Электромагнитное ионизирующее загрязнение среды.

Под ионизирующим излучением в общем случае понимают любое излучение, которое при взаимодействии со средой приводит к образованию ионов различных знаков, то есть положительно заряженных катионов и отрицательно заряженных анионов.

Ионизирующее излучение – электромагнитное излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и тому подобное.

Радиоактивный распад (радиоактивность) – это самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием ядерных излучений.

 

К ионизирующим излучениям относят:

- гамма-излучение — коротковолновое электромагнитное излучение, с длиной волны менее 2*10^-8 см, возникающее при распаде радиоактивных ядер и элементарных частиц, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом (см. тормозное излучение)

- характеристическое излучение - фотонное излучение с дискретным спектром, образующееся при энергетическом изменении состава атома;

- тормозное излучение;_— электромагнитное излучение, возникающее при рассеянии (торможении) быстрой заряженной частицы в кулоновом поле атомных ядер и электронов.

- рентгеновское излучение — электромагнитное излучение с длиной волн 8*10^-6- 10^-12 см, возникающее при торможении быстрых электронов в веществе и переходе электронов с внешних электронных оболочек атома на внутренние;

- корпускное излучение - ионизирующее излучение, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа- и бета-частицы, нейтроны и др.).

- альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемый веществом при радиоактивном распаде ядер или ядерных реакциях. Этот вид излучения наблюдается преимущественно у естественных радиоактивных элементов. Обладая сравнительно большой массой альфа-частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обусловливает их низкую проникающую способность и оказывают большое удельное ионизирующее воздействие. Скорость распространения альфа-излучения составляет 20 тыс. км/с, проникающая способность в воздухе -5 – 11 см, в жидких и твердых телах соответственно десятые и сотые доли сантиметра.

- бета-излучение - поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. Ионизирующая способность бета-частиц ниже, а проникающая выше, чему альфа частиц, так как они обладают значительно меньшей массой и при равных с альфа-частицами энергией имеют меньший заряд. Скорость распространения бета-излучения составляет 300 тыс. км/с, длина пробега в воздухе -20 см, в жидких и твердых телах соответственно 3 и 1 см..

- гамма-излучение обладает очень высокой проникающей способностью, которая прямо пропорциональна величине энергии этого излучения. Скорость распространения гамма-излучения составляет 20 тыс. км/с, длина пробега в воздухе -100 м, и более, в жидких и твердых телах соответственно 23 и 10 и более см. (стали – 3 см).сантиметра.

 

Источники ионизирующего излучения формируют радиационный фон в среде, у земной поверхности на открытой местности, вокруг объектов или внутри зданий или сооружений.

Радиационный фон у поверхности Земли складывается из космического излучения, излучения от радионуклидов, содержащихся в земной коре, почве и других объектах внешней среды - естественных радионуклидов (ЕРН), излучения от ЕРН, повышенного в результате добычи и (или) переработки значительных количеств минерального сырья, технологически измененный (как правило, повышенный) фон от ЕРН, излучения от искусственных радионуклидов (ИРН), образовавшихся в результате деятельности человека (ядерные взрывы, сбросы и выбросы предприятиями ядерного топливного цикла и др.).

Фоновое облучение живых организмов космическим излучением, излучением от ЕРН, содержащихся в самом организме и окружающей среде, в большинстве случаев превосходит излучение от других источников. Фоновое излучение сопровождало всю историю возникновения и развития жизни на Земле, являясь важным фактором мутагенеза, существенного для эволюции живых организмов в биосфере.

Техногенное повышение радиационного фона от ЕРН и ИРН может привести к отрицательным и (или) даже губительным последствиям для живых организмов.

Воздействие ионизирующего излучения на человека может происходить (Уч. пособие «Промышленная экология» под ред. В.В.Денисова, 2007 г.) в результате внешнего и внутреннего облучения. Внешнее облучение вызывают источники рентгеновского, у-излучения и потоки протонов и нейтронов, находящиеся вне организма (табл. 2.27). Внутреннее облучение вызывают альфа и бета-частицы, которые попадают с радиоактивными веществами в организм человека через органы дыхания и пищеварительный тракт.

 

Основные источники ионизирующего облучения человека в окружающей среде и средние эквивалентные дозы облучения (в скобках указаны эквивалентные дозы облучения для населения на равнинной местности), измеряемые в зивертах, приведены ниже (мкЗв/год):

- космическое облучение.........................................350 (320);

облучение от природных источников:

-внешнее...............................................................350(320);

- внутреннее.....................................................2000(1050);

- медицинское обслуживание.......................400—700 (500);

- АЭС (в радиусе 10 км)...............................................1,35;

- радиоактивные осадки (главным образом последствия испытаний атомного оружия в
         атмосфере).......................................................75—200;

- авиационный транспорт (на высоте 12 км)...........:.......5.

