Методические подходы к расчету годовой эффективной дозы облучения жителей населенных пунктов Белоруссии

Одним из основных показателей оправданно сти проведения мероприятий по защите насе ления от дополнительного облучения после ава рии на Чернобыльской АЭС по законам Бе лоруссии является годовая доза облучения [1, 2]. Работа по оценке годовой эффективной дозы об лучения жителей республики была начата в 1991 г . в рамках бывшего СССР . В соответствии с раз работанной методикой [3] в течение 1991-1992 гг . были обследованы населенные пункты , располо женные на территориях с плотностью загрязнения почвы ¹³⁷Cs более 37 кБк / м ². Следующая , законо дательно установленная , переоценка годовых доз облучения проводилась в летне - осенний период 1994 г . с учетом изменений радиационной об становки и условий жизни населения . В данной работе рассматриваются методические подходы , положенные в основу оценки годовой эффектив ной дозы жителей населенных пунктов Белоруссии в 1994 году .

1.    Выбор критической группы

В соответствии с рекомендациями международной комиссии по радиологической защите 1990 года [4] при оценке пользы и ущерба от вмеша- тельства, направленного на уменьшение облучения населения, в первую очередь следует брать во внимание группу лиц с повышенным риском. При прочих равных условиях такой группой является наиболее облучаемая часть населения, то есть критическая группа населения. Следовательно, для целей планирования и проведения защитных мероприятий консервативным показателем годовой дозы облучения жителей конкретного населенного пункта может служить средняя доза облучения критической группы населения.

Выбор критической группы по внешнему об лучению основывался на результатах индиви дуального дозового мониторинга внешнего об лучения и данных анкетного опроса о режиме жиз недеятельности разных профессиональных и воз растных групп населения , проведенного в 19931994 гг . Анализ этих данных , представленных в таблице 1, показывает , что по условиям жизни или профессиональной деятельности наиболее облу чаемой по сравнению с остальными жителями населенного пункта являются лица , которые больше других находятся на открытом воздухе вне помещений и особенно вне населенного пункта .

Среднее время пребывания вне помещения и среднесуточные дозы внешнего облучения различных групп жителей для периода времени май-сентябрь 1994 г.

Таблица 1

Группа	Время пребывания вне помещения , сут	Отношение мощности дозы по данным ТЛД * к средней МЭД ** в населенном пункте
Дети и подростки 7-17 лет	0.3	0.4
Служащие	0.2	0.4
Рабочие предприятий	0.2	0.4
Полеводы	0.4	0.5
Животноводы	0.3	0.5
Механизаторы	0.3	0.4
Работники леса	0.4	1.7
Пенсионеры	0.3	0.4

* - ТЛД - оценка индивидуальной поглощенной дозы внешнего облучения с помощью термолюминисцентного дозиметра ;

** - МЭД - мощность экспозиционной дозы Y — излучения радиоактивных выпадений на почву .

Прежде , чем обсуждать задачу выбора кри тической группы по внутреннему облучению , сле дует отметить , что в настоящее время более 98% дозы внутреннего облучения жителей Белоруссии от радионуклидов чернобыльского происхождения создается ¹³⁷Cs и ¹³⁴Cs; около 2% приходится на ⁹⁰Sr и менее 0.01% - на трансурановые и осколоч ные радионуклиды . Поэтому , в первую очередь был проведен анализ среднесуточного поступле ния ¹³⁷Cs по данным прямых измерений на счетчи ке излучений человека ( СИЧ ).

Результаты оценки значений среднесуточного поступления и годовой эффективной дозы внутреннего облучения на 37 кБк/м2 загрязнения почв 137Cs для разных возрастных групп приведены в таблице 2. Как показывают эти результаты, наиболее облучаемой группой населения при пероральном поступлении радиоцезия является взрослое мужское население.

Анализ поступления ⁹⁰Sr с продуктами питания в организм жителей различных возрастных групп свидетельствует , что критическими группами об лучения для этого радионуклида являются дети в возрасте до 2 лет и возрастная группа 15 лет . Но , принимая во внимание незначительность вклада ⁹⁰Sr в суммарную годовую эффективную дозу внутреннего облучения , в качестве критической группы по внутреннему облучению однозначно должно быть выбрано взрослое мужское населе ние .

