
- •Введение в теорию переноса и физику защиты от ионизирующих излучений
- •Содержание
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Виды ионизирующих излучений
- •2.1.2. Токовые характеристики полей излучений.
- •Глава 3. Взаимодействие излучений с веществом
- •§ 3.1. Типы взаимодействий излучений с веществом.
- •3.1.1. Поглощение.
- •3.1.2. Ионизация и возбуждение.
- •3.1.3. Рассеяние.
- •3.1.4. Ядерные реакции.
- •§ 3.2. Эффективные поперечные сечения взаимодействия.
- •3.2.1.Микроскопические и макроскопические эффективные поперечные сечения взаимодействия.
- •3.2.2. Дифференциальные и интегральные эффективные поперечные сечения взаимодействия
- •§ 3.3. Взаимодействия фотонов с веществом.
- •5. Образование фотонейтронов.
- •3.3.1. Фотоэлектрическое поглощение.
- •3.3.2. Комптоновское рассеяние.
- •3.3.3.Процесс образования электрон-позитронных пар.
- •3.3.4. Характеристическое излучение.
- •3.3.5. Когерентное рассеяние.
- •3.3.6.Аннигиляционное излучение.
- •3.3.7. Тормозное излучение.
- •3.3.8. Образование фотонейтронов.
- •3.3.9. Макроскопичекие эффективные поперечные сечения взаимодействия фотонов с веществом.
- •§ 3.4. Взаимодействие нейтронов с веществом
- •3.4.1. Качественная картина взаимодействия нейтронов.
- •3.4.2. Формула Брейта-Вигнера
- •3.4.3. Радиационный захват.
- •3.4.4. Упругое рассеяние.
- •3.4.5. Неупругое рассеяние.
- •3.4.6. Кинематика рассеяния нейтронов
- •3.4.7. Специфика рассеяния тепловых нейтронов
- •3.4.8. Дифференциальные микроскопические поперечные сечения рассеяния
- •3.4.9. Ядерные реакции.
- •3.4.10. Полные эффективные микроскопические поперечные сечения взаимодействия нейтронов с веществом.
- •§ 3.5. Взаимодействия заряженных частиц с веществом.
- •3.5.1.Взаимодействия тяжелых заряженных частиц с веществом.
- •3.5.2. Взаимодействия электронов с веществом.
- •Глава 4. Дозовые характеристики полей излучений.
- •§ 4.1. Основные базисные дозовые характеристики полей излучений
- •4.1.1 Поглощенная доза
- •4.1.2.Керма.
- •4.1.3. Эквивалентная доза.
- •4.1.4. Эффективная доза.
- •4.1.5. Ожидаемая эффективная (эквивалентная) доза.
- •4.1.6. Доза эффективная (эквивалентная) годовая
- •4.1.7. Коллективная эффективная доза
- •4.1.8.Предотвращаемая эффективная доза
- •§ 4.2. Фантомные дозовые характеристики полей излучений
- •4.2.1. Показатель эквивалентной дозы.
- •4.2.2. Амбиентная эквивалентная доза.
- •§ 4.3. Связь между дифференциальными и дозовыми характеристиками полей излучений при внешнем облучении.
- •4.3.1. Фотонное излучение.
- •4.3.2.Заряженные частицы.
- •4.3.3.Нейтроны.
- •§ 4.4. Удельные дозиметрические характеристики полей излучений при внешнем облучении.
- •§ 4.5. Связь между концентрациями радионуклидов в окружающей среде и дозовыми характеристиками полей излучений при внутреннем облучении.
- •4.5.1. Однокамерная модель оценки дозы.
- •4.5.2. Многокамерные модели оценки дозы.
- •4.5.3. Модель «удельной активности».
- •§ 4.6. Связь между концентрациями радионуклидов в окружающей среде и дозовыми характеристиками полей фотонов при внешнем облучении.
- •Глава 5. Характеристики источников ионизирующих излучений
- •§ 5.1. Радионуклиды, как источники излучений
- •5.1.1. Активность и постоянная распада радионуклида
- •5.1.2. Схемы радиоактивных превращений
- •§ 5.2. Радионуклиды, как источники отдельных видов излучений.
- •5.2.1. Источники α-частиц.
