2.10. Захист в²д ²он²зуючих випром²нювань

2.10.1. Загальн³ положення

Радіоактивність та супутнє їй іонізуюче випромінювання (ІВ)

існували на Землі завжди. У біосфері існують понад 60 природних

джерел іонізуючого випромінювання. В основному, сучасна людина

256

257

опромінюється джерелами природного походження (космічного та

земного). На частку земного припадає 5/6 природного опромінюван1

ня, в основному внаслідок дії радіонуклідів, що попадають в організм

з їжею, водою та повітрям. Радіоактивні ізотопи (калій–40, уран–238,

торій–232 та ін.) містяться у гірських породах, які широко використо1

вуються в будівництві та інших галузях господарства. В золі, яка утво1

рюється при спалюванні вугілля, знаходяться низка радіоактивних

речовин: уран, радій, торій, полоній, калій, з питомою активністю

130–1700 Бк/кг. Викиді у атмосферу теплових електростанцій, що

спалюють вугілля значно збільшують дозу іонізуючого опромінюван1

ня для населення, яке мешкає в цьому районі.

Дослідження показали, що значна частина природного опроміню1

вання припадає на газ радон, який утворюється у результаті розпаду

урану та торію і виділяється з породи (граніт, пемза), будівельних

матеріалів, у результаті розпилювання води, спалюванні газу. В зак1

ритих приміщеннях активність радону може досягати кількох тисяч

Бк/м3. Крім зазначеного, проблема іонізуючого опромінювання пов’я1

зана з рядом технологій, які використовуються в сучасному суспіль1

стві. Швидкий розвиток ядерної енергетики і широке впровадження

джерел іонізуючих випромінювань у різних галузях науки, техніки,

суспільного виробництва створили потенційну загрозу радіаційної

небезпеки для людини і забруднення навколишнього середовища

радіоактивними речовинами. Так, в Україні більше 40% електроенер1

гії виробляється на атомних електростанціях (АЕС). У той же час, усі

компоненти ядерного паливного циклу створюють значну радіаційну

проблему (добування та збагачення урану, його транспортування, спа1

лювання уранового палива та зберігання відходів). Особливо ката1

строфічні наслідки аварій на таких об’єктах як для окремого регіону

чи країни, так і усієї біосфери Землі. Прикладом такої катастрофи є

аварія на Чорнобильській АЕС в 1986 р.

Серед штучних джерел ІВ важливим для сучасної людини є медич1

ні дослідження та радіотерапія. Так, при рентгенографії зубів доза

опромінювання у черепі може досягати 60–130 мкЗв. У середньому

світовий рівень додаткової дози від медичних процедур дорівнює

0,4 МЗв на рік, що складає 20% від фонового опромінювання. В проми1

словості та науці джерелами ІВ є установки рентгеноструктурного

аналізу, радіаційні дефектоскопи, товщиноміри, високовольтні елек1

тровакуумні прилади та ін. Таким чином, людина підпадає під вплив

ІВ різноманітних джерел і тому питання захисту від них (чи радіацій1

на безпека) перетворюються в одну з найважливіших проблем су1

часності.

2.10.2. Основн³ поняття

³ характеристики ³он³зуючих випром³нювань

Іонізуюче випромінювання – випромінювання, взаємодія якого з

середовищем призводить до утворення в останньому електричних

зарядів різних знаків, тобто до іонізації цього середовища. Основними

характеристиками для джерел ІВ є: радіоактивність, час напіврозпаду,

енергія випромінювань, глибина проникнення, іонізуюча здібність.

Для оцінки дії ІВ використовують поняття доз , потужність доз, тка1

нинний зважуючий фактор, час напіввиведення з організму тощо.

Радіоактивність (А) – самовільне перетворення (розпад) атомних

ядер деяких хімічних елементів (урану, торію, радію та ін.), що приво1

дить до зміни їхнього атомного номера і масового числа. Такі елемен1

ти називаються радіоактивними. У результаті їх розпаду утворюють1

ся різні частки або електромагнітне випромінювання яке здатне іоні1

зувати середовище.

Радіоактивні речовини розпадаються з визначеною для кожної

речовини, швидкістю. Число ядер даного елемента, яке розпадається

за одиницю часу ( А), пропорційне повному числу ядер N, тобто

À = -dN/dt = N, (2.79)

де – постійна радіоактивного розпаду, яка характеризує вірогі1

дність розпаду на одне ядро за одиницю часу. Чим більша , тим

більша швидкість розпаду.

Цей процес також може бути описаний формулою:

Nt = No (-t), (2.80)

де Nt і No – число радіоактивних ядер в початковий момент та через

період часу t відповідно.

Тобто швидкість розпаду А є активність радіонуклідів. У системі

одиниць СИ за одиницю активності прийняте одне ядерне перетво1

рення в секунду. Ця одиниця одержала назву бекерель (Бк). Позаси1

стемною одиницею виміру активності є Кюрі (Ки). Це активність

радіонукліда в джерелі, в якому відбувається 3,7 · 1010 актів розпаду в

одну секунду. Одиниця активності кюрі відповідає активності 1 г Ra.

Частки, що випускаються радіоактивним джерелом утворюють

потік, якій вимірюється числом часток у 1 с. Число часток, що прихо1

диться на одиницю поверхні (квадратний сантиметр), є густина пото1

ку часток (часток/ (хв · см2), часток./(с · см2).

У дозиметрії застосовуються питома активність Аm (Бк/кг), об’єм1

на Аv (Бк/м3) і поверхнева Аs (Бк/м2) активності джерел.

Постійна розпаду зв’язана з періодом напіврозпаду Т1\2, тобто періо1

дом за який кількість активних ядер зменшується удвічі співвідношенням

258

259

Т1/2 = 0,693/. (2.81)

Кожний ізотоп має свої значення Т1/2. Наприклад, для калію–40

Т1/2=1,28·109 років, цезію–137 Т1/2=30 років, стронцію–90 Т1/2=28 ро1

ків, йоду–131Т1/2=8 діб.

У результаті радіоактивних перетворень виникають різні частки –

(альфа), (бета), n (нейтрони ), фотони – (гама), R (рентгенівські)

та ін., які мають різні енергетичні параметри і здатність іонізувати

середовище.

1випромінювання – потік позитивно заряджених часток (ядер ато1

мів гелію), що утворюються при розпаді ядер або при ядерних реакці1

ях. Вони мають велику іонізуючу дію, але малу проникаючу здатність.

1випромінювання – потік негативно заряджених часток (електронів)

або позитивних (позитронів), що утворюються при розпаді ядер або

нестійких часток. Питомий пробіг 1часток у повітрі складає приблизно