Оптимизация радиационной защиты (принцип "ALARA") (стр. 2 из 3)
Таким образом, две основные предпосылки: отсутствие наблюдаемой пороговой дозы и ограниченность доступных для защиты ресурсов, являются мотивом для разработки принципа ALARA.
Данный принцип содержит два момента. Во-первых: не следует минимизировать дозы любой ценой, во-вторых подход ALARA основан на отсутствии наблюдаемой пороговой дозы для стохастических эффектов.
Реализация принципа ALARA
Для того чтобы полностью реализовать принцип ALARA, необходимо добиться от каждого работающего с радиацией четкого осознания принципа и его требований.
Решение по радиационной защите может быть принято подсознательно, но всегда полезно применять последовательный системный подход - процедурой ALARA. Одной из основных ее функций является структурирование и стандартизация оценок различных людей. Процедура должна помочь в получении согласованных и последовательных решений.
Существуют различные методы, применяющиеся в рамках процедуры ALARA. Одним из этих методов является анализ «затраты – выгода».
Процедура ALARA является полезной при выработке решений. Сама по себе она не принимает решения. Принятие решений - прерогатива лица принимающего решения (ЛПР).
Процедура ALARA - обзop
Процедура ALARA - это простой перечень шагов, который определяет структуру подхода и решения любой задачи радиационной защиты. Общая схема, иллюстрирующая эти шаги, представлена на рис. 2.11.
Для пояснения реализуемости процедуры ALARA на практике, рассмотрим устройство защитного ограждения вокруг клапана и насоса на трубопроводе с радиоактивной водой. Клапан управляется вручную раз в неделю, насос же требует обслуживания раз в году.
Сам трубопровод хорошо защищен, но около клапана и насоса можно получить значительную дозу облучения. На рис. 2.12 показан предлагаемый план ограждения. Будем считать его исходным вариантом.
Актуален вопрос - являются ли дозы столь малыми, насколько возможно разумно достичь с учетом экономических и социальных факторов. Задача, которую нужно решить: должны ли быть модифицированы план и порядок работы для достижения лучшего уровня защиты при данных условиях.
Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть возможные варианты; собрать информацию о каждом варианте, а также установить критерии отбора.
Можно провести этот анализ на основе взвешивания «за» и «против», но лучше применить процедуру ALARA.
Рис 2.11. Последовательность шагов процедуры ALARA
Рис. 2.12. Устройство защитного ограждения вокруг трубопровода с радиоактивной водой (Вариант А)
Процедура ALARA
Постановка задачи
Этот первый шаг процедуры ALARA. Для того чтобы правильно и легко поставить задачу, необходимо:
1. Сформулировать цели исследования так, чтобы с самого начала добиться четкого понимания желаемого результата.
2. Определить область исследований и ее границы с тем, чтобы знать, когда необходимо остановиться.
3. Консультации. Специалист по анализу для проверки правильности постановки задачи, должен проконсультироваться со специалистом, принимающим решение. Если постановка задачи будет признана правильной, то специалист по анализу может приступать к работе.
4. Для большинства задач, кроме самых простых, целесообразно записать постановку задачи на бумаге, чтобы сконцентрировать внимание.
Для нашего примера "клапан-насос", опираясь на вышеприведенные подпункты (1), (2) и (3), можно сформулировать задачу следующим образом:
• Задача "клапан-насос" является сравнительно простой.
• Предполагается, что схема рис. 2.12 реализована; задача состоит в том, чтобы оценить, согласуется ли данная схема с принципом ALARA.
• Решено ограничить исследование дозами ремонтных рабочих, которые будут управлять механизмами внутри защитного.
• Предполагается, что приемлемыми будут затраты, соответствующие верхней границе диапазона, определенного государственными организациями для стоимости чел.-Зв.
• Для этой задачи высокий уровень точности не нужен.
• Нет необходимости консультироваться и согласовывать постановку задачи с кем-либо еще.
Задание вариантов и факторов
Следующая стадия процедуры - задание вариантов и факторов. Варианты представляют собой альтернативные действия, являющиеся возможными решениями задачи. Фактор задается как определенная мера или качество, с помощью которого различаются варианты.
Любая задача радиационной защиты должна учитывать дозы облучения (эффективную дозу) и для определения возможных вариантов полезна простейшая запись уравнения для коллективной дозы
S=HtN
где S - коллективная доза, H - средняя мощность дозы, t - время работы, N- число рабочих.
Варианты защиты будут получены изменением одного или нескольких (из трех) компонент уравнения.
После консультации с разработчиками специалист по анализу получает две другие возможные схемы защитного ограждения. Они показаны на рис. 2.13 и 2.14.
