Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2018. Том 63. № 5. С. 48–54

РАДИАЦИОННАЯ ФИЗИКА, ТЕХНИКА И ДОЗИМЕТРИЯ

DOI: 10.12737/article_5bc896ee239387.41111179

Ю.А. Кураченко¹, Н.И. Санжарова¹, Г.В. Козьмин¹, В.А. Бударков², Э.Н. Денисова¹, А.С. Снегирёв¹

Оценка дозы в щитовидной железе крупного рогатого скота с помощью камерной модели метаболизма йода и расчёта транспорта излучений методом Монте-Карло

1. Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии (ВНИИ РАЭ). Обнинск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. ; 2. Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологи, пос. Вольгинский, Россия

Ю.А. Кураченко – г.н.с., д.ф.-м.н.; Н.И. Санжарова – директор ВНИИ РАЭ, д.б.н., проф., чл.-корр. РАН; Г.В. Козьмин – в.н.с., к.б.н.; В.А. Бударков – г.н.с.; д.б.н.; Э.Н. Денисова – м.н.с., аспирант; А.С. Снегирёв – м.н.с., аспирант

Реферат

Цель: Данная работа имеет целью, во-первых, повысить надёжность расчёта поглощённых доз в критических органах крупного рогатого скота при внутреннем облучении непосредственно после радиационных аварий a) путём совершенствования камерной модели метаболизма радионуклидов в организме животных; b) применением прецизионных вычислительных технологий как для моделирования предметной области, так и собственно транспорта излучений. Кроме того, целью работы является определение согласованных значений критической дозы ¹³¹I в щитовидной железе коров и телят, приводящей к серьёзной дисфункции железы и её последующему разрушению.

Материал и методы: Для достижения указанных целей выполнены комплексные исследования по уточнению параметров камерной модели, на основе достоверных экспериментальных и теоретических данных. Для моделирования предметной области (щитовидной железы и её окружения) применены воксельные технологии. Наконец, для решения уравнения переноса излучений ¹³¹I применена программа метода Монте-Карло, позволяющая учитывать при расчёте дозы вклад как гамма- и бета-излучений источника, так и всей цепочки вторичных излучений вплоть до полной диссипации энергии.

Результаты: Как главный теоретический результат, следует подчеркнуть полученный коэффициент преобразования значения активности ¹³¹I, распределённой равномерно по объёму щитовидной железы, в среднюю мощность дозы в железе (Bq × Gy/s). Этот коэффициент был рассчитан как для коров, так и для телят при выбранной конфигурации предметной области и морфологии щитовидной железы. Основным практическим результатом является надежная оценка нижней границы поглощенной дозы в щитовидной железе, которая в короткие сроки приводит к её разрушению при внутреннем облучении ¹³¹I в дозе: ~ 300 Гр.

Выводы: Применение камерной модели метаболизма ¹³¹I с биокинетическими параметрами, полученными на основе надежных экспериментальных данных, и прецизионных моделей, как собственно метаболизма ¹³¹I, так и транспорта излучений для оценки дозы в щитовидной железе коров и телят непосредственно после радиационной аварии позволили дать оценку нижней границы дозы облучения щитовидной железы крупного рогатого скота, приводящей к ее разрушению через несколько суток.

Ключевые слова: радиационная авария, коровы, телята, радиоактивный йод, инкорпорация, щитовидная железа, камерная модель, перенос излучения, поглощённая доза, метод Монте-Карло

