Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Реконструкция поглощенных доз внешнего гамма-облучения после аварии на ЧАЭС с применением методов люминесцентной дозиметрии и стохастического моделирования

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Реконструкция поглощенных доз внешнего гамма-облучения после аварии на ЧАЭС с применением методов люминесцентной дозиметрии и стохастического моделирования"

На правах рукописи

КОЛЫЖЕНКОВ Тимофей Владимирович

Реконструкция поглощенных доз внешнего гамма-облучения после аварии на ЧАЭС с применением методов люминесцентной дозиметрии и стохастического моделирования

Специальность: 03.00.01 - Радиобиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

□03456608

Обнинск - 2008

003456608

Работа выполнена в лаборатории медико-экологической дозиметрии и радиационной безопасности населения Государственного учреждения -Медицинский радиологический научный центр Российской академии медицинских наук.

Научный руководитель:

кандидат биологических наук Степаненко Валерий Федорович Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Сынзыныс Борис Иванович, кандидат биологических наук Проскуряков Сергей Яковлевич.

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии Российской сельскохозяйственной академии.

Защита диссертации состоится 09 декабря 2008 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 001.011.01 при Государственном учреждении -Медицинский радиологический научный центр РАМН по адресу: 249036, г. Обнинск Калужской обл., ул. Королева, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ - Медицинский радиологический научный центр РАМН.

Автореферат разослан " " ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Палыга Г.Ф

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования.

Разработка и применение инструментальных методов ретроспективного определения накопленных поглощенных доз облучения всего тела и отдельных органов жителей территорий, загрязненных после аварии на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) являются актуальной научно-практической задачей в связи с тем, что существующие оценки накопленных доз являются, в основном, результатами весьма консервативных расчетов по математическим моделям и, соответственно, требуют инструментальной верификации.

Корректные оценки доз облучения населения необходимы для дозиметрической поддержки радиационно-эпидемиологических

исследований, а также для обеспечения дозиметрической информацией при принятии решений медицинского и социально-экономического характера в рамках задач по социально-экономической и медицинской реабилитации населения, проживающего на загрязненных территориях.

В настоящее время все более широкое применение получают физические и биологические инструментальные методы ретроспективной дозиметрии, применяемые для восстановления накопленных доз внешнего облучения в результате неконтролируемых радиационных воздействий на человека.

В данной работе в качестве таких методов разработаны и применены методы люминесцентной ретроспективной дозиметрии (ЛРД), термолюминесцентной (ТЛ) и оптико-стимулированной (ОСЛ) дозиметрии по кварцсодержащим объектам окружающей человека среды. Для этого использованы кварцевые включения в кирпичи строений, находящихся на загрязненных радионуклидами территориях. Фактически кварцевые включения в кирпичах служат естественными накапливающими дозиметрами.

Полученные методами ТЛ/ОСЛ результаты измерений величин накопленных поглощенных доз внешнего облучения в кварцевых включениях использованы для верификации поглощенных доз, оцененных с помощью математических моделей. Далее, после проведенной верификации результаты работы были использованы для расчетов индивидуальных доз облучения лиц с установленными диагнозами "рак молочной железы", включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование по технологии "случай-контроль", проводимое на загрязненных территориях Брянской области.

Пересчет результатов дозиметрических измерений кварцевых включений в кирпичах к дозам облучения людей осуществлен с помощью соответствующих конверсионных коэффициентов, которые вычислены для реальных ситуаций, характеризующих основные факторы дозообразования при внешнем облучении человека, находящегося на радиоактивно

загрязненной территории. Расчет этих конверсионных коэффициентов проведен с помощью метода стохастического моделирования (метод Монте-Карло) процессов прохождения ионизирующего излучения через вещество с учетом реальной геометрии облучения.

После проведения инструментальной верификации расчетной модели индивидуализация поглощенных доз внешнего облучения лиц, обследованных в рамках пилотного радиационно-эпидемиологического исследования, осуществлена с помощью индивидуальных дозиметрических опросников, а оценка неопределенностей индивидуальных доз проведена методом стохастического варьирования значений входящих в расчетную модель параметров в соответствии с эмпирически установленными статистическими распределениями величин этих параметров. Цель исследования.

Разработать и применить на территориях Брянской области, загрязненных радионуклидами в результате аварии на ЧАЭС, высокочувствительные инструментальные методы реконструкции поглощенных доз внешнего гамма-облучения с использованием методик люминесцентной дозиметрии и стохастического моделирования с целью использования этих методов для верификации расчетных моделей оценки доз, а также для последующего применения результатов инструментальной верификации при расчетах индивидуальных доз облучения лиц с диагнозами "рак молочной железы", включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование по технологии "случай-контроль", проводимого на загрязненных территориях Брянской области. Задачи исследования.

1. В экспедиционных условиях отработать методологию пробоотбора и собрать кварцсодержащие образцы кирпичей из стен зданий для последующего анализа; провести необходимое документирование мест отбора образцов и самих образцов; измерить мощности доз гамма-излучения в воздухе, собрать образцы почвы для последующих гамма-спектрометрических измерений.

2. Разработать и реализовать технологию выделения и обработки кварцевых фрагментов в кирпичах зданий и соответствующих ТЛ/ОСЛ дозиметрических измерений естественных кварцевых включений с целью достижения чувствительности метода не ниже 20 мГр по величине накопленной дозы.

3. Разработать и реализовать методику оценки доз фонового излучения в кварцевых включениях за счет естественных радионуклидов и космического излучения.

4. Провести международное интерсличение разработанного метода ЛРД с использованием кварцсодержащих образцов, отобранных на загрязненных территориях Брянской области.

5. Провести верификацию расчетных доз внешнего облучения людей с использованием данных метода ЛРД и величин конверсионных коэффициентов для перехода от поглощенных доз в кварцевых включениях к дозам облучения людей, рассчитанных с помощью метода стохастического моделирования.

6. По результатам инструментальной верификации расчетных доз с использованием данных индивидуальных дозиметрических опросников провести расчеты индивидуальных доз облучения лиц с диагнозами "рак молочной железы", включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование по технологии "случай-контроль", проводимое на загрязненных территориях Брянской области.

Научная новнзна.

1 .Впервые разработан комплекс методик ЛРД:

-разработана и реализована в полевых условиях на радиоактивно загрязненных территориях Брянской области методика пробоотбора кварцсодержащих образцов; -разработана методика подготовки и измерений отобранных образцов методами ЛРД (ТЛ/ОСЛ) для определения накопленных поглощенных доз (с разделением на фоновую дозу и дозу, обусловленную аварийным облучением) в кварцевых включениях с чувствительностью по величине накопленной поглощенной дозы внешнего гамма-излучения не ниже 20 мГр.

2.Впервые проведено успешное международное интерсличение разработанного метода ЛРД с использованием кварцсодержащих образцов, отобранных на загрязненных территориях Брянской области.

3.Впервые проведена верификация расчетных доз внешнего облучения с использованием данных метода ЛРД и величин конверсионных коэффициентов, рассчитанных с помощью метода стохастического моделирования, для перехода от поглощенных доз в кварцевых включениях к дозам облучения людей.

Практическая значимость.