Для человека, проживающего в промышленно развитых регионах, годовая суммарная эквивалентная доза облучения из-за высокой частоты рентгенодиагностических обследований достигает 3000 - 3500 мкЗв/год (средняя на Земле доза облучения равна 2400 мкЗв/год); предельно допустимая доза для профессионалов составляет 0,05 Зв/год.

Воздействие радиации на организм человека в зависимости от величины поглощенной дозы энергии и индивидуальных особенностей организма могут быть обратимыми и необратимыми. При однократном облучении тела человека возможны следующие биологические последствия в зависимости от суммарной дозы поглощенной дозы, рад.(табл.2.28)

Биологические последствия в зависимости от суммарная поглощенной дозы

Таблица 2.28

 

Суммарная поглощенная доза	Биологические последствия
0 - 25	Видимых нарушений нет
25 - 50	Возможны нарушения в крови
50 - 100	Изменения в крови, нарушения трудоспособности
100 - 200	Нарушение нормального состояния, возможна потеря трудоспособности
200 - 400	Потеря трудоспособности, возможен смертельный исход
400 - 500	Смертельные исходы составляют 50% от общего числа пострадавших.
500 и более	Смертельные исходы составляют 100% от общего числа пострадавших

 

Рад – внесистемная единица измерения поглощенной дозы ионизирующих излучений, соответствующая энергии 100 эрг, поглощенной веществом массой в 1 грамм.

1 Рад = 100 Эрг/г = 0,01 Дж/кг = 0,01Гр.

Рентген - внесистемная единица измерения дозы рентгеновского и гамма-излучения, определяемая по ионизирующему действию излучения на воздух.

1 Р = 2,08*10⁸ пар ионов в одном куб. см. воздуха.

БЭР – биологический эквивалент рентгена, внесистемная единица эквивалентной дозы ионизирующих излучений. Это такое количество энергии, поглощенной одним кг ткани, при котором наблюдается тот же биологический эффект, что и при поглощенной дозе облучения в 1 Рад рентгеновского и гамма-излучений.

 

Степень чувствительности различных тканей к облучению различна. Наиболее чувствительна лимфатическая ткань, селезенка, зобная железа, костный мозг. Большая чувствительность кроветворных органов к ионизирующему излучению лежит в основе определения возникновения лучевой болезни.

В порядке убывания чувствительности установлены 3 группы критических органов организма человека:

1 группа- все тело, костный мозг, гонады (половые органы);

2 группа – мышцы, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и другие органы, за исключением 1-й и 3-й групп;

3 группа – кожный покров, щитовидная железа, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки, стопы.

Ограничения по использованию естественных и радиоактивных веществ и источников радиоактивных излучений и защите от них представлены в НРБ-96 (нормы радиоактивной безопасности).

 В соответствии с этими нормами безопасности представлены категории облучаемых лиц:

А – персонал непосредственно работающий с источниками излучений;

Б – ограниченная часть населения, причастная к обслуживанию источников излучения;

В – населения области, края, республики.

В качестве основных дозовых пределов в зависимости от группы критических органов для категории А установлены предельно-допустимые дозы - ПДД за год, а для категории Б – предел дозы - ПД за год (см. табл.2.29)

 Дозовые пределы внутреннего и внешнего облучений за год в зависимости от группы критических органов

Таблица 2.29

 

Дозовые пределы внутреннего и внешнего облучений за год, Бэр	Группы критических органов
	1	2	3
ПДД для категории А	5	15	30
ПД для категории Б	0,5	1,5	3

 

Обеспечение безопасности персонала при работе с источниками ионизирующих излучений. [8]

 

Для уменьшения опасности ионизирующего облучения населения и загрязнения объектов природы необходимо принимать меры против распространения радиации в местах применения радиоактивных материалов.

Работы с радионуклидами подразделяются на два вида: на работу с закрытыми источниками ионизирующих излучений и работу с открытыми радиоактивными источниками.

Закрытыми источниками ионизирующих излучений являются те, устройство которых исключает попадание РВ 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.

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 (П.П. Кукин, 1999 г.):

1. Доза внешнего облучения пропорциональна интенсивности из­лучения времени действия.

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

3. Интенсивность излучения может быть уменьшена с помощью экранов.

