- •Введение
- •1 Краткие сведения из атомной и ядерной физики
- •1.1 Строение атома
- •1.2 Атомное ядро, изотопы
- •1.3 Радиоактивность и радиоактивный распад
- •1.4 Единицы измерения активности и величин, характеризующих поля ионизирующего излучения
- •2 Доза излучения. Единицы дозы излучения
- •2.1 Поглощенная доза
- •2.2 Эквивалентная доза
- •2.3 Эффективная эквивалентная доза облучения
- •2.4 Коллективная эквивалентная доза облучения
- •2.5 Экспозиционная доза фотонного излучения
- •2.6 Гамма – постоянная радионуклида
- •3.1 Цезий
- •3.3 Стронций-90
- •3.4 Трансплутониевые радионуклиды
- •4 Радиоактивные материалы и окружающая среда
- •4.1 Естественная радиация
- •4.1.1 Космическое излучение
- •4.1.2 Земное излучение
- •4.2 Изменение естественного радиоактивного фона
- •4.2.1 Использование излучений в медицине
- •4.2.1.1 Медицинская диагностическая рентгенография
- •4.2.1.2 Диагностическая радиационная медицина
- •4.3 Испытания ядерного оружия
- •4.4 Промышленные процессы и естественные радионуклиды
- •4.5 Радиация и атомная энергетика
- •4.5.1 Производство электроэнергии на АЭС в условиях нормальной эксплуатации
- •4.5.1.1 Добыча и переработка урановых руд
- •4.5.1.2 Производство ядерного топлива
- •4.5.1.3 Эксплуатация реакторов
- •4.5.1.4 Переработка ядерного топлива
- •4.5.1.5 Транспортировка радиоактивных материалов
- •4.5.1.6 Долговременные перспективы
- •5 Обстановка после Чернобыльской аварии
- •5.1 Авария и аварийные меры на площадке
- •5.2 Последствия аварии на ЧАЭС
- •6 Выброс радиоактивных веществ в окружающую среду и пути облучения организма человека
- •6.1 Рассеяние и осаждение радиоактивных веществ
- •6.2 Пути внешнего облучения
- •6.3 Внутреннее облучение. Пути поступления радионуклидов
- •6.3.1 Ингаляционное поступление радионуклидов
- •6.3.2 Поступление радионуклидов с продуктами питания
- •6.4 Допустимые уровни воздействия ионизирующих излучений и содержания радионуклидов в продуктах питания
- •6.4.1 Допустимые уровни годовой суммарной эффективной дозы
- •6.5 Допустимые уровни загрязнения 137Cs и 90Sr продуктов питания
- •7 Взаимодействие заряженного излучения с веществом
- •7.1 Взаимодействие тяжелых заряженных частиц с веществом
- •8 Взаимодействие рентгеновского и γ-излучений с веществом
- •8.1 Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение
- •8.2 Ослабление излучения в веществе
- •8.3 Фотоэффект
- •8.4 Комптон-эффект
- •8.5 Эффект образования пар
- •9 Ионизационный метод регистрации излучения
- •9.1 Принципы регистрации излучения
- •9.2 Физические основы газовой проводимости
- •9.2.1 Подвижность ионов
- •9.2.1.1 Рекомбинация ионов
- •9.3 Вольт–амперная характеристика газового разряда
- •9.4 Ионизационные камеры. Принципы работы и общие характеристики
- •9.4.4 Импульсные камеры
- •9.5 Пропорциональный счетчик
- •9.5.1 Принцип действия
- •9.5.2 Механизм газового разряда
- •9.5.3 Рабочие характеристики
- •9.5.4 Конструкция и применение пропорциональных счетчиков
- •9.6.1 Особенности газового разряда
- •9.6.2 Рабочие характеристики
- •10 Сцинтилляционные детекторы
- •10.1 Принцип действия и структурная схема сцинтилляционного детектора
- •10.2 Фосфоры
- •10.2.1 Органические монокристаллы
- •10.2.2 Жидкие фосфоры
- •10.2.3 Пластики
- •10.2.4 Неорганические монокристаллы
- •10.3 Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)
- •10.3.1 Особенности регистрации излучений
- •11 Полупроводниковые детекторы
- •11.1 Зонная теория проводимости
- •11.2 Примесные полупроводники
- •11.4 Диффузионно-дрейфовые детекторы
- •12 Спектрометрия излучений
- •12.1 Основные виды спектрометров и их характеристики
- •12.2 Энергетические спектрометры
- •12.3 Методы построения спектрометров
- •13 Методы дозиметрии
- •13.1 Термолюминесцентные дозиметры
- •13.2 Фотографический метод дозиметрии
- •13.2.1 Сенситометрические характеристики фотографических материалов
- •14 Методы отбора и подготовки проб для радиометрических измерений
- •14.1 Цели и задачи агрохимического и радиологического обследования почв
- •14.2 Полевое агрохимическое и радиологическое обследование почв
- •14.2.1 Выделение элементарных участков
- •14.3 Общие правила отбора смешанных почвенных образцов при агрохимическом и радиологическом обследовании
- •14.4 Формирование объединенных почвенных образцов при агрохимическом и радиологическом обследовании
- •14.5 Особенности отбора проб на угодьях, на которых после выпадения радионуклидов не проводилась обработка почвы
- •14.6 Виды анализов и формирование объединенных почвенных образцов для агрохимических анализов
- •14.7 Особенности обследования почв на содержание тяжелых металлов
- •15 Математическая обработка результатов измерений
- •15.1 Методы и средства измерения
- •15.2 Погрешность измерения действительных величин
- •15.3 Статистическая точность измерения
- •Список литературы
6 Выброс радиоактивных веществ в окружающую среду и пути облучения организма человека
6.1Рассеяние и осаждение радиоактивных веществ
6.2Пути внешнего облучения
6.3Внутреннее облучение. Пути поступления радионуклидов
6.4Допустимые уровни воздействия ионизирующих излучений
исодержания радионуклидов в продуктах питания
6.5Допустимые уровни загрязнения 137Cs и 90Sr продуктов
питания
Широкое, повседневное использование излучений в медицинской диагностике является основным фактором, влияющим на изменение общего радиационного фона. Среднегодовая доза облучения в результате использования излучений в медицине, особенно при рентгеновских обследованиях, составляет 20–45% от среднегодовой индивидуальной дозы, получаемой за счет естественного радиационного фона. В принципе дозы облучения от использования излучений в медицине эквивалентны от 1,4 до 6,0 месяцам дополнительного облучения в год от естественного радиационного фона. (Следует отметить, что частота и интенсивность медицинского использования источников облучения весьма различна для различных групп населения; при этом некоторые отдельные лица получают дозу, вдвое превышающую дозу от естественного радиационного фона.) Более того, применение облучения в медицинских целях в течение ближайших нескольких десятков лет скорее всего расширится в связи с увеличением продолжительности жизни и улучшением медицинского обслуживания в развивающихся странах. Вероятно, к 2015 году коллективная доза увеличится на 50 %, а к 2035 году–удвоится.
