Способ контроля радиоактивного загрязнения дыхательного тракта и установка для его осуществления

 

Использование: для контроля внутреннего облучения человека. в частности определение наличия альфа-, бета-радионуклидов в дыхательном тракте. Сущность изобретения: измеряют активность радионуклидов в дыхательных путях путем ингаляции высокодисперсного нейтрального аэрозоля и определения концентрации заряженных частиц в выдыхаемом воздухе. Для ингаляции используют высокодисперсные аэрозоли со счетной концентрацией частиц не менее 10⁷см^-3 и радиусом 3·10^-6-2·10^-5см Способ реализуется с помощью установки, содержащей ингаляционное устройство и аэрозольный генератор, соединенный с ним воздушной линией, в которой установлены адсорбер с активированным углем и электрофильтр. Прибор для измерения концентрации аэрозольных частиц соединен с ингаляционным устройством линией отбора пробы, в которой установлен электрический сепаратор аэрозольных частиц. Предлагаемый способ и установка для его осуществления позволяют быстро и эффективно обследовать людей, подвергшихся риску радиоактивного загрязнения дахательного тракта (работники, имеющие профессиональный контакт с радионуклидами, контингенты людей, задействованных в ликвидации аварий на ядерных объектах, и т.п.) и определять степень загрязнения дыхательного тракта альфа- и бета-радионуклидами. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к методам контроля внутреннего облучения человека, в частности к методам определения наличий α- и β-радионуклидов в дыхательном тракте, и может быть использовано в дозиметрии органов дыхания.

Известен косвенный способ оценки радиоактивного загрязнения дыхательного тракта, основанный на измерении проб воздуха в окружающей среде и расчете поступления радионуклидов в организм с вдыхаемым воздухом [1] Недостатком этого способа является высокая погрешность, обусловленная непостоянством загрязнения воздуха радионуклидами как во времени, так и в пространстве.

Известен способ контроля радиоактивного загрязнения дыхательного тракта, базирующийся на измерении концентрации радиоактивного газа в выдыхаемом воздухе [2] Однако данным способом могут быть обнаружены лишь немногие радионуклиды, а именно те из них, которые распадаются с образованием радиоактивного газа, например радий (появляется радон), актиний (появляется актинон).

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ контроля радиоактивного загрязнения дыхательного тракта, основанный на прямом измерении активности радионуклидов в дыхательных путях с помощью внешнего детектора излучения [3] Однако данным способом можно определять только наличие γ-излучающих радионуклидов.

Наиболее близким к предлагаемой установке является устройство, содержащее детектор γ-излучения человека [3] Однако это устройство позволяет определять только наличие γ-излучающих радионуклидов. Такие радионуклиды, как Рu²³⁵, практически не дающие γ-излучения, не обнаруживаются данным устройством.

Задачей данного изобретения является обеспечение возможности обнаружения и контроля содержания в дыхательном тракте α- и β-радионуклидов со слабым сопутствующим γ-излучением или практически не дающих γ-излучения.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе контроля радиоактивного загрязнения дыхательного тракта, заключающемся в измерении активности радионуклидов в дыхательных путях, измерение активности проводят путем ингаляции высокодисперсного нейтрального аэрозоля и определения концентрации заряженных аэрозольных частиц в выдыхаемом воздухе.

Физическая сущность предлагаемого способа заключается в следующем. При ингаляции на фазе вдоха вместе с воздухом в дыхательный тракт попадают нейтральные аэрозольные частицы. В результате захвата ионов, образующихся в дыхательных путях под действием присутствующих в них α- и β-радионуклидов, часть аэрозольных частиц заряжается. В результате в выдыхаемом воздухе наряду с нейтральными появляются и заряженные частицы. Концентрация заряженных частиц является мерой ионизации воздуха в дыхательных путях и, следовательно, отражает степень радиоактивного загрязнения дыхательного тракта.

