Действие ионизирующего облучения

Эти внешние и внутренние источники, действуя непрерывно, сообщают организму  определенную поглощенную дозу.

При ядерных взрывах осуществляется реакция деления ядер тяжелых элементов (²³⁵U, ²³⁹Pu, ²³³U, ²³⁸U), возникающая в результате действия на них нейтронов.

При ядерных взрывах образуется около 250 изотопов 35 элементов (из них 225 радиоактивных) как непосредственных осколков деления ядер тяжелых элементов (²³⁵U, ²³⁹Pu, ²³³U, ²³⁸U), так и продуктов их распада.

Количество радиоактивных  продуктов деления возрастает соответственно мощности ядерного заряда. Часть образовавшихся радиоактивных продуктов деления  распадается в ближайшие секунды  и минуты после взрыва, другая часть имеет период полураспада порядка нескольких часов. Другие радионуклиды, такие как ⁸⁶Rb, ⁸⁹Sr, ⁹¹Y, ⁹⁵Cd, ¹²⁵Sn, ¹²⁵Te,  ¹³¹J, ¹³³Xe, ¹³⁶Cs, ¹⁴⁰Ba, ¹⁴¹Ce, ¹⁵⁶Eu, ¹⁶¹Vb, обладают периодом полураспада в несколько дней, а ⁸⁵Kr, ⁹⁰Sr, ¹⁰⁶Ru, ¹²⁵Sb, ¹³⁷Cs, ¹⁴⁷Pm, ¹⁵¹Sm, ¹⁵⁵Eu – от одного года до нескольких десятков лет.              

Группа, состоящая из ⁸⁷Rb, ⁹³Zr, ¹²⁹J, ¹³⁵Cs, ¹⁴⁴Nd, ¹³⁷Sm, характеризуется чрезвычайно медленным распадом, продолжающимся миллионы лет.

Большинство образующихся радионуклидов является бета- и гамма-излучателями, остальные испускают или только бета-, или альфа-частицы.

Дополнительным источником радиоактивного загрязнения местности в районе взрыва служит наведенная радиоактивность, возникающая в результате воздействия  потока нейтронов, образующихся при цепной реакции деления урана или плутония, на ядра атомов различных веществ окружающей среды (реакция активации).

Суммарная активность остатков ядерного заряда и радионуклидов, образовавшихся в результате реакции активации, намного меньше общей активности радиоактивных продуктов деления. Последние являются основным источником радиоактивного загрязнения внешней среды.

В первые месяцы после ядерного взрыва опасность в смеси осколков деления  представляют ¹³¹J, ¹⁴⁰Ba и ⁸⁹Sr, а в последующем - ⁹⁰Sr  и ¹³⁷Cs.

Радиоактивные нуклиды составляют смесь продуктов деления, скорость распада которых неодинаковая. Поэтому  соотношение их в этой смеси с  течением времени будет непрерывно изменяться в сторону обогащения ее долгоживущими продуктами деления вследствие распада короткоживущих радионуклидов. Активность продуктов атомного взрыва особенно быстро снижается в первые часы и сутки, поскольку в общей массе всех радиоактивных продуктов наибольшее количество изотопов имеют малый период полураспада.

Так, в течение первых суток за счет короткоживущих изотопов общая  активность снижается в 50 раз.

 При термоядерных взрывах  в момент реакции синтеза (слияние  ядер легких элементов – дейтерия  и трития и образование более  тяжелого ядра – гелия, происходящее при десятках миллионов градусов) возникает интенсивный поток нейтронов, вызывающий образование значительного количества продуктов активации (наведенной радиоактивности), в частности трития, бериллия, углерода-14.

Ядерные устройства, основанные на принципе деление – синтез – деление, загрязняют окружающую среду радиоактивными осколками деления ²³⁸U и ²³⁹Pw, а также тритием и радиоуглеродом. На 1 мегатонну ядерного взрыва образуется 7,4 кг радиоуглерода-14, что количественно в среднем равняется образованию этого изотопа в атмосфере под действием космических лучей в течение года.

Загрязнение местности зависит  от характера ядерного взрыва (наземный, воздушный), калибра ядерного устройства, атмосферных условий (скорость ветра, влажность, выпадение осадков, распределение температуры по высоте, которое влияет на перемещение масс воздуха), географических зон и широт.

