Содержание материала

Опыт ликвидации предшествующих аварий, за исключением аварии на Сибирском химическом комбинате, показал, что сведения, получаемые от текущего дозиметрического контроля, особенно в начальной фазе аварии, часто отсутствуют или недостаточны не только для оказания квалифицированной медицинской помощи, но, и что крайне важно, для принятия решений о необходимости введения других исправительных действий. В этой связи приходится прибегать, постфактум, к помощи так называемых физических или биологических методов ретроспективной дозиметрии. Суть методов заключается в том, что личные предметы, сопутствующие облученному лицу, а также биологические показатели у человека могут отражать реакцию на облучение. Эти реакции сохраняются определенное, иногда долгое время, и их регистрация и обработка может дать оценку дозы облучения. Выбор подходящих методов ретроспективной дозиметрии определяется их точностью и чувствительностью.
Методы ретроспективной дозиметрии подразделяют на прямые и косвенные. Прямые методы основаны на использовании следов (меток), которые облучение оставляет (фиксирует) в тканях и органах человека и сопутствующих ему предметах.
Косвенные методы ретроспективной дозиметрии базируются на следах, оставляемых излучением в объектах внешней среды, а также дополнительных сведениях о параметрах поля излучения, положениях, позах и маршрутах перемещения людей, и соответствующих расчетах на основе указанных выше данных индивидуальных доз и их распределения в организме. Иногда удается экспериментально смоделировать в малом масштабе и под контролем радиационную аварию и использовать при этом снаряженные дозиметрами антропоморфные фантомы человека, располагая их в позициях и в позах пострадавших людей. На аварийно-опасных участках можно заблаговременно рассчитать поля ионизирующего излучения при возможных сценариях аварии и использовать компьютерные программы распределения дозы в математической модели тела человека в зависимости от его местонахождения и ориентации.
К физическим инструментальным методам ретроспективной дозиметрии относятся:

  1. метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в образцах одежды или тканях организма (экстрагированные зубы, ногти, волосы) при облучении внешним фотонным облучением;
  2. радиометрические методы определения наведенной активности в крови (24Na) при облучении термализованными нейтронами (32S(n,p)32P), активации серы, содержащейся в волосах, ногтях или шерстяных тканях одежды для быстрых нейтронов или активацией металлических сопутствующих предметов;
  3. термолюминесцентный метод для кварц содержащих материалов, например, кирпичей электроизоляторов, бытовой керамики (косвенная дозиметрия) для фотонного излучения;
  4. анализ формы и доли уродливых волос, в том числе пушковых, через некоторое время после облучения на единицу поверхности кожи для ретроспективной дозиметрии γ-β-облучения кожи;
  5. биофизические и радиометрические методы оценки остаточного содержания радионуклидов в организме при внутреннем облучении инкорпорированными радионуклидами.

Метод ЭПР дозиметрии основан на регистрации взаимодействия электронов свободных радикалов, образующихся под воздействием ионизирующего излучения, с ядерными спинами окружающих молекул [61]. Чувствительность метода и время сохранения радиационного сигнала существенно зависит от вида облученного образца. Например, для неокрашенных и незагрязненных тканей чувствительность меняется от 2-3 Гр для тонких хлопчатобумажных тканей до 8-10 Гр для шерстяных или вискозных [70]. Использование тканей особенно информативно при неравномерном облучении человека. Широкое распространение после Чернобыльской аварии получил метод ЭПР-дозиметрии по эмали зубов. Под действием фотонного излучения в кристаллической эмали зуба возникают парамагнитные центры, которые сохраняются в течение всей жизни и амплитуда радиационного сигнала линейно зависит от дозы вплоть до 102 Гр. Имеются указания на то, что минимальные измеряемые дозы внешнего γ-излучения могут достигать около 0,05-0,1 Гр при погрешности 30-40% [70-72]. Так как эмаль накапливает информацию об облучении человека за всю жизнь, ответственную задачу представляет собой выделение аварийной составляющей облучения. Без этого прямое сравнение с дозами, полученными другими методами (расчетными или инструментальной термолюминесцентной дозиметрией), не является строго корректной процедурой.
В качестве примера на рис. 5.6 приведены частотные распределения накопленной дозы для жителей загрязненного района Брянской области (Злынковского) и контрольного района Калужской области (Боровского) [72]. Видно, что аварийная составляющая индивидуальной дозы конкретного лица из населения в случае 30% превышения средней индивидуальной дозы в загрязненном районе над фоновым значением имеет слишком большую неопределенность. Вместе с тем оценки доз, полученных методом ЭПР, могут быть весьма полезными для проведения эпидемиологических исследований.

Рис. 5.6. Гистограммы частотного распределения значений накопленной дозы, измеренной по эмали зубов, для жителей Боровского района Калужской области (а) и Злынковского района Брянской области (б). Боровский район: число измерений — 105; средняя накопленная доза — 11,1 сГр; стандартное отклонение — 5,0 сГр; Злынковский район:число измерений — 75; средняя накопленная доза — 14,8 сГр; стандартное отклонение — 8,5 сГр [23].

Метод интегрального восстановления доз γ-излучения на местности по термолюминесцентному отклику использует свойства кварца образовывать под действием ионизирующего излучения энергетические дефекты, релаксирующие при нагревании с испусканием световых квантов. Нижняя граница рабочего диапазона при химическом выделении кварца из исходного материала составляет 0,1 Гр при погрешности ±30%. Этот метод особенно полезен для прошлых аварийных ситуаций, когда нет достоверной информации о радиационной обстановке в первые месяцы и годы после исходного события [67]. Переход от измеренной поглощенной дозы в материале к дозе на человека вызывает дополнительную погрешность, по крайней мере не менее 50%. Кроме того в случае аварийного облучения мягким фотонным и β-излучением приходится усложнять процедуру измерений путем послойного определения доз в исследуемом материале, например в кирпиче [73].
Наиболее широко используемым методом определения дозы нейтронов по наведенной активности в теле человека является измерение активности 24Na в крови. Этот радионуклид распадается с периодом полураспада 15 ч и выводится из организма с периодом полувыведения 11-13 сут [61]. Максимальная керма нейтронов (Гр) с точностью до 2,5 раз, если не делать уточнений для конкретного
спектра нейтронов, составляет около 105 А, где А — объемная активность (Бк мл1) сыворотки крови.
К биологическим методам дозиметрии относят способы установления поглощенной дозы излучения в тканях и других биологических образцах на основе биологических показателей, отражающих реакцию биологических структур на облучение.
В условиях ранней и промежуточных фаз после аварии гематологические, в том числе кардиологические, методы оценки доз, острого γ-нейтронного облучения являются одними из наиболее информативных, особенно при отсутствии данных физической индивидуальной дозиметрии. Гематологические и цитогенетические показатели оказались эффективными и для ретроспективного восстановления доз облучения при острых воздействиях (> 1 Гр).
При длительном накоплении доз или низких дозах облучения перспективным является использование цитогенетических и биофизических показателей. В табл. 5.16 приведены некоторые сведения о возможностях этих методов. Следует отметить, что все они не являются распространенными и не могут быть использованы в широких масштабах при дозиметрическом контроле. Их основное назначение — поддержка радиационной клинической диагностики и некоторых видов радиационно-эпидемиологических исследований.