Лекция 31 Радиоактивные загрязнения План: Основные понятия

1.
2.
3.
4.
5.
Лекция 31
Радиоактивные загрязнения
План:
Основные понятия. Величины для измерения радиации.
Приборы для измерения радиации.
Действие радиации на живые организмы.
Нормы и предельно-допустимые дозы. Проникающая способность α, β,
γ частиц.
Основные источники радиации. Защита населения от радиации.
Радиоактивный распад – это явление самопроизвольного
превращения атомных ядер некоторых элементов в ядра атомов других
элементов, сопровождающиеся испусканием α, β, γ лучей, это влечет за собой
радиоактивное загрязнение.
Радиоактивное загрязнение делится на:
1) α – лучи – поток ионизированных атомов гелия
2) β – лучи – поток электронов, испускаемых при самопроизвольном
превращении ядер, со скоростью близкой к световой.
3) нейтроны
4) космические лучи
Основной закон радиоактивного распада:
N  N0et ,
где N – число не распавшихся атомов в момент времени t; N0 - число не
распавшихся ядер в момент времени, принятый за начальный при t = 0; e –
основание натурального логарифма;  - постоянная радиоактивного распада.
Период полураспада T1/2 – промежуток времени, за который число не
распавшихся атомов уменьшается в два раза. Период полураспада связан с
постоянной распада соотношением:
T1/ 2  ln 2 /   0,693/  .
Число атомов, распавшихся за время t:
N  N0  N  N0 (1  et ).
Число атомов, содержащихся в радиоактивном изотопе, равно:
N = mNА/M,
Где: m – масса изотопа; M – молярная масса; NA – постоянная
Авогадро.
Активность А нуклида в радиоактивном источнике (активность
изотопа) определяется по формуле:
A  dN / dt  N0et  A0et .
Активность изотопа в начальный момент времени t = 0
A 0  N 0 .
Активность изотопа изменяется со временем по закону:
A  A0et .
Массовая активность a радиоактивного изотопа:
a= A/m.
Приборы для измерения радиации:
Дозиметр – измеряет дозу или мощность дозы ионизирующего
излучения.
Радиометр – измеряет активности радионуклида или плотности потока
частиц.
При воздействии радиации на любой живой организм главной
мишенью ее воздействия является генетический материал клетки или вируса.
При этом чувствительность этой мишени превышает чувствительность
других биологических мишеней (белков, мембран, надмолекулярных
структур в десятки раз). Причиной радиационной гибели многоклеточных
организмов является гибель фракции наиболее чувствительных и
незаменимых для жизнедеятельности организма клеток, которые, в свою
очередь, гибнут из-за поражения их генетического материала.
Человек подвергается воздействию ионизирующих излучений (ИИ) при
работе с радиоактивными веществами (РВ), при авариях на АЭС, ядерных
взрывах, на промышленных и транспортных объектах, при влиянии
техногенного фона. Ионизирующие излучения, взаимодействуя с веществом,
создают в нем положительно и отрицательно заряженные ионы, в результате
чего свойства вещества в значительной степени изменяются. Основная
характеристика РВ – активность А – число самопроизвольных ядерных
превращений dN за малый промежуток времени dt. Активность измеряется в
беккерелях (Бк). Активность в 1 Бк соответствует одному ядерному
превращению в секунду.
Существуют ионизирующие излучения двух видов:
• жесткие электромагнитные рентгеновские и γ-излучения, имеют
большую проникающую способность;
• корпускулярные (неэлектромагнитные) излучения:
α – поток ядер гелия, имеющий положительный заряд, сравнительно
малую проникающую способность, высокую степень ионизации;
β – поток электронов, имеющий отрицательный заряд, ионизирующую
способность ниже, а проникающую способность выше, чем для α-частиц.
n – нейтронное излучение, является потоком электронейтральных
частиц ядра – нейтронов; имеет значительную проникающую способность и
создает высокую степень ионизации.
Для оценки воздействия излучения на человека используются
следующие дозовые характеристики:
Экспозиционная доза Х оценивает эффект ионизации воздуха
рентгеновским и γ-излучением
Q
X= , Кл/кг,
m
где Q – сумма электрических зарядов ионов одного знака, Кл; m –
масса ионизируемого воздуха.
Внесистемная единица экспозиционной дозы – 1 рентген (Р).
Мощность экспозиционной дозы
X
P= , Р/ч.
t
Величина природного фона составляет 10…20 мкР/ч.
Поглощенная доза D – отношение энергии ионизирующего излучения
Е к массе вещества mв:
E
D= , Дж/кг
mв
Единица поглощенной дозы – 1 Грей (Гр) = 1 Дж/кг. Внесистемная
единица – рад, 1 рад = 0,001 Гр.
Для биологической ткани 1Р = 0,95 рад, поэтому экспозиционную дозу
в рентгенах и поглощенную дозу в ткани в радах можно считать
совпадающими.
Эквивалентная доза Н учитывает разный биологический эффект
ионизирующих излучений. Измеряется в зивертах (Зв) и определяется
произведением поглощенной дозы D на коэффициент относительной
биологической активности (коэффициент качества излучения К): H = D K .
