2.1.2.4.3 Защита от ионизирующих излучений
Ионизирующие излучения подразделяются на поток корпускулярных частиц и электромагнитные излучения.
Корпускулярные частицы – это альфа и бета частицы, протоны и нейтроны.
Электромагнитное излучение – это гамма частицы и рентгеновское излучение.
Излучение альфа частиц представляет собой поток ядер гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде или при ядерных реакциях. Этот поток обладает наиболее высокой ионизирующей способностью, образуя в одном см3 воздуха 20-30 тыс. пар ионов. С другой стороны проникающая способность альфа частиц невелика и не превышает 8-9 см в воздухе и 0,1-0,3 мм в живой ткани.
Излучение бета частиц представляет собой поток электронов или позитронов, испускаемых веществом при радиоактивном распаде. Бета частицы показывают средние значения как ионизации, образуя от 50 до нескольких сотен пар ионов в 1 см3 воздуха, так и проникновения. Пробег бета частиц в воздухе достигает 18 м, а в живой ткани – 2,5 см.
Протонное и нейтронное излучение имеют характеристики, занимающие промежуточное положение между характеристиками альфа и бета частиц. Часть энергии этих излучений тратится при взаимодействии с веществом на ионизацию атомов вещества, а другая часть – на образование вторичного ионизирующего излучения, испускаемого облучаемым веществом.
Протонное излучение составляет основную часть космического излучения, поглощаемого атмосферой. До поверхности Земли доходят только ослабленное вторичное излучение и образовавшиеся в атмосфере радионуклиды.
Нейтронное излучение образуется при ядерных взрывах, особенно нейтронных боеприпасов, также при работе ядерного реактора и при радиоактивном распаде.
Гамма излучение – это высокочастотное электромагнитное излучение, возникающее при радиоактивном распаде, аннигиляции частиц, торможении частиц в электрическом поле, а также при возврате орбитального электрона с более удаленной орбиты.
Рентгеновское излучение – это высокочастотное электромагнитное излучение, образующееся в рентгеновских трубках, в ускорителях электронов, а также в среде, окружающей источник бета излучения.
Гамма и рентгеновские лучи обладают наибольшей проникающей способностью. Их пробег в воздухе может достигать сотен и тысяч метров. С другой стороны они характеризуются наименьшей ионизирующей способностью, образуя в 1 см3 воздуха несколько пар ионов.
Облучение человека ионизирующим излучением приводит к поглощению энергии организмом; ионизации атомов; разрыву существующих молекулярных связей и образованию новых, не свойственных для организма; биомолекулярным и биохимическим повреждениям. Клетки и весь организм до определенных пределов может сопротивляться воздействию радиации. Блокируются процессы обмена, обновления клеток. Происходит гибель клеток или образование раковых клеток. Организм в замен погибших клеток может производить новые. Но этот процесс тормозится облучением и может быть приостановлен. Уменьшается количество лейкоцитов и ослабляется иммунная система организма, усиливается восприимчивость к различным заболеваниям. Нарушается свертываемость крови и увеличивается хрупкость кровеносных сосудов. Расстраивается деятельность желудочно-кишечного тракта. Происходит истощение организма. Происходят нарушения работы ДНК, меняется генетическая информация и негативные воздействия сказываются на генном уровне на последующих поколениях.
Различают детерминированные и стохастические эффекты облучения.
Детерминированные (причинные) эффекты наблюдаются при превышении определенной пороговой дозы 0,7 - 1 Зв. При превышении этой пороговой дозы облучения происходят заболевания хронической и острой лучевой болезнью, локальные лучевые поражения.
Хроническая лучевая болезнь наступает при продолжительном облучении с интенсивностью 1-5 мЗв в сутки и достижении пороговой дозы. Эта болезнь бывает легкой, средней и тяжелой степени тяжести. При тяжелой 3-ей степени хронической лучевой болезни происходят необратимые дистрофические изменения:
в стенках сосудов;
в сердце;
в нервной и кроветворной системах;
выпадают волосы;
наблюдается ломкость ногтей и трофические изменения кожи.
Острая лучевая болезнь наступает при однократном облучении дозой превышающей 1 Гр. Она бывает четырех степеней.
1 – легкая степень - происходит при 1-2 Гр. Скрытый период 2-3 недели, затем – недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, периодическое повышение температуры, изменения состава крови. Как правило, в результате лечения происходит выздоровление.
2 – средней тяжести – наблюдается при дозах 2-4 Гр. Скрытый период около недели. В период разгара болезни появляются: рвота, головные боли, кровоизлияния и потеря аппетита. Летальность может достигать 30%. Выздоровление при лечении происходит через 1,5-2 месяца.
3 – тяжелая – происходит при дозах 4-6 Гр. Скрытый период составляет несколько часов. Сильная головная боль, понос с кровью, рвота, интенсивное выпадение волос, температура 40-41 градусов. Летальность 30-100%. Выздоровление при лечении может наступить через 6-8 месяцев.
