Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Радиационный контроль на продовольственных рынках. Учебное пособие.pdf
подошве. В отдельных случаях при работах, связанных с возможностью загрязнения радиоактивными веществами ног, применяется
специальная обувь – резиновые калоши, резиновые чуни, бахилы из
специальной резины, ботинки, сапоги из специальной резины, болотные сапоги и др.
Щитки. Для защиты лица и глаз от бета-излучений использу-
ются щитки из органического стекла.
Респираторы. Применяются для защиты дыхательных путей
от попадания радиоактивной пыли и газов. Если существует какаялибо вероятность в процессе работы выделения радиоактивных газов, нужно применять респираторы с химическими поглотителями
радиоактивных газов.
Халаты и комбинезоны из пластиката. Применяются обычно
при работе с большими активностями, при монтажных и ремонтных
работах в радиоизотопной лаборатории, при полевых работах с радиоактивными веществами и т. п.
Пневмокостюмы. Применяются при заходе в шкафы, боксы,
камеры, помещения, сильно загрязненные радиоактивной пылью
или парами, при авариях, ремонтно-монтажных работах и т. д.
При работе с радиоактивными веществами очень важно соблю-
дать дисциплину труда, выполнять существующие защитные мероприятия, применять индивидуальные защитные средства. Самое серьезное значение должно придаваться соблюдению личной гигиены,
знанию правил работы с радиоактивными веществами, правил дезактивации. В этом залог успеха обеспечения безопасного проведения работ, получения необходимых научных результатов без ущерба
для здоровья.
1.3 Основы радиационной гигиены
Радиационная гигиена – отрасль гигиенической науки, изуча-
ющей влияние источников ионизирующих излучений на здоровье
человека и общества в целом, объекты окружающей среды с целью
выявления этиологических моментов взаимосвязи и разработки мер
радиационной безопасности, направленных на защиту окружающей
среды, здоровья персонала и населения в целом, а также безопасность для животных.
21
В задачи радиационной гигиены входит:
• разработка критериев для оценки воздействия ионизиру-
ющего излучения и его источников на отдельных людей, объекты
окружающей среды и популяцию в целом;
• разработка способов и методов оценки, прогнозирование ра-
диационной обстановки, путей ее приведения в соответствии с разработанными критериями безопасности;
• разработка комплекса технических, административно- орга-
низационных и медико-санитарных мероприятий с целью обеспечения безопасных условий использования источников ионизирующих
излучений в сфере деятельности общества.
Радиационная гигиена в качестве важнейшей практической за-
дачи решает выработку и обоснование дозовых пределов внешнего
облучения человека и допустимых уровней внутреннего облучения,
радиационной безопасности лиц, работающих с источником ионизирующих излучений, а также обследуемых лиц при рентгеновском
исследовании и радиодиагностике. Не менее важно обеспечение защиты людей при работе с радионуклидами и ионизирующими источниками, при возможных аварийных ситуациях, охрана природной и антропогенной среды от радиоактивных загрязнений.
1.3.1 Гигиенические нормативы
Радиационная безопасность – состояние защищенности на-
стоящего и будущего поколения людей от неблагоприятного для их
здоровья воздействия источников ионизирующих излучений – комплекс профилактических мероприятий, направленных на организм
человека, объекты окружающей среды, отдельные группы населения, популяцию в целом, являющийся одним из разделов техники
безопасности при работе с источниками ионизирующих излучений.
Ответственность за соблюдением правил радиационной без-
опасности возлагается на руководителей предприятий и учреждений
(применяющих в своей деятельности источники ионизирующей радиации), а также на руководителей министерств и ведомств (в чьем
подчинении находятся данные предприятия и учреждениям).
Нарушение правил радиационной безопасности влечет за со-
бой дисциплинарную или административную ответственность,
22
а в случаях наиболее грубых нарушений и уголовную ответственность (статья 217 УК РФ).
В целом в настоящее время в стране создана достаточно на-
дежная и эффективная система радиационной безопасности. Радиационная безопасность персонала, населения и окружающей среды
считается обеспеченной, если соблюдаются основные принципы
радиационной безопасности и требования радиационной защиты,
установленные Федеральным законом «О радиационной безопасности населения», НРБ-99 и действующими санитарными правилами.
В основу действующей системы радиационной безопасности
положены принципы:
1. Недопущение возникновения детерминированных эффектов.
