не является линейной, но связь между величинами С; и С2 линейная Используя стандартные процедуры математической статистики можно найти оценку среднего и дисперсии радионуклидного отношения в выборке На заключительном этапе анализа образцы сортируются по значимости отличия рассчитанного радионуклидного отношения от ненарушенного Идентификация загрязненных образцов проводится на основе сравнения индивидуальных значений радионуклидного отношения и оценки доверительного интервала для незагрязненных проб

В случае, когда в имеющейся выборке невозможно выделить незагрязненные образцы, может быть использован модифицированный подход для оценки ненарушенного радионуклидного отношения Для расчета параметров зависимости С;=ДС2) можно сделать оценку величины ожидаемого ненарушенного радионуклидного отношения, 11Яо, и задать экспериментальным точкам веса, \У, обратно пропорционально отклонению от этой величины 1

\V~t-г

Сг (3)

Оценку величины ЯНц можно провести по соотношению наиболее вероятных значений С1 и С2 в выборке тос!а(С,)

тойа (С2) (4)

Кроме того, для оценки ожидаемого ненарушенного радионуклидного отношения можно использовать известные данные по содержанию ЕРН в однотипных образцах других территорий

Практическое применение метода радионуклидных отношений На участках нефтедобычи проведена идентификация техногенного загрязнения проб грунта ЕРН методом радионуклидных отношений (рис 1) и методом сдвига равновесия Результаты показали полное согласие

УА531ТЬ,Бк/кг

Рис 1 - Зависимость У А 232ТЬ от УА 226Ыа в грунтах, отобранных на участках

нефтедобычи

На рис 1 пробы, загрязненные монацитом, отмечены черным цветом, прямая линия соответствует ненарушенному радионуклидному отношению

Для оценки возможного загрязнения территории монацитом проведен анализ результатов измерения УА радионуклидов с использованием метода радионуклидных отношений Рассчитаны ненарушенные радионуклидные отношения с 99% доверитечьным интервалом (табл 1)

Таблица 1

Результаты оценки ненарушенного радионуклидного отношения в почве на

территории базы хранения монацита

Радионуклиды Коэффициент детерминации (Я2) Радионуклидное отношение, с 99% доверительным интервалом

232ТЬ - 22бКа 0,67 0,38±0,11

232ТЬ.40К 0,34 0,052±0,017

226Яа-40К 0,12 0,15±0,07

Проведено сравнение и выявлены пробы для которых радионуклидное отношение статистически значимо (р<0,01) отличается от ненарушенного На рис 2 представлена зависимость УА 232Th от УА 226Ra в почвах, отобранных на территории базы хранения монацита

100

80

й 60

£ 40 <

20 0

20 30 40 50 60 70

УА Ra-226 Бк/кг

Рис 2 - Зависимость УА 232Th от УА 226Ra в почвах, отобранных на территории

базы хранения монацита

Анализ радионуклидных отношений показал, что 6 проб почвы загрязнены монацитом Все загрязненные пробы отобраны на территории расположения складов монацита Оценка общей массы монацита в просыпях составляет около 540 кг

В четвертой главе представлены дозиметрические характеристики и методы индивидуального мониторинга при ингаляционном поступлении дочерних продуктов распада (ДПР) торона, основанные на результатах экспериментального исследования кинетики растворения реальных аэрозолей

2Прь

Оценка транспортабельности ДПР торона в респираторном тракте человека Высокие уровни ЭРОА торона на рабочем месте требуют корректного учета дозовой нагрузки от данного радиационного фактора и разработки методов мониторинга внутреннего облучения В настоящее время для связи экспозиции по ДПР торона с эффективной дозой используются коэффициенты (КДП), рекомендованные в Докладах НКДАР ООН - 32-40 нЗв/(Бкчм3), которые соответствуют соединениям типа Б при ингаляционном поступлении Последнее не является достаточно обоснованным Для оценки

транспортабельности ДПР торона изучена кинетика растворения радиоактивного ШРЬ в имитаторе биологических жидкостей (растворе Рингера) Радиоактивные аэрозоли отбирались на фильтр в атмосфере складов Всего было выполнено 12 экспериментов (см рис 3)

Время, ч

Рис. 3 - Изменение активности 212РЬ на фильтре в зависимости от времени нахождения в растворе Рингера

Исследованный процесс растворения 212РЬ относится к гетерогенным

реакциям Общий вид уравнения, используемого для описания кинетики

гетерогенных процессов, имеет следующий вид

¿С Л

- -А Сп

--и

(5)

начальное

где X - наблюдаемая скорость гетерогенной реакции, Со количество твердого вещества, г — время

В результате экспериментов было установлено, что кинетика перехода радионуклида 212РЬ из материала фильтра в раствор наилучшим образом аппроксимируется при помощи суперпозиции двух экспоненциальных зависимостей, описываемых уравнением

А(1) = к ехр[-(Лг + Я, )1]+(1-к)-ехр[-(Яг + А, )1] > (6)

где \ - постоянная распада 212РЬ, >./= 145 сут]- постоянная времени растворения быстрой компоненты осевшей на фильтр активности 212РЬ,

Xs = 2 cym'] - постоянная времени растворения аэрозольной компоненты с медленной скоростью растворения 212РЬ, к = 0,3 - доля быстрорастворимой компоненты в общей активности, осевшей на фильтр Значения параметров X/, и к не позволяют отнести реальные соединения 212РЬ ни к одному из стандартных типов веществ при ингаляционном поступлении (Б или П)

Дозовый коэффициент при ингаляционном поступлении ДПР торона Для оценки облучения от ингаляционного поступления ДПР торона необходимо рассмотреть поведение данных радионуклидов при их отложении в респираторном тракте человека с учетом результатов выполненных экспериментов по кинетике т vitro растворения аэрозолей 2,2РЬ Использованы модели респираторного и желудочно-кишечного тракта МКРЗ, а также биокинетическая модель поведения свинца в организме Для расчета динамики поведения радионуклидов в организме и их выведения из организма использован специализированный программный пакет WinAct, разработанный в Окриджской национальной лаборатории США Расчет поглощенных и эквивалентных доз на органы и ткани был выполнен при помощи специализированного программного пакета DCAL 8 4, также разработанного в Окриджской национальной лаборатории Расчеты показали, что для аэрозолей с АМАД = 0,3 мкм для ингаляционного поступления реальных аэрозолей 212РЬ дозовый коэффициент для перехода к эффективной дозе составляет (6,3±0,4) 10"8 Зв/Ьк со слабой зависимостью от типа дыхания и интенсивности работы Для АМАД = 1 мкм дозовый коэффициент составляет (9,5±3,5) 10"8 Зв/Бк, для АМЛД = 5 мкм дозовый коэффициент составляет (1,6+0,8) 10~7 Зв/Бк Влияние типа дыхания на значение дозовых коэффициентов растет по мере роста АМАД аэрозолей

