2 курс-20251107T190057Z-1-001 / Война / Учебное пособие Безопасность жизнедеятельности

221

Производные единицы СИ, используемые в дозиметрии ионизирующих излучений, и их соотношения с внесистемными единицами приведены в таблице 8.6.

Радиационный фон

Все живое на Земле находится под непрерывным воздействием ионизирующих излучений. Нужно различать два компонента радиационного фона: естественный фон и техногенный фон, порожденный деятельностью человека. Человек постоянно подвергается воздействию естественного радиационного фона, который обусловлен космическим излучением и природными радиоактивными веществами, содержащимися в земле, воде, воздухе и всей биосфере. Природные источники излучения можно разделить на космические и земные.

Космическое излучение достигает Земли в виде частиц, обладающих огромной энергией, часть которой расходуется на столкновение с ядрами атомов атмосферных газов, в результате на высоте 20 км возникает вторичное высокое энергетическое излучение, состоящее из мезонов, нейтронов, протонов, электронов.

При естественном фоне от 0,10-0,15 мкЗв/ч до 0,26-0,30 мкЗв/ч население России за год может получить дозу 0,8-2,6 мЗв. Люди, живущие на уровне моря, из-за космических лучей получают в среднем эффективную эквивалентную дозу около 0,3 мЗв в год, люди, живущие выше 2000 м над уровнем моря, получают дозу облучения в несколько раз больше.

Основная масса радиоактивных элементов Земли содержится в горных породах, составляющих земную кору. Отсюда радиоактивные элементы переходят в растения и, наконец, вместе с растениями попадают в организм животных и человека. Большая роль в этом круговороте принадлежит подземным водам. Они вымывают радиоактивные элементы горных пород, переносят их с одних мест на другие - так осуществляется обмен между живой и неживой природой.

Другой процесс, приводящий к распространению радиоактивных веществ в биосфере, - выветривание горных пород. Мельчайшие частицы, образовавшиеся в результате разрушения горных пород, под действием воды, льда, непрерывных колебаний температуры и других факторов переносятся ветром на значительные расстояния.

Говоря о роли земной коры в создании естественного радиационного фона, целесообразно подробнее остановиться на роли газа радона - невидимого, не имеющего вкуса и запаха тяжелого газа (в 7,5 раз тяжелее воздуха). В природе радон встречается как продукт радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада урана 238U и тория -

222

232Th (соответственно, 222Ra и 220Ra). Радон высвобождается из земной коры повсеместно. Радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответственен примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях.

Количество радона в жилых помещениях не должно превышать 200 Бк/м3.

Впроцессе жизнедеятельности растения усваивают, а некоторые

инакапливают в себе радиоактивные вещества, содержащиеся в почве, воде и в воздухе. Из всех радиоактивных веществ лучше всего усваивается растениями калий. Радиоактивность растений увеличивается от применения калийных удобрений, которые приводят одновременно к повышению урожайности и улучшению качества различных сельскохозяйственных культур (повышение сахаристости сахарной свеклы, крахмалистости зерен озимой пшеницы и т.д.) (табл. 8.7).

Техногенный радиационный фон обусловливается использованием полезных ископаемых рудного характера (апатитовая, железная, урановая, гранитный щебень и др.), твердых и жидких углеводородов, работой АЭС, использованием радиоизотопов в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и других отраслях хозяйства. Среднегодовая доза облучения человека за счет техногенного фона составляет около 2-3 мЗв.

Таблица 8.7. Количество калия, употребляемого человеком с пищей

Таким образом, за счет естественного и техногенного фона средняя годовая доза облучения человека может составлять до 8 мЗв в год. Детальное изучение влияния радиационного фона в дозе 1-10 мЗв

223

в год не выявило каких-либо изменений в состоянии здоровья человека, уровне заболеваемости и изменения продолжительности жизни.

Факторы радиационного воздействия на население за счет естественного и техногенного фона

За счет естественного и техногенного фона человек подвергается облучению двумя способами.

Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи. В этом случае речь идет о внешнем облучении. Оно связано с γ- n-излучением радионуклидов, содержащихся в верхнем слое почвы, в воде, в нижних слоях атмосферы.

Внутреннее облучение вызвано попаданием радиоактивных веществ внутрь организма с воздухом, водой, пищей. В районах с нормальным фоном радиации доза внутреннего облучения 1,35 мЗв в год. Попавшие в организм радиоактивные вещества постепенно выводятся из организма.

