Учебное пособие по «Медицине катастроф, Экстремальной медицине» тема № 2.3

облучении человека массой 76 кг в смертельной дозе 4 Гр его телу сообщается энергия 305 Дж. Её достаточно лишь для нагревания тела на 0,001оС. Поэтому измеряется, как правило, экспозиционная доза ИИ, а поглощённая доза рассчитывается с учетом свойств облучаемой среды. В воздухе 1Р соответствует 0,89 рад, а в тканях организма в среднем 0,95 рад.

Эквивалентная доза. Различные ИИ, даже при одинаковой поглощённой дозе, вызывают в биологических системах количественно различные эффекты. Это связано с линейной плотностью ионизации (см. выше), а также коэффициентом ослабления - µ. Так, наибольший ионный выход у альфа-частиц и нейтронов, а наименьший при равной дозе у β- частиц. Было установлено, что при облучении 1 см3 воздуха, как указано выше, образуется определенной количество ионов. При облучении 1 см3 воздуха γ-лучами в 0,7 раз меньше пар ионов, а β-частицами – в 0,5 раза меньше, чем в такой же дозе рентгеновскими лучами. При облучении альфа-частицами или нейтронами в дозе 1 Р пар ионов в 20 раз больше. В табл. 5 указан, так называемый, коэффициент относительной биологической эффективности ИИ (КОБЭ или просто ОБЭ).

Таблица 5

Относительная биологическая эффективность ИИ для клеток

умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент (КОБЭ) для данного излучения. Поглощённая доза позволяет учесть различия биологической активности ИИ:

Н = D х КОБЭ, где D – поглощённая доза ИИ в данной точке биологического объекта.

Поясним на примере. Человек облучен медленными нейтронами в дозе 10 Р. Эквивалентная доза (Н) = 10 Р х 3 = 30 Р или 0,3 Гр. Разовьётся острая лучевая реакция. А если γ-излучением 300 Р х 1 = 300 Р (или 3Гр), то разовьется острая лучевая болезнь 2 степени тяжести. Прогноз для жизни относительно благоприятный. Но если облучен в такой же дозе быстрыми нейтронами высоких энергий, то 300 Р х 20 = 6000 Р или 60 Гр – прогноз для жизни абсолютно неблагоприятный (смертельный исход).

В системе СИ единицей эквивалентной дозы для биологической системы служит зиверт (Зв), а внесистемной – бэр (биологический эквивалент рада).

1 Зв =100 бэр.

Эффективная доза (Е) определяется как сумма произведений эквивалентной дозы в органе или ткани (НT,R) на соответствующий взвешивающий коэффициент (WT) для данного органа или ткани (табл.6).

11

Таблица 6 Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчёте эффективной

дозы

эффективных доз. ДЭК - мера прогнозирования коллективного риска возникновения стохастических (не имеющих дозового порога, наиболее вероятностных вредных) эффектов облучения (лейкозов, опухолей, генетических дефектов). Она необходима для оценки отдаленных последствий воздействия ИИ на население или персонал. Стохастические эффекты облучения населения оцениваются по параметру риска: индивидуальной вероятности развития опухолей и наследственных дефектов в результате облучения в дозе 1 Зв или по числу данных случаев, отнесенных на величину 104 человеко-зивертов (чел-Зв).

Предел индивидуального пожизненного риска сокращения длительности полноценной жизни в результате возникновения тяжёлых последствий от детерминированных (зависящих от порога дозы ИИ) эффектов составляет: для персонала радиационно-опасных объектов (РОО) -20 мЗв/год, а за 50 лет работы -1 Зв. Для населения – 1 мЗв/год, а за период жизни (70 лет) -70 мЗв.

Приборы, предназначенные для измерения дозы облучения объекта (в т.ч.

человека) внешним источником, называются измерителями дозы (дозиметрами).

