РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2011, том 51, № 1, с. 168-177
УДК 61:539.1.074:[57.043::539.1]:57.08
МЕТОДЫ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ РЕТРОСПЕКТИВНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ДОЗИМЕТРИИ В ПРОБЛЕМЕ ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ НЕКОНТРОЛИРУЕМЫХ РАДИАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
© 2011 г. В. Ф. Степаненко*, В. Г. Скворцов, А. И. Иванников, Д. В. Дубов, А. Ф. Цыб
Медицинский радиологический научный центр РАМН, Обнинск
Представлен обзор результатов разработки, верификации и применения методов индивидуальной физической ретроспективной дозиметрии населения загрязненных радионуклидами населенных пунктов, подвергшихся радиационному воздействию в результате аварии на ЧАЭС, а также на территориях в ареале Семипалатинского ядерного полигона. Даны оценки чувствительности методов физической ретроспективной дозиметрии. Приведены данные об индивидуальных дозах облучения населения, подвергшегося неконтролируемому радиационному воздействию.
Ретроспективная дозиметрия, авария на ЧАЭС, ядерные испытания, дозы облучения населения.
Проблемы, связанные с оценкой и ликвидацией последствий аварии на Чернобыльской атомной электростанции (принятие решений, адекватные меры профилактического и медицинского характера, радиационно-эпидемиологические оценки) [1—10] требовали и требуют соответствующего дозиметрического обеспечения.
Предмет многолетних исследований и научно-практических разработок специалистов МРНЦ РАМН как в области физической, так и в области биологической ретроспективной дозиметрии, начиная с первых дней после аварии на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС) и в последующий период времени, был нацелен на индивидуальный подход к оценкам доз облучения населения России, оказавшегося на территориях с радиоактивным загрязнением в результате аварии на ЧАЭС [1, 11—15]. Именно такой подход, реализуемый в рамках развития инструментальных и расчетных методов ретроспективной дозиметрии, позволяет обеспечивать дозиметрическую поддержку эпидемиологических исследований по технологии "случай—контроль" и выявлять группы лиц с различными индивидуальными дозами облучения для оказания адресных профилактических и медицинских мероприятий.
Опыт, приобретенный в процессе исследований по оценке последствий аварии на ЧАЭС, и разработка технологий ретроспективной дозиметрии, открыли возможности их применения при решении актуальных задач по уточнению доз
* Адресат для корреспонденции: 249036 Обнинск, Калужская обл., ул. Королёва, 4, МНРЦ РАМН; тел/факс: (494) 956-14-40; e-mail: mrrc@mrrc.obninsk.ru.
облучения населения территорий вокруг Семипалатинского ядерного полигона.
Имевшиеся оценки доз облучения населения в ареале Семипалатинского полигона были весьма противоречивыми [16, 17], что не позволяло сделать уверенные заключения о реальных последствиях испытаний. Соответственно сфера применимости разработанных в исследовании методов ретроспективной дозиметрии была расширена.
Применение методов ретроспективной дозиметрии актуально не только в связи с необходимостью оценки последствий крупномасштабных радиационных аварий. Имеются потенциальные сферы применения и в других областях. Эти методы позволяют верифицировать величины предписанных пациентам доз облучения при проведении лучевой терапии; верифицировать реальные уровни защиты медицинского персонала и пациентов при диагностическом, терапевтическом применении ионизирующего излучения и радионуклидов, а также в ходе соответствующих исследовательских работ и испытаний; обеспечить заинтересованных лиц информацией об индивидуальных дозах облучения для принятия решений об уровнях и виде соответствующих компенсаций; обеспечить готовность к оценкам доз облучения вследствие возможных будущих радиационных аварий (см., например, [18]). Поэтому и через 25 лет после аварии на ЧАЭС сохраняется та же степень актуальности исследований и разработок в области ретроспективной дозиметрии. Показателем этого является возрастающий интерес на международном уровне к данной проблематике [18]: ядерные технологии продолжают развиваться и расширяться, а к технологическим рискам радиационных аварий, добавляются рис-
ки, связанные с потенциальной возможностью ядерного терроризма.
Основные методы физической инструментальной ретроспективной дозиметрии, применяемые в настоящее время для оценок доз облучения населения, — метод люминесцентной дозиметрии по кварцевым включениям в объекты окружающей среды, расположенных на загрязненных территориях (люминесцентная ретроспективная дозиметрия, ЛРД, см., например [17, 19]), и метод дозиметрии по эмали зубов человека (метод электронного парамагнитного резонанса, ЭПР, см. например [20, 21]). Эти методы обладают высокой чувствительностью по величине накопленной дозы (20—30 мГр) и позволяют ретроспективно восстановить дозы облучения даже через 50 лет после радиационного воздействия [17].
Неотъемлемой частью дозиметрии неконтролируемых радиационных воздействий на население является использование методов биологической дозиметрии и индикации доз облучения [22-30].
