- •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
для населения средняя годовая эффективная доза равна 0,001 зиверта или эффективная доза за период жизни (70 лет) – 0,07 зиверта; в отдельные годы допустимы большие значения эффективной дозы при условии, что средняя годовая эффективная доза, исчисленная за пять последовательных лет, не превысит 0,001зиверта;
для работников средняя годовая эффективная доза равна 0,02 зиверта или эффективная доза за период трудовой деятельности (50 лет) – 1 зиверту; допустимо облучение в размере годовой эффективной дозы до 0,05 зиверта при условии, что средняя годовая эффективная доза, исчисленная за пять последовательных лет, не превысит 0,02 зиверта.
Регламентируемые значения основных пределов доз облучения не включают в себя дозы, создаваемые естественным радиационным и техногенно–измененным радиационным фоном, а также дозы, получаемые гражданами (пациентами) при медицинском облучении. Указанные значения пределов доз облучения являются исходными при установлении допустимых уровней облучения организма человека и отдельных его органов.
«В случае радиационных аварий допускается облучение, превышающее установленные основные гигиенические нормативы (допустимые пределы доз), в течение определенного промежутка времени и в пределах, определенных санитарными нормами и правилами» (статья 8).
«Граждане Республики Беларусь, иностранные граждане и лица без гражданства имеют право на радиационную безопасность. Это право обеспечивается за счет проведения комплекса мероприятий по предотвращению радиационного воздействия на организм человека ионизирующего излучения сверх установленных нормативов, выполнения гражданами и пользователем источников ионизирующего излучения требований по обеспечению радиационной безопасности» (статья 22).
6.5 Допустимые уровни загрязнения 137Cs и 90Sr продуктов питания
После аварии на ЧАЭС в мае 1986 года с целью ограничения поступления загрязненных продуктов питания в торговую сеть были введены временно допустимые уровни. Периодически нормативы на
72
уровни загрязнения изменялись в сторону их ужесточения. Динамика изменений представлена в таблице 6.3.
Из таблицы 6.3 следует, что к 1996 году допустимые уровни снизились от 3 до 50 раз.
В 1999 году в республике были приняты республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов 137Сs и 90Sr в пищевых продуктах и питьевой воде (РДУ–99), утверждены постановлением главного государственного санитарного врача Республики Беларусь № 16 от 26.04.99 г. и внесены в Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь 30 апреля 1999 года, регистрационный № 309 (таблица 6.4).
Таблица 6.3 – Динамика допустимых и контрольных уровней загрязнения воды и продуктов питания
|
|
|
Бк/кг, Бк/л |
|
|
||
Наименование |
СССР, |
|
|
БССР, |
Беларусь, |
Беларусь, |
|
СССР, ВДУ |
БССР, КУ |
Гомельская |
|||||
продукта |
ВДУ |
РДУ |
РДУ |
||||
(1988 г.)) |
(1990 г.) |
область, КУ |
|||||
|
(1986 г.)) |
(1992 г.) |
(1996 г.) |
||||
|
|
|
(1988 г.) |
||||
|
|
|
|
|
|
||
Вода питьевая |
370 |
18.5 |
18.5 |
18.5 |
18.5 |
18.5 |
|
Молоко и |
|
|
|
|
|
|
|
цельномолочная |
370 |
370 |
185 |
185 |
111 |
111 |
|
продукция |
|
|
|
|
|
|
|
Молоко сухое |
3700 |
1850 |
740 |
740 |
740 |
740 |
|
Мясо и мясные |
|
|
|
|
|
|
|
продукты: |
|
|
|
|
|
|
|
говядина, |
|
|
|
|
|
|
|
баранина и |
3700 |
2960 |
590 |
370 |
600 |
600 |
|
продукты из них |
|
|
|
|
|
|
|
свинина, птица и |
3700 |
1850 |
590 |
370 |
600 |
370 |
|
продукты из них |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Хлеб и |
|
|
|
|
|
|
|
хлебобулочные |
370 |
370 |
370 |
370 |
185 |
74 |
|
изделия |