Коэффициент дозового перехода (КДП) от экспозиции по ДПР торона к эффективной дозе Радиационное воздействие ДПР торона на человека оценивается по экспозиции ЭРОА торона, Cm за интервал времени Т

p-)cTn(t)dt = cTn т (7)

о

Величина экспозиции выражается в единицах Бк ч м'3 Для учета сдвига равновесия между ДПР торона, численные значения КДП были рассчитаны в зависимости от кратности воздухообмена и константы взаимодействия

12

аэрозолей Пример результатов расчета КДП для аэрозолей с АМАД 1 мкм приведены на рис 4

АМАД * 1 0 мкм ротоносовои тип дыхания легкая работа аэрозоли 21гВ| тип Б

АМАД - 1 0 мкм, ротоносовои тип дыхания легкая работа аэрозоли 51 г6 тип П

Кратность яоздухообюна ч'

Кратность кядухооб мена ч"1

АМАД = 1 0 мкм носовой тип дыхания, легкая работа аэрозоли 21гВ( тип Б

АМАД =1,0 мкм носовой тип дыхания легкая работа, аэрозоли г1:Б1 тип П

Кратность *оадухооЗм«иа н1 Кратность воздухообмена ч'

Рис 4 - Коэффициенты дозового перехода экспозиции по ДПР торона к эффективной дозе (нЗв/(Бк ч м~у) Полученные значения КДП (80-260 нЗв/{Бкмъ ч)) от экспозиции по ЭРОА торона к эффективной дозе существенно, в 2-7 раз превышают значения, рекомендованные НКДАР ООН и используемые в отечественной практике нормирования облучения от природных источников ионизирующего излучения Эго превышение, в первую очередь, связано с увеличением дозовых коэффициентов для ингаляционного поступления радиоактивных аэрозолей

ТЬ.

Обоснование метода индивидуального мониторинга внутреннего облучения ДПР торона Наибольшую проблему при внутреннем облучении персонала будут представлять ингаляционное поступление ДПР торона и, в первую очередь, 212РЬ. Ожидаемое среднее значение поступления 212РЬ за время рабочей смены оценивается около 1000 Бк Для оценки наиболее перспективного метода индивидуального мониторинга внутреннего облучения персонала были проведены расчеты динамики удержания радионуклида 212РЬ в организме работника и его выведения с калом и мочой При расчетах принималось, что имеет место ингаляционное поступление радионуклида с постоянной скоростью в течение 6 ч Результаты расчетов для наиболее вероятных условий воздействия в складе представлены на рис 5

АМАД=1 0 мкм ротоносовой тип дыхания легкая работа

- —- ■ Вымдмм с иочоА

■---вмхдвмм с «апои

Удержание ■ гютих ■■■ —■ — Уд«ржвиие к кем т»

АМАД=1 0 мкм носовой тип дыхания легкая работа

- — — Ви»«£е«м« с мочоЯ • — — Вы*«де«м с миом Удержание • пеык ■ Удерж»« не к мам п

Рис 5 - Динамики выведения и удержания 212РЬ в организме работника

Дополнительный интерес для решения задач мониторинга внутреннего облучения представляет оптимизация периода сбора выделений, поскольку необходимо обеспечить не только максимальный сбор выделяемой активности, но и учитывать распад накапливающегося нуклида

А„,,(т)-рС(0 ехр(_0.б93 (8)

о 1/2 /

где Аи с (х) - активность в собранной пробе мочи или кала через интервал

временит, А„,г(1) - динамика выведения активности в мочу или кал

Проведенный расчетный анализ, при условии равномерного поступления нуклида в течение рабочей смены (6 ч), показал, что наиболее перспективным и чувствительным методом определения поступления 212РЬ в организм работников представляется прямое измерение активности нуклида, содержащегося в теле человека при помощи спектромегров излучения человека через 12 или 24 часа после начала поступления С учетом высокой подвижности 2,2РЬ в организме измерения должны проводиться для всего тела работника, а не только для зонь; респираторного тракта

Менее чувствительным является метод определения поступления 212РЬ путем измерения его выведению с мочой Так, при ожидаемом поступлении 2,2РЬ за рабочую смену 1000 Бк в пробе мочи будет от 1,5 -3,0 Бк Измерить такую активность возможно лишь на полупроводниковых спектрометрах с достаточно высокой эффективностью регистрации

В пртой гла'-е представлены результаты радиоэколот ических исследований в районе расположения пункта хранения монацита

Содержание долгоживущих радионуклидов в воздухе помещений хранения монацита В стационарных условиях хранения монацита выполнены две серии отбора проб воздуха на фильтр продолжительностью ~ 62 ч и ~ 249 ч с расходом 20 л/мин В результате определения активности фильтров было установлено, что в атмосфере складов ОА тория менее 4,8 10 4 Бк/м3, ОА урана менее 3,5 10"4 Бк/м3

Помимо стационарных условий проведено определение ОА долгоживущих нуклидов в воздухе складов в условиях пылеобразования (при перемещении ящиков с монацитом) Долгоживущие радионуклиды ториевого и уранового ряда в воздухе склада не были обнаружены Полученные результаты

позволяют сделать предположение, что монацитовый песок практически

15

мгновенно падает на поверхность и не создает запыленность воздуха Подтверждением отсутствия монацита в воздухе служат результаты измерения загрязнения различных поверхностей погрузчика, использованного для перемещения ящиков Контроль загрязнения осуществлялся прямым измерением плотности потока а-частиц и методом взятия мазков Загрязнение долгоживущими ЕРН было обнаружено только на участках соприкосновения с тарой монацита

Оценка выноса радиоактивной пыли через слуховые окна складских помещений Для анализа ветрового выноса пыли монацита через технологические окна на открытый оконный проем одного из складов устанавливался многослойный марлевый фильтр — ловушка Экспозиция ловушек год от года увеличивалась (30 дней, 76 дней, 137 дней) За все периоды экспозиции активность марлевых ловушек, была ниже предела обнаружения тория (0,2 Бк), что соответствует выносу монацита менее 2,5 мг в год при открытом окне

Оценка плотности выпадений пыли монацита на территории предприятия Для оценки интенсивности выпадения пыли монацита на территории предприятия использовались марлевые планшеты Экспозиция планшетов год от года увеличивалась (30 дней, 76 дней, 137 дней) За все периоды экспозиции активность тория на марлях с планшетов, была ниже предела обнаружения тория (0,18 Бк/м2)

Распределение изотопов радона в воздухе складов монацита и в наружной атмосфере Внутри склада в зимний период зафиксированы значения ОА 220Яп в диапазоне от 0,3 до 10,2 кБк/м3, а среднее значение 3,8 кБк/м3 В летний период значения ОА 220Кп находились в диапазоне от 0,46 до 9,0 кБк/м3, а среднее значение 3,7 кБк/м3 Для расчетов доз облучения следует использовать величину ОА торона 3,5 кБк/м3 Зимой в наружной атмосфере вблизи склада измеренные значения ОА 22011п находятся в диапазоне от 17 до 1300 Бк/м3, при среднем значении 470 Бк/м3. Летом в наружной атмосфере вблизи склада измеренные значения ОА 220Яп находятся в диапазоне от 0,12 до 1,8 кБк/м3, при среднем значении 760 Бк/м3. На территории предприятия значения ОА 220Яп в атмосфере находятся в диапазоне от 11 до 150 Бк/м3, а среднее значение 69 Бк/м3

