Способ индивидуального дозиметрического контроля внутреннего облучения профессиональных работников с помощью компьютерной программы "iDose 2"
METHOD OF INDIVIDUAL DOSIMETRIC CONTROL OF INTERNAL IRRADIATION OF PROFESSIONAL EMPLOYEES USING "IDOSE 2" COMPUTER PROGRAM

Изобретение относится к области дозиметрии.
Известен способ определения ожидаемых эффективных доз внутреннего облучения персонала по результатам измерений активности радионуклидов в биопробах с использованием компьютерной программы «ММК-01» [1]. Известен также способ определения эффективной дозы внутреннего облучения персонала по результатам измерений радионуклидов в биопробах [2].
Недостатки вышеприведенных способов:
1. Невозможность учесть априорную информацию о величине и скорости поступления радионуклида в организм работника;
2. Невозможность обработки результатов измерений активности радионуклида ниже предела обнаружения.
Задача изобретения - повышение точности индивидуального дозиметрического контроля внутреннего облучения профессиональных работников.
Эта задача решается с помощью компьютерной программы «iDose 2» на основе Байесовского подхода, который содержит:
этап из серии индивидуальных измерений активности радионуклидов в биологических объектах;
этап получения информации о пути и скорости поступления радионуклида в организм работника;
этап определения физико-химических свойств радионуклида для периодов времени контроля с использованием априорных распределений параметров периода контроля;
этап использования биокинетических моделей поведения радионуклида в организме условного работника в зависимости от физико-химических свойств, связанных с измеряемыми биологическими объектами;
этап использования методики выполнения расчетов в компьютерной программе «iDose 2», ее реализующей.
В качестве исходных данных для расчетов ожидаемых эффективных доз (ОЭД) внутреннего облучения профессиональных работников используются результаты последовательных измерений активности радионуклида в тканях и органах или экскретах, модели поведения радионуклида в организме человека и информацию о физико-химических свойствах радионуклида по контролируемым периодам времени («периоды контроля»).
Индивидуальный дозиметрический контроль при расчете ОЭД с помощью программе «iDose 2» осуществляется следующим образом:
Общая схема алгоритма расчета программы «iDose 2» представлена на рис. 1.
В случае единственного периода контроля точечная оценка ОЭД рассчитывается по формуле
где I - точечная оценка поступления радионуклида за календарный год, Бк;
DC - фиксированное значение дозового коэффициента, взятое из Приложения №1 Норм Радиационной Безопасности (НРБ-99/2009) [3], Зв/Бк.
При этом вероятностное апостериорное распределение поступления при заданных результатах измерений Р(I⎪М) находится с помощью формулы Байеса для непрерывных величин
где∝ - знак пропорциональности функции, не зависящей от искомого поступления I;
М - набор результатов измерений радионуклида в биологических объектах;
Р(I) - априорное распределение поступления I;
L(I⎪M) - функция правдоподобия поступления при заданных результатах измерений М.
Если все результаты измерения радионуклидов в биологических объектах работника являются независимыми, то итоговая функция правдоподобия поступления равна произведению функции правдоподобия для каждого результата измерения
i
Функции правдоподобия величины поступления в зависимости от выбранного закона распределения результата измерения относительного истинного значения, а также предела обнаружения радиоактивности в биологическом объекте, представлена в таблице 1. Для каждого результата измерения должна быть предварительно вычислена функция выведения или удержания ƒ(t).
#
Интегральные выражения функции правдоподобия при уровне радиоактивности <y вычисляются в программе «iDose 2» с помощью дополнительной функции ошибки erfc(). Для расчета апостериорного распределения величины поступления Р(I⎪М) и соответственно расчета статистических характеристик годовых ожидаемых эффективных доз внутреннего облучения: среднего значения, стандартного отклонения, фактора неопределенности (UF), равного отношению 95% квантиля распределения и среднего значения, согласно методическим указаниям МУ 2.6.1.26-2000 [5] и МУ 2.6.1.64-14 [6], а также вероятности превышения порога 20 мЗв, использовалось построение цепей Маркова по методу Монте Карло (Markov Chain Monte Carlo - MCMC) [7, 8]. Для контроля сходимости результатов оценки доз в программе генерировалось несколько независимых параллельных цепей Маркова, по умолчанию - 4, с последующим контролем сходимости годовых доз с помощью теста Gelman-Rubin-Brooks [9]. Число независимых цепей Маркова, критерий сходимости и начальное количество холостых семплов может быть измерено пользователем программы.
