Мал.2. Зони зараження

 

Зони: А, Б, В, Г – відповідно зони помірного, сильного, небезпечного і надзвичайно небезпечного зараження.

Це пояснюється тим, що, як відомо, джерелами радіоактивного випромінювання  при ядерному вибуху є: продукти ділення (частки ділення) ядерних речовин (плутоній–249, уран–235, уран–238); радіоактивні ізотопи (радіонукліди), що утворюються у ґрунті під дією нейтронів – наведена активність; неподільна частина ядерного заряду.

Продукти ділення, що випадають з хмари вибуху, є первісною сумішшю біля 80 ізотопів 35 хімічних елементів середньої частини періодичної системи Д. І. Менделєєва. Майже всі утворені ядра ізотопів перевантажені нейтронами, тому нестабільні і зазнають b - розпад з випусканням g - квантів. Первинні ядра осколків  ділення далі зазнають у середньому 3 – 4 розпади і в кінці перетворюються у стабільні ізотопи. Всього на різних етапах радіоактивного розпаду виникає біля 300 різноманітних радіонуклідів.

Подібні картини лавиноподібного утворення часток ділення при аваріях на радіоактивно-небезпечних об’єктах не спостерігаються, а, отже, і сумарна активність радіонуклідів, що викидаються, у цьому випадку виявляється значно нижче.

1.      В зв’язку з тим, що при ядерному вибуху у складі радіонуклідів, що утворюється, провідне місце займають “не тривало живучі” радіонукліди, то спад рівня радіації на місцевості буде визначатись більш зігненою функцією.

 

Де: – рівень радіації на год t, р/год;

 – рівень радіації на 1 годину після вибуху, р/год;

 – поточний час після вибуху, год.

 

Графічний спад рівня радіації зображено на малюнку

 

Мал.3. Спад рівня радіації

 

Таким чином при кожному семикратному збільшенні часу відбувається десятиразове зменшення рівня радіації. Захист людей від впливу РЗ досягається укриттям їх у захисних спорудах ЦО (сховищах), використанням засобів індивідуального захисту (ЗІЗ), не вживанням забруднених продуктів харчування та води, застосуванням медичних засобів профілактики, дотриманням встановленого режиму радіаційного захисту, проведенням евакуації з небезпечних місць в безпечні райони.

 

2.1.5 Проникаюча радіація

Проникаюча радіація (ПР), як уражаючий фактор, являє собою потік g - променів (g- квантів) і нейтронів, що випромінюється з зони ядерного вибуху.

Розрізняють g - кванти та нейтрони миттєві, що випускаються в ході реакції ядерного вибуху, та “ті, що спізнюються” (осколочні), що утворюються в процесі розпаду осколків ділення після вибуху. Час дії ПР визначається часом підйому хмари вибуху на таку висоту, при якій іонізуючі випромінювання поглинаються товщею атмосфери і практично не досягають поверхні Землі. Він залежить від потужності боєприпасу та може складати 15 - 25 секунд. У додатку   наведені дози проникаючої радіації, які залежать від потужності ядерного боєприпасу та відстані до центру вибуху.

Основним параметром, що характеризує вражаючу дію проникаючої радіації, є доза випромінювання (Д), тобто кількість енергії іонізуючих випромінювань, поглиненою одиницею маси середовища, що опромінюється.

Так само, як і в умовах радіоактивного зараження, при дії ПР розрізняють дозу випромінювання в повітрі (експозиційну дозу) і поглинену дозу. Фізична суть цих параметрів така. Уражаюча дія проникаючої радіації визначається властивістю g - променів і нейтронів сильно іонізувати атоми середовища, в якому вони поширюються. Іонізуючи атоми і молекули, які входять до складу клітин, проникаюча радіація порушує функції окремих життєво важливих органів і систем.

Через те, що іонізацію безпосередньо в тканинах виміряти не можливо, вимірюють іонізацію в повітрі та роблять перерахунки на тканини.

Іонізуючу властивість проникаючої радіації в повітрі характеризують дозою випромінювання.