Таблица 2

Среднесуточное поступление ¹³⁷Cs и годовая эффективная доза внутреннего облучения на 37 кБк / м ² загрязнения почв ¹³⁷Cs

Возрастная группа	Среднесуточное поступление 137Cs, Бк / сут	Дозовый коэффициент для перорального поступления [3], мЗв / Бк	Годовая доза облучения , мЗв / год
1 год	4.3	1.1 x 10 '5	1.7 x 10 '2
5 лет	4.4	9.0 x 10 '6	1.4 x 10 '2
10 лет	4.7	9.8 x 10 '6	1.7 x 10 '2
15 лет	6.2	1.4 x 10 '5	3.2 x 10 '2
Взрослые женщины	5.6	1.3 x 10 '5	2.7 x 10 '2
Взрослые мужчины	8.7	1.3 x 10 '5	4.1 x 10 '2

2.    Доза внешнего облучения

В отличие от предшествующей методики [3] в данном случае основой расчета годовой эффективной дозы внешнего облучения служит информация о мощности экспозиционной дозы на высоте 1 м над поверхностью земли в населенном пункте. Не обсуждая все достаточно очевидные преимущества такого выбора, целесообразно все же показать основные побудительные причины.

В период 1993-1994 гг. сотрудниками НИИ радиационной медицины и санитарной службы Минздрава Белоруссии выполнялись массовые измерения МЭД в населенных пунктах с плотностью загрязнения территории 137Cs от 33 до 2000 кБк/м2. В это же время проводились исследования по оценке доз внешнего облучения населения методом дозиметрии с помощью системы индивидуального дозиметрического контроля (ИДК) Harshaw 8800 с детекторами ТЛД-100. Результаты измерений показали, что в обследованных населенных пунктах поле γ-излучения становится более однородным, чем в предыдущий период. Так, в пределах населенного пункта отношение верхнего и нижнего квартилей распределения МЭД не превышали 3.0. Анализ отношения среднего значения ТЛД-дозы к средней МЭД в населенном пункте и среднего значения ТЛД-дозы к средней плотности загрязнения 137Cs показал, что средняя МЭД статистически лучше связана со средней ТЛД-дозой, чем со средней плотностью загрязнения территории 137Cs. Отношение средней ТЛД-дозы к средней МЭД в населенном пункте не зависит от плотности загрязнения территории 137Cs и определяется в настоящее время в основном типом населенного пункта, профессиональной и возрастной структурой населения.

Исходя из этого , вся территория обитания жи телей населенного пункта была подразделена на зоны , характеризуемые своими средними значе ниями МЭД , и одна из этих зон выбрана в качестве референтной . При таком подходе формула расче та годовой эффективной дозы E ext внешнего облу чения определенной группы жителей населенного пункта имеет простое выражение :

E ext = K ⋅ K pr ⋅ (P r - P 0 ) , мЗв ,       (1)

где K - обобщенный коэффициент перехода от МЭД на высоте 1 м к годовой эффективной дозе внешнего облучения человека , ( мЗв / год )/( мкР / ч );

K pr - обобщенный коэффициент защищенности , учитывающий отличительные особенности зон обитания человека и сезонные изменения МЭД ;

P r - среднегодовое значение МЭД в рефере нтной зоне , мкР / ч ;

P 0 - среднее значение МЭД в этой же зоне до чернобыльской аварии , мкР / ч .

Были выбраны четыре зоны обитания челове ка , которые характеризовались разными средними МЭД :

• 1)    дворы домов и улицы населенного пункта ;

• 2)    жилые , подсобные , производственные и слу жебные помещения ;

• 3)    открытые пространства вне населенного пункта ( поле , луг );

• 4)    лесопарковая зона и лес .

В качестве референтной была выбрана первая зона, поскольку она вносит основной вклад в формирование дозы внешнего облучения для боль- шинства жителей населенного пункта. В среднем все группы населения Белоруссии от 65% до 98% времени суток проводят на территории населенного пункта. Уровню нижнего (65%) предела времени соответствуют режимы работы полеводов, механизаторов и работников леса, которые бывают 7-8 часов в сутки вне населенного пункта. Для остальных групп населения время пребывания вне населенного пункта не превышает в среднем 1-3 часа в сутки. Дополнительным доводом в пользу выбора этой зоны в качестве референтной служит то, что значения МЭД на территории населенного пункта в последние годы подвержены изменениям в меньшей степени, чем в других зонах.