Возможные варианты:
(A) Не предпринимать вообще никаких действий и оставить существующую схему, показанную на рис.2.12. (Этот вариант часто называется "базовым случаем", "нулевым уровнем защиты" или "вариантом нулевой защиты".)
(Б) Поставить свинцовую перегородку так, как показано на рис.2.13. Теперь рабочий, управляющий клапаном, защищен некоторым образом от насоса и, аналогично, рабочий, обслуживающий насос, лучше защищен от клапана.
(B) Поставить разделяющую стену между клапаном и насосом, получая две отдельные комнаты, каждую со своей входной дверью, как показано на рис.2.14. Мощность дозы в обеих комнатах становится теперь еще ниже.
Определив варианты, обратим внимание на факторы. В большинстве задач радиационной зашиты факторы принадлежат одной из двух основных групп:
Дозы: Расходы:
Коллективные дозы Инвестиции
Распределение индивидуальных доз Эксплуатация и ремонт
Распределение мощности дозы во времени Распределение затрат во времени. Соотношение общественных и профессиональных Взаимозависимость затрат интересов
Для более сложных задач могут учитываться и другие факторы. Существуют решения очень высокого политического статуса (например: выбор площадок для размещения радиоактивных отходов), где должны приниматься во внимание социальные факторы, в частности, общественное мнение и экологические факторы:
Рис. 2.13. Возможная схема ограждения (Вариант Б)
Рис. 2.14. Возможная схема ограждения (Вариант В)
Количественное определение факторов для вариантов
Дозы
Коллективная доза определяется мощностью дозы и количеством человеко-часов, затраченных на выполнение работ в условиях облучения с данной мощностью дозы. Для нашего примера достаточно адекватным приближением будет использование значений эффективной дозы за год.
Частота работ:
клапан - раз в неделю (40 рабочих недель) за год;
насос - раз в год.
Продолжительность работ:
клапан - 15 минут (0.25 часа),
насос - 5 часов.
Следовательно, время, проведенное за выполнением каждой из этих работ за год:
клапан - 0,25* 1 *40 = 10 человеко-часов;
насос - 5 человеко-часов.
Полученные при работе с клапаном и насосом дозы различны. Таким образом, годовые коллективные дозы, соответствующие трем вариантам, будут, соответственно, равны:
вариант А - никаких действий, (схема на рис. 2.12);
(1.5x10) + (1.0x5) = 20 чел мЗв год -1
вариант Б - введение свинцовой защиты, (схема на рис. 2.13);
(1.1х10) + (0.7x5) = 14.5 чел мЗв год-1;
вариант В - отдельные помещения, (схема на рис. 2.14);
(0.9x10) + (0.6x5) = 12 чел мЗв год-1 .
Таким образом, снижение годовой коллективной дозы на 5.5 чел мЗв год-1 достигается при переходе от варианта А к варианту Б. Дальнейшее снижение на 2.5 чел мЗв год-1 достигается при переходе от варианта Б к В.
Расходы
Для цели сравнения расходы должны быть определены для того же промежутка времени, что и дозы, т.е. за год. Расходы в этом случае должны учитывать начальные капиталовложения, время эксплуатации оборудования и годовые расходы на его ремонт и обслуживание.
Поэтому примем, что капиталовложения распределяются равномерно по времени в течение эксплуатации оборудования. (В более детальных исследованиях изменение индекса цен во времени может учитываться посредством анализа таких экономических понятий, как амортизация, скидка, обесценивание.)
Примем для нашего примера, что время эксплуатации оборудования составляет 20 лет. Капиталовложения для варианта А, очевидно, являются нулевыми, т.е. дополнительных расходов на защиту не будет. Стоимость введения свинцового экрана в варианте Б - 1200 € (Евро - Европейская денежная единица). Стоимость добавления двери и стенки для создания двух помещений составляет 4100 €.
Введение свинцового экрана увеличивает годовую стоимость эксплуатации на 5 € для варианта Б. Более сложная схема варианта В потребует дополнительно 15 € на эксплуатацию ежегодно.
Таким образом, годовые расходы, соответствующие трем вариантам, являются следующими:
вариант А - нет действий, нет дополнительных расходов;
вариант Б - свинцовый экран
1200/20 + 5 = 65 €. год1;
вариант В - раздельные помещения
4100/20+ 15 = 220 €. год1.
Для принятия решений в радиационной защите существует стандартное значение, известное многим как параметр а - стоимость чел-мЗв или денежный эквивалент единицы коллективной дозы. Его значение либо рекомендовано государственными организациями, ответственными за радиационную защиту в стране, либо устанавливается внутри организаций. Существуют различные методы, помогающие оценить такое стандартное значение. В этом примере термин "параметр а" используется как синоним значения "величина чел-Зв"; однако параметр а имеет более специфическое определение, которое здесь не обсуждается.