Прогнозирование радиационного и токсического воздействия выбросов гексафторида урана методами математического моделирования

Прогнозирование радиационного и токсического воздействия выбросов гексафторида урана методами математического моделирования

Автор: Бабенко, Светлана Петровна

Шифр специальности: 03.00.16

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2008

Место защиты: Москва

Количество страниц: 381 с. ил.

Артикул: 4400807

Автор: Бабенко, Светлана Петровна

Стоимость: 250 руб.

Введение
Токсическое и радиологическое воздействие на организм человека веществ, загрязняющих атмосферу рабочих помещений вследствие технологических выходов, является серьезным осложнением в организации производственного процесса, т. к. создает проблему обеспечения безопасного труда.
К числу задач, которые приходится решать для обеспечения безопасности труда на производстве, относятся нормирование загрязнения производственного помещения и количества инкорпорированного вещества контроль загрязнения среды и поступления вещества в организм человека разработка и принятие мер защиты прогноз последствий воздействия на человека рассматриваемого вещества выбор тактики медицинской помощи. Решение этих задач нуждается в количественном описании этих процессов. Схема воздействия газообразного радионуклида включает в себя
1. выход вещества в воздушную среду рабочего помещения
2. перемещение вещества в процессах диффузии, седиментации, воздухообмена
3. поступление вещества в организм ингаляционным через органы дыхания и перкутанным через кожу путями
4. метаболизм включая облучение
5. выделение поступивших веществ из организма.
Подробно, из всех перечисленных, описаны процессы ингаляционного поступления в организм и прохождения через него. Это описание сделано и рекомендовано МКРЗ на основе разработанных моделей ингаляционного пути поступления веществ в организм человека и математических моделей метаболизма , , , , , , , , , 0, 0, 0, 4, 0, 2, 8, 2, 3, 4.
Менее изученным является поступление веществ в организм через кожу перкутанное поступление.
Вещества, попавшие в барьерные органы ЖКТ, дыхательную систему или в наружный слой кожи ещ не включаются в процессы обмена, протекающие в организме. После перехода их оттуда во внеклеточные жидкости становится возможным их транспорт и, наряду с проблемой поражения барьерных органов, возникает проблема внутреннего поражения. Вводится коэффициент равный отношению количества вещества, поступившего в плазму крови и лимфу, к количеству его, однократно попавшему в барьерный орган. Определение этого коэффициента требует построения модели процессов прохождения вещества через барьерный орган.
Барьерный орган кожа изучен гораздо слабее, чем дыхательная система. В публикациях МКРЗ уделено большое внимание и вопросам облучения кожи человека и установлению доз при поступлении через псе , , 0, однако коэффициенты перехода вещества из кожи в кровь не обсуждались. Есть некоторые сведения об этом коэффициенте в отечественной литературе, причм практически все они получены на животных , . Описана физика взаимодействия радионуклидов с тканью кожи , , , , . Однако все эти исследования не доведены до уровня расчета поступления токсичных веществ и радионуклидов из объема рабочего помещения в кожу, кровь и внутренние органы.
Для расчта количественных поступлений рассматриваемых веществ в организм человека, необходимо уметь описывать их движение в объеме производственного помещения, процессы их нуклеации и коагуляции. Эти процессы сильно зависят от внешнего воздействия на рассматриваемую систему и характеристик среды движения. Обычно эти задачи решаются в приближении, в котором совокупность гравитационного воздействия и ряда внешних воздействий, соответствующих реальным условиям, в которых
