Спосіб визначення річної індивідуальної дози зовнішнього гама-опромінення та пристрій для його здійснення

Изобретение относится к радиационной медицине, а более конкретно касается способа и устройства для определения годовой индивидуальной дозы внешнего гамма-излучения. Изобретение может быть использовано в здравоохранении для выработки концепций и рекомендаций для населения и профессионалов по организации целесообразного поведения в местах с повышенной плотностью радиационного загрязнения, в том числе и для лиц, проживающих и работающих в районах жесткого радиационного контроля. Изобретение также может быть использовано для получения более объективной информации о состоянии организма отдельного человека или групп людей в целях диагностики и прогнозирования. Высокая степень неоднородности радиоактивного загрязнения территорий Российской Федерации, Беларуси и Украины и некоторых других территорий в значительной степени затрудняет процесс выработки рекомендаций для населения и профессионалов, процесс прогнозирования времени нахождения в жилом помещении, в населенном пункте, а также на рабочем месте, При расчетах годовых доз внешнего гамма-облучения для больших групп населения широкое распространение приобрели два способа, Первый из них [1] основан на определении индивидуальных доз внешнего гамма-облучения за определенный период времени с помощью индивидуальных дозиметров с последующей интерполяцией полученных результатов на год. Годовая индивидуальная доза внешнего гамма-облучения - стандартный показатель, принятый в данной области науки и техники. Второй способ [1] основан на измерении мощности экспозиционной дозы (МЭД) в нескольких точках населенного пункта, как правило - по его периметру. Использование результатов проведенных измерений с учетом коэффициентов перехода от МЭД к поглощенной дозе (дозе внешнего облучения) позволяет рассчитать годовую индивидуальную дозу внешнего гамма-облучения. Указанный второй способ является наиболее близким к заявляемому предложению по своей сущности и достигаемому результату. Согласно данному способу расчет годовой индивидуальной дозы внешнего гамма-облучения производят по формуле где А - коэффициент, учитывающий переход от МЭД в воздухе к дозе внешнего облучения за годи равный, в данном случае, 8 *104 сЗв -час –Р-1; Ру- усредненное по периметру населенного пункта значение МЭД, мкР *час-1. Способ позволяет получить оценочные данные, в определенной степени характеризующие обстановку, в которой проживают и работают большие группы людей. Однако, он недостаточно точен для выработки рекомендаций индивидуального характера, поскольку не учитывает особенности режима поведения индивидуума, включая динамику условий его жизни и профессиональной деятельности. Индивидуализация подхода к оценке годовой дозы внешнего гамма-облучения необходима для того, чтобы дать человеку возможность активно и более гибко изменять режим поведения, варьировать, например, продолжительность пребывания на рабочем месте, в жилом помещении, в близлежащем районе населенного пункта в зависимости от величины МЭД гамма-излучения. Возможность активного формирования режима поведения имеет значение в социальном плане, так как позволяет оптимизировать режим труда и рекреации, перераспределяя относительное количество времени, проводимого в жилище, вблизи него, на рабочем месте. Известны устройства для измерения ионизирующих излучений а широком диапазоне. Эти устройства средства индивидуального применения и содержат детектор или группу детекторов ионизирующего гаммаизлучения и/или бета-излучения, выходные импульсы которых пересчитываются схемой пересчета в выходную цифровую информацию о величине Дозы излучения в заданном интервале времени. Коэффициент пересчета можно изменять в зависимости от принятой концепции безопасных доз ионизирующего излучения в данном месте. Наиболее близким к заявляемому по выполняемой функции является дозиметр-радиометр для измерения ионизирующих излучений в широком диапазоне [2]. Дозиметр-радиометр содержит счетчики Гейгера-Мюллера. Из устройств указанного типа наиболее близким к заявляемому по выполняемой функции является дозиметр-радиометр для измерения ионизирующих излучений в широком диапазоне (см.