15.8. Принципи захисту від закритих та відкритих джерел іонізуючих випромінювань

Забезпечення радіаційної безпеки професійних працівників і населення, як правило, передбачає проведення комплексу захисних заходів в залежності від конкретних умов роботи з джерелами іонізуючих випромінювань, рівня радіаційного навантаження у місцях мешкання, типу джерел випромінювань. Серед останніх розрізняють закриті і відкриті джерела іонізуючих випромінювань.

Закриті джерела іонізуючих випромінювань – це такі, правила експлуатації котрих не допускають попадання радіоактивних речовин у навколишнє середовище. До них відносяться γ-випромінювачі різного призначення, джерела α- і β-випромінювань, котрі використовуються у різній апаратурі і, як правило, поміщені у спеціальні контейнери. Виготовлені звичайно у вигляді твердих металевих стержнів, дисків вони можуть бути тільки джерелами зовнішнього опромінення. До таких джерел відносяться і рентгенівські апарати, прискорювачі електронів, джерела нейтронних випромінювань та деякі інші джерела іонізуючих випромінювань.

Відкриті джерела іонізуючих випромінювань – це такі, котрі можуть попадати у навколишнє середовище. При цьому людина, як і інші об’єкти, може бути підданий не тільки зовнішньому, а й внутрішньому опроміненню. У ядерному виробництві до них відносяться радіоактивні ізотопи, що одержуються у вигляді порошків, розчинів, газів, радіоактивні відходи. Це також різні фармакологічні препарати, що застосовуються у медицині, радіоактивні речовини, що використовуються як ізотопні індикатори у різних дослідницьких та аналітичних роботах.

При порушенні умов експлуатації закриті джерела можуть перетворюватись у відкриті. Відомо немало випадків радіаційних аварій, пов’язаних з ненавмисною або випадковою розгерметизацією закритих джерел та забрудненням навколишнього середовища. Найбільшу відомість одержала ядерна аварія в Бразилії у м. Гоянія в 1987 році, при якій в результаті випадкового розкриття захисної камери джерела випромінювання гамма-терапевтичної установки і розсипання 20 г ¹³⁷Сs десятки людей були піддані комбінованому зовнішньому і внутрішньому опроміненню, в тому числі і в летальних дозах, багато кварталів мільйонного міста були забруднені ізотопом, в зв’язку з чим з метою дезактивації багато будинків були знесені, вивезено десятки тисяч кубометрів грунту та інших матеріалів.

З певною умовністю закритими джерелами іонізуючих випромінювань можна вважати ядерні реакторі АЕС та інших призначень. Однак, при порушенні умов експлуатації, що призводять до аварій, вони можуть ставати джерелами забруднення навколишнього середовища радіоактивними речовинами, тобто перетворюватись у відкриті.

Основні принципи захисту від іонізуючих випромінювань, як з закритими, так і відкритими джерелами іонізуючих випромінювань, виводяться виходячи з загальних закономірностей їх розповсюдження у просторі і характером взаємодії з речовиною:

- доза зовнішнього опромінення прямо пропорційна її інтенсивності (потужності дози випромінювання) і тривалості опромінення;

- інтенсивність випромінювання прямо пропорційна кількості квантів або частинок, що виникають у просторі за одиницю часу, і обернено пропорційна квадрату відстані від джерела випромінювання;

- іонізуюче випромінювання частково поглинається при проходженні через речовину і ця частка прямо пропорційна її щільності.

І перший принцип захисту від іонізуючих випромінювань формулюється як захист часом. Це означає, що чим меншим у часі буде находження людини у полі дії іонізуючого випромінювання, тим меншою буде одержана доза. Скорочення тривалості робочого дня для осіб категорії А, обмеження загального часу роботи на підприємствах ядерної енергетики є прикладом реалізації цього принципу.

Другий принцип - захист кількістю. Його суть полягає у тому, що чим меншою буде потужність джерела випромінювання, чим меншим буде рівень активності радіоактивної речовини на робочому місці чи у навколишньому середовищі, тим меншою буде одержана людиною доза опромінення. Відселення жителів з регіонів радіаційних аварій – один з прикладів здійснення цього принципу. Зменшення до мінімуму кількості радіоактивної речовини при роботі з радіоактивними ізотопами, наприклад при застосування методу радіоактивних індикаторів, також є ілюстрацією цього принципу.

Третій принцип – захист відстанню. Він цілком очевидне – чим більшим буде відстань між джерелом випромінювання і людиною, тим меншою буде одержана нею доза. Це положення ілюструє рис. 2.

Рис. 2. Зменшення дози опромінення із збільшенням відстані об’єкту від джерела опромінення

Прикладів реалізації цього принципу велика кількість – від застосування спеціальних дистанційних інструментів, подовжувачів, маніпуляторів і роботів, що дозволяють професіоналам працювати з радіоактивними речовинами на відстані, до введення обмежувальних по відстані санкцій щодо розташування підприємств ядерної енергетики (10-, 30-кілометрові зони). Вище згадане відселення людей з регіонів радіаційних аварій є здійснення не тільки другого принципу захисту, але й цього третього.