Концентрацию заряженных частиц можно определять путем измерения переносимого ими заряда, используя, например, счетчик аэроионов. Однако более высокая чувствительность достигается при определении концентрации аэрозольных частиц оптическими методами, когда измерения проводят с помощью фотоэлектрического счетчика или фотометра в сочетании с конденсационным укрупнителем аэрозольных частиц. Выделение заряженных частиц из потока пробы выдыхаемого воздуха осуществляется с помощью электрического сепаратора.

Для ингаляции предлагается использовать высокодисперсные нейтральные аэрозоли со счетной концентрацией частиц не менее 10⁷ см^-3 и радиусом частиц 3˙10^-6-2˙10^-5 см.

Высокая счетная концентрация аэрозоля нужна для обеспечения высокой чувствительности способа. Выбор диапазона размеров частиц обусловлен двумя обстоятельствами: при радиусе r 3˙10^-6 см частицы заметно осаждаются в дыхательном тракте, что приводит к снижению чувствительности способа; при r 2˙10^-5 см и счетной концентрации n >10⁷ см^-3 массовая концентрация аэрозоля может оказаться значительно выше установленной санитарными нормами предельно допустимой концентрации (обычно для получения высокодисперсных аэрозолей используют вещества, которые характеризуются значениями предельно допустимой концентрации от 0,01 до 0,3 мг/л).

При использовании высокодисперсных нейтральных аэрозолей с радиусом частиц 3˙10^-6-2˙10^-5 см и счетной концентрацией более 10⁷ см^-3 способ позволяет регистрировать наличие в дыхательном тракте α- и β-радионуклидов в количествах, соответствующих десятым долям их предельно допустимого содержания.

Данный способ может быть реализован только с помощью предлагаемой установки.

Указанный технический результат достигается также применением предлагаемой установки, содержащей ингаляционное устройство, аэрозольный генератор, соединенный с ингаляционным устройством воздушной линией, в которой установлены адсорбер с активированным углем и электрофильтр, и прибор для определения концентрации аэрозольных частиц, соединенный с ингаляционным устройством линией отбора пробы выдыхаемого воздуха с установленным в ней электрическим сепаратором аэрозольных частиц.

Для получения высокодисперсного аэрозоля применен аэрозольный генератор конденсационного типа. Аэрозоль получают путем испарения при 300-400^оС высокомолекулярных органических соединений и турбулентного смешения горячих паров с потоком относительно холодного воздуха. В потоке аэрозоля на выходе из генератора присутствуют, как правило, обладающие неприятным запахом летучие продукты термической деструкции и неполного окисления аэрозольобразующего вещества. Адсорбер с активированным углем обеспечивает очистку аэрозольного потока от этих веществ. Электрофильтр полностью удаляет из потока аэрозоля заряженные частицы, которые образуются в небольших количествах при любом способе получения высокодисперсного аэрозоля.

С помощью электрического сепаратора осуществляется выделение из потока пробы выдыхаемого воздуха в воздушный поток, поступающий из сепаратора в измерительный аэрозольный прибор, только заряженных аэрозольных частиц.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой установки.

На чертеже показаны высокоэффективные аэрозольные фильтры 1 и 7, ингаляционное устройство 2, расходомеры 3, 4, 6 и 14, насос 5, электрофильтр 8, электрический сепаратор 9, выбросная линия 10, измерительный аэрозольный прибор 11, аэрозольный генератор 12 и адсорбер 13.

Стрелками на чертеже показаны направления движения воздушных и аэрозольных потоков, штриховыми линиями траектории движения заряженных частиц в рабочем канале электрического сепаратора.

Предлагаемый способ с помощью данной установки осуществляют следующим образом.

Получаемый в генераторе 12 поток аэрозоля направляют через адсорбер 13 и электрофильтр 8 в ингаляционное устройство 2. При прохождении через адсорбер и электрофильтр из потока удаляются плохо пахнущие вещества и заряженные частицы. Ингаляцию аэрозоля осуществляют с помощью маски, надеваемой на лицо.

