3.2.8. Іонізуюче випромінювання

магниевый скраб beletage

3.2.8.1. Джерела, властивості та види іонізуючого випромінюван-ня. Одна з найбільших технологічних катастроф на планеті - аварія наЧАЕС у 1986 р. - показала, що може зробити навіть мирний атом, у ви-падку якщо з ним невміло поводитись. Тоді від іонізуючого випроміню-вання непоправні втрати понесли й підрозділи ОВС, що працювали взоні лиха. Оскільки саме на ОВС покладена охорона об'єктів, де збері-гаються радіоактивні речовини, питання радіаційної безпеки є дуже ак-туальним для працівників міліції.

Іонізуюче випромінювання (радіоактивність) - це будь-яке ви-промінювання, взаємодія якого із середовищем призводить до утворен-ня електричних зарядів різних знаків. Воно має місце при розпаді ядердеяких природних елементів (уран, радій, торій і т. п.), штучних радіо-активних ізотопів. З точки зору фізики, це потоки елементарних части-нок, які швидко рухаються. Їх хвилеподібне електромагнітне випромі-нювання, маючи велику енергію, здатне спричиняти іонізацію навколи-шнього середовища (повітря, матеріалів, живої тканини), тобто утво-рення позитивно і негативно заряджених атомів і молекул (іонів), якізмінюють фізико-хімічні властивості речовини.

Енергія випромінювання витрачається на утворення іонів. Томучим більше утворюється іонів, тим менший шлях в речовині пройдутьхвилі до повної втрати енергії, тобто від іонізуючої здатності залежитьпроникливість та швидкість руху.

До основних видів іонізуючого випромінювання належать:

альфа-частинки (ядра гелію), які рухаються зі швидкістю 20000 км/с, мають велику питому іонізацію і малу проникливість (в повіт-рі 9-11 см, рідких і твердих середовищах - 0,099 мм). Одяг захищає лю-дину від цих променів, але небезпечним є попадання цього випроміню-вання всередину людини;

бета-частинки - рухаються з швидкістю світла (300 000 км/с).Вони мають меншу здатність до іонізації, але більш проникливі (в пові-трі - 20 м, воді і тілі людини - 3 см, металі - 1 см). Одяг поглинає до50% цих променів. Небезпечним є безпосереднє попадання цих часто-чок на шкіру, в очі й всередину організму;

нейтронне випромінювання - це потік нейтронів з швидкістю20 000 км/с, що легко проникають в живу тканину і захоплюються яд-рами атомів, руйнуючи їх. Добрими захисними матеріалами від них єполіетилен, парафін, вода;

гамма-випромінювання - це електромагнітні промені з довжи-

8 11

ною хвилі 10- -10- см, які утворюються при альфа- і бета-розпаді ато-мів. Випромінювання відбувається окремими порціями (квантами) ірозповсюджується зі швидкістю світла. Іонізуюча здатність його менша,ніж в а- і в-частках, але значно більша проникливість (в повітрі - сотніметрів, у воді - 23 см, сталі - 3 см, дереві - 30 см, бетоні - 19 см). Добрезахищають від цих променів екрани з тяжких металів (свинець);

- рентгенівське випромінювання - електромагнітні промені, алепозаядерного походження, які володіють високою проникливою здатні-стю (довжина від 5 до 0,004 нм).

Основну частину опромінення населення земної кулі одержує відприродних джерел. Це опромінення з космосу та від радіоактивних ре-човин, що знаходяться у земній корі.

Космічні промені можуть досягати поверхні землі або взаємодіяти зїї атмосферою, породжуючи повторне випромінювання і призводячи доутворення різноманітних радіонуклідів.

Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є ядерні вибухи,ядерні установки для виробництва енергії, ядерні реактори, прискорю-вачі заряджених частинок, рентгенівські апарати, прилади апаратури за-собів зв'язку високої напруги тощо.

Серед техногенних джерел іонізуючого опромінення сьогодні лю-дина найбільш опромінюється під час медичних процедур і лікування,пов'язаного із застосуванням штучних джерел радіації.

