5.2 Характеристика поражающих факторов, возникающих при чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени

Авария на Чернобыльской АЭС, в результате которой был разрушен реактор и подверглась радиоактивному загрязнению значительная территория с находящимися на ней людьми, животными, растениями, аварии на железнодорожном транспорте при перевозке ядовитых сильнодействующих и взрывоопасных веществ, а также на предприятиях химической промышленности, использующих эти вещества в производстве, стихийные различные бедствия и др. - все это со всей очевидностью свидетельствует о том, что даже в условиях мирного времени могут возникать очаги массового поражения.

Наиболее характерными авариями, вызывающими тяжелые последствия, являются взрывы, пожары, заражение атмосферы и местности СДЯВ, РВ, бактериологическими и др. веществами.

Взрывы и как их следствие пожары происходят на объектах, производящих взрывоопасные и химические вещества; в системах и агрегатах, находящихся под большим давлением; на газо- и продуктопроводах и т.д. Наиболее взрыво- и пожароопасные смеси с воздухом образуются при истечении газообразных и сжиженных углеводородных продуктов метана, пропана, бутана, этилена, пропилена, бутилена и др.

Аварии с истечением (выбросом) СДЯВ и заражением окружающей среды возникают на предприятиях химической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, мясомолочной и пищевой промышленности, водопроводных и очистных сооружениях, а также при транспортировке СДЯВ на транспорте.

5.2.1 Характеристика радиоактивных излучений и единицы их измерения

Радиоактивность – это способность некоторых природных элементов (уран, радий, цезий и др.), искусственных радиоактивных изотопов самопроизвольно распадаться, испуская при этом невидимые и неощущаемые человеком излучения. Такие элементы называются радиоактивными.

К основным типам радиоактивных излучений относятся: альфа и бета-частицы; нейтронные (группа корпускулярных излучений), рентгеновские и гамма излучения.

Альфа-частицы (ядра гелия) движутся со скоростью 20000 км/с, имеют огромную ионизационную способность и малую проникающую способность. Длина пробега в воздухе 3-11 см, в жидких и твердых средах - до 0,099 мм. Одежда человека надежно защищает его от альфа-излучения, однако очень опасно попадание частиц внутрь человека.

Бета-частицы в зависимости от энергии излучения могут двигаться со скоростью, близкой к скорости света (300000 км/с). Заряд бета-частиц меньше, а скорость больше, чем у альфа-частиц, поэтому они имеют меньшую ионизирующую, но большую проникающую способность. Длина пробега бета-частиц в воздухе до 20 м, в воде и живых тканях – до 3 см, металле – 1 см. Одежда поглощает 50% бета-частиц. Непосредственно опасно попадание бета-частиц на кожу, глаза или внутрь организма.

Нейтронное излучение – это поток нейтронов, распространяющихся со скоростью 20000 км/с. Нейтроны, не имея электрического заряда, легко проникают в живую ткань и захватываются ядрами атомов, оказывая сильное поражающее действие при излучении. Хорошими защитными свойствами обладают легкие водосодержащие материалы: полиэтилен, парафин, вода и др.

Гамма-излучения – это электромагнитное излучение с длиной волны 10^-8 – 10^-11 см, испускаемое ядрами атомов, сопровождается альфа-бета-распадом. Излучение испускается отдельными порциями (квантами) и распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность его значительно меньше, чем у альфа, бета-частиц, но обладает наибольшей проникающей способностью. Проникающая способность гамма-излучения в воздухе достигает сотни метров, в воде – 23 см, в стали – 3 см, в бетоне – 10 см, в дереве – 30 см. Хорошей защитой от гамма-излучения являются экраны из тяжелых металлов (свинец).

Рентгеновское излучение - электромагнитное излучение, но в отличие от гамма-излучения, имеет внеядерное происхождение. Хорошей защитой от рентгеновского излучения являются экраны из тяжелых металлов.

Радиоактивные вещества распадаются с определенной скоростью, измеряемой периодом полураспада, то есть временем, в течение которого распадается половина всех атомов. Радиоактивный распад не может быть остановлен или ускорен каким-либо способом. Это природное свойство радиоактивных веществ неподвластно человеку. Так, например, период полураспада йода-131 составляет 8,04 суток, а урана-235 – 703,8 млн. лет.

Таким образом, проникающая радиация – это поток гамма-излучений и нейтронов. Основным параметром, характеризующим поражающее действие проникающей радиации, является доза излучения.

Доза излучения – это количество энергии ионизирующих излуче­ний, поглощенной единицей массы облучаемой среды. Различают экс­позиционную, поглощенную и эквивалентную дозы излучения.

Экспозиционная доза – это доза излучения в воздухе, которая ха­рактеризует потенциальную опасность воздействия ионизирующих из­лучений при общем и равномерном облучении тела человека.

Единицы измерения экспозиционной дозы в системе СИ – Кл/кг (кулон на килограмм). Внесистемная единица – Р (рентген).

1 Р=2,58*10^-4 Кл/кг (1 Кл/кг=3876 Р).

