ства,продажиииспользованияВДТиПЭВМ.Времянепосредственной работы с ВДТ и ПЭВМ должно быть для взрослых пользователей не более 6 часов в смену, а для студентов и школьников – не более 4 часов в день.

Особым видом электромагнитного излучения является лазерное излучение, которое генерируется в специальных устройствах, называемых оптическими квантовыми генераторами, или лазерами. Эти устройства широко применяются в различных областях науки

итехники, при обработке различных материалов, в медицине, в системесвязидляпередачисигналовполазерномулучу,дляполучения объемных изображений предметов – голограмм и других областей.

Лазерное излучение – электромагнитное излучение, генерируемое в диапазоне волн 0,2–1000 мкм. Наиболее часто используются лазеры с длинами волн, мкм: 0,34; 0,49–0,51; 0,53; 0,694; 1,06 и 10,6.

Для обеспечения безопасности лазерного излучения нормируют его в соответствии с санитарными нормами СН 2392-81 «Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров».

5.2Нормирование воздействий радиационного характера

Втечение своей жизни и всего биологического развития человек облучался и в настоящее время продолжает подвергаться воздействию радиоактивного излучения от естественного природного фона. Это относится ко всему населению земного шара. Речь идет о естественной радиоактивности. Естественные источники излучения, производящие этот фон, разделяют на две категории: внешнего

ивнутреннего облучения. К внешним источникам относятся космические (галактические) излучения, солнечная радиация, излучения от горных пород земной коры и воздуха. Облучают нас даже собственные стены, то есть стройматериалы, из которых изготовлены здания и сооружения.

Например, в Швеции был измерен фон излучения почти в тысяче квартир (677 домов из 13 городов), построенных из различных материалов: деревянные, кирпичные, бетонные и каменные. Все они были построены до 1946 года, то есть до начала крупных испытаний атомного оружия. Результаты измерений показали, что в деревянных

72

строениях фоновые облучения человека примерно в два раза ниже, чем на открытой местности, в кирпичных – приблизительно такие же, бетонных – в два, а в гранитных примерно в четыре раза выше, чем на открытой местности.

Внутреннее облучение человека обусловлено теми естественными радиоактивными веществами, которые попадают внутрь организма с воздухом, водой, продуктами питания. Это радиоактивные газы, поступающие из глубины земных недр (радон, торон и др.), а также радиоактивный калий, уран, торий, рубидий, радий, которые входят в состав пищевых продуктов, растений и воды. Так, в пшеничном хлебе содержание урана в среднем составляет 41·10–8, гречневой крупе – 42·10–8, говядине – 1,4·10–8, рыбе – 1,1·10–8, молоке – 0,4·10–8 Бк/кг. Радиоактивный калий в большей степени накапливается в бобовых растениях: горохе, бобах, фасоли, сое.

Таким образом, радиация (от латинского слова radio – излучаю) представляет собой излучение, идущее от какого-либо тела. Радиоактивность – это природное явление, когда происходит самопроизвольный распад ядер атомов, при котором возникают излучения.

Радиоактивность – это способность ядер некоторых химических элементов самопроизвольно распадаться с образованием ядер новых химических элементов и испусканием ионизирующего излучения.

По своей физической природе это потоки элементарных, быстродвижущихся частиц, входящих в состав атомных ядер, а также их волновое электромагнитное излучение. Эти излучения имеют большуюэнергию.Ихобщимсвойствомявляетсяспособностьионизировать вещество, среду, в которой они распространяются: воздух, воду, металлы, человеческий организм и т. д. При этом нейтральные атомы и молекулы вещества распадаются на пары положительно и отрицательно заряженных частиц – ионов.

Ионизация вещества всегда сопровождается изменением его основных физико-химических свойств, а для биологической ткани – нарушением ее жизнедеятельности. Поэтому радиоактивные излучения и оказывают на живой организм поражающее действие. Для ионизации вещества требуется затрата определенной энергии внешних сил. Поэтому, проникаяв вещество и ионизируя его, радиоактивное излучение постепенно теряет свою энергию. Чем больше

73

величина удельной ионизации, тем быстрее расходуется энергия излучений, т. е. тем меньший путь пройдет излучение в веществе до полной потери своей энергии. Поэтому чем больше ионизирующая способность излучения, тем меньше его проникающая способность, и наоборот.