Мощность дозы излучения (уровень радиации). Этот показатель характеризует интенсивность лучевого воздействия в виде дозы (экспозиционной, поглощённой, эквивалентной) в единицу времени. В системе СИ мощность экспозиционной дозы выражают в Кл/(кг.с), т.е. А/кг. Весьма часто пользуются внесистемной единицей мощности дозы – Р/час и её производными (мР/ч, мкР/ч). Единицей мощности поглощённой дозы служат Гр/с, рад/с и их производные, а единицы мощности эквивалентной дозы – Зв/час, Зв/год, бэр/год.

Облучение будет называться однократным, если человек получил не менее 80% всей дозы, зарегистрированной в течение 4 суток. В зависимости от величины мощности дозы различают кратковременное, пролонгированное и хроническое

12

облучение. Так, при мощности дозы свыше 0,02Гр/мин – облучение считается кратковременным. Непрерывное радиационное воздействие в течение нескольких месяцев или лет называют хроническим. Пролонгированное облучение занимает промежуточное положение между кратковременным и хроническим.

Облучение может быть фракционным, если перерывы в облучении 1 сутки и более, а если менее 1 суток – то это практически непрерывное облучение.

Значение мощности дозы в том, что при облучении 1 Гр патологические радиобиологические эффекты и связанное с лучевое поражение (заболевание) тем сильнее, чем выше время облучения при равной дозе. Так, ОЛБ будет протекать легче, чем при мощности дозы 1Гр, но тяжелее, если 1Гр в течение 12 часов. Основные дозиметрические величины и единицы их измерения представлены в табл. 7.

Таблица 7 Основные дозиметрические величины и единицы их измерения

Приборы, предназначенные для измерения мощности дозы облучения объекта из внешнего источника, называются измерителями мощности дозы (рентгенометрами). К ним относят такие аппараты как ДП-5А, ДП-5В, ДП-5В и им подобные. Приборы, предназначенные для учёта индивидуальных доз - дозиметры различной модификации.

13

2. КЛАССИФИКАЦИЯ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАДИАЦИОННЫХ АВАРИЙ

Современное развитие общества все в большей мере сталкивается с проблемой обеспечения безопасности и защиты человека и окружающей среды от воздействия техногенных природных и экологических вредных факторов.

Как известно, наибольшую техногенную опасность несут в себе аварии и катастрофы на радиационно- и химически опасных объектах. За последние 40 лет эксплуатации ПЯТЦ случилось несколько крупных аварий, среди них аварии на ядерном реакторе по производству плутония в Уиндскейле (Англия) и Южном Урале (1957), на АЭС "Три-Майл-Айленд" (США) в 1979 г., на ЧАЭС в 1986 г., на СХК в 1993 , на АЭС «Фукусима» (2011г)(Япония).

Крупных аварий на объектах с химической технологией, сопровождающихся тяжелыми последствиями, происходит значительно больше. Для примера достаточно назвать лишь некоторые из них: аварию с выбросом диоксина, которая произошла в 1976 г. в г. Севезо (Италия), катастрофу, имевшую место в 1984 г. в г. Бхопал (Индия) с большим выбросом изоцианата, которая повлекла многочисленные человеческие жертвы.

2.1. Классификация и этапы развития радиационных аварий

Классификация радиационно-опасных объектов. Радиационно-опасный объект (РОО) - это объект, при аварии или разрушении которого, может произойти выход радиоактивных продуктов или ионизирующего излучения за предусмотренные проектом для нормальной эксплуатации значения, что может привести к массовому облучению людей, сельскохозяйственных животных и растений, а так же радиоактивному загрязнению природной среды выше допустимых норм.

Основную и главную группу РОО по степени их потенциальной опасности загрязнения природной среды представляют предприятия ядерного топливного цикла (ПЯТЦ).

В ядерный топливный цикла входят предприятия по получению, применению, переработке, хранению и захоронению ядерных материалов. Наиболее широкое применение полученные ядерные материалы находят в ядерных энергетических реакторах на атомных станциях. При этом ядерное топливо размещается в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛ).