- •5.2.2. Источники β-частиц и электронов.
- •Электронный (β-- распад):
- •5.2.3. Источники γ-излучения.
- •5.2.4. Источники нейтронов.
- •Основные характеристики (α,n)-источников нейтронов.
- •239Pu - α –Be (справа) источниками нейтронов.
- •Характеристики (γ,n)-источников нейтронов.
- •§ 5.3. Дозовые характеристики радионуклидов, как источников γ- излучения.
- •5.3.1. Керма – постоянные радионуклидов.
- •5.3.2. Керма – эквивалент радионуклидов.
- •§ 5.4. Установки для получения излучений.
- •5.4.1.Источники заряженных частиц.
- •5.4.2. Источники фотонного излучения.
- •5.4.3. Источники нейтронного излучения.
- •Значения констант формулы 5.28.
- •Доля запаздывающих нейтронов деления на 1 деление
- •Глава 6. Основные принципы нормирования и нормы радиационной безопасности.
- •§ 6.1. Биологические эффекты радиационного воздействия.
- •6.1.1. Детерминированные соматические поражения.
- •6.1.2. Стохастические соматические и генетические поражения.
- •6.1.3. Действие радиации на окружающую среду.
- •§ 6.2. Уровни фонового облучения человека.
- •6.2.1. Уровни естественного радиационного фона.
- •Концентрация естественных радионуклидов в почвах и создаваемые ими мощности поглощенной дозы на поверхности .
- •Среднемировые данные по рациону питания и скорости дыхания
- •Среднегодовые эффективные дозы радиации от различных источников естественного фона, мкЗв/год
- •6.2.2. Технологически повышенный естественный радиационный фон.
- •Концентрации естественных радионуклидов в различных строительных материалах, Бк/г и мощность поглощенной дозы в воздухе, нГр/ч х10
- •6.2.3. Искусственный радиационный фон.
- •Типичные значения эффективных доз пациентов при различных процедурах, мЗв
- •6.2.3. Дозовые нагрузки от всех источников радиационного фона.
- •§ 6.3. Принципы нормирования дозовых пределов.
- •6.3.1.Основные принципы нормирования радиационного фактора воздействия.
- •6.3.2.Концепция приемлемого риска.
- •1) Концепция нулевого риска;
- •2) Беспороговая концепция;
- •3) Концепция приемлемого риска.
- •Классификация источников риска
- •6.3.3. Экономические подходы к нормированию
- •§ 6.4 . Нормы радиационной безопасности. Основные дозовые пределы.
- •6.4.1. Пределы доз.
- •Коэффициенты риска для разных категорий облучаемых лиц, х10-5 (чел-мЗв)
- •6.4.2.Требования по ограничению облучения в условиях радиационной аварии
- •Критерии для принятия неотложных решений в начальном периоде радиационной аварии
- •6.4.3. Принципы расчетов предельно допустимых уровней и потоков ионизирующих излучений.
- •Параметры, используемые в нрб-99/2009 для оценки доз излучения.
- •Среднегодовые допустимые плотности потоков излучений для лиц из персонала при облучении, см-2 с-1
- •Значенияудельных дозовых коэффициентов, предела годового поступления с воздухом и допустимой среднегодовой объемной активности в воздухе отдельных радионуклидов для персонала.
- •6.4.4. Комбинированное воздействие излучений.
- •Рекомендуемая литература
- •Используемые константы и обозначения.
§ 6.3. Принципы нормирования дозовых пределов.
Обнаруженные практически с момента открытия радиоактивности негативные биологические последствия ее воздействия на биологические структуры и, в конечном итоге, на организм человека, привели к необходимости развития и совершенствования систем радиационной безопасности. Первые нормы радиационной безопасности были приняты в 20-х годах XX века и касались ограниченного круга лиц, профессионально связанных с радиацией (в основном научных работников и рентгенологов). Развитие атомной промышленности существенно увеличило контингент работников, связанных с источниками ионизирующих излучений, и тем не менее рекомендации по радиационной безопасности в основном касались лишь профессионалов и людей, проживающих в непосредственной близости к источникам радиации. С 50-60-х годов — периода ядерных испытаний в атмосфере и связанного с этим глобального радиоактивного загрязнения окружающей среды — проблемы радиационной безопасности коснулись всего населения мира.