Ионизирующие излучения – это электромагнитные излучения, которые создаются при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образуют при взаимодействии со средой ионы различных знаков.

Поражение человека радиоактивными излучениями возможно в результате как внешнего, так и внутреннего облучения. Внешнее облучение создается радиоактивными веществами, находящимися вне организма, а внутреннее – попавшими внутрь с воздухом, водой и пищей. Очевидно, что при внешнем облучении наиболее опасны излучения, имеющие высокую проникающую способность, а при внутреннем – ионизирующую.

Основные типы радиоактивных излучений делятся на две группы:

–группа корпускулярных излучений (альфа, бета, нейтронные);

–группа волновых (рентгеновские и гамма-излучения). Корпускулярные представляют собой потоки невидимых эле-

ментарных частиц, имеющих массу и диаметр. Волновые излучения имеют квантовую природу. Это электромагнитные волны в сверхкоротковолновом диапазоне.

Альфа-излучение представляет собой поток альфа-частиц, распространяющихся с начальной скоростью около 20 тыс. км/с. Их ионизирующая способность огромна, а так как на каждый акт ионизации тратится определенная энергия, то их проникающая способность незначительна: длина пробега в воздухе составляет 3–11 см, а в жидких и твердых средах – сотые доли миллиметра. Лист плотнойбумагиполностьюзадерживаетих.Надежнойзащитойотальфа- частицявляетсятакжеодеждачеловека.Посколькуальфа-излучение имеет наибольшую ионизирующую, но наименьшую проникающую способность, внешнее облучение альфа-частицами практически безвредно, но попадание их внутрь организма весьма опасно.

Бета-излучение – поток бета-частиц, которые в зависимости от энергии излучения могут распространяться со скоростью, близкой

74

к скорости света (300 тыс. км/с). Заряд бета-частиц меньше, а скорость больше, чем у альфа-частиц, поэтому они имеют меньшую ионизирующую, но большую проникающую способность. Длина пробега бета-частиц с высокой энергией составляет в воздухе до 20 м, воде и живых тканях – до 3 см, металле – до 1 см. На практике бетачастицы почти полностью поглощают оконные или автомобильные стеклаиметаллическиеэкранытолщинойвнесколькомиллиметров. Одежда поглощает до 50 % бета-частиц.

При внешнем облучении организма на глубину около 1 мм про- никает20–25 %бета-частиц.Поэтомувнешнеебета-облучениепред- ставляет серьезную опасность лишь при попадании радиоактивных веществнепосредственнонакожу(особеннонаглаза)илижевнутрь организма.

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов, скорость распространения которых достигает 20 тыс. км/с. Так как нейтроны не имеют электрического заряда, они легко проникают в ядра атомов и захватываются ими. При ядерном взрыве большая часть нейтронов выделяется за короткий промежуток времени. Они легко проникают в живую ткань и захватываются ядрами ее атомов. Поэтому нейтронное излучение оказывает сильное поражающее действие при внешнем облучении. Лучшими защитными материалами от них являются легкие водородсодержащие материалы: полиэтилен, парафин, вода и др.

Гамма-излучение – это электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращениях. Оно, как правило, сопровождает бета-распад, реже альфа-распад. По своей природе гамма-излучение представляет собой электромагнитное поле с длиной волны 10~8–10~и см. Оно испускается отдельными порциями (квантами) и распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность его значительно меньше, чем у бета-частиц и тем более у альфа-частиц. Зато гамма-излучение имеет наибольшую проникающую способность и в воздухе может распространятьсянасотниметров.Дляослабленияегоэнергиивдваразанеобходим слой вещества (слой половинного ослабления) толщиной: воды – 23 см, стали – около 3, бетона – 10, дерева – 30 см.

Хорошей защитой от гамма-излучений являются тяжелые металлы, например свинец, который для этих целей используется наиболее часто.

75

Рентгеновскиеизлучения(икс-лучи)былиоткрытыпервымииз всех ионизирующих излучений и наиболее хорошо изучены. У них тажефизическаяприрода(электромагнитноеполе)итежесвойства, что и у гамма-излучений. Их различают, прежде всего, по способу получения, и в отличие от гамма-лучей они имеют внеядерное происхождение. Излучение получают в специальных вакуумных рентгеновских трубках при торможении (ударе о специальную мишень) быстро летящих электронов.