1.По результатам инструментальной верификации расчетных методов ретроспективной дозиметрии и с использованием данных индивидуальных дозиметрических опросников выполнены расчеты индивидуальных доз облучения лиц с диагнозами "рак молочной железы", включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование по технологии "случай-контроль", проводимое на загрязненных территориях Брянской области.

2.Разработанный комплекс методик ЛРД может быть использован при оценке последствий облучения людей в случае экстремальных обстоятельств, вызванных потенциально возможными крупномасштабными радиационными авариями.

Основные положения, выносимые на защиту.

-Разработанная методика отбора кварцсодержащих образцов, подготовки и последующих измерений собранных образцов с применением TJI/OCJI стимуляции люминесцентного излучения для определения накопленных поглощенных доз внешнего облучения (с разделением на фоновую дозу и дозу, обусловленную аварийным облучением) обеспечивает возможность оценки накопленных доз с чувствительностью по величине накопленной поглощенной дозы внешнего гамма-излучения не ниже 20 мГр - даже через 15-20 лет после аварии на ЧАЭС. Это позволяет применять данную методику и в иных потенциально возможных радиационных инцидентах. -Успешное международное интерсличение разработанного метода ЛРД с использованием кварцсодержащих образцов, отобранных на загрязненных территориях Брянской области, и верификация расчетных доз внешнего облучения жителей загрязненных территорий с использованием данных метода ЛРД и конверсионных коэффициентов, рассчитанных с помощью метода стохастического моделирования, показали валидность метода ЛРД для его применения с целью ретроспективной дозиметрии. Апробация работы.

Апробация диссертации состоялась 3 сентября 2008г. (протокол № 228) на научно-практической конференции экспериментального радиологического сектора ГУ - Медицинский радиологический научный центр РАМН. Публикации.

Материалы диссертационной работы отражены в десяти опубликованных работах, в том числе в 7 журналах, рецензируемых ВАК МОиН РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов, списка литературы. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц, 41 рисунок и список литературы из 52 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования.

При люминесцентных измерениях был использован полуавтоматический люминесцентный ридер исследовательского класса RISOE TL/OSL System (Model TL/OSL-DA-15) с соответствующим программным обеспечением. Данный ридер позволяет проводить измерения в двух независимых режимах - как в режиме термостимуляции люминесцентного сигнала (ТЛ), так и в режиме оптической стимуляции люминесцентного сигнала (ОСЛ), что позволяет сравнить результаты дозиметрических измерений с помощью двух различных методов.

Оценки фоновых доз природного облучения осуществлены с применением трех независимых подходов: измерение содержания в кирпичах и в почве природных радионуклидов, результаты измерений методом

люминесцентной ретроспективной дозиметрии (ЛРД) образцов из хорошо экранированных от внешнего техногенного излучения кирпичей (кирпичи, расположенные внутри зданий), а также с применением стандартных А1203:С термолюминесцентных дозиметров (ТЛД), оставленных на длительное время на различных глубинах в стенах зданий. Дозы фонового облучения при транспортировке образцов и их хранении в лаборатории также измеряли с помощью А1203:С ТЛД.

Для измерения люминесцентного сигнала от детекторов А1203:С ТЛД использовалась система "Harshow 3500" с ТЛ ридером и соответствующим программным обеспечением. Система "Harshow 3500" осуществляет измерения люминесцентного сигнала только в режиме термостимуляции.

Для измерений активности 137Cs и естественных радионуклидов в отобранных образцах кирпичей (что необходимо для оценки фоновой накопленной дозы в образцах) использовали портативный гамма-спектрометр SNIP 204 G/F с полупроводниковым детектором RGS-P 1519 с кристаллом из сверхчистого германия (эффективность регистрации гамма-излучения - 15%) и свинцовой защитой толщиной 10 см. Для обработки гамма-спектров применялась программа GAMMAPLUS (SILENA, Италия).

Всего в ходе исследования в полевых условиях было отобрано 46 кварцсодержащих образцов кирпичей в населенных пунктах Брянской области с различными уровнями радиоактивного загрязнения. Каждый из первичных образцов был разделен на слои по глубине для изучения зависимости величины дозы по глубине кирпича. В результате общее число образцов для измерений составило 368. В местах пробоотбора кварцсодержащих образцов кирпичей проведены также послойные отборы проб почвы и измерения мощности экспозиционной дозы в воздухе (всего 1181 образцов почвы и 8267 измерений мощности экспозиционной дозы прибором ДРГ1-Т01). В каждой точке пробоотбора проводилось измерение географических координат с помощью системы GPS.

Для измерений активности 137Cs в отобранных образцах почвы использовался установленный на борту передвижной дозиметрической лаборатории "Рено-Мастер-1500" гамма-спектрометр CANBERRA S35+ с четырьмя Nal(Tl) сцинтилляционными детекторами (7,6x7,6 см) и свинцовой защитой (толщиной 3 см).

Измерения содержания естественных радионуклидов (EPH) в образцах кирпичей (для последующих оценок накопленной дозы фонового излучения) проводились на гамма-спектрометрическом комплексе, состоящим из полупроводникового детектора из высокочистого германия (модель RGC-Р1519), многоканального анализатора амплитуды импульсов SNIP 204G со свинцовой защитой толщиной 10 см.

Вслед за верификацией модели расчетов поглощенных доз были проведены дозиметрические расследования и оценки индивидуальных

поглощенных доз у 39 женщин в возрасте от 12 до 55 лет на момент аварии с установленными диагнозами "рак молочной железы ", проживающих в десяти районах Брянской области и в г. Брянске и включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование. Для индивидуализации поглощенных доз в молочной железе использовался стандартный дозиметрический опросник и соответствующая модель, описанные в работе (Итоговый отчет по Государственному контракту (договору) № 6/6.2.2.СБР от 19 апреля 2004 г. Номер работы в ЕТП НИОКР МЧС России - 6.2.2., г. Обнинск. ГУ-МРНЦ РАМН, 2005 г.), а неопределенность индивидуальных доз для каждой из обследованных была оценена методом стохастического варьирования величин параметров модели с использованием стандартной программы Crystall Ball. Эта же программа применялась и для статистического анализа полученных данных.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Международное интерсличение данных ЛРД с использованием образцов, отобранных на территории, загрязненной радионуклидами в результате аварии на ЧАЭС.

Для того, чтобы убедиться в валидности разработанного метода люминесцентной ретроспективной дозиметрии (ЛРД) для экспериментальной оценки накопленных доз внешнего облучения на территориях, загрязненных радионуклидами вследствие аварии на ЧАЭС, было проведено международное интерсличение результатов измерений.

Международное интерсличение проведено с ведущими лабораториями Европейского Союза, владеющими методами датирования керамических археологических образцов, которые, при согласовании и гармонизации методик, могут быть использованы и для целей ЛРД. Такого рода согласование было проведено в рамках совместного международного проекта КЕС со следующими лабораториями Европы: Лаборатория датирования Университета Хельсинки, Финляндия; Отдел исследований окружающей среды Университета Дарэма, Англия; Национальный исследовательский центр окружающей среды и здоровья (GSF), Германия. Для интерсличения были выбраны образцы, отобранные в процессе экспедиционных работ на радиоактивно загрязненных территориях Брянской области, в д. Заборье Красногорского района и н.п. Старый Вышков Новозыбковского района.