После отработки облученное ядерное топливо определенное время выдерживается в специальных хранилищах для его расхолаживания и распада наиболее активных короткоживущих радионуклидов. Далее ядерное топливо транспортируется на радиохимические заводы для его переработки, где производится извлечение оставшегося урана и наработанного плутония, которые вновь возвращается на изготовление ядерного топлива (уран),

Высокоактивные отходы, образовавшиеся после переработки облученного топлива (продукты деления урана, другие продукты наработки реактора) поступают на захоронение.

14

К предприятиям по добыче, переработке и получению ядерных материалов относятся: урановые рудники; переработка урановой руды; аффинаж урана и получение тетрафторида урана; получение гексафторида урана; обогащение урана; заводы по очистке урановых концентратов и изготовлению ТВЭЛов.

Основным радиоактивным элементом на этих этапах ядерно-топливного цикла (ЯТЦ) являются уран и радий. Сбросы этих радионуклидов влияют на экологическую обстановку в регионе, однако в силу низкой вероятности аварий и незначительной радиоактивности практически не приводят к возникновению чрезвычайных ситуаций. Характеристика потенциальной опасности предприятий ядерного топливного цикла представлена в табл.8.

2.1.1. Классификация радиационных аварий Радиационная авария – следствие потери управления источником ИИ,

вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями работников (персонала), стихийными бедствиями или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей выше установленных норм или к радиоактивному загрязнению окружающей среды.

Кнарушениям нормальной эксплуатации ядерного реактора могут привести:

-наиболее сильные разрушения при самопроизвольном разгоне реактора,

-нарушение герметичности ТВЭЛов,

-повреждения конструкционных элементов или механические нарушения технологического режима.

15

Степень радиационной опасности для населения в случае аварии на РОО определяется многими факторами, важнейшими из которых является количество

ирадионуклидный состав выброшенных во внешнюю среду РВ, расстоянием от источника аварийного выброса до населенных пунктов, характером их застройки

иплотностью населения, природными климатическими условиями, характером природопользования, водоснабжения и питания населения.

При этом учитывают т. н. облучение потенциальное, которое может возникнуть в результате аварии. Доза предотвращаемая – прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.

Важное место в анализе источников радиационный опасности занимает правильное определение видов возможных аварий, в расчете на которые необходимо планировать те или иные защитные мероприятия. Выделяются зоны: санитарнозащитная зона (СЗЗ)– территория вокруг источника ИИ, на которой уровень облучения людей в условиях нормальной эксплуатации может превысить установленный предел доз облучения населения (30 км зона вокруг АЭС). А территория за пределами СЗЗ, на которой проводится радиационный контроль,

называется зона наблюдения.

Впервую очередь, аварии на РОО можно подразделить на проектные, то есть такие, которые могут быть предотвращены существующими (заложенными в проекте) системами безопасности, проектные с максимально возможными последствиями (так называемые максимальные проектные аварии)

изапроектные, которые не могут быть локализованы системами внутренней безопасности объекта. Последствия первых двух не приводят к выходу РВ за пределы СЗЗ и облучению населения сверх допустимых установленных норм, третьих же, напротив, требуют введения в той или иной степени мер по радиационной защите населения.

Кклассификациям аварий на РОО объектах существует несколь-ко подходов. Это обусловлено тем, что подобные аварии отличаются большим разнообразием присущих им признаков, а также разнообразием объ-ектов, на которых они могут происходить.

Так, в соответствии с Руководством по организации контроля состояния природный среды аварии, в частности, на АЭС подразделяются на 4 категории.

1-я категория. Локальная авария: нарушение в работе АС, при котором произошел выход РВ или ИИ за предусмотренные границы технического оборудования, зданий, сооружений. При этом количество выброшенного РВ превышает установленные значения, но зона загрязнения не выходит за пределы промышленной площадки.

