Радиоактивное загрязнение

Ионизирующее — обычно это радиоактивное излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрически заряженных частиц. Различают два вида ионизирующего излучения: корпускулярное — поток частиц с массой покоя, отличной от нуля (а-частицы, Р-лучи (электроны), нейтронное (n) и протонное (р) излучение); фотонное — поток электромагнитных колебаний (рентгеновские и у-лучи).

Источники облучения. Люди подвергаются внешнему и внутреннему облучению ионизирующим излучением природных и искусственных источников. К природным источникам относятся космическое излучение и природные радионуклиды, содержащиеся в природной среде и поступающие в организм человека с воздухом, водой и пищей. Искусственные источники излучения, производимые атомной промышленностью, АЭС, разделяются на техногенные (искусственные или сконцентрированные человеком природные радионуклиды, генераторы ионизирующего излучения) и медицинские (диагностические и радиотерапевтические).

Характеристики излучения. Ионизирующая способность излучения — это число пар ионов, создаваемых излучением в единице объема, массы среды или на единицу пути. Она наиболее велика у а-частиц. В биологической ткани а-частицы с энергией 2 МэВ создают на 1 мкм пути более 7000 пар ионов, протоны — около 500 пар ионов, электроны — около 8 пар.

Проникающая способность излучения — это путь, пройденный частицей в веществе до ее полной остановки. Пробег сильно зависит от вида излучения, его энергии и от свойств поглощающего вещества, особенно от его плотности. Так, пробег а-частиц с энергией 5-9 МэВ в воздухе составляет 35-90 мм, в биологической ткани — 0,04-0,10 мм. Для Р-лучей с энергией 1-3 МэВ длина пробега в воздухе составляет метры и десятки метров. Фотонные излучения обладают большой проникающей способностью, в воздухе — многие тысячи метров. Для практических расчетов используется толщина половинного ослабления у-излучения, т.е. толщина защиты, которая уменьшает излучение в два раза. Для свинца она равна около 2 см, стали — 3, бетона — 10, дерева — 30 см.

Единицы ионизирующего излучения В СИ за единицу активности принимается беккерель (Бк). Он равен активности радионуклида в источнике ионизирующего излучения, в котором за 1 с происходит один акт распада. Прежняя единица кюри (Ки) — активность 1 г радия, равная 37 млрд распадов в 1 с. 1 Ки = 37 млрд Бк.

Дозы поглощения излучения. Поглощенная доза излучения D — средняя энергия излучения ДЕ, переданного массе Am облучаемого вещества: D = Д Е/Am. Ее единица измерения: 1 грей (Гй) = 1 Дж/кг.

Повреждения биологической ткани зависят от вида облучаемой ткани и от линейной плотности ионизирующего излучения. Для у-излучения она мала (принята равной 1), для а-излучения большая (20). Поэтому было введено понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза H_T,_R — поглощенная доза в ткани, умноженная на взвешенный коэффициент W_R для данного излучения R:

где D_tr — средняя поглощенная доза в органе или ткани T. Единица измерения эквивалентной дозы — Зиверт (Зв), равный Дж/кг: 1 Зв = 1 Дж/кг = 100 бэр. Бэр — биологический эквивалент рентгена.

Взвешенные коэффициенты W_R для отдельных видов излучения:

•  фотоны, электроны и мюоны любых энергий — 1

•  протоны, кроме протонов отдачи, энергией более 2 МэВ — 5

•  нейтроны энергией менее 10 кэВ и более 20 МэВ — 5

• от 10 до 100 кэВ и от 2 до 20 МэВ — 10

• от 100 кэВ до 2 МэВ — 20

•  альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра — 20

Эффективная доза Е — величина, которая используется как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе H_TjR на взвешивающий коэффициент W_T для данного органа или ткани и время облучения т:

На практике за единицу времени могут приниматься час, сутки, год. Когда т не определено, то его принимают равным 50 годам для взрослых и 70 годам для детей.

Взвешивающие коэффициенты W_Tдля тканей и органов:

• гонады — 0,20

• костный мозг (красный), толстый кишечник (сигмовидная,

• рямая, нисходящая часть ободочной кишки), легкие, желудок — 0,12

• печень, пищевод, мочевой пузырь, щитовидная железа — 0,05

• кожа, клетки костных поверхностей — 0,01

• остальное: головной мозг, мышечная ткань, селезенка, почки, надпочечники, поджелудочная и вилочковая железа, матка, тонкий и верхний отдел толстого кишечника — 0,05

Биологическое действие ионизирующих излучений. Причин воздействия облучения на живые организмы две: разрыв молекулярных связей и изменение химической структуры различных соединений при ионизации живой ткани, что приводит к гибели клеток; радиолиз воды, составляющей около 70% массы ткани, с образованием свободных радикалов Н и ОН , а также сильного окислителя — пероксида водорода Н₂О₂. Продукты радиолиза весьма активны. Они вступают в химические реакции с молекулами тканей и, образуя новые соединения, разрушают клетки. Изменение состава отдельных молекул клетки и ее гибель выводит из строя многие сотни и тысячи других молекул погибшей клетки, хотя их излучение не коснулось. В этой огромной, многократной поражающей способности состоит особенность воздействия ионизирующего излучения на биологические объекты.