В целом выявлено отсутствие каких-либо значимых систематических различий между результатами измерений различными лабораториями (по сравнению с погрешностью результатов измерений). При этом было показано, что чувствительность применяемого метода ЛРД по величине накопленной дозы внешнего облучения определяется погрешностью измерений и по своей величине не хуже 20 мГр. В качестве примера на рисунке 1 приведены результаты международного интерсличения данных по образцу кирпича,

отобранного из стены здания бывшей текстильной фабрики в д. Заборье Красногорского района Брянской области.

Как уже было отмечено выше, данные на рисунке 1 приведены с вычетом фоновой дозы. Вообще говоря, фоновая доза за счет внешнего гамма-излучения от естественных радионуклидов и за счет космического излучения

О 20 40 60 во 100 120

Глубина, мм

Рис I. Профиль изменения накопленной поглощенной дозы в кирпиче (ось ординат, относительные единицы) в зависимости от глубины в кирпиче (ось абсцисс, мм): сравнение данных четырех лабораторий (ГУ-МРНЦ РАМН; Университет Хельсинки, Финляндия; Университет Дарэма, Англия; вБР, Германия) для образца кирпича, отобранного в д. Заборье Красногорского района Брянской области из стены бывшей текстильной фабрики. Фоновая доза вычтена. "Возраст" здания - 29±2 года.

Фоновая накопленная доза - 73±7 мГр. Максимальная накопленная аварийная доза в кирпиче на глубине Ю мм - 302±36 мГр. Накопленная аварийная доза в воздухе в референтной точке - 515±80 мГр. Загрязнение почвы 137Сз в месте пробоотбора - 4460±340 кБк/м2, в расчете на 1986 г.

изменяется с глубиной внутри стены за счет эффектов поглощения и рассеяния гамма-квантов в веществе стены, поэтому желательно провести оценку этой зависимости. С этой целью нами был проведен соответствующий эксперимент с применением двух независимых методов оценки фоновой дозы - по кварцевым включениям в кирпичи и с использованием стандартных ТЛ А1203 дозиметров, размещенных для экспонирования на различных глубинах в том же кирпиче, откуда в последующем были извлечены кварцевые фрагменты для измерений методом ЛРД. Для проведения эксперимента было выбрано здание кормокухни вивария ГУ-МРНЦ РАМН, расположенное на незагрязненной территории экспериментального радиологического сектора и имеющее "возраст" 45 лет (по архивным данным). Результаты сравнения полученных двумя методами профилей фоновой дозы гамма-излучения по глубине в кирпиче представлены на рисунке 2.

глубина, мм

« дозиметры ■ кварц

Рис. 2. Результаты сравнения профилей мощности гамма-компоненты фоновой дозы по глубине в кирпиче, полученные по результатам измерений кварцевых включений в кирпиче (метод ОСЛ) и по результатам измерений А120з:С дозиметрами (метод ТЛ).

Как следует из данного рисунка, получено достаточно хорошее совпадение данных двух серий независимых измерений разными методами (ОСЛ и ТЛ) и по двум типам дозиметров - природных кварцевых включений и А1203:С дозиметрами. Имеет место тенденция к увеличению фоновой дозы гамма-излучения с глубиной в стене, что обусловлено фактором накопления рассеянного излучения от космического облучения и гамма-облучения от естественных радионуклидов в окружающей среде и материале кирпичей стены.

Итак, валидность разработанного метода ЛРД подтверждается результатами международного интерсличения. Следовательно, этот метод может с уверенностью применяться для верификации расчетных доз внешнего облучения населения, проживающего на территориях, загрязненных радионуклидами в результате аварии на ЧАЭС.

Верификация расчетных поглощенных доз методом ЛРД.

Поскольку достигнутая чувствительность метода ЛРД по величине накопленной дозы ограничена значением 20 мГр, то для обеспечения сравнения расчетных и экспериментальных величин необходимо использовать данные,

полученные на территориях с достаточно высокими уровнями радиоактивного загрязнения с тем, чтобы сравниваемые величины доз находились в диапазоне более 20 мГр.

В связи с этим для целей верификации кварцсодержащие образцы кирпичей были отобраны на наиболее загрязненной населенной территории Красногорского района Брянской области - в деревне Заборье. Эта деревня является самым загрязненным населенным пунктом на территории Российской Федерации (в 1986 г. загрязнение почвы по 137Cs составляло, в среднем по деревне, 4329 кБк/м2).

Для обеспечения наличия данных индивидуальной дозиметрии, полученных расчетным методом, среди жителей этой деревни было проведено индивидуальное дозиметрическое расследование и оценены индивидуальные накопленные дозы внешнего и внутреннего облучения всего тела, а также их погрешности.

Ниже приведены результаты оценок индивидуальных доз, полученных методом ЛРД и расчетным методом.

Для оценки накопленных доз внешнего облучения методом ЛРД в деревне Заборье были отобраны образцы кирпичей из стен двух расположенных по соседству и построенных приблизительно в один и тот же период времени ("возраст" зданий на момент обследования составлял, по архивным данным, 30 лет и 32 года). Были взяты образцы из внешних стен зданий на высоте 1 м над поверхностью почвы. Вблизи зданий, из стен которых отбирались образцы, были проведены детальные исследования распределения плотности загрязнения почвы l37Cs. Установлено, что средняя плотность загрязнения почвы l37Cs в на территории мест пробоотбора (на площади 50x50 метров), приведенная к 1986 г., равна 5620 кБк/м2, что превышает среднюю загрязненность населенного пункта (4329 кБк/м2). Для оценки фоновых доз природного облучения использовались результаты измерений содержания в кирпичах и в почве природных радионуклидов, а также результаты измерений образцов из хорошо экранированных кирпичей (кирпичи, расположенные внутри зданий). Накопленная природная фоновая доза оказалась равной 81 ± 7 мГр и 90 ± 9 мГр (погрешность - стандартное отклонение из 10 измерений образцов) для двух зданий, из стен которых были отобраны образцы кирпичей, Фоновые дозы для обоих зданий близки по величине, что согласуется с тем фактом, что эти здания были построены приблизительно в один и тот же период времени).

В таблице 1 представлены результаты оценок накопленных доз внешнего облучения на различных глубинах от внешних поверхностей стен обоих зданий. Накопленные дозы приведены уже с вычетом фоновой дозы, то есть, приведенные величины характеризуют накопленные в кирпичах дозы внешнего облучения за счет радиоактивного загрязнения в результате аварии на ЧАЭС.

Для дальнейших оценок накопленной экспозиционной дозы в воздухе в качестве референтной точки по глубине в стене была выбрана глубина 5-21 мм.

Таблица 1. Результаты оценок методом ЛРД накопленных доз внешнего

Здания Код образца Глубина в стене здания, мм Накопленная "аварийная" доза внешнего облучения, ±"стандартное отклонение"

Здание 1 ZB-1-1 5-21 360 ±45

-II- ZB-1-2 21-36 235 ±42

-II- ZB-1-3 36-51 205 ±40

-II- ZB-1-4 51-66 181 ±22

-II- ZB-1-5 66-81 146 ±18

-II- ZB-1-6 81-96 135 ± 16

-II- ZB-1-7 105-115 85 ±12

Здание 2 ZB-2-1 05-21 347 ±17

ZB-2-2 96-111 99 ± 16

Как следует из таблицы 1, величины накопленных доз на этой глубине (впрочем, как и на глубине в стене 96-115 мм), близки по величине для обоих зданий. Причина этого понятна, поскольку оба здания расположены недалеко друг от друга, то есть на одном и том же "пятне" загрязнения. Из данных в таблице видно, что накопленная доза по глубине уменьшается, что объясняется эффектом поглощения и рассеяния внешнего облучения материалом стены различной толщины.