В течение нескольких последних десятилетий на величину ожидаемой полувековой дозы оказывает влияние углерод-14 из-за проводившихся испытаний ядерного оружия в атмосфере. Если принять в расчет облучение людей от этого долгоживущего радионуклида, то ожидаемая коллективная доза будет соответствовать дополнительным 28 месяцам ежегодного облучения от естественного радиационного фона, а если не принимать в расчет– то 6 месяцам.
Пути облучения человеческого организма в результате выброса
60
радиоактивных веществ в атмосферу хорошо изучены с качественной стороны и имеется хорошее понимание относительной значимости отдельных путей. При наличии надежных количественных данных о различных происходящих при этом процессах возможно произвести точную оценку доз, поступающих по каждому из этих путей.
Пути облучения человеческого организма в результате выброса радионуклидов в атмосферу различны. По мере рассеяния радиоактивного шлейфа и переноса его преобладающими ветрами, человеческий организм подвергается облучению по двум основным направлениям: внешнему облучению от содержащихся в шлейфе радиоактивных веществ и внутреннему облучению в результате вдыхания воздуха, содержащего радиоактивные вещества. Затем концентрация радиоактивных веществ в шлейфе уменьшается в результате его рассеяния и переноса радиоактивных веществ на поверхность земли и в водоемы в условиях сухой погоды, при выпадении осадков и оседании тумана. Впоследствии человеческий организм может подвергнуться (или продолжает подвергаться) воздействию облучения и по другим путям, из которых три являются основными: внешнее облучение от осевших радиоактивных веществ как таковых; вдыхание радиоактивных веществ с воздухом в результате повторного пылеобразования и перенос через земную и водную среды радиоактивных материалов с попаданием их в продукты питания и питьевую воду, что может увеличить внутреннее облучение.
6.1Рассеяние и осаждение радиоактивных веществ
Процессы рассеяния веществ в атмосфере с последующим осаждением из неё отличаются большой сложностью. Как только происходит выброс радиоактивного материала в атмосферу, турбулентные потоки перемешивают радиоактивные частицы и газы внутри расширяющегося шлейфа, который переносится в направлении ветра. Оба эти процесса описываются термином дисперсия, причем развитие процесса дисперсии зависит от направления ветра и его скорости, устойчивости погодных условий, а также от теплосодержания шлейфа, характерных особенностей местности и влияния морского побережья.
Затем диспергированное вещество может быть вовлечено в процесс образования осадков внутри облака, что приводит к его
61
выпадению с осадками. Влажное осаждение может также произойти в результате взаимодействия между каплями дождя и диспергированным радиоактивным веществом, вызывая как бы вымывание радиоактивных веществ из шлейфа. В отсутствии осадков радиоактивные вещества могут высвобождаться из шлейфа под воздействием гравитационных сил, что приводит к контакту с земной поверхностью, растительностью или строениями в населенных пунктах городского типа. Вместе эти процессы называются сухим осаждением. Считается, что все радиоактивные вещества, за исключением инертных газов, удаляются из атмосферы за счет вымывания и сухого осаждения. Осаждение зависит от многих факторов, таких, как физико-химическое состояние веществ, характер поверхности при сухом осаждении и тип и интенсивность осадков при влажном осаждении.
6.2Пути внешнего облучения
Аварийные выбросы радиоактивных веществ в атмосферу приводят к загрязнению воздуха и поверхности земли за счет процессов атмосферной дисперсии и осаждения. В самом деле, внешнее облучение от радиоактивных веществ, осажденных на поверхность земли, обычно является основным источником кратковременного и долговременного облучения в результате ядерной аварии.
В целом, дозы внешнего облучения зависят от распределения концентрации радионуклидов в проходящем шлейфе и последующего их осаждения на поверхность земли, от типа и энергии излучения каждого радионуклида и от прохождения излучения от источника к человеческому телу через различные среды.
Известно, что радиоизотопы излучают альфа-, бета-частицы и фотоны или воздействуют комбинированно. Поскольку альфачастицы быстро поглощаются даже слоем воздуха толщиной в несколько сантиметров, они не могут пройти большого расстояния и, даже если их источник расположен вблизи тела, они обычно не могут проникнуть сквозь поверхностный слой омертвевших клеток кожи. Поэтому альфа-частицы не представляют опасности с точки зрения внешнего облучения. Бета-частицы, прежде чем поглотиться, успевают пройти в воздухе расстояние в несколько метров. Поэтому
62