Нормы радиационной безопасности

С 1996 г. в России действует Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» (№ 3-ФЗ). В нем приведены основные понятия некоторых принятых терминов и установлено государственное нормирование в области обеспечения радиационной безопасности.

Радиационная безопасность населения - состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.

Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) разработала предельно допустимые уровни радиационного воздействия на человека. В нашей стране они приняты в виде Санитарноэпидемиологических правил и норм СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-99-2009). Нормы, приведенные в этом нормативе распространяются на следующие виды воздействия ионизирующего излучения на человека:

в условиях нормальной эксплуатации техногенных источников облучения;

в результате радиационной аварии;

от природных источников излучения;

при медицинском облучении.

Категории потенциально облучаемых лиц разделены на 2 кате-

гории:

персонал (группы А и Б);

224

все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.

Для облучаемых лиц устанавливается 3 класса нормативов:

1)основные пределы доз;

2)допустимые уровни многофакторного облучения (для одного радионуклида, пути поступления или одного вида внешнего излучения), являющиеся производными от основных пределов доз:

пределы годового поступления (ПГП);

допустимая среднегодовая объемная активность (ДОА),

среднегодовая удельная активность (ДУА);

3) контрольные уровни (дозы, уровни, активность, плотность потоков).

Их значения должны учитывать достигнутый в учреждении уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого.

Предельно допустимая эффективная доза:

для персонала (профессиональных работников группы А) - лиц, которые постоянно или временно непосредственно работают с источниками ионизирующих излучений, - 20 мЗв (2 бэр) в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв (5 бэр) в год;

основные пределы доз персонала группы Б равны 1/4 значений для персонала группы А;

для населения, включая лиц из группы А и Б вне сферы условий производственной деятельности, - 1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв (0,5 бэр) в год.

Считается, что профессиональные работники за время трудовой

деятельности могут получить облучение до 1 Зв (100 бэр). Для добровольцев по ликвидации последствий радиационной аварии и спасателей в соответствии с рекомендациями МКРЗ допускается однократное облучение до 150 мЗв в год (с разрешения территориальных органов Роспотребнадзора).

Для женщин в возрасте до 45 лет, работающих с источниками излучения, вводятся дополнительные ограничения: эквивалентная доза на поверхности нижней части области живота не должна превышать 1 мЗв в месяц, а поступление радионуклидов в организм за год не должно быть более 1/20 предела годового поступления для персонала. При проведении рентгенологического исследования опасными для плода является 1-10 неделя гестационного периода. Рентгенологическое исследование по медицинским показаниям женщинам можно делать спустя 10 дней от последних месячных.

225

Краткая характеристика радиационных аварий

Расширяющееся внедрение источников ионизирующих излучений в промышленность, в медицину и научные исследования, наличие на вооружении армий ядерного оружия, а также работа человека в космическом пространстве увеличивают число людей, подвергающихся воздействию ионизирующих излучений. На территории Российской Федерации в настоящее время функционирует порядка 400 «стационарных» радиационно-опасных объектов (РОО): атомные электростанции, радиохимические производства, хранилища радиоактивных отходов, ядерные объекты Министерства обороны России и др.

Несмотря на достаточно совершенные технические системы по обеспечению радиационной безопасности персонала и населения, разработанные в последние годы, сохраняется определенная вероятность повторения крупномасштабных радиационных аварий. Не исключена возможность транспортных радиационных аварий (в том числе с ядерным оружием), локальных аварий, связанных с хищением и утерей различных приборов, работающих на основе радионуклидных источников, а также в результате использования радиоактивных веществ в диверсионных целях.

Радиационная авария- потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями работников (персонала), стихийными бедствиями или иными причинами, которая могла привести или привела к облучению людей выше установленных норм или радиоактивному загрязнению окружающей среды (НРБ-99-2009).

Зона радиационной аварии - территория, на которой установлен факт радиационной аварии. Различают очаг аварии и зоны радиоактивного загрязнения местности.

Очаг аварии - территория разброса конструкционных материалов аварийных объектов и действия α-, β- и γ-излучений.

Зона радиоактивного загрязнения - местность, на которой произошло выпадение радиоактивных веществ.

Классификация радиационных аварий

Аварии на хранилищах радиоактивных отходов представляют большую опасность, так как они могут привести к длительному радиоактивному загрязнению обширных территорий высокоопасными радионуклидами и вызвать необходимость широкомасштабного вмешательства. Подобный аварийный выброс произошел 29 сентября 1957 г. на комбинате «Маяк» (Челябинск-40). Был загрязнен участок местности шириной 9 км, длиной более 100 км. След протянулся через Челя-

226

бинскую, Свердловскую и Тюменскую области. Было эвакуировано 10 700 чел., проживающих на этой территории.

