11. Іонізуюче випромінювання

Іонізуючим випромінюванням (радіацією) називається будь-яке випромінювання, що прямо чи побічно викликає іонізацію середовища.

Техногенними джерелами іонізуючого випромінювання є підприємства ядерно-паливного циклу, прискорювачі заряджених часток, рентгенівські установки та інше.

Основною властивістю іонізуючого випромінювання є його всепроникаюча здатність.

Під час роботи з радіоактивними елементами значення має не їх маса, а кількість ядер, що розпадаються за секунду. Час, протягом якого кількість ядер внаслідок самочинних перетворень зменшується вдвічі, називається періодом напіврозпаду. Період напіврозпаду для різних ізотопів коливається від долі секунди до багатьох мільярдів років.

При випромінюванні радіоактивних речовин середовище (об’єкт) поглинає відповідну кількість енергії, тому зміни, що будуть в ньому відбуватися, залежать від кількості поглинутої їм енергії та маси. Позасистемна одиниця поглинутої дози – рад.

На організм людини різні види іонізуючого випромінювання навіть при однаковій поглинутій дозі будуть чинити різну біологічну дію. Тому для оцінки ступеня опромінення людини необхідно знати не лише поглинуту дозу, а й вид випромінювання. Для оцінки біологічної дії радіації на організм людини вводиться поняття еквівалентної дози, що визначається як добуток поглинутої дози на коефіцієнт якості даного випромінювання. Одиницею еквівалентної дози є бер (біологічний еквівалент рада). Одиницею експозиційної дози, яку використовують для кількісної оцінки іонізуючої дії є рентген (Р).

Дозу в 1Р створює джерело випромінювання масою 1кг за 1годину на відстані 1м.

Організм людини не може відчути навіть згубної дози переопромінення, без спеціальних приладів не може дізнатися про наявний рівень радіації.

Іонізуюче випромінювання, проходячи через біологічні тканини, викликає їх іонізацію, призводить до утворення позитивних і негативних іонів, до складних функціональних і морфологічних змін. Молекули води, що входять до складу організму розпадаються утворюючи вільні атоми та радикали, які мають велику окислювальну здатність. Вільні радикали пошкоджують тканини і порушують нормальні біохімічні процеси у живій тканині.

Залежно від поглинутої дози ці зміни можуть бути зворотними і незворотними.

Ураження органів людини унаслідок дії різних видів іонізуючого випромінювання називається променевою хворобою. Існує гостра і хронічна форма променевої хвороби.

Надходження радіоактивних речовин в організм можливе при:

• вдиханні забрудненого повітря;

• через шлунково-кишковий тракт;

• шкіряні покриви.

Радіоактивні речовини виводяться з організму через шлунково-кишковий тракт, нирки, дихальні шляхи, шкіру, а також через молочні залози. Залежно від періоду піврозпаду деякі речовини швидко виводяться, інші – повільно. Найчутливішими до радіації є клітини, що швидко ростуть, відносно стійкою є м’язова тканина. При опроміненні дозами, що значно перевищують допустимі, людина може миттєво загинути – так звана “ смерть під променем ”.

При роботі з радіоакт. речовинами найбільші дози, що впливають на організм, називаються гранично допустимими дозами (ГДД). Річний рівень опромінення має бути таким, щоб при рівномірному накопиченні протягом 50 років не виникали зміни не лише у здоров’ї працюючого, а й у нащадків.

Допустимі дози опромінення регламентуються у Нормах радіаційної безпеки України (НРБУ). Згідно з цим документом визначено такі категорії осіб які зазнають опромінювання:

-категорія А (особи, які працюють з іонізуючими джерелами);

- Б (населення, яке з причини розміщення роб. місць\проживання може зазнати дії випромінювання);

- В (все інше населення країни).

За ступенем чутливості до випромінювання встановлено групи критичних органів:

- усе тіло, гонади, червоний кістковий мозок;

- щитовидна залоза, м’язи, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт,

- шкіра, кісткова тканина, кисті рук, передпліччя, стопи.

Дози опромінення будуть тим меншими, чим більшою буде відстань до джерела радіації, меншим часом контактування і надійним екрануванням.

Санітарно-гігієнічні вимоги передбачають такі заходи:

• радіаційне планування та оздоровлення приміщень;

• дистанційне управління й контролювання виробничого процесу;

• облаштування ефективної припливно-витяжної вентиляції;

• забезпечення відповідних ЗІЗ;

• відповідне зберігання і транспортування радіоактивних речовин та відходів.