находятся частицы, приводит к равномерному распределения аэрозольных частиц в пространстве помещения , . В литературе описаны различные процессы, способствующие равномерному распределению аэрозольных частиц , , 0, 1, 2. Нужно отметить, что нет публикаций, в которых аналитически описывается результат их совместного действия, хотя многие из них присутствуют одновременно термофорез, диффузиофорез, конвекция естественная и принудительная, перемешивание движением сотрудников и их дыханием. Естественно предположить, что в совокупности все эти процессы тем более приведут к равномерному распределению аэрозольных частиц в пространстве, движущихся в поле силы тяжести. Именно на этом предположении останавливаются авторы, которые пробуют определить скорость оседания частиц на поверхности .
Скорость оседания аэрозольных частиц зависит от размера этих частиц, который меняется в процессах нуклеации и коагуляции их. Этим процессам уделено в литературе большое внимание , , 0, 3.
Хотя процессы коагуляции частиц и оседания их в пространстве тесно связаны друг с другом, они, как правило, рассматриваются отдельно, что, несомненно, связано со сложностью математического описания этих процессов, протекающих одновременно.
В силу сложности рассматриваемых процессов, описание загрязнения производственной среды для каждого конкретного вещества в конкретных условиях становится самостоятельной задачей.
В нашей работе решаются задачи, диктуемые проблемами обеспечения безопасного труда на предприятиях, на которых, вследствие технологических выходов и аварийных выбросов в воздухе рабочего помещения появляется гексафторид урана иб, ГФУ. Описано загрязнение производственного объема гексафторидом урана и продуктами его гидролиза, осаждение их на производственные поверхности, на человека.
Гексафторид урана является основным рабочим веществом в технологиях обогащения природного урана изотопом 5 . С этими технологиями неразрывно связаны перспективы развития атомной энергетики, которой в настоящее время в России, как и во всех цивилизованных странах, уделяется очень большое внимание. Про гексафторид урана хорошо известно, что, попадая в организм человека и в аварийных условиях, и в условиях постоянной производственной деятельности, он представляет большую токсическую и радиологическую опасность , , , , 1, 6, 7, 8, 5, 1, 7, 8. При количественном описании воздействия гексафторида урана на организм человека наибольшее внимание уделялось описанию тех процессов, которые были изучены менее остальных. К ним относятся
процессы загрязнения объема производственной среды, производственных поверхностей, человека
процессы перкутанного поступления, выявление меры опасности его в самых жестких аварийных ситуациях и самых жестких стационарных производственных условиях
процессы депонирования в организме фтора, для которого метаболизм не изучен достаточно подробно, чтобы реализовать возможность расчета в рамках камерной модели, рекомендуемой МКРЗ.
Для решения перечисленных вопросов, в предлагаемой работе построена комплексная математическая модель, описывающая поэтапно с помощью составляющих моделей все процессы, сопровождающие появление в воздухе гексафторида урана. В комплексной модели, как составные части, используются модели МКРЗ в несколько свернутом виде, достаточном для решения поставленных задач.
В предлагаемой работе за контролируемый параметр принимается начальная концентрация гсксафторида урана в воздухе рабочего помещения. Хотя наиболее эффективным методом контроля депонированного
радионуклида в организме человека считается метод определения радионуклида в суточной моче 1, , , , 1, 5, 6, 1, 6, 7, 9, 0, 9, предлагаемый в данной работе метод, при определенных условиях, может быть более удобным и потому быть хорошим дополнением к давно разработанному методу анализа мочи.
Поставленные вопросы и ответы на них определяют цель работы, ее задачу и научную новизну.
Актуальность