В летний период значения ОА 222Кп внутри склада находятся в диапазоне от 37 до 544 Бк/м3, при среднем значении 218 Бк/м3 Зимой значения ОА 222Яп находятся в диапазоне от 77 до 446 Бк/м3, а среднее значение 223 Бк/м3 Зимой в наружной атмосфере вблизи склада значения ОА 222Яп находятся в диапазоне от 12 до 165 Бк/м3, а среднее значение 79 Бк/м3 Летом в наружной атмосфере вблизи склада значения ОА 222Яп находятся в диапазоне от 61 до 378 Бк/м3, а среднее значение 161 Бк/м3 На территории предприятия значения ОА 22"11п в атмосфере находятся в диапазоне от 11 до 26 Бк/м3, а среднее значение 19 Бк/м3

ДПР торона в атмосфере складов и наружном воздухе Инспекционные измерения в большей части складов показали, что среднее значение ЭРОА торона в складских помещениях - 353 Бк/м3, диапазон от 63 до 768 Бк/м3 В течение одних суток ЭРОА торона в воздухе склада может изменяться в 2-3 раза, а за более длительный период на порядок Среднее значение ЭРОА торона за продолжительный период наблюдения составило 192 Бк/м3 Возле наружной стены в полный штиль ЭРОА торона составило 49 Бк/м3, а на расстоянии 10 м -18 Бк/м3 В ветреную погоду в непосредственной близости к наружной стене склада ЭРОА торона достигает 14 Бк/м3, на расстоянии 10 м от склада - 6 Бк/м3 В 20 м от склада за весь период наблюдения значения ЭРОА торона были -2 Бк/м3

Содержание радионуклидов в почве На территории предприятия были отобраны пробы почвы на 32 площадках, расположенных равномерно по исследуемой территории В пределах зоны наблюдения предприятия пробы почвы взяты на пяти пробных площадках Среднее (по 37 площадкам) значение УА 232ТЬ составило 26 Бк/кг, максимальное — 91 Бк/кг Среднее значение УА 22бЯа составило 52 Бк/кг, максимальное — 68 Бк/кг Вертикальное распределение радионуклидов изучалось по семи почвенным разрезам с шагом 5 см, до 20 см Было отмечено равномерное распределение средних значений УА ЕРН по глубине Распределение УА '""Сб по вертикальному профилю указывает на слабое механическое перемешивание слоев почвы

Содержание радионуклидов в воде и донных отложениях Пробы воды отобраны в четырех водных объектах за территорией предприятия (два створа на р Зюрзя, р Уфа, болото) и двух водных объектах на территории базы

хранения монацита (дренажная система, пожарный водоем) В результате спектрометрических измерений в сухих остатках проб воды не установлено наличие 232ТЬ и 238и Отсутствие радионуклидов цепочки распада 238и подтверждено результатами измерения эманации радона в контрольных пробах воды, отобранных в тех же самых водных объектах В донных отложениях УА 232ТЬ изменяется от 13 до 23 Бк/кг, 22бКа - от 12 до 22 Бк/кг Результаты исследовании указывают на отсутствие признаков загрязнения водных объектов окружающей среды ЕРН

Содержание радионуклидов в растительности Пробы растительности на территории базы хранения монацитового концентрата отбирались на трех пробных площадях Две пробные площади располагаются на участках, примыкающих к выявленным зонам с повышенным содержанием тория в почве В результате определения видового состава флоры было выявлено 87 видов растений Определение УА радионуклидов проведено в 18 образцах растительности (доминирующие виды и основные агроботанические группы) В

232 1 238

образцах растительности радионуклиды цепочки распада Тп и и не обнаружены

Содержание радионуклидов в грибах На территории предприятия собраны образцы двух видов грибов В золе проб грибов радионуклиды цепочки распада 232ТЪ и 238и не обнаружены В грибах уверенно идентифицирован 137С\ (236 Бк/кг возд -сух веса маслят)

Загрязнение поверхностей помещений длительного пребывания персонала Максимальное зафиксированное значение загрязнения а-активными нуклидами равно 0,27 а-частиц/(см2 мин), что составляет примерно 5% от допустимого уровня Максимальное загрязнение р-активными нуклидами (2,17 р-частиц, 1 /см2 мин) не превышает 0,1% от допустимого уровня

Ранжирование факторов радиационного воздействия Ранжирование радиационных факторов проведено по величине эффективной дозы облучения в течение одного часа работы Рассмотрены пять ситуаций в штатных условиях хранения монацита (без перетарки, переработки и т д ) Ситуация 1 - облучение внутри складов Ситуация 2 - облучение в непосредственной близости от склада Ситуация 3 - облучение на расстоянии не ближе 3 м от складов

Ситуация 4 - облучение в помещениях длительною пребывания Ситуация 5 -облучение на расстоянии не ближе 50 м от складов Вклад в эффективную дозу каждого из действующих радиационных факторов представлен в табл 2

Таблица 2

Облучение персонала в различных ситуациях за один час работы в штатных

условиях хранения монацита

Фактор воздействия Ситуация

1 2 3 4 5

Суммарная доза, мкЗв 114 47 14 2,1 0,75

Внешнее облучение 76% 91 % 88 % 0,5 % 80 %

Внутреннее облучение 222Кп 0,04 % 0,03 % 0,02 % 0,5% 0,5 %

Внутреннее облучение ДПР 222Яп 1,1 % 0,2% 0,8 % 36% 12%

Внутреннее облучение 220Кп 0,3 % ОД % 0,2 % ОД % ОД %

Внутреннее облучение ДПР 220Кп 22% 8,5 % 11 % 63 % 7,1 %

Для оценки доз облучения от всех факторов радиационного воздействия, кроме ЭРОА торона, использованы дозовые коэффициенты НКДАР ООН и МКРЗ Для ЭРОА торона выбран КДП = 134 нЗвЦБк м3 ч)

В штатных условиях хранения монацита, для соблюдения требований радиационной безопасности работники предприятия могут находиться в складах (Ситуация 1) не более 175 часов в год (не более 10% рабочего времени) При планировании работ в складских помещениях, не связанных с перемещением, перетаркой монацита, общей продолжительностью более 78 часов в год, следует осуществлять индивидуальный мониторинг внутреннего облучения работников Выполнение любых процедур по перетариванию монацита приведет к увеличению среднего значения размеров радиоактивных аэрозолей, содержащих ДПР 220Rn, соответственно, к увеличению коэффициента дозового перехода от экспозиции по ЭРОА 220Rn к эффективной дозе облучения В этой ситуации наиболее вероятный размер аэрозолей АМАД = 5 мкм, а среднее значение КДП = 226 нЗв/(Бк м'ъ ч) Мощность дозы внутреннего облучения от ДПР 220Rn (42,9 мкЗв/ч) достигнет практически половины значения мощности дозы внешнего облучения

В условиях Ситуации 2 работники могут находиться не более 424 часов в год (25% рабочего времени) В условиях Ситуации 3 работники могут находиться не более 1470 часов в год (не более 86% рабочего времени) Для

условий облучения в Ситуации 4 и 5 ограничений по времени пребывания персонала нет

Основные результаты и выводы работы.

