7. Іонізуюче випромінювання

Джерела, властивості та види іонізуючого випромінювання

Одна з найбільших технологічних катастроф на планеті – аварія на ЧАЕС у 1986 р. – показала, що може зробити навіть мирний атом, у випадку якщо з ним невміло поводитись

Іонізуюче випромінювання (радіоактивність) – це будь-яке випромінювання, взаємодія якого із середовищем призводить до утворення електричних зарядів різних знаків. Воно має місце при розпаді ядер деяких природних елементів (уран, радій, торій і т. п.), штучних радіоактивних ізотопів.

З точки зору фізики, це потоки елементарних частинок, які швидко рухаються. Їх хвилеподібне електромагнітне випромінювання, маючи велику енергію, здатне спричиняти іонізацію навколишнього середовища (повітря, матеріалів, живої тканини), тобто утворення позитивно і негативно заряджених атомів і молекул (іонів), які змінюють фізико-хімічні властивості речовини.

До основних видів іонізуючого випромінювання належать:

- альфа-частинки (ядра гелію), які рухаються зі швидкістю 20 000км/с, мають велику питому іонізацію і малу проникливість (в повітрі 9-11см, рідких і твердих середовищах – 0,099 мм). Одяг захищає людину від цих променів, але небезпечним є попадання цього випромінювання всередину людини;

- бета-частинки – рухаються з швидкістю світла (300 000 км/с). Вони мають меншу здатність до іонізації, але більш проникливі (в повітрі – 20 м, воді і тілі людини – 3 см, металі – 1 см). Одяг поглинає до 50% цих променів. Небезпечним є безпосереднє попадання цих часточок на шкіру, в очі й всередину організму;

- нейтронне випромінювання – це потік нейтронів з швидкістю20 000 км/с, що легко проникають в живу тканину і захоплюються ядрами атомів, руйнуючи їх. Добрими захисними матеріалами від них є поліетилен, парафін, вода;

- гамма-випромінювання – це електромагнітні промені з довжиною хвилі 10-8-10-11 см, які утворюються при альфа- і бета-розпаді атомів. Випромінювання відбувається окремими порціями (квантами) і розповсюджується зі швидкістю світла. Іонізуюча здатність його менша, ніж в α- і β-частках, але значно більша проникливість (в повітрі – сотні метрів, уводі – 23 см, сталі – 3 см, дереві – 30 см, бетоні – 19 см). Добре захищають від цих променів екрани з тяжких металів (свинець);

- рентгенівське випромінювання – електромагнітні промені, але поза ядерного походження, які володіють високою проникливою здатністю (довжина від 5 до 0,004 нм).

Основну частину опромінення населення земної кулі одержує від природних джерел. Це опромінення з космосу та від радіоактивних речовин, що знаходяться у земній корі.

Космічні промені можуть досягати поверхні землі або взаємодіяти з її атмосферою, породжуючи повторне випромінювання і призводячи до утворення різноманітних радіонуклідів.

Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є ядерні вибухи, ядерні установки для виробництва енергії, ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські апарати, прилади апаратури засобів зв’язку високої напруги тощо.

Серед техногенних джерел іонізуючого опромінення сьогодні людина найбільш опромінюється під час медичних процедур і лікування, пов’язаного із застосуванням штучних джерел радіації.

Інші особливості дії іонізуючої енергії на організм людини полягають у тому, що вона не проявляє впливу на органи чуття, її дози можуть кумулюватись і накопичуватися в організмі (кумулятивні ефекти) і діяти не тільки на даний живий організм, але і на його нащадків (генетичний ефект).

Радіаційне опромінення може бути зовнішнім і внутрішнім. Якщо радіоактивні речовини знаходяться поза організмом і опромінюють його ззовні, то у цьому випадку говорять про зовнішнє опромінення. Ззовні може викликати ураження людини рентгенівське, гамма- та нейтронне випромінювання.

А якщо ж іонізуючі частинки знаходяться у повітрі, яким дихає людина, або у їжі чи воді і потрапляють в середину організму через шлунково-кишковий тракт, то таке опромінення називають внутрішнім.

Радіаційне випромінювання може спричиняти ураження окремих ділянок шкіри, тіла, органів або загальне захворювання – променеву хворобу, яка може виникати у гострій (за короткий проміжок опромінення великими дозами) чи хронічній формі (при систематичному опроміненні дозами, які перевищують допустимий рівень). Вражаючий ефект залежить від виду опромінення, тривалості дії, індивідуальних особливостей людини тощо.

Внаслідок дії радіації може спостерігатися:

а) соматичний ефект – ушкодження різних органів тіла;

б) соматико-стохастичний ефект – пухлини органів, тканин, злоякісні пухлини;

в) генетичний ефект – мутації хромосом і генів, порушення спадковості.

Для уникнення небезпечних генетичних ефектів впливу іонізуючого випромінювання існує кілька правил безпеки:

- до безпосередньої роботі з джерелами іонізуючого випромінювання допускаються особи не молодше 18 років;

- до 30-літнього віку накопичена доза не повинна перевищувати 12-кратну (ГДД);

- для жінок до 40 років доза опромінення в тазовій ділянці не повинна переважати 1 бер за будь-які два місяці.

Усі дозиметричні прилади поділяються на дві групи:

1) прилади для кількісних вимірювань дози та потужності дози опромінення;

2) індикаторні прилади для швидкого виявлення джерел випромінювання. Оцінку радіаційної обстановки проводять за допомогою дозиметрів ДП-5А, ДП-5Б, ДП-5В, «Прип’ять».

Захист від іонізуючого випромінювання

Захист від впливу радіоактивних речовин та іонізуючих випромінювань можна реалізувати використанням технічних та організаційних заходів. До технічних заходів відносяться екранування, герметизація, дистанційне керування.

Установка екранів біля джерел випромінювання дозволяє істотно знизити дозу опромінення. Розміри, товщина та матеріал екрана залежить від виду випромінювання.

Захистом від α-частинок є шар повітря товщиною кілька сантиметрів, одяг, рукавиці; від β-випромінювання захисним екраном може бути шар повітря товщиною кілька метрів або шар алюмінію товщиною кілька міліметрів, оскільки ці види випромінювання мають низку проникну здатність;

γ- та рентгенівське випромінювання мають велику проникну здатність, тому для екранів використовують матеріали з великою атомною вагою (свинець, вольфрам), оскільки цими матеріалами випромінювання поглинається найбільш інтенсивно. Товщина екранів залежить від величини енергії випромінювання та кратності послаблення і коливається у межах від кількох міліметрів до десятків сантиметрів. Для оглядових вікон використовується свинцеве скло.

Захистом від внутрішнього опромінення є герметизація радіоактивних речовин. Радіоактивні речовини розташовується у спеціальних контейнерах. На контейнерах з радіоактивним речовинами має бути знак радіоактивної небезпеки.

Роботи з радіоактивними речовинами слід при можливості виконувати на віддалі у витяжних шафах, боксах, камерах, застосовуючи для механічних дій спеціальні маніпулятори або дистанційне керування.

До індивідуальних засобів захисту належать халати, комбінезони, шапочки, шоломи, гумові рукавиці, окуляри, респіратори, спеціальні пневмокостюми з подачею повітря. Індивідуальні засоби захисту ефективні при впливі α-випромінювання і малоефективні при впливі γ-випромінювання. Засоби захисту періодично дезактивуються.