3 курс / Гигиена / Физико_химические_характеристики_промышленных_альфа_излучающих_аэрозолей

Совместное решение соотношений (1.6), (1.15) и (1.17) приводит к выражению для определения размеров аэрозолей мелкодисперсной фракции:

где D – диаметр промышленной аэрозольной частицы, в мкм;

Cr – величина, зависящая от физических и химических свойств промышленных аэрозолей, которая определялась для конкретных производств;

N, t, h F – величины, имеющие значения и размерности те же, что и в формуле (1.6).

Диаметры бесцентровых частиц, рассчитанные по формуле (1.18), приведены в таблице 1.17. Значение Cr для аэрозолей, содержащих плутоний-239, принималось равным

0,099 [14].

Счетное распределение частиц мелкодисперсной фракции представлено в таблице 1.18, распределение активности по размерам частиц мелкодисперсной фракции в таблице 1.19.

Таблица 1.17 – Расчет диаметра и активности зарегистрированных аэрозольных частиц мелкодисперсной фракции

40

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

На изученных аэрозольных пробах были обнаружены также высокоактивные аэрозоли различных размеров (видимых и невидимых под оптическим микроскопом). Наличие таких частиц создавало определенные технико-методические трудности при анализе их активности и размеров. Измерить частицу, имеющую более 50 треков трудно, т.к. треки затемняют саму частицу и затрудняют ее измерение (см. рис. 1.3).

Темные пятна в виде мелких горячих частиц с большим количеством треков (>100), согласно методике, относились к мелкодисперсной фракции, крупные горячие частицы с числом треков порядка ~500, к среднедисперсной.

1.3.2. Источники неопределенностей оптикорадиографического метода

Для того, чтобы оценить погрешность определения размеров частиц и их активности на авторадиограммах, необходимо учесть неопределенности, возникающие на разных стадиях метода.

Первый фактор неопределенности возникал в процессе проявления авторадиограмм. Наблюдалось скопление большого количества треков вдоль пограничной линии фильтра, что затрудняло их количественный анализ. Это происходило вследствие того, что радиоактивное вещество отмывалось растворителем в процессе фиксации препарата. Подобный эффект растекания был описан в литературе при авторадиографических исследованиях тканей, содержавших b-излучатели [20, 21]. Для устранения эффекта растекания применялось тщательное высушивание препарата на стадии просветления и после погружения его в эмульсию.

Наличие фоновых альфа-треков вносит свою неопределенность при определении параметров распределений активности по размерам аэрозолей мелкодисперсной фракции с помощью расчетного метода. Для того, чтобы учесть наличие фоновых альфа-треков, готовились контрольные образцы из чистых фильтров и обрабатывались оптикорадиографическим методом параллельно с аэрозольными пробами.

На точность результата обработки авторадиографических данных влияет также учет поправок на поглощение излучения в слое фильтра и на невидимые альфа-треки. Данные поправки определялись экспериментально [14, 15] и их значения указаны в п.1.3.1.3.

Случайные погрешности при микроскопическом измерении размера частиц, подсчете количества треков, погрешности фотографической техники, неточности определения активности (учет фоновой альфа-активности), отклонение частиц от шарообразной формы, наличие высокоактивных горячих частиц, погрешности в определении плотности изучаемых аэрозолей вносят свой элемент неопределенности при исследовании дисперсности аэрозольных частиц. С учетом данных факторов неопределенность оптикорадиографического метода оценивалась в 30–50% [14].

43

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

1.4. Дисперсный состав альфа-активных аэрозолей на плутониевом

производстве ПО «Маяк». Результаты исследований 1969–1981 гг.

В разделе представлены результаты исследования дисперсного состава промышленных аэрозолей плутония в рабочих помещениях химико-металлургического производства ПО «Маяк» методом авторадиографии.

По оценкам специалистов по радиационной гигиене ФИБ-1 в 1969 году объемная активность аэрозолей плутония в воздухе операторских зон на заводе по получению и переработке плутония составляла от 0,74 Бк/м3 до 2,96 Бк/м3, а в ремонтных зонах – 13,7 Бк/м3 и выше.

Усовершенствование технологического процесса, оборудования, повышение его герметичности, улучшение работы вентиляционных систем, а также изменение планировки помещений в соответствии с требованиями санитарных правил и рекомендациями специалистов по радиационной гигиене, способствовали постепенному уменьшению объемной активности альфа-излучающих аэрозолей в воздухе на участках, где проводятся работы с плутонием-239. Тем не менее, при любых операциях по переработке плутония-239

имеется вероятность загрязнения воздушной среды рабочих помещений, что может привести к ингаляционному поступлению радиоактивных аэрозолей в организм персонала, работающего на этих участках.

Для исследований пробы аэрозолей отбирали на уровне дыхания человека в рабочих помещениях плутониевого производства при нормальном технологическом режиме (НТР) и во время ремонтных работ (РР).