Энергия квантов рентгеновских лучей несколько меньше, чем гамма-излучения большинства радиоактивных изотопов; соответственно несколько ниже их проникающая способность. Однако это второстепенные различия. Поэтому рентгеновские лучи широко используют вместо гамма-излучения, в частности для экспериментальногооблученияживотных,семянрастенийит.п.Сэтойцельюприменяютрентгеновскиеустановкидляоблучения(просвечивания)людей.

Лучшими защитными материалами от рентгеновских лучей являются тяжелые металлы и в частности свинец.

В настоящее время основными источниками радиоактивного загрязнения окружающей среды являются:

урановая промышленность, которая занимается добычей, переработкой, обогащением и приготовлением ядерного топлива. Основным сырьем для этого топлива является уран-235. Аварийные ситуации могут возникнуть при изготовлении, хранении и транспортировке тепловыделяющих элементов (твэлов). Однако вероятность их незначительная;

ядерные реакторы разных типов, в активной зоне которых сосредоточены большие количества радиоактивных веществ;

радиохимическая промышленность, на предприятиях которой производится регенерация (переработка и восстановление) отработанного ядерного топлива. Они периодически сбрасывают сточные радиоактивные воды, хотя и в пределах допустимых концентраций, но тем не менее в окружающей среде неизбежно могут накапливаться радиоактивные загрязнения. Кроме того, некоторое количество радиоактивного газообразного йода (йод-131) все-таки попадает в атмосферу;

места переработки и захоронения радиоактивных отходов из-

за случайных аварий, связанных с разрушением хранилищ, также могут явиться источниками загрязнения окружающей среды;

76

использование радионуклидов в народном хозяйстве в виде за-

крытых радиоактивных источников в промышленности, медицине, геологии, сельском хозяйстве и других отраслях. При нормальном хранении и использовании этих источников загрязнение окружающей среды маловероятно. Однако в последнее время появилась определенная опасность в связи с использованием радиоактивных источников в космических исследованиях и астронавтике. При запуске ракет-носителей, а также при посадке спутников и космических кораблей возможны аварийные ситуации.

ядерные взрывы и возникающее после взрыва радиоактивное загрязнениеместности(могутбытькаклокальные,такиглобальные выпадения радиоактивных осадков). Масштабы и уровни радиоактивных загрязнений при этом зависят от типа ядерных боеприпасов, вида взрывов, мощности заряда, топографических и метеорологических условий.

Физические характеристики ионизирующего излучения

Активность. Количество радионуклида принято называть активностью. Активность – число самопроизвольных распадов радионуклида за единицу времени. Единицей измерения активности в системе СИ является беккерель (Бк). 1 Бк = 1 распад/с. Внесистемной единицей активности является ранее используемая величина Кюри

(Ки). 1 Ки = 3,7·1010 Бк.

Понятие и виды доз излучения

Когда ионизирующее излучение проходит через вещество, то на него оказывает воздействие только та часть энергии излучения, которая передается веществу, поглощается им. Порция энергии, переданная излучением веществу, называется дозой.

Экспозиционнаядозарентгеновскогоигамма-излученияD0

определяется по ионизации воздуха и представляет собой отношениесуммарногозарядаdQ всехионоводногознака,созданныхввоздухе, когда все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха массой dm, полностью остановились, к массе воздуха в указанном объеме:

D0 = dQdm.

77

Единица измерения – кулон на килограмм (Кл/кг). Используется и внесистемная единица измерения – рентген, Р (1 Р = 2,25·10–4 Кл/кг).

Мощность экспозиционной дозы Р0 – приращение экспозиционной дозы в единицу времени:

P0 = dD0 dt.

Единица измерения – ампер на килограмм (А/кг). Внесистемная единица – Р/с (1 А/кг = 3,88 Р/с).

Поглощение энергии излучения объектами неживой природы характеризуется следующими параметрами.

Поглощенная доза излучения D – это энергия ионизирующе-

го излучения dE, поглощенная облучаемым веществом и рассчитанная на единицу его массы dm:

D = dEdm.