Доза випромінювання – це кількість енергії радіоактивних випромінювань, поглинутих одиницею об’єму середовища, яке опромінюється. Розрізняють експозиційну поглинуту та еквівалентну дозу.

Експозиційну дозу випромінювання  g- променів вимірюють позасистемною одиницею – рентген (Р). Один рентген – це така доза рентгенівського або g- випромінювання, яка в 1сухого повітря при температуріС і тиску 760 мм рт.ст. створює 2 млрд. пар іонів (або точніше). На практиці застосовують менші часткові одиниці: мілірентген (;) і мікро рентген (;).

У системі Сі експозиційна доза вимірюється в кулонах на кілограм (;). Звідси виходить, що одиниця опромінення в системі Сі (вона не має спеціальної назви) дорівнює 3876Р. Експозиційна доза в рентгенах досить надійно характеризує потенціальну небезпеку дії іонізуючих випромінювань при загальному і рівномірному опроміненні організму людини чи тварини. Рентген як одиниця вимірювання за своїм визначенням є кількісною характеристикою g чи рентгенівського випромінювання і нічого не говорить про кількість енергії, поглинутої об’єктом, який опромінюється. Через це для оцінки ступеня впливу випромінювання на організм введено поняття поглинута доза. Наприклад, І Р – це така доза рентгенівського або g- випромінювання, при якій у 1г повітря поглинається 87,7 ерг енергії, у 1мл м’яких тканин людини – 96 ерг (щоб підняти 1г на висоту 1мм потрібно енергії 98 ерг). Якщо на відстані 1м від 1г радію помістити 1г води або 1г м’якої тканини людини, то за 1год обидва зразки одержать дозу майже 1Р.

Поглинута доза радіації – це величина, яка характеризує енергію іонізуючого випромінювання, поглинутого одиницею маси речовини, яка опромінюється.

Одиниця випромінювання поглинутої дози тканинами організму в системі Сі – джоуль на кілограм Дж/кг. Дж/кг – це кількість енергії будь-якого виду іонізуючої речовини в 1кг. Крім цього, одиницею вимірювання поглинутої дози є грей – Гр, . Застосовують позасистемні одиниці – рад (це скорочення від англійського radiation absopbend dose – поглинута доза випромінювання), при якій кількість енергії, поглинутої 1г речовини, що опромінюється, відповідає 100 ерг.поглинутої речовини в тканинах.

Поглинута доза більш точно визначає вплив іонізуючих випромінювань на біологічні тканини організму, у яких різний атомний склад і щільність.

Уражаюча дія нейтронів пропорційна дозі, яка вимірюється також в радах, нейтрони і g- випромінювання ядерного вибуху діють на об’єкт практично одночасно. Тому уражаюча дія проникаючої радіації визначається сумою доз g- випромінювання і нейтронів (нуль біля символів доз показує, що вони визначаються перед захисною перепоною):

 

,

де - сумарна доза випромінювання, рад;

    - доза g- випромінювання, рад;

    - доза нейтронів, рад.

Доза випромінювання залежить від типу ядерного заряду, потужності та виду вибуху, а також від відстані до центру вибуху. Рентген і рад визначають кількість енергії (дозу), яку одержує об’єкт, а не характеризують час, за який вона одержана. Для оцінки дії іонізуючого випромінювання за одиницю часу застосовується поняття потужність дози.

Потужність дози – це доза, одержана за одиницю часу. Потужність дози випромінювання в повітрі вимірюють рентгенами за хвилину (Р/хв), рентгенами за годину (Р/год) або частковими одиницями: мілірентген за хвилину або за годину (мкР/хв, мкР/год). Відповідно прийнятим одиницям потужність поглинутої дози вимірюють радами за секунду або за хвилину (рад/c, рад/хв).