Из ингаляционного устройства непрерывно отбирают пробу выдыхаемого воздуха и подают ее в электрический сепаратор 9 двумя потоками по линии с расходомером 3 и по линии с расходомером 4 и фильтром 7. Часть потока, прошедшего через фильтр 7 и сепаратор, направляют в измерительный аэрозольный прибор 11 по линии с расходомером 14, а оставшуюся часть общего потока пробы выводят из сепаратора в сбросную линию 10. В сепараторе заряженные аэрозольные частицы переходят из нефильтрованного потока в фильтрованный. В потоке, поступающем из сепаратора в измерительный аэрозольный прибор, присутствуют только заряженные частицы. Их концентрация тем больше, чем выше уровень загрязнения дыхательного тракта обследуемого пациента α- и β-радионуклидами.

Прокачивание потоков через сепаратор и измерительный прибор 11 осуществляют насосом 5.

Аэрозольный фильтр 1 очищает сбрасываемый в атмосферу воздух, а также предотвращает попадание в ингаляционное устройство грязного воздуха в моменты вдоха.

П р и м е р 1. Контролю подвергался пациент Ф. имеющий профессиональный контакт с радиоактивными веществами. При работе с препаратом Ас²²⁷ в органы дыхания пациента попали продукты pаспада Аn²¹⁹активностью 0,007 мкКи. Контроль проводили с использованием нейтрального аэрозоля, имеющего концентрацию 6˙10⁷ см^-3 и средний радиус частиц 0,05 мкм. Обнаружено наличие в выдыхаемом воздухе заряженных аэрозольных частиц. В начальный момент времени их концентрация достигала 300-450 см³. С течением времени регистрируемые сигналы уменьшались, подчиняясь в первом приближении закону радиоактивного распада дочерних продуктов Аn²¹⁹.

П р и м е р 2. Контролю подвергался пациент В. не имевший контакта с открытыми радиоактивными веществами. Пациент вдыхал нейтральный аэрозоль с концентрацией 5˙10⁷ см^-3 и средним радиусом частиц 0,04 мкм. Заряженных частиц в выдыхаемом воздухе не обнаружено, что свидетельствует об отсутствии в органах дыхания пациента В. α- и β-радионуклидов.

Предлагаемые способ и установка для его осуществления позволяют быстро и эффективно обследовать людей, подвергшихся риску радиоактивного загрязнения дыхательного тракта: работники, имеющие профессиональный контакт с радионуклидами, контингенты людей, задействованных в ликвидации аварий на ядерных объектах и проведении дезактивационных работ, жители населенных пунктов, оказавшихся в зоне воздействия аварийных выбросов АЭС, и т.п. и определять степень радиоактивного загрязнения дыхательного тракта α- и β-радионуклидами.

Формула изобретения

1. Способ контроля радиоактивного загрязнения дыхательного тракта, заключающийся в измерении активности радионуклидов в дыхательных путях, отличающийся тем, что измерение активности проводят путем ингаляции высокодисперсного нейтрального аэрозоля и определения концентрации заряженных частиц в выдыхаемом воздухе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для ингаляции используют высокодисперсный нейтральный аэрозоль с концентрацией частиц не менее 10⁷ см^-3 и радиусом частиц 0,03-0,2 мкм.

3. Установка для контроля радиоактивного загрязнения дыхательного тракта, отличающаяся тем, что она содержит ингаляционное устройство, аэрозольный генератор, соединенный с ним воздушной линией, в которой установлены адсорбер с активированным углем и электрофильтр, и прибор для измерения концентрации аэрозольных частиц, соединенный с ингаляционным устройством линией отбора пробы выдыхаемого воздуха с установленным в ней электрическим сепаратором аэрозольных частиц.

РИСУНКИ

Рисунок 1