Ионизирующие излучения и обеспечение радиационной безопасности. Радиация

К ионизирующим (радиоактивным) излучениям относят рентгеновские и γ-излучения, являющиеся электромагнитными колебаниями с очень малой длиной волны, а также α- и β-излучения, позитронное и нейтронное излучения, представляющие собой поток частиц с зарядом или без него. Рентгеновское и γ-излучение вместе называют фотонным излучением.

Основное свойство радиоактивных излучений — ионизирующее действие. При прохождении их в тканях нейтральные атомы или молекулы приобретают положительный или отрицательный заряд и превращаются в ионы. Альфа-излучение, представляющее собой положительно заряженные ядра гелия, обладает высокой ионизирующей способностью (до нескольких десятков тысяч пар ионов на 0,01 м своего пути), но незначительным пробегом: в воздухе 0,02...0,11 м, в биологических тканях (2..,6)10-6 м. Бета-излучение и позитронное излучение — это соответственно потоки электронов и позитронов со значительно меньшей ионизирующей способностью, которая при одинаковой энергии в 1000 раз меньше, чем у β-частиц. Очень большой проникающей способностью обладает нейтронное излучение. Проходя через ткани, нейтроны — частицы, не имеющие заряда, вызывают в них образование радиоактивных веществ (наведенную активность). Рентгеновские лучи, возникающие при β-излучении или в рентгеновских трубках, ускорителях электронов и т. п., а также γ-излучение, испускаемое радионуклидами — ядрами радиоактивных элементов, обладают самой низкой способностью ионизировать среду, но самой высокой проникающей способностью. Их пробег в воздухе составляет несколько сот метров, а в материалах, применяемых для защиты от ионизирующих излучений (свинец, бетон),—десятки сантиметров.

Облучение может быть внешним, когда источник радиации находится вне организма, и внутренним, возникающим при попадании радиоактивных веществ внутрь через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт или при всасывании через поврежденную кожу. Поступая в легкие или пищеварительный тракт, радиоактивные вещества распределяются по организму с током крови. При этом одни вещества распределяются в организме равномерно, а другие накапливаются только в определенных (критических) органах и тканях: радиоактивный йод — в щитовидной железе, радиоактивный радий и стронций — в костях и т. п. Внутреннее облучение может возникнуть при употреблении в пищу продуктов растениеводства и животноводства, полученных с зараженных сельскохозяйственных угодий.

Длительность нахождения радиоактивных веществ в организме зависит от скорости выделения и периода полураспада — времени, за которое радиоактивность снижается вдвое. Удаление таких веществ из организма происходит главным образом через желудочно-кишечный тракт, почки и легкие, частично через кожу, слизистую оболочку рта, с потом и молоком.

Ионизирующие излучения могут вызывать местные и общие поражения. Местные поражения кожи бывают в виде ожогов, дерматитов и других форм. Иногда возникают доброкачественные новообразования, возможно также развитие кожного рака. Длительное действие радиации на хрусталик служит причиной катаракты.

Общие поражения протекают в форме острой и хронической лучевой болезни. Острые формы характеризуются специфическими поражениями кроветворных органов, желудочно-кишечного тракта и нервной системы на фоне общетоксических симптомов (слабость, тошнота, ослабление памяти и т. п.). В ранней стадии хронической формы наблюдаются нарастающая физическая и нервно-психическая слабость, пониженный уровень эритроцитов в крови, повышенная кровоточивость. Вдыхание радиоактивной пыли вызывает пневмосклероз, иногда рак бронхов и легких. Ионизирующие излучения угнетают репродуктивную функцию организма, влияя на здоровье последующих поколений.

На производстве могут выполняться работы с закрытыми источниками излучений и открытыми радиоактивными веществами.

Закрытые источники герметичные; чаще всего это стальные ампулы, содержащие радиоактивное вещество. Как правило, в них используются γ- и реже β-излучатели. К закрытым источникам относятся и рентгеновские аппараты, ускорители. Установки с такими источниками применяют для контроля качества сварных швов, определения износа