2. Ограничение приемлемым уровнем риска частоты формиро-
вания стохастических эффектов.
3. Уменьшение до приемлемых значений частоты проявления
неспецифической патологии.
Санитарное законодательство в области радиационной без-
опасности представлено:
1. Конституцией РФ
2. ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии»
3. ФЗ «Об охране атмосферного воздуха»
4. ФЗ «О радиационной безопасности населения»
5. ФЗ «Об использовании атомной энергии»
6. ФЗ «О порядке разработки радиационно-гигигиенических
паспортов организаций и территорий»
7. ФЗ «О порядке создания единой государственной системы
контроля и учета индивидуальных доз облучения граждан»
8. НРБ-99/2009, ОСПОРБ-99/2010. «Гигиенические требова-
ния к устройству и эксплуатации рентгеновских кабинетов, аппаратов и проведению рентгеновских исследований».
Основные санитарные правила работы с радиоактивными ве-
ществами и другими источниками ионизирующих излучений (ОСП99/2010) распространяются на все предприятия и учреждения всех
министерств и ведомств, где возможны производство, обработка,
применение, хранение, переработка, обезвреживание и транспортирование естественных и искусственных радиоактивных веществ
и других источников ионизирующих излучений. Этими правилами
23
руководствуются в своей работе службы, осуществляющие контроль
за обеспечением безопасности профессиональных работников и населения страны. Ответственность за выполнение ОСП-99/2010 возлагается на руководство учреждений. Производство, обработка, применение, хранение и транспортирование источников ионизирующих
излучений, переработка и обезвреживание радиоактивных отходов
осуществляется с разрешения и под контролем органов и учреждений санитарно-эпидемиологических служб, которым предоставляется вся необходимая информация для оценки возможной радиационной опасности для персонала и населения и выяснения санитарного
состояния соответствующего объекта. Оборудование, контейнеры,
упаковки, транспортные средства, аппараты, подвижные установки,
помещения, предназначенные для работ с применением источников ионизирующих излучений, должны иметь знаки радиационной
опасности.
1.3.2 Варианты утилизации радиоактивных отходов
К радиоактивным отходам относятся не подлежащие даль-
нейшему использованию материалы, растворы, газообразные среды, изделия, аппаратура, биологические объекты, грунт, отработавшее ядерное топливо, в которых содержание радионуклидов
превышает величины, установленные действующими правилами
ОСПОРБ-99/2010. Радиоактивные отходы представляют собой смесь
стабильных химических элементов и радиоактивных осколочных
и трансурановых радионуклидов. Радиоактивные отходы образуются: при эксплуатации и снятии с эксплуатации предприятий ядерного топливного цикла; в процессе реализации военных программ по
созданию ядерного оружия, консервации и ликвидации оборонных
объектов и реабилитации территорий, загрязненных в результате деятельности предприятий по производству ядерных материалов; при
эксплуатации и снятии с эксплуатации кораблей военно-морского
и гражданского флотов с ядерными энергетическими установками
и баз их обслуживания; при использовании изотопной продукции
в народном хозяйстве и медицинских учреждениях; в результате
проведения ядерных взрывов в интересах народного хозяйства, при
добыче полезных ископаемых, при выполнении космических программ, а также при авариях на атомных объектах.
24
Генеральной задачей безопасного захоронения РАО является
разработка таких способов их изоляции от биоцикла, которые позволят устранить негативные экологические последствия для человека
и окружающей среды на весь период сохранения отходами радиотоксичности.
Наиболее эффективным и безопасным решением проблемы
окончательного захоронения РАО является их захоронение в могильниках на глубине не менее 300-500 м в глубинных геологических
формациях с соблюдением принципа многобарьерной защиты и обязательным переводом ЖРО в отвержденное состояние. Опыт проведения подземных ядерных испытаний доказал, что при определенном выборе геологических структур не происходит утечки радионуклидов из подземного пространства в окружающую среду.
Пункт захоронения должен быть окружен зоной отчуждения,
в которой допускается появление радионуклидов, но за ее границами активность никогда не достигает опасного уровня. Посторонние объекты могут быть расположены не ближе, чем на расстоянии
3 радиусов зоны от пункта захоронения. На поверхности эта зона носит название санитарно-защитной, а под землей представляет собой
отчужденный блок горного массива, который необходимо изъять из
сферы человеческой деятельности на период распада всех радионуклидов, поэтому он должен располагаться за пределами месторождений полезных ископаемых, а также вне зоны активного водообмена.