Средняя для обоих зданий накопленная доза внешнего облучения в кирпиче на глубине в стене 5-21 мм равна 353 мГр±48 мГр (погрешность характеризует стандартное отклонение из измерений 10 аликвот образцов для каждой глубины).

Следующим шагом является переход от величины накопленной дозы в кирпиче к величине накопленной дозы в референтной точке в воздухе (в соответствии с методикой эта точка расположена на высоте 1 м над уровнем земли и на расстоянии 25 м от точек пробоотбора образцов кирпичей). Затем на основании величины накопленной дозы в воздухе необходимо осуществить оценку величины дозы внешнего облучения населения. Именно эта величина, исходными данными для получения которой явились результаты инструментальных измерений дозы методом ЛРД, и использована для сравнения с расчетными величинами доз облучения населения на основании данных индивидуального дозиметрического расследования.

Коэффициент перехода от дозы, накопленной в кирпиче на глубине 5-21 мм от внешней поверхности в стене, к дозе в референтной точке в воздухе (1 м над поверхностью земли на расстоянии 25 м от стены), равный 1,8±0,1 , был рассчитан методом Монте-Карло для реальной геометрии облучения. Таким образом, накопленная доза в воздухе вблизи точки пробоотбора оказалась равной 635 мГр±111 мГр.

С использованием этого значения была оценена основанная на данных ЛРД накопленная доза внешнего облучения для взрослых обитателей деревни Заборье с учетом среднего уровня радиоактивного загрязнения в данном населенном пункте (4329 кБк/м2) и уменьшения дозы за счет радиоэкологических факторов - особенностей поведения и защитных свойств жилых домов, экранирования снегом в зимний период и т.д. (величины модифицирующих факторов дозы взяты из работы Методические Указания МУ 2.6.1.579-96. Минздрав России. М., 1996). Соответствующие величины этих факторов были приняты во внимание и при расчетах индивидуальных доз на основе индивидуальных опросников.

Полученная методом ЛРД оценка средней накопленной поглощенной во всем теле взрослых жителей деревни Заборье равна 120 мЗв с погрешностью 20 мЗв (стандартное среднеарифметическое отклонение).

По полученным на основе индивидуальных опросников расчетная оценка накопленной средней дозы внешнего облучения для выборки из 42 обследованных жителей с учетом реальной информации об их миграции и передвижениях составляет 112 мЗв.

Следовательно, оценка среднего значения накопленной дозы внешнего облучения для 42 взрослых жителей деревни Заборье, полученная на основании данных индивидуального дозиметрического обследования (112 мЗв), находится в хорошем согласии с дозой, оцененной на основе ЛРД методики - 120 мЗв (если принять во внимание погрешность ЛРД дозы, равную 20 мГр. Несколько меньшее значение расчетной дозы (112 мЗв) по сравнению с оценкой дозы, основанной на ЛРД измерениях (120 мЗв), можно объяснить более детальным учетом частоты и длительности отъездов обследованных жителей из загрязненной территории, что было установлено с помощью индивидуальных опросников.

Результаты оценкн доз облучения всего тела и молочной железы у лиц, включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование

в Брянской области.

После успешного проведения международного интерсличения метода ЛРД и верификации расчетных доз было проведено индивидуальное дозиметрическое расследование для 39 лиц с верифицированными диагнозами рака молочной железы в период с 2000 г. по 2003 г., проживающих с 26 апреля 1986 года на загрязненных радионуклидами территориях Брянской области и включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование. Все

сведения, включенные в опросники и в сопровождающие документы, занесены в базу данных, использованную для индивидуализации расчетных оценок поглощенных доз во всем теле и молочной железе. Погрешности оценок индивидуальных накопленных доз (геометрическое стандартное отклонение -ОБО) оценивали методом Монте-Карло путем варьирования исходных параметров расчетной модели. Использовали эмпирические характеристики вариабельности этих параметров. Для каждой индивидуальной дозы было проведено 1000 расчетов со случайно распределенными исходными параметрами. Интервал значений вБО для всех обследованных составляет 1,4 -1,8. В качестве примера распределение оцененных величин индивидуальных поглощенных доз в молочной железе приведено на рисунке 3.

Установлено, что дозы облучения молочной железы превышают дозы облучения всего тела. Однако это превышение невелико (от 5% до 25%, в среднем около 10%), что, впрочем, не удивительно, если принять во внимание большую проникающую способность гамма-излучения и относительно равномерное распределение в организме радионуклидов цезия-137 и цезия-134 - основных дозообразующих радионуклидов в отдаленные после аварии на ЧАЭС период.

Анализ данных показывает, что величины индивидуальных суммарных накопленных доз облучения всего тела и молочной железы распределены крайне неравномерно между обследованными пациентами: минимальная доза облучения всего тела составляет 0,5 мЗв, максимальная - 230 мЗв, а минимальные и максимальные дозы облучения доза молочной железы составляют 0,55 мГр и 250 мГр, соответственно (то есть превышение максимальных доз над минимальными дозами достигает 400-500 крат). Важным обстоятельством является то, что, судя по оценкам неопределенностей индивидуальных доз, эти различия достоверны. При этом средняя доза и медианная доза для всего тела равны 33 мЗв и 8,7 мЗв, соответственно, а средняя и медианная дозы для молочной железы равны 35 мГр и 9,6 мГр , соответственно. Большое различие между величинами средних и медианных доз указывает на то, что статистическое распределение индивидуальных доз имеет длинный "хвост" в области больших величин, которые многократно (в 510 раз) превышают средние и медианные значения (рисунок 3).

Представленная в данной работе оценка неопределенностей для ретроспективно установленных индивидуальных поглощенных доз в молочной железе предоставляет уникальную возможность оценить достоверность выводов о принадлежности того или иного лица к группе с более высокими или более низкими дозами облучения. Так, например, все лица с индивидуальными дозами "100 мГр и более" имеют дозы, которые достоверно (в пределах 95% интервала достоверности) превышают величины индивидуальных доз у всех лиц с дозами "50 мГр и менее". Такая же достоверная разница на индивидуальном уровне имеет, например, место между всеми лицами,

попавшими в дозовый интервал "50 мГр и более" и всеми лицами в дозовом интервале "10 мГр и менее".

Рис. 3. Распределение индивидуальных накопленных суммарных поглощенных доз в молочной железе для 39 обследованных пациентов. число лиц в соответствующем диапазоне индивидуальных доз, йМ.

Естественно, аналогичным образом можно оценить и достоверность различий в величинах доз между любыми двумя лицами из обследованной группы пациентов. Здесь следует отметить, что наличие информации о неопределенности оценки индивидуальной дозы могло бы быть очень полезным при решении вопросов в работе комиссий по установлению связи заболеваний с радиационным воздействием.

