Обзор истории накопления фундаментальных научных знаний в области радиологической защиты

Обзор истории накопления фундаментальных научных

знаний в области радиологической защиты

Михаил Балонов,

Эксперт МАГАТЭ

2-4 июня 2009RER 3/004, МНС Украины,

Киев

СодержаниеСодержание

• Радиация вокруг насРадиация вокруг нас• Основные медицинские Основные медицинские

эффекты радиацииэффекты радиации• Международные организацииМеждународные организации• Задачи и принципы Задачи и принципы

радиационной защиты радиационной защиты персонала, населения и персонала, населения и пациентовпациентов


Киев

Источники облучения Источники облучения населения (кроме населения (кроме

медицинских)медицинских)

N O R M F R O M E X T R A C T IV EIN D U S T R IE S

IN D O O R R A D O N

T E R R E S T R IA L

C O S M IC

PA S T A C T IV IT IE SA N D E V E N T S

C O M M O D IT IE S

C U R R E N T P R A C T IC E S

A C C ID E N T S


Киев

Дозы излучения у Дозы излучения у населения (НКДАР-2000)населения (НКДАР-2000)ИсточникИсточник СреднемироСреднемиро

вая доза вая доза (мЗв)(мЗв)

Диапазон Диапазон (мЗв)(мЗв)

Внешнее облучение:Внешнее облучение:• Космические лучиКосмические лучи• Земное гамма-Земное гамма-излучениеизлучение

0.40.4

0.50.50.3-1.00.3-1.0

0.3-0.60.3-0.6

Внутреннее Внутреннее облучение:облучение:• Вдыхание Вдыхание ((преим. Радон)преим. Радон)

• Пищевое поступление (Пищевое поступление (K-K-40, 40, цепочки цепочки U-238 U-238 ии Th-232) Th-232)

1.21.2

0.30.30.2-100.2-10

0.2-0.80.2-0.8

ВсегоВсего 2.42.4 1-101-10


Киев

Вклад (в %) основных источников Вклад (в %) основных источников излучения в среднюю дозу на душу излучения в среднюю дозу на душу

населения России в 2006 гнаселения России в 2006 г

81,0

0,073

18,70,21

Природные источникиМедицинское облучениеТехногенный фонЭксплуатация ИИИ


Киев

Вклад различных источников в годовую Вклад различных источников в годовую эффективную дозу у населения РФ (2006 г.)эффективную дозу у населения РФ (2006 г.)

Источники облучения

Вся РоссияВся Россия Брянская Брянская областьобласть

Доза, Доза, мЗвмЗв

ВкладВклад%%

Доза, Доза, мЗвмЗв

ВкладВклад%%

Природные 3,5 81,081,0 2,8 83,883,8Медицинские 0,8 18,718,7 0,4 12,012,0Техногенный фон (постчернобыльский)

0,009 0,210,21 0,14 4,24,2

Эксплуатация источников 0,001 0,02 0,02 0,001 0,030,03Всего 4,3 100100 3,3 100100


Киев

Краткая история Краткая история радиобиологиирадиобиологии

• В 1895 г. К. Рентген открыл В 1895 г. К. Рентген открыл рентгеновское излучение.рентгеновское излучение.

• В 1896 г. А Беккерель открыл В 1896 г. А Беккерель открыл радиоактивность урана и радиоактивность урана и продуктов его распада.продуктов его распада.

• В 1896 г., еще до открытия В 1896 г., еще до открытия Беккереля, профессор кафедры Беккереля, профессор кафедры физиологии Медико-физиологии Медико-хирургической академии в С. хирургической академии в С. Петербурге Иван Тарханов Петербурге Иван Тарханов (Тарханишвили) опубликовал 1-ю (Тарханишвили) опубликовал 1-ю в истории статью по в истории статью по биологическому действию биологическому действию рентгеновского излучения. рентгеновского излучения.

• Так родилась радиобиология, Так родилась радиобиология, которой к 2009 г. насчитывается которой к 2009 г. насчитывается 113 лет.113 лет.