заявку Франции № 2622302). Дозиметр-радиометр содержит счетчики Гейгера-Мюллера (блок ввода входной информации), выходной сигнал которых подается на микропроцессор блока обработки и управления через электронный коммутатор, обеспечивающий автоматический выбор согласованного с измеряемой дозой счетчика. Имеется запоминающее устройство (ЗУ), в котором хранятся существенные параметры и значения переменных, необходимые для вычисления дозы излучения, и содержимое которого может быть изменено дистанционно. В блоке обработки и управления также имеются индикатор и необходимые сервисные устройства, в том числе и средства для ввода-вывода управляющих сигналов и информации, хранящейся ЗУ. Описанная структура дозиметра-радиометра позволяет определить сохранить и индицировзть значения доз излучения в воздухе, а не поглощенных доз. При попытке использовать описанное устройство для решения задачи заявляемого изобретения необходимо так изменить его структуру, чтобы обеспечивалось прохождение новых потоков информации. В основу изобретения положена задача создать такие способ и устройство для определения годовой индивидуальной дозы внешнего гамма-облучения, которые, благодаря индивидуализации оценки степени воздействия внешнего гамма-излучения, обеспечивали бы более точное определение указанной дозы и тем самым создавали бы возможность активного управления человеком собственного режима поведения в быту и на рабочем месте, и в то же время способствовали бы оптимизации использования трудовых ресурсов групп населения и его рекреации. Поставленная задача решается тем, что предложен способ определения годовой индивидуальной дозы внешнего гамма-облучения, заключающийся в том, что измеряют МЭД в месте проживания человека и определяют по результатам измерения индивидуальную годовую дозу внешнего гамма-облучения, причем, согласно изобретению, указанную дозу определяют с учетом поло-возрастной и профессиональной характеристики человека, для чего измерение МЭД в месте проживания производят внутри жилого помещения и в близлежащем районе населенного пункта, дополнительно измеряют МЭД на рабочем месте, а также определяют коэффициент режима поведения человека по формуле где Тд, Ту и Тр - время нахождения человека в жилом помещении, в близлежащем районе населенного пункта и на рабочем месте, соответственно, в относительных единицах, а определение индивидуальной годовой дозы внешнего облучения производят по формуле где Рд, Ру, Рр - измеренные значения МЭД в жилом помещении, в близлежащем районе населенного пункта и на рабочем месте, со- . ответственно, мкР *час1, А - коэффициент перехода от МЭД в воздухе к дозе гамма-облучения с учетом числа часов в году, сЗв *час * P.V Предлагаемый способ, по сравнению с прототипом, обеспечивает учет времени пребывания человека как в жилом помещении, так и вне его, а также учет половозрастных и профессиональных особенностей. Новизна заявляемого подтверждается тем, что известные технические решения поставленной задача не обнаружены. Нет также и сведений о самой постановке такой задачи, решение которой, тем не менее с очевидностью необходимо для выбора оптимального режима поведения человека в условиях действия аномального гамма-излучения. Предлагаемый способ имеет изобретательский уровень, который подтверждается тем, что для решения поставленной задачи используется новая информация. Эту ин формацию получают путем прямых измерений МЭД в указанных местах и, как впервые установлено авторами, эта информация является, с одной стороны, существенной для определения режима поведения человека в быту и в профессиональной деятельности, а с другой стороны, эта информация и средства для ее получения единообразны для всех людей. Определение необходимого и достаточного объема этой информации представляет собой объект исследований, проведенных авторами. Результаты исследований позволили прийти к выводу о том, что при наличии административно заданной годовой индивидуальной дозы внешнего гамма-облучения у человека появляется возможность активно управлять режимом своего поведения, выбирая место жительства, место работы или время нахождения в жилом или рабочем помещении. Для человека имеет значение и обратная задача: установить собственную дозу внешнего гаммаоблучения за год при заданных местах жительства и работы, а также при установившемся режиме поведения. Решение прямой и обратной задач - это новое средство для изменения режима поведения с целью приспособления к условиям окружающей реальной обстановки или к ее перемене. Преимуществом предлагаемого способа является также и то, что пользователь, опираясь на объективные статистически определенные характеристики половозрастных и профессиональных групп населения, не подвергает себя риску снизить достоверность определяемой дозы, обусловленному случайными отклонениями в режиме поведения, например, кратковременными выездами из района проживания и т.