В современный период быстрого и широкого использования ионизирующих излучений в хозяйственной деятельности, знаменуемый ростом атомной энергетики, использованием ионизирующей радиации в медицине, значительно расширилось дополнительное воздействие радиации в глобальном масштабе. Аварии на радиационно-опасных объектах привлекли к вопросам радиационной безопасности внимание широкого круга общественности. В этих условиях должны разрабатываться новые концепции радиационно-гигиенического нормирования, учитывающие все население земного шара.
Кроме того, глобальное рассеяние радионуклидов приводит к облучению всей биоты в биосфере Земли, что выдвигает задачи экологического нормирования радиационного воздействия на биогеоценозы. В связи с отсутствием однозначных подходов к нормированию воздействия ионизирующих излучений на живую природу, на практике в качестве экологических норм вполне успешно используются санитарно-гигиенические нормы радиационной безопасности.
В основу действующих концепций нормирования радиационного фактора МКРЗ положен антропоцентрический принцип ограничения дозы:
«Нормы контроля окружающей среды, необходимые для защиты человека в той мере, которая в данное время признается желательной, обеспечат безопасность и других биологических видов, хотя случайно их отдельным особям может быть причинен вред, но не до такой степени, которая представляла бы опасность для всего вида или нарушала бы баланс между видами».
Есть и соответствующие оправдания этому: человек как вид Homo sapiens является, во-первых, наиболее радиочувствительным объектом в биосфере, как следует из § 6.1, во-вторых, это, с его эгоистических позиций, самый ценный объект на Земле, охрана его здоровья — задача первостепенной важности.
Однако охрана здоровья человека — это не только его прямая защита от облучения, но и обеспечение радиационной безопасности среды его обитания. С этой точки зрения экологические ограничения в ряде случаев могут оказаться более жесткими, чем гигиенические, так как дозы облучения человека и биологических объектов в одном и том же месте воздействия могут существенно различаться (как правило, доза в растениях и животных в результате аварийных радиоактивных выбросов выше, чем у человека). Человек обладает большим арсеналом активных методов защиты от радиации — эвакуация, отказ от пищи и воды, полученных на загрязненных территориях и т. д., что в большинстве случаев недоступно другим живым организмам.
Таким образом, принимая принципы радиационно-гигиенического нормирования, следует признать целесообразность дополнить их экологическими критериями, чтобы гарантировать охрану природной среды от радиационных воздействий при использовании ионизирующих излучений.
Следует отметить, что дозы, при которых наблюдаются заметные радиационные повреждения природных экосистем, настолько велики (см. § 6.1), что реально они могут быть достигнуты, либо превышены только в ограниченных зонах сильного радиоактивного загрязнения при крупных радиационных авариях. По этой причине разработка специальных нормативов предельно-допустимого радиационного воздействия на природные экосистемы возможно и не имеет смысла.
Тем не менее, на рубеже XX и XXI веков отмечаются явно выраженные попытки перейти от антропоцентрической концепции к биоцентрическим и экоцентрическим принципам обеспечения безопасности. При биоцентрическом подходе радиационная безопасность распространяется на отдельные особи других видов (кроме человека), а при экоцентрическом — на все в окружающей среде: и на биотическую (человек и другие живые организмы), и на абиотическую компоненты экосистем.
Учитывая неразработанность биоцентрических и экоцентрических принципов обеспечения радиационной безопасности, рассмотрим подходы к нормированию в области радиоактивных излучений с точки зрения обеспечения безопасных условий для человека.
В 90-е годы прошлого века произошло существенное изменение в подходах к санитарному и экологическому нормированию радиационного фактора, а также изменились и сами нормативы. Можно выделить два аспекта задачи нормирования радиационного фактора воздействия: первый — это исследование механизма воздействия радиации на биологические структуры разного уровня организации, начиная с клеточного и кончая сообществом; второй — разработка методологии нормирования и выработка нормативных актов, соблюдение которых позволит обеспечить нормальное функционирование живых организмов в рамках экологических систем. Первый из аспектов подробно рассмотрен в § 6.1. Здесь остановимся на втором.