اثر مقدار سزیم137 ورودی به بدن در جذب آن در بافت

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد واحد نطنز

2 دانشگاه بین المللی امام خمینی

3 پژوهشکده تحقیقات توسعه راکتورها و شتابدهنده‌ها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای

4 دانشگاه آزاد واحد علوم تحقیقات، تهران

10.22052/1.1.1

چکیده

برخی مواد رادیواکتیو در اثر فعالیت انسان به صورت انبوه در محیط زیست پخش می‌شوند. از جمله این فعالیت‌ها می‌توان به آزمایش‌های هسته‌ای و به‌ویژه به حوادث بزرگ نیروگاه‌های هسته‌ای مانند چرنوبیل و فوکوشیما اشاره کرد. پرتوگیری‌های خارجی و داخلی در نتیجه ورود این رادیونوکلئیدها (از طریق خوراکی‌ها، نوشیدنی‌ها و استنشاق هوای آلوده) به بدن، می‌تواند خطرات بالقوه و بالفعلی را برای انسان ایجاد کند. میزان این پرتوگیری‌ها بسته به نوع رادیونوکلئید، میزان آلودگی ورودی و مدت زمان متفاوت خواهد بود. از جمله مهم‌ترین موارد آلودگی هسته‌ای، سزیم137 است که در حوادث هسته‌ای چرنوبیل و فوکوشیما مقادیر متنابهی از آن وارد محیط زیست شده‌ است که با توجه به نیمه عمر حدود 30 سال آن، مدت‌های طولانی در محیط باقی می‌ماند. در این تحقیق، برای بررسی نحوه جذب سزیم137 در بدن، از مدل چند بخشی شامل بخش‌های خون و سایر بافت‌ها استفاده شده‌ است. با استفاده از حل معادلات چند بخشی از دو روش‌ تحلیلی و عددی و با در نظرگرفتن پرتوزایی غذا به عنوان ورودی پرتوزایی سزیم در خون، بافت‌ها، ادرار و مدفوع محاسبه شده است. ضرایب انتقال بین بخش‌ها با توجه به پاسخ معادلات و داده‌های دفع سزیم از طریق ادرار و مدفوع ارائه شده در [1]ICRP-54 به ‌دست آمده که با ضرایب محاسبه شده از طریق نرم‌افزار COMKAT با اختلاف مطلق در حدود 6-10× 5/5 مطابقت دارد. برای بررسی نحوه اثر مقدار رادیونوکلئید ورودی بر عکس‌العمل بافت‌ها، در حل معادلات حاکم بر مدل دوبخشی، ورودی‌های متفاوت پیوسته، ضربه‌ای، دوره‌ای و تصادفی در نظر گرفته شده و منحنی‌های ادرار و مدفوع در حالت‌های متفاوت به دست آمده است. اگرچه فرد در تمام این حالات، مقدار پرتوزایی معادل یکسان را دریافت می‌کند و انتظار می‌رود که پرتوزایی خروجی ادرار و مدفوع یکسانی مشاهده شود، به دلیل اعمال توابع ورودی متفاوت، عکس‌العمل بافت‌ها در هر حالت متفاوت است و پرتوزایی خروجی یکسانی مشاهده نمی‌شود. نتایج نشان می‌دهد درصد اختلاف این ورودی‌ها نسبت به ورودی ضربه‌ای مورد توصیه ICRP < /span> قابل ملاحظه است و برای تعیین پرتوگیری بدن در حوادث هسته‌ای باید مورد توجه قرار گیرد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of quantity of intake Cesium-137 on its tissue absorption

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Abdolkarimi 1
  • Effat Yahaghi 2
  • Amir Movafegh 3
  • Kamal Mostafanezhad 4
1 Natanz, Azad University
2 Int. Imam khomeini University
چکیده [English]