3.2.8.2. Дія іонізуючого випромінювання на організм людини. Вураженому організмі атоми і молекули клітин іонізуються, в результатічого відбуваються складні фізико-хімічні процеси, які впливають на ха-рактер подальшої життєдіяльності людини. Згідно з одними поглядами,іонізація атомів і молекул, що виникає під дією радіації, веде до розі-рвання зв'язків у молекулах клітин, що призводить до загибелі останніх.Згідно з іншими уявленнями, у формуванні біологічних наслідків радіаціївідіграють роль продукти радіолізу води, яка становить біля 70% масиорганізму людини. При іонізації води утворюються вільні радикали Н таОН+, а у присутності кисню - перекисні сполуки, що є сильними окис-лювачами. Останні атакують молекули білків, руйнуючи їх, у результатічого утворюються сполуки, не властиві живому організму. Це призво-дить до порушення обміну речовин і життєдіяльності всього організму.

Специфічність дії іонізуючого випромінювання полягає в тому, щоінтенсивність хімічних реакцій, індуційованих вільними радикалами,підвищується, й до них втягується багато сотень і тисяч молекул, не по-рушених опроміненням. Цим відрізняється дія радіації від дії інших ви-дів енергії (теплова, електрична та ін.). Інші особливості дії іонізуючоїенергії на організм людини полягають у тому, що вона не проявляєвпливу на органи чуття, її дози можуть кумулюватись і накопичуватисяв організмі (кумулятивні ефекти) і діяти не тільки на даний живий ор-ганізм, але і на його нащадків (генетичний ефект).

Радіаційне опромінення може бути зовнішнім і внутрішнім. Якщо ра-діоактивні речовини знаходяться поза організмом і опромінюють йогоззовні, то у цьому випадку говорять про зовнішнє опромінення. Ззовніможе викликати ураження людини рентгенівське, гамма- та нейтронне ви-промінювання. А якщо ж іонізуючі частинки знаходяться у повітрі, якимдихає людина, або у їжі чи воді і потрапляють в середину організму черезшлунково-кишковий тракт, то таке опромінення називають внутрішнім.

Внутрішнє опромінення в середньому становить 2/3 ефективної ек-вівалентної дози опромінення, яку людина одержує від природних дже-рел радіації (вуглець-14, калій-40, уран-238, торій-232). З відомих насьогодні близько 2000 радіоактивних ізомерів 70 є природними.

Радіаційне випромінювання може спричиняти ураження окремихділянок шкіри, тіла, органів або загальне захворювання - променевухворобу, яка може виникати у гострій (за короткий проміжок опромі-нення великими дозами) чи хронічній формі (при систематичномуопроміненні дозами, які перевищують допустимий рівень). Вражаючийефект залежить від виду опромінення, тривалості дії, індивідуальнихособливостей людини тощо.

3.2.8.3. Основні параметри іонізуючого випромінювання та йогонормування. До основних параметрів іонізуючого випромінювання від-носять: експозиційну, поглинальну, еквівалентну дози та рівень радіації.

Експозиційна доза - кількісна оцінка дії іонізуючого випроміню-вання на атмосферне повітря. Ця величина являє собою відношення по-вного заряду іонів одного знака до маси повітря у визначеному об'ємі.Системна одиниця експозиційної дози - кулон-на-кілограм (Кл/кг). За-стосовується і несистемна одиниця - рентген (Р).

Поглинальна доза - фізична величина, яка дорівнює відношенню сере-дньої енергії, переданої випромінюванням, що поглинається одиницею ма-си опроміненої речовини. Вона вимірюється в греях (Гр). 1 Гр = 1 Дж/кг.Застосовується і позасистемна одиниця - рад (1 рад = 0,01 Гр = 0,01 Дж/кг).

При опроміненні людини дозою 0,25-0,5 Гр можливі зміни в крові,понад 1 Гр - розвивається враження всього організму, при 2-4 Гр - безлікування можлива смерть, вище 6-10 Гр - летальність 100%.