1 Разработан и опробован метод идентификации аномальных значений содержания природных радионуклидов, позволяющий установить техногенное поступление ЕРН в пределах естественной вариабельности их содержания

2 Экспериментально установлена доля быстрорастворимой компоненты реальных аэрозолей 2ПРЬ - 30%, а также постоянные времени быстрого и медленного растворения аэрозолей 212РЬ в имитаторе биологической жидкости равные 145 сут 1 и 2 сут 1 соответственно

3 Полученные параметры кинетики растворения 212РЬ в биологической жидкости позволили рассчитать дозовые коэффициенты при ингаляционном поступления ДПР торона Данный коэффициент для аэрозолей с АМАД 0,3 мкм - (6,3±0,4) 108 Зв/Бк, 1 мкм - (9,5±3,5) 10"8 Зв/Бк, 5 мкм - (1,6±0,8) 10 7 Зе/Бк

4 Полученные значения КДП от экспозиции по ЭРОА торона (80-250 нЗв/(Бк л<3 ч)) к эффективной дозе существенно, в 2-7 раз превышают значения, рекомендованные НКДАР ООН и используемые в отечественной практике нормирования облучения от природных источников ионизирующего излучения

5 Наиболее перспективным и чувствительным методом определения поступления 212РЬ в организм работников представляется прямое измерение активности нуклида, содержащегося в теле человека при помощи спектрометров излучения человека через 12 или 24 ч после начала поступления Менее чувствительным является метод определения поступления 212РЬ путем измерения его выведению с мочой

6 Проведено ранжирование радиационных факторов воздействия на персонал при выполнении различных видов работ В стационарных условиях хранения торийсодержащих материалов преобладающим фактором радиационного воздействия на персонал является внешнее облучение Факторы внутреннего облучения ранжируются (по убыванию дозы облучения) следующим образом ДПР 220Кп, ДПР 222Яп, 220Кп, 222Кп, долгоживущие радионуклиды В зоне максимального воздействия радиационных факторов внутреннее облучение от ДПР торона может достигать 30% дозы внешнего облучения

7 Разработан и опробован измерительный комплекс для совместного определения ОА 22(,Рп и 222Кп Получены данные по пространственному распределению торона внутри складов монацита, внешней атмосфере, впервые оценен вклад торона в облучение работников предприятия, использующих торийсодержащие материалы

8 В результате многолетних исследований не установлены признаки загрязнения объектов окружающей среды за пределами территории базы хранения монацита Вода поверхностных водных объектов и донные отложения на территории предприятия и в зоне наблюдения не подвержены радиационному воздействию монацита В растениях и грибах на территории предприятия не обнаружено техногенного загрязнения ЕРН Локальные участки с повышенным содержанием природных радионуклидов в почве на территории предприятия обусловлены просыпями монацита В воздухе помещений хранения монацита, наружной атмосфере и атмосферных выпадениях на территории предприятия не установлено наличие пыли монацита Высокая активность материнского 232ТЬ и технология хранения, создают благоприятные условия для накопления газообразного 22011п в складских помещениях, а также для выноса торона в открытую атмосферу

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях по перечню ВАК (2006 г ), в которых опубликованы основные научные результаты диссертации

1 Жуковский М В, Екидин А А, Ярмошенко И В Проблема мониторинга профессионального внутреннего облучения дочерними продуктами распада торона // Вопросы радиационной безопасности 2006 №3 С 41-53

2 Екидин А А, Кирдин И А, Ярмошенко ИВ и др Оценка радиационного воздействия на окружающую среду нефтеперерабатывающего предприятия//Вопросы радиационной безопасности 2005 №1 С 35-44

3 Жуковский М В , Ярмошенко И В , Кирдин И А и др Радон в жилых помещениях Среднего Урала медицинские последствия его воздействия // Медицинская радиология и радиационная безопасность 2003 Т 48 №2 С 5-17

4 Ярмошенко И В , Жуковский М В , Екидин А А Моделирование поступления радона в жилища // АНРИ №4 1999 С 17-26

Статьи в других изданиях

5 Ярмошенко И В , Екидин А А , Вожаков А В Облучение населения в результате неосторожного обращения с радиоактивным сырьем на Урале // Международная конференция «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека», 22 24 мая 1996 года, Томск 1996 С 199-203

6 Екидин А А , Ярмошенко И В , Вожаков А В Оценка эквивалентной равновесной объемной активности торона на территории хранилища «Урал-Монацит» // Технот енез и экология Информ -темат сб, Екатеринбург Уральское гос горно-геолог академия, 1998 С 111-121

7 Ярмошенко И В , Жуковский М В , Екидин А А Облучение населения Свердловской области радоном и тороном // Техногенез и экология Информ -темат сб, Екатеринбург Уральское гос горно-геолог академия, 1999 С 104112

8 Yarmoshenko Zhukovsky М , Ekidin А, Kirdin I, Pavlyuk A An Indoor Thoron Survey Performed in the Central Urals // Edited by Peter J, Schneider G, Bayer A Proceedings of the 5-th International Conference on High Levels of Natural Radiation and Indoor Radon Areas Vol II Salzgitter Germany 2002 P 223-226

9 Жуковский M В , Ярмошенко И В , Екидин А А и др Проблема радона на Среднем Урале // Вестник УГТУ-УПИ Экспериментальная физика Приборы и методы 2006 Вып 5 (76) С 252-269

10 Ekidin А, Kirdin I, Yarmoshenko I, Zhukovsky M The problems of individual monitoring for internal exposure of monazite storage facility workers Proc Second European IRPA congress on Radiation Protection Paris, 2006 On CD-ROM Report Rep P-374

Тезисы докладов на российских и международных конференциях

11 Ekidin A, Zhukovsky М, Yarmoshenko I Radiological situation in monazite storage facility in Sverdlovsk region// IRPA Regional Congress on Radiation Protection in Central Europe Book of abstr Budapest Hungary P 209

12 Вожаков А В , Екидин A A , Ярмошенко ИВ и др Количественное и качественное изучение источников радиационного воздействия на население пос Костоусово в результате несанкционированного использования монацитового песка // Тезисы докладов III Международного симпозиума «Урал атомный наука, промышленность, жизнь», Заречный, 29 мая-2 июня 1995г г Екатеринбург 1995 С 104-406

