Федеральное агентство по образованию Российской федерации
Санкт-Петербургский государственный университет
Факультет психологии
Кафедра эргономики и инженерной психологии
Оценка радиационной опасности
На рабочем месте
Учебно-методические указания
к практическим занятиям по курсу «Безопасность труда»
для студентов СПбГУ
Санкт-Петербург 2006
Утверждено на заседании
кафедры эргономики и инженерной психологии факультета психологии СПбГУ
Методические указания разработал доцент, к. т. н. В.В. Милохов
Оценка радиационной опасности на рабочем месте.
Целью работы является изучение методов нормирования и оценки радиационной обстановки на рабочем месте при использовании источников ионизирующего излучения.
В процессе выполнения работы студенты знакомятся с основными показателями радиационной опасности, с помощью которых осуществляется оценка условий труда; получают практические навыки по обоснованию допустимых доз облучения для конкретных условий работы с источниками ионизирующих излучений. При этом ставится цель отработки практических навыков при прогнозировании степени риска проявления детерминированных или стохастических биологических эффектов ионизирующего излучения.
Программой работы предусматривается изучение следующих вопросов:
1. Показатели, используемые при оценке радиационной опасности и нормировании условий труда.
1.1. Эквивалентная доза.
1.2. Эффективная доза.
1.3. Вспомогательные показатели оценки радиационной обстановки.
2. Нормы допустимого внешнего и внутреннего облучения:
2.1. Основные пределы доз.
2.2. Допустимые уровни.
2.3. Контрольные уровни.
3. Оценка суммарной накопленной дозы облучения.
4. Классы работ с открытыми источниками ионизирующего облучения.
1. Показатели, используемые при оценке радиационной опасности и нормировании условий труда.
Оценка степени опасности условий труда при работе с источниками ионизирующего излучения осуществляется с помощью ряда показателей, нормативные значения которых не должны превышаться в процессе эксплуатации источников излучения [1].
В качестве показателей радиационной опасности приняты единицы, которые с достаточной степенью точности позволяют давать однозначную оценку физических параметров поля излучения и возможных биологических последствий воздействия излучения. Сфера использования того или иного показателя зависит от характеристики источника ионизирующих излучений (закрытый или открытый источник излучения) и характера воздействия ионизирующих излучений. Ионизирующие излучения при воздействии на организм человека могут вызвать два вида эффектов: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой дерматит, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).
Для оценки возможности проявления детерминированных эффектов при работе с закрытым источником (условия внешнего облучения), т.е. с источником излучения, устройство которого исключает попадание содержащихся в нем радионуклидов в окружающую среду, оценку производят по величине эквивалентной дозы или ее мощности [2,7].
В условиях работы с открытым источником излучения (условия внутреннего облучения), при использовании которого имеется возможность поступления радионуклидов в окружающую среду, оценку радиационной опасности и нормирование осуществляют наряду с указанными показателями с помощью следующих производных показателей:
· «содержание» радионуклидов в организме (органе),
· «поступление» радионуклидов в в организм,
· «удельная (объемная активность)» радионуклидов в воздухе,
· «загрязненность» поверхности радионуклидами и др.
1.1. Эквивалентная доза.
Основополагающей характеристикой ионизирующих излучений, определяющей потенциальную опасность их воздействия на организм человека, является поглощенная доза (Дп). Поглощенная доза представляет собой отношение средней энергии, переданной веществу в некотором объеме, к массе вещества в этом объеме.
Единицами измерения поглощенной дозы является джоуль на килограмм (Дж/кг), Грей (гр) или рад. Эти единицы имеют следующие соотношения:
1 Гр = 1Дж/кг = 102 рад.
В тоже время величина поглощенной энергии ионизирующего излучения не отражает влияние на последствия облучения интенсивности передачи энергии (потери энергии заряженных частиц) на пути проникновения различных видов излучения. По этой причине основным показателем оценки опасности хронического облучения излучением произвольного состава принята эквивалентная доза Нэ, определяемая по формуле
Нэ = Dп•Wв, где
Dп – поглощенная доза в органе или ткани, определяемая из соотношения:
,
где mт - масса органа или ткани, a D - поглощенная доза в элементе массы dm.
