Анотація до роботи:

Бондаренко О.О. Проблеми дозиметрії внутрішнього опромінення людини трансурановими радіонуклідами.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.01 – радіобіологія.- Київський національний університет імені Тараса Шевченка. Київ. 2002.

Дисертація присвячена вирішенню проблем дозиметрії внутрішнього опромінення людини трансурановими радіонуклідами. Визначено, що інгаляція трансуранових радіонуклідів є критичним шляхом надходження в організм і головним фактором формування доз внутрішнього опромінення професійних контингентів.

В рамках даного дослідження розроблено новий вид спектрометрії альфа-випромінювання, яка грунтується на використанні твердотільного трекового детектора ядерного випромінювання (ТТДЯВ) типу CR-39. Застосування ТТДЯВ дозволило здійснити вимірювання наднизьких активностей ²³⁸Pu і ²⁴¹Am у біологічних зразках, а також оперативний контроль наявності “гарячих” альфа-випромінюючих часток у повітрі виробничих приміщень “Об'єкта “Укриття”.

У повітряному середовищі приміщень “Об'єкта “Укриття” експериментально виявлено окрему субмікронну складову аерозолів, котра, як показано в дослідженні, є визначальною у формуванні доз внутрішнього опромінення персоналу за рахунок відкладення в глибоких відділах легенів. Оскільки при цьому субмікронна фракція має також і аномально високу відносну проникну здатність через засоби захисту органів дихання, врахування цієї компоненти аерозолів призводить до збільшення дозового коефіцієнта для інгаляційного надходження на 30 – 300% у порівнянні з рекомендованими референтними значеннями.

Обгрунтовано з радіобіологічних позицій і розроблено необхідний набір параметрів для оперативного розрахунку доз внутрішнього опромінення від інгаляційного надходження в умовах “Об'єкта “Укриття”, який включає: концентрацію радіонуклідів у повітрі, радіонуклідну композицію, тип системного надходження аерозолів, розподіл активності аерозолів по аеродинамічному діаметру, ефективність засобів індивідуального захисту органів дихання.

На основі визначення вмісту ізотопів плутонію і ²⁴¹Am в скелеті людини здійснено калібровку екологічної моделі транспорту трансуранових елементів (для північних регіонів України). Чисельно розраховано зростання відносного внеску трансуранових елементів чорнобильського походження у сумарну річну дозу опромінення населення за рахунок розпаду ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr, а також накопичення активності ²⁴¹Am.

Отримані результати досліджень і напрацьований досвід можуть бути успішно застосовані у ядерно-енергетичній галузі України. Отримані в роботі довгострокові перспективні оцінки формування доз опромінення населення від ТУЕ як радіологічні критерії можуть лягти в основу формування політики реабілітації територій Зони відчуження і безумовного (обов'язкового) відселення.

1. За допомогою розробленого в роботі комплексу розрахункових, радіометричних і дозиметричних засобів та методів, а також проведеного за допомогою цього комплексу аналізу отриманих експериментальних даних по концентрації і фізико-хімічних формах трансуранових радіонуклідів в різних обєктах навколишнього середовища та в організмі людини був ідентифікований та вирішений ряд ключових проблем дозиметрії внутрішнього опромінення людини цими радіонуклідами, що дозволило обгрунтувати єдину концепцію системи контролю довгоіснуючих альфа-випромінюючих трансуранових радіонуклідів і практично реалізувати основні елементи цієї системи.

2. Трансуранові радіонукліди є головним чинником формування доз внутрішнього опромінення критичних груп професійних контингентів підприємств Зони відчуження за рахунок інгаляції на пізньому етапі Чорнобильської аварії. Так річна доза внутрішнього опромінення персоналу на майданчику “Об'єкта “Укриття” при відсутності активних робіт може досягати 400 мкЗв на рік винятково за рахунок інгаляції аерозолів. Водночас у річній дозі внутрішнього опромінення від трансуранових радіонуклідів середньостатистичного мешканця півночі Житомирської області (6 мкЗв) внесок інгаляційної компоненти складає лише 5%.

3. Високий вміст субмікронної компоненти у складі промислових радіоаерозолів, що містять трансуранові радіонукліди, може призводити до ефекту від 4- до 10-кратного зростання доз опромінення персоналу у порівнянні з дозоутворюючою здатністю референтних розподілів аерозолів, аеродинамічний медіанний по активності діаметр яких прийнятий рівним 1 і 5 мкм.

4. Модифікація радіобіологічного ефекту (у порівнянні з ефектами гомогенного опромінення легенів) виникає для так званих “гарячих” часток Чорнобільського походженя з високою питомою активностю, аеродинамічний діаметр яких більший за 30 мкм. Радіоаерозолі таких розмірів відносяться до класу “неінгалібельних”і повинні розглядатися як точкове джерело зовнішнього контактного альфа- і бета-опромінення.

