Соответствие между категорией радиоактивного источника и обеспечением его сохранности при разработке технических рег-ламентов

для регулирования безопасности на радиационных объектах народного хозяйства

П.М. Рубцов, канд. физ.-мат. наук,  Д.Е. Романов, А.И. Мусорин , (НТЦ ЯРБ Госатомнадзора России)

В технических документах МАГАТЭ [1, 2] в отличие от [3, 4] дается логически четкая и простая методика отнесения радиоактивных (радионуклидных) источников, применяемых при осуществлении многообразных видов деятельности в различных отраслях народного хозяйства, таких как медицина, строительство, образование, сельское хозяйство, химическая промышленность, металлургия, металлообработка и т.п., к одной из пяти категорий по потенциальной опасности и к одной из четырех групп по обеспечению их сохранности (физической защиты) при осуществлении того или иного вида деятельности.

Данная проблематика настолько важна, что некоторые фрагменты из [1] явно представлены в документе МАГАТЭ очень высокого уровня  [5], подписанного всеми государствами-членами МАГАТЭ.

Целью данной статьи является привлечение внимания читателей к данной проблематике и целесообразности использования подходов МАГАТЭ при формулировании именно технических требований при разработке технических регламентов в части, касающейся регулирования безопасности на объектах народного хозяйства России. Внедрение подходов МАГАТЭ, видимо, повлечет за собой определенные изменения в устоявшейся в последние 10-12 лет практике регулирования безопасности на объектах народного хозяйства, но, безусловно, повысит ее эффективность и качество.

В соответствии с [1] система категоризации представляет собой относительное ранжирование и группирование источников и видов деятельности (практик), на которых могут основываться практические решения. В обычных условиях система категоризации будет относиться к этим решениям как в ретроспективном смысле для обеспечения (гарантии) использования и (или) сохранения существующих источников безопасным и надежным образом, т.е. под полным контролем, так и в предполагаемом (на будущее) смысле для обеспечения использования "будущих" источников должным образом, т.е. что они будут максимально безопасным образом  приспособлены к условиям и специфике того или иного вида деятельности.

Согласно [1], категоризация базируется на допущении, что радиоактивный источник рассматривается как опасный в том случае, если он может быть угрозой для жизни или быть причиной перманентного ущерба (вреда), который повлечет за собой ухудшение качества жизни облученного человека. Перманентные ущербы включают в себя, например, ожоги, требующие хирургического вмешательства, и т.п. Облучение считается опасным, если оно имеет результатом повреждение органа или кожи, которое может быть причиной смерти в течение нескольких лет. Временные повреждения, такие как покраснение и болезненная чувствительность кожи или временные изменения состава крови, не рассматриваются как опасные.

Считается, что степень любых таких ущербов будет зависеть от многих факторов, включая активность, геометрический размер источника; как близко и как долго находится человек от источника; диспергируется или нет радиоактивный материал источника и приведет ли это к загрязнению кожи или попаданию радиоактивных веществ в организм ингаляционным или пероральным путем.

Предлагаемая МАГАТЭ категоризация обеспечивает относительное ранжирование радиоактивных источников в терминах их потенциальной возможности быть причиной немедленных и вредных для здоровья человека эффектов, если не обеспечивается должным образом их безопасное применение и сохранность. В практическом плане применение этой категоризации, по сути, создает основу для того, чтобы распределение людских и финансовых ресурсов было бы соразмерным с категорией источника при одновременной минимизации радиационных рисков для персонала и населения, если с источниками обращаться должным образом.

Согласно [1], все источники, применяемые на объектах народного хозяйства, классифицируются на пять категорий, при этом источники категории 1 являются потенциально наиболее опасными, а источники категории 5 не являются опасными.

Опасный источник определяется в [6] как: "Источник, который мог бы, если он не находится под контролем, приводить к появлению значительного облучения, которое приводило бы к выраженным детерминистским эффектам". Для всех категорий источников в [1] приведены четкие научно обоснованные критерии. И хотя предлагаемая МАГАТЭ категоризация в целом ориентирована на закрытые радиоактивные источники, эта методология может также применяться  для категоризации открытых радиоактивных источников.

В [1] отмечается, что данная категоризация не распространяется на устройства, генерирующие излучение, такие как рентгеновские аппараты и ускорители частиц, хотя она может быть применена к радиоактивным источникам, вырабатываемыми ими или используемыми как материал мишени в таких устройствах. Ядерные материалы, как они определены в [7], также исключены из сферы действия этой категоризации.

Определенного рода факторы специально исключены из критериев категоризации:

Социально-экономические последствия в результате аварий или злонамеренных действий исключаются, так как методология измерения количества и сравнения этих эффектов, особенно на международном уровне, пока еще полностью не разработана.

Стохастические эффекты излучения (например, повышенный риск рака) исключаются, так как детерминистские эффекты, возникающие в результате аварий или злонамеренных действий, вероятно, перекрывают любой увеличенный стохастический риск в течение короткого срока.