п. Поставленная задача решается также и тем, что предложено устройство для осуществления указанного способа, содержащее средства для ввода информации о внешнем ионизирующем гамма-излучении, блок обработки входной информации о внешнем ионизирующем гамма-излучении и индикатор, в котором, согласно изобретению, средства для ввода информации о внешнем ионизирующем гамма-излучении содержат блоки ввода годовой мощности экспозиционной дозы (МЭД) в жилом помещении, в близлежащем районе населенного пункта, а также блоки ввода продолжительности нахождения человека на рабочем месте и коэффициента режима поведения человека, а блок обработки входной информации содержит первый, второй и третий сумматоры, первый, второй и третий блоки умножения, и блок деления и блок вычитания, причем выход блока ввода годовой МЭД в близлежащем районе населенного пункта подключен к первому входу первого сумматора, выход блока ввода годовой МЭД в жилом помещении подключен к первому входу первого блока умножения, выход блока ввода коэффициента режима поведения человека подключен ко второму входу первого блока умножения и к первому входу второго сумматора, выход блока ввода продолжительности нахождения на рабочем месте подключен к первому входу второго блока умножения, первый и второй входы блока вычитания подключены, соответственно, к выходам блока ввода годовой МЭД в близлежащем районе населенного пункта и блока ввода годовой МЭД в жилом помещении, выход блока вычитания подключен ко второму входу второго блока умножения, выход второго блока умножения подключен к первому входу третьего сумматора, выход блока деления подключен ко второму входу третьего сумматора, выход третьего сумматора подключен к первому входу третьего блока умножения, второй вход которого является входом значения коэффициента А, а выход третьего блока умножения подключен к индикатору. Второй вход второго сумматора является входом логической единицы. Описанное устройство позволяет осуществить заявляемый способ в масштабе реального времени. Далее сущность изобретения поясняется более подробно со ссылками на сопровождающие чертежи, где показана структурная схема устройства. Способ, согласно изобретению, осуществляли следующим образом. Экспериментально были получены значения коэффициента К режима поведения человека в зависимости от его вхождения в профессионально-поло-возрастную группу. Эти значения сведены в таблицу 1. Время нахождения на рабочем месте, Тр, определяли по принципу, отраженному в таблице 2. Значения МЭД измеряли внутри жилых помещений, в близлежащем районе населенного пункта, на рабочем месте. Определяли годовую индивидуальную дозу внешнего гамма-облучения по формуле {3]. Результаты определения этой годовой дозы, полученные на основании обследования (более 100 человек) в разных районах СНГ, сведены в таблицу 3. Там же приведены для сравнения данные, полученные по известным способам. Ргд, Pry, Ргр - соответствующие годовые МЭД. Как следует из приведенных данных, годовая индивидуальная доза внешнего облучения может изменяться в зависимости от половозрастных и профессиональных характеристик в диапазоне от 0.9 до 2,5 раз для жителей одного и того же населенного пункта. Это доказывает необходимость более целенаправленного и гибкого подхода к условиям быта и труда населения. Об этом же свидетельствуют и результаты сравнения ошибки Определения указанной дозы: при использовании заявляемого способа ошибка снижается в 2-5 раз по сравнению с прототипом. Как показано на чертеже, устройство согласно изобретению содержит блоки ввода, годовой МЭД в жилом помещении и годовой МЭД вблизи жилого помещения, в близлежащем