3.9.1 Види, властивості та одиниці вимірювання іонізуючих випромінювань

Іонізуюче випромінювання — це випромінювання, взаємодія якого з середови­щем призводить до утворення електричних зарядів (іонів) різних знаків. Джерелом іонізуючого випромінювання є природні та штучні радіоактивні речовини та елемен­ти (уран, радій, цезій, стронцій та інші). Джерела іонізуючого випромінювання широко використовуються в атомній енергетиці, медицині (для діагностики та лікування) та в різних галузях промисловості (для дефектоскопії металів, контролю якості звар­них з'єднань, визначення рівня агресивних середовищ у замкнутих об'ємах, боротьби з розрядами статичної електрики тощо).

Іонізуючі випромінювання поділяються на електромагнітні (фотонні) та кор­пускулярні. До останніх належать випромінювання, що складаються із потоку час­тинок, маса спокою яких не рівна нулю (альфа- і бета-частинок, протонів, нейтронів та ін.). До електромагнітного випромінювання належать гамма- та рентгенівські випромінювання.

Альфа-випромінювання — потік позитивно заряджених частинок (ядер атомів гелію), що рухаються зі швидкістю 20 000 км/с.

Бета-випромінювання — потік електронів та позитронів із швидкістю що набли­жається до швидкості світла.

Гамма-випромінювання являють собою короткохвильове електромагнітне випромінювання, яке за своїми властивостями подібне до рентгенівського, однак має значно більшу швидкість (приблизно дорівнює швидкості світла) та енергію.

Іонізуюче випромінювання характеризується двома основними властивостями: здатністю проникати через середовище, що опромінюється, та іонізувати повітря і живі клітини організму. При цьому обидві ці властивості іонізуючого випромінювання зв'язані між собою оберненою пропорційною залежністю. Найбільшу проникну здатність мають гамма- та рентгенівські випромінювання. Альфа- та бета-частинки, а також інші, що належать до корпускулярного іонізуючого випромінювання, швидко втрачають свою енергію на іонізацію, тому в них порівняно низька проникна здатність.

Дія іонізуючого випромінювання оцінюється дозою випромінювання. Розрізня­ють поглинуту, еквівалентну та експозиційну дози.

Поглинута доза - це відношення середньої енергії , що передається випро­мінюванням речовині в деякому елементарному об'ємі, до маси в цьому об'ємі:

. (3.52)

Одиницею поглинутої дози в системі одиниць СІ є грей (Гр), а позасисемною - рад; 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад.

Оскільки різні види іонізуючого випромінювання навіть при однакових значен­нях поглинутої дози викликають різний біологічний ефект, введено поняття еквівалент­ної дози Н, що визначається як добуток поглинутої дози та коефіцієнта якості даного випромінювання :

. (3.53)

Коефіцієнт якості показує у скільки разів радіаційна небезпека даного виду випромінювання вище радіаційної небезпеки рентгенівського випромінювання при однаковій поглинутій дозі. В табл. 3.6 наведені значення коефіцієнта якості для деяких видів випромінювання.

Таблиця 3.6 - Значення коефіцієнта якості для деяких видів випромінювання

№ зп.	Види випромінювання	Коефіцієнт якості,
1	Рентгенівські та гамма-випромінювання	1
2	Електрони та позитрони, бета-випромінювання	1
3	Протони з енергією менше ніж 10 МеВ	10
4	Нейрони з енергією 0,1 —10 МеВ	10
5	Альфа-випромінювання з енергією менше 10 МеВ	20
6	Важкі ядра атомів	20

Одиницею еквівалентної дози опромінення в системі СІ є зіверт (Зв): 1 Зв = 100 бер. Бер (біологічний еквівалент рада) — позасистемна одиниця Н.

Для кількісної оцінки іонізуючої дії рентгенівського та гамма-випромінювання в сухому атмосферному повітрі використовується експозиційна доза, яка являє собою відношення повного заряду іонів одного знаку , що виникають у малому об'ємі повітря, до маси повітря в цьому об'ємі :

. (3.54)

За одиницю експозиційної дози приймають кулон на кілограм (Кл/кг). Засто­совується також позасистемна одиниця — рентген (Р); 1 Р = 2,58·10^-4 Кл/кг.

Поглинута, еквівалентна та експозиційна дози за одиницю часу (1 секунду) називаються потужностями відповідних доз.

80,81

тучні Основну частину опромінення населення земної кулі отримує від природних джерел радіації.

До природних джерел радіації відносять: космічні, земну радіацію тавнутрішнє опромінення.

Космічні промені приходять до нас з глибини Всесвіту, а більша їх частина надходить з Сонця. Вони можуть досягати поверхні Землі або взаємодіяти з атмосферою, породжуючи різні радіонукліди. При цьому північний і південний полюси отримують більше радіації, ніж екваторіальні області, внаслідок наявності магнітного поля Землі, яке відхиляє космічні промені (заряджені частки). Крім того, із збільшенням висоти меншає шар повітря, який грає роль екрана, внаслідок чого рівень опромінення космічними променями зростає.

Джерелами земної радіації є: довгоживучі радіонукліди калію-40, рубідію-87, урану-238, торію-232, свинцю-210, поло-нію-210, газу радону та інші, що зустрічаються в різних породах землі. При цьому земна радіація в різних районах земної кулі не однакова і залежить від концентрації радіонуклідів в тому або іншому місці.