Априорное распределение поступления Р(I) в программе «iDose 2» для каждого периода контроля может быть представлено в виде одного из трех типов двухпараметрического распределения: равномерного, логравномерного или логнормального. Численные значения параметров априорных распределений величины поступления (или скорости поступления при хроническом поступлении), принятые по умолчанию, представлены в таблице 2.
-2
Равномерное распределение является неинформативным распределением и отражает тот факт, что поступление не может быть отрицательным. В случае отсутствия какой-либо дополнительной информации о величине поступления следует использовать именно априорное равномерное распределение. Логравномерное и логнормальное распределения несут дополнительную информацию о величине поступления радионуклида в организм работника и должны быть выбраны на основе контроля за объемной активностью радионуклида [10]. Так, например, значение медианы 4,38*10 Бк/сут (16 Бк/год) и стандартное геометрическое отклонение 6,0 логнормального распределения при хроническом ингаляционном поступлении соответствует текущей радиационной обстановке в рабочих помещениях ПО «Маяк»[11].
Источники информации
1. Расчет ожидаемых эффективных доз внутреннего облучения персонала по результатам измерений активности радионуклидов в биопробах с использованием компьютерной программы ММК-01. Методика выполнения расчетов МВР 2.6.1.60-2002. В сборнике «Методическое обеспечение радиационного контроля на предприятии». Том 5. – М.: 2005. - 152 с.
2. Методика расчета эффективной дозы внутреннего облучения персонала по результатам измерений активности радионуклидов в теле человека и в биопробах (базовый вариант). - М.: 2012, - 31 с.
3. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.6.1.2523-09 - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотреднадзора, 2009. - 100 с.
4. Birchall A, Puncher М, Marsh JW, Davis K, Bailey MR, Jarvis NS, Peach AP, Dorrian MD, James AC. IMBA Professional Plus: a flexible approach to internal dosimetry. Radiation Protection Dosimetry. 2007; 125(1-4):194-7. Epub 2006 Nov 28.
5. Дозиметрический контроль профессионального внутреннего облучения. Общие требования. Методические указания МУ 2.6.1.26-2000. В сборнике «Методическое обеспечение радиационного контроля на предприятии. Том 1». – М.: 2001. - С. 111-155.
6. Дозиметрический контроль профессионального внутреннего облучения. Общие требования. Методические указания МУ 2.6.1.065-14. – М.: 2014. - 47 с.
7. N. Metropolis, A.W. Rosenbluth, М.N. Rosenbluth, А.Н. Teller and Е. Teller. Equation of state calculation by fast computing machines. Journal of Chemical Physics, 21(6), 1953. - P. 1087-1092.
8. Hastings W.K. Monte Carlo Sampling Methods Using Markov Chains and Their Applications. Biometrika 57 (1), 1970. - P. 97-109.
9. Brooks S.P. and Gelman A. General methods for monitoring convergence of iterative simulations. J. Comput. Graphi. Stat., 7, 1998. - P. 434-455.
10. Методические указания МУ 2.6.1.44-2002 «Объемная активность радионуклидов в воздухе на рабочих местах. Требования к определению величины среднегодовой активности». – М.: 2012, - 22 с.
11. Sokolova А.В., Birchall A., Efimov A.V., Dorrian D., Vostrotin V.V. Mayak Worker Dosimetry System-2013 (MWDS-2013): Determination of the individual scenario of inhaled plutonium intake in the Mayak workers. Radiation Protection Dosimetry 2015, Special Issue, In press.