Способ определения эффективной ожидаемой дозы облучения при ингаляционном поступлении цезия-137

Изобретение относится к области радиационной безопасности персонала, работающего с открытыми источниками ионизирующего излучения. Способ определения эффективной ожидаемой дозы облучения при ингаляционном поступлении цезия 137, заключающийся в определении дозы по энергии одного радиоактивного распада, коэффициента качества, числа распадов в органе за время наблюдения, отличающийся тем, что величину дозы определяют с учетом концентрации радионуклида в клетках и межклеточной жидкости раздельно, по формуле:

где H⁵⁰ - доза, Зв;

ЭЭ - энергия одного распада, МэВ;

КК - коэффициент качества;

1.6*10^-13 - коэффициент перевода энергии из МэВ в джоули;

Р_к и Р_ж - доли числа распадов N, приходящихся на клетки и внеклеточные жидкости;

М_к - масса клеток;

М_ж - масса внеклеточной жидкости.

Технический результат – определение ожидаемой эффективной дозы при ингаляционном поступлении ¹³⁷Cs с учетом неравномерности его распределения в организме человека.

 

Изобретение относится к области радиационной безопасности персонала, работающего с открытыми источниками ионизирующего излучения. Известен способ МКРЗ [1] определения ожидаемой эффективной дозы H⁵⁰ мкрз, при котором считается, что нуклид ¹³⁷Cs в теле распределяется равномерно и облучаемый орган рассматривается как единственная мишень с массой равной М (мм). Доза H рассчитывается по формуле:

где ЭЭ - энергия одного распада, МэВ,

КК - коэффициент качества,

N - число распадов в органе за время наблюдения,

- доза, Зв.

1.6*10^-13 - коэффициент перевода энергии из МэВ в джоули.

Разработка модели метаболизма [2, 3, 4] показала, что поступающий в организм человека радионуклид накапливается в клетках, образуя высокий градиент концентрации кратности накопления в клетках по отношению к внеклеточной жидкости. Кратность накопления в клетках по отношению к внеклеточной жидкости для разных органов человека варьируется от α=6 для жировой ткани, до α=27 единиц для мышц, составляя в среднем α=18.

Недостаток известного способа МКРЗ заключается в невозможности учесть неравномерность распределения в организме ¹³⁷Cs.

Задача изобретения - определение ожидаемой эффективной дозы при ингаляционном поступлении ¹³⁷Cs с учетом неравномерности его распределения в организме человека.

Эта задача решается определением эффективной ожидаемой дозы с учетом разных концентраций радионуклида в клетках и внеклеточной жидкости в каждом органе по формуле:

где H⁵⁰ - доза, Зв,

ЭЭ - энергия одного распада, МэВ,

КК - коэффициент качества,

1.6⋅10^-13 - коэффициент перевода энергии из МэВ в джоули,

КК - коэффициент качества;

1.6⋅10^-13 - коэффициент перевода энергии из МэВ в джоули;

P_к и P_ж - доли числа распадов N, приходящихся на клетки и внеклеточные жидкости;

M_к - масса клеток, кг;

M_ж - масса внеклеточной жидкости, кг

Соотношение объемов клетки: внеклеточная жидкость составляет в среднем для всех органов и тканей 80% / 20%, то есть 4:1 [5]. Откуда, учитывая кратность накопления, выводим:

Масса клеток взрослого человека составляет 80%, а масса внеклеточной жидкости 20% массы тела [6], то есть M_к=0,8 М; M_ж=0.2 М. Подстановка указанных объемов, масс клеток и жидкостей в формулу (2) после нетрудного преобразования приводит к выражению:

Произведение множителей, стоящих перед фигурной скобкой, представляет собой выражение (1) для расчета эффективной ожидаемой эквивалентной дозы в рамках рекомендуемой МКРЗ Публикации 30 [1]. А выражение в фигурных скобках является корректирующим множителем A_к для учета неравномерного распределения нуклида в организме. Простые подсчеты показывают, что величина A_к слабо зависит от выбора кратности α. Если кратность α изменялась в пределах, установленных при изучении метаболизма [2]: 6<α<27, то расчетное значение A_к варьирует в пределах 4%, около среднего значения A_к=1,32, отвечающего среднему α=18.

Таким образом, эффективная ожидаемая доза H⁵⁰, получаемая с учетом различного распределения ¹³⁷Cs между клетками и внеклеточной жидкостью, вычисляется путем умножения показателя получаемого в рамках МКРЗ-30 [1], на поправочный коэффициент A_к=1,32.

Литература

1. Рекомендации МКРЗ Публикация 30, часть 1. – М., Энергоатомиздат, 1982.

2. Хохряков В.Ф. Новый подход к моделированию обмена ¹³⁷Cs в организме человека. // Вопросы радиационной безопасности. - 2014. - №2. - С. 60-67.

3. Roubel В., Daschil F., Zettner H., et al // Rad. Prot. Dos. - 1989. - v 27. - №3. - P. 179-183.

4. Legget R.W., Williams L.R., Melo D.R., et al // Health Phys. - 1997. - v 73. - No 2. - P. 320-322.

5. Семенов H.B. Биохимические компоненты и константы жидких сред и тканей человека. // М., Медицина, 1971 г., 151 с.

6. НРБ-69.

Способ определения эффективной ожидаемой дозы облучения при ингаляционном поступлении цезия 137, заключающийся в определении дозы по энергии одного радиоактивного распада, коэффициента качества, числа распадов в органе за время наблюдения, отличающийся тем, что величину дозы определяют с учетом концентрации радионуклида в клетках и межклеточной жидкости раздельно по формуле:

где H⁵⁰ - доза, Зв;

ЭЭ - энергия одного распада, МэВ;

КК - коэффициент качества;

1.6*10^-13 - коэффициент перевода энергии из МэВ в джоули;

Р_к и Р_ж - доли числа распадов N, приходящихся на клетки и внеклеточные жидкости;

М_к - масса клеток;

М_ж - масса внеклеточной жидкости