Wв – взвешивающий коэффициент, характеризующий зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения человека от способности различного вида ионизирующего излучения передавать энергию облученной среде, т.е. учитывающий относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов:
В табл.1 приведены значения Wв, используемые для оценки эквивалентной дозы при облучении ионизирующим излучением неизвестного состава. Если спектр излучения известен, то в расчетах используются значения Wв, установленные для этого спектра.
Таблица 1
Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения
| № п/п | Вид излучения** | Взвешивающий коэффициент Wв* |
| Фотоны любых энергий | ||
| Электроны и мюоны любых энергий | ||
| Нейтроны с энергией менее 10 кэВ | ||
| Нейтроны с энергией от 10 кэВ до 100 кэВ | ||
| Нейтроны с энергией от 100 кэВ до 2 МэВ | ||
| Нейтроны с энергией от 2 МэВ до 20 МэВ | ||
| Нейтроны с энергией более 20 МэВ | ||
| Протоны с энергией более 2 МэВ. кроме протонов отдачи | ||
| Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра |
Примечание:
* - все значения Wв относятся к излучению, падающему на тело, а в случае внутреннего облучения - испускаемому при ядерном превращении.
** - рентгеновское и гамма-излучение относят к фотонам, или электромагнитным ионизирующим излучениям, а все остальные виды ионизирующих излучений - к корпускулярным.
Единицами измерения эквивалентной дозы являются бэр и Зиверт (Зв), связанные следующим соотношением:
1 Зв = (1Дж/кг)/ Wв = Гр/ Wв = 102 бэр
При воздействии нескольких видов излучения с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения:
Нэ = ∑ Нэn, где
Нэn- эквивалентные дозы различных видов излучения.
Эффективная доза
Реакция на воздействие одних и тех же эквивалентных доз на различные органы человека неодинакова. В связи с этим риск возникновения стохастических отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности оценивается по величине эффективной дозы (Е). Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты Wт:
E = ∑ Нэ• Wт,
где Нэ - эквивалентная доза в органе или ткани Т, a Wт - взвешивающий коэффициент, учитывающий радиочуствительность органа или ткани. Единицей измерения эффективной дозы также является зиверт (Зв) или бэр.Значения взвешивающего коэффициента Wт, используемые в радиационной защите для учета различной чувствительности органов и тканей человека в возникновении стохастических эффектов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы
| № п/п | Орган, ткань | Взвешивающий коэффициент Wт |
| Гонады | 0.20 | |
| Костный мозг (красный) | 0,12 | |
| Толстый кишечник | 0,12 | |
| Легкие | 0,12 | |
| № п/п | Орган, ткань | Взвешивающий коэффициент Wт |
| Желудок | 0,12 | |
| Мочевой пузырь | 0,05 | |
| Грудная железа | 0,05 | |
| Печень | 0,05 | |
| Пищевод | 0,05 | |
| Щитовидная железа | 0,05 | |
| Кожа | 0,01 | |
| Клетки костных поверхностей | 0,01 | |
| Остальное | 0,05* |
Примечание: "Остальное" включает надпочечники, головной мозг, экстраторокальный отдел органов дыхания, тонкий кишечник, почки, мышечную ткань, поджелудочную железу, селезенку, вилочковую железу и матку. И тех исключительных случаях, когда один из перечисленных органов или тканей получает эквивалентную дозу, превышающую самую большую дозу, полученную любым из двенадцати органов или тканей, для которых определены взвешивающие коэффициенты, следует приписать этому органу или ткани взвешивающий коэффициент, равный 0,025, а оставшимся органам или тканям из рубрики "Остальное" приписать суммарный коэффициент, равный 0,025.