Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет „МИФИ“» (НИЯУ МИФИ)

Реферат по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

на тему:

«Радиационная безопасность при использовании ²¹⁰Pb в хозяйственной деятельности человека»

Выполнил студент группы Б20-211:	Кадыров Айдар Эдуардович
Принял:	Сурин Павел Петрович
	Кафедра радиационной физики и безопасности атомных технологий (1) / Институт ядерной физики и технологий
Дата защиты:
Результат защиты:

Москва 2023 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Y

СОДЕРЖАНИЕ 1

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Миграция Pb-210 4

1.1. Во внешней среде. 4

1.2. В организме человека 4

2. Расчет поступления 210-Pb с объекта ядерной отрасли в воздушные или водные среды, при котором требования НРБ 99/2009 не будут распространяться на этот объект. 5

2.1 Воздушная среда 5

2.2. Водная среда 5

3. Расчет максимальной суммарной эффективной дозы для критической группы населения при ингаляции и пероральном поступлении воды 7

3.1. Ингаляция 7

3.2. Пероральное поступление воды 7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 9

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 10

ВВЕДЕНИЕ

210-Pb (свинец-210, историческое название радий D (RaD)) — один из радиоактивных изотопов свинца, с периодом полураспада 22,3 лет, что позволяет причислить его к долгоживущим, которыми в том числе считаются Pb-205 и Pb-202. Период полураспада остальных радиоизотопов не превышает 3 суток[1, 5, 6].

Свинец-210 входит в радиоактивный ряд урана-238 (рис. 1).

Сам он почти со 100% вероятностью распадается по каналу β− распада (вероятность α распада около 1,9·10^-6)[6].

Основной путь поступления свинца-210 в организм человека — по пищевым цепям. Свинец-210 (Рb) и его дочерний изотоп висмут-210 (Bi) накапливаются в костной ткани и вносят существенный вклад в дозу внутреннего облучения[3].

Висмут-210, имеющий период полураспада около 5 суток, распадается преимущественно через канал бета-распада с образованием полония-210, который, в свою очередь, с периодом полураспада 138,4 суток распадается с излучением альфа-частицы в свинец-206 (стабильный).

1. Миграция Pb-210

1.1. Во внешней среде.

Основными источниками 210-Pb в природных объектах являются естественный радиогеохимический фон, участки локального концентрирования в результате интенсивных радоновых потоков, урановые месторождения и техногенное загрязнение окружающей природной среды.

Наиболее мощным источником в естественных условиях являются урановые руды. Но присутствие рассматриваемого изотопа Pb в природной среде обусловлено не только распадом 238-U, но и постоянным выпадением с аэрозольными частицами из атмосферы при распаде 222-Rn.

Резкий максимум активности наблюдается в верхнем почвенно-растительном (или органогенном) слое, а с глубиной отношение удельных активностей по отношению к материнским элементам выравнивается до равновесных значений. Это различие свидетельствует о верхнем горизонте, как сорбционном барьере, препятствующем попаданию атмосферных радионуклидов вглубь почвы[3].

Высокая удельная активность 210-Pb характерна для некоторых видов растений, особенно в северных регионах. 210-Pb накапливается преимущественно в наземных частях растений, главным образом, в верхних, молодых[3,4].

Техногенное поступление 210-Pb в окружающую среду связано в первую очередь со сжиганием углеводородного топлива, деятельностью уранодобывающих и перерабатывающих предприятий, производством фосфорных удобрений[4].

1.2. В организме человека

Продукты питания – это основные поставщики 210-Pb в организм человека. Количество радионуклидов, поступающих этим путем, существенно зависит от рациона питания, так как удельная активность радионуклидов в различных продуктах неодинакова, и варьируется в пределах 2 – 3 порядков[2].

210-Pb является ярко выраженным остеотропным радионуклидом, активно участвует в обменных процессах в костных тканях. Концентрируясь в них, он становится источником накопленияравновесных количеств бета-излучающего 210-Bi и альфа-излучающего 210-Po. Биологический период полувыведения (ППВ) 210-Pb из скелета составляет около 27 лет. Радиотоксическое воздействие 210-Pb связано с повреждениями мозга, печени, почек, злокачественными новообразованиями[3].

2. Расчет поступления 210-Pb с объекта ядерной отрасли в воздушные или водные среды, при котором требования НРБ 99/2009 не будут распространяться на этот объект.

Критическая группа для данного элемента — дети в возрасте 12–17 лет.