Еквівалентна доза - оцінна характеристика радіаційної небезпекихронічної дії, що визначається як добуток поглиненої дози на коефіцієнтякості випромінювання. За одиницю випромінювання еквівалентної до-зи прийнятий зіверт (Зв). Зв = 1 Дж/кг. Використовують також позасис-темну одиницю - бер (біологічний еквівалент рентгена), 1 бер = 0,01 Зв.

Рівень радіації - оцінка дії іонізуючого випромінювання на атмос-ферне повітря за одиницю часу. Одиниця виміру - Р/год. Фоновим до-пустимим рівнем радіації є 50 мкР/год.

Нормами радіаційної безпеки України (НРБУ - 97)встановлені три

категорії (А, Б, В) опромінення людей:

А - професійні працівники, що мають безпосередній зв'язок зджерелами іонізуючого випромінювання. Загальна доза опромінення нарік - 5 бер (50 мЗв);

Б - люди, які за умов проживання або розміщення можуть підда-ватися опроміненню. Для них гранична доза опромінення - 0,5 бер/рік;

В - решта населення держави. Доза не нормується, але не пови-нна перевищувати природний фон - від 40 до 200 мбер/рік.

Різні тканини тіла неоднаково радіочутливі. Всього виділено тригрупи критичних органів, опромінення яких є дуже небезпечним:

I група - все тіло, гонади і червоний кістковий мозок. Опроміненнядопускається для професійних працівників не більше як 30 мДж/кг на ква-ртал і не більше як 50 мДж/кг на рік, а для інших осіб - 5 мДж/кг на рік;

IIгрупа - м'язи, щитовидна залоза, жирова тканина, печінка, ни-рки, шлунково-кишковий тракт, легені, селезінка. Допустима дозаопромінення персоналу - 80 мДж/кг на квартал і 150 мДж/кг на рік.Для інших осіб - 15 мДж/кг на рік;

III група - шкіра, кісткова тканина, кисті рук, передпліччя, гомілка,ступня. Допустима доза для обслуговуючого персоналу - 150 мДж/кг наквартал і 300 мДж/кг на рік, для інших осіб - 30 мДж/кг на рік.

Допустима доза опромінення наведена у табл. 11.

Таблиця 11

Допустимі дози опромінення для різних груп критичних органів осіб

категорії А та Б, мЗв/рік

Група критичних ор-

Гранично допустима доза

Границі дози

ганів

для осіб категорії А

для осіб категорії Б

І

50

5

ІІ

150

15

ІІІ

300

30

У 1982 р. Науковий комітет ООН запропонував величину серед-ньорічної дози природного опромінення, з урахуванням техногенногопідсилення фону, - 200 мбер/рік.

При рівномірному одноразовому опроміненні тіла людини дозою 1-10 Зв розвивається гостра променева хвороба (ГПХ). Розрізняють 4 сту-пеня ГПХ: легкий, при дозі 1-2 Зв; середній - 2-4 Зв; важкий - 4-6 Зв;вкрай важкий - 6-10 Зв.

Внаслідок дії радіації може спостерігатися:

а)         соматичний ефект - ушкодження різних органів тіла;

б)         соматико-стохастичний ефект - пухлини органів, тканин, злоякі-сні пухлини;

в) генетичний ефект - мутації хромосом і генів, порушення спадковості.

Для уникнення небезпечних генетичних ефектів впливу іонізуючо-го випромінювання існує кілька правил безпеки:

до безпосередньої роботі з джерелами іонізуючого випроміню-вання допускаються особи не молодше 18 років;

до 30-літнього віку накопичена доза не повинна перевищувати12-кратну (ГДД);

для жінок до 40 років доза опромінення в тазовій ділянці не по-винна переважати 1 бер за будь-які два місяці.

Може бути дозволене перевищення ГДД, якщо воно виправдане по-рятунком людей і запобіганням розвитку аварій та опромінення великоїкількості людей: у два рази - один раз на рік і в п' ять разів - один раз ужитті з компенсацією зменшення опромінення в наступні п'ять років.

