Радиоактивное излучение разделяют на три типа:
1. a-излучение -- отклоняется электрическим и магнитными полями, обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью; представляет собой поток ядер гелия; заряд a-частицы равен +2е, а масса совпадает с массой ядра изотопа гелия 42Не.
2. b-излучение -- отклоняется электрическим и магнитным полями; его ионизирующая способность значительно меньше (приблизительно на два порядка), а проникающая способность гораздо больше, чем у a-частиц; представляет собой поток быстрых электронов.
3. g-излучение -- не отклоняется электрическим и магнитными полями, обладает относительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей способностью; представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны l < 10-10 м и вследствие этого -- ярко выраженными корпускулярными свойствами, то есть является поток частиц -- g-квантов (фотонов).
Период полураспада Т1/2 -- время, за которое исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое.
Источники ионизирующих излучений подразделяются на природные и искусственные.
К природным источникам относятся космическое излучение и природные радионуклиды, содержащиеся в окружающей среде и поступающие в организм человека с воздухом, водой и пищей. Искусственные источники излучения разделяются на медицинские (диагностические и радиотерапевтические процедуры) и техногенные (искусственные и специально сконцентрированные человеком природные радионуклиды, генераторы ионизирующего излучения и др.).
В отличие от электромагнитного излучения радиочастотного диапазона и диапазона промышленных частот, ионизирующее излучение присуще окружающей нас естественной (природной) среде и человек всегда подвергался и подвергается облучению естественного радиационного фона, состоящим из:
Рис. 1 Источники ионизирующих излучений
а) космического излучения;
б) излучения естественно распределенных природных радиоактивных веществ (на поверхности земли, в приземной атмосфере, продуктах питания, воде и др.). Естественный фон внешнего излучения на территории нашей страны создает мощность эквивалентной дозы 0,36-1,8 мЗв/год или 0,036-018 бэр/год .
Рис.4. Доли эффективной дозы ионизирующего облучения, получаемого от естественных источников.
Примерно половина радиационного природного фона доходит до организма через воздух при облучении легких за счет радиоактивных газов радона (222Rn), торона (220Rn) и их продуктов распада. Радон, в свою очередь, происходит от радия, повсеместно присутствующего в почве, стенах зданий и других объектах среды. Если полы в доме со щелями, а вентиляция помещений слабая, то в некоторых местах и домах индивидуальные дозы на легкие могут доходить до устрашающих уровней (иногда даже до 100 бэр в год). Кроме естественного фона облучения человек облучается и другими источниками (см. таблицу), например при медицинском обследовании
Таблица 1
|
Снимок черепа |
0,86 Р (8-60 мЗв) |
|
|
Позвоночника |
1,614,7 Р (16-147 мЗв) |
|
|
Флюорография легких |
0,20,5 Р (2-5 мЗв) |
|
|
Рентгеноскопия грудной клетки |
4,719,5 Р (47-195 мЗв) |
|
|
Рентгеноскопия ЖКТ |
1282 Р (120-820 мЗв) |
|
|
Зубы |
35 Р (30-50 мЗв) |
травматизм радиационный сеть ток
В условиях производства человек может облучаться при работе с радиационными дефектоскопами, толщиномерами, плотномерами и др. измерительной техникой, использующей рентгеновское излучение и радиоактивные изотопы, с термоэлектрическими генераторами, установками рентгеноструктурного анализа, высоковольтными электровакуумными приборами, а так же при работе с радиоактивными веществами.
Действие радиации на человека.
