Искусственный радиационный фон

За последние годы человечество научилось использовать энергию атома в самых разных целях. Искусственный радиационный фон является результатом загрязнения окружающей среды радионуклидами. К антропогенным источникам радиоактивности относятся: а) медицинское оборудование (методы диагностики и лечения) – 20 % от общего радиационного фона, атомная электростанции и реакторы – 0,04–0,05 %, ядерные испытания и взрывы – 0,8 %. В определенной степени сюда относятся строительные материалы, бытовые источники ИИ (телевизоры, компьютеры, светящиеся циферблаты часов).

Человек ежегодно получает примерно 85% дозы от при­родных источников и 15% дозы от искусственныхисточников излучения.

Считается, что при нормальном режиме работы и правильной эксплуатации антропогенных источников радиации опасность ИИ для организма человека незначительна!!!

Наиболее опасными антропогенными источниками ионизирующих из­лучений являются атомные электростанции в случае аварий на них и воз­можные взрывы ядерных и радиологических боеприпасов.

К радиационно-опасным объектам (РОО) относятся атомные электростанции и реакторы, предприятия радиохимической (урановой) промышленности, объекты по переработке и захоронению радиоактивных отходов, по их транспортировке, научно-исследовательские учреждения, имеющие ядерные установки; военные объекты. Кроме того, атомные установки, которые эксплуатируются на ледоколах и подводных лодках, в космических аппаратах и пр.

ЧС присваиваетсяаварийной ситуации на РОО, которая может привести к радиационному поражению людей и заражению окружающей среды. ЧС объявляется также в случаях пропажи или кражи РВ с объекта и в случаях незаконного захоронения РВ, которые привели к облучению населения и загрязнению окружающей среды

При ЧС с выбросом радиоактивных веществ образуется очаг радиоактивного заражения – территория, на которой произошло радиоактивное заражение окружающей среды с поражением людей, животных, растительного мира на длительное время.

ПРИМЕРЫ:

Крупная авария на произошла в 1979 г. на американской АЭС в штате Пенсильвания (вышла из строя система охлаждения реактора №2, начал скапливаться водород, который мог взорваться в любой момент). Чтобы устранить опасность взрыва пошли на выброс радиоактивного газа и сбросили примерно 1.4 млн. литров радиоактивно заражённой воды. Около 80 тыс. человек было выселено из населённых пунктов, расположенных в радиусе 35 км от АЭС, в регионе АЭС было закрыто 7 школ. Своевременная эвакуация!

Аварии на АЭС не такая уж редкость. Однако, самая крупная катастрофа произошла на ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС 26.04.86 г. в 01 час 23 мин. 48 сек. Взрывом был разрушен реактор № 4. Радиоактивному загрязнению подверглись 28 областей трех Республик (а сейчас стран). В процентном соотношении 34% радионуклидов - территория РБ, 24% - РФ и 20% - Украина. 2 млн. чел. подверглись радиоактивному воздействию. Четвертая часть территории РБ (23%) и каждый пятый житель республики оказался в зоне радиоактивного загрязнения. В результате при аварии погибло - 30 чел, от лучевой болезни умерло более 50 тыс. чел. Масштабы медико-биологических, экологических и социально-экономических последствий катастрофы огромны.

Основная угроза облучения населения в РБ сегодня - внутреннее облучение: это получение радионуклидов с пищей– 94% РН, с водой – 5% РН, с воздухом – 1% РН.

В РБ существует система допустимых пределов воздействия ИИ на человеческий организм, оформленная в виде законодательных документов – Норм Радиационной Безопасности (НРБ -2000). Предельно допустимые уровни РН (ПДУ) в продуктах питания – Бк/кг, Бк/л. Плотность РА загрязнения местности – Ки/м2, Ки/км2.

*Мероприятия по обеспечению радиационной безопасности направлены не только на сохранение жизни и здоровья человека, но и на сохранение экологической безопасности всего живого на ЗЕМЛЕ.