|
|
|
|
|
|
|
Картофель и |
3700 |
740 |
590 |
590 |
370 |
100 |
|
корнеплоды |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Мука, крупы, |
1850 |
370 |
370 |
370 |
370 |
100 |
|
сахар |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Жиры |
|
|
|
|
|
|
|
растительные и |
7400 |
370 |
185 |
185 |
185 |
185 |
|
животные, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
маргарин |
|
|
|
|
|
|
|
Овощи, фрукты и |
3700 |
740 |
185 |
185 |
185 |
100 |
|
садовые ягоды |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Консервирован- |
- |
- |
- |
- |
185 |
74 |
|
|
|
|
73 |
|
|
|
|
|
|
Бк/кг, Бк/л |
|
|
||
Наименование |
СССР, |
|
|
БССР, |
Беларусь, |
Беларусь, |
|
СССР, ВДУ |
БССР, КУ |
Гомельская |
|||||
продукта |
ВДУ |
РДУ |
РДУ |
||||
(1988 г.)) |
(1990 г.) |
область, КУ |
|||||
|
(1986 г.)) |
(1992 г.) |
(1996 г.) |
||||
|
|
|
(1988 г.) |
||||
|
|
|
|
|
|
||
ные продукты из |
|
|
|
|
|
|
|
овощей, фруктов и |
|
|
|
|
|
|
|
ягод |
|
|
|
|
|
|
|
Дикорастущие |
- |
- |
- |
- |
185 |
185 |
|
ягоды |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Грибы свежие |
18500 |
1850 |
370 |
370 |
370 |
370 |
|
Грибы сушеные |
- |
11000 |
3700 |
3700 |
3700 |
3700 |
|
Детское питание |
|
|
|
|
|
|
|
всех видов в |
- |
- |
- |
- |
37 |
37 |
|
готовом для |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
употребления виде |
|
|
|
|
|
|
|
Прочие продукты |
- |
- |
- |
- |
370 |
370 |
|
питания |
|||||||
|
|
|
|
|
|
Таблица 6.4 – Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов цезия–137 и стронция–90 в пищевых продуктах и питьевой воде (РДУ–99)
Наименование продукции |
Бк/кг, Бк/л |
Для цезия-137 |
|
Вода питьевая |
10 |
Молоко и цельномолочная продукция |
100 |
Молоко сгущенное и концентрированное |
200 |
Творог и творожные изделия |
50 |
Сыры сычужные и плавленые |
50 |
Масло коровье |
100 |
Мясо и мясные продукты, в том числе: |
|
Говядина, баранина и продукты из них |
500 |
Свинина, птица и продукты из них |
180 |
Картофель |
80 |
Хлеб и хлебобулочные изделия |
40 |
Мука, крупы, сахар |
60 |
Жиры растительные |
40 |
Жиры животные и маргарин |
100 |
Овощи и корнеплоды |
100 |
Фрукты |
40 |
Садовые ягоды |
70 |
Консервированные продукты из овощей, фруктов и ягод садовых |
74 |
Дикорастущие ягоды и консервированные продукты из них |
185 |
Грибы свежие |
370 |
Грибы сушеные |
2500 |
Специализированные продукты детского питания в готовом для |
37 |
74 |
|
Наименование продукции |
Бк/кг, Бк/л |
употребления виде |
|
Прочие продукты питания |
370 |
Для стронция-90 |
|
Вода питьевая |
0,37 |
Молоко и цельномолочная продукция |
3,7 |
Хлеб и хлебобулочные изделия |
3,7 |
Картофель |
3,7 |
Специализированные продукты детского питания в готовом для |
1,85 |
употребления виде |
|
Для продуктов питания, потребление которых составляет менее 5 кг/год на человека (специи, чай, мед и др.) устанавливаются допустимые уровни в 10 раз более высокие, чем величины для прочих пищевых продуктов.
К специализированным продуктам детского питания относятся продукты промышленного производства, вырабатываемые по нормативной документации на продукты детского питания и имеющие специальную маркировку, а также продукция детских молочных кухонь.
Для колбасных, мясных изделий и мясных консервов, в рецептуру которых входят конина, мясо диких животных, устанавливаются величины, как для говядины.
Для макаронных изделий устанавливаются величины, как для хлеба и хлебобулочных изделий.
Для сравнения с нормативами в табл. 6.5 представлены реальные средние значения удельной активности природного калия–40 в различных видах сельскохозяйственной продукции.