Радиоактивные нуклиды, попавшие в организм с воздухом, пищей, через кожный покров, вызывают изменения в крови, поражают печень, селезенку, щитовидную железу. Накапливаясь в костной ткани, они приводят к ее перерождению, суставным изменениям и атрофии фалангов. Результат их действия на органы дыхания — бронхопневмония, рак легкого и бронхов. При воздействии на кожу начинается зуд и жжение, затем выпадение волос, изъязвление, мокнущие язвы и в итоге — кожный рак. Последствиями облучения являются лейкемия, злокачественные опухоли, лучевая катаракта, генетические нарушения (уродство, мертворождения), ускорение старения. Радиоактивные примеси влияют не только на человека, но и на растительный и животный мир. Распространяясь по пищевой цепи от растений к животным, радиоактивные вещества с продуктами питания поступают в организм и могут накапливаться в таком количестве, которое способно нанести вред человеку или иному живому организму. Из радионуклидов, попадающих в организм при дыхании и с пищей, наиболее опасны весьма активные и долго живущие ⁹⁰Sr и ¹³⁷Сs. Стронций, замещая кальций, накапливается в костях, а цезий накапливается в мускулах, замещая калий.

Острая лучевая болезнь возникает при воздействии на человека больших доз облучения за короткий промежуток времени. Она имеет три стадии. Первая: доза облучения 1-2 Зв; исключение облучения и лечение позволяют полностью восстановить здоровье. Вторая: доза облучения 2-3 Зв; сильные боли в области сердца, живота, тошнота, кровотечения из носа, десен; срок лечения 1,5-2 месяца. Третья: облучение дозой 3-5 Зв через 3-7 часов приводит к необратимым изменениям в организме и даже к смерти.

Доза более 5 Зв — смертельна.

Нормы радиоактивной безопасности. В России НРБ-96 установлены две категории облучаемых лиц: персонал — лица, постоянно работающие с техногенными источниками ионизирующего излучения (группа А) или по условиям работы находящиеся в сфере их воздействия (группа Б); все население, включая персонал вне сферы и условий их работы. Для этих категорий определены разные основные дозовые пределы (см. табл. 2.2).

Таблица 2.2. Основные дозовые пределы

*Нормы для группы А. Для группы Б они в четыре раза меньше.

Защита от облучения

Снижение облучения населения природными источниками достигается путем установления системы ограничений на облучение населения от отдельных природных источников. Так, в эксплуатируемых зданиях объемная среднегодовая эквивалентная равновесная активность изотопов радона в воздухе жилых помещений должна быть не более 200 Бк/м³. Эффективная удельная активность естественных радионуклидов в строительных материалах (песок, цемент, шлаки и др.) не должна превышать при строительстве: зданий — 370 Бк/кг; дорог в населенных пунктах и производственных сооружений — 740 Бк/кг; дорог вне населенных пунктов — 2,8 кБк/кг. В фосфорных удобрениях и мелиорантах она должна быть не более 2,8 кБк/кг. Эффективная доза за счет естественных радионуклидов в питьевой воде не должна превышать 0,2 мЗв/год.

Средства коллективной защиты от излучений

Технические требования к ним установлены ГОСТ 12.4.120-83, а санитарные правила — ОСП-72/80. От потока нейтронов защищают устройства из легких материалов: полиэтилена, парафина, воды, от Р-излучения — конструкции из стекла, плексигласа, алюминия, от у-облучения — толстые слои стекла, стали, свинца. Толщина защиты или безопасного расстояния до источника ионизирующего излучения определяется по особым формулам и номограммам.

Средства индивидуальной защиты. При работах I класса это обязательный переход работающих через санпропускник с полным переодеванием, а после работы — душ, дозиметрический контроль и полное переодевание. На время работы всем выдается личный дозиметр типа ДКП-50-А, а для защиты от радиоактивной пыли — респиратор и в случаях возможного загрязнения рук — перчатки. При ликвидации аварий, ремонтных работ применяют изолирующие пневмокостюмы или костюмы с автономным питанием.