Установленный в данной работе факт крайне большой неравномерности распределения величин индивидуальных доз и наличия в дозовом распределении "хвоста" в области доз, многократно и достоверно превышающих среднее значение дозы для всей группы обследованных лиц, имеет принципиальную важность. Он означает, что использование среднегрупповых (или медианных) доз для характеристики облучаемости отдельных индивидуумов неправомочно (по крайней мере, для условий дозоформирования вследствие аварии на ЧАЭС), поскольку усредненные дозовые характеристики, фактически скрывают группы повышенного радиационного воздействия - а именно лиц, у которых индивидуальные дозы многократно превышают средние величины. В то же время усредненные дозовые характеристики завышают оценки степени радиационного воздействия

для значительной части лиц, имеющих очень малые величины индивидуальных накопленных доз.

Отсюда следует, что индивидуальный подход в оценках доз облучения населения позволяет выявить группы повышенного радиационного воздействия (например, к такой группе можно отнести 8 пациентов из 39 обследованных в данной работе с накопленными дозами облучения молочной железы в диапазоне от 50 до 250 мГр).

Сам факт крайне неравномерного облучения населения в условиях радиационного воздействия вследствие аварии на ЧАЭС не удивителен. Он объясняется, с одной стороны, неравномерным распределением уровней радиоактивного загрязнения в пределах территорий районов и даже в пределах отдельных населенных пунктов, а с другой стороны - индивидуальными особенностями поведения, проживания и передвижений отдельных лиц на загрязненных территориях, что существенно влияет на условия дозоформирования и, соответственно, на величины индивидуальных доз.

Выводы

1. Полученные в ходе работы результаты, с учетом успешно проведенного международного интерсличения, позволяют заключить, что разработанная и примененная методика ЛРД с использованием природных кварцевых включений в кирпичи строений, позволяет оценить накопленные дозы внешнего облучения даже через 15-20 лет после радиационного воздействия при чувствительности метода не ниже 20 мГр по величине накопленной дозы. Этот факт является обнадеживающим для применения данного метода в иных потенциально возможных радиационных авариях.

2. Использование инструментального метода ЛРД для верификации расчетных доз внешнего облучения жителей территории, загрязненной в результате аварии на ЧАЭС, показало валидность применяемой расчетной методики.

3. После успешного проведения международного интерсличения метода ЛРД и верификации расчетных доз были проведены расчетные оценки индивидуальных накопленных поглощенных доз и их погрешностей для 39 лиц с диагнозами "рак молочной железы", включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование и проживающих на загрязненных радионуклидами территориях Брянской области.

4. Анализ полученных данных показал, что величины индивидуальных суммарных накопленных доз облучения всего тела и молочной железы распределены крайне неравномерно между обследованными пациентами: минимальная доза облучения всего тела составляет 0,5 мЗв, максимальная -230 мЗв, а минимальные и максимальные дозы облучения доза молочной железы составляют 0,55 мГр и 250 мГр, соответственно. Важным

обстоятельством является то, что, судя по оценкам неопределенностей индивидуальных доз, эти различия достоверны. При этом средняя доза и медианная доза для всего тела равны 33 мЗв и 8,7 мЗв, соответственно, а средняя и медианная дозы для молочной железы равны 35 мГр и 9,6 мГр, соответственно. Большое различие между величинами средних и медианных доз указывает на то, что статистическое распределение индивидуальных доз имеет длинный "хвост" в области больших величин, которые многократно (в 5-10 раз) превышают средние и медианные значения, что указывает на наличие групп населения с повышенным радиационным воздействием при достаточно малых величинах средних и медианных доз.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Степаненко В.Ф., Орлов М.Ю., Петин Д.В., Тикунов Д.Д., Борышева Н.Б., Иванников А.И., Скворцов В.Г., Яськова Е.К., Колыженков Т.В., Крюкова И.Г., Московко Л.И., Цыб А.Ф., Прошин А.Д., Ривкинд Н.Б. Ретроспективная индивидуальная дозиметрия в населенном пункте с высоким радиоактивным загрязнением //Атомная Энергия, 2003. -Том 95, Вып.1.- С. 60-67.

2. Орлов М.Ю., Степаненко В.Ф., Хамидова Л.Г., Колыженков T.B., Хоши М., Такада Дж. Расчет методом Монте-Карло распределений дозы гамма-излучения внутри стены здания и в воздухе //Атомная Энергия, 2003. - Том 95, Вып. 6,- С. 479-483.

3. I.K. Bailiff, V. F. Stepanenko, H.Y. Goeksu, L. Botter-Jensen, L. Brodski, V. Chumak, V. Correcher, A. Delgado, V. Golikov, H. Jungner, L.G. Khamidova, T.V. Kolizshenkov, I. Likhtarev, R. Meckbach, S. A. Petrov, S. Sholom. Comparison of retrospective luminescence dosimetry with computational modelling in two highly contaminated settlements downwind of the Chernobyl NPP. Health Physics, 2004. -Vol. 86, N 1. - P. 25-41

4. I.K. Bailiff, V. F. Stepanenko, H.Y. Goeksu, H. Jungner, S.B. Balmukhanov, T.S. Balmukhanov, L.G. Khamidova, V.I. Kisilev, I.B. Kolyado, T.V. Kolizshenkov, Y.N. Shoikhet, A.F. Tsyb. The Application of Retrospective Luminescence Dosimetry in Areas Affected by Fallout from the Semipalatinsk Nuclear Test Site: An Evaluation of Potential. Health Physics, 2004. - Vol. 87, N 6.-P. 625-641.

5 I.K. Bailiff, V. F. Stepanenko, H.Y. Guksu, L. Bmtter-Jensen, V. Correcher, A. Delgado, H. Jungner, L.G., Khamidova, T.V. Kolizshenkov, R. Meckbach, D.V. Petin, M.Yu. Orlov, S.A. Petrov. Retrospective luminescence dosimetry: development of approaches to application in populated areas downwind of the Chernobyl NPP. Health Physics, 2005. - V.89, N 3.- P.233-246.

6. V.F. Stepanenko, M.Hoshi, M. Yamamoto, A. Sakaguchi, J. Takada, H. Sato, E.K. laskova, T.V. Kolyzshenkov, I.G. Kryukova, K.N. Apsalikov, B.I. Gusev, H.

Jungner. International Intercomparison of Retrospective Luminescence Dosimetry Method: Sampling and Distribution of the Brick Samples from Dolon' village, Kazakhstan. Journal of Radiation Research, 2006. -V. 47, Suppl.A.- P. A15-A21

7. Степаненко В.Ф., Орлов М.Ю., Петин Д.В., Тикунов Д.Д., Борышева Н.Б., Иванников А.И., Скворцов В.Г., Яськова Е.К.,Колыженков Т.В., Крюкова И.Г., Московко Л. И., Цыб А.Ф. Сравнение расчетного и инструментального методов индивидуальной ретроспективной дозиметрии у жителей населенного пункта с высоким радиоактивным загрязнением вследствие аварии на ЧАЭС // Радиация и риск, 2006. - Том 15, N 1-2. - С. 147-156.

8. V. F. Stepanenko, I.K. Bailiff, M.Hoshi, V.G. Skvortsov , A. I. Ivannikov, E.K. Iaskova, M.Yu. Orlov, I.G. Kryukova, T.V. Kolizshenkov, A. Kadiev, A. F. Tsyb. Instrumewnal and modeling methods of retrospective dosimetry: application for dose reconstruction in high irradiated settlements following Chernobyl accident and nuclear tests in Semipalatinsk nuclear test site. I. Journal of Radiation Research, 2007. - V.4,N 1.-P.1-9.

