Захист від іонізуючого випромінювання Загальні 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 опромінюється джерелами природного походження (космічного та земного). На частку земного припадає 5/6 природного опромінювання, 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 використовуються в будівництві та інших галузях господарства. В золі, яка утворюється 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 опромінювання для населення, яке мешкає в цьому районі.

Дослідження показали, що значна частина природного опромінювання 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 закритих приміщеннях активність радону може досягати кількох тисяч Бк/м³. Крім зазначеного, проблема іонізуючого опромінювання пов’язана з рядом технологій, які використовуються в сучасному суспільстві. 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% електроенергії виробляється на атомних електростанціях (АЕС). У той же час, усі компоненти ядерного паливного циклу створюють значну радіаційну проблему (добування та збагачення урану, його транспортування, спалювання уранового палива та зберігання відходів). Особливо катастрофічні 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 медичні 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 промисловості та науці джерелами ІВ є установки рентгеноструктурного аналізу, радіаційні дефектоскопи, товщиноміри, високовольтні електровакуумні прилади та ін. Таким чином, людина підпадає під вплив ІВ різноманітних джерел і тому питання захисту від них (чи радіаційна безпека) перетворюються в одну з найважливіших проблем сучасності.

Основні поняття і характеристик іонізуючого випромінювання

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, тканинний зважуючий фактор, час напіввиведення з організму тощо.

Радіоактивність (А) – самовільне перетворення (розпад) атомних ядер деяких хімічних елементів (урану, торію, радію та ін.), що приводить до зміни їхнього атомного номера і масового числа. Такі елементи називаються радіоактивними. У результаті їх розпаду утворюються різні частки або електромагнітне випромінювання яке здатне іонізувати середовище.

Радіоактивні речовини розпадаються з визначеною для кожної речовини, швидкістю.

Тобто швидкість розпаду є активність радіонуклідів. У системі одиниць СИ за одиницю активності прийняте одне ядерне перетворення в секунду. Ця одиниця одержала назву бекерель (Бк). Позасистемною 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 приходиться на одиницю поверхні (квадратний сантиметр), є густина потоку часток (часток/ (хв · см²), часток./(с · см²).

У результаті радіоактивних перетворень виникають різні частки –α (альфа), β (бета), n (нейтрони ), фотони – γ (гама), R (рентгенівські) та ін., які мають різні енергетичні параметри і здатність іонізувати середовище.

α - випромінювання – потік позитивно заряджених часток (ядер атомів гелію), що утворюються при розпаді ядер або при ядерних реакціях. Вони мають велику іонізуючу дію, але малу проникаючу здатність.

β - випромінювання – потік негативно заряджених часток (електронів) або позитивних (позитронів), що утворюються при розпаді ядер або нестійких часток. Питомий пробіг β-часток у повітрі складає приблизно 3,8 м/МеВ. Іонізуюча здатність β-часток на два порядки нижче α-часток.

γ - випромінювання є короткохвильове електромагнітне випромінювання (фотонне випромінювання). Воно має місце при змінах енергетичного стану атомних ядер, а також при ядерних перетвореннях.

Рентгенівське випромінювання це також електромагнітне (фотонне) випромінювання, яке утворюється при змінах енергетичного стану електронних оболонок атома (зупинці або гальмуванні електронів великих швидкостей). Гамма та рентгенівські випромінювання мають невелику іонізуючу дію, але дуже велику проникаючу здатність. Основні характеристики іонізуючих випромінювань подані у таблиці 2.29.

Таблиця 2.29