Еквівалентна доза опромінення. Різні види іонізуючого випромінювання при опромінюванні організму однаковими дозами приводять до різного біологічного ефекту, що пов’язано з неоднаковою питомою щільністю іонізації, викликаною ними. Так, кількість іонів, які утворюються під дією випромінювання на одиниці шляху в тканинах, тобто щільність іонізації α-частинками, у сотні разів вища, ніж від g-променів. Тому введено поняття відносна біологічна еквівалентність, яке показує співвідношення поглинутих доз різних видів випромінювання, що викликають однаковий біологічний ефект. Якщо умовно прийняти біологічну ефективність g- і - променів за одиницю, то для α-частинок вона буде дорівнювати десяти, а для повільних і швидких нейтронів відповідно п’яти і двадцяти.

Для обліку біологічної ефективності випромінювань введена одиниця поглинутої дози – біологічний еквівалент рентгена – бер. Один бер – це доза будь-якого виду випромінювання, яка створює в організмі такий же біологічний ефект, як 1Р рентгенівського або g-випромінювання.

Щоб урахувати нерівномірність ураження від різних видів випромінювань введено "коефіцієнт якості", на який необхідно перемножити величину поглинутої дози від певного виду випромінювання, щоб одержати еквівалентну дозу. Всі міжнародні та національні норми встановлені в еквівалентній дозі опромінення.

Несистемною одиницею цієї дози є бер, а в системі Сі – зіверт (Зв), .

Біологічна ефективність нейтронів у кілька разів більша ефективності g-променів.

Для вибухів великої потужності радіус ураження проникаючої радіації значно менший радіусів ураження ударною хвилею і світловим випромінюванням. Особливо важливого значення проникаюча радіація набуває при вибуху нейтронних боєприпасів, коли основна частина дози випромінювання утворюється швидкими нейтронами.

 Таблиця 1.

Дози випромінювання при повітряному вибуху нейтронного боєприпасу потужністю 1 тисяча тон

 

Відстань від епіцентру вибуху, м	Доза випромінювання, рад				Відстань від епіцентру, м		Доза випромінювання, рад
	g-випромінювання	нейтронів	сумарне	g-випромінювання			Нейтронів	Сумарне
3005007001000	100000300005000800	40000070000100001200	500000100000150002000	1200150018002000		3501004510		500100305	8502007515

 

g- промені та нейтрони дуже небезпечні, тому що можуть швидко поширюватися (із швидкістю світла), легко проникають в організм і уражають практично всі органи та системи.

Характерною особливістю проникаючої радіації є її властивість, подібно рентгенівським променям, проникати через різні матеріали.

Проникаюча радіація не виявляє помітного впливу на більшість предметів. Проте під її впливом темніє скло оптичних приладів і засвітлюються фотоматеріали, які знаходяться в світлозахисній упаковці, виводяться з ладу електронні прилади або такі прилади часто дають нереальні показники. При дії на електрообладнання виникають тимчасові (зворотні) і залишкові (незворотні) зміни електричних параметрів. Погіршуються діелектричні властивості ізоляційних матеріалів, виникають струми витоку. Деякі полімери (гума) залежно від характеру радіації твердіють або, навпаки, стають дуже м’якими.

Згубно діє проникаюча радіація на живі організми. Уражаюча дія радіації на живі клітини називається опроміненням. Опромінення порушує нормальну діяльність організму, яке проявляється у вигляді, так званої, променевої хвороби. Ступінь і розвиток променевої хвороби у людей і тварин залежить від дози опромінення, яку одержав організм. (Додаток 12, 13).

По характеру дії на біологічну тканину організму та наслідкам дози іонізуючого випромінювання проникаюча радіація нічим не відрізняється від дози іонізуючого випромінювання при радіоактивному зараженні (див. Радіоактивне зараження та його наслідки).

Надійним захистом населення від ПР є захисні споруди ЦО (сховища).

Коефіцієнт послаблення дії ПР сховищем можна визначити по формулі

 ,

 

Де - коефіцієнт, що враховує умови розташування сховища, наведений у таблиці (Додаток).

 - товщина i-го захисного шару, у см;

 - товщина i-го захисного шару половинного ослаблення у см (Додаток);

 - число захисних шарів перекриття сховища.

Впливаючи на технологічне обладнання та прилади, ПР може викликати зворотні та незворотні зміни в їх елементах (напівпровідникові прилади, оптика та ін.).