13 Yarmoshenko I, Ekidm A, Vozhakov A Radiation exposure of population due to careless use of radioactive raw materials in the Urals // 1996 International Congress on radiation protection, April 14-19, Vienna, v 2 IRPA9, Vienna -1996 P 210-212

14 Екидин A A , Жуковский M В , Ярмошенко И В Радиационная ситуация на промышленной площадке ГУ «Урал-Монацит» // VIII Международный экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный - 2000» Тезисы докладов Екатеринбург 2000 С 82-87

15 Ekidin А А , Medvedev А N , Miheev А N Radiation protection in monazite storage and processing // Natural Radiation Environment (NRE-V1I) Book of Abstr Rhodes, Greece 2002 P 325

16MB Жуковский, А А Екидин Иерархическая структура территориальной системы радиационного мониторинга // Урало-Сибирская научно-техническая выставка и конференция 2003 Екатеринбур! Тезисы докладов

17 Екидин А А, Манжуров И JI, Ярмошенко И В Общественные экологические слушания - путь взаимопонимания населения и сложною (опасного) производства // Урало-Сибирская научно-техническая выставка и конференция, 2003, Екатеринбург Тезисы докладов

18 Кирдин И А, Екидин А А, Пахолкина OA, Ярмошенко ИВ Метод выявления радиоактивного загрязнения объектов окружающей среды в результате деятельности нефтедобывающих предприятий // XI Международный экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный» Труды Симпозиума Екатеринбург 2005 С 51-53

19 Екидин А А , Жуковский М В , Кирдин И А , Пахолкина О А , Ярмошенко ИВ Особенности оценки радиационного воздействия изотопов радона на персонал базы хранения монацитового концентрата // IX Международное совещание «Проблемы прикладной спектрометрии и радиометрии ППСР-2005 Тезисы докладов Заречный 2005 С 13

20 Ярмошенко И В, Екидин А А, Кирдин И А, Чуканов ВII Идентификация техногенного радиоактивного загрязнения естественными радионуклидами // Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды тезисы докладов Международной конференции Сыктывкар 2006 С 36-38

21 Екидин А А , Екидина Н П, Михеев А А Биологический мониторинг на базе хранения монацитового концентрата // Экологические проблемы промышленных регионов Материалы Седьмой всероссийской научно-практической конференции Екатеринбург. 2006 С 79

22 Жуковский М В , Екидин А А , Баранова А А , Ярмошенко И В Оценка коэффициентов дозового перехода для ДПР торона по их транспортабельности в респираторном тракте // Современные проблемы обеспечения радиационной безопасности населения Сборник докладов и тезисов конференции НИИРГ им ПВ Рамзаева Санкт-Петербург 2006 С 31-33

23 Zhukovsky М V, Ekidin А А , Baranova А, Yarmoshenko I V. Lung types of thoron daughters in monazite storage facility // 5th International Symposium on Naturally Occurring Radioactive Material Seville Spain 2007 P 29

24 Yarmoshenko I V, Ekidin A A, Zhukovsky M V, Onischenko A D Identification of technogenic contamination by natural radionuclides // 5th International Symposium on Naturally Occurring Radioactive Material Seville, Spain 2007 P 141

Подписано в печать 20 04 2007 Формат 60x84 1/16 Уел печ л 1,5 Тираж 100 Заказ № 102

Размножено с готового оригинал-макета в типографии AHO «Уральский центр академического обслуживания 620219, г Екатеринбург, ул Первомайская, 91

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Екидин, Алексей Акимович

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Физико-химические свойства монацита.

1.2. Краткое описание базы хранения монацитового концентрата.

1.3. Способ хранения торийсодержащего материала.

1.4. Оценка запасов радионуклидов.

1.5. Данные ранее выполненных исследований.

1.6. Система производственного радиационного контроля.

1.7. Облучение работников «ториевых» производств.

1.8. Социальное напряжение.

1.9. Направления исследований.

2. МЕТОДИКИ И АППАРАТУРА ИЗМЕРЕНИЙ.

2.1. Методы отбора проб для определения содержания радионуклидов.

2.1.1. Отбор проб почвы.

2.1.2. Отбор проб воды для определения содержания радионуклидов.

2.1.3. Отбор проб донных отложений.

2.1.4. Биологический мониторинг.

2.1.6. Отбор проб выпадений из атмосферы на поверхность земли.

2.1.7. Отбор проб для оценки выноса активности из помещений хранения монацита.

2.1.8. Отбор проб воздуха в помещении хранения монацита.

2.1.9. Метод взятия мазков.

2.2. Инструментальные измерения.

2.2.1. Определение плотности потока альфа-, бета-частиц.

2.2.2. Измерение мощности амбиентного эквивалента дозы.

2.2.3. Измерение индивидуальной дозы внешнего облучения персонала.

2.2.4. Измерение объёмной активности радона трековым методом.

2.2.5. Определение ЭРОА радона и торона аспирационным методом.

2.2.6. Измерение а-излучения осажденных на фильтр АФА аэрозолей ДПР торона.

2.3. Измерение активности отобранных образцов.

2.3.1. Спектрометр РКГ -1.

2.3.2. Гамма-радиометр РКГ-АТ1320.

2.4. Методы специального мониторинга на базе хранения монацита.

2.4.1. Измерение объёмной активности торона трековым методом.

2.4.2. Трековый метод измерения радиоактивного загрязнения поверхности

2.5. Экспериментальные исследования для обоснования методов специального мониторинга.

3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ ЕРН

3.1. Общие принципы метода радионуклидных отношений.

3.2.Сравнение результатов идентификации загрязнения EPH методом радионуклидных отношений и методом сдвига равновесия.

3.3. Метод радионуклидных отношений для идентификации загрязнения почвы торийсодержащими материалами.

4. ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДПР TOPOHA И МЕТОДЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА ПРИ ИХ ИНГАЛЯЦИОННОМ ПОСТУПЛЕНИИ.

4.1. Оценка транспортабельности ДПР торона в респираторном тракте человека.

4.2. Дозовый коэффициент при ингаляционном поступлении ДПР торона

4.3. Коэффициент дозового от экспозиции по ДПР торона к эффективной дозе.

4.4. Обоснование метода индивидуального мониторинга внутреннего облучения ДПР торона.

5. РАДИАЦИОННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПУНКТА ХРАНЕНИЯ МОНАЦИТА.

5.1. Содержание долгоживущих радионуклидов в воздухе помещений хранения монацита.

5.2. Оценка выноса радиоактивной пыж через слуховые окна складских помещений.

5.3. Оценка плотности выпадений пыли монацита на территории предприятия.

5.4. Изучение распределения изотопов радона в воздухе помещений хранения монацита и в наружной атмосфере.

5.5. ДПР торона в атмосфере складов и наружном воздухе.

5.6. Содержание радионуклидов в почве.

5.7. Содержание радионуклидов в воде и донных отложениях.

5.8. Содержание радионуклидов в растительности.

5.9. Содержание радионуклидов в грибах.