Радиоактивное, или ионизирующее излучение (ИИ) – это излучение, взаимодействие которого со средой вызывает образование в этой среде электрически заряженных ионов разных знаков. Рассмотрим, как это происходит.

Радиоактивные излучения в природе возникают в результате радиоак­тивных превращений ядер атомов. Знание механизма этих превращений позволит объективно оценить степень опасности излучений и решать зада­чи защиты от них.

Известно, что атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, образующих электронную оболочку вокруг ядра. В целом атом электрически нейтрален. Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разновидностям одного и того же химического элемента и называются его изотопами.Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу «нуклидов». Некоторые нуклиды стабильны, но большинство из них не стабильны, они постоянно превращаются в другие нуклиды с высвобождением энергии в виде излучения.

Все виды радиоактивных излучений можно подразделить на 2 вида – электромагнитные излучения (g -излучение и рентгеновское) и корпускулярные (a - и b- излучение, поток нейтронов и др.). Можно сказать, что испускание ядром частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, – это a -излучение; испускание электрона – это b -излучение. Часто нестабильный нуклид оказывается настолько возбужденным, что выбрасывает порцию чистой энергии, называемой g -излучением. Как и при рентгеновском излучении, при этом не происходит испускания каких-либо частиц.

Вид излучения	Состав	Проникающая способность	Защита
альфа	поток ядер гелия	10см в воздухе; 1-2мм в биоткани	лист писчей бумаги
бета	Поток электронов	20м в воздухе; 1-2см в биоткани	Одежда ½ - ¼ задерживает
гамма	Электро- магнитное излучение	сотни метров; до внутренних органов	одежда не задерживает свинцовые пластины, бетонные плиты
нейтронное	Поток нейтронов	несколько километров	материалы из углеводородов

Перечисленные виды излучений обладают разной проникающей способностью и различаются по своему повреждающему действию на ткани живого организма. Так, a-излучение, задерживается листом бумаги и не способно проникнуть через наружный слой кожи. Поэтому оно не представляет опасности при внешнем облучении, но если a-частицы попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом – они становятся чрезвычайно опасны и повреждающее действие a-излучения при внутреннем облучении в 20 раз превосходит другие виды излучений. b-излучение (поток электронов или позитронов) обладает большей проникающей способностью: проходит ткани организма на глубину 1–2 см. Проникающая способность g-излучения, которое распространяется со скоростью света, а также потока нейтронов очень велика: задерживаются только свинцовой, бетонной плитами.

Процесс самопроизвольного распада нестабильного нуклида называется радиоактивным распадом, а сам такой нуклид – радионуклидом.

Число распадов в секунду в радиоактивном источнике называется активностью. Единица измерения радиоактивности – беккерель (Бк, Bq): 1 Бк = одному распаду в секунду. Время, за которое распадается в среднем половина всех радионуклидов данного типа в любом радиоактивном источнике, называется периодом полураспада.

Уменьшение концентрации радионуклидов в биологическом организме в два раза называется периодом полувыведения.

К примеру, на территории Республики Беларусь в результате аварии на ЧАЭС с осадками выпали следующие радионуклиды с периодами полураспада и полувыведения соответственно:

йод-131 (b- и g-) – 8 и 138 дней соответственно, 25% всех выбросов;

цезий-137 (b- и g-) – 30 лет и 100 дней соответственно, 21%;

стронций-90 (b-) – 29 и 20 лет соответственно, 10%;

плутоний-239 (a-, g- меньше) – 24065 и 20 лет соответственно, 2%территории;

америций-241 (a-, g-больше) – 432 года;

«горячие частицы» - являются результатом аэрозольного распыления ядерного топлива в 1-сантиметровом слое почвы. Это частицы с высокой концентрацией радионуклидов с различными видами излучений – очень опасны!

* Безопасной для проживания и использования территория становится по истечении примерно 10 периодов полураспада.

Дозиметрия.