Биологическое действие ионизирующего излучения заключается в том, что поглощенная энергия расходуется на разрыв химических связей и разрушение клеток живой ткани. Облучение кожи в зависимости от величины дозы вызывает разной степени ожоги, а также может наносить серьезные отдаленные последствия: перерождение кровеносных сосудов, возникновение хронических язв и раковых опухолей со смертельным исходом через 6-30 лет. Смертельная доза у-излучения считается равной 600±100 Р. Так называемая смерть под лучом наступает при дозе около 200000 Р. Доказано, что облучение может иметь генетические последствия, вызывать мутации. При дозах внешнего облучения не более 25 бэр никаких изменений в организмах и тканях человека не наблюдается.
|
Условия облучения |
Доза (накопленная) или мощность дозы |
Эффект |
|
|
Однократное острое, пролонгированное, дробное, хроническое - все виды |
Любая доза, отличная отО |
Увеличение риска отдаленных последствий и генетических нарушений |
|
|
Хроническое в течение ряда лет |
0,1 Зв (10 бэр) в год и более |
Снижение неспецифической резистентности организма |
|
|
0,5 Зв (50 бэр) в год и более |
Специфические проявления лучевого воздействия, снижение иммунореактивности, катаракта (при дозах более 30 бэр) |
||
|
Острое однократное |
1,0 Зв (100 бэр) и более |
Острая лучевая болезнь разной степени тяжести |
|
|
4,5 Зв (450 бэр) и более |
Острая лучевая болезнь со смертельным исходом у 50% облученных |
||
|
Пролонгированное, 1-2 месяца, на щитовидную железу |
10,0 Зв (1000 бэр) и более |
Гипофункция щитовидной железы, возрастание риска развития опухолей (аденом и рака) с вероятностью около 1x10"2 |
Некоторые сведения об эффектах внешнего воздействия ионизирующих излучений приведены в табл.
При внутреннем облучении опасны все виды излучения, так как действуют непрерывно и практически на все органы. Внутреннее облучение вызывается источниками, входящими в состав организма или попавшими в него с воздухом, водой или пищей, во много раз опаснее, чем внешнее, при тех же количествах радионуклидов, так как:
Время облучения увеличивается и совпадает со временем пребывания радиоактивного вещества в организме; такие вещества, как 226Ra или 239Ри, из организма практически не выводятся, и облучение длится всю жизнь.
Доза облучения резко возрастает из-за бесконечно малого расстояния до ионизируемой ткани. Отсутствует защитное действие кожного покрова; а-частицы из полностью безопасных при внешнем облучении становятся наиболее опасными. Нельзя использовать методы защиты, разработанные для внешнего облучения.
При внешнем облучении а- и р-частицы из-за малой проникающей способности вызывают в основном поражения кожи, у-иэлучение может вызвать гибель организма при отсутствии внешних изменений кожных покровов.
Нормирование ионизирующих излучений.
В настоящее время предельно допустимые уровни ионизирующего облучения определяются “Нормами радиационной безопасности НРБ-96” и “Основными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87”. НРБ-96, в частности, определяет цель радиационной безопасности как охрану здоровья людей от вредного воздействия ионизирующего излучения путем соблюдения основных принципов и норм радиационной безопасности без необоснованных ограничений полезной деятельности при использовании излучения в различных областях хозяйства , в науке и медицине.
Нормы радиационной безопасности НРБ-96 относятся только к проблеме защиты человека. В соответствии с этим документом установлены следующие категории лиц.
6.1 Персонал - лица, работающие с техногенными источниками ИИ (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б). Представители группы Б не работают непосредственно с ИИ, но по условиям размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию радиоактивных веществ и других источников излучения, применяемых в учреждениях и удаляемых во внешнюю среду с отходами.
6.2 В - все население, включая лиц из персонала, вне сферы их производственной деятельности.
Для каждой категории облучаемых лиц установлено 3 класса нормативов: основные дозовые пределы, допустимые уровни и контрольные уровни.
