Виды ионизирующих излучений

Виды ионизирующих излучений,

Их характеристика, методы защиты.

Содержание

Введение………………………………………………………………………….2

1. Виды ионизирующих излучений ………………………………………………2

2. Характеристика…………………………………………………………………..4

3. Приборы контроля ионизирующих излучений…………………………………10

4. методы защиты………………………………………………………………….10

Список литературы………………………………………………………………..14

Введение

Ионизирующее излучение вызывает в организме цепочку обратимых и необратимых изменений. Пусковым механизмом воздействия являются процессы ионизации и возбуждения атомов и молекул в тканях. Диссоциация сложных молекул в результате разрыва химических связей – прямое действие радиации. Существенную роль в формировании биологических эффектов играют радиационно-химические изменения, обусловленные продуктами радиолиза воды. Свободные радикалы водорода и гидроксильной группы, обладая высокой активностью, вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и других элементов биоткани, что приводит к нарушению биохимических процессов в организме. В результате нарушаются обменные процессы, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму. Это приводит к нарушению деятельности отдельных функций и систем организма.

Индуцированные свободными радикалами химические реакции развиваются с большим выходом, вовлекая в процесс сотни и тысячи молекул, не задействованных излучением. В этом состоит специфика действия ионизирующего излучения на биологические объекты. Эффекты развиваются в течение разных промежутков времени: от нескольких секунд до многих часов, дней, лет.

Ионизирующая радиация при воздействии на организм человека может вызвать два вида эффектов, которые клинической медициной относятся к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, анамалии в развитии плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).

Виды ионизирующих излучений

Ионизирующие излучения - это электромагнитные излучения, которые создаются при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образуют при взаимодействии со средой ионы различных знаков.

В решении производственных задач имеют место разновидности ионизирующих излучений как (корпускулярные потоки альфа-частиц, электронов (бета-частиц), нейтронов) и фотонные (тормозное, рентгеновское и гамма-излучение).

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых главным образом естественным радионуклидом при радиоактивном распаде, имеют массу 4 у.е. и заряд +2. Энергия альфа-частиц составляет 4-7 Мэв. Пробег альфа-частиц в воздухе достигает 8-10 см, в биологической ткани нескольких десятков микрометров. Так как пробег альфа-частиц в веществе невелик, а энергия очень большая, то плотность ионизации на единицу длины пробега у них очень высока (на 1 см до десятка тысяч пар-ионов).

Бета-излучение - поток электронов или позитронов при радиоактивном распаде. Бета-частицы имеют массу, равную 1/1838 массы атома водорода, единичный отрицательный (бета-частица) или положительный (позитрон) заряды. Энергия бета-излучения не превышает нескольких Мэв. Пробег в воздухе составляет от 0,5 до 2 м, в живых тканях - 2-3 см. Их ионизирующая способность ниже альфа-частиц (несколько десятков пар-ионов на 1 см пути).

Нейтроны - нейтральные частицы, имеющие массу атома водорода. Они при взаимодействии с веществом теряют свою энергию в упругих (по типу взаимодействия биллиардных шаров) и неупругих столкновениях (удар шарика в подушку).

Гамма-излучение - фотонное излучение, возникающее при измене­нии энергетического состояния атомных ядер, при ядерных превращениях или при аннигиляции частиц. Источники гамма-излучения, используемые в промышленности, имеют энергию от 0,01 до 3 Мэв. Гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью и малым ионизирую­щим действием (низкая плотность ионизации на единицу длины).

Рентгеновское излучение - фотонное излучение, состоящее из тормозного и (или) характеристического излучения, возникает в рентгеновских трубах, ускорителях электронов, с энергией фотонов не более 1 Мэв. Тормозное излучение- фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. Характеристическое излучение - это фотонное излучение с дискретным энергетическим спектром, возникающее при изменении энергетического состояния электронов атома. Рентгеновское излучение, так же как и гамма-излучение, имеет высокую проникающую способность и малую плотность ионизации среды

2 Характеристики ионизирующего излучения

Острые поражения развиваются при однократном равномерном гамма-облучении всего тела и поглощенной дозе выше 0,25 Гр. При дозе 0,25...0,5 Гр могут наблюдаться временные изменения в крови, которые быстро нормализуются. В интервале дозы 0,5... 1,5 Гр возникает чувство усталости, менее чем у 10 % облученных может наблюдаться рвота, умеренные изменения в крови. При дозе 1,5...2,0 Гр наблюдается легкая форма острой лучевой болезни, которая проявляется продолжительной лимфопенией, в 30...50 случаев- рвота в первые сутки после облучения. Смертельные исходы не регистрируются.