4 – крайне тяжелая – наступает при дозах 6-10 Гр. Скрытого периода нет. Все уже описанные признаки наступают сразу. Летальность достигает 100%.
К локальным лучевым поражениям относятся:
лучевая катаракта глаз;
лучевые ожоги;
выпадение волос.
Стохастические (вероятностные) эффекты наблюдаются преимущественно при малых дозах облучения и напрямую не зависят от дозы облучения. Для них нет порога. Увеличение дозы облучения увеличивает вероятность стохастических эффектов.
Стохастические эффекты подразделяются на соматические – действующие на самого человека – и генетические – действующие на последующие поколения.
Сомато-стохастические эффекты включают:
увеличение заболеваемости различными болезнями вследствие ослабления иммунной системы;
сокращение продолжительности жизни;
увеличение заболеваемостью лейкемией;
другие раковые заболевания.
Нормативные правовые акты в области радиационной безопасности:
Указом Президента Республики Беларусь от 1 сентября 2010 № 450 «О лицензировании отдельных видов деятельности» [29] и
Постановлением Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь от 30 ноября 2010 г «О лицензировании деятельности в области промышленной безопасности, использования атомной энергии и источников ионизирующего излучения, деятельности, связанной с осуществлением контроля радиоактивного загрязнения, деятельности по обеспечению пожарной безопасности» (НРПА, 2010 г., №8/23077) » [30], установлены правила лицензирования в области радиационной, промышленной и пожарной безопасности.
Правила от 30.06.2010 г. №30. Нормы и правила по обеспечению ядерной и радиационной безопасности. «Требования к управляющим системам, важным для безопасности атомных электростанций» [31] определяют требования безопасности к управляющим системам в ядерной энергетике.
«Нормами радиационной безопасности НРБ-2000»[32] установлены пределы доз техногенного облучения для персонала 20 мЗв в среднем за 5лет, но не более 50 мЗв в течение одного года и не более 1 Зв за 50 лет. Для населения это – 1 мЗв в год в среднем за 5 лет, но не более 5 мЗв в течение 1 года и 70 мЗв за 70 лет жизни. Установлены ограничения облучения женщин и подростков. Установлены также ограничения внутреннего облучения и пределы годового поступления радионуклидов, ограничения природного облучения. Даны нормы повышенного облучения при ликвидации и предотвращении аварий.
«Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности ОСП-2002»[33] содержат принципы, пути, методы и средства обеспечения радиационной безопасности.
Нормы и правила по обеспечению ядерной и радиационной безопасности от 31.05.2010 г. №22 «Безопасность при обращении с источниками ионизирующих излучений» [34] содержат конкретные требования безопасности, обязательные для соблюдения при работе с источниками ионизирующих излучений.
Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 27 августа 2010 года утверждено «Положение об условиях и порядке разработке аварийных планов в случае угрозы радиационного заряжения в связи с деятельностью по использованию ядерной энергии» [35], направленное на сокращение возможных потерь при авариях в ядерной энергетике.
Ряд норм и правил по обеспечению ядерной и радиационной безопасности касаются требований к конкретным техническим системам атомных электростанций. (Например, Правила-1, 2 и 3 от 17.08.2010 г. №41 и др.).
Основными мерами защиты от ионизирующих излучений являются:
защита временем, уменьшая время нахождения под воздействием источника излучения;
защита расстоянием, увеличивая расстояние от источника излучения до рабочего места;
ограждение опасной зоны, блокировка, сигнализация, знаки безопасности и плакаты;
защитные экраны, ослабляющие излучение;
ограничение допуска к работе по возрасту, полу, состоянию здоровья и уровню предыдущего облучения;
допуск к работе после обучения, проверки знаний и инструктажа;
обоснованностью использования источников излучения, выбора площадки для размещения радиационного объекта;
соблюдения правил и норм радиационной безопасности при проектировании, строительстве и эксплуатации радиационных объектов;
выполнение требований радиационной безопасности к помещениям для работы с радиоактивными веществами, к уборке, вентиляции и отоплению этих помещений;
соблюдение правил перевозки, учета, хранения и захоронения радиоактивных веществ;
применение средств индивидуальной защиты;
дозиметрический контроль и контроль уровней облучения на рабочих местах;
медосмотр, применение лечебно-профилактических средств, лечебного питания, радиопротекторов.
В качестве знака радиационной опасности применяется предупреждающий знак безопасности, изображенный на рис. 2.6.
Рис. 2.6 Знак безопасности «Опасно! Радиоактивные вещества или ионизирующее излучение».
Этот знак безопасности размещают на дверях помещений, дверцах шкафов и в других местах, где находятся и применяются радиоактивные вещества или имеется ионизирующее излучение.