Наземные взрывы создают  сильное загрязнение непосредственно  в районе взрыва, а также на прилегающей  территории, над которой проходило  радиоактивное облако.

При воздушном взрыве не происходит значительного локального загрязнения  местности, так как радиоактивные  продукты деления распыляются на очень большой площади.

Однако под влиянием атмосферных  осадков, выпавших в момент прохождения  радиоактивного облака, может повыситься загрязнение в том или ином районе.

Средние и малые взрывы до нескольких килотонн тротилового эквивалента  загрязняют в основном тропосферу (до высоты 18 км). Крупные взрывы в несколько  мегатонн загрязняют главным образом  стратосферу (до высоты 80 км). Благодаря наличию воздушных течений частицы  радиоактивных продуктов деления способны совершать очень большой путь, вплоть до нескольких оборотов вокруг земного шара, поэтому радиоактивное загрязнение может возникнуть в любой точке земного шара, т. е. наступает глобальное загрязнение.

При взрывах зарядов большой  мощности (в несколько мегатонн) продукты взрывов распределяются следующим  образом: при взрыве на большой высоте 99 % их задерживается в стратосфере, локальных загрязнений нет; при  наземном взрыве 20 % из них попадает в стратосферу, а 80 % выпадает в районе взрыва; при взрывах у поверхности моря 30 % остается в стратосфере, а 70 % выпадает локально.

Скорость выпадения радиоактивных  осадков зависит от времени года и широты местности: она больше в северном полушарии, чем в южном. В пределах небольших районов скорость выпадения может колебаться также в зависимости от выпадения дождя или снега в течение года.

Радиоактивные продукты деления могут  находиться в тропосфере около 2-3 мес, в стратосфере – 3-9 лет.

В связи с широким  использованием атомной энергии  в мирных целях все большее  значение приобретают радиоактивные  отходы промышленных предприятия и  установок (атомных электростанций, предприятия по переработке ядерного материала, реакторов), лабораторий и НИИ, работающих с РВ высокой активности, как потенциальный, а в отдельных случаях и как реальный фактор локального (на ограниченной территории) загрязнения внешней среды.

В настоящее время человек сталкивается также с искусственными источниками радиации, не связанными с загрязнением внешней среды. К ним относятся рентгеновские установки, ускорители элементарных частиц, закрытые источники радиоактивных изотопов, использующиеся в медицине, промышленности и научно-исследовательской работе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ 18. Основы радиационной безопасности, методы и средства защиты при работе с радиоактивными веществами.

 

Вопросы радиационной безопасности в международном масштабе организационно регламентируются Международной комиссией  по радиационной защите (МКРЗ), которая была создана в 1950 году на основе ранее существовавшего специального Комитета по защите от рентгеновых лучей и радия. МКРЗ тесно сотрудничает с Международной комиссией по радиационным единицам (МКРЕ). Имеется международная организация, которая занимается вопросами защиты при работах, связанных с атомной энергией, - Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ). Кроме того, при ООН создан специальный Научный комитет по радиационным проблемам (ЮНЕСКО), выполняющий задания Генеральной Ассамблеи ООН совместно с МКРЗ, МКРЕ и Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ).

Согласно уставу, МКРЗ знакомится со всеми достижениями в  области защиты от излучений и  разрабатывает, исходя из основных научных  принципов,  соответствующие рекомендации, которые утверждаются Международным радиологическим конгрессом. На основании принятых конгрессом предложений национальные комиссии стран применительно к местным географическим и экологическим условиям издают соответствующие правила и законы, определяющие нормы безопасной работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений.

С учетом рекомендаций МКРЗ в России приняты и опубликованы основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими  источниками ионизирующих излучений и нормы радиационной безопасности, имеющие законодательный характер для всех предприятия, учреждений и лабораторий независимо от их ведомственного подчинения.

В радиологических лабораториях радиоактивные вещества могут использоваться как источники ионизирующего излучения в закрытом и открытом виде. Закрытым принято называть источник излучения, устройство и применение которого исключает возможность попадания радионуклидов в окружающую среду (закрытый в металлическую или стеклянную оболочку, металлический диск и т. д.). При использовании открытого источника радионуклиды могут попадать в окружающую среду (порошки, жидкости, газы). Поэтому возможны два пути воздействия излучений – внешнее (от закрытых и открытых источников) и внутреннее (при попадании радиоактивных веществ внутрь организма при работе с открытыми источниками излучения). Наиболее опасна работа с открытыми источниками излучения и особенно с радионуклидами высокой радиотоксичности.