Таблица 6.5 – Средние значения удельной активности природного
40К
Продукт |
40К Бк/кг |
Цельное молоко, кефир |
44 |
Сухое молоко |
300 |
Сыр |
59 |
Говядина, баранина, птица |
100 |
Колбаса, консервированное мясо |
130 |
Яйца |
44 |
Рыба |
90 |
Картофель |
170 |
Помидоры |
85 |
Свежие ягоды |
110 |
Зеленые овощи |
150 |
75 |
|
Продукт |
40К Бк/кг |
Хлеб |
56 |
Горох |
210 |
Мука |
30 |
Соя |
440 |
Чай |
740 |
Представленная выше информация позволяет провести расчет средней годовой эффективной дозы на среднестатистического жителя, проживающего на территории с плотностью загрязнения
137Cs σ (кБк/м2).
Годовая суммарная эффективная доза:
D |
D |
|
D |
|
сум м |
в нешн. |
|
в нутр. |
|
Годовая эффективная доза внешнего облучения: |
||||
Dвнешн. |
kext , где |
|
||
kext=1,2 10-3 |
мЗв год |
|
||
|
– пересчетный коэффициент от плотности |
|||
кБк м2 |
загрязнения территории к дозе.
Годовая эффективная доза внутреннего облучения:
D |
k |
int |
в нутр. |
|
kint=1,2 10-5
|
m |
|
j |
|
|
|
|
|
j |
|
j |
|
||
мЗв год |
||
Бк кг |
|
q |
j |
|
,где
–пересчетный коэффициент от годовой
потребленной активности 137Cs в продуктах питания к дозе;
qj – удельное содержание 137Cs в j-ом продукте питания (Бк/кг);
εj – коэффициент снижения активности при кулинарной обработке (отн. ед.)
mj – годовое потребление j-го продукта среднестатистическим жителем (кг/год) (см. таблица 6.6);
Таблица 6.6 – Годовое потребление основных продуктов питания среднестатистическим жителем
Вид продукта |
одовое потребление |
Удельная активность |
εj, отн. ед. |
Доза, мЗв/год |
|
жителем (кг/год) |
Бк/кг |
||||
|
|
|
|||
Хлеб |
105 |
10 |
1 |
0,014 |
|
Картофель |
230 |
15 |
1 |
0,045 |
|
Молоко |
260 |
40 |
1 |
0,135 |
|
Говядина |
6 |
120 |
1 |
0,009 |
|
Свинина |
50 |
35 |
1 |
0,023 |
|
Грибы |
4 |
5000 |
2 |
0,130 |
|
|
|
76 |
|
|
Ягоды |
4 |
1000 |
2 |
0,026 |
Годовая коллективная доза:
D |
D |
N |
кол л. |
сум м |
|
Пример
, где N – численность населения.
Среднее значение плотности загрязнения 137Cs условного населенного пункта равно σ = 370 кБк/м2 (10 Ки/км2). Численность населения – 1000 жителей. Значения удельной активности продуктов питания приведены в таблице 6.7.
Таблица 6.7 – Значения удельной активности продуктов питания
Вид продукта |
Удельная активность, Бк/кг |
εj, отн. ед. |
Хлеб |
10 |
1 |
Картофель |
15 |
1 |
Молоко |
40 |
1 |
Говядина |
120 |
1 |
Свинина |
35 |
1 |
Грибы |
5000 |
2 |
Ягоды |
1000 |
2 |
D |
|
k |
ext |
|
= 1,2 10 |
-3 |
370 = 0,444 мЗв/г. |
|||||||||||
внешн. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
D |
k |
|
|
|
|
m |
j |
q |
j |
= 1,3 10 |
-5 |
(105 10+230 15+260 40+ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
int |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
в нутр. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
+6 120+50 35+4 5000/2+4 1000/2) = 0,382 мЗв/г. |
||||||||||||||||||
D |
D |
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|||||||
сум м |
|
|
|
в нешн. |
|
|
|
|
в нутр. = 0,444+0,382 = 0,826 мЗв/г. |
|||||||||
D |
D |
|
|
|
N |
|
= 0,826 1000 = 826 чел.–мЗв = 0.826 чел.–Зв. |
|||||||||||
кол л. |
|
|
сум м |
|
|
|
|
|
77