Коэффициенты качества имеют следующие значения: 20 − для α-излучения,
1 − для β- и γ-излучения, 10 − для нейтронного излучения.
Внесистемная единица эквивалентной дозы – бэр (биологический эквивалент
рада, 1 бэр = 0,01 Зв).
Разнообразные проявления поражающего действия ионизирующих
излучений на человека называют лучевой болезнью. Ионизация живой ткани
приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической
структуры соединений. Нарушаются биохимические процессы и обмен
веществ. Тормозятся функции кроветворных органов, происходит
увеличение числа белых кровяных телец (лейкоцитов), расстройство
деятельности желудочно-кишечного тракта, истощение организма.
Облучение эквивалентной дозой 0,25…0,5 Зв (25…50 Р для гаммаизлучения) – незначительные изменения состава крови; 0,8…1,0 Зв (80…100
Р) – начало лучевой болезни; 2,7…3,0 Зв (270…300 Р) – острая лучевая
болезнь; 5,5…7,0 Зв (550…700 Р) – летальный исход.
Нормирование ионизирующих излучений. Допустимые дозы
ионизирующих излучений регламентируются Нормами радиационной
безопасности (НРБ). Установлены три категории облучаемых лиц:
категория А – персонал радиационных объектов;
категория Б – ограниченная часть населения, которая может
подвергаться ионизирующим излучениям;
категория В – остальное население (дозы ионизирующих излучений
для этой категории считаются не превышающими естественный фон и не
нормируются). По прогнозируемой опасности поражения человека при
облучении устанавливаются группы критических органов: 1 группа – все
тело, красный костный мозг; 2 группа – мышцы, щитовидная железа и др.; 3
группа – костная ткань и др.
Защита населения от ионизирующих излучений осуществляется
проведением комплекса мероприятий, которые условно можно разделить на
четыре группы: организационные, инженерно-технические, лечебнопрофилактические и санитарно-гигиенические, применение средств
индивидуальной защиты. К основным организационным мероприятиям
можно отнести: подготовку и содержание помещений для работы с
радиоактивными веществами, защиту расстоянием и установление
санитарно-защитных зон, защиту временем и др. Требования к устройству и
размещению помещений, в которых должны проводиться работы с
радиоактивными веществами, определяются классом работ. В зависимости от
группы радиационной опасности радионуклида, его активности на рабочем
месте все работы с радиоактивными изотопами подразделяются на три
класса. Особые требования предъявляются к помещениям работ 1-го класса.
Такие помещения должны иметь знак радиационной опасности с указанием
класса работы. Особые требования предъявляются к размещению
оборудованию в тех помещениях, в которых проводятся работы 1-го класса.
Эти помещения должны находиться в отдельном здании или изолированной
части зданий, иметь отдельный вход через санпропускник. В них выделяются
три зоны.
В первой зоне размещаются укрытия-боксы, камеры, оборудование,
коммуникации, являющиеся источниками радиоактивного загрязнения. Во
второй зоне размещаются объекты и помещения, в которых люди могут
находиться периодически (помещения для временного хранения отходов и
др.). В третьей зоне располагаются пункты управления, операторные, т.е.
помещения для постоянного пребывания людей во время работы. Между
зонами устраиваются санитарные шлюзы для того, чтобы предотвратить
перенос радиоактивных веществ. Желательно в одном помещении проводить
работу с веществами одной активности. Это облегчает устройство защитных
средств. Стены, потолки и двери делают гладкими, чтобы они не имели пор и
трещин. Все углы в помещении закругляются для облегчения уборки
помещений от радиоактивной пыли. Стены покрывают масляной краской на
высоту 2 м, а при поступлении в воздушную среду помещения
радиоактивных аэрозолей или паров стены и потолки покрывают масляной
краской полностью. Полы изготавливаются из плотных материалов, которые
не впитывают жидкости, применяя для этого линолеум, полихлорвиниловый
пластикат и др. В помещении предусматривается воздушное отопление.
Обязательно устройство приточно-вытяжной вентиляции не менее чем с
пятикратным обменом воздуха. Рециркуляция воздуха запрещена. В рабочих
помещениях ежедневно проводят влажную уборку, а один раз в месяц генеральную уборку с мытьем горячей мыльной водой стен, окон, дверей и
всей мебели. Это предотвращает накопление радиоактивных загрязнителей.
Уборочный инвентарь из помещений не выносят, а хранят в закрывающихся
металлических шкафах или ящиках.
Перед началом работы с радиоактивными веществами тщательно
проверяют действие вентиляции, состояние оборудования и средств
индивидуальной защиты (СИЗ). При неисправности оборудования или СИЗ
эксплуатацию помещения немедленно прекращают. Для работы с
газообразными и летучими радиоактивными веществами применяют боксы,
специальные вытяжные шкафы, оборудованные местными отсосами. Боксы
оборудуют закрытой системой вентиляции: приточный воздух подается по
самостоятельной системе воздуховодов, а удаляемый загрязненный воздух
очищается в индивидуальном фильтре бокса.