автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.02, диссертация на тему:Методические аспекты оценки индивидуальных доз облучения щитовидной железы по результатам дозиметрического обследования населения Белорусии после аварии на ЧАЭС

¿и

4 /<

< J

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РФ - ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОЦЕНКИ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДОЗИМЕТРИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ НАСЕЛЕНИЯ БЕЛОРУССИИ

ПОСЛЕ АВАРИИ НА ЧАЭС

Специальность - 05.26.02 (безопасность, защита, спасение и жизнеобеспечение населения в чрезвычайных ситуациях)

На правах рукописи

Шинкарев Сергей Михайлович

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

кандидат технических наук ГАВРИЛИН Ю.И.

Москва-1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................5

ГЛАВА 1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ В ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЕ ЗА СЧЕТ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ ЙОДА........................................................13

1.1. Аварийные ситуации, приведшие к загрязнению объектов окружающей среды радиоактивными изотопами йода и облучению щитовидной железы у лиц из населения.....................................14

1.1.1. Аварии на реакторах................................................................14

1.1.2. Аварии на производствах по переработке отработавшего ядерного топлива.......................................................................17

1.1.3. Ядерные взрывы......................................................................19

1.2. Загрязнение природных сред радиоактивными изотопами йода и уровни облучения щитовидной железы у населения разных стран в результате аварии на ЧАЭС.........................................................22

1.3. Модели перехода изотопов йода из внешней среды в щитовидную железу человека..........................................................................35

1.4. Расчет поглощенной дозы в щитовидной железе от инкорпорированных изотопов йода..........................................................39

ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ 1311 В ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДОЗИМЕТРИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ...........47

2.1. Методика определения содержания 1311 в щитовидной железе......47

2.2. Описание исходного массива результатов дозиметрического обследования щитовидной железы..............................................51

2.2.1. Приборы, использованные при обследовании..............................51

2.2.2. Условия проведения измерений...................................................53

2.3. Оценка значений коэффициента перехода от показаний прибора к содержанию 1311 в щитовидной железе........................................56

2.4. Оценка парциального значения показаний прибора, обусловленных гамма-излучением 1311, содержащегося в щитовидной железе........63

2.4.1. Анализ влияния на результаты дозиметрического обследования основных источников ошибок..........................................................64

2.4.2. Учет систематических ошибок......................................................74

2.4.3. Вклад в показания прибора гамма-излучения 1311, локализованного в щитовидной железе, при различном наборе исходных данных....77

2.5. Метод расчета значений и диапазона неопределенности содержания 1311 в щитовидной железе.............................................................82

2.6. Заключение.....................................................................................85

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ

ИЗЛУЧЕНИЯ 1311 В ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДОЗИМЕТРИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ.........................................88

3.1. Методика определения поглощенной дозы в щитовидной железе....88

3.2. Реализованные пути поступления 1311 в организм жителей..........89

3.3. Расчет значений и диапазона неопределенности доз..................92

3.3.1. Кинетика поступления 1311 в организм сельских и городских жителей.......................................................................................94

3.3.2. Расчет индивидуальных доз......................................................99

3.3.3. Оценка диапазона неопределенности значений доз...............101

3.4. Банк данных индивидуальных доз облучения щитовидной железы у жителей Белоруссии..................................................................103

3.4.1. Характеристика банка данных.................................................103

3.4.2. Фактические уровни облучения щитовидной железы..............104

3.5. Рекомендации по организации и проведению массового дозиметрического обследования щитовидной железы у населения, подвергшегося облучению при крупной радиационной аварии.....107

3.5.1. Организация измерений..........................................................108

3.5.2. Проведение измерений...........................................................109

3.5.3. Проведение опроса.................................................................113

3.5.4. Запись результатов измерений и данных опроса....................114

3.5.5. Общие замечания....................................................................114

3.6. Заключение................................................................................117

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ

ИЗЛУЧЕНИЯ СУММЫ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ ЙОДА В ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЕ................................................................120

4.1. Метод расчета дозы...................................................................121

4.2. Значения отношений дозовых коэффициентов...........................123

4.3. Метод расчета значений отношений интегральных поступлений.... 125

4.3.1. Принятые модели поступления и расчетные формулы.............125

4.3.2. Значения исходных параметров..............................................127

4.4. Оценка относительного вклада пероральной и ингаляционной компонент в дозу излучения 1311 в щитовидной железе..............131

4.5. Результаты оценки значений дозы излучения суммы радиоактивных изотопов йода в щитовидной железе..........................135

4.6. Заключение................................................................................140

ГЛАВА 5. ПАСПОРТИЗАЦИЯ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА ПО УРОВНЯМ

ОБЛУЧЕНИЯ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ЖИТЕЛЕЙ...........................142

5.1. Исходные положения..................................................................143

5.2. Алгоритм расчета доз Класса 2 для сельских жителей...............149

5.2.1. Оценка ингаляционной составляющей дозы............................150

5.2.2. Оценка пероральной составляющей дозы...............................155

5.2.3. Оценка дозы излучения суммы радиоактивных изотопов йода....159

5.3. Алгоритм расчета доз Класса 2 для городских жителей.............164

5.4. Заключение...............................................................................169

ВЫВОДЫ..........................................................................................171

ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................................173

ЛИТЕРАТУРА.....................................................................................177

ВВЕДЕНИЕ

Известно, что при аварийных выбросах радионуклидов из реактора основным фактором радиационной опасности для населения в первые несколько недель после аварии является внутреннее облучение щитовидной железы радиоактивными изотопами йода [35]. В результате аварии на ЧАЭС воздействию радиоактивного йода подверглись большие контингенты населения Белоруссии, Украины, России и других стран.