• Вскоре появилась и Вскоре появилась и радиационная медицина: сначала радиационная медицина: сначала как применение Х-лучей, а потом как применение Х-лучей, а потом и как изучение действия и как изучение действия радиации на здоровье человека.радиации на здоровье человека.


Киев

Прямое (Прямое (II) и косвенное () и косвенное (IIII)) действие ионизирующих действие ионизирующих

излучений на клеткуизлучений на клетку

Н* + ОН* Н* + ОН* Разрыв хромосомРазрыв хромосом

НН22ОО Н* + ОН*Н* + ОН*II

IIII

Свободные радикалы

Н* + ОН*Н* + ОН*Н* + ОН*Н* + ОН*

Н* + ОН*Н* + ОН*

**


Киев

ионизирующие

Молекулярный уровень

Клеточный уровень

Тканевой уровень

Органный уровень

Целостный организм

Биологические эффекты на Биологические эффекты на разных структурных уровнях разных структурных уровнях

организмаорганизма

(первичная ионизация сред, прямое и непрямоеповреждения хромосомного аппарата)

ФОТОННОЕ КОРПУСКУЛЯРНОЕ

излучения

(энергозатраты на восстановление повреждений клетки, гибель клетки,сохранение клона клеток с мутациями)

(гибель некоторого числа клеток, функциональные изменения, отдельные проявления детерминистских эффектов )

(морфологические и анатомические изменения в органе, зависимость доза-эффект, детерминистские эффекты)

(проявление всех эффектов – стохастических, детерминистских, функциональных расстройств)


Киев

Среди медицинских последствий облучения

ИИ:• Детерминированные эффекты

– ОЛБ вплоть до летального исхода, – лучевые поражения кожи и других

органов и тканей, – катаракта, – стерильность

• Стохастические (вероятностные) эффекты– лейкемия, солидные раки– наследственные болезни


Киев


Киев

ПОСЛЕДСТВИЯ ГИБЕЛИ ПОСЛЕДСТВИЯ ГИБЕЛИ КЛЕТОККЛЕТОК

Доза (Гр)

Вероятность гибели

5

100%


Киев

• Радиационный канцерогенез, как любой другой Радиационный канцерогенез, как любой другой канцерогенез, является мканцерогенез, является многоступенчатыногоступенчатымм процеспроцессомсом накопления специфических мутаций накопления специфических мутаций и и последующего развития злокачественного последующего развития злокачественного образования.образования.

• Злокачественное заболевание начинается при Злокачественное заболевание начинается при размере конгломерата клеток размере конгломерата клеток «злокачественного» клона размером более 2х2 «злокачественного» клона размером более 2х2 мм. Обязательно участие иммунной системы в мм. Обязательно участие иммунной системы в развитии онкологического заболевания. развитии онкологического заболевания.

• Латентный период радиогенного рака – как Латентный период радиогенного рака – как правило, более 10 лет.правило, более 10 лет.

Радиационный канцерогенезРадиационный канцерогенез


Киев

Радиогенный рак щитовидной Радиогенный рак щитовидной железыжелезы

• Выявлен после 1990 г у Выявлен после 1990 г у детей и подростков, детей и подростков, получивших в зоне получивших в зоне чернобыльской аварии в чернобыльской аварии в 1986 г. значительные дозы 1986 г. значительные дозы в ЩЖ вследствие в ЩЖ вследствие потребления молока, потребления молока, содержащего содержащего радиоактивный иод. радиоактивный иод.

• Всего в 1991-2005 гг. Всего в 1991-2005 гг. зарегистрировано более зарегистрировано более 5000 случаев рака 5000 случаев рака щитовидной железы в этой щитовидной железы в этой популяции; более 99% их популяции; более 99% их успешно вылеченыуспешно вылечены, , но 15 но 15 человек умерли человек умерли (на 2004 г)(на 2004 г)..


Киев

Заболеваемость раком ЩЖ на 100 тысЗаболеваемость раком ЩЖ на 100 тыс.. детей и подростков после Чернобыльской детей и подростков после Чернобыльской

аварииаварии


Киев

Из этих примеров ясна Из этих примеров ясна необходимость научно необходимость научно обоснованной обоснованной международной системы международной системы радиационной защиты. радиационной защиты.

Ее принципиальные основы Ее принципиальные основы разрабатывают три разрабатывают три основные международные основные международные организации: НКДАР, МКРЗ организации: НКДАР, МКРЗ и МАГАТЭ.и МАГАТЭ.


Киев

Что такое НКДАР ООН?Что такое НКДАР ООН?

• Научный Комитет Научный Комитет ООН по Действию ООН по Действию Атомной РадиацииАтомной Радиации• Единственный Единственный научный комитет научный комитет ООН; учрежден в 1956 ООН; учрежден в 1956 г.г.• Делегации 21 Делегации 21 страныстраны• Оценивает уровни и Оценивает уровни и медико-биологическое медико-биологическое действие радиациидействие радиации


Киев

Что такое МКРЗ?Что такое МКРЗ?• Международная Международная Комиссия по Комиссия по Радиационной ЗащитеРадиационной Защите• Неправительственная Неправительственная профессиональная профессиональная организация, организация, учрежденная в 1928 г учрежденная в 1928 г Международным Международным Конгрессом по Конгрессом по РадиологииРадиологии• 107 Публикаций за 80 107 Публикаций за 80 летлет• Создает основы Создает основы международной системы международной системы радиационной защитырадиационной защиты


Киев

Международное Агентство Международное Агентство по Атомной Энергии по Атомной Энергии

(МАГАТЭ)(МАГАТЭ)• Разрабатывает и Разрабатывает и

внедряет внедряет международные международные стандарты ядерной и стандарты ядерной и радиационной радиационной безопасностибезопасности

• Международные Международные основныосновные стандарты е стандарты безопасности (1996)безопасности (1996) – – основа российских НРБ-основа российских НРБ-99 и украинских НРБУ-99 и украинских НРБУ-97.97.


Киев

Цели радиационной Цели радиационной защитызащиты

• Детерминированные эффекты - предотвратить

• Стохастические эффекты – – уменьшить уменьшить до приемлемого до приемлемого уровняуровня


Киев

Радиационная защита Радиационная защита необходима в широком необходима в широком

диапазоне дозыдиапазоне дозы• До сих пор, после целого века До сих пор, после целого века

исследований, у человека не наблюдались исследований, у человека не наблюдались вредные эффекты облучения ИИ в дозе вредные эффекты облучения ИИ в дозе менее 100 мЗв. менее 100 мЗв.

• У человека вообще не наблюдались У человека вообще не наблюдались вредные наследственные эффекты вредные наследственные эффекты облучения ИИ.облучения ИИ.

• Тем не менее сознательно и намеренно Тем не менее сознательно и намеренно система защиты строится на осторожном система защиты строится на осторожном предположении, что: предположении, что: – опасность вредных эффектов радиации опасность вредных эффектов радиации

существует, начиная с самых малых доз, существует, начиная с самых малых доз, – и она пропорциональна дозе (ЛБТ). и она пропорциональна дозе (ЛБТ).


Киев

Кого надо защищать от Кого надо защищать от радиации (категории)?радиации (категории)?

• Персонал – от Персонал – от профессиональнопрофессионального облученияго облучения

• Население – от Население – от источников ИИ в источников ИИ в среде обитаниясреде обитания

• Пациентов – от Пациентов – от медицинского медицинского облученияоблучения


Киев

Ситуации облучения Ситуации облучения человекачеловека

• Планируемая - Планируемая - связана с любыми связана с любыми преднамеренными и добровольными преднамеренными и добровольными операциями с источниками ИИ. операциями с источниками ИИ. Примеры:Примеры: эксплуатация АЭС, рентгенодиагностика. эксплуатация АЭС, рентгенодиагностика.

• Аварийная - Аварийная - может возникнуть при может возникнуть при планируемой деятельности вследствие планируемой деятельности вследствие неожиданного события или неожиданного события или злонамеренного действия и потребовать злонамеренного действия и потребовать срочных действий для снижения вредных срочных действий для снижения вредных последствий.последствий.

• Существующая Существующая - уже имеющееся - уже имеющееся облучение к моменту принятия решения облучение к моменту принятия решения по его ограничению. по его ограничению. Примеры:Примеры: хроническое облучение радоном в хроническое облучение радоном в помещениях или постчернобыльское. помещениях или постчернобыльское.


Киев

Как защитить Как защитить человека от человека от радиации?радиации?

•Принципы радиационной Принципы радиационной защиты:защиты:– Обоснование применения ИИОбоснование применения ИИ– Оптимизация защиты от ИИОптимизация защиты от ИИ– Ограничение дозы от Ограничение дозы от

планового облучения планового облучения (нормирование)(нормирование)


Киев

Как обоснованы пределы Как обоснованы пределы годовой эффективной дозы?годовой эффективной дозы?

Социально-приемлемыми уровнями риска Социально-приемлемыми уровнями риска тяжелого ущерба для здоровья в тяжелого ущерба для здоровья в предположении о его линейной зависимости предположении о его линейной зависимости от дозы:от дозы:

– Для работающих – предел пожизненного риска Для работающих – предел пожизненного риска от облучения в течение 1 года работы равен 10от облучения в течение 1 года работы равен 10-3-3;

– Для населения - предел пожизненного риска от предел пожизненного риска от облучения в течение 1 года равен 5х10облучения в течение 1 года равен 5х10--5;

– Пожизненный риск от облучения в течение 1 Пожизненный риск от облучения в течение 1 года, равный 10года, равный 10-6-6, считается пренебрежимо малым. Он служит основой для изъятия источников из регулирования.


Киев

Как обоснованы пределы годовой Как обоснованы пределы годовой эквивалентной дозы в отдельных эквивалентной дозы в отдельных

органах?органах?• Соблюдение пределов эффективной дозы Соблюдение пределов эффективной дозы

не обеспечивает предотвращение не обеспечивает предотвращение детерминистских эффектов в хрусталике детерминистских эффектов в хрусталике глаза (катаракта) и в участках кожи глаза (катаракта) и в участках кожи (эритема и др.) (эритема и др.)

• Поэтому необходимы специальные Поэтому необходимы специальные ограничения локального облучения. ограничения локального облучения.

• Пределы годовой эквивалентной дозы в Пределы годовой эквивалентной дозы в хрусталике глаза и в участках кожи хрусталике глаза и в участках кожи выбраны ниже порогов соответствующих выбраны ниже порогов соответствующих детерминистских эффектов.детерминистских эффектов.


Киев

Зависимость частоты F детерминированного эффекта

радиации от дозы D

Частота эффекта F, %

100 %

Доза D, ГрПороговая

доза

Порогэффекта

Пределдозы


Киев

Международные пределы Международные пределы дозы в планируемых дозы в планируемых

ситуацияхситуацияхПредел Предел

годовой дозыгодовой дозыПерсонал Персонал НаселениеНаселение

Эффективная Эффективная дозадоза

20 мЗв, 20 мЗв, усредненнаусредненная за 5 летя за 5 лет

1 мЗв, 1 мЗв, (усредненн(усредненная за 5 лет)ая за 5 лет)

Эквивалентная Эквивалентная доза в: доза в:

хрусталикехрусталике

кожекоже

конечностяхконечностях

150 мЗв150 мЗв

500 мЗв500 мЗв

500 мЗв500 мЗв15 мЗв15 мЗв

50 мЗв50 мЗв


Киев

Международная система Международная система радиационной защитырадиационной защиты

• Создана усилиями национальных и Создана усилиями национальных и международных организаций в течение 80 международных организаций в течение 80 лет.лет.

• В настоящее время довольно единообразна В настоящее время довольно единообразна во всем мире.во всем мире.

• В последние два десятилетия – сильное В последние два десятилетия – сильное влияние опыта борьбы с последствиями влияние опыта борьбы с последствиями чернобыльской аварии.чернобыльской аварии.

• С конца 1990-х гг является основой С конца 1990-х гг является основой регулирования в Беларуси, России и регулирования в Беларуси, России и Украине.Украине.

• К концу 2000-х гг регулирование в Беларуси, К концу 2000-х гг регулирование в Беларуси, России и Украине нуждается в обновлении.России и Украине нуждается в обновлении.

Environment

Обзор истории накопления фундаментальных научных знаний в области радиологической защиты