Ситуация, характерная для поверхностного хранения жидких радиоактивных отходов, возникла в 1967 г. на хранилище в районе оз. Карачай, когда в результате ветровой эрозии донных иловых отложений была значительно загрязнена прилегающая территория.

При аварии на радиохимическом производстве радионуклидный состав и величина аварийного выброса (сброса) существенно зависят от технологического участка процесса и участка радиохимического производства. Основной вклад в формирование радиоактивного за-

грязнения местности в такой ситуации могут вносить изотопы 90Sr,

134Сs, 137Сs, 238Рu, 239Рu, 240Рu, 241Рu, 241Am, 244Cm. Повышенный фон γ-

излучения на местности создают в основном 134Сs, 137Сs.

Аварии с радионуклидными источниками связаны с их использованием в промышленности, газо- и нефтедобыче, строительстве, исследовательских и медицинских учреждениях. Они могут происходить без их разгерметизации и с разгерметизацией.

Особенностью аварии с радиоактивным источником является сложность установления факта аварии. Как правило, подобная авария устанавливается по косвенным признакам после появления тяжелого радиационного воздействия.

Характер радиационного воздействия определяется видом радиоактивного источника, пространственными и временными условиями облучения. При аварии с ампулированным источником облучению может подвергнуться ограниченное число лиц, имевших непосредственный контакт с радиоактивным источником, с преобладающей клиникой общего неравномерного облучения и местного (локального) радиационного поражения отдельных органов и тканей. В случае разгерметизации радиоактивного источника возможно радиоактивное загрязнение местности. Примером сложной радиационной ситуации, связанной с облучением людей и обширным радиоактивным загрязнением территории вследствие нарушения хранения радиоактивных веществ, может быть облучение 137Сs группы людей в городе Гояния (Бразилия, 1987 г.). 12 сентября 1987 г. два человека обнаружили ампулу с порошком 137Сs. В результате распыления порошка в городе образовалось 7 относительно больших и до 50 мелких участков загрязнения. Загрязнению кожи и одежды, а также внутреннему облучению подверглись 249 чел., из числа которых у 129 развились острые радиационные поражения средней и тяжелой степеней тяжести, и 4 чел. погибли от острой лучевой болезни.

При аварии с ядерными боеприпасами в случае диспергирования

227

делящегося материала (механическое разрушение, пожар) основным фактором радиационного воздействия являются изотопы 239Рu и 241Аm, оксида трития (молекулярного трития) с преобладанием внутреннего облучения за счет ингаляции.

Аварии при перевозке радиоактивных материалов также возможны, несмотря на большое внимание их безопасности. Распространена перевозка гексафторид урана и соединений плутония. Соединения долгоживущего 239Pu - 24 тыс. лет, (обычно диоксид плутония) представляют опасность из-за α-излучения и высокой химической токсичности. Основным путем поступления аэрозоля диоксида плутония является ингаляционный.

Характер радиационного воздействия на людей, животных и окружающую среду при авариях на АЭС существенно зависит от состава радиоактивного выброса. В процессе ядерных реакций в реакторе создается большой комплекс радионуклидов, период полураспада кото-

рых лежит в пределах от нескольких секунд до нескольких сотен тысяч лет. 92Кr имеет период полураспада 1,84 с; 92Ru - 5,9 с; 131I - 8,1 сут; 90Sr

-28 лет; 137Сs - 30,2 года; 239Рu - 2,4*104 года, 143Се – 5*106 лет и т.д. Такой состав определяет особенности скорости снижения уровня радиации. По опыту Чернобыльской аварии установлено, что уровень радиации за первые сутки снижается в 2 раза, за месяц - в 5, за квартал

-в 11, за полгода - в 40 и за год - в 85 раз. При ядерных взрывах при семикратном увеличении времени радиоактивность за счет большого количества (более 50%) сверхкоротко- и короткоживущих изотопов уменьшается в 10 раз. Например, если уровень радиации через 1 ч с момента взрыва - 1000 мР/ч, то через 7 ч он составит 100, а через 49 ч -

10 мР/ч.

