5070 (Оптимизация радиационной защиты (принцип "ALARA")), страница 2

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:

1. 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.

1. 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.

Сравнение и выбор вариантов

Решения многих задач радиационной защиты могут быть получены путем простых рассуждений и здравого смысла, основанных на опыте. Однако для некоторых задач нужен более тщательный подход, и они могут потребовать письменного анализа. Для этого существуют методы поддержки принятия решений. Независимо от того, использовались ли эти методы или нет, специалисту по принятию решения важно записать задачу на бумагу для того, чтобы прояснить для самого себя процесс осмысления задачи, или чтобы обосновать другому человеку принятие данного решения.

Методы поддержки принятия решений включают в себя три наиболее широко известных:

• анализ «ЗАТРАТЫ - ВЫГОДА»;

• дифференциальный анализ «ЗАТРАТЫ - ВЫГОДА»;

• многофакторный анализ эффективности.

Aнализ «ЗАТРАТЫ - ВЫГОДА»

Методика анализа «ЗАТРАТЫ - ВЫГОДА» основывается на уравнении, которое определяет лучшее или оптимальное решение как вариант, минимизирующий общую стоимость, т.е. итог финансовых расходов и расходов, связанных с причинением ущерба здоровью. Он также называется методом итоговой стоимости для анализа «ЗАТРАТЫ - ВЫГОДА».

База данных для анализа «ЗАТРАТЫ - ВЫГОДА»

(*) - значение единицы коллективной дозы (α) составляет 30 € (чел-мЗв)-1.

Из табл. 2.16 следует, что оптимальным вариантом является вариант Б, имеющий самую низкую итоговую стоимость.

На рис. 2.15 эти же результаты представлены графически: приведен графики зависимостей стоимости Х, стоимости дозы αS и график их суммы. Как следует из графиков, оптимальным является вариант Б, соответствующий минимуму.

Дифференциальный анализ «ЗАТРАТЫ-ВЫГОДА»

Альтернативным методом работы с данными является дифференциальный анализ «ЗАТРАТЫ - ВЫГОДА». Этот метод заключается в анализе различий между соседними вариантами. Для этого данные должны быть ранжированы по возрастанию расходов. В таблице 2.17 приведены данные, относящиеся к нашему примеру.

Рис 2.15. Графики анализа «ЗАТРАТЫ - ВЫГОДА»

Оптимальным вариантом следует считать вариант с минимальным отношением X/S. В нашем случае это вариант Б, т.е. тот же что и в предыдущем случае. Таким образом, полученное нами решении с не зависит от используемого метода поддержки принятия решений.

Данные для дифференциального анализа «затраты - выгода»

Анализ чувствительности

Анализ чувствительности - это системный способ ответа на вопрос "Что будет, если..." для того, чтобы проверить устойчивость решения для настоящего времени и обозримого будущего. Повлияют ли изменения внешних условий, которые можно ожидать в реальной жизни, на выбор решения?

Этот шаг может выполняться в самом начале процедуры ALARA качественно (даже если остальная часть анализа включает количественную оценку) или количественно, используя один из имеющихся методов.

Существует несколько специальных методов для выполнения сложного или расширенного анализа чувствительности, таких как метод Монте - Карло и метод гистограмм. Но для решения задач они применяются редко.

Простейший способ анализа чувствительности заключается в изменении значения одного из параметров (при остальных фиксированных) для оценки его влияние на результаты.

Например, в нашей задаче «клапан-насос» можно было бы оценить влияние изменения расходов на годовую эксплуатацию или нормативной стоимости чел-Зв .

Для ускорения проведения анализа удобно пользоваться компьютерными программами. Написание таких программ имеет смысл для сложных задач. Графики и рисунки также могут быть полезны для иллюстрации влияния, которое параметры оказывают на результаты анализа. Например, на рис.2.16 изображен график влияния изменения значения параметра а на итоговую стоимость.