Ионизирующее радиационное излучение при взаимодействии с воздухом, водой, другими веществами, с биологической тканью живых организмов теряет свою энергию, вызывая возбуждение атомов и молекул, их ионизацию.

Дозой облучения называется часть энергии радиационного излучения, которая расходуется на возбуждение и ионизацию атомов и молекул любого облученного объекта.

Дозиметрией называетсяизмерение дозы или мощности радиационного излучения(т. е. дозы в еди­ницу времени).

Различают следующие дозы радиационного облучения:

Поглощенная доза – это количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями организма).

Единицей СИ поглощенной дозы является Дж/кг со специальным наименованием грэй (Гр, Gy): 1 Гр = 1 Дж/кг. В качестве вне­системной (традиционной) единицы используется рад, равный 0,01 Гр. Для мягких тканей че­ловека в поле рентгеновского или гамма-излучения поглощенная доза в 1 рад при­мерно соответствует экспозиционной в 1 Р (точнее, 1 Р = 0,93 рад).

Однако, величина поглощенной дозы не учитывает, что при одинаковой полученной дозе a-излучение гораздо опаснее β- или γ-излучений (при внутреннем облучении a-излучение в 20 раз опаснее других видов излучений). Если дозу умножить на коэффициент, отражающий способность излучения повреждать ткани организма, получим эквивалентную дозу облучения. Ее измеряют в в зивертах (Зв, Sv) – один зиверт соответствует поглощенной дозе в 1 Дж/кг (для рентгеновского, γ- и β-излучений). Внесистемная едини­ца – бэр, он равен 0,01 Зв. Эквивалентная доза является мерой оценки ущерба здоровью человека при действии ИИ.

Эффективная эквивалентная доза – это эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий различную чувствительность разных тканей к облучению. Существуют коэффициенты радиационного риска для разных тканей человека при равномерном облучении всего тела: 0,12 – костный мозг и легкие; 0,03 – костная ткань и щитовидная железа; 0,05 – молочная железа; 0,20 – половые железы; 0,05 – другие ткани. Эффективная эквивалентная доза отражает суммарный эффект облучения для организма и также измеряется в зивертах.

Эти понятия описывают только индивидуально получаемые дозы. Просуммировав индивидуальные эффективные эквивалентные дозы, полученные группой людей, мы придем к коллективной эффективной дозе в человеко-зивертах (чел.-Зв).

Для измерения рентген- и γ-излучений используется э кспозиционная доза – это общий электрический заряд ионов одного знака в воздухе за время облучения. Единицей экспозиционной дозы в системе СИ является кулон/кг (Кл/кг, C/kg), внесистемной – рентген (Р, R).

Часто пользуются понятием мощность экспозиционной дозы. Это вели­чина выражается в мР/ч или мкР/ч. Обычные фоновые показатели мощности экспозиционной дозы для Беларуси – до 18–20 мкР/ч.

Биологическое действие ИИ.

Этапы повреждающего действия ИИ на уровне организма: физический, физико-химический, химический, этап биомолекулярных повреждений (клетка!), и в конечном итоге – биологических повреждений и физиологических эффектов.

ИИ при взаимодействии с биологической тканью живых организмов теряют свою энергию, вызывая возбуждение и ионизацию атомов и молекул – т.е. преобразование нейтральных атомов и молекул в ионы различных знаков, что приводит к появлению свободных радикалов, которые вовлекаются в сложную цепь химических реакций. В результате образуются новые молекулы, не свойственные организму и токсичные для него (радиотоксины). Отмечается повреждения и денатурация белковых молекул в клетках и тканях, особой чувствительностью к ИИ обладают хромосомы ядер и цитоплазма. Косвенное действии ИИ проявляет свои повреждающие свойства через ионизацию молекул воды (75% воды в организме и около 50% ИИ поглощается водой), что вторично вызывает повреждения ферментных систем организма, нарушение синтеза ДНК и РНК – нарушается структура хромосом и генетической системы в целом.