Радионуклидами, вносящими существенный вклад в облучение

организма и его отдельных органов (щитовидной железы и легких) при авариях на ядерных энергетических установках, являются: 131I, 132I, 133I,

134I, 135I, 132Те, 133Хе, 135Хе, 134Сs, 137Сs, 90Sr, 88Кr, 106Ru, 144Се, 238Рu (аэ-

розоль), 239Рu (аэрозоль). Для оценки поражающего действия и обеспечения эффективности последующего лечения важно знать еще некоторые характеристики представленных радионуклидов. Так, 131I имеет

период полувыведения 120 сут., выводится преимущественно с мочой; 137Сs - 140 сут., выводится с мочой и калом; 90Sr - 10 лет, выводится с

мочой.

Классы радиационных аварий

Классы радиационных аварий связаны, прежде всего, с их масштабами. По границам распространения радиоактивных веществ и по

228

возможным последствиям радиационные аварии подразделяются на локальные, местные, общие.

Локальная авария - это авария с выходом радиоактивных продуктов или ионизирующего излучения за предусмотренные границы оборудования, технологических систем, зданий и сооружений в количествах, превышающих регламентированные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облучение персонала, находящегося в данном здании или сооружении, в дозах, превышающих допустимые.

Местная авария - это авария с выходом радиоактивных продуктов в пределах санитарно-защитной зоны в количествах, превышающих регламентированные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облучение персонала в дозах, превышающих допустимые.

Общая авария - это авария с выходом радиоактивных продуктов за границу санитарно-защитной зоны в количествах, превышающих регламентированные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облучение населения и загрязнение окружающей среды выше установленных норм.

Санитарно-защитная зона - территория вокруг радиационного объекта, за пределами которой уровень облучения населения за счет нормальной эксплуатации радиационного объекта не превышает установленную для него квоту.

Зона наблюдения - территория за пределами санитарнозащитной зоны, на которой проводится радиационный контроль (НРБ- 99-2009).

Виды радиационных аварий по техническим последствиям

По техническим последствиям выделяются следующие виды радиационных аварий.

Проектная авария. Возможность возникновения такой аварии заложена в техническом проекте ядерной установки. Она относительно легко устранима.

Запроектная авария - возможность такой аварии в техническом проекте не предусмотрена, однако она может произойти.

Гипотетическая ядерная авария - авария, последствия которой трудно предугадать.

Реальная авария - это состоявшаяся как проектная, так и запроектная авария. Практика показала, что реальной может стать и гипотетическая авария (в частности, на Чернобыльской АЭС).

Аварии могут быть без разрушения и с разрушением ядерного

229

реактора. Отдельно следует указать на возможность возникновения аварии реактора с развитием цепной ядерной реакции - активного аварийного взрыва, сопровождающегося не только выбросом радиоактивных веществ, но и мгновенным гамма-нейтронным излучением, подобного взрыву атомной бомбы. Такая ситуация возможна при аварии реакторов на быстрых нейтронах.

Международная шкала событий на радиационно-опасных объектах

Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) разработана и рекомендована универсальная шкала оценки тяжести и опасности радиационных аварий. Классифицируемые шкалой события относятся только к ядерной или радиационной безопасности. Шкала разделена на две части: нижняя охватывает уровни 1-3 и относится к инцидентам, а верхняя часть из четырех уровней (4-7) соответствует авариям. События, не являющиеся важными с точки зрения безопасности, интерпретируются как события нулевого уровня. Шкала является приблизительно логарифмической, ожидается, что число событий должно примерно в 10 раз уменьшаться для каждого более высокого уровня (табл. 8.8).

Фазы радиационных аварий

В результате крупномасштабных радиационных аварий из поврежденного ядерного энергетического реактора в окружающую среду выбрасываются радиоактивные вещества в виде газов и аэрозолей, которые образуют радиоактивное облако. Это облако, перемещаясь в атмосфере по направлению ветра, вызывает по пути своего движения радиоактивное загрязнение местности и атмосферы. Местность, загрязненная в результате выпадения радиоактивных веществ из облака, называется следом облака.

Характерной особенностью следа радиоактивного облака при авариях на АЭС является пятнистость (локальность) и мозаичность загрязнения, обусловленная многократностью выбросов, дисперсным составом радиоактивных частиц, разными метеоусловиями во время выброса, а также значительно более медленное снижение уровня радиации, чем при ядерных взрывах, обусловленное большим количеством долгоживущих изотопов.

Рассматривают три временные фазы радиационной аварии: раннюю, промежуточную и позднюю (восстановительную).

Ранняя фаза - это период от начала аварии до момента прекращения выброса радиоактивных веществ в атмосферу и окончания формирования радиоактивного следа на местности. Продолжительность

230