2.6.1 Радиационная опасность излучений и их источников

Для количественной характеристики биологических эффектов различ­ных видов излучений используется эквивалентная доза Н, определяемая как произведение поглощенной дозы D на коэффициент качества W_R из­лучения. Коэффициент качества характеризует степень относительной радиационной опасности различных видов излучений. На первом месте по степени радиационной опасности стоит альфа-излучение и тяжелые ядра отдачи (W_R = 20). Но aльфа-излучение опасно только при внут­реннем облучении, а внешним облучением организма а-частицами можно пренебречь, так как они задерживаются кожным покровом и не достигают чувствительных к излучению клеток. Опасность попадания внутрь альфа-лучающих радионуклидов при нормальной эксплуатации АЭС может возникнуть только при работах со свежим и отработанным топливом и на остановленном реакторе во время ППР.

На втором месте по степени опасности находятся быстрые нейтроны и протоны отдачи (W_R = 10). Быстрые нейтроны испытывают упругие соударения с легкими ядрами ткани, прежде всего с атомами водорода, образуя протоны отдачи, которые на своем пути дают большую плот­ность ионизации.

Тепловые нейтроны обычно захватываются ядрами водорода и азота, находящимися в ткани. При захвате теплового нейтрона ядром водоро­да происходит реакция ¹Н (n,γ) ²Н и излучается гамма-квант с энергией 2,23 МэВ, а при захвате нейтрона ядром азота — реакция ¹⁴N(n, р)¹⁴С с образованием протона с энергией 0,62 МэВ и бета-активного изотопа угле­рода ¹⁴С, испускающего бета-излучение с максимальной энергией 0,155 МэВ и периодом полураспада 5600 лет.

Одним и тем же биологическим действием обладает бета- и гамма-излучение (к = 1). Несколько большая плотность ионизации при бета-излучении ком­пенсируется меньшим объемом облученной ткани, так как проникаю­щая способность бета-частиц в ткани обычно не превышает 1 см в отличие от гамма-квантов, легко пронизывающих человеческий организм и лишь ча­стично поглощаемых им.

Потоки бета-частиц в основном воздействуют на покровные ткани, вызы­вая сухость и ожоги кожи, хрупкость и ломкость ногтей, а также на глаза, вызывая помутнение хрусталика. Особенно опасны большие потоки бета-излучения от внутрикорпусных устройств и деталей, извлекаемых из реактора. В этих случаях, особенно при контактном облучении, возможно возникновение медленно заживающих ожогов кожи и язв.

Реакция организма на облучение в значительной степени зависит от продолжительности облучения. Например, поражающее действие дроб­ного облучения несколько меньше, чем однократного при той же дозе. Это объясняется восстановительными процессами в организме, мешаю­щими развиваться лучевому поражению.

Чувствительность отдельных органов и тканей к воздействию ионизи­рующего излучения различна. Максимальной радиочувствительностью обладают органы кроветворения (красный костный мозг) и половые железы (гонады). Степень лучевого поражения организма: уменьшается при сокращении площади облучения. На этом основано облучение орга­низма в медицинских целях для лечения злокачественных опухолей узкими пучками ионизирующего излучения.

Людям также свойственна индивидуальная радиочувствительность. Большую роль при этом играет общее состояние организма, его возраст. Детские организмы более чувствительны к воздействию ионизирующего излучения. Наиболее радиочувствительны организмы в эмбрионном периоде. Доза, абсолютно безвредная для матери, может вызвать серьез­ные нарушения в развитии плода. Поэтому в соответствии с действую­щими ’’Нормами радиационной безопасности (НРБ-99)” экви­валентная доза для женщин репродуктивного возраста (до 40 лет) на область таза за любые два месяца не должна превышать 10 мЗв. В течение двух месяцев наличие беременности достоверно опре­деляется, и в дальнейшем женщина освобождается от работы в зоне строгого режима АЭС на весь период беременности и на период кормле­ния ребенка.

Для сравнительной оценки радиационной опасности для человека различных источников ионизирующего излучения, включая действующие АЭС, полезно знать уровни фонового облучения населения за счет таких видов радиационного воздействия, как естественный радиацион­ный фон, техногенный радиационный фон и медицинские рентгенодиагностические процедуры.

Естественный радиационный фон включает внешнее облучение за счет космического излучения и гамма-излучения горных пород и почвы. Естествен­ный фон на территории России создаёт мощность эквивалентной дозы 0,05—0,2 мкЗв/ч, что соответствует эквивалентной годовой дозе 0,4—1,8 мЗв. Кроме того, возникает внут­реннее облучение радионуклидами семейства урана и тория, а также ⁴⁰К, ³Н, ¹⁴С, которые поступают в организм с пищей, водой, воздухом и избирательно распределяются по различным органам.

Техногенный радиационный фон связан с деятельностью человека, применяющего в домостроении стройматериалы с повышенным содержа­нием естественных радионуклидов уранового и ториевого рядов. Наи­большему воздействию этого источника облучения подвергаются легкие в результате вдыхания ²²²Rn, ²²⁸Тn и продуктов их распада (²¹⁰Рb и ²¹⁰Ро). Доза на легкие за год равна 6 мЗв. Дополнительный вклад в техногенный радиационный фон дают выбросы естественных радионуклидов (²²⁶Ra, ²²⁸Ra, ²³⁷Th, ²¹⁰Ро, ²¹⁰Pb, ⁴⁰К) при сжигании топлива на тепловых электростанциях. Максимальная концентрация ука­занных радионуклидов зарегистрирована в выбросах ТЭС, работающих на угле. Облучение населения за счет выбросов АЭС в 5—40 раз меньше, чем облучение от выбросов угольной ТЭС этой же мощности. По про­гнозным оценкам вклад АЭС в облучение населения к 2000 г. не пре­высит 1% естественного радиационного фона.

Рентгеновское облучение населения, используемое для ранней диаг­ностики злокачественных опухолей и туберкулеза, приводит к облу­чению легких средней дозой 3,3 мЗв в год.