Лучевая болезнь средней тяжести возникает при дозе 2,5...4,0 Гр. Почти у всех облученных в первые сутки наблюдаются тошнота, рвота, резко снижается содержание лейкоцитов в крови, появляются подкожные кровоизлияния, в 20 % случаев возможен смертельный исход, смерть наступает через 2...6 недель после облучения. При дозе 4,0...6,0 Гр развивается тяжелая форма лучевой болезни, приводящая в 50 % случаев к смерти в течение первого месяца. При дозах, превышающих 6,0 Гр, развивается крайне тяжелая форма лучевой болезни, которая почти в 100 % случаев заканчивается смертью вследствие кровоизлияния или инфекционных заболеваний. Приведенные данные относятся к случаям, когда отсутствует лечение. В настоящее время имеется ряд противолучевых средств, которые при комплексном лечении позволяют исключить летальный исход при дозах около 10 Гр.

Хроническая лучевая болезнь может развиться при непрерывном или повторяющемся облучении в дозах, существенно ниже тех, которые вызывают острую форму. Наиболее характерными признаками хронической лучевой болезни являются изменения в крови, ряд симптомов со стороны нервной системы, локальные поражения кожи, поражения хрусталика, пневмосклероз (при ингаляции плутония-239), снижение иммунореактивности организма.

Степень воздействия радиации зависит от того, является облучение внешним или внутренним (при попадании радиоактивного изотопа внутрь организма). Внутреннее облучение возможно при вдыхании, заглатывании радиоизотопов и проникновении их в организм через кожу. Некоторые вещества поглощаются и накапливаются в конкретных органах, что приводит к высоким локальным дозам радиации. Кальций, радий, стронций и другие накапливаются в костях, изотопы йода вызывают повреждение щитовидной железы, редкоземельные элементы – преимущественно опухоли печени. Равномерно распределяются изотопы цезия, рубидия, вызывая угнетение кроветворения, атрофию семенников, опухоли мягких тканей. При внутреннем облучении наиболее опасны альфа-излучающие изотопы полония и плутония.

Способность вызывать отдаленные последствия - лейкозы, злокачественные новообразования, раннее старение - одно из коварных свойств ионизирующего излучения.

Гигиеническая регламентация ионизирующего излучения осуществляется Нормами радиационной безопасности НРБ-96, Гигиеническими нормативами ГН 2.6.1.054-96. Основные дозовые пределы облучения и допустимые уровни устанавливаются для следующих категорий облучаемых лиц:

- персонал - лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);

- все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.

Для категорий облучаемых лиц устанавливают три класса нормативов: основные дозовые пределы, табл. 2.1, допустимые уровни, соответствующие основным дозовым пределам и контрольные уровни.

Таблица 2.1 Основные дозовые пределы облучения

Нормируемые величины	Дозовые пределы, мЗв
лица из персонала* (группа А)	лица из населения
Эффективная доза Эквивалентная доза за год в: хрусталике коже** кистях и стопах	20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год	1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год

* Дозы облучения, как и все остальные допустимые производные уровни персонала группы Б, не должны превышать 1/4 значений для персонала группы А. Далее в тексте все нормативные значения для категории персонал приводился только для группы А.

** Относится к среднему значению в покровном слое толщиной 5 мг/см² На ладонях толщина покровного слоя - 40 мг/см.

Доза эквивалентная Н_Т,R - поглощенная доза в органе или ткани D_T,R, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения W_R.

H_T,R = W_RD_T,R

Единицей измерения эквивалентной дозы является Дж*кг^-1, имеющий специальное наименование зиверт (Зв).

Значения W_R для фотонов, электронов и мюонов любых энергий составляет 1, для α-частиц, осколков деления, тяжелых ядер-20.

Доза эффективная – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе H_τt на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани W_T

где Н_rt–эквивалентная доза в ткани Т за время τ.

τТ Единица измерения эффективной дозы-Дж*кг^-1, называемая зивертом (Зв).

Значения W_T для отдельных видов ткани и органов приведены ниже:

Таблица 2.2 Допустимые уровни общего радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей кожи (в течение рабочей смены), (извлечение из НРБ-96) спецодежды и средств индивидуальной защиты, част./(см²∙мин)

Объект загрязнения	α-Активные нуклиды	β-Активные нуклиды
отдельные	прочие
Неповрежденная кожа, полотенца, спецбелье, внутренняя поверхность лицевых частей средств индивидуальной защиты
Основная спецодежда, внутренняя поверхность дополнительных средств индивидуальной защиты, наружная поверхность спецобуви
Наружная поверхность дополнительных средств индивидуальной защиты, снимаемой в саншлюзах
Поверхности помещений постоянного пребывания персонала и находящегося в них оборудования
Поверхности помещений периодического пребывания персонала и находящегося в них оборудования

Помимо дозовых пределов облучения нормы устанавливают допустимые уровни мощности дозы при внешнем облучении всего тела от техногенных источников, которые составляют для помещений постоянного пребывания лиц из персонала 10 мкГр/ч, а для жилых помещений и территории, где постоянно находятся лица из населения, - 0,1 мкГр/ч, а также допустимые уровни общего радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи (в течение рабочей смены), спецодежды и средств индивидуальной защиты. Числовые значения допустимых уровней общего радиоактивного загрязнения приведены в табл. 2.2.

