Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из наиболее актуальных проблем современной экологии является изучение последствий радиоактивного загрязнения для окружающей среды и человека. Это связано с увеличением использования радиоактивных веществ и источников ионизирующих излучений в производственной деятельности человека, развитием атомной энергетики, продолжающейся работой предприятий ядерного топливного цикла на всех его стадиях вплоть до снятия с эксплуатации. Особое место здесь занимают вопросы прогнозирования последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды для здоровья населения как в результате нормальной работы атомных энергетических, транспортных и промышленных установок, так и при возможных радиационных авариях. В этом случае бесценен накопленный человечеством опыт изучения радиационных ситуаций с острым или хроническим облучением больших групп людей.
Одной из уникальных и имеющих общемировое значение является радиационная ситуация с загрязнением реки Теча. В результате сбросов жидких радиоактивных отходов производственного объединения (ПО) "Маяк" в реку Теча в 1949-56 гг. хроническому облучению в повышенных дозах подверглись около 30 тысяч человек из прибрежных населенных пунктов. Длительное исследование состояния здоровья этих людей показало наличие избыточных случаев смертности от лейкозов и солидных опухолей. Для оценки риска отдаленных последствий хронического облучения этой когорты необходима достоверная реконструкция накопленной дозы. Полученная информация представляет особый интерес для прогнозирования отдаленных последствий хронического облучения населения при возможных радиационных авариях.
Опыт изучения последствий радиоактивного загрязнения территорий показывает, что любые дозиметрические исследования в отношении населения япляются ретроспективными; особенно это касается восстановления уровней внешнего облучения. Несмотря на существование и широкое развитие инструментальных методов ретроспективной дозиметрии (люминесцентная
дозиметрия, ЭПР-дозиметрия - дозиметрия с использованием метода электронного парамагнитного резонанса), расчетный метод реконструкции внешних доз остается ведущим во всех исследованиях и является особенно актуальным для когорты реки Теча спустя 50 лет после начала загрязнения.
Цель работы - реконструкция доз внешнего облучения населения прибрежных населенных пунктов по реке Теча, загрязненной жидкими радиоактивными отходами ПО "Маяк".
Задачи исследования.
-
Анализ имеющихся данных о сбросах жидких радиоактивных отходов ПО "Маяк", о характере и уровнях загрязнения реки Теча, уровнях мощностей доз в воздухе на берегах реки Теча, на территории населенных пунктов и внутри жилых помещений в период с начала загрязнения; определение набора данных, необходимых для целей реконструкции доз.
-
Математическое моделирование процессов переноса радионуклидов в реке и накопления их донными отложениями.
-
Реконструкция мощностей доз в воздухе у уреза воды и на прибрежной полосе в период максимальных сбросов.
-
Оценка и анализ распределения доз внешнего облучения населения прибрежных населенных пунктов, верификация полученных данных по результатам других методов ретроспективной дозиметрии (термолюминесцентная дозиметрия образцов строительной керамики, ЭПР-дозиметрия образцов зубной эмали).
-
Оценка неопределенностей и анализ чувствительности расчетных значений доз внешнего облучения жителей прибрежных населенных пунктов по реке Теча.
Научная новизна работы
1. Впервые на основании данных о сбросах, гидрологических характеристик
реки и результатов мониторинга разработана математическая модель
переноса радионуклидов в речной системе, используемая для реконструкции
удельной активности и радионуклидного состава воды и донных отложений
реки Теча.
-
Впервые на основании моделирования переноса радионуклидов в речной системе оценены уровни мощностей доз гамма-излучения вдоль всей реки Теча для периода, когда соответствующие измерения отсутствовали.
-
Впервые представлены оценки доз внешнего облучения населения прибрежных населенных пунктов по реке Теча, верифицированные экспериментальными методами ретроспективной дозиметрии;
-
Впервые представлены оценки неопределенностей расчетных значений доз внешнего облучения жителей населенных пунктов по реке Теча.
Практическая значимость работы
-
Разработана система реконструкции доз внешнего облучения населения для ситуации с загрязнением проточного водоема жидкими радиоактивными отходами (Методические указания МУ 2.6.1.024-95 утверждены Госкомсанэпиднадзором России 28 марта 1995 г.)
-
Результаты моделирования переноса радионуклидов в речной системе могут быть использованы для усовершенствования системы реконструкции доз внутреннего облучения населения за счет короткоживущих радионуклидов.
-
Полученные результаты расчетов доз внешнего облучения могут быть использованы при оценке риска отдаленных последствий у населения, проживавшего по берегам реки Теча.
Положення, выносимые на защиту.
-
Модель переноса радионуклидов в речной воде и накопления их донными отложениями для случая удаления в проточный водоем смеси радионуклидов.
-
Обоснование применимости математического моделирования переноса радионуклидов в речной воде и накопления их донными отложениями для реконструкции радионуклидного состава воды и донных отложений и восстановления доз внешнего облучения населения в условиях отсутствия соответствующих результатов измерений.
-
Расчетные оценки уровней внешнего облучения населения прибрежных
населенных пунктов по реке Теча в зависимости от расстояния по течению от места сброса, верифицированные экспериментальными методами ретроспективной дозиметрии. 4. Основные факторы, влияющие на неопределенности расчетных значений доз внешнего облучения - расстояние жилых домов от реки и мощность дозы у уреза воды в период максимальных сбросов. Личный вклад соискателя
В диссертационной работе представлены следующие результаты научных исследований, выполненных автором самостоятельно:
Анализ архивных данных по сбросам ПО "Маяк" в реку Теча, характеру и уровням загрязнения реки.
Разработка математической модели переноса радионуклидов в водотоке для случая удаления в него смеси радионуклидов.
Расчет по модели удельной активности воды и донных отложений для периода 1949-51 гг.
Реконструкция мощностей доз в воздухе у уреза воды для периода 1949-51 гг.
Реконструкция поглощенных доз в органах и тканях жителей прибрежных населенных пунктов по реке Теча за счет внешнего облучения.
Оценка неопределенностей и анализ чувствительности расчетных значений доз.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы были представлены на I Международном симпозиуме "Хроническое радиационное воздействие: риск отдаленных эффектов" (Челябинск, 1995), IV Международном экологическом симпозиуме "Урал атомный, Урал промышленный" (1996), Ежегодном международном симпозиуме Американской ассоциации содействия науке (Балтимор, 1996), на 9-м конгрессе Международной ассоциации по радиационной защите (Вена, 1996), II Международном симпозиуме "Хроническое радиационное воздействие: возможности биологической индикации" (Челябинск, 2000), VIII Международном экологическом симпозиуме
"Урал атомный, Урал промышленный - 2000" (Пермь-Москва, 2000), 10-м конгрессе Международной ассоциации ,по радиационной защите (Хиросима, 2000).
Публикации
По теме диссертационной работы имеется 17 публикаций в отечественных и зарубежных научных изданиях.
Объем работы. Диссертация состоит из введения 5 глав и заключения, изложенных на 112 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 26 таблиц, список цитированной литературы (124 источника, из них 64 на русском и 80 на иностранных языках).