  Some dangerous radionuclides can be distributed in the environment because of human activities. Nuclear weapon tests and big nuclear catastrophic events such as Chernobyl and Fokushima accidents are among such activities. Cs-137 is one of the most important released radionuclides during the accidents. Due to its long half-life (around 30 years), it can exist in the environment after the nuclear contamination. Huge amount of Cs-137 have been released into the environment after Chernobyl and Fokushima accidents. Cs-137 can be dangerous both internally and externally. In this research, internal exposure and dose have been considered. Caesium-137 can easily enter to body through food, drink and breathing of contaminated air. Generally, duration and extent of the internal radiation depends on the kind of radionuclide and the amount of contamination. In this study, the multi-compartmental model was implemented to study of Cesium intake. The first compartment is the blood and the second one is other tissues. The Cesium activity in blood and other tissues was obtained by using analytical and numerical methods by considering food activity as input of equations. Transfer coefficients of the different tissues were obtained for assessment of model by solving the differential equations and ICRP-54 data. The transfer coefficients are in a very good consistency to the COMKAT software code results with the absolute difference in an order of 5.5×10-6. For study the input radiation to the tissue, different input conditions as the continuous, acute, periodic and random inputs were considered in differential equations system and the activity curves were obtained in urine and excretion in these conditions. The results indicates that although the human intake activity was assumed to be equal in all conditions but the excretion and the urine activity curves were different for different shape of input functions. Moreover, the results show the percentage difference between recommended ICRP input (impulse function) and the different inputs were significant and it must be considered for internal dosimetry after the nuclear accidents.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Caesium-137
  • Contamination
  • Two-compartmental model
  • Long-Range distribution model
  • Analytical and numerical methods
  • intake activity
[1] Julie Louise Gerberding, M.D, M.P.H, Toxicological Profile For CESIUM, US Department of Health and Human Services, Paublic Health Service, Agency for Toxic Substances and Discase Registry, 2004. [2] Matti Kaikkonen, “A Novel Assay Method For Measuring Added Plasma Caesium And Its Application In The Measurement Of Short-term‌ Kinetics”, Department Basic Veterinary Scinces, 2006. [3] Joan Harrison and Mcneill, D.Phil., “Effect of Chlorothiazide on Caesium-137 Excretion In Human Subjects”, Canad, Med. Ass.J,1963,vol. 89,1266-1269. [4] R.W.Leggett,L.R. Williams ,D.R.Melo ,J.L.Lipsztein, “A Physiologically Based Biokinetic Model For Cesium In The Human Body”,The science of the Total Environment 317,2003,235-255. [5] ICRP, ICRP Publication 54, “Individual Monitoring for Intakes of Radionuclides by Workers: Design and Interpretation”, Pergamon Press, 1988. [6] Cyrill Burger and Alfred Buck, Requirements and Implementation of a Flexible Kinetic Modeling Tool, The Jurnal Of Nuclear Medicine, Vol.38,1997,1818-1823. [7] Lavrans Skuteru, Birgitta Ahman, Dina Solatie and Eldar Gaare, “Long-term decline of radiocaesium in Fennoscandian reindeer”, NKS-193, 2009, 1-17. [8] Vinichuk M, Mårtensson A, Ericsson T, Rosén K. , Effect of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi on (137)Cs uptake by plants grown on different soils. J Environ Radioact. 2012 Aug 28; 115C:151-156. [9] esa Oikonen and Kaisa Sederolm, “Model equations for reference tissue compartmental models”, Turku PET Center modeling report, 2003, 1-6. [10] Burton Bennett, Michael Repacholi and Zhanat Carr, “Health Effects of the Chernoby Accidentl and Special Health Care programmes”, 2006. [11] X. L.Hou, C. L. Fogh, K. G. Andersson, H. Dahlgaar d and S. P. Nielsen, “Iodine-129 and Caesium-137 in Chernobyl contaminated soil and their chemical fractionation”, The Science of Total Environment 308, 2003,97-109. [13] Friberg, I, Vesanen, R, Detection limits for 90Sr, Pu, Am and Cm in soil and pasture vegetation shortly after a nuclear accident, Applied Radiation and Isotopes 51, 1999, 229-237. [14] Hewitt, A, Soil properties for plant growth, Landcare Research Science Series No26, 2004, 1-26. [15] Kang DJ, Seo YJ, Saito T, Suzuki H, Ishii Y. , Uptake and translocation of cesium-133 in napiergrass (Pennisetum purpureum Schum.) under hydroponic conditions, Ecotoxicol Environ Saf. 2012 Aug; 82:122-6. [16] Rӓӓf, C. L., Falk, R., Lauridsen, B., Rahola, T., Skuterud, L., Soogard-Hansen, J., Human Metabolism of Caesium, NKS-120, 2006, 1-8.