Исследования показали, что в воздухе обследованных помещений аэрозоли находятся в виде твердых частиц, различающихся по форме, величине и альфа-актив- ности (рисунки 1.9–1.12). Из рисунков 1.9–1.12 видно, что различия наблюдаются и в расположении альфа-треков вокруг частицы. Альфа-треки выходят радиально из одного центра, либо из многих центров, образуя равномерное или неравномерное распределение по поверхности частицы. Во всех случаях источником альфа-треков являются мелкодисперсные частицы плутония с высокой удельной альфа-активностью, которые, либо сами находятся в воздухе, либо осаждаются за счет диффузии на поверхности более крупных неактивных частиц. При осаждении плутония на поверхности весьма крупных неактивных аэрозольных частиц образуются высокоактивные аэрозоли с ак-

44

тивностью более 103 мкБк. Такие высокоактивные аэрозоли встречаются редко, их ко-

личество составляет 0,02-2% от всех исследованных альфа-активных аэрозолей. Их

удельная активность меняется от 3 10-4 до 4 102 мкБк/мкм3.

Рисунок 1.9 – Авторадиограмма аэрозольных частиц плутония. Проба воздуха отбиралась в помещении рабочей зоны химико-металлургического завода ПО «Маяк»

Рисунок 1.10 – Авторадиограмма аэрозольных частиц плутония различного диаметра. Проба воздуха отбиралась в помещении рабочей зоны

химико-металлургического завода ПО «Маяк»

45

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Основная часть α-активных аэрозолей образуется за счет осаждения плутония на неактивные аэрозоли микронных и субмикронных размеров. Альфа-активность таких аэрозолей колеблется от 1,0 до 970 мкБк, а удельная активность - от 0,02 до 840 мкБк/мкм3.

Широкий спектр значений размеров частиц, α-активности и удельной активности аэрозолей, вероятно, объясняется тем, что процесс их образования связан со вторичным диспергированием частиц с загрязнённых поверхностей помещений, оборудования, спецодежды и т. д. Анализ данных [30] свидетельствует о том, что в условиях производства степень загрязнения воздушной среды и поверхностей рабочих помещений (как активной, так и неактивной пылью) находится в постоянной взаимосвязи и взаимозависимости.

Радиоактивные вещества и неактивная пыль оседают из воздуха на различные поверхности, и наоборот, переходят с загрязненных поверхностей в воздушную среду, обуславливая ее загрязнение. Следовательно, присутствие в исследуемом воздухе частиц вторичного диспергирования формирует полидисперсный состав аэрозолей, который характеризуется бимодальным или трехмодальным распределением:

-активных мелкодисперсных аэрозолей с удельной активностью порядка 2,1 104 мкБк/мкм3;

-активных грубодисперсных аэрозолей с переменной удельной активностью;

-высокоактивных грубодисперсных аэрозолей с переменной удельной активностью, и альфа-активностью выше 103 мкБк.

Высокоактивные частицы в аэрозольных пробах, отобранных при нормальном технологическом процессе, встречаются редко и в малом количестве, но каждая присутствующая высокоактивная частица заметно увеличивает параметры распределения альфа-ак- тивности грубодисперсной фракции аэрозолей. При ремонтных работах высокоактивные аэрозольные частицы встречаются чаще. В некоторых случаях количество их достигает до 3–5% по счету.

При анализе дисперсности высокоактивные аэрозольные частицы крупных размеров были отнесены к аэрозолям грубодисперсной фракции, как при нормальном технологическом процессе, так и при ремонтных работах.

Результаты показали, что промышленные аэрозоли, образующиеся при работе с плутонием-239, учитывая их размер, альфа-активность, удельную активность, можно разделить на три фракции: мелкодисперсную, среднедисперсную и крупнодисперсную.

Рассмотрим данные о дисперсном составе аэрозолей плутониевого производства ПО «Маяк» за 1969–1971 гг. Результаты ретроспективного анализа 45 аэрозольных проб, отобранных в рабочих помещениях при НТР и РР, представлены в таблице 1.20.

47

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

Таблица 1.20 – Соотношение мелкодисперсных, среднедисперсных и крупнодисперсных аэрозолей при работе с плутонием-239 (1969–1971 гг.),%

Из представленных в таблице 1.20 данных следует, что при нормальном технологическом процессе аэрозоли мелкодисперсной фракции составляют в среднем 16% по количеству частиц и 1,8% по их альфа-активности. Доля активности среднедисперсных и крупнодисперсных аэрозолей составляет соответственно 98,2%.

При нормальном технологическом процессе несмотря на то, что доля аэрозолей крупнодисперсной фракции по счету составляет всего 0,8%, эти частицы несут на себе практически половину всей альфа-активности, т. е. 47%. Такая же картина наблюдается и при ремонтных работах.

Параметры распределений альфа-активности по размерам аэрозольных частиц, отобранных в помещениях химико-металлургического производства в ходе нормального технологического процесса, рассчитывались на основании анализа 8 аэрозольных проб, а при ремонтных работах – на основании 7 проб (таблица 1.21).

По аналогичной схеме определялись параметры распределений аэрозолей по альфа-активности и по удельной альфа-активности (таблица 1.22).

48