ИЛИ

ОТВЕТ ОТ НАДИ

11 ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ Источниками ионизирующих излучений в промышленности являются установки рентгеноструктурного анализа, высоковольтные електровакуумные системы, радиационные дефектоскопы, толщиномеры, плотномеры и др. КЛАССИФИКАЦИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ К ионизирующим относятся корпускулярные излучения, которые состоят из частичек с массой покоя, которая отличается от ноля (альфа-, бета-частички, нейтроны) и электромагнитные излучения (рентгеновское и гамма-излучение), которые при взаимодействии с веществами могут образовывать в них ионы. Альфа-излучение — это поток ядер гелия, который излучается веществом при радиоактивном распаде ядер с энергией, которая не превышает нескольких мегаэлектровольт (МеВ). Эти частички имеют высокую ионизирующую и низкую проникающую способность. Бета-частички — это поток электронов и протонов. Проникающая способность (2,5 см в живых тканях и в воздухе — до 18 м) бета-частичек выше, а ионизирующая — ниже, чем у альфа-частичек. Нейтроны вызывают ионизацию веществ и вторичное излучение, которое состоит из заряженных частичек и гамма-квантов. Проникающая способность зависит от энергии и от состава веществ, которые взаимодействуют. Гамма-излучение — это электромагнитное (фотонное) излучение с большой проникающей и малой ионизирующей способностью с энергией 0,001 3 МеВ.

Рентгеновское излучение — излучение, возникающее в среде, которая окружает источник бета-излучения, в ускорителях электронов и является совокупностью тормозного и характерного излучений, энергия фотонов которых не превышает 1 МеВ. Характерным называют фотонное излучение с дискретным спектром, который возникает при изменении энергетического состояния атома. Тормозное излучение — это фотонное излучение с непрерывным спектром, которое возникает при изменении кинетической энергии заряженных частичек. Активность А радиоактивного вещества — это количество спонтанных ядерных превращений dN в этом веществе за малый промежуток времени dt, разделенное на этот промежуток. Единицей измерения активности является беккерель (Бк). 1 Бк — одно ядерное превращение за секунду. Кюри (Ки) — специальная единица активности: 1 Ки= 3,7-1010 Бк. Степень ионизации оценивается экспозиционной дозой рентгеновского или гамма-излучения. dQ_ dm у _ Экспозиционной дозой называется полный заряд dQ ионов одного знака, которые возникают в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов, которые были образованы фотонами в малом объеме воздуха, разделенный на массу воздуха dm в этом объеме. Единицей измерения экспозиционной дозы является кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица — рентген (Р); / Р = 2,58-ІСИ Кл/кг. Единица измерения — Кл/кг с.

Единица поглощенной дозы грей (Гр), равна 1 Дж/кг. Внесистемная единица — рад; 1 рад = 0,01 Гр. В связи с тем, что одинаковая поглощенная доза различных видов излучения вызывает в организме различный биологический эффект, введено понятие эквивалентной дозы Я, которая позволяет определять радиационную опасность влияния излучения произвольного состава и определяется по формуле H = DKK, где Кк — безразмерный коэффициент качества. Единицей измерения эквивалентной дозы является зиверт (Зв); 1 Зв = 100 бер (биологический эквивалент рада) — специальная единица эквивалентной дозы. Согласно нормам радиационной безопасности НРБ 76/87 введен показатель, который характеризует ионизирующее излучение — керма. Керма К — это отношение суммы начальных кинетических энергий dEK всех заряженных ионизирующих частичек в элементарном объеме вещества, к массе dm вещества в этом объеме: tf-. dm

Керму измеряют теми же единицами, что и поглощенную дозу (Грей, рад). Экспозиционная доза является мерой энергии, которая передается фотонами единицы массы воздуха в процессе взаимодействия, тоесть одновременно связанное с кермой фотонного излучения в воздухе К: ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА Степень биологического влияния ионизирующего излучения зависит от поглощения живой тканью энергии и ионизации молекул, которая возникает при этом. Во время ионизации в организме возникает возбуждение молекул клеток. Это предопределяет разрыв молекулярных связей и образование новых химических связей, несвойственных здоровой ткани. Под влиянием ионизирующего излучения в организме нарушаются функции кровотворних органов, растет хрупкость и проницаемость сосудов, нарушается деятельность желудочно-кишечного тракта, снижается сопротивляемость организма, он истощается. Нормальные клетки перерождаются в злокачественные, возникают лейкоз, лучевая болезнь. Одноразовое облучение дозой 25—50 бер предопределяет необратимые изменения крови. При 80—120 бер появляются начальные признаки лучевой болезни. Острая лучевая болезнь возникает при дозе облучения 270—300 бер. Облучение может быть внутренним, при проникновении радио активного изотопа внутрь организма, и внешним; общим (облучение всего организма) и местным; хроническим (при действии в течение длительного времени) и острым (одноразовое, кратковременное влияние). НОРМИРОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Допустимые уровни ионизирующего излучения регламентируются „Нормами радиационной безопасности" НРБ 76/87 и „Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующего излучения" ОСП 72/87. Согласно этим нормативным документам облучаемые лица разделяются на следующие категории: А — персонал — лица, которые постоянно или временно работают с источниками ионизирующего излучения; Б — ограниченная часть населения — лица, которые не работают непосредственно с источниками излучений, но по условиям проживания или расположения рабочих мест могут подлежать облучению; В — население области, страны. По степени снижения чувствительности к ионизирующему излучению установлено 3 группы критических органов, облучение которых влечет за собой наибольший убыток здоровью: I — все тело, гонады и красный костный мозг; II — щитовидная железа, мышцы, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаз; III — кожа, кости, предплечье, икры, стопы. Дозы облучения приведены в табл. 2.13. В зависимости от группы критических органов для категории А установлена предельно допустимая доза (ПДД) за год, для категорий Б — граница дозы (ГД) за год.

