21.4. Ионизирующие излучения

К ионизирующим (радиоактивным) излучениям относят рентгеновские и γ-излучения, являющиеся электромагнитными колебаниями с очень малой длиной волны, а также α- и β-излучения, позитронное и нейтронное излучения, представляющие собой поток частиц с зарядом или без него. Рентгеновское и γ-излучение вместе называют фотонным излучением.

Основное свойство радиоактивных излучений — ионизирующее действие. При прохождении их в тканях нейтральные атомы или молекулы приобретают положительный или отрицательный заряд и превращаются в ионы. Альфа-излучение, представляющее собой положительно заряженные ядра гелия, обладает высокой ионизирующей способностью (до нескольких десятков тысяч пар ионов на 0,01 м своего пути), но незначительным пробегом: в воздухе 0,02...0,11 м, в биологических тканях (2..,6)10^-6 м. Бета-излучение и позитронное излучение — это соответственно потоки электронов и позитронов со значительно меньшей ионизирующей способностью, которая при одинаковой энергии в 1000 раз меньше, чем у β-частиц. Очень большой проникающей способностью обладает нейтронное излучение. Проходя через ткани, нейтроны — частицы, не имеющие заряда, вызывают в них образование

радиоактивных веществ (наведенную активность). Рентгеновские лучи, возникающие при β-излучении или в рентгеновских трубках, ускорителях электронов и т. п., а также γ-излучение, испускаемое радионуклидами — ядрами радиоактивных элементов, обладают самой низкой способностью ионизировать среду, но самой высокой проникающей способностью. Их пробег в воздухе составляет несколько сот метров, а в материалах, применяемых для защиты от ионизирующих излучений (свинец, бетон),—десятки сантиметров.

Облучение может быть внешним, когда источник радиации находится вне организма, и внутренним, возникающим при попадании радиоактивных веществ внутрь через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт или при всасывании через поврежденную кожу. Поступая в легкие или пищеварительный тракт, радиоактивные вещества распределяются по организму с током крови. При этом одни вещества распределяются в организме равномерно, а другие накапливаются только в определенных (критических) органах и тканях: радиоактивный йод — в щитовидной железе, радиоактивный радий и стронций — в костях и т. п. Внутреннее облучение может возникнуть при употреблении в пищу продуктов растениеводства и животноводства, полученных с зараженных сельскохозяйственных угодий.

Длительность нахождения радиоактивных веществ в организме зависит от скорости выделения и периода полураспада — времени, за которое радиоактивность снижается вдвое. Удаление таких веществ из организма происходит главным образом через желудочно-кишечный тракт, почки и легкие, частично через кожу, слизистую оболочку рта, с потом и молоком.

Ионизирующие излучения могут вызывать местные и общие поражения. Местные поражения кожи бывают в виде ожогов, дерматитов и других форм. Иногда возникают доброкачественные новообразования, возможно также развитие кожного рака. Длительное действие радиации на хрусталик служит причиной катаракты.

Общие поражения протекают в форме острой и хронической лучевой болезни. Острые формы характеризуются специфическими поражениями кроветворных органов, желудочно-кишечного тракта и нервной системы на фоне общетоксических симптомов (слабость, тошнота, ослабление памяти и т. п.). В ранней стадии хронической формы наблюдаются нарастающая физическая и нервно-психическая слабость, пониженный уровень эритроцитов в крови, повышенная кровоточивость. Вдыхание радиоактивной пыли вызывает пневмосклероз, иногда рак бронхов и легких. Ионизирующие излучения угнетают репродуктивную функцию организма, влияя на здоровье последующих поколений.

На производстве могут выполняться работы с закрытыми источниками излучений и открытыми радиоактивными веществами.

Закрытые источники герметичные; чаще всего это стальные ампулы, содержащие радиоактивное вещество. Как правило, в них используются γ- и реже β-излучатели. К закрытым источникам относятся и рентгеновские аппараты, ускорители. Установки с такими источниками применяют для контроля качества сварных швов, определения износа деталей, обеззараживания кож и шерсти, обработки семян с целью уничтожения насекомых-вредителей, в медицине и ветеринарии. Работа на этих установках чревата опасностью только внешнего облучения.

Работы с радиоактивными веществами в открытом виде встречаются при диагностике и лечении в медицине и ветеринарии, при нанесении радиоактивных веществ в составе светящихся красок на циферблаты, в заводских лабораториях и т. п. Для работ этой категории опасно как внешнее, так и внутреннее облучение, поскольку радиоактивные вещества могут поступать в воздух рабочей зоны в виде паров, газов и аэрозолей.