Следует отметить, что наиболее перспективным представляется использование комплекса нескольких методов ретроспективной дозиметрии, обладающих разными достоинствами и недостатками и взаимно дополняющих друг друга [18]. Так, например, высокочувствительные методы ЛРД и ЭПР дозиметрии применимы для оценок доз внешнего облучения, а методы биологической дозиметрии могут использоваться и для оценки доз внутреннего облучения. Инструментальные методы могут быть использованы для верификации расчетных методов ретроспективной дозиметрии. Расчетные методы ретроспективной дозиметрии, основанные на имеющихся радиоэкологических данных и результатах индивидуального опроса [13, 14, 19], дополняют инструментальные методы.
МРНЦ РАМН располагает уникальной возможностью решения такого рода задач, поскольку в течение последних лет активно развивает методы инструментальной и расчетной физической дозиметрии [13-15, 19, 20], методы изучения стабильных и нестабильных хромосомных аберраций, а также генных соматических мутаций [2229]. На настоящем этапе, в данной работе приведены результаты разработки, верификации и применения методов индивидуальной физической ретроспективной дозиметрии для населения загрязненных радионуклидами населенных пунктов, подвергшихся радиационному воздействию в результате аварии на ЧАЭС, а также на территориях в ареале Семипалатинского ядерного полигона. Даны оценки чувствительности методов физической ретроспективной дозиметрии. Приведены данные об индивидуальных дозах об-
лучения населения, подвергшегося неконтролируемому радиационному воздействию.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
При люминесцентных измерениях был использован полуавтоматический люминесцентный ридер исследовательского класса RISOE TL/OSL System (Model TL/OSL-DA-15) с соответствующим программным обеспечением. С помощью этого ридера проводятся измерения в двух независимых режимах — как в режиме термостимуляции люминесцентного (ТЛ) сигнала, так и в режиме оптической стимуляции (ОСЛ) люминесцентного сигнала, что позволяет сравнить результаты дозиметрических измерений с помощью двух различных методов.
В процессе анализа данных люминесцентной ретроспективной дозиметрии (ЛРД) при различных геометрических ситуациях облучения и энергиях излучения использовали метод стохастического моделирования взаимодействия ионизирующего излучения с веществом с применением стандартной программы MCNP 4 с библиотекой констант ENDF/B IV. При расчетах применяли математический фантом всего тела и различных органов человека с учетом зависимости от возраста.
Для измерения спектров ЭПР сигналов (ЭПР дозиметрия по эмали зубов) был применен спектрометр Brucker EMX (Brucker, Германия). Измерения осуществляли в Х-диапазоне с использованием стандартного прямоугольного резонатора супер высокой добротности ER4122SHQ.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Массовый мониторинг активности 131I в щитовидной железе (ЩЖ) населения загрязненных территорий Калужской области в ранний период после аварии на ЧАЭС (май 1986г.) и оценка индивидуальных поглощенных доз в ЩЖ
В мае 1986 г. проведен массовый оперативный мониторинг активности 131I в щитовидной железе населения семи наиболее загрязненных радионуклидами территорий Калужской области (около 30000 человек). Оценены индивидуальные дозы облучения ЩЖ населения в каждом из семи обследованных районов в 115 населенных пунктах. Наиболее высокие дозы были установлены у жителей трех загрязненных радионуклидами районов Калужской области — Ульяновского, Жизд-ринского, Хвастовичского (табл. 1).
На самых ранних этапах наших исследований (1986 г., см. [1]) было выявлено, что статистическое распределение индивидуальных доз внутреннего облучения щитовидной железы характеризуется длинным "хвостом" в области доз, зна-
Таблица 1. Поглощенные дозы в щитовидной железе у людей различных возрастных групп обследованного населения в трех наиболее загрязненных районах Калужской области
Показатели
Поглощенные дозы в щитовидной железе для различных возрастных групп, мГр, (возрастные группы указаны в годах на момент аварии)
<1 1-2 >2-7 >7-12 >12-17 >17
N 1075 989 7491 6440 4997 5732
MID, мГр 550 530 460 320 250 250
DA, мГр 52 43 23 15 14 13
DM, мГр 31 26 14 10 8.3 8.1
GSD 2.7 2.7 2.6 2.4 2.7 2.7
N — число обследованных лиц лиц; MID — максимальная индивидуальная поглощенная доза; DA — средняя поглощенная доза в возрастной группе; DM — медианная поглощенная доза в возрастной группе; GSD — геометрическое стандартное отклонение.
чительно превышающим средние и медианные величины, что показывает наличие групп с повышенными индивидуальными дозами облучения, на которые следует в первую очередь обращать внимание при проведении медико-профилактических и защитных мероприятий.
Разработанные методы и подходы актуальны и в настоящее время — для оперативного реагирования в случаях потенциально возможных крупно-масштабных радиационных аварий.
1000 |-919 800 600
0
400
^^220 200
■30 19 14 15 84632305212
2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42
D:, мЗв
Рис. 1. Пример статистического распределения числа обследованных лиц (п) в Красногор
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.