ПДД — наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которое при равномерном влиянии в течение 50 лет не вызывает в состоянии здоровья персонала неблагоприятных изменений, которые выявляются современными методами. Эквивалентная доза Н (бер), накопленная в критическом органе за время Т (лет) с начала профессиональной работы, не должна превышать значения, полученного по формуле: (2.54) Н -ПДД-Т . В среднем нормальное облучение человека от естественного радиоактивного фона, который состоит из космического излучения; излучения естественно распределенных радиоактивных веществ на поверхности Земли, в приземной атмосфере, в продуктах питания, воде и тому подобное, составляет в течение года приблизительно 0,1 рад. При работе с рентгеновскими установками (для структурного анализа, дефектоскопии) нормируется мощность экспозиционной дозы Рэксп на рабочих местах. Например, при работе электронных ламп — і^З-КГ1" Кл/кг с (20 MP/час), около видеоконтрольного устройства телевизионной системы на стороне, обращенной к опе ратору — 0,36-10"'° Кл/кг с (0,5 MP/час). Для установок, в которых рентгеновское излучение является второстепенным фактором (электронно-лучевые установки для плавления, сварки и других видов электронной обработки металлов), нормируемое значение Рэксп составляет для рабочей недели длительностью 41 час 0,206-10""' Кл/кг с (0,288 МР/час), 36 часов — 0,18-10"'" Кл/кг час (0,252 МР/час).

ЗАЩИТА ОТ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Защита от ионизирующих излучений может осуществляться путем использования следующих принципов: — использование источников с минимальным излучением путем перехода на менее активные источники, уменьшение количества изотопа; — сокращение времени работы с источником ионизирующего излучения; — отдаление рабочего места от источника ионизирующего излучения; — экранирование источника ионизирующего излучения. Экраны могут быть передвижные или стационарные, предназначенные для поглощения или ослабления ионизирующего излучения. Экранами могут служить стенки контейнеров для перевозки радиоактивных изотопов, стенки сейфов для их хранения. Альфа-частицы экранируются слоем воздуха толщиной несколько сантиметров, слоем стекла толщиной несколько миллиметров. Однако, работая с альфа-активными изотопами, необходимо также защищаться и от бета- и гамма-излучения. С целью защиты от бета-излучения используются материалы с малой атомной массой. Для этого используют комбинированные экраны, в которых со стороны источника располагается материал с малой атомной массой толщиной, которая равна длине пробега бета-частиц, а за ним — с большей массой. С целью защиты от рентгеновского и гамма-излучения применяются материалы с большой атомной массой и с высокой плотностью (свинец, вольфрам). Для защиты от нейтронного излучения используют материалы, которые содержат водород (вода, парафин), а также бор, бериллий, кадмий, графит. Учитывая то, что нейтронные потоки сопровождаются гамма-излучением, следует использовать комбинированную защиту в виде слоистых экранов из тяжелых и легких материалов (свинец-полиэтилен). Действенным защитным средством является использование дистанционного управления, манипуляторов, роботизированных комплексов.

Оценка радиационного состояния осуществляется при помощи приборов, принцип действия которых базируется на следующих методах: — ионизационный (измерение степени ионизации среды); — сцинтиляционный (измерение интенсивности световых вспышек, возникающих в веществах, которые люминисцируют при прохождении через них ионизирующих излучений); — фотографический (измерение оптической плотности почернения фотопластинки под действием излучения); — калориметрические методы (измерение количества тепла, которое выделяется в поглощающем веществе).