5. Новий принцип спектрометрії альфа-випромінювання, що розроблений і реалізований в рамках даного дослідження, грунтується на використанні твердотільного трекового детектора ядерного випромінювання (ТТДЯВ) типу CR-39, що дозволило (за рахунок покращанної енергетичної роздільної здатності методу у 2% для енергії альфа-часток у діапазоні 4-6 МеВ) знизити мінімально детектовану альфа-активність до 510^-5 Бк. Застосування ТТДЯВ дозволило здійснити вимірювання наднизьких активностей ²³⁸Pu і ²⁴¹Am у біологічних зразках, а також оперативний контроль наявності "гарячих" альфа-випромінюючих часток у повітрі виробничих приміщень ”Об'єкта “Укриття”.

6. У повітряному середовищі приміщень “Об'єкта “Укриття” експериментально виявлено окрему субмікронну складову аерозолів, котра, як показано в дослідженні, є визначальною у формуванні доз внутрішнього опромінення персоналу за рахунок відкладення в глибоких відділах легенів. Оскільки при цьому субмікронна фракція має також і аномально високу відносну проникну здатність через засоби захисту органів дихання, врахування цієї компоненти аерозолів призводить до збільшення дозового коефіцієнта для інгаляційного надходження на 30 – 300% у порівнянні з рекомендованими референтними значеннями.

7. Обгрунтовано з радіобіологічних позицій і розроблено необхідний набір параметрів для оперативного розрахунку доз внутрішнього опромінення від інгаляційного надходження в умовах “Об'єкта “Укриття”, який включає: концентрацію радіонуклідів у повітрі, радіонуклідну композицію, парметри системного надходження аерозолів, розподіл активності аерозолів по аеродинамічному діаметру, ефективність засобів індивідуального захисту органів дихання.

8. Довірчий інтервал дозових оцінок (замість значень “точкових” середніх доз, що застосовувалися раніше) за допомогою отриманого в роботі набору необхідних і достатніх коефіцієнтів запасу (діапазон від 3 до 375) дозволяє отримати верхні значення доз в залежності від умов середовища і технології контролю. На базі цих коефіцієнтів в регламенті оперативного дозиметричного контролю внутрішнього опромінення використовується нова величина – “попередня дозова оцінка” (ПДО), що практично відображає вимогу до гарантованого неперевищення дозою допустимих (або контрольних) рівнів.

9. Пряме визначення вмісту ізотопів плутонію і ²⁴¹Am в скелеті людини дозволило здійснити калібровку екологічної моделі транспорту трансуранових елементів (для північних регіонів України). Отримане в результаті скоректоване значення узагальненого трансфер-фактора, що використовується у цій моделі (коефіцієнт переходу трансуранових елементів “грунт - організм людини”), виявилося вищим у 8 разів, ніж рекомендовані середні значення. Показана зростаюча динаміка відносного внеску трансуранових елементів чорнобильського походження у сумарну річну дозу опромінення населення за рахунок розпаду ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr, а також накопичення активності ²⁴¹Am. Цей внесок (для мешканців півночі Житомирської області) може досягти 50% до 2035 р., причому внесок власне ²⁴¹Am складе 43%, з них 95% - за рахунок перорального надходження.

Публікації автора:

1. Бондаренко О.А. Методы изучения формирования доз облучения от трансурановых элементов.- К.: Наукова Думка, 1998.- 134 с.

2. Бондаренко О.А. Особенности формирования доз от ТУЭ для жителей территории Зоны отчуждения //Проблемы Чернобыльской зоны отчуждения.- 1998.- Вып. 5.- С. 88-97.

3. Пути практической реализации индивидуального дозиметрического контроля внутреннего и внешнего облучения при проведении работ на Объекте «Укрытие» (ОУ) /Лихтарев И., Корнеев А., Бондаренко О., Берковский В., Чумак В., Дмитриенко А. //Проблемы Чернобыля: Науч.-технич. сб. - 1999- Вып. 5.- С. 109-116.

4. Бондаренко О.О., Арясов Б.Б., Циганков М.Я. Порівняльний аналіз накопичення америцію та плутонію в організмі людини в результаті Чорнобильської аварії //Довкілля та здоров’я.- 1999.- № 3 (10).- С. 46-50.

5. Особенности интерпретации результатов косвенной дозиметрии ⁹⁰Sr при оценке уровней поступления радиостронция работникам Объекта “Укрытие” /Репин В.С., Новак Н.Ю., Бондаренко О.А., Цыганков Н.Я., Розумный В.П. //Проблемы Чернобыля: Науч.-технич. сб.- 1999- Вып. 5.- С. 374-378.