Для учета неодинаковой опасности разных видов ионизирующих излучений введено понятие эквивалентная доза. Ее измеряют в зивертах [1 Зв = 1 Дж/кг] и определяют по формуле

H = kD,

где k — коэффициент качества, учитывающий биологическую эффективность различных видов излучения по сравнению с рентгеновским: k = 20 для α-излучения, k— 10 для потока протонов и нейтронов; k- 1 для фотонного и β-излучения; D — поглощенная доза, характеризующая поглощение энергии любого ионизирующего излучения единицей массы вещества, Зв.

Эффективная доза позволяет оценить последствия облучения отдельных органов и тканей человека с учетом их радиочувствительности. Эту дозу вычисляют по формуле

Е =

Σ t

  H_tiw_T,

где H_ti — эквивалентная доза в i-й ткани за время t, Зв; W_T — взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани: для гонад 0,2; для костного мозга (красного), легких и желудка 0,12; для печени, грудной и щитовидной желез 0,05; для кожи 0,01.

Нормами радиационной безопасности НРБ-96, утвержденными Постановлением № 7 Государственного комитета санитарно-эпидемиологического надзора РФ 19.04.96г., установлены следующие категории облучаемых лиц:

персонал — люди, работающие с техногенными источниками облучения (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);

все население, включая персонал, вне сферы и условий их производственной деятельности (табл.21.2).

21.2. Основные дозовые пределы облучения, мЗв

Нормируемая величина	Обслуживающий персонал* (группа А)	Население
Эффективная доза	20 в год в среднем за любые 5 лет, но не более 50 за 1 год	1 в год в среднем за любые 5 лет, но не более 5 за 1 год
Эквивалентная доза за год:
в хрусталике	150	15
на кожных покровах**	500	50
на кистях и стопах	500	50

Годовая доза облучения населения от естественного радиационного фона в среднем составляет (0,1...0,12)10^-2 Зв, при флюорографии 0,37*10^-2 Зв, при рентгенографии зубов 3 o 10^-2 Зв.

В основные дозовые пределы облучаемых людей не входят дозы от природных и медицинских источников ионизирующего излучения и доза, полученная вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения установлены специальные ограничения.

Защиту от внешнего облучения проводят в трех направлениях: 1) экранированием источника; 2) увеличением расстояния от него до работающих; 3) сокращением времени пребывания людей в зоне облучения. В качестве экранов применяют хорошо поглощающие ионизирующие излучения материалы, такие, как свинец, бетон. Толщину защитного слоя рассчитывают в зависимости от вида и мощности излучения. Следует учитывать, что мощность излучения снижается пропорционально квадрату расстояния от источника. Эту зависимость используют при внедрении дистанционного управления процессами. Время пребывания работающих в зоне воздействия радиации ограничивают из условия соблюдения предельных доз облучения, указанных в таблице 21.2.

При работах с открытыми источниками излучений максимально изолируют помещение, где находятся радиоактивные вещества. Стены должны быть достаточной толщины. Поверхности ограждающих конструкций и оборудования покрывают материалами, легко подвергающимися очистке (пластиком, масляной краской и т. п.). Работу с загрязняющими воздух рабочей зоны радиоактивными веществами проводят только в закрытых вытяжных шкафах (боксах) с фильтрацией удаляемого воздуха. При этом достаточное внимание следует уделять эффективности работы общеобменной и местной вентиляции, а также применять средства индивидуальной защиты (респираторы, изолирующие пневмокостюмы с

подачей в них чистого воздуха, очки, комбинезоны, фартуки, резиновые перчатки и обувь), которые подбирают в зависимости от свойств используемых радиоактивных веществ, их активности и вида работ. К важным профилактическим мероприятиям относят дозиметрический контроль и медицинское обследование работающих.

Для индивидуального дозиметрического контроля применяют приборы ИФКУ-1, ТЛД, КИД-6 и другие, для контроля степени радиоактивной загрязненности тела и спецодежды —СЗБ2-1еМ, СЗБ2-2еМ, БЗДА2-01 и др. Плотность потоков α-, β-, γ- и нейтронного излучения измеряют приборами РУП-1, УИМ2-1еМ, а объемную активность радиоактивных газов и аэрозолей в воздухе — приборами РВ-4, РГБ-3-01.

^* Дозы облучения, как и все остальные производные уровни для персонала группы Б, не должны превышать ¹/₄ значений для персонала группы А.

^** Относится к среднему значению в покровном слое толщиной 5 мг/см². На ладонях толщина покровного слоя 40 мг/см².