Нормы НРБ-96 введены в действие с апреля 1996 г. Для вновь строящихся, проектируемых и реконструируемых предприятий (объектов) значения основных дозовых пределов, приведенных в табл. 2.1, уже вступили в силу.

Для действующих предприятий понятие категорий облучаемых лиц, персонала и основные дозовые пределы облучения вводятся с 1 января 2000 г.

На период до 1 января 2000 г следует руководствоваться понятиями категорий облучаемых лиц и таблицей основных дозовых пределов по НРБ 76/87.

Ниже приводятся основы нормирования ионизирующих излучений по НРБ 76/87, так как большинство действующих объектов до 1 января 2000 г. будут руководствоваться этими нормами радиационной безопасности.

Основные дозовые пределы облучения и допустимые уровни устанавливаются для трех категорий облучаемых лиц:

- категория А облучаемых лиц или персонал - лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений;

- категория Б облучаемых лиц. или ограниченная часть населения- лица, которые не работают непосредственно с источниками ионизирующего излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию радиоактивных веществ и других источников излучения; уровень облучения лиц категории Б определяется по критической группе;

- категория В облучаемых лиц или население - население страны, края, области.

Установлены разные значения основных дозовых пределов для критических органов, которые в порядке убывания радиочувствительности относят к I, II или III группам (критический орган или часть тела, облучение которого в данных условиях неравномерного облучения организма может причинить наибольший ущерб здоровью данного лица или его потомства): I группа - все тело, гонады и красный костный мозг; II группа – мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к I и III группам; III группа- кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы При сравнительно равномерном облучении организма ущерб здоровью рассматривается по уровню облучения всего тела, что соответствует I группе критических органов.

Для каждой категории облучаемых лиц устанавливают два класса нормативов: основные дозовые пределы и допустимые уровни, соответствующие основным дозовым пределам. В качестве основных дозовых пределов в зависимости от группы критических органов для категории А (персонал) устанавливают предельно допустимую дозу за календарный год - ПДД. а для категории Б (ограниченная часть населения) - предел дозы за календарный год - ПД (табл. 2.3). Основные дозовые пределы устанавливаются для индивидуальной максимальной эквивалентной дозы в критическом органе.

Таблица 2.3. Основные дозовые пределы облучения (извлечение из НРБ-76/87)

Дозовые пределы суммарного внешнего и внутреннего облучения, бэр за календарный год	Группы критических органов
I	II	III
Предельно допустимая доза (ПДД) для категории А Предел дозы (ПД) для категории Б(ПД)	0,5	1,5

Примечание. Распределение дозы излучения в течение календарного года не регламентируется (за исключением женщин в возрасте до 40 лет, отнесенных к категории А) 1 бэр = 1 Зв.

3. Приборы контроля ионизирующих излучений

Все используемые в настоящее время приборы можно разбить на три основные группы: ра­диометры, дозиметры и спектрометры. Радиометры предназначены для измерения плотности потока ионизирующего излучения (альфа- или бе­та-), а также нейтронов. Эти приборы широко используются для измере­ния загрязнений рабочих поверхностей, оборудования, кожных покровов и одежды персонала. Дозиметры предназначены для изменения дозы и мощности дозы, получаемой персоналом при внешнем облучении глав­ным образом гамма-излучением. Спектрометры предназначены для иден­тификации загрязнений по их энергетическим характеристикам. В прак­тике применяются гамма-, бета- и альфа-спектрометры. В настоящее вре­мя отечественная приборная промышленность выпускает широкий спектр приборов, предназначенных для измерения ионизирующих излу­чений.

4. Методы защиты

Все работы с радионуклидами правила подразделяют на два вида: на работу с закрытыми источниками ионизирующих излучений и работу с открытыми радиоактивными источниками.

Закрытыми источниками ионизирующих излучений называются лю­бые источники, устройство которых исключает попадание радиоактив­ных веществ в воздух рабочей зоны. Открытые источники ионизирую­щих излучений способны загрязнять воздух рабочей зоны. Поэтому от­дельно разработаны требования к безопасной работе с закрытыми и от­крытыми источниками ионизирующих излучений на производстве.

Обеспечение радиационной безопасности требует комплекса много­образных защитных мероприятий, зависящих от конкретных условий ра­боты с источниками ионизирующих излучений, а также от типа источни­ка.