Видно, что увеличение коэффициента диффузии в 5 и раз приводит к увеличению р5. Динамика поверхностной плотности массы урана р5и кгм2 на человеке и производственных поверхностях при различных коэффициентах диффузии. Параметр зависимостей коэффициент диффузии Р м1с а 0 Пщ 0 1Ю м. II Й с
II с 4. Ю5 2. О5 3. ОтЪОъ 9. Ю5 5. О5 7. Р Ц 1. О4 1. Параметр зависимостей коэффициент диффузии мс а 0 н. II о
сг. НО 1. О 5. Анализ системы уравнений 1. Оя,
получаем уравнение, решение которого не зависит от г мы учитываем то обстоятельство, что 7г, , п0г п0. Ш. В нашем случае, через 2 часа после выброса, область неравномерного распределения концентрации представляет собой слой между плоскостями 0 и 0. Поэтому можно считать, что, практически во всм пространстве, лг, п. Вторая модель процессов оседания. В этой модели описывается следующая ситуация оседание частиц происходит в полупространстве в воздухе рабочего помещения есть газы и аэрозоли, содержащие интересующие нас вещества есть нуклеация газов есть диффузия газов, нет макроскопического движения газов есть диффузия аэрозолей, нет макроскопического движения аэрозолей коэффициенты диффузии частиц, содержащих различные интересующие нас вещества, вообще говоря, различны все аэрозольные частицы, содержащие одно из интересующих нас веществ, имеют одинаковый радиус, т. Рассмотрим систему уравнений 1. Будем считать, что 2,0 0 . Н функция Хевисайда. Применяя к системе уравнений 1. Лапласа , 0, и решая получившуюся систему уравнений, находим выражение для изображения пкг,р функции пкг,. Л Апк Лг0 плотность потока молекул вещества с
номером к в точке 2 в момент времени и выражение для изображения
Ii. Рассмотрены две ситуации мгновенный выброс гсксафторида урана в момент времени 0 и распределнный выброс гексафторида урана на временном промежутке 0,,. А 2,4. При изучении второй ситуации принималось, что , с, у0 0, Рк0 0 при к 2,4 пк0 0. IX,0 масса атомов урана в составе всех веществ,
осевших на участок площади 5 плоскости 2 О на временном промежутке О, здесь т0 и 8 1. М, 0,0 0, масса активных атомов фтора т. ЗГ газ, ЮЕ, газ, НР газ, НР аэрозоль л0Р 1. При расчте массы вещества, оседающего на человеке, принималось, что площадь кожного покрова человека 5 2 м2 7. Результаты расчтов, проведнных по полученным выражениям, представлены в таблицах и на рисунках. В табл. Рб, данные по массе урана и массе фтора, осевшего на человека к моменту времени после выброса гексафторида урана. Для сравнения там же приведены данные по массе этих веществ, рассчитанные в рамках первой модели. Динамика массы т кг осевших газовых соединений урана и фтора на поверхности тела человека. Сравнение результатов расчта в рамках первой и второй моделей. Уран, а 0. Фтор, а 0. Д . О7 6. О7 1. О6 2. Ю6 2. Ю4 4. О4 6. О5 4. О5 6. О6 2. О5 4. Видно, что для урана, в течение первой минуты, данные, полученные в рамках обеих моделей, очень близки. Далее данные, полученные в рамках второй модели, становятся меньше по величине и, со временем примерно через минут после выброса оседающая масса насыщается, т. Это означает, что газообразные продукты к моменту времени мин практически исчезают из атмосферы рабочего помещения. Для фтора изменения при переходе от одной модели к другой качественно те же, что и для урана, хотя количественно они несколько отличаются. В табл. Видно, что конечное время выброса уменьшает массу вещества, осевшего на человека в первые мин. Однако, при мин осевшая масса при обоих способах выброса насыщается и становится практически одинаковой. Динамика массы т кг осевших газовых соединений урана и фтора на поверхности тела человека. Сравнение результатов расчета в рамках первой и второй моделей. Уран, а 0. Фтор, а 0. О7 1. О7 3. О6 6. Ю5 6. В табл. Кроме того приведены данные по массе, полученной человеком, отдельно за счт наличия в воздухе только веществ ОТ6 газ, 1ЮР4 газ, 1Ю2Р2 газ, 1Ю2Р2 аэрозоль и данные по массе фтора за счт веществ Рб газ, 1ЮР4 газ, ОТ газ, ОТ аэрозоль. Мгновенный выброс. О8 3. МО7 1. МО 2. Ю7 2. Ю7 2. Ю7 2. Ю7 2.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.217, запросов: 145