9. Степаненко В.Ф., Орлов М.Ю., Скворцов В.Г., Иванников А.И., Колыженков Т.В., Петин Д.В., Крюкова И.Г., Калашникова Е.Г., Кадиев А.Ю., Цыб А.Ф. Индивидуальная ретроспективная дозиметрия на территориях с радиоактивным загрязнением вследствие аварии на ЧАЭС: инструментальные и расчетные методы //В: "Научное обеспечение программы совместной деятельности по преодолению последствий Чернобыльской катастрофы в рамках Союзного государства на 2002-2205 годы". Комитет по проблемам последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС при Совете Министров Республики Беларусь (Госкомчернобыль при СМ Республики Беларусь). Минск,2004,- С.21-25.

10. Stepanenko V.F., Ivannikov A.I., Orlov M.Yu. Skvortsov V.G., Iaskova E.K., Kryukova I.G., Kolyzshenkov T.V., Baillif I.K., Goksu H.Y., Jungner H., Zhumadilov K.Sh., Apsalikov K.N., Tanaka K., Endo S., Hoshi M. The 1st Nuclear Test in the Former USSR of 29 August, 1949: Comparison of Individual Dose Estimates by ESR Retrospective Dosimetry with Calculations and Luminescence retrospective Dosimetry data for Dolon' Village, Kazakhstan //In: Abstracts of 2nd International Conference on Biodosimetry and 7th International Symposium on EPR Dosimetry and Applications, USUHS, Bethesda, Maryland, USA, 2006.-P.-34.

Заказ 3001 Подписано в печать 05.11.2008 г. Тираж 100 Объем 1 п.л. Формат 60х84'/)б

Отпечатано в МП «Обнинская типография» 249035 Калужская обл., г. Обнинск, ул. Комарова, 6

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Колыженков, Тимофей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 .ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Значимость проблемы ретроспективной оценки доз облучения населения с использованием метода люминесцентной дозиметрии.

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ГЛАВА 3РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1 Результаты получения первичных данных для инструментальной верификации расчетной модели реконструкции доз внешнего облучения населения на радиоактивно загрязненных территориях Брянской области вследствие аварии на ЧАЭС: разработка методологии ЛРД и ее применение

3.2 Назначение и область применения разработанной методики ЛРД.

3.3 Погрешности измерений.

3.4 Результаты разработки способов пробоотбора, вспомогательных устройств, материалов, методологии измерений.

3.5 Измерения оптико-стимулированной люминесценции (ОСЛ).

3.6 Измерения термостимулированной люминесценции (ТЛ).

3.7 Процедура калибровки встроенного в ридер источника.

3.8 Разработка методики и оценка величины фоновой дозы от природного излучения: полученные результаты.

3.9 Результаты разработки процедуры пересчета от накопленной дозы в кирпиче к величине накопленной дозы в референтной точке в воздухе в месте пробоотбора и к величине эффективной накопленной дозы в теле человека

3.10 Результаты применения метода ЛРД на территориях, Брянской области, загрязненных радионуклидами вследствие аварии на ЧАЭС.

3.11 Международное интерсличение данных ЛРД с использованием образцов, отобранных на территории, загрязненной радионуклидами в результате аварии на ЧАЭС.

3.12 Результаты построения эмпирической зависимости для оценки накопленной дозы внешнего облучения на основе первичных радиоэкологических данных.

3.13 Результаты верификации модели для расчетов средних доз внешнего облучения с использованием данных ЛРД и эмпирической зависимости на основе первичных радиоэкологических данных.

3.14 Результаты оценки доз облучения всего тела и молочной железы у лиц, включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование в

Брянской области.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Реконструкция поглощенных доз внешнего гамма-облучения после аварии на ЧАЭС с применением методов люминесцентной дозиметрии и стохастического моделирования"

Актуальность исследования

Разработка и применение инструментальных методов ретроспективного определения накопленных поглощенных доз облучения всего тела и отдельных органов жителей территорий, загрязненных после аварии на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС), являются актуальной научно-практической задачей в связи с тем, что существующие оценки накопленных доз являются, в основном, результатами весьма консервативных расчетов по математическим моделям и, соответственно, требуют инструментальной верификации.

Корректные оценки доз облучения населения необходимы для дозиметрической поддержки радиационно-эпидемиологических исследований, а также для обеспечения дозиметрической информацией при принятии решений медицинского и социально-экономического характера в рамках задач по социально-экономической и медицинской реабилитации населения, проживающего на загрязненных территориях.

В настоящее время все более широкое применение получают физические (ТЛ/ОСЛ) и биологические (ЭПР) инструментальные методы ретроспективной дозиметрии, применяемые для восстановления накопленных доз внешнего облучения в результате неконтролируемых радиационных воздействий на человека.

В данной работе в качестве таких методов разработаны и применены методы люминесцентной ретроспективной дозиметрии (ЛРД) термолюминесцентной (ТЛ) и оптико-стимулированной (ОСЛ) дозиметрии по кварцсодержащим объектам окружающей человека среды. Для этого использованы кварцевые включения в кирпичи строений, находящихся на загрязненных радионуклидами территориях. Фактически, кварцевые включения в кирпичах служат естественными накапливающими дозиметрами.

Полученные методами ТЛУОСЛ дозиметрии результаты измерений величин накопленных поглощенных доз внешнего облучения в кварцевых включениях использованы для верификации поглощенных доз, оцененных с помощью математических моделей. Далее, после проведенной верификации, результаты работы были использованы для расчетов индивидуальных доз облучения лиц, с установленными диагнозами "рак молочной железы", включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование по технологии "случай-контроль", проводимого на загрязненных территориях Брянской области.

Пересчет результатов дозиметрических измерений кварцевых включений в кирпичах к дозам облучения людей осуществлен с помощью соответствующих конверсионных коэффициентов, которые вычислены для реальных ситуаций, характеризующих основные факторы дозообразования при внешнем облучении человека, находящегося на радиоактивно загрязненной территории. Расчет этих конверсионных коэффициентов проведен с помощью метода стохастического моделирования (метод Монте-Карло) процессов прохождения ионизирующего излучения через вещество с учетом реальной геометрии облучения.

После проведения инструментальной верификации расчетной модели индивидуализация поглощенных доз внешнего облучения лиц, обследованных в рамках пилотного радиационно-эпидемиологического исследования, осуществлена с помощью индивидуальных дозиметрических опросников, а оценка неопределенностей индивидуальных доз проведена методом стохастического варьирования значений входящих в расчетную модель параметров в соответствии с эмпирически установленными статистическими распределениями величин этих параметров.

Цель исследования

Разработать и применить на территориях Брянской области, загрязненных радионуклидами в результате аварии на ЧАЭС, высокочувствительные инструментальные методы реконструкции поглощенных доз внешнего гамма-облучения с использованием методик люминесцентной дозиметрии и стохастического моделирования с целью использования этих методов для верификации расчетных моделей оценки доз, а также для последующего применения результатов инструментальной верификации при расчетах индивидуальных доз, облучения лиц, с диагнозами "рак молочной железы", включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование по технологии "случай-контроль", проводимого на загрязненных территориях Брянской области.