Как следует из НРБ 99/2009, 1.4., «Требования Норм не распространяются на источники излучения, создающие при любых условиях обращения с ними:

• индивидуальную годовую эффективную дозу не более 10 мкЗв; и

• коллективную эффективную годовую дозу не более 1 чел.-Зв, либо когда при коллективной дозе более 1 чел.-Зв оценка по принципу оптимизации показывает нецелесообразность снижения коллективной дозы;

• индивидуальную годовую эквивалентную дозу в коже не более 50 мЗв и в хрусталике глаза не более 15 мЗв.

Требования Норм не распространяются также на космическое излучение на поверхности Земли и внутреннее облучение человека, создаваемое природным калием, на которые практически невозможно влиять.»[1]

Расчёт будем веcти по уровню индивидуальной годовой эффективной дозы в 10 мкЗв.

2.1 Воздушная среда

Из приложения 2 к НРБ 99/09 дозовый коэффициент для 210-Pb при поступлении с воздухом [1]. Тогда допустимая активность в воздушной среде вычисляется по формуле (2.1.1):

(2.1.1)

где А — максимальная допустимая активность радионуклида в воздушной среде [Бк],

D — индивидуальная годовая эффективная доза [Зв],

— дозовый коэффициент для 210-Pb при поступлении с воздухом [Зв/Бк].

2.2. Водная среда

Из приложения 2ф к НРБ 99/09 дозовый коэффициент для 210-Pb при поступлении с воздухом [1]. Тогда допустимая активность в воздушной среде вычисляется по формуле (2.2.1):

(2.2.1)

где B — максимальная допустимая активность радионуклида в водной среде [Бк],

D — индивидуальная годовая эффективная доза [Зв],

— дозовый коэффициент для 210-Pb при поступлении с водой [Зв/Бк].

3. Расчет максимальной суммарной эффективной дозы для критической группы населения при ингаляции и пероральном поступлении воды

3.1. Ингаляция

Годовой объем вдыхаемого воздуха для рассматриваемой критической группы (дети 12–17 лет): . При этом допустимая среднегодовая объёмная активность [1]. Тогда максимальная эффективная доза для критической группы населения  при ингаляции рассчитывается по формуле (3.1.1):

(3.1.1)

где — максимальная эффективная доза при ингаляции [мЗв],

— допустимая среднегодовая объемная активность [Бк/м³],

— годовой объём вдыхаемого воздуха[м³],

— дозовый коэффициент для 210-Pb при поступлении с воздухом [Зв/Бк].

3.2. Пероральное поступление воды

Среднее потребление воды в день ребёнком 12–17 лет составляет: . При этом уровень вмешательства [1]. Тогда потребляемая за год масса воды рассчитывается по формуле (3.2.1):

(3.2.1)

где M — масса воды, потребляемая индивидом за год [кг],

ρ — плотность воды [кг/л],

Т — интервал времени [сутки](в нашем случае 365 суток = 1 год),

V — среднесуточное потребление воды подростком [л/сутки].

Тогда максимальная эффективная доза для критической группы населения  при пероральном употреблении воды рассчитывается по формуле (3.2.2):

(3.2.2)

где — максимальная эффективная доза при пероральном употреблении воды [мЗв],

УВ — уровень вмешательства [Бк/кг],

M — масса воды, потребляемая индивидом за год [кг],

— дозовый коэффициент для 210-Pb при поступлении с водой [Зв/Бк].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В окружающей среде радионуклиды принимают участие в процессах обмена наряду со стабильными элементами, поэтому все растения, животные, человек способны накапливать в себе радионуклиды.

Свинец-210 является накапливается в организме, обладая большим сроком выведения, а продуктами его распадов являются опасные 210-Bi и 210-Po, излучаемые которым альфа-частицы внутри организма несут разрушительное воздействие.

Природное содержание свинца-210 крайне мало, но повышенно в поверхностных слоях почвы, растениях и следовательно в организме травоядных животных, в особенности в северных регионах[3,4].

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы — М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. — 100 с.

2. Свинец-210. Определение удельной активности в пищевых продуктах: Методические указания. — М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. — 27 с.

3. Бахур А.Е. Po-210 и Pb-210 в объектах окружающей среды. Методы определения. / А.Е.Бахур, Л.И.Мануилова, Т.М.Овсянникова /с/ «АНРИ». — 2009. — №1. — с. 29–40.

4. Ермолаева-Маковская, А. П. Свинец-210 и полоний-210 в биосфере / А. П. Ермолаева-Маковская, Б. Я. Литвер; под ред. П. В. Рамзаева. – М.: Атомиздат, 1978. – 159 с.

5. Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. The Nubase2020 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 45, iss. 3. — P. 030001-1—030001-180. — doi:10.1088/1674-1137/abddae

6. Browne, E. Table of Radioactive Isotopes [Электронный ресурс]: 210-Pb / E. Browne. — URL: http://nucleardata.nuclear.lu.se/toi/nuclide.asp?iZA=820210