районе населенного пункта, обозначенные, соответственно, позициями 1 и 2. В качестве соответствующих устройств могут быть использованы измерительные приборы, например, известные дозиметры, непосредственно подключенные к устройству согласно изобретению, либо клавиатура, посредством которой оператор вводит данные, полученные заранее с помощью таких же дозиметров. Блок 3 ввода продолжительности нахождения на рабочем месте и блок 4 ввода коэффициента режима поведения человека наиболее целесообразно реализовать в виде клавиатуры. Блок 5 обработки входной информации содержит первый, второй и третий сумматоры 6, 7 и 8 соответственно, первый, второй и третий блоки умножения 9,10 и 11 соответственно, блок 12 деления и блок 13 вычитания. Выход блока 1 подключен к первому входу первого блока 9 умножения, выход блока 2 подключен к первому входу первого сумматора 6, выход блока 3 подключен к первому входу второго блока 10 умножения, а выход блока 4 подключен ко второму входу блока 9 умножения и к первому входу второго сумматора 7. Выход первого блока 9 умножения подключен ко второму входу первого сумматора 6. Первый и второй входы блока 12 деления подключены к выходам первого сумматора 6 и второго сумматора 7 соответственно. Входы блока 13 вычитания подключены к выходам блоков 1 и 2. Выход блока 13 вычитания подключен ко второму входу блока 10 умножения. Выход блока 10 подключен к первому входу третьего сумматора 8, а выход блока 12 деления подключен ко второму входу третьего сумматора 8. Выход третьего сумматора 8 подключен к первому входу третьего блока 11 умножения, на втором входе которого постоянно присутствует сигнал, соответствующий коэффициенту А - 8 -10"4. Выход третьего блока 11 умножения подключен к индикатору 14. На втором входе второго сумматора 7 постоянно присутствует сигнал логической "1". Описанное устройство может быть реализовано на основе микропроцессора или ПЭВМ и реализует алгоритм вычисления, соответствующий формуле (3). Для этого, значения годовой МЭД с выходов блока 1,2, а также время нахождения на рабочем месте, Тр, с выхода блока 3 и значение коэффициента К режима поведения человека с выхода блока 4 подаются на входы блоков 9, 6, *3, 10 и 7 согласно описанной схеме. Измеренное значение МЭД в жилом помещении, Рд. умножается на коэффициент К в первом блоке 9 умножения и результат поступает на его выход, а затем - на второй вход первого сумматора 6. На первый вход этого сумматора подается измеренное значение МЭД в близлежащем районе населенного пункта. Результат сложения этих двух величин поступает с выхода сумматора 6 на первый вход блока 12 деления. Сумматор 7 производит сложение коэффициента К и "1", а результат подается на второй вход блока 12 деления. Результат деления, получаемый на выходе блока 12 деления, подается на вход третьего сумматора 8, Измеренные значения МЭД подаются с выходов блоков 1 и 2 на входы блока 13 вычитания для того, чтобы на выходе последнего получить их разность Рр - Ру. Как следует из формулы (3), результат умножения этой разности на значение времени нахождения человека на рабочем месте, Тр, произведенного в блоке 10 умножения, складывается с сигналом на выходе блока 12 деления, И наконец, после умножения сигнала на выходе третьего сумматора 8 на коэффициент А, учитывающий переход от МЭД в воздухе к дозе внешнего облучения за год, в третьем блоке 11 умножения, выходной сигнал последнего подается на индикатор 14, где индицируется годовая индивидуальная доза внешнего гамма-облучения, определенная согласно изобретению. Необходимо отметить, что сущность коэффициента К, величина которого определяется по указанной выше формуле (2), заключается, по меньшей мере, в том, что он объединяет в определенном соотношении временные параметры поведения человека, представляющие интерес для медицины в той ее части, которая занимается оптимизацией режима поведения человека в условиях внешнего ионизирующего гаммаизлучения. Все переменные, входящие в формулу (2), можно выражать и в абсолютных единицах (часы, минуты и т.п.), ив относительных: а именно, нормированных к длительности суток. Например, Тр - 8 часов, а в относительных единицах - Тр - 8:24 - 0,33. Такого рода относительные единицы общеприняты (см.указ. издание МАГАТЭ);