Добавление 2. Краткое описание методологии выбора и обоснования значений D-величин

Добавление 2

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ МЕТОДОЛОГИИ ВЫБОРА И ОБОСНОВАНИЯ

ЗНАЧЕНИЙ D-ВЕЛИЧИН

В настоящем добавлении кратко обсуждены некоторые характеристики радионуклидов, которые являются значимыми для определения D-величин. Более детально эти вопросы рассмотрены в [5].

Распад и накопление дочерних продуктов.

Каждый радионуклидный источник имеет вполне определенное время жизни, называемое жизненным циклом, которое начинается с момента его изготовления и заканчивается, когда источник переводится в категорию радиоактивных отходов. Физические свойства источника изменяются в течение этого периода. Активность материнского радионуклида на момент изготовления (начальная активность) уменьшается вследствие его распада, но в некоторых случаях возможно увеличение (накопление) активности образующихся дочерних радионуклидов. Для большинства радионуклидов опасность источника уменьшается во времени вследствие уменьшения первоначальной активности материнского радионуклида. Однако для некоторых цепочек распада радионуклидов (например, Pu-241 -> Am-241) радиотоксичность дочерних радионуклидов больше, для некоторых путей облучения, чем радиотоксичность материнского радионуклида, и поэтому опасность источника может увеличиться с его возрастом.

Например, источник, содержащий Pu-241 (период полураспада 14,4 года), наиболее опасен через десять лет после изготовления, что обусловлено накоплением активности Am-241, образующегося в результате распада Pu-241. В этот момент на 1 Бк начальной активности Pu-241 приходится 0,62 Бк Pu-241 и 0,012 Бк Am-241 (последний - Am-241, имеет существенно большую радиотоксичность по сравнению с Pu-241).

Время, когда источник может оказаться в аварийном (неконтролируемом) состоянии, непредсказуемо, и, следовательно, его активность в этот момент времени также непредсказуема. Чтобы учесть это обстоятельство, для всех радионуклидов D-величины были вычислены для наиболее опасной смеси материнских и дочерних радионуклидов. Однако при этом, численные значения D-величин (см. табл. П.1.1 Приложения 1) указаны в терминах "начальной активности" материнского радионуклида источника (до накопления дочерних продуктов распада).

Виды ионизирующих излучений, взаимодействие с веществом.

В результате ядерных превращений радионуклидов могут генерироваться различные виды ионизирующих излучений. Для вычисления D-величин важны две группы излучений:

- излучение с высокой линейной передачей энергии, включая альфа-частицы и нейтроны;

- излучение с низкой линейной передачей энергии, включая бета-частицы и фотоны.

Ниже кратко рассмотрены свойства основных видов излучения и то, каким образом эти свойства учитывались при вычислении D-величин.

1. Фотонное излучение.

2. Нейтронное излучение.

Нейтроны теряют энергию, прежде всего в результате взаимодействия с легкими ядрами. Поэтому они могут проходить метры в свинце, но эффективно задерживаются (поглощаются) водой или мягкими тканями человеческого тела. Взаимодействие нейтронов с веществом обычно приводит к образованию ядер отдачи и вторичных фотонов. Поэтому радионуклиды, испускающие нейтроны, представляют собой опасность как внешнего, так и внутреннего облучения.

4. Альфа-излучение.

Альфа-излучение - наименее проникающий вид излучения. Альфа-частицы могут быть остановлены внешними слоями кожи и обычно представляют собой опасность для здоровья только после того, как испускающий альфа-частицы радионуклид поступает в организм человека. В некоторых случаях альфа-частицы могут взаимодействовать с легкими ядрами, образуя нейтроны по реакции (альфа, n), как рассмотрено выше.

Ограничения по критичности.

Многие радионуклиды с атомным номером Z более 87 способны поддерживать цепную реакцию деления. Это свойство рассматривалось при выборе значений D-величин для таких радионуклидов. В тех случаях, когда масса вещества, соответствующая D-величине радионуклида (согласно вычислениям по одному из рассмотренных сценариев облучения), превышала предел, установленный для предотвращения критичности (подкритическую массу), в качестве значения D-величины выбиралась активность, соответствующая установленному пределу критичности для данного радионуклида. В табл. П.1.1 Приложения 1 для таких радионуклидов (их оказалось всего 9) сделаны соответствующие примечания.

Ограничения по химической токсичности.

Выброс в воздух любого вещества может быть опасен для здоровья человека вследствие химической токсичности и других факторов, если концентрация этого вещества в воздухе достаточно высока. Некоторые радионуклиды вследствие их низкой удельной активности имеют такие значения D-величин, для которых соответствующая масса воздушного выброса (при диспергировании) может быть потенциально опасной по нерадиологическим причинам, например, вследствие высокой химической токсичности.