Поглощенная доза – характеризует воздействие ионизирующих из­лучений на биологические ткани. Единицы измерения в системе СИ – Гр (грей). Один Гр – это такая поглощенная доза, при которой 1 кг облучаемого вещества поглотил энергию в 1 Дж. Таким образом 1 Гр=1 Дж/кг. Внесистемная единица – рад. Соотношение между этими величинами следующее: 1 рад=10^-2 Гр; 1 Гр=100 рад; 1 рад=1,14 Р; 1 Р=0,87 рад.

Доза в 1 рад означает, что в каждом грамме вещества, подвергшегося облучению, поглощено 100 эрг энергии. Достоинство рада как дозиметрической единицы в том, что его можно использовать для измерения любого вида излучений в любой среде.

Эквивалентная доза используется для оценки биологического дей­ствия ионизирующих излучений. Она равна произведению поглощенной дозы на коэффициент качества (К). Коэффициент качества принимают равным: К=1 (для рентгеновского, гамма- и бета-излучений); К=3 (для нейтронов с энергией <20 кэВ); К=10 (для нейтронов с энергией 0,1-10 МэВ).

В качестве единицы эквивалентной дозы в системе СИ используется зиверт (Зв). Внесистемная единица – бэр. Бэр является биологическим эквивалентом рада. При этом 1 Зв=100 бэр=100 Р.

Проникающая радиация, распространяясь в среде, ионизирует ее атомы, а при прохождении через живую ткань - атомы и молекулы, входящие в состав клеток. Это приводит к нарушению нормального обмена веществ, изменению характера жизнедеятельности клеток, отдельных органов и систем организма. В результате такого воздействия возникает лучевая болезнь.

Лучевая болезнь бывает четырех степеней:

I степень (легкая) возникает при суммарной дозе излучения 100-200 рад (1-2 Зв). Признаки заболевания: недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, повышение температуры. После выздоровления трудоспособность людей сохраняется.

II степень (средняя) – 200-400 рад (2-4 Зв). Признаки заболевания выражены более ярко, отмечается тошнота, рвота. При активном лечении выздоровление наступает через 2-3 месяца.

III степень (тяжелая) – 400-600 рад (4-6 Зв). Болезнь протекает интенсивно и тяжело. В случае благоприятного исхода выздоровление может наступить через 3-6 месяцев.

IV степень (крайне тяжелая), наступающая при дозе свыше 600 рад (6 Зв). Является наиболее опасной и, как правило, приводит к смертельному исходу.

При облучении дозами свыше 5000 рад (50 Зв) возникает молниеносная форма лучевой болезни. Пораженные погибают в первые дни после облучения.

Надо учитывать, что даже небольшие дозы излучения снижают со­противляемость организма к инфекции, приводят к кислородному голо­данию тканей, ухудшают процесс свертывания крови.

Радиоактивное излучение, которому подвергается человек, условно можно разделить на две большие группы:

1. естественное излучение или излучение природного фона;

2. антропогенное излучение, то есть радиоактивное излучение, связанное с деятельностью человека.

Естественный фон создается космическим излучением, излучением естественно распределенных радионуклидов в поверхностных слоях Земли, приземной атмосферы, продуктах питания, воде и организме человека. С точки зрения воздействия на человека радиоактивное излучение можно разделить на две категории: внешнее и внутреннее.

Внешнее облучение - облучение тела от источников ионизирующего излучения, находящихся вне тела человека. К внешним источникам относят космическое (галактическое) излучение, солнечная радиация, солнечное излучение, излучение пород земной коры и воздуха. Организм человека облучается также строительными материалами, из которых сложены здания и сооружения.

Внутреннее облучение обусловлено веществами (источниками ионизирующего излучения), которые попадают внутрь организма с воздухом, водой, продуктами питания.

В результате антропогенной деятельности человека происходит радиоактивное загрязнение окружающей среды. Основными источниками загрязнения являются: урановая промышленность, ядерные реакторы, места переработки и захоронения радионуклидов, ядерные взрывы, работы с исследованием и освоением космоса и т.д.

В данных условиях с целью предупреждения заболевания необходимо ограничить дозы внешнего и внутреннего облучения людей. Нормами радиационной безопасности установлены три категории облучаемых людей.

Категория А – это профессиональные сотрудники, работающие непосредственно (постоянно или временно) с источниками ионизирующего излучения. Для данной категории людей определена предельно допустимая доза (ПДД) суммарного внешнего и внутреннего облучения, равная 5 бэр/год (510^-2 Зв/год).

Категория Б – ограниченная часть населения, которая по условиям проживания или размещения может подвергаться воздействию радиоактивных веществ. Для этой категории людей предельно допустимая доза (ПДД) суммарного внешнего и внутреннего облучения равна 0,5 бэр/год (0,510^-2 Зв/год)..

К категории В относятся все остальное население страны. Облучение населения не нормируется, но должно быть не более естественного фона – от 40 до 200 мбэр/год (от 0,4 до 2 мЗв/год).

Следующим основным источником загрязнения радиоактивными веществами могут стать продукты питания. Например, в результате ядерного взрыва, аварии на АЭС и др. в грунт попали радиоактивные вещества. Радионуклиды, обладая биологической подвижностью, переходят из почвы в растения, а потом в организм человека. Как показывают исследования, между концентрациями радионуклидов в почве и их содержанием в растениях наблюдается прямо пропорциональная зависимость. В этом случае доля внутреннего облучения организма растет и повышается риск жизнедеятельности человека.