Задачи исследования:

1. В экспедиционных условиях отработать методологию пробоотбора и собрать кварцсодержащие образцы кирпичей из стен зданий для последующего анализа; провести необходимое документирование мест отбора образцов и самих образцов; измерить мощности доз гамма-излучения в воздухе, собрать образцы почвы для последующих гамма-спектрометрических измерений. Провести сбор кварцсодержащих образцов из хорошо экранированных частей зданий для последующей оценки фоновых доз;

2. Разработать и реализовать технологию выделения и обработки кварцевых фрагментов в кирпичах зданий и соответствующих TJI/OCJI дозиметрических измерений естественных кварцевых включений с целью достижения чувствительности метода не ниже 20 мГр по величине накопленной дозы;

3. Разработать и реализовать методику оценки доз фонового излучения в кварцевых включениях за счет естественных радионуклидов и космического излучения;

4. Провести международное интерсличение разработанного метода ЛРД с использованием кварцсодержащих образцов, отобранных на загрязненных территориях Брянской области.

5. Провести верификацию расчетных доз внешнего облучения людей с использованием, данных метода ЛРД и величин конверсионных коэффициентов для перехода от поглощенных доз в кварцевых включениях к дозам облучения людей, рассчитанных с помощью метода стохастического моделирования.

6. По результатам инструментальной верификации методом ЛРД расчетных методов ретроспективной дозиметрии и с использованием данных индивидуальных дозиметрических опросников провести расчеты индивидуальных доз, облучения лиц, с диагнозами "рак молочной железы", включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование по технологии "случай-контроль", проводимого на загрязненных территориях Брянской области.

Научная новизна:

1. Впервые разработан комплекс методик ЛРД:

-разработана и реализована в полевых условиях на радиоактивно загрязненных территориях Брянской области методика пробоотбора кварцсодержащих образцов;

-разработана методика подготовки и измерений отобранных образцов методами ЛРД (ТЛ/ОСЛ) для определения накопленных поглощенных доз (с разделением на фоновую дозу и дозу, обусловленную аварийным облучением на территории Брянской области) в кварцевых включениях с чувствительностью по величине накопленной поглощенной дозы внешнего гамма-излучения не ниже 20 мГр.

2. Впервые проведено успешное международное интерсличение разработанного метода ЛРД с использованием кварцсодержащих образцов, отобранных на загрязненных территориях Брянской области.

3. Впервые проведена верификация расчетных доз внешнего облучения людей с использованием, данных метода ЛРД и величин конверсионных коэффициентов для перехода от поглощенных доз в кварцевых включениях к дозам облучения людей, рассчитанных с помощью метода стохастического моделирования.

Практическая значимость:

1. По результатам инструментальной верификации методом ЛРД расчетных методов ретроспективной дозиметрии и с использованием данных индивидуальных дозиметрических опросников выполнены расчеты индивидуальных доз облучения лиц, с диагнозами "рак молочной железы", включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование по технологии "случай-контроль", проводимого на загрязненных территориях Брянской области.

2. Разработанный комплекс методик ЛРД может быть использован при оценке последствий облучения людей в случае экстремальных обстоятельств, вызванных потенциально возможными крупномасштабными радиационными авариями.

Основные положения, выносимые на защиту:

-Разработанная методика отбора кварцсодержащих образцов, подготовки и последующих измерений собранных образцов с применением ТЛ/ОСЛ стимуляции люминесцентного излучения для определения накопленных поглощенных доз внешнего облучения (с разделением на фоновую дозу и дозу, обусловленную аварийным облучением) обеспечивает возможность оценки накопленных доз с чувствительностью по величине накопленной поглощенной дозы внешнего гамма-излучения не ниже 20 мГр даже через 20 лет после аварии на ЧАЭС. Это позволяет применять данную методику и в иных потенциально возможных радиационных инцидентах.

-Успешное международное интерсличение разработанного метода ЛРД с использованием кварцсодержащих образцов, отобранных на загрязненных территориях Брянской области и верификация расчетных доз внешнего облучения жителей загрязненных территорий с использованием данных метода ЛРД и конверсионных коэффициентов, рассчитанных с помощью метода стохастического моделирования, а также проведенное сравнение данных ретроспективной дозиметрии с использованием метода ЛРД и расчетных методов, показало валидность метода ЛРД для его применения для целей ретроспективной дозиметрии.

Связь с основными научными направлениями работы ГУ-МРНЦ РАМН

Диссертационная работа выполнялась в рамках следующей тематики НИР ГУ-МРНЦ РАМН: "Обоснование и разработка инструментальных методов реконструкции накопленных доз облучения организма жителей РФ, подвергшихся радиационному воздействию" (№ государственной регистрации: 01.9.90 002855, 1999-2003 г.), а также в рамках государственного контракта ГУ-МРНЦ РАМН "Обоснование, разработка и апробация методов реконструкции индивидуальных накопленных доз облучения молочной железы для случаев рака молочной железы на территориях Брянской области, загрязненных радионуклидами в результате аварии на ЧАЭС" (№ гос. регистрации 0120.0 407145, 2007 г.)

Тема диссертации утверждена Ученым Советом ГУ-МРНТТ РАМН 18 августа 2001 г., протокол № 12.

Апробация работы

Апробация диссертации состоялась 3 сентября 2008г. (протокол № 228) на научной конференции экспериментального радиологического сектора ГУ — Медицинский Радиологический Научный Центр РАМН.

Публикации результатов исследования

Материалы диссертационной работы отражены в десяти опубликованных работах, в том числе в семи журналах, рецензируемых ВАК МОиН РФ.

Заключение Диссертация по теме "Радиобиология", Колыженков, Тимофей Владимирович

ВЫВОДЫ

1. Полученные в ходе работы результаты, с учетом успешно проведенного международного интерсличения, позволяют заключить, что разработанная и примененная методика ЛРД с использованием природных кварцевых включений в кирпичи строений, позволяет оценить накопленные дозы внешнего облучения даже через 15-20 лет после радиационного воздействия при чувствительности метода не ниже 20 мГр по величине накопленной дозы. Этот факт является обнадеживающим для применения данного метода в иных потенциально возможных радиационных авариях.

2. Использование инструментального метода ЛРД для верификации расчетных доз внешнего облучения жителей территории, загрязненной в результате аварии на ЧАЭС, показало валидность применяемой расчетной методики.

3. После успешного проведения международного интерсличения метода ЛРД и верификации расчетных доз были проведены расчетные оценки индивидуальных накопленных поглощенных доз и их погрешностей для 39 лиц с диагнозами "рак молочной железы", включенных в пилотное радиационно-эпидемиологическое исследование и проживающих на загрязненных радионуклидами территориях Брянской области.

4. Анализ полученных данных показал, что величины индивидуальных суммарных накопленных доз облучения всего тела и молочной железы распределены крайне неравномерно между обследованными пациентами: минимальная доза облучения всего тела составляет 0,5 мЗв, максимальная — 230 мЗв, а минимальные и максимальные дозы облучения доза молочной железы составляют 0,55 мГр и 250 мГр, соответственно. Важным обстоятельством является то, что, судя по оценкам неопределенностей индивидуальных доз, эти различия достоверны. При этом средняя доза и медианная доза для всего тела равны 33 мЗв и 8,7 мЗв, соответственно, а средняя и медианная дозы для молочной железы равны 35 мГр и 9,6 мГр, соответственно. Большое различие между величинами средних и медианных доз указывает на то, что статистическое распределение индивидуальных доз имеет длинный "хвост" в области больших величин, которые многократно (в 5-10 раз) превышают средние и медианные значения, что указывает на наличие групп населения с повышенным радиационным воздействием при достаточно малых величинах средних и медианных доз.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Колыженков, Тимофей Владимирович, Обнинск

1. International Commission on Radiation Units and Measurements. Retrospective assessment of exposures to ionizing radiation. ICRU Report 68. International Commission on Radiation Units and Measurements, Bethesda, USA, 2002.