Радиоактивные отходы по агрегатному состоянию подразделя-
ются на жидкие, твердые и газообразные.
Жидкие радиоактивные отходы – органические и неорганиче-
ские жидкости, пульпы и шламы, не подлежащие дальнейшему использованию. Жидкие радиоактивные отходы считаются радиоактивными, если в них удельная активность радионуклидов более чем
в 10 раз превышает значения уровней вмешательства, приведенные
в НРБ-99/2009.
Твердые радиоактивные отходы – отработавшие свой ресурс
радионуклидные источники, не предназначенные для дальнейшего применения материалы, изделия, оборудование, биологические
объекты, загрязненные объекты внешней среды, отвержденные
жидкие радиоактивные отходы, в которых удельная активность радионуклидов превышает значения минимально значимой удельной
25
активности. При неизвестном радионуклидном составе твердые
отходы считаются радиоактивными, если их удельная активность
больше:
– 100 кБк/кг – для бета-излучающих радионуклидов;
– 10 кБк/кг – для источников альфа-излучающих радиону-
клидов;
– 1,0 кБк – для трасурановых радионуклидов.
При известном радионуклидном составе газообразные отходы
считаются радиоактивными, если сумма отношений удельной активности радионуклидов к их минимально значимой активности превышает 1.
Твердые и жидкие радиоактивные отходы, содержащие корот-
коживущие изотопы с периодом полураспада не свыше 15 суток,
выдерживаются в течение времени, обеспечивающего снижение
активности до величин, при которых они рассматриваются как неактивные.
Единственным окончательным решением проблемы отходов
является полный естественный распад содержащихся в них радиоактивных продуктов.
Методы, которые применяют при переработке отходов, можно
условно разделить на две категории.
К первой категории относится выдержка – хранение отходов
в условиях, обеспечивающих абсолютную безопасность для здоровья людей до тех пор, пока все или почти все радионуклиды не распадутся.
Выдержка во времени – уникальный способ снижения актив-
ности отходов. Обычно при наличии в отходах смеси радиоактивных
элементов максимальный срок выдержки устанавливают по изотопу,
имеющий наибольший период полураспада, а сам срок принимают
равным 10 периодам полураспада (например, для отходов, содержа-
131
щих
I – 82 дня. За это время существенно снижается удельная ак-
тивность отходов (примерно в 1024 раза).
Метод, относящийся ко второй категории, предусматривает
разбавление при малом объеме и низкой удельной активности отходов до ничтожно малого уровня активности, не представляющего
опасности для здоровья человека. Кроме того, это способ пригоден
при наличии реальных условий для разбавления.
26
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое радиоактивная загрязненность окружающей сре-
ды, из чего она складывается?
2. Назовите методы радиоактивного контроля.
3. Что относится к объектам ветеринарно-санитарного надзора?
4. Назовите виды радиобиологического контроля.
5. Каковы методы радиологического контроля?
6. Назовите основные принципы техники радиационной без-
опасности на основе «Основных санитарных правил работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих
излучений» (ОСПОРБ-99/2009).
7. Перечислите группы изотопов по их радиотоксичности.
8. Какими средствами индивидуальной защиты необходимо
пользоваться при работе с радиоактивными источниками?
9. Назовите гигиенические нормативы работы с радиоактив-
ным сырьем.
10. Назовите виды утилизации радиоактивных отходов.
11. Назовите группы критических органов.
27
Глава 2
Физические основы радиобиологии.
Дозиметрия и радиометрия ионизирующих излучений
2.1 Характеристика элементарных частиц.
Масса ядра атома, дефект массы, ядерные силы,
ионизация и возбуждение. Виды ионизирующих излучений
и их характеристика
Строение вещества. Все в природе состоит из простых
и сложных веществ. К простым веществам относят химические элементы, к сложным – химические соединения. Мельчайшую частицу
химического элемента, которая является носителем его химических
свойств, называют атомом (от греч. atomos – неделимый). Мельчайшая частица сложного вещества – молекула; она состоит из атомов
одного или нескольких элементов.
В природе только инертные газы обнаруживаются в виде ато-
мов, так как их внешние оболочки замкнутые; все остальные вещества существуют в виде молекул.