Единица измерения поглощенной дозы – грей, Гр. Внесистемная единица – рад, 1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг.

Мощность поглощенной дозы Р – приращение поглощенной дозы излучения dD в единицу времени:

P = dDdt , Гр/с.

При характеристике поглощения облучения биологическими объектами используются следующие понятия:

Эквивалентная доза Н – основная дозиметрическая величина в области радиационной безопасности, введенная для оценки возможного ущерба здоровью человека от хронического воздействия ионизирующего излучения произвольного состава. Эквивалентная доза равна произведению поглощенной дозы на средний коэффициент качества k (табл. 1), учитывающий биологическую эффективность разных видов ионизирующих излучений:

H = D k.

78

Измеряется в зивертах, Зв, внесистемная единица – бэр, 1 Зв = 100 бэр.

Значение коэффициента качества k

для различных видов ионизирующего излучения

Мощность эквивалентной дозы – приращение эквивалентной дозы в единицу времени.

M = dHdt.

Единица мощности эквивалентной дозы – зиверт в секунду, Зв/с, 1 Зв/с = 100 бэр/с.

Эффективная эквивалентная доза (ЭЭД) Не – сумма про-

изведений эквивалентной дозы, полученной каждым органом НТ на соответствующий весовой коэффициент WТ, учитывающий различную чувствительность органов к излучению, равный отношению риска смерти в результате облучения органа или ткани к риску смерти от облучения всего тела при одинаковых эквивалентных дозах (табл. 2).

ЭЭД обеспечивает сравнимость и приведение неравномерного облучения тела к такой же оценке его последствий, как и при равномерном облучении:

He = ∑HТ WТ.

79

Нормирование воздействий ионизирующих излучений

К основным правовым нормативам в области радиационной безопасности относятся Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» № 3-Ф3 от 09.01.96 г., Федеральный закон «Осанитарно-эпидемиологическомблагополучиинаселения»№52-ФЗ от 30.03.99 г., Федеральный закон «Об использовании атомной энергии» № 170-ФЗ от 21.11.95 г., а также Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). Документ относится к категории санитарных правил ( СП 2.6.1.758-99), утвержден Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 2 июля 1999 года и введен в действие с 1 января 2000 года. Нормы радиационной безопасности включают

всебя термины и определения, которые необходимо использовать

врешении проблем радиационной безопасности. Они также устанавливают три класса нормативов: основные дозовые пределы; допустимые уровни, являющиеся производными от дозовых пределов; пределыгодовогопоступления,объемныедопустимыесреднегодовые поступления, удельные активности, допустимые уровни загрязнения рабочих поверхностей и т. д.; контрольные уровни.

Нормирование ионизирующих излучений определяется характером воздействия ионизирующей радиации на организм человека. При этом выделяются два вида эффектов, относящихся в медицинской практике к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, аномалии развития плодаидр.)истохастические(вероятностные)беспороговыеэффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).

80

Обеспечение радиационной безопасности определяется следующими основными принципами:

1.Принцип нормирования – непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения.

2.Принцип обоснования – запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает рисквозможноговреда,причиненногодополнительнымкестественному радиационному фону облучения.

3.Принцип оптимизации – поддержание на возможно низком

идостижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц, при использовании любого источника ионизирующего излучения.

НРБ-99 подчеркивают, что снижение риска до возможно низкого уровня (оптимизацию) следует осуществлять с учетом двух обстоятельств:

– предел риска регламентирует потенциальное облучение от всех возможных источников. Поэтому для каждого источника при оптимизации устанавливается граница риска;

– при снижении риска потенциального облучения существует минимальный уровень риска, ниже которого риск считается пренебрежимым и дальнейшее снижение риска нецелесообразно.

Предел индивидуального риска для техногенного облучения лиц из персонала принимается 1,0·103 за 1 год, а для населения

5,0·105 за 1 год.

Уровень пренебрежимого риска разделяет область оптимизации риска и область безусловно приемлемого риска и составляет 106 за 1 год.

НРБ-99 вводят следующие категории облучаемых лиц:

– персонал и лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б).

Основныедозовыепределыоблучаемыхлицизперсоналаинаселения не включают в себя дозы от природных, медицинских источников ионизирующего излучении и дозу вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

81