По результатам измерений в 1993-1994 гг . бы ло установлено , что распределение МЭД по тер ритории любого населенного пункта , как правило , хорошо описывается нормальным или логнор мальным законами с очень близкими средне арифметическим и среднегеометрическим значе ниями . Поэтому для характеристики радиационно го поля на территории населенного пункта доста точно взять среднеарифметическое значение МЭД в 30-60 точках в весенне - летний период . Учитывая незначительные изменения МЭД в течение года , обусловленные процессами физического распада и вертикальной миграции радионуклидов цезия , можно считать среднегодовую МЭД ( по которой оценивается годовая эффективная доза по фор муле (1)) приближенно равной средней МЭД , оце ненной по данным измерений , выполненных в пе риод с середины мая по конец сентября текущего года .

Следует отметить , что отношение коэффици ента защищенности в одной зоне к его значению в другой имеет достаточно устойчивый характер . Так , для второй зоны по отношению к референт ной это отношение для весенне - летнего периода лежит в интервале 0.3-0.4; для третьей зоны - 1.02.0; для четвертой - 1.5-2.5. Обобщенный коэф фициент защищенности вычислялся как сумма произведений коэффициентов защищенности в отдельных зонах на долю времени пребывания в этих зонах .

Изменение коэффициентов защищенности, связанное с уменьшением МЭД в зимний период и перераспределением времени пребывания в названных зонах обитания, определялось эмпирически на основе сравнения результатов индивидуальной дозиметрии, проведенной в весеннелетний и зимний периоды, для сельских и городских жителей. В таблице 3 показаны значения коэффициентов защищенности для взрослых, полученные по результатам индивидуальной дозиметрии 1993-1994 гг. Можно отметить, что наиболее интенсивно снижается “зимняя” доза для сельских жителей, которые по сравнению с другими группа- ми проводят больше времени вне населенного пункта, то есть там, где в большей степени сказывается влияние снежного покрова.

Далее для оценки обобщенного коэффициента защищенности было сделано предположение о том, что умеренный снежный покров или эквивалентный ему водяной покров сохраняется в Бело- руссии на протяжении четырех месяцев. При таком предположении значение обобщенного коэффициента защищенности для осенне-зимнего периода оказалось равным 0.83 значения коэффициента защищенности для весенне-летнего периода. Это значение совпадает с оценками других исследователей [5].

Таблица 3

Коэффициенты защищенности взрослых городских и сельских жителей Белоруссии , полученные на загрязненных территориях по данным ИДК 1993-1994 гг .

	Жители
Период времени	Городские                      Сельские
Весенне - летний	0.48                                0.51
Осенне - зимний	0.41                                0.32

В таблице 4 приведены обобщенные коэффи циенты защищенности критической группы для трех типов населенных пунктов .

В соответствии с формулой (1) были рассчи таны годовые эффективные дозы внешнего об лучения для 1443 населенных пунктов Белору ссии , расположенных на территориях с плот ностью загрязнения почвы ¹³⁷Cs более 185 кБк / м ².

Значение обобщенного коэффициента пере хода от МЭД на высоте 1 м к годовой эффек тивной дозе для представителя критической груп пы населения рассчитывалось исходя из того , что среднее значение для отношения мощности эф фективной дозы и мощности поглощенной дозы в воздухе для мужчин и женщин равно 0.7 Зв / Гр , а отношение мощности поглощенной дозы в воздухе к МЭД равно 8.7 × 10^-3 Гр / Р [6]. Было также сделано допущение о том , что поток γ - излучения , воздейст вующего на человека в течение суток , является изотропным .

Для населенных пунктов с малой плотностью загрязнения почвы ¹³⁷Cs ( менее 185 кБк / м ²) оценка годовой эффективной дозы внешнего облучения выполнялась так же , как и в методике [3], исходя из соотношения МЭД и запаса ¹³⁷Cs в почве . Такой выбор был обусловлен тем , что трудно при изме рениях выделить МЭД от “ чернобыльских ” выпа дений из - за сравнительно высокой МЭД от естест венных источников γ - излучения . В таких случаях нами использовалось соотношение :