На территории ряда регионов, где произошли радиоактивные выпадения, были созданы мобильные группы для оперативной оценки уровня облучения щитовидной железы у населения. При этом для определения содержания основного дозообразующего радионуклида 1311 в щитовидной железе у жителей Белоруссии использовались приборы ДП-5, СРП-68-01 и ДРГЗ-02, имевшиеся в распоряжении служб гражданской обороны и санэпидемстанций и не предназначенные для этой цели. Кроме того, из-за экстремальности создавшейся ситуации состав мобильных групп был частично укомплектован лицами без необходимой предварительной подготовки. Последующий анализ результатов более 250 тысяч измерений показал, что процедура дозиметрического обследования щитовидной железы и записей результатов измерений не была стандартизована. Это оказало существенное влияние на полученные результаты и обусловило необходимость выявления и количественной оценки всех значимых источников ошибок, имевших место при обследовании.

Во время измерений не проводился персональный опрос обследуемых лиц о длительности проживания на загрязненной территории, режиме потребления молока и т.д., что необходимо для

определения кинетики поступления радионуклидов в организм при переходе от содержания 1311 в щитовидной железе к дозе облучения.

На этапе оперативной оценки доз облучения щитовидной железы для жителей Белоруссии вплоть до конца 1986г. упрощенно принималось однократное ингаляционное поступление радионуклидов в организм, что приводило к систематическому завышению значений поглощенных доз.

Обобщенные результаты исследований, проводимых нами в период 1987-1998гг. и направленных на выявление реальной картины облучения щитовидной железы у населения Белоруссии, представлены в данной диссертации.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Важнейшим аспектом любых эпидемиологических исследований, направленных на изучение зависимости "доза-время-эффект", является корректное определение индивидуальных доз. Известно, что наиболее достоверные оценки фактических доз облучения щитовидной железы могут быть получены по результатам ее дозиметрического обследования. Радиоактивное загрязнение обширных территорий, последовавшее в результате аварии на ЧАЭС, потребовало организации беспрецедентного по своему масштабу дозиметрического обследования щитовидной железы у населения. Это массовое обследование, проведенное в экстремальных условиях, отличалось тем, что измерения выполнялись с помощью неспециализированных приборов-регистраторов гамма-излучения, стандартная процедура измерений не соблюдалась. Все это привело к внесению в результаты измерений значительного числа систематических и случайных ошибок. Потребность в адекватной интерпретации полученных результатов и достоверной оценке доз облучения щитовидной железы обусловила необходимость разработки научно обоснованной методологии. Результаты разработки могут быть

использованы также при проведении массового дозиметрического

обследования щитовидной железы у населения, подвергшегося

облучению при крупной радиационной аварии.

ЦЕЛЯМИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ являлись:

1. разработка научно-методических основ расчета индивидуальных поглощенных доз излучения радиоактивных изотопов йода в щитовидной железе по результатам широкомасштабного дозиметрического обследования населения Белоруссии и создание банка данных с индивидуальными дозами для жителей, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС ;

2. разработка (на основе полученного опыта) рекомендаций по организации и проведению массового дозиметрического обследования щитовидной железы у населения, подвергшегося облучению при крупной радиационной аварии.

В соответствии с сформулированными целями диссертации

основными ЗАДАЧАМИ РАБОТЫ являлись:

1. Разработка научно-методических основ определения содержания 1311 в щитовидной железе по результатам нестандартного дозиметрического обследования щитовидной железы с помощью неспециализированных приборов ДП-5, СРП-68-01, ДРГЗ-02.

2. Расчет значений индивидуальных доз по скорректированным результатам дозиметрического обследования щитовидной железы с использованием моделей, учитывающих специфику поступления изотопов йода в организм для жителей Белоруссии.

3. Оценка относительного (по сравнению с 1311) вклада короткоживу-щих изотопов йода (1321-^1351) в дозу облучения щитовидной железы

у жителей для типовых условий проживания и питания.