Предумышленное (сознательное) облучение лиц по медицинским причинам  исключается из критериев категоризации, хотя радиоактивные источники, используемые для этих целей, включаются в систему категоризации, поскольку имеются отчеты об авариях, включающих такие источники.

Система категоризации МАГАТЭ в общих чертах базируется на концепции "опасных" источников и использовании так называемой, "D-величины". Концепция "опасного" источника конвертирована в эксплуатационные параметры посредством вычисления количества радиоактивного материала, которое могло бы привести к тяжелым детерминистским эффектам для заданных сценариев облучения и для заданных дозовых критериев [8].

В дополнение к обычным аварийным ситуациям эти сценарии включали ситуации с диспергированием (рассеиванием) радиоактивного материала источника, которые могут иметь место при злонамеренных актах. Были рассмотрены следующие сценарии (пути) облучения:

Незащищенный источник, носимый в руках в течение 1 ч, в кармане в течение 10 ч, или находящийся в помещении в течение от нескольких дней до нескольких недель.

Диспергирование источника, например, при пожаре, взрыве или действиях человека, приводящих к получению дозы от ингаляции, приема пищи и (или) загрязнения кожи.

Происхождение "D-величин", характеризующих степень опасности источника, основано на дозовых критериях, приведенных в [1]:

1 Гр на костный мозг или 6 Гр на легкое от излучения с низкой линейной передачей энергии (from low LET radiation), получаемые органом в течение двух дней. Это есть дозовые уровни из табл. IV-I в ОНБ [9], при которых вмешательство всегда обосновывается для того, чтобы предотвращать ранние смерти [10, 11]. Следует отметить, что эти дозовые уровни являются граничными критериями, связанными с наименьшими мощностями доз, которые считаются угрожающими жизни человека [8].

25 Гр на легкое от вдыхания радионуклидов с высокой линейной передачей энергии в течение года. Это есть дозовый уровень, который приводит к смертельным исходам гончих собак вследствие радиационного пневмонита, пульмонита и легочного фиброза в пределах 1,5 лет [12].

5 Гр на щитовидную железу, получаемых органом в течение двух дней. Это есть дозовый уровень из табл.IV-I приложения IV в ОНБ [9], при котором вмешательство всегда обосновывается для того, чтобы предотвратить атиреоз (гипотиреоз). Атиреоз принимается как ухудшение качества жизни.

Для источника, находящегося в контакте с биологической тканью, доза более чем 25 Гр на глубине: (a) 2 см для большинства частей тела (например, от источника в кармане) или (b) 1 см для рук. 25 Гр есть порог для некроза (омертвения или смерти биологической ткани) [11, 13]. Опыт [14] указывает на то, что омертвение биологической ткани для многих частей тела (например, на бедре) в результате ношения источника в кармане может быть успешно вылечена без того, чтобы в результате произошло ухудшение качества жизни, если поглощенная доза от источника в ткани в пределах около      2 см (глубины) удерживается ниже   25 Гр. Однако для источника, носимого в руках, поглощенная доза в пределах около 1 см (глубины) должна удерживаться ниже 25 Гр для того, чтобы предотвратить ущерб, который ухудшает качество жизни.

Для источника, который полагается слишком большим (крупным по размерам), чтобы его носили, 1 Гр на костный мозг в течение 100 ч в помещении на расстоянии 1 м от источника.

В соответствии с этими дозовыми критериями для некоторых широко применяемых в народном хозяйстве радионуклидов "D-величины", т.е. активности, соответствующие "опасному" источнику, и полезные кратные числа в целях иллюстрации фрагментарно приведены в табл.1 (в [1] это табл. 1.2, и в ней приведен более полный список радионуклидов, а всеобъемлющий перечень радионуклидов как для внешнего, так и для внутреннего облучения  представлен в [8]). Согласно [8], "D-величины" – это  конкретные уровни активности различных радионуклидов, разработанные для целей аварийного планирования и реагирования. Они даются в терминах активности, выше которой радиоактивный источник рассматривается как "опасный" источник [14], так как он имеет значительную потенциальную возможность быть причиной тяжелых детерминистских эффектов, если он не применяется и не сохраняется безопасным и надежным образом.

Согласно [1], эти "D-величины" рассматривались для того, чтобы их использовать в качестве согласованных нормирующих факторов для формирования численного относительного ранжирования радиоактивных источников и видов деятельности с применением этих источников.

Относительное ранжирование источников и видов деятельности для наглядности далее будем проводить с рассмотрением табл.2 (в [1] это приложение II).

Таблица 1

Активностьa, соответствующая "опасному" источнику ("D-величина"b) для выбранных радионуклидов, и полезные кратные числа

a Из-за того, что табл.1 не показывает, какие дозовые критерии были использованы, эти "D-величины" не следует использовать в обратной задаче для получения дозы от источников с известной активностью.

b Подробности происхождения "D-величин" и "D-величины" для дополнительных радионуклидов даны в ссылке [8].

c Исходные используемые "D-величины" даны в ТБк. "D-величины" в Ки представлены для практического использования и округлены после преобразования.

Таблица 2

Некоторые виды деятельности и радионуклиды, представляющие интерес,  и их диапазон активностей и категорий