В нормах радиационной безопасности приведены предельно допустимые дозы (ПДД) внешнего облучения и предельно допустимые дозы поступления в организм радионуклидов при внутреннем облучении для трех категорий населения:

Категория А – персонал (профессиональные работники), лица, которые  непосредственно работают с источниками ионизирующих излучений или по роду своей работы могут подвергнуться облучению.

Категория Б – отдельные  лица из населения, которые непосредственно  с источниками излучения не работают, но могут подвергнуться облучению. Сюда относится контингент населения, проживающий на территории наблюдаемой зоны (территории, где дозы могут превысить пределы, установленные для проживающего населения).

Категория В – население  в целом (при оценке генетически  значимой дозы облучения).

Для определения безопасных условий работы с ионизирующими излучениями в нормах радиационной безопасности введены понятия ПДД и «предел дозы». Под ПДД понимают годовой уровень облучения персонала, не вызывающий при равномерном накоплении дозы в течение 50 лет обнаруживаемых современными методами неблагоприятных изменений в состоянии здоровья самого облучаемого и его потомства, т. е. соматических и генетических последствий. «Предел дозы» представляет допустимый среднегодовой уровень облучения отдельных лиц из населения, контролируемый по усредненным дозам внешнего излучения, радиоактивным выбросам и радиоактивной загрязненности объектов внешней среды.

ПДД внешнего и внутреннего  облучения устанавливаются для  разных групп критических органов  и тканей. в I группу отнесены все тело, гонады, кроветворные органы (красный костный мозг) как наиболее радиопоражаемые; во II – мышцы, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и другие органы, за исключением тех, которые относятся к I и III группам; в III – костная ткань, щитовидная железа и кожный покров, кисти, предплечья и ступни.

ПДД не включает доз, обусловленных  естественным радиоактивным фоном  и полученных при медицинских  обследованиях и лечении. Поскольку  дозы медицинских процедур вносят существенный вклад в генетическую дозу, нормы радиационной безопасности предписывают максимально ограничить рентгеновское облучение при профилактических обследованиях населения, особенно беременных женщин и подростков.

Во всех случаях доза накопления к 30 годам не должна превышать 60 бэР. Профессиональные работники за исключением женщин в возрасте до 30 лет могут получить в течение одного квартала дозу для всего организма, гонад или красного костного мозга, не превышающую 3 бэР, для  женщин, в возрасте до 30 лет – не более 1,3 бэР. Женщины освобождаются от работы с применением радиоактивных изотопов и других источников ионизирующих излучений на весь период беременности, а при работе с радиоактивными веществами в открытом виде – и на период кормления ребенка.

Предел соматической дозы внешнего и внутреннего облучения для персонала не должен превышать 5 бэР, а для отдельных лиц из населения – 0,5 бэР в год. Этот предел дозы обусловливает очень малую степень риска. Установленный предел соматической дозы для отдельных лиц из населения, как максимум, применим ко всему населению. Вместе с тем должны приниматься все меры для существенного снижения как дозы облучения, так и числа облучаемых лиц.

Генетически значимая доза внешнего и внутреннего облучения (включая дозу от глобальных радиоактивных выпадений), получаемая населением в целом от всех источников излучения, не должна превышать 5 бэР за 30 лет (исключая естественный радиоактивный фон и дозу, получаемую в результате медицинских процедур).

Непланируемое однократное  внешнее облучение дозой свыше 25 бэР, а также однократное поступление в организм радионуклидов свыше пятикратного значения предельно допустимого поступления (ПДП) должны рассматриваться как потенциально опасные. После такого воздействия работник должен быть направлен на медицинское обследование.

С учетом группы радиотоксичности и ПДД облучения критического органа и ткани для той или  иной категории лиц нормы радиационной безопасности предусматривают пределы  годового поступления (ПГП) радиоактивных  веществ в организм через органы пищеварения, дыхания, а также величины среднегодовых допустимых концентраций (СДК) их в воде и воздухе. Значения СДК для различных радионуклидов приведены в нормах радиационной безопасности. Их вычисляют делением пределов годового поступления радиоизотопов на стандартное потребление воздуха или воды.