2-я категория. Местная авария, при которой происходит выход радиоактивных продуктов за пределы промплощадки, но область радиационного загрязнения находится 1в пределах СЗЗО. При местной аварии возможно облучение персонала в дозах, превышающие допустимые, Концентрации РВ в воздухе и степень радиоактивного загрязнения поверхностей в помещениях и территории также выше допустимых.

16

3-я категория. Средняя авария характеризуется тем, что область радиоактивного загрязнения выходит за пределы СЗЗ, но локализуется в близлежащих районах, вызывая незначительные «переоблучения» проживающего вблизи АЭС (в 30-км зоне) населения.

4-я категория. Крупная авария при которой область радиоактивного загрязнения выходит за пределы 100-км зоны и охватывает территории нескольких административных единиц с общим населением более 1 млн. человек при средней дозе облучения более 3 сЗв (3 бэр)

Сцелью типизации радиационных аварий в МАГАТЭ на основе опыта Франции, Японии и некоторых других стран разработана шкала оценки событий на АЭС, с помощью которой вводится дифференцированное восприятие происшествий и аварий на АЭС. Шкала предусматривает 7 уровней и условно разделена на 2 части (табл. 9). Нижняя часть шкалы включает 3 уровня (1-3) и относится к происшествиям (инцидентам), верхняя часть 4 уровня, соответствует авариям. Условной граница раздела шкалы является максимальная проектная авария (4 уровень).

С1990 г. шкала МАГАТЭ адаптируется к условиям эксплуатации АЭС в нашей стране. Градация аварий по международной шкале производится по следующим уровням. (Табл. 9).

Таблица 9 Классификация радиационных аварий (международная шкала оценки событий на АЭС)

17

2.1.2. Фазы развития радиационных аварий При прогнозе радиационной обстановки, планировании и

осуществлении мер по радиационной защите населения хронологию развития чрезвычайной ситуации принято условно разделять на 3 фазы:

Ранняя фаза - продолжающаяся от начала аварии до прекращения выброса РВ в атмосферу. На этой фазе в основном завершается первичное формирование радиоактивного следа на местности. Продолжительность этой фазы в зависимости от характера и масштаба аварии может длиться от нескольких часов до нескольких суток (по опыту Чернобыля - до 10 суток). Эта фаза характеризуется наиболее интенсивным радиационным воздействием на население. При этом доза внешнего облучения формируется за счет излучения РВ, содержащихся в облаке выброса и на загрязненной местности. Внутреннее облучение обусловлено ингаляционным поступлением в организм радиоактивных продуктов из облака через органы дыхания.

18

Средняя фаза аварии характеризуется наличием системы строгих ограничений жизнедеятельности населения в зонах радиоактивного загрязнения и системы контроля радиационной обстановки и длится до принятия всех мер по защите населения. Продолжительность этой фазы может составить в зависимости от характера и масштабов аварии от нескольких десятков дней до 1 года. Основными факторами радиационного воздействия на население на этой фазе будут: внешнее γ-облучение от радиоактивного загрязнения местности; внутреннее облучение за счет перорального поступления РН при употреблении загрязненных продуктов питания и питьевой воды и вдыхания радиоактивных аэрозолей, образующихся в результате процессов естественного и техногенного пылеобразования.

Поздняя фаза аварии длится до снятия всех ограничений и характеризуется восстановлением природопользования и обычной системы контроля радиационной обстановки, характерной для аварийно-незагрязненных территорий.

Из хронологии развития ЧС радиационного характера и факторов радиационного воздействия очевидно, что введение мер радиационной защиты является наиболее эффективным на ранней фазе аварии.