5.10. Загрязнение поверхностей.

5.11. Исследования характеристик внешнего облучения.

5.12. Ранжирование факторов радиационного воздействия.

5.12.1. Радиационное воздействие в Зоне 1.

5.12.2. Радиационное воздействие в Зоне 2.

5.12.3. Радиационное воздействие в Зоне 3.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Радиоэкологические проблемы обращения с торийсодержащими материалами на примере базы хранения монацитового концентрата"

Актуальность темы. Природные радионуклиды - постоянные спутники человечества - являются доминирующим дозообразующим фактором облучения населения. Условия облучения, чаще всего, формируются благодаря естественному распределению природных радионуклидов в окружающей среде. Процессы в промышленном производстве приводят к перераспределению урана, тория, радия, калия в техногенных объектах (продукция, полуфабрикаты, отходы). На отдельных территориях эти процессы могут приводить к существенному изменению радиоэкологической ситуации и дополнительному техногенному радиационному воздействию на население и окружающую среду.

Изучение фундаментальных радиоэкологических основ и решение практических задач обеспечения радиационной безопасности при обращении с материалами, содержащими природные радионуклиды, в последнее время развивается опережающими темпами по сравнению с радиоэкологией искусственных радионуклидов (ИРН). Однако определенное отставание радиоэкологии природных радионуклидов и развития принципов радиационной безопасности при обращении с природными радиоактивными материалами остается. Следует отметить, что в современной радиационной безопасности и радиоэкологии естественных радионуклидов (ЕРН) основное внимание уделяется семейству природного урана. Особое место урана и дочерних продуктов определяется, во-первых, его применением в ядерном топливном цикле на современном этапе технологического развития. Во-вторых, пристальный интерес уделяется проблеме радиационного воздействия на население и персонал от радона, который вместе с дочерними продуктами вносит существенный вклад в облучение. В то же время меньшее внимание уделяется природным радионуклидам другого более распространенного радиоактивного семейства - ториевого ряда. В силу своих физических свойств торий до настоящего времени не нашел применения в ядерных технологиях. Однако, специалисты отмечают, что по мере развития ядерной промышленности материалы на основе тория могут стать основой новых востребованных технологий. Кроме того, известно, что торий является сопутствующим элементом многих минералов богатых редкоземельными элементами. Все это делает важным теоретическое и практическое изучение проблем обеспечения радиационной безопасности при обращении с торийсодержащими материалами.

В области радиоэкологии и радиационной безопасности природных радионуклидов в целом и ториевого ряда в частности следует выделить следующие нерешенные или недостаточно проработанные существенные задачи:

- приборное, методическое и метрологическое обеспечение измерений ряда радиационных характеристик (объемная активность торона (220Кп), дисперсный состав радиоактивных аэрозолей и др.);

- методическое обеспечение проведения радиоэкологического обследования и мониторинга окружающей среды в районе расположения предприятий, использующих природные радиоактивные материалы (с учетом задачи идентификации загрязнения окружающей среды элементами природных радиоактивных рядов на фоне их естественного содержания);

- методическое обеспечение рутинного радиационного мониторинга и индивидуального дозиметрического контроля на предприятии (с учетом необходимости контроля и мониторирования всего комплекса источников внешнего и внутреннего облучения);

- обоснование путей реализации базовых принципов и критериев радиационной безопасности персонала, населения и окружающей среды при обращении с торийсодержащими радиоактивными материалами.

Изучение вопросов обеспечения радиационной безопасности при обращении с торийсодержащими материалами проведено на примере пункта хранения монацитового концентрата в г.Красноуфимске Свердловской области (ОГУ «УралМонацит»), Непростые условия работы персонала предприятия, озабоченность населения, отсутствие достоверных данных о радиационной ситуации стали определяющими причинами выбора направлений комплексной исследовательской работы.

Основная цель работы.

Разработка теоретических и экспериментальных методов комплексной оценки радиационного воздействия на человека и окружающую среду техногенно-усиленных природных источников.

Задачи исследования.

1. Развитие теоретических основ и экспериментальных методов радиоэкологии ЕРН.

2. Экспериментальное обоснование дозиметрических характеристик и методов индивидуального мониторинга при ингаляционном поступлении ДПР торона.

3. Комплексная оценка радиационного воздействия на человека и окружающую среду при обращении с монацитом.

Положения, выносимые на защиту.

1. Метод радионуклидных отношений в радиоэкологии ЕРН позволяет идентифицировать техногенное загрязнение природными радионуклидами объектов окружающей среды в пределах естественной вариабельности их содержания.

2. Экспериментальное обоснование значение коэффициента дозового перехода от экспозиции по ЭРОА торона к эффективной дозе составляет 80-260 о нЗв/(Бк-ч-м ).

3. Дополнительное радиационное воздействие на человека и окружающую среду за пределами пункта хранения монацита пренебрежимо мало.

Научная новизна.

1. Разработанный метод радионуклидных отношений впервые позволил выявить техногенное загрязнение почвы природными радионуклидами на уровне естественной вариабельности их содержания.

2. Впервые для реальных условий ингаляционного поступления получены экспериментально обоснованные оценки численных значений коэффициента дозового перехода от экспозиции по ЭРОА торона к эффективной дозе.

3. Впервые получена комплексная оценка радиационного воздействия на человека и окружающую среду в условиях длительного хранения монацита.

Практическая значимость диссертационной работы.

1. Метод радионуклидных отношений может быть использован для идентификации начальной стадии техногенного загрязнения почв природными радионуклидами.

2. Разработанный комплекс трековых детекторов может быть использован для совместного определения ОА 220Rn и 222Rn при любых радиационно-гигиенических исследованиях.

3. Полученные экспериментально обоснованные оценки КДП могут быть использованы при изменениях справочной и нормативной документации.

2 f л

4. Данные по транспортабельности РЬ в респираторном тракте позволяют обосновать методы индивидуального мониторинга внутреннего облучения при ингаляционном поступлении ДПР торона.

5. Результаты комплексного анализа радиационного воздействия на человека и ОС от пункта хранения монацита могут быть использованы для объективной оценки радиоэкологической ситуации в регионе и при разработке и реализации экологических программ Свердловской области.

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях и симпозиумах: III Международный симпозиум «Урал атомный: наука, промышленность, жизнь» (Заречный, 1995), Международная конференция «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека» (Томск, 1996), IRPA Regional Congress on Radiation Protection in Central Europe (Budapest. Hungaiy, 1998), VIII Международный экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный - 2000» (Екатеринбург, 2000), 5-th International Conference on High Levels of Natural Radiation and Indoor Radon Areas (Munich, Germany, 2000), International Congress Natural Radiation Environment (NRE-VII) (Rhodes, Greece, 2002), Урало

Сибирская научно-техническая выставка и конференция (Екатеринбург, 2003), XI Международный экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный» (Екатеринбург, 2005), IX Международное совещание «Проблемы прикладной спектрометрии и радиометрии» (Заречный, 2005), Second European IRPA Congress on Radiation Protection (Paris, France, 2006), VII всероссийская научно-практическая конференция «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2006), научно-практическая конференция «Современные проблемы обеспечения радиационной безопасности населения» (Санкт-Петербург, 2006), 5-th International Symposium on Naturally Occurring Radioactive Material, (Seville, Spain, 2007).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 научных работ, в том числе 4 статьи в научных журналах по перечню ВАК, 6 статей в других изданиях, 14 тезисов докладов на российских и международных конференциях.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Екидин, Алексей Акимович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ.

