4. Дозиметрия газов и аэрозолей

4.1. Дозиметрия газов и аэрозолей естественного происхождения

Дозиметрия газов и аэрозолей естественного происхождения проводится путем контроля концентрации радона, торона и их короткоживущих продуктов распада (КПР) в воздухе рабочих и жилых помещений. Концентрация радона и КПР (С) в воздухе жилых и производственных помещений определяется скоростью поступления радона в помещение g, постоянными распада радона и КПР (_Rn,_RaA,_RaB,_RaC) и скоростью воздухообмена в помещении. Влияние воздухообмена учитывается введением коэффициента p

, (4.1)

где G-объемный расход воздуха через помещение, м³/ч ;

V-объем помещения, м³.

Для персонала гр.А значение предельного годового поступления радона в единицах эквивалентной равновесной концентрации (т.е активности радона в равновесии с короткоживущими продуктами его распада) составляет 3 МБк. При отсутствии равновесия предел годового поступления определяется следующим выражением:

0,1 П_RaA +0,52 П_RaB +0,38 П_RaC = 3,0 МБк : (4.2)

где П_RaA, П_RaB, П_{RaC –} годовые поступления в зоне дыхания соответствующих дочерних продуктов распада радона.

Основными дозообразующими нуклидами являются ²¹⁸Ро(RaA), ²¹⁴Рb(RaB) , ²¹⁴Вi(RaC). При равновесии для каждого элемента цепочки распада равновесная концентрация радона и КПР рассчитывается по формулам

(4.3)

где -равновесные концентрации радона и КПР:

g – скорость поступления радона в помещение;

_Rn,_RaA,_RaB,_RaC – постоянные распада Rn, RaA, RaB, RaC;

р – коэффициент воздухообмена.

Если скорость поступления радона и скорость воздухообмена не являются постоянными , то соотношения концентраций радона и КПР также изменяются.

Пример 25. Во сколько раз изменится концентрация RaB в помещении, если коэффициент воздузообмена возрос с 1 1/ч до 4 1/ч?

Решение. Из выражения (4.3) получим отношение равновесных концентраций RaB c коэффициентом воздухообмена 1 1/ч и 4 1/ч

(4.4)

Ответ: концентрация RaB в воздухе уменьшится в 5 раз.

Риск отдаленных последствий, который определяется при облучении КПР как вероятность возникновения рака легких, определяется временем облучения и потенциальной энергией альфа-излучения.

Потенциальная энергия альфа-излучения ε_р атомов в цепочке распада радона (или «скрытая» энергия альфа и-злучения )– это полная энергия альфа-излучения, испущенная в процессе распада этого атома до долгоживущего ²¹⁰Pb На единицу активности (Бк) потенциальная энергия рассматриваемого радионуклида ε_р/λ равна

где λ постоянная распада данного нуклида ;

Т период полураспада данного нуклида.

Значение потенциальной энергии приведено в табл. 4.1

При сдвиге равновесия между радоном и короткоживущими продуктами его распада в результате воздухообмена для расчета дозы внутреннего облучения используется значение эквивалентной равновесной концентрации радона. Эквивалентная равновесная концентрация радона (ЭРК_Rn) короткоживущих продуктов распада радона в воздухе представляет собой такую концентрацию радона в равновесии со своими короткоживущими дочерними продуктами, которой соответствует такой же уровень ‘скрытой’ энергии, как и для неравновесной смеси, к которой относится ЭРК_Rn. Это соответствует следующим соотношениям для ²²²Rа и его дочерних продуктов распада

ЭРК_Rn (4.14)

где - концентрация i-го дочернего продукта распада радона,Бк/м ³;

ε_p,i/λ_i - “скрытая” энергия на один Бк i-го дочернего продукта распада радона, Дж/Бк (см.табл.4.1).

Для персонала гр.А допустимая объемная активность (ДОА_А) дочерних изотопов радона - ²¹⁰Po (RaA); ²¹⁴Pb (RaB); ²¹⁴Bi (RaC); ²¹²Pb (ThB); ²¹²Bi (ThC) в единицах эквивалентной равновесной концентрации (концентрации радона в равновесии с КПР) составляет: 1200 Бк/м³ .

Пример 26. Чему равен дозовый коэффициент е_Rn перехода от скорости поступления эквивалентной равновесной концентрации радона Бк/(м³ч) для персонала гр.А к мощности эффективной дозы в мЗв/ч ?

Решение. В соответствии с НРБ-99, при объеме вдыхаемого воздуха 2,4·10³ м³/год в год для персонала гр.А при времени работы 1700 ч/году и пределе годового поступления КПР 3 МБк/год дозовый коэффициент будет равен

Ответ: е_Rn = 9,4·10^-6 (мЗв/ч)(Бк/м³)

Пример 27. Концентрация радона в равновесии с КПР в воздухе помещения постоянного пребывания персонала гр.А составляет 2000 Бк/м³ , что выше допустимого предела. Превысит ли допустимые пределы облучение персонала гр.А, если включить вентиляции с коэффициентом воздухообмена (кратностью обмена) р=2 1/ч ?

Решение. По формуле (4.1) с использованием данных табл.4.1 найдем скорость поступления радона в помещение

По формуле (4.2), с использованием данных табл.4.1, найдем равновесную концентрацию КПР ( :

Эффективную равновесную концентрацию радона рассчитаем через «скрытую» энергию КПР. Из данных предыдущих расчетов и табл.4.1 по формуле (4.14) получим

ЭРK_Rn

Для персонала гр.А допустимая объемная активность (ДОА_А) дочерних изотопов радона - ²¹⁰Po (RaA); ²¹⁴Pb (RaB); ²¹⁴Bi (RaC); ²¹²Pb (ThB); ²¹²Bi (ThC) в единицах эквивалентной равновесной концентрации (концентрации радона в равновесии с КПР) составляет: 1200 Бк/м³ . Полученное значение ЭРОА_Rn <ДОА_А.

Ответ: не превысит.