Атом любого элемента можно разделить на субатомные (эле-
ментарные) частицы, и в этом случае он утратит свойства, характерные для данного элемента. К элементарным частицам относят
электроны, протоны, нейтроны, мезоны, нейтрино и ряд других.
Однако определение «элементарные» не означает, что эти частицы
простейшие, бесструктурные элементы материи. Электрон, например, так же многообразен, как и атом.
Вместе с тем изучение атомов всех элементов, входящих в пери-
одическую систему, в конечном итоге сводится к изучению свойств
и взаимодействию трех частиц – электронов, протонов и нейтронов.
Один элемент отличается от другого только числом и расположением этих частиц. В начале XX в. было выдвинуто несколько теорий строения атома, которые называли моделями атома. В 1911 г.
Э. Резерфорд предложил планетарную модель атома, которая была
развита Н. Бором (1913 г.). Согласно этой модели, в центре атома
расположено ядро, имеющее положительный электрический заряд.
Вокруг ядра перемещаются по эллиптическим орбитам электроны,
образующие электронную оболочку атома.
28
Рис. 1. Схематическое изображение слоев электронной оболочки
Электронная оболочка. В зависимости от энергии, которая
удерживает электроны при вращении вокруг ядра, они группируются на той или иной электронной орбите. Иначе электронную орбиту
называют уровнем или слоем. Число слоев у различных атомов неодинаковое. В атомах с большой атомной массой число орбит достигает семи. Их обозначают либо цифрами, либо буквами латинского
алфавита: K, L, М, N, О, Р, Q. Ближайший к ядру – K-слой. Число
электронов в каждом слое строго определенное. Так, K-слой имеет
не более двух электронов, L-слой – до 8, М-слой – до 18, N-слой –
до 32-х электронов и т.д. (рис. 1).
Электрон (e) – устойчивая элементарная частица с массой по-
коя, равной 0,000548 атомной единицы массы (а.е.м.), а в абсолютных единицах массы 9,1·10
–28
г. Энергетический эквивалент электрона составляет 0,000548·931 = 0,511 МэВ. Электрон несет один
элементарный отрицательный заряд электричества, т. е. наименьшее количество электричества, встречающееся в природе. Поэтому
в ядерной физике заряд электрона принят за единицу.
В атоме суммарное количество электронов на орбитах всегда
равно сумме протонов, находящихся в ядре. Например, атом гелия
содержит два протона в ядре и имеет два электрона на орбите, атом
натрия – 11 протонов в ядре и 11 электронов на орбитах, атом свинца – 82 протона в ядре и 82 электрона на орбитах и т. д. Вследствие
равенства суммы положительных и отрицательных зарядов атом
представляет собой электрически нейтральную систему. На каждый из движущихся вокруг ядра электронов действуют две равные,
противоположно направленные силы: кулоновская сила притягивает
29
электроны к ядру, а равная ей центробежная сила инерции стремится
вырвать электрон из атома. Кроме того, электроны, вращаясь по орбите, одновременно имеют собственный момент количества движения, т.е., подобно волчку, вращаются вокруг собственной оси. Собственный момент количества движения носит название «спин». Спины отдельных электронов могут быть ориентированы параллельно
или антипараллельно друг другу. Все это обеспечивает устойчивое
движение электронов в атоме.
При сообщении электронам извне дополнительной энергии они
могут переходить с одного энергетического уровня (орбиты) на другой или даже покидать пределы данного атома. Так, если воздействие
будет слабее энергии связи электрона с ядром, то электрон перейдет,
лишь с одного энергетического уровня на другой. Такой атом остается нейтральным, однако он отличается от остальных нейтральных
атомов этого химического элемента избытком энергии. Атомы, обладающие избытком энергии, называют возбужденными, а переход
электронов с одного энергетического уровня на другой, более удаленный от ядра, – процессом возбуждения. Поскольку в природе всякая система стремится перейти в положение, при котором ее энергия
будет наименьшей, то и атом из возбужденного состояния переходит
в первоначальное. Возвращение атома в обычное состояние сопровождается выделением избыточной энергии. Переход электронов
с внешних орбит на внутренние сопровождается рентгеновским излучением (рис. 2).
Рис. 2. Схема электронных переходов
При сильных электрических воздействиях электроны вырыва-
30