10.2. Источники ионизирующих излучений

Источники ионизирующего излучения могут быть как природными, так и техногенными, специально созданными для их полезного применения или являющимися побочными продуктами этой деятельности.

В настоящее время известно более 40 естественных радиоактивных веществ и свыше 1000 получено искусственным путем. Многие из них находят широкое применение в различных сферах народного хозяйства и могут присутствовать в воздухе в виде газов и аэрозолей.

В природе существует радиационный фон, который вызывает внешнее и внутреннее облучение организма человека. Источниками облучения являются космическое излучение, естественные радиоактивные вещества, которые содержатся в почве, воде, строительных материалах, воздухе и т.д.

Определенный вклад в радиационный фон вносят искусственные источники: сжигание различных видов топлива, ядерные взрывы, выбросы предприятий атомной промышленности и других производств. Выделение радиоактивных аэрозолей может иметь место при механической и химической обработке радиоактивных материалов и руд, переработке облученных веществ, обработке радиоактивных отходов, при многих процессах, связанных с измельчением, пересыпанием, возгонкой, истиранием. Работа с радиоактивными веществами в открытом виде может сопровождаться загрязнением воздуха, оборудования, помещения, спецодежды и открытых частей кожи работников радиоактивными аэрозолями, газами, парами и растворами.

При ряде технологических процессов (при работе реакторов, ускорителей, получении и переработке руд и минералов, содержащих естественные радиоактивные вещества, и др.) могут образовываться радиоактивные газы. При расщеплении урана в реакторах выделяются радиоактивные ксенон Xe, криптон Kr и аргон Ar; при переработке ториевых и урановых руд образуются газообразные торон и радон Rn. Загрязнение воздуха радоном может происходить при использовании радоновых источников, вскрытии ампул с радием, радоном и других операциях с радиоактивными веществами. Строительные конструкции помещений, отделочные материалы могут поглощать радиоактивные вещества, создавая источники вторичного поступления последних в производственные или лабораторные помещения.

Наиболее распространенным способом применения радиоактивных веществ в закрытом виде является гамма-дефектоскопия, при которой непосредственно используются свойства гамма лучей проникать через материалы и засвечивать фотопленку, где фиксируются дефекты материалов.

Гамма-дефектоскопия получила широкое распространение во многих отраслях промышленности: в машиностроении, судостроении, строительстве мостов и других сооружений, металлургии и т. д. В качестве источника гамма-излучения используются искусственные радиоактивные изотопы (кобальт – Со⁶⁰, селен – Sе⁷⁵, серебро – Аg¹¹⁰ и др.). Наиболее часто используется Со⁶⁰ с периодом полураспада 5,3 года. Активность источников излучения может быть от 0,5 до 20,0 г-экв радия.

Гамма-дефектоскопия может проводиться либо непосредственно на производстве, либо в лабораторных условиях. При гамма-дефектоскопии в лабораторных условиях чаще используются аппараты, в которых применяется Со⁶⁰. В зависимости от активности источника аппараты размещают либо в изолированных помещениях (с вынесенным пультом управления), либо в общих помещениях лабораторий. Основными элементами их конструкции являются контейнер для хранения радиоактивного источника и проводящий шланг, по которому движется ампула с изотопом и устройством для размещения проверяемого изделия и фотопленки. Наиболее опасным моментом при работе этих аппаратах является прохождение ампулы по шлангу из контейнера для хранения в рабочий контейнер; в этот момент гамма-излучение может быть наиболее велико.

Следует учитывать облучение как прямым пучком гамма-лучей, так и рассеянным гамма-излучением, причем наиболее опасным является излучение, идущее от предмета, на который падает пучок гамма-лучей под углом 90°.

При гамма-дефектоскопии в цеховых условиях или на объектах используются переносные контейнеры с радиоактивными изотопами. Контейнеры изготовляются из свинца различной толщины в зависимости от мощности источника. На место работы контейнеры переносятся либо в специальных тележках, либо с помощью длинных ручек.

Для хранения ампул с радиоактивными веществами устраиваются специальные хранилища, состоящие из собственно хранилища, мастерской для перезарядки и ремонта, рабочего помещения для дежурного. Контейнеры с ампулами хранятся в специальных колодцах, закрытых крышками.

Ядерные реакторы устанавливаются на атомных электростанциях, а также используются в экспериментальных целях. В основной части реактора – активной зоне – происходит цепная реакция. В активной зоне находится тепловыделяющий элемент, содержащий ядерное горючее. В качестве горючее применяются изотопы урана U²³⁵ и U²³³, плутония Рu²³⁹ и др. При цепной реакции наблюдается испускание большого количества нейтронов и гамма-лучей, сопровождающееся выделением значительных количеств тепла. В результате распада изотопов образуются многочисленные продукты распада, которые являются источниками альфа-, бета- и гамма-излучения.

Рентгеновские лучи применяются в промышленности для дефектоскопии металлических изделий, рентгеноструктурного и спектрального анализа. В медицинской практике рентгеновские установки используются для рентгенодиагностики и рентгенотерапии.

Основным неблагоприятным фактором при работе на рентгеновских установках является внешнее облучение обслуживающего персонала (местное и общее), а также лиц, находящихся в соседних, выше или ниже расположенных помещениях. Наиболее опасными, с точки зрения облучения, являются некоторые операции при рентгеноструктурном анализе (установка камер, центровка образцов и др.), при работе на переносных передвижных рентгеновских аппаратах в медицинской практике, при рентгенодиагностике, связанной с исследованием внутренних органов.

Радон может выделяться из горных пород, загрязняя окружающую среду.

Источниками ионизирующих излучений на железнодорожном транспорте являются (рис. 10.1):

Рис. 10.1. Источники ионизирующих излучений на транспорте

• естественный природный фон;

• техногенный повышенный фон (применение для балластной призмы и насыпи щебня и песка с повышенным содержанием радионуклидов, пункты подготовки вагонов из-за очистки подвижного состава и тары при радиоактивном загрязнении);

• техногенное опасное излучение (при перевозке, погрузке, выгрузке и хранении радиоактивных материалов, в местах складирования загрязнённых конструкций и тары, в местах радиоактивного заражения местности и транспортных сооружений);

• излучения технических устройств (УФ-излучение мощных искусственных источников света, рентгеновская и изотопная диагностика устройств и конструкций).