Отсюда вытекают основные принципы обеспечения радиационной безопасности: уменьшение мощности источников до минимальных величин (защита количеством); сокращение времени работы с источниками для работающих (защита временем); увеличение расстояния от источника до работающих (защита расстоянием) и экранирование источников излучения материалами, поглощающими ионизирующие излучения (защита экранами).

Зашита количеством подразумевает проведение работы с минимальными количествами РВ, т. е. пропорционально сокращает мощность излучения.

Защита временем основана на сокращении времени работы с источником, что позволяет уменьшить дозы облучения персонала. Этот принцип особенно часто применяется при непосредственной работе персонала с источниками малых активностей.

Защита расстоянием основана на способности излучения терять свою энергию во взаимодействиях с веществом: чем больше расстояние от источника, тем больше процессов взаимодействия излучения с атомами к 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 коэффициентом поглощения радиации, например свинец. Более экономичны экраны из просвинцованного стекла, железа, бетона, барритобетона, железобетона и воды.

По своему назначению защитные экраны условно разделяются на пять групп:

1. Защитные экраны-контейнеры, в которые помещаются радиоактивные препараты. Они широко используются при транспортировке РВ и источников излучений.

2. Защитные экраны для стационарного оборудования. Такими экранами полностью окружают все рабочее оборудование при нахождении радиоактивного препарата в рабочем положении или при подаче высокого (или ускоряющего) напряжения на источник ионизирующей радиации.

3. Передвижные защитные экраны. Они применяется для защиты рабочего места на различных участках рабочей зоны.

4. Защитные экраны, являющиеся частью строительных конструций (стены, перекрытия полов и потолков, специальные двери и т. д.). Такие экраны предназначаются для защиты помещений, в которых постоянно находится персонал, и прилегающей территории.

5. Экраны индивидуальных средств защиты (щиток из оргстекла, смотровые стекла пневмокостюмов, просвинцованные перчатки и др.).

 

Зашита от открытых источников ионизирующих излучений включает как защиту от внешнего облучения, так и защиту персонала от внутреннего облучения, обусловленного возможным проникновением в организм через органы дыхания, пищеварения или через кожу.

Все виды работ с открытыми источниками ионизирующих излучений разделены на 3 класса. При этом чем выше класс выполняемых работ, тем жестче гигиенические требования по защите персонала от внутреннего переоблучения.

Способы защиты персонала применяются следующие:

1. Использование прежде всего тех принципов защиты, которые реализуют при работе с закрытыми источниками излучения.

2. Герметизация производственного оборудования с целью изоляции процессов, которые могут способствовать поступлению РВ во внешнюю среду.

3. Мероприятия планировочного характера. Планировка помещений должна обеспечивать максимальную изоляцию работ с РВ 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 III класса могут проводиться в отдельных специально выделенных комнатах.

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

Для персонала выделяются средства индивидуальной защиты (СИЗ). Все СИЗ, используемые для работы с открытыми источниками, раз­деляются на пять видов: спецодежда, спецобувь, средства защиты ор­ганов дыхания, изолирующие костюмы, дополнительные защитные приспособления.

Большое значение имеет выполнение правил личной гигиены. Эти правила предусматривают: 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 РВ внутрь организма.

Контроль радиационной безопасности на предприятии. Безопасность работы с источниками ионизирующих излучений на предприятиях контролируют специализированные службы — службы радиационной безопасности, которые комплектуются из лиц, прошедших специальную подготовку в средних, высших учебных заведениях или спепиализированных курсах Минатома РФ. Эти службы оснащены необходимыми приборамии оборудованием позволяющим и решать поставленные перед ними задачи.

Службы выполняют все виды контроля на основании действующих методик, которые постоянно совершенствуются по мере выпуска новых видов приборов радиационного контроля.

Важной системой профилактических мероприятий при работе с источниками ионизирующих излучений является проведение постоянного радиационного контроля.

Основные задачи по контролю радиационной обстановки в зависимости от характера проводимых работ следующие:

- контроль мощности дозы рентгеновского и гамма-излучений, потоков бета-частиц, нейтронов, корпускулярных излучений на рабочих местах, смежных помещениях и на территории предприятия и наблюдаемой зоны;

- контроль за содержанием радиоактивных газов и аэрозолей в воздухе рабочих и других помещений предприятия;

- контроль индивидуального облучения в зависимости от характера работ: индивидуальный контроль внешнего облучения,

контроль за содержанием РВ в организме или в отдельном критическом органе;

- контроль за величиной выброса РВ в атмосферу;

- контроль за содержанием РВ в сточных водах, сбрасываемых непосредственно в канализацию;

- контроль за сбором, удалением и обезвреживанием твердых и жидких РАО;

- контроль уровня загрязнения объектов внешней среды за пределами предприятия.