6. Ліхтарьов І., Ковган Л., Бондаренко О. Чи є майбутнє у зони відчуження й відселених територій? (Погляд радіолога) //Бюл. екол. стану зони відчуження та Зони безумовного (обов’язкового) відселення.- 2000.- №15.- С. 44-49.

7. Розумный В.П., Бондаренко О.А. Оптимизация радиационной защиты //Проблемы Чернобыля: Науч.-техн. сб. Вып. 7 /НАН Украины, МНТЦ "Укрытие".- Чернобыль, 2001.- С. 79-82.

8. Бондаренко О.О. Глобальні перспективи використання плутонію та проблеми дозиметрії трансуранових елементів //Бюл. екол. стану зони відчуження та Зони безумовного (обов’язкового) відселення.- 2001.- № 4.- С. 62-66.

9. Do Chernobyl Particles Represent a Public Health Hazard? /I.A.Likhtariov, V.S.Repin, O.A.Bondarenko, S.Ju.Nechaev //Risk Assessment: Working Material for the IAEA Research Programme on The Radiological Impact of Hot Beta-particles from the Chernobyl Fallout, Sofia, Bulgaria, 6-10 September 1993.- Vienna: J1-RC-478.2, IAEA, 1994.- Р. 1-81.

10. The Distribution of ²¹⁰Po at Endosteal Surfaces of Bone from Canadian Caribou /Salmon P.L., Henshaw D.L., Bondarenko O.A., Thomas P.A., McDonald C.R. and Goodall C. // Int. J. Radiat. Biol.- 1995.- № 68 (6).- Р. 655-662.

11. Radiological Effects After Inhalation of Highly Radioactive Fuel Particles Produced by the Chernobyl Accident /I.A. Likhtariov, V.S. Repin, O.A. Bondarenko, S.Ju. Nechaev //Radiat. Protect. Dosimetry.- 1995.- Vol. 59, № 4.- Р. 247-254.

12. The Method of Simultaneous Size and Activity Measurement of Alpha Emitting Hot Particles Using Multiple Track Analysis of Solid State Nuclear Track Detectors / O.A. Bondarenko, D.L. Henshaw, P.L. Salmon, A.N. Ross //Radiat. Meas.- 1995.- Vol. 25, № 1-4.- Р. 373-376.

13. Hot Particle Factor in Radiation Dose Formation after the Chernobyl Accident /O.Bondarenko, V.Demchuk, V.Tepikin, V.Nagorsky //The radiological consequences of the Chernobyl accident: Proc. of the 1st intern. conf., Minsk, Belarus on 18-22 March 1996.- Brussels-Luxembourg: ECSC-EC-EAEC, 1996.- Р. 547-550.

14. Possibility of monitoring internal irradiation doses in the heavily contamibated Zone at the late stage of Chernobyl accident /Repin V.S., Bondarenko O.A., Novak N.Yu., Tsygankov N.I., Aryasov B.B. //Radiat. Prot. Dosimetry.- 1998.- Vol. 79, № 1-4.- Р. 183-186.

15. Performance of Alpha Particle Spectroscopy Using a TASTRAK Detector /Bondarenko O.A., Salmon P.L., Henshaw D.L., Fews A.P. and Ross A.N. //Radiat. Meas.- 1996.- Vol. 26, № 1.- Р. 59-64.

16. Peculiarities of dose formation from alpha-emitting aerosol /Berkovski V., Bondarenko O., Bonchuk Y., Ratia G., Onishchuk Y. //Radiat. Prot. Dosimetry.- 1998.- Vol. 79, № 1-4.- Р. 387-390.

17. Salmon P.L., Bondarenko O.A., Henshaw D.L. DOSE210, A Semi-empirical Model for Prediction of Organ Distribution and Radiation Doses from Long Term Exposure to ²¹⁰Pb and ²¹⁰Po //Radiat. Prot. Dosim.- 1999.- № 82 (3).- Р. 175-192.

18. Application of SSNTD for maintenance some aspects of radiation and nuclear safety of the Sarcophagus /Bondarenko O.A., Korneev A.A., Onishchuk Yu.N., Berezhnoy A.V., Aryasov P.B., Antonyuk D.V., Dmitrienko A.V. //Radiat. Meas.- 1999.- № 30.- Р. 709-714.

19. Alpha-Particle Doses to Cells of the Bone Remodelling Cycle from Alpha-Particle-Emitting Bone-Seekers: Indications of an Antiresorptive Effect of Actinides /P.L.Salmon, Y.N. Onischuk, O.A. Bondarenko, L.E.Lanyon //Radiat. Research.- 1999.- Vol. 152, № 6.- Р. S43-S47.

20. Bondarenko O.A., Aryasov B.B., Tsygankov N.Ya. Evaluation of the plutonium content in the human body due to global and chernobyl fallout / J. Radioanal. Nucl. Chem.- 2000.- Vol. 243, № 2.- Р. 205-209.