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ICRP Publication 103. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection // Ann. ICRP. 2007. Vol. 37. № 2–4. P. 1–332.
2. Бударков В.А. Обоснование выбора крупного рогатого скота как одного из референтных организмов в системе защиты окружающей среды от радиации // Радиац. биол. Радиоэкол. 2009. Т. 49. № 2. С. 179–185.
3. France J., Kebreab E. Mathematical Modelling in Animal Nutrition. Centre for Nutrition Modelling University of Guelph, Canada. Wallingford: Biddles Ltd, King’s Lynn. 2008. 588 p.
4. Crout N.M.J., Voigt G. Modeling the dynamics of radioiodine in dairy cows // J. Dairy Sci. 1996. Vol. 79. № 2. P. 254–259.
5. Smith J.G., Simmonds J.R. (Eds) The Methodology for Assessing the Radiological Consequences of Routine Releases of Radionuclides to the Environment Used in PC-CREAM 08. HPA-RPD-058. Radiation Protection Division. – Chilton, Didcot, Oxfordshire 2009. 295 p.
6. Сироткин А.Н., Панченко И.Я., Тюменев Л.Н. и соавт. Сравнительное поведение ¹³¹I у коров при различных источниках поступления его в организм // В сб. «Биологическое действие внешних и внутренних источников радиации». – М.: Медицина. 1972. С. 72–77.
7. Одейчук А.Н. Обобщенный критерий эффективности моделей прогнозирования временных рядов в информационных системах // Біоніка інтелекту. 2009. № 1 (70). С. 113–119. (украин.)
8. Корнеев Н.А., Сироткин А.Н. Основы радиоэкологии сельскохозяйственных животных. – М.: Энергоатомиздат. 1987. 207 с.
9. Спирин Е.В., Лазарев Н.М., Сарапульцев И.А. Формирование дозы облучения щитовидной железы телят при поступлении ¹³¹I с кормом // Докл. РАСХН. 2004. № 4. С. 54–55.
10. X-5 Monte Carlo Team. MCNP – A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. Volume I: Overview and Theory. LA-UR-03-1987. 2003. 484 p.
11. Suuroja T., Järveots T., Lepp E. Age-related morphological changes of thyroid gland in calves // Veterinarija i zootechnika. 2003. Vol. 23. № 45. P. 55–59.
12. Peksa Z., Trávníček J., Dušová H. et al. Morphological and histometric parameters of the thyroid gland in slaughter cattle // J. Agrobiology. 2011. Vol. 28. № 1. P. 79–84.
13. Basic Anatomical and Physiological Data for Use in Radiological Protection: Reference Values - ICRP Publication 89. Elsevier Ltd // Ann. ICRP. 2002. Vol. 32. Issue 3–4. P. 1–277. DOI: 10.1016/S0146-6453(03)00002-2.
14. Клёпов А.Н., Матусевич Е.С., Кураченко Ю.А. Применение методов математического моделирования в ядерной медицине. – Обнинск: ОГТУ АЭ, ООО ЭНИМЦ «Моделирующие системы». 2006. 206 c.
15. Бударков В.А., Зенкин А.С., Архипов H.И. и соавт. Влияние йода-131 на овец в зависимости от содержания стабильного йода в рационе // Радиобиология. 1992. Т. 32. № 3. С. 451–458.
16. Бударков В.А., Архипов Н.Н., Зенкин А. С. и соавт. Влияние продуктов аварийного выброса Чернобыльской АЭС на щитовидную железу животных // Ветеринария. 1990. № 7. С. 60–63.
17. Ястребков Ю.А., Бударков В.А., Василенко И.Я. Оценка поглощённых доз у крупного рогатого скота в течение первого года после аварии на Чернобыльской АЭС // Радиац. биол. Радиоэкол. 1995. Т. 35. № 6. С. 845–850.
18. A Toxicological Profile for Iodine. Agency for Toxic Substances and Disease Registry Division of Toxicology. USA. Atlanta, Georgia. 2004. 580 p.

Для цитирования: Кураченко Ю.А., Санжарова Н.И., Козьмин Г.В., Бударков В.А., Денисова Э.Н., Снегирёв А.С. Оценка дозы в щитовидной железе крупного рогатого скота с помощью камерной модели метаболизма йода и расчёта транспорта излучений методом Монте-Карло // Мед. радиология и радиационная безопасность. 2018. Т. 63. № 5. С. 48–54.

DOI: 10.12737/article_5bc896ee239387.41111179

PDF (RUS) Full-text article (in English)