Четвертий принцип – захист екрануванням передбачає ізоляцію джерела випромінювання та (або) людини за допомогою матеріалів, що поглинають високо енергетичні кванти та частинки.

У першому випадку захисними екранами можуть бути обнесені робочі приміщення, де розташовані джерела випромінювань чи проводяться роботи з радіоактивними речовинами (цегляні та залізобетонні стіни певної товщини, земляні вали). До цього типу захисту відноситься також застосування різних контейнерів, звичайно залізобетонних, металевих, нерідко свинцевих, для зберігання радіоактивних речовин і радіоактивних відходів.

У другому випадку – ізоляції людини використовуються індивідуальні засоби захисту: всілякі щитки, рукавички, захисні панчохи, чоботи, фартухи та деякі інші елементи спеціального одягу.

При реалізації окремих захисних прийомів чи їх комплексів необхідно враховувати тип випромінювання (α-, β-, γ-, рентгенівське, нейтрони та ін.) та їх енергію. Так, захист від зовнішнього α-випромінювання практично не потрібен, так як пробіг α-частинок у повітрі складає декілька сантиметрів, а у воді та інших матеріалах вимірюється мікронами. Так що звичайний одяг, робочий халат, навіть невеликий шар повітря повністю забезпечує захист від них. Це ж відноситься до „м’якого” – низько енергетичного β-випромінювання деяких радіоактивних ізотопів, наприклад, тритію. Але у випадках роботи з потоками високо енергетичних β-частинок, наприклад ³²Р, застосовують екрани з органічного скла, інших пластмас, легких металів. Захист від гамма-випромінювання забезпечується екранами з просвинцеваного скла, важких металів та інших матеріалів, товщина котрих визначається шаром половинного послаблення випромінювання і залежить від лінійного коефіцієнту послаблення випромінювань, про який говорилось у главі 4.

Шар половинного послаблення іонізуючих випромінювань – це товщина шару будь-якої речовини чи матеріалу, при якій доза випромінювання зменшується у два рази. В таблиці 2 для прикладу наведені значення шарів половинного послаблення γ-випромінювання для різних матеріалів, котрі найбільш часто використовуються для екранування. І тут просліджується чітка обернено пропорційна залежність між товщиною шару матеріалу і значеннями його щільності та лінійного коефіцієнту послаблення випромінювання.

2. Товщина шарів половинного послаблення γ-випромінювання енергії для деяких екрануючих речовин та матеріалів

Матеріал	Щільність, г/см3	Лінійний коефіцієнт послаблення випромінювання	Шар половинного послаблення, см
Вода	1.0	0.07	13.0
Деревина (дуб)	0.77	0.0521	21.0
Поліетилен	0.9	0.0645	14.0
Стеклопластик	1.4	-	10,0
Бетон	2.4	0.154	5.6
Алюміній	2.7	0.16	6.5
Сталь	7.8	0.460	1.8
Свинець	11.3	0.77	1.3

Товщина шару половинного послаблення дози дуже залежить від енергії випромінювання. Його значення, наведені у таблиці, відносяться лише до γ-випромінювання з енергією 1 МеВ (⁶⁰Со). При збільшенні ж енергії, наприклад, з 0.2 до 2 МеВ, вона також зростає приблизно у такому ж ступеню: для свинцю – найбільш ефективного з доступних екрануючих матеріалів – з 0.2 до 2 см.

Цілком очевидно, що перераховані принципи захисту в основному відносяться до закритих джерел випромінювання, які створюють загрозу зовнішнього опромінення. Але, безперечно, ними необхідно керуватись і при захисті від можливого комбінованого, тобто зовнішнього і внутрішнього опромінення при роботі з відкритими джерелами випромінювання. Додаткові прийоми та заходи щодо захисту в останньому випадку повинні передбачати попередження забруднення навколишнього середовища радіоактивними речовинами (ретельна герметизація контейнерів з радіоактивними речовинами та приміщень, спеціальні режими роботи вентиляції, застосування протипилових пристроїв) і їх попадання в організм людини (додержання правил особистої гігієни, використання респіраторів).

Іноді як окремий п’ятий принцип захисту розглядається застосування радіозахисних речовин – радіопротекторів, радіоблокіраторів, радіодекорпораторів. При цьому звичайно робиться натиск не стільки на використання спеціальних препаратів (хоча і воно не виключно у певних ситуаціях), скільки на спрямоване збагачення раціону продуктами харчування, що мають такі властивості – білками, мікроелементами, вітамінами та деякими іншими фізіологічно активними речовинами, радіозахисна дія яких була розглянута у главах 10 та 12, і в цілому додержання загальних вимог щодо раціонального харчування та деяких інших принципів, котрі складають основу здорового способу життя і котрих треба дотримуватись у будь-яких умовах.