4. Разработка метода оценки индивидуальных доз для неохваченных дозиметрическим обследованием жителей населенного пункта, где

для части лиц имеются результаты обследования. (Паспортизация населенного пункта по уровням облучения щитовидной железы).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы:

- разработаны научно-методические основы адекватной оценки индивидуальных доз облучения щитовидной железы в условиях реализации большого числа систематических и случайных ошибок при массовом дозиметрическом обследовании населения, подвергшегося воздействию крупной радиационной аварии;

- впервые предложен метод оценки индивидуальных доз и диапазона их неопределенности для всех жителей населенного пункта на основании расчета параметров логнормального распределения ограниченной выборки индивидуальных доз обследованных лиц;

- проведена оценка относительного (по сравнению с 1311) вклада короткоживущих изотопов йода (132к1351) в дозу облучения

щитовидной железы, учитывающая реализованные пути поступления радионуклидов в организм человека;

- получена новая информация о дозах облучения щитовидной железы как для отдельных лиц, так и для групп населения в обследованных регионах.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы:

- создан банк данных с индивидуальными дозами облучения щитовидной железы на ~130 тысяч жителей Белоруссии. Этот банк

используется для уточнения зависимости "доза-время-эффект" и выявления закономерностей формирования доз у жителей территорий, где не проводилось обследование. Банк данных может служить основой для принятия решений медицинского и социального плана;

- сформулированы рекомендации по организации и проведению массового дозиметрического обследования щитовидной железы у населения при крупной радиационной аварии;

- проведена паспортизация более 800 населенных пунктов Белоруссии по уровням облучения щитовидной железы их жителей. Метод оценки индивидуальных доз, разработанный при создании паспортов населенных пунктов, позволяет существенно сократить диапазон неопределенности значений доз по сравнению с любым другим методом, где рассматриваются модели переноса радиоактивных изотопов йода во внешней среде.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы представлены в докладах на международных конференциях и симпозиумах: "Symposium on the effects on the thyroid of exposed populations following the Chernobyl accident" (WHO, Чернигов, 1990), "Ядерная энергетика и безопасность человека" (Ядерное общество, Нижний Новгород, 1993), "First international conference of the Europen Commission, Belarus, Russian Federation and Ukraine on the radiological consequences of the Chernobyl accident" (Минск, 1996), "One decade after Chernobyl. Summing up the consequences of the accident" (Вена, Австрия, 1996), "Dose reconstruction" (БадХоннеф, Германия, 1995 и 1996), "Effects of low-level radiation for residents near Semipalatinsk nuclear test site" (Хиросима, Япония, 1996 и 1997); на Всесоюзных и Республиканских конференциях и совещаниях: "Актуальные вопросы дозиметрии внутреннего облучения" (Гомель, 1989), "Научно-практические аспекты сохранения здоровья людей, подвергшихся радиационному воздействию в результате аварии на ЧАЭС" (Минск 1991, Гомель 1992); на заседании Ученого Совета Института биофизики (1991); на совещаниях с участием российских, белорусских и американских специалистов (Минск, Москва, Вашингтон, Ок-Ридж, Ливермор, 1992-1998).

Автор принимал непосредственное участие на всех этапах работы, включая: систематизацию и анализ результатов дозиметрического обследования населения Белоруссии; организацию и проведение

персонального опроса жителей; разработку методов, алгоритмов, программ по оценке содержания 1311 в щитовидной железе и расчету доз на основании собранных данных; создание банка данных с индивидуальными дозами для жителей Белоруссии.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 28 печатных работ, выполненных совместно с соавторами.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

- методические принципы анализа результатов массовых дозиметрических обследований щитовидной железы с помощью различных неспециализированных приборов в условиях реализации большого числа систематических и случайных ошибок;

- результаты расчета индивидуальных и средних доз облучения щитовидной железы, обусловленных суммой радиоактивных изотопов йода;

- рекомендации по организации и проведению массового дозиметрического обследования щитовидной железы у населения, подвергшегося облучению при крупной радиационной аварии;

- метод оценки индивидуальных доз и диапазона их неопределенности для всех жителей населенного пункта на основании расчета параметров логнормального распределения ограниченной выборки индивидуальных доз у обследованных лиц.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ подтверждается: положительной оценкой экспертов, изложенной в решении Всесоюзного совещания по методическим подходам к оценке доз облучения щитовидной железы населения в результате аварии на ЧАЭС (Москва, 1990);

- использованием полученного банка индивидуальных доз в качестве базовых данных при разработке методических указаний "Оценка дозы внутреннего облучения щитовидной железы йодом-131 по

результатам определения содержания йода-129 в объектах окружающей среды", обсужденной и одобренной РНКРЗ и утвержденной Госкомсанэпиднадзором России (1996г.) [23]; - широким использованием созданного банка данных с индивидуальными дозами в исследованиях, проводимых специалистами из Белоруссии, России, США, Германии, Японии и других стран и направленных на установление коэффициентов риска заболеваний щитовидной железы у детей [106, 163].

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, Приложения и списка использованной литературы.

В первой главе представлен аналитический обзор основных особенностей известных случаев массового радиационного облучения щитовидной железы у лиц из населения. Дана характеристика общих подходов к оценке индивидуальной дозы облучения щитовидной железы при различных вариантах поступления радиоактивных изотопов йода в организм человека.

Во второй главе приведена характеристика результатов дозиметрического обследования щитовидной железы у жителей Белоруссии по сте