2. McKeever S.W.S.Cambridge. Thermoluminescence of solids. Cambridge University Press, 1985.

3. I.K.Bailiff. Retrospective dosimetry with ceramics, 1997.

4. L. Boetter-Jensen. Luminescence techniques: instrumentation and methods, 1997.

5. I.K. Bailiff, V.F. Stepanenko. Retrospective dosimetry and dose reconstruction. International scientific collaboration on the consequences of the Chernobyl accident (1991-1995). EUR 16540 en, ECSC-EC-EAEC, Brussels-Luxembourg, 1996. P. 115.

6. Higashimura Т., Ichikawa Y., Sidei T. Dosimetry of atomic bomb radiation in Hiroshima by thermoluminescenece of roof tiles. Science. 1963. - N. 139. - P. 1284-1285.

7. Haskell E.H. Radiation Effects Research Foundation, 1983. P. 32-44.

8. Akselrod M.S., Kortov V.S., Kravetsky D.J., Gotlib V.I. Highly sensitive thermoluminescent anion defect a-A1203: single crystal detector // Radiat. Prot. Dosim, 1990. N 32, - P. 15-20.

9. Итоговый отчет по Государственному контракту (договору) № 6/6.2.2.СБР от 19 апреля 2004 г. Номер работы в ЕТП НИОКР МЧС России -6.2.2., г. Обнинск. ГУ-МРНЦ РАМН, 2005.

10. Данные по радиоактивному загрязнению населенных пунктов РСФСР цезием-137 и стронцием-90 (на март 1990 г.). Обнинск, Госкомгидромет СССР, 1990.

11. Briemeister, J.F., 1997. MCNP-a general Monte-Carlo n-particle transport code. Version 4B, la-12625-m, Los Alamos.

12. Cristy, M., Eckerman, F., 1997. Specific absorbedfraction of energy at various ages from internal photon sources // Appendix A. Description of the mathematical phantom. ORNL/TM-8381/VI, Oak Ridge.13. htpp://www.flymicro/com/records/recordcalc2.cfm.

13. Aitken M.J. An introduction to optical dating. Oxford University Press, Oxford, 1998.

14. Boetter-Jensen L., Solongo S., Murray A.S. et al. Using the OSL single-aliquot regenerative-dose protocol with quartz extracted from building materials in retrospective dosimetry. Radiation Measurements, 2000. N. 32. - P. 841-845.

15. Израэль Ю.А. (ред.) Чернобыль: радиоактивное загрязнение природных сред. Ленинград. Гидрометеоиздат, 1990. С. 296.

16. Медицинские последствия Чернобыльской аварии. Программа "АЙФЕКА". Доклад ВОЗ (под ред. Г.Н. Сушкевича, А.Ф. Цыба). Раздел "Дозиметрия" (В.Ф. Степаненко в коллективе авторов). ВОЗ. Женева, 1996,- С. 559.

17. Radition dose reconstruction for epidemiological uses. Library of Congress Cataloging-in-Publication Data. National Academy of Sciences. USA, 1995. P.138.

18. Nations; United Nations sales publication E.OO:IX.3 and E.00.IX.4. United Nations, 2000.

19. Voilleque P.G., Gessell T.F. Evaluation of environmental radiation exposure from nuclear testing in Nevada: A symposium // Health Physics, V. 59.

20. D. B. Shipler, B. A. Napier, W. T. Farris, and M. D. Freshley. Hanford Environmental dose reconstruction project an overview // Health Physics, 1996. -V. 71, N4. P. 532-544.

21. Moysich K.B., Menezes R.J., Michalek A.M. Chernobyl related ionizing radiation exposure and cancer risk: an epidemiological review // Lancet Ocol., 2002. -N.3.-P. 269-279.

22. Prisyazhniuk A., Pjatak O.A., Buzanov V.A., Reeves G.K., Beral V. Cancer in the Ukraine, post-Chernobyl II Lancet, 1991. -N. 338. P. 1334-1335.

23. Степаненко В.Ф., Деденков A.H., Яськова E.K. Автоматизированная система дозиметрического сопровождения в ядерной медицине // В кн. "Применение математических методов и ЭВМ в медико-биологических исследованиях М., 1985. С. 308-310.

24. Колобашкин В.М., Рубцов П.М., Ружанский П.А., Сидоренко В.Д. Справочник. Радиационные характеристики облученного ядерного топлива. М., Энергоатомиздат, 1983. С. 265.

25. Loevinger R., Berman М. A Schema for Absorbed-Dose Calculations for Biologically -Distributed Radionuclides // MIRD Pamphlet №1, J. Of Nuclear Medicine, 1968. Suppl.№ 1. P. 7-14.

26. ICRP. Age-dependent doses to members of the public from intake of radionuclides.//ICRP Publication № 56, Part 1, Oxford, Pergamon Press, 1990.

27. Румшиский J1.3. Математическая обработка результатов эксперимента //Наука, М., 1971.-С. 191.

28. Stepanenko V.F. with coauthors. Assessment of doses to the public from injected radionuclides. IAEA Safety Series No 14 IAEA. Vienna, 1999. C. 87.

29. Цыб А.Ф., Деденков А.Н., Иванов В .К., Степаненко В.Ф. и др. Разработка всесоюзного регистра лиц, подвергшихся радиационному воздействию в результате аварии на Чернобыльской АЭС // Медицинская радиология, 1989. -N. 11. С. 3-8.

30. Степаненко В.Ф. Текущие и потенциальные медицинские и радиоэкологические последствия Чернобыльской аварии. Справка для экспертов миссии ООН. Нью-Йорк: ООН, 2002. С. 68.

31. Direct methods for measuring radionuclides in the human body. Safety Series No 114 (Stepanenko V. et al.). IAEA, Vienna, 1996. P. 110.

32. Assessment of doses to the public from ingested radionuclides. Safety Reports Series No 14 (Stepanenko V.F. et al.). IAEA, Vienna. P.87.

33. Степаненко В.Ф. в коллективе соавторов. "Радиация и патология". Учебное издание (под общей редакцией А.Ф. Цыба). Москва, Высшая школа, 2005.-С. 341.

34. Итоговый отчет по Государственному контракту (договору) N 6/6.2.2 СБР от 19 апреля 2004 г. Номер работы в ЕТП НИОКР МЧС России;- 6.2.2., г. Обнинск. ГУ МРНЦРАМН, 2005 г., С. 128

35. Израеэль Ю.А., Стукин Е.Д. Гамма-излучение радиоактивных выпадений. Атомиздат. Москва, 1967. С. 224.

36. Layton, D. К. Metabolically consistent breathing rates for use in dose assessments // Health Physics, 1993. V. 64, N 1. - P. 23-36.