Главной опасностью закрытых источников ионизирующих излуче­ний является внешнее облучение, определяемое видом излучения, актив­ностью источника, плотностью потока излучения и создаваемой им дозой облучения и поглощенной дозой. Защитные мероприятия, позволяющие обеспечить условия радиационной безопасности при применении закры­тых источников, основаны на знании законов распространения ионизиру­ющих излучений и характера их взаимодействия с веществом. Главные из них следующие.

1. Доза внешнего облучения пропорциональна интенсивности излу­чения и времени действия.

2. Интенсивность излучения от точечного источника пропорциональ­на количеству квантов или частиц, возникающих в них в единицу време­ни, и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника.

3. Интенсивность излучения может быть уменьшена с помощью экранов.

Из этих закономерностей вытекают основные принципы обеспечения радиационной безопасности:

Уменьшение мощности источников до минимальных величин (защи­та количеством); сокращение времени работы с источниками (защита временем); увеличение расстояния от источника до работающих (защита расстоянием) и экранирование источников излучения материалами, по­глощающими ионизирующие излучения (защита экранами).

Защита количеством подразумевает проведение работы с минимальными количествами радиоактивных веществ, т.е. пропорционально со­кращает мощность излучения. Однако требования технологического процесса часто не позволяют сократить количество радиоактивного вещества в источнике, что ограничивает на практике применение этого метода защиты.

Защита временемоснована на сокращении времени работы с источ­ником, что позволяет уменьшить дозы облучения персонала. Этот прин­цип особенно часто применяется при непосредственной работе персонала с малыми активностями.

Защита расстоянием- достаточно простой и надежный способ за­щиты. Это связано со способностью излучения терять свою энергию во взаимодействиях с веществом: чем больше расстояние от источника, тем больше процессов взаимодействия излучения с атомами и молекулами, что в конечном итоге приводит к снижению дозы облучения персонала.

Защита экранами- наиболее эффективный способ защиты от излу­чений. В зависимости от вида ионизирующих излучений для изготовле­ния экранов применяют различные материалы, а их толщина определяет­ся мощностью излучения. Лучшими экранами для защиты от рентгено­вского и гамма-излучений являются материалы с большим Z, например свинец, позволяющий добиться нужного эффекта по кратности ослабле­ния при наименьшей толщине экрана. Более дешевые экраны делаются из просвинцованного стекла, железа, бетона, барритобетона, железобетона и воды.

Защита от открытых источников ионизирующих излучений предусматривает как защиту от внешнего облучения, так и защиту персонала от внутреннего облучения, связанного с возможным проникновением ра­диоактивных веществ в организм через органы дыхания, пищеварения или через кожу. Все виды работ с открытыми источниками ионизирую­щих излучений разделены на 3 класса. Чем выше класс выполняемых ра­бот, тем жестче гигиенические требования по защите персонала от внут­реннего переоблучения.

Способы защиты персонала при этом следующие.

1. Использование принципов защиты, применяемых при работе с ис­точниками излучения в закрытом виде.

2. Герметизация производственного оборудования с целью изоляции процессов, которые могут явиться источниками поступления радиоак­тивных веществ во внешнюю среду.

3. Мероприятия планировочного характера. Планировка помещении предполагает максимальную изоляцию работ с радиоактивными вещест­вами от других помещений и участков, имеющих иное функциональное назначение. Помещения для работ I класса должны размещаться в отдель­ных зданиях или изолированной части здания, имеющей отдельный вход. Помещения для работ II класса должны размещаться изолированно от других помещений; работы IIIкласса могут проводиться в отдельных, специально выделенных комнатах.

4. Применение санитарно-гигиенических устройств и оборудования, использование специальных защитных материалов.

5. Использование средств индивидуальной защиты персонала. Все средства индивидуальной защиты, используемые для работы с открыты­ми источниками, разделяются на пять видов: спецодежда, спецобувь, средства защиты органов дыхания, изолирующие костюмы, дополни­тельные защитные приспособления.

6. Выполнение правил личной гигиены. Эти правила предусматрива­ют личностные требования к работающим с источниками ионизирующих излучений: запрещение курения в рабочей зоне, тщательная очистка (дез­активация) кожных покровов после окончания работы, проведение дози­метрического контроля загрязнения спецодежды, спецобуви и кожных покровов. Все эти меры предполагают исключение возможности проник­новения радиоактивных веществ внутрь организма.

Список литературы

1 Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности / Белов С.В., М.: В.шк.,2009г.

2 Акимов В.А. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность в чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера: Учебное пособие / В.А. Акимов, Ю.Л. Воробьев, М.И. Фалеев и др., - М.: Высшая школа, 2007г.

3 Занько Н.Г. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / Занько Н.Г, Малаян К.Р., Русак О. Н., - СПб.- Москва - Краснодар: Лань, 2010г.

4 Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности. Учебник. -М.: “Дашков и К”, 2009г.