1. Разработан и опробован метод идентификации аномальных значений содержания природных радионуклидов, позволяющий установить техногенное поступление ЕРН в пределах естественной вариабельности их содержания.

2. Экспериментально установлена доля быстрорастворимой

Л 1 ^ компоненты реальных аэрозолей РЬ - 30%, а также постоянные времени

Л1Л быстрого и медленного растворения аэрозолей РЬ в имитаторе биологической жидкости равные 145 сутл и 2 сутА соответственно.

212

3. Полученные параметры кинетики растворения РЬ в биологической жидкости позволили рассчитать дозовые коэффициенты при ингаляционном поступления ДПР торона. Данный коэффициент для аэрозолей с АМАД: 0,3 мкм - (6,3+0,4)-10"8 Зв/Бк, 1 мкм - (9,5±3,5) -10"8 Зв/Бк, 5 мкм- (1,6±0,8) -10'7 Зв/Бк.

4. Полученные значения КДП от экспозиции по ЭРОА торона (80-260 о нЗв/(Бк-м~ -ч)) к эффективной дозе существенно, в 2-7 раз превышают значения, рекомендованные НКДАР ООН и используемые в отечественной практике нормирования облучения от природных источников ионизирующего излучения.

5. Наиболее перспективным и чувствительным методом определения

212 поступления РЬ в организм работников представляется прямое измерение активности нуклида, содержащегося в теле человека при помощи спектрометров излучения человека через 12 или 24 ч после начала поступления. Менее чувствительным является метод определения

Л1Л поступления РЬ путем измерения его выведения с мочой.

6. Проведено ранжирование радиационных факторов воздействия на персонал при выполнении различных видов работ. В стационарных условиях хранения торийсодержащих материалов преобладающим фактором радиационного воздействия на персонал является внешнее облучение.

Факторы внутреннего облучения ранжируются (по убыванию дозы облучения) следующим образом: ДПР 220Ш1, ДПР 222Яп, 220Кп, 222Кп, долгоживущие радионуклиды. В зоне максимального воздействия радиационных факторов внутреннее облучение от ДПР торона может достигать 30% дозы внешнего облучения.

7. Разработан и опробован измерительный комплекс для совместного

220 222 определения ОА кп и Яп. Получены данные по пространственному распределению торона внутри складов монацита, внешней атмосфере, впервые оценен вклад торона в облучение работников предприятия, использующих торийсодержащие материалы.

8. В результате многолетних исследований не установлены признаки загрязнения объектов окружающей среды за пределами территории базы хранения монацита. Вода поверхностных водных объектов и донные отложения на территории предприятия и в зоне наблюдения не подвержены радиационному воздействию монацита. В растениях и грибах на территории предприятия не обнаружено техногенного загрязнения ЕРН. Локальные участки с повышенным содержанием природных радионуклидов в почве на территории предприятия обусловлены просыпями монацита. В воздухе помещений хранения монацита, наружной атмосфере и атмосферных выпадениях на территории предприятия не установлено наличие пыли

232 монацита. Высокая активность материнского ТЬ и технология хранения, создают благоприятные условия для накопления газообразного 220Ып в складских помещениях, а также для выноса торона в открытую атмосферу.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата физико-математических наук, Екидин, Алексей Акимович, Екатеринбург

1. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. -М.: Госгеолтехиздат, 1956.

2. Данчев В.И., Лапинская Т.А. Месторождения радиоактивного сырья. М.: Недра, 1965.

3. Hudson S.B. Assessment of a beach-sand deposit near Queencliff, Victoria. Melbourn. Rept Commonwealth Scient. And Industr. Res. Organization and Mining dept Univ. Melbourne. Ore-dressing Invest., 1963.

4. Технический отчет по результатам измельчения монацитового концентрата. Екатеринбург, 2000.

5. Kraitzer I.C. Chemical treatment of monazite sand. Proc. Australas. Inst. Mining and Metallurgy, 1963, N 205.

6. Технический отчет по государственному контракту № 24 от 04.04.2006г.: «Проведение радиационного мониторинга в филиале ОГУ «УралМонацит», ГУПСО «УралМонацитТехно», Екатеринбург, 2006.

7. Екидин A.A., Михеев A.A. База хранения монацитового концентрата // «Техногенез и экология». Екатеринбург, Уральская государственная горно-геологическая академия, 2001.

8. Технический отчет «О возможности анализа монацитового концентрата с помощью анализатора BSI2003». Рига, Baltic Scientific Instruments, 2003.

9. Эмсли Дж. Элементы. М.: "Мир", 1993.

10. Ю.Егоров Ю.В., Бетенеков Н.Д., Пузако В.Д. Радиоактивность и смежные проблемы. Часть 1. Физические основы радиоактивности и методы обработки результатов измерений. Екатеринбург, Уральский государственный технический университет УПИ, 2000.

11. Оценка радиационной и экологической обстановки на объекте ГУ «УралМонацит» и предварительные предложения к ТЭО по переработке монацитового концентрата. Тема 097-015. Per №110-009 ПГ. ИЭРЖ УрО РАН, Екатеринбург, 1996.

12. Технический отчет о НИР по теме «Проведение радиационных измерений в хранилищах и на территории ГУ «УралМонацит». Составление радиационной схемы хранилища». ИЭРЖ УрО РАН, Екатеринбург, 1998.

13. Thorium isotopes in human tissues. Technical Report. Argonne National Lab., 1991.

14. Thorium-232 in human tissues Metabolic parameters and radiation dose. Technical Report. Argonne National Lab., 1994.

15. Stehney A.F., Lucas H.F. Thorium isotopes in autopsy samples from thorium workers // Health Phys. 2000. Vol. 78, No. 1. P. 8-14.

16. Радиоактивный монацитовый концентрат в Красноуфимском районе Свердловской области: пути решения проблемы. Уральский экологический союз. Екатеринбург, 2006.

17. Радиоактивное загрязнение растительности Беларуси (в связи с аварией на Чернобыльской АЭС)/ В.И.Парфенов, Б.И.Якушев, Б.С. Мартинович и др.; Под. общ. ред. В.И. Парфенова, Б.И. Якушева. Минск: Навука i тэхшка, 1995.

18. Ионизирующее излучение. Радиационная безопасность. Контроль загрязнения радиоактивными нуклидами поверхностей рабочихпомещений, оборудования, транспортных средств и других объектов. Методические указания МУК 2.6.1.016-99. Москва, 1999.