Найбільш небезпечним з усіх природних джерел радіації є радон - важкий газ, що не має смаку, запаху і забарвленяя в 7,5 разів важчий за повітря. У природі зустрічається у вигляді радону-222 (від розпаду урану-238) і радону-220 (від розпаду торію-232). Однак, продукти розпаду радону більш небезпечні, ніж сам газ.

Іншими природними джерелами радіації є: вугілля (при спаленні), термальні води, фосфати (при добуванні і як добрива) та інші речовини.

Внутрішнє опромінення складає від 2/3 до 5/6 загальної дози опромінення людини. Внутрішнє опромінення пов'язано з наявністю у організмі людини радіоактивних речовин, зокрема С¹² (радіоактивний вуглець С¹² міститься у всіх біологічних тканинах на Землі, в зв'язку з цим археологи та палеонтологи оцінюють вік знахідок за допомогою радіовуглецевого аналізу), що надходять до організму переважно з їжею, і в значно меншій мірі з водою та повітрям.

До штучних джерел радіації відносять: ядерні вибухи, атомну енергетику, уранові копальні і збагачувальні фабрики, могильники радіоактивних відходів, рентгенівські апарати, апаратуру, яку використовують в науково-дослідній роботі в галузі ядерної фізики і енергетики, ТЕЦ, які працюють на вугіллі, радіонукліди, що застосовуються в медицині та приладах побутової техніки, різні будівельні матеріали, світлові прилади: апаратура у покажчиках якої застосовується фосфор, телевізори, комп'ютери, генератори надвисокої частоти та багато інших.

Характеристика радіоактивного забруднення середовища мешкання залежить від: радіонуклідів, їх кількості, активності (періоду напіврозпаду), відстані до джерела радіації, часу і ступеню впливу на людину.

Так, наприклад, радіаційне забруднення салону авіалайнера буде залежати від висоти і тривалості польоту, оскільки основним джерелом опромінення є космічні промені, так само незначна частина опромінення буде від радіонуклідів, які використовують в системах авіалайнера.

82

Джерела іонізуючого випромінювання в нафтогазовій промисловості.

Індикаторні методи контролю за рухом цементу в затрубному просторі під час цементування свердловин (метод “мічених атомів”).

Геофізичні дослідження свердловин (радіометричні методи).

Індикаторні методи контролю за рухом рідини при законтурному заводненні пластів.

Індикаторні методи виявлення характеру утворення тріщин при гідравлічному розриві пластів.

Підвищення радіоактивність гірських порід.

Засоби захисту від іонізуючого випромінювання.

З метою збереження необхідної відстані до джерела радіоактивного випромінювання у НВД 7ТБ розроблені маніпулятори для витягування з контейнера ампул

з радіоактивними речовинами при приготуванні активованого розчину.

При радіометричних дослідженнях, як правило, використовують радіоактивні ізотопи з малим періодом напіврозпаду, що швидко знижують свою активність.

Запальну скляну ампулу з радіоактивними речовинами на місці виконання робіт за допомогою щипців з довгою ручкою переносять в спеціальне приспосіблення та розбивають над водою. Таким чином готують розчин для закопування в свердловину. Іноді ампулу розбивають безпосередньо у відкритому усті свердловини, заповненої водою. Для підвищення безпеки використовують також спеціальні пристрої.

В процесі визначення висоти та товщини цементного кільця активований розчин подають у воронку для змішування з цементом.

Під час гідравлічного розриву пласта в свердловину закопують порцію активованого піску, а при його відсутності – водний розчин радіоактивної речовини, який проходить в тріщини пласти та дозволяє виявити їх при знатті кривої гама-каротажу. При виконанні цих робіт опромінення може виникнуть як безпосередньо від радіоактивних джерел, так і від обладнання, предметів та матеріалів, на які попали радіоактивні речовини. Територія, на якій проводять ці роботи повинна бути відмічена по контуру знаками радіаційної небезпеки.

Під час закачування в свердловину активованого розчину у випадку недостатньо щільного з’єднання трубопроводів не виключена можливість розливання розчину по території. Це може мати місце також при приготуванні розчину у відкритому баку цементувального агрегату. При промиванні свердловини розчин радіоактивної речовини виводиться на поверхню. Промивальна рідин виходить з свердловини та забруднює територію навколо неї. Часто використовують нейтронні джерела більшої активності, ніж це потрібно за умовами роботи, порушуються правила розфасування гамма-активних розчинів, внаслідок чого виникає їх втрата. Все це підвищує небезпеку опромінення працюючих, в той же час їх усунення може значно зменшити та навіть запобігти виникненню цих небезпек.

Для безпечного введення радіоактивного розчину в свердловину розроблені спеціальні пристрої, в яких відбувається руйнування ампул після досягнення потрібної глибини спуску в свердловину.

Один з факторів, що впливає на реакцію організму дії іонізуючого випромінювання – це фактор часу. При радіометричних роботах на промислах найбільша частина добової дози опромінення працюючий отримує при встановленні та видаленні нейтронних джерел з глибинного приладу. Тому необхідно йти по шляху максимального скорочення часу, що витрачається на ці та інші подібні операції.

Після закінчення робіт обладнання, устя свердловини, територія навколо свердловини та одяг працюючих перевіряють на відсутність радіоактивних забруднень. Дезактивацію обладнання та приладів провадять спеціальними миючими розчинами, виготовленими за рецептурою, приведеною в санітарних правилах. Ліквідовують також забруднення, виявлені на виробничій території. При зливанні радіоактивних розчинів та спеціальних миючих засобів після дезактивації обладнання і території у відкрите водоймище або каналізація їх концентрації не повинна перевищувати норм, вказаних в санітарних правилах.

83