2.2. Понятие зон радиоактивного заражения в зависимости от их биологической опасности. Очаги радиационного поражения

Методология зонирования. На разных стадиях аварии вмешательство регулируется зонированием загрязненных территорий, которое основывается на величине годовой эффективной дозы, которая может быть получена жителями в отсутствии мер радиационной защиты. Под годовой дозой здесь понимается эффективная доза, средняя у жителей населенного пункта за текущий год, обусловленная искусственными радионуклидами, поступившими в окружающую среду в результате радиационной аварии.

На территории, где годовая эффективная доза не превышает 1 мЗв, производится обычный контроль радиоактивного загрязнения объектов окружающей среды и сельскохозяйственной продукции, по результатам которого оценивается доза облучения населения. Проживание и хозяйственная деятельность населения на этой территории по радиационному фактору не ограничивается. Эта территория не относится к зонам радиоактивного загрязнения. При величине годовой дозы более 1 м3в загрязненные территории относятся к зоне радиоактивного загрязнения, а при годовой дозе более 5 мЗв - к зоне радиационной аварии.

2.2.1. Зонирование на ранней и промежуточной стадии радиационной аварии

Зона радиационного контроля от 1 мЗв до 5 мЗв. В этой зоне помимо мониторинга радиоактивности объектов окружающей среды, сельскохозяйственной продукции и доз внешнего и внутреннего облучения критических групп населения, осуществляются меры по снижению доз на

19

основе принципа оптимизации и другие необходимые активные меры защиты населения.

Зона ограниченного проживания населения - от 5 мЗв до 20 мЗв . В этой зоне осуществляются те же меры мониторинга и защиты населения, что и в зоне радиационного контроля. Жителям и лицам, проживающим на указанной территории, разъясняется риск ущерба здоровью, обусловленный воздействием радиации.

Зона добровольного отселения - от 20 мЗв до 50 мЗв. Здесь осуществляется радиационный мониторинг людей и объектов внешней среды, а также необходимые меры радиационной и медицинской защиты. Оказывается помощь в добровольном переселении за пределы зоны.

Зона отселения - более 50 мЗв. В этой зоне вмешательство осуществляется путем эвакуации населения.

2.2.2. Зонирование на восстановительной стадии радиационной аварии

Зона радиационного контроля - от 1 мЗв до 5 мЗв. В этой зоне помимо мониторинга радиоактивности объектов окружающей среды, сельскохозяйственной продукции и доз внешнего и внутреннего облучения критических групп населения, осуществляются меры по снижению доз на основе принципа оптимизации и другие необходимые активные меры защиты населения.

Зона ограниченного проживания населения - от 5 мЗв до 20 мЗв. В этой зоне осуществляются те же меры мониторинга и защиты населения, что и в зоне радиационного контроля. Добровольный въезд на указанную территорию для постоянного проживания не ограничивается. Лицам, въезжающим на указанную территорию для постоянного проживания, разъясняется риск ущерба здоровью, обусловленный воздействием радиации.

Зона отселения 0- от 20 мЗв до 50 мЗв. Въезд на указанную территорию для постоянного проживания не разрешен. В этой зоне запрещается постоянное проживание лиц репродуктивного возраста и детей. Здесь осуществляется радиационный мониторинг людей и объектов внешней среды, а также необходимые меры радиационной и медицинской защиты.

Зона отчуждения. более 50 мЗв. В этой зоне постоянное проживание не допускается, а хозяйственная деятельность и природопользование регулируются специальными актами. Осуществляются меры мониторинга и защиты работающих с обязательным индивидуальным дозиметрическим контролем.

2.2.3. Зонирование при обнаружении локальных радиоактивных загрязнений

Зона исследования - от 0,1 до 0,3 мЗв/год. Это такой уровень радиационного воздействия источника на население, при достижении которого требуется выполнить исследование источника с целью уточнения оценки величины годовой эффективной дозы и определение величины дозы, ожидаемой за 70 лет.

Зона вмешательства - более 0,3 мЗв/год, Это такой уровень радиационного воздействия, при превышении которого требуется проведение защитных

20