19. Радон. Измерение объёмной активности интегральным трековым методом в производственных, жилых и общественных помещениях. Методика выполнения измерений МВИ 2.6.1.003-99. Москва, 1999.

20. ГСИ. Объёмная активность и уровень скрытой энергии аэрозолей дочерних продуктов радона и торона в воздухе. Методика выполнения измерений радиометрами аэрозолей. Санкт-Петербург, 1992.

21. Николаев В.А. Трековый метод в радоновых измерениях // АНРИ. 1998. -N2(13). - С.16-27.

22. Екидин А.А., Кирдин И.А., Пахолкина О.А., Ярмошенко И.В. «Оценка радиационного воздействия изотопов радона на персонал базы хранения монацита» // Проблемы прикладной спектрометрии и радиометрии. г.Заречный, 2005. С. 13.

23. Старик И.Е. Основы радиохимии. Издательство Наука Ленинградское отделение. Ленинград, 1969.

24. Marocco D., Bochicchio F. Experimental determination of LR-115 detector efficiency for exposure to alpha particles. Radiation Measurements 34,2001.

25. Жуковский M.B., Бастриков B.B., Кружалов A.B. Метод ретроспективного определения объемной активности радона в помещении // АНРИ. 2005. -№4. - С. 2-10.

26. СП 2.6.1.1292-03 Гигиенические требования по ограничению облучения населения за счет природных источников ионизирующего излучения.

27. Тяжелые естественные радионуклиды в биосфере: миграция и биологическое действие на популяции и биогеоценозы // P.M. Алексахин, Н.П. Архипов, P.M. Бархударов и др. М.: Наука, 1990.

28. Екидин А.А., Кирдин И.А., Пахолкина О.А., Ярмошенко И.В. «Оценка радиационного воздействия на окружающую среду нефтеперерабатывающего предприятия», // Вопросы радиационной безопасности № 1,2005. С. 32-41.

29. Трапезников А.В., Трапезникова В.Н. Радиоэкология пресноводных экосистем как научная дисциплина // Вопросы радиационной безопасности, 2006. №1. С. 35-58.

30. Yarmoshenko I.V., Ekidin А.А., Zhukovsky M.V., Onischenko A.D. Identification of Technogenic Contamination by Natural Radionuclides. // 5th International Symposium on Naturally Occurring Radioactive Material.-Seville, Spain, 2007,- P. 141.

31. Sources and Effects of Ionizing Radiation. UNSCEAR 1993 Report to the General Assembly with Scientific Annexes. UN. New York, 1993.

32. Sources and Effects of Ionizing Radiation. UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly with Scientific Annexes. UN. New York, 2000.

33. Жуковский M.B., Екидин A.A., Ярмошенко И.В. Проблема мониторинга профессионального внутреннего облучения дочерними продуктами распада торона // Вопросы радиационной безопасности, 2006. № 3 С. 41 -53.

34. Дельмон Б. Кинетика гетерогенных реакций. М.: Мир, 1971 г.

35. Безденежных А.А. Инженерные методы составления уравнений скоростей реакций и расчета кинетических констант. Ленинград: Химия, 1973.

36. Marsh J.W., Birchall A. Determination of lung-to-blood absorption rates for lead and bisbuth which are appropriate for radon progency // Radiation Protection Dosimetry. 1999. Vol. 83, No. 4. P. 331-337.

37. Human Respiratory Tract Model for Radiological Protection. ICRP Publication 66 //Annals of the ICRP. 1994. V. 24. N 1-3.

38. Guide for the Practical Application of the ICRP Human Respiratory Tract Model. Supporting Guidance 3 // Annals of the ICRP. 2002. V. 32. N 1-2.

39. ICRP Database of Dose Coefficients: Workers and Members of Public. CD-ROM. Elsevier Science, 1998.

40. Пределы поступления радионуклидов для работающих с радиоактивными веществами. Публикация МКРЗ 30, Ч. 1. М.: Энергоатомиздат. 1982.

41. Age dependent doses to members of public from intake of radionuclides: Part 2 Ingestion Dose coefficients. ICRP Publication 67.7/ Annals of the ICRP. 1993. V. 23. N3-4.

42. Жуковский M.B., Ярмошенко И.В. Радон: Измерение, дозы, оценка риска. Екатеринбург, 1997.

43. Общие принципы радиационной защиты персонала: Публикация 75 МКРЗ. Пер. с англ. Екатеринбург: Уралэсцентр, 1999.

44. Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. М.: Энергоатомиздат, 1989.

45. Ярмошенко И.В., Жуковский М.В., Екидин А.А. Моделирование поступления радона в жилища//АНРИ №4,1999. С. 17-26.

46. Екидин А.А., Вожаков А.В., Ярмошенко И.В. «Оценка эквивалентной равновесной объемной активности торона на территории хранилища "УралМонацит"» // Техногенез и экология. Екатеринбург, 1998.

47. Екидин А.А., Жуковский М.В., Павлюк А.В., Ярмошенко И.В. «Тороновое обследование Среднего Урала» // Материалы научно-практической конференции «Радон 2000». Пущино, 2000.

48. Екидин A.A., Екидина Н.П., Михеев A.A. Биологический мониторинг на базе хранения монацитового концентрата // Экологические проблемы промышленных регионов. Материалы Седьмой всероссийской научно-практической конференции. Екатеринбург, 2006. С. 79.

49. Шмаров В.П., Геращенко С.М., Дричко В.Ф., Лисаченко Э.П. «Нормирование содержания природных радионуклидов в фосфорных удобрениях». // Радиационная гигиена: Сб. науч. трудов СПб: ФГУН НИИРГ, 2006.

50. Инструкция по работе со сцинтилляционными радиометрами при геологических съемках и поисках. Ленинград, 1986.

51. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99): Санитарные правила СП-2.6.1.799-99. М.: Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 2000.

52. Екидин A.A., Кирдин И.А., Павлюк A.B., Ярмошенко И.В., Михеев A.A. «Система производственного радиационного контроля на территории филиала ГУ «УралМонацит» в г.Красноуфимске» // Урал-Атомный, Урал-Промышленный. Екатеринбург, 2001.

53. Екидин A.A., Кирдини И.А., Шустов A.M., Михеев A.A. «Исследования радиационной ситуации на базе хранения монацитового концентрата» // Урал. Радиация. Реабилитация (под ред. В.Н. Чуканова), Екатеринбург: УрО РАН, 2004. С. 252-294.

54. Защита от радона-222 в жилых зданиях и на рабочих местах. Публикация 65 МКРЗ. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 78 с.

55. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99): Гигиенические нормативы СП-2.6.1.758-99. М.: Центр санитарно-эпидемиологическогонормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999.

56. МУ 2.6.1.26-2000. Дозиметрический контроль профессионального внутреннего облучения. Общие требования. Методическое обеспечение радиационного контроля на предприятии. Том 1.М.: 2001 г., с. 111-155.