|
Нормируемые величины |
Дозовые пределы, мЗв |
||
|
Персонал (группа А) |
Население |
||
|
Эффективная доза |
20 мЗв/год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв/год |
1 мЗв/год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв/год |
|
|
Эквивалентная доза за год в: |
|||
|
хрусталике |
150 |
15 |
|
|
коже |
500 |
50 |
|
|
кистях и стопах |
500 |
50 |
|
Категория лиц, подвергающихся облучению |
Уровень дозы |
Риск соматико-стохастических последствий в год |
Риск генетических последствий в год |
Общий риск в год |
|
|
Персонал |
Предел дозы, 0,05 Зв |
6,25x10"4 |
2x10^ |
8.25Х10"4 |
|
|
Средняя доза при установленном пределе,0,005 Зв |
6,25x10"5 |
2x10'5 |
8,25x10"5 |
||
|
Отдельные лица из населения |
Предел дозы, 0,005 Зв |
6,25x10"5 |
2x10"5 |
8,25x1О*5 |
|
|
Средняя доза при установленном пределе,0,0005 Зв |
6,25x10"6 |
2Х10-6 |
8,25x1О*6 |
Превышение допустимых и контрольных уровней является порогом ухудшения радиационной обстановки и сигналом к принятию соответствующих мер безопасности. Расчетные уровни индивидуального радиационного риска, соответствующие установленным нормами радиационной безопасности пределам доз облучения.
Дозиметрический контроль
Одним из существенных факторов системы радиационной безопасности является дозиметрический контроль. Обнаружение и измерение ИИ основывается на их способности ионизировать вещество среды, в которых они распространяются. Таким образом, принцип действия приборов, используемых для регистрации излучений, заключается в измерении эффектов, возникающих в процессе взаимодействия излучения с веществом. В связи с этим методы измерения классифицируются следующим образом:
1) ионизационный;
2) сцинтилляционный;
3) фотографический;
4) химический;
5) калориметрический.
Применяются также полупроводниковые, фото- и термолюминесцентные детекторы ионизирующих излучений.
По назначению приборы РК условно подразделяются на 3 группы:
1) рентгенометры (для измерения мощности экспозиционной дозы);
2) радиометры (для измерения плотности потоков ИИ);
3) индивидуальные дозиметры (для измерения экспозиционной или поглощенной дозы ИИ).
Фотографический метод основан на измерении степени почернения фотоэмульсии под воздействием ИИ. Гамма-лучи, воздействуя на молекулы бромида серебра, содержащегося в фотоэмульсии, выбивают из них электроны связи. При этом образуются мельчайшие кристаллики серебра, которые и вызывают почернение фотопленки при ее проявлении. Сравнивая почернение пленки с эталоном, можно определить полученную пленкой дозу облучения, так как интенсивность почернения пропорциональна дозе облучения.
Химический метод основан на изменении цвета некоторых химических веществ под воздействием ИИ. Так, например, молекулы хлороформа при облучении распадаются, образуя молекулы соляной кислоты, которая воздействует на индикатор, добавленный к хлороформу. Интенсивность окрашивания индикатора зависит от количества соляной кислоты, которое, в свою очередь, пропорционально экспозиционной дозе облучения.
Сцинтилляционный метод основан на том, что под воздействием ИИ некоторые вещества испускают фотоны видимого света, таким образом, в объеме вещества возникают вспышки - сцинтилляции. Здесь также существует пропорциональная связь между экспозиционной дозой и интенсивностью вспышек. Сцинтилляционный метод обычно применяется в лабораторной практике.
Ионизационный метод основан на явлении ионизации газов под воздействием ИИ, в результате которой образуются положительные ионы и электроны. Если в этом объеме поместить два электрода, к которым подведено постоянное напряжение, то между электродами создается электрическое поле. Электроны, имеющие отрицательный заряд, будут перемещаться к аноду, т.е. положительному электроду, а положительные ионы - к катоду. Таким образом, между электродами возникает электрический ток, называемый ионизационным. Измеряя ионизационный ток, можно судить об интенсивности излучений.
Ионизационный метод положен в основу действия дозиметрических приборов, т.е. приборов для обнаружения и измерения ионизирующих излучений. Дозиметрические приборы можно разделить на следующие три группы:
- приборы для радиационной разведки местности;
- приборы для контроля облучения;
-приборы для контроля степени заражения поверхностей, веществ, продуктов питания и т.п. (измеряется активность в Ки или Бк).