Цих норм необхідно дотримуватись у підрозділах ОВС:

при ймовірності різкого погіршення ситуації доза опроміненняне повинна перевищувати 10 бер = 0,1 Зв;

при порятунку людей допустима доза 25 бер = 0,25 Зв;

при опроміненні дозою 25 бер особовий склад з небезпечної зонививодиться і надалі до роботи в небезпечній зоні не допускається.

3.2.8.4. Методи дозиметричного контролю іонізуючого випромінюван-ня. Для контролю доз іонізуючого випромінювання використовують іо-нізаційний, сцинциляційний, фотографічний, хімічний методи.

Іонізаційний метод дозиметричного контролю базується на здатностігазів під дією випромінювання ставати провідниками електричного стру-му. На цьому принципі працюють іонізаційні камери та газові лічильники.

Сцинциляційний метод ґрунтується на здатності деяких твердих,рідких та газоподібних речовин світитися під дією іонізуючих випромі-нювань. Світлові спалахи через фотопомножувачі подаються на елект-ронні лічильні схеми. За інтенсивністю спалахів оцінюється доза ви-промінювання.

Фотографічний метод базується на здатності фотоемульсії зміню-вати свої властивості під дією випромінювання. Фотопластинка в світ-лозахисному папері розташовується в зоні впливу випромінювання. По-тім пластинка проявляється, і за ступенем почорніння робиться висно-вок про дозу випромінювання.

Хімічний метод полягає в здатності деяких хімічних речовин змі-нювати свій колір під впливом іонізуючого випромінювання. За густи-ною забарвлення робиться висновок про дозу випромінювання.

Усі дозиметричні прилади поділяються на дві групи: 1) приладидля кількісних вимірювань дози та потужності дози опромінення; 2) ін-дикаторні прилади для швидкого виявлення джерел випромінювання.Оцінку радіаційної обстановки проводять за допомогою дозиметрів ДП-5А, ДП-5Б, ДП-5В, «Прип'ять».

3.2.8.5. Захист від іонізуючого випромінювання. Захист від впливурадіоактивних речовин та іонізуючих випромінювань можна реалізува-ти використанням технічних та організаційних заходів. До технічнихзаходів відносяться екранування, герметизація, дистанційне керування.

Установка екранів біля джерел випромінювання дозволяє істотнознизити дозу опромінення. Розміри, товщина та матеріал екрана залежитьвід виду випромінювання. Захистом від а-частинок є шар повітря товщи-ною кілька сантиметрів, одяг, рукавиці; від ^-випромінювання захиснимекраном може бути шар повітря товщиною кілька метрів або шар алюмі-нію товщиною кілька міліметрів, оскільки ці види випромінювання ма-ють низку проникну здатність; у- та рентгенівське випромінювання ма-ють велику проникну здатність, тому для екранів використовують мате-ріали з великою атомною вагою (свинець, вольфрам), оскільки цими ма-теріалами випромінювання поглинається найбільш інтенсивно. Товщинаекранів залежить від величини енергії випромінювання та кратності по-слаблення і коливається у межах від кількох міліметрів до десятків сан-тиметрів. Для оглядових вікон використовується свинцеве скло.

Захистом від внутрішнього опромінення є герметизація радіоакти-вних речовин. Радіоактивні речовини розташовується у спеціальних ко-нтейнерах. На контейнерах з радіоактивним речовинами має бути знакрадіоактивної небезпеки.

Роботи з радіоактивними речовинами слід при можливості викону-вати на віддалі у витяжних шафах, боксах, камерах, застосовуючи длямеханічних дій спеціальні маніпулятори або дистанційне керування.

До індивідуальних засобів захисту належать халати, комбінезони,шапочки, шоломи, гумові рукавиці, окуляри, респіратори, спеціальніпневмокостюми з подачею повітря. Індивідуальні засоби захисту ефек-тивні при впливі а-випромінювання і малоефективні при впливі у-випромінювання. Засоби захисту періодично дезактивуються.