21. An approach to retrospective decomposition of Plutonium intake in result of the global fallout and the Chernobyl accident based on isotope analysis /O.Bondarenko, Yu.Onishchuk, D.Melnichuk, N.Tsygankov //Nuclear and Radiochemistry, PSI, 2000.- Vol. 2.- Р. 440-443.

22. Low level measurement of plutonium content in bioassay using SSNTD alpha spectrometry /Bondarenko O.A., Onishchuk Yu.N., Berezhnoy A.V., Aryasov P.B., Antonyuk D.V. /J. Radioanal. Nucl. Chem..- 2000.-Vol. 243, № 2.- Р. 210-215.

23. Analysis of aerosol distribution inside the object Shelter. Plutonium Futures - The Science /O.A.Bondarenko, P.B.Aryasov, D.V.Melnichuk, S.Y.Medvedev //American Institute of Phys. Proc. /Ed. by K.K.S. Pillay and K.C. Kim.- Springer-Verlag NY.- 2000.- Vol. 532.- Р. 315-321.

24. Analysis of aerosol distribution inside the object “Shelter” at the Chornobyl nuclear reactor site /O.A.Bondarenko, P.B.Aryasov, D.V.Melnichuk, S.Yu.Medvedev //Health Phys.- 2001.- Vol.21, N 2.- P. 114-123.

25. Сухоручкин А.К., Бабенко В.В., Бондаренко О.А. Алгоритмы расчета ингаляционного поступления ¹³⁷Cs по результатам измерений его содержания в организме: Препр. /НАН Украины. Межотрасл. науч.-техн. центр "Укрытие", 01-1.- Чернобыль, 2001.- 13 с.

26. Подход к восстановлению и верификации индивидуальных доз внутреннего облучения участников ликвидации аварии на ЧАЭС /О.А. Бондаренко, Д.В. Мельничук, И.М. Несмиян, В.Г. Рынденко /Тез. докл. 3-й междунар. конф. "Медицинские последствия чернобыльской катастрофы: итоги 15-летних исследований" 4-8 июня 2001 г., Киев, Украина //Междунар. журнал радиац. медицины.- 2001.- Т. 3, № 1-2.- С. 167.

27. Репин В.С., Бондаренко О.А., Фризюк М.А. Ретроспективная оценка доз бета-облучения кожи и хрусталика глаза //Актуальные вопросы ретроспективной текущей и прогнозной дозиметрии облучения в результате Чернобыльской аварии: Материалы укр. науч. конф., Киев, 27-29 окт. 1992 г. – К., 1993.-С. 111-117.

28. Проблемы дозиметрии и оценка риска, связанные с ингаляцией топливных частиц /Репин B.C., Бондаренко O.A., Нечаев С.Ю., Быкорез А.И., Кононенко Л.И. //Актуальные вопросы ретроспективной текущей и прогнозной дозиметрии облучения в результате Чернобыльской аварии: Материалы укр. науч. конф., Киев, 27-29 окт. 1992 г.- K., 1993.- С. 23-34.

29. Бондаренко О.А. Дозиметрические критерии реализации проекта //Материалы Чернобыльского семинара по фиторемедиации и преобразовании биомассы в энергию, Славутич, Украина, 23-25 февраля 1998 /PNNL, Министерство Энергетики США.- 1998.- С. 123-132.

30. Оценка возможности мониторинга доз внутреннего облучения в зоне отчуждения на позднем этапе Чернобыльской аварии /Репин В.С., Бондаренко О.А., Новак Н.Ю., Цыганков Н.Я., Арясов Б.Б. //Актуальные проблемы эпидемиологии и первичной профилактики медицинских последствий аварии на ЧАЭС: Материалы науч. конф., Киев, 15-16 окт. 1997 г.- К.: Чернобыльинтеринформ, 1999.- С. 63-70.

31. Cost-effective Alpha Activity Monitoring in Lakes and Rivers Using TASTRAK (CR-39 type) alpha track detectors /Salmon P.L., Arshavskiy D.S., Brown J., Bondarenko O.A., Bollinger T. //Report of the European Environmental Research Organisation.- Vienna, 1995.- Р. 213-217.

32. Норми радіаційної безпеки України (НРБУ-97) /МОЗ України.- Київ, 1997.- 121 с.

33. Методика расчета доз при ингаляционном поступлении радионуклидов от техногенных источников с применением импакторов: Метод. рекомендации.- Киев: Чернобыльинтеринформ, 1996.- 16 с.

34. Методика расчета доз внутреннего облучения персонала «Объекта «Укрытие» (по результатам оперативного контроля): Метод. указания /Научн. рук. О.А.Бондаренко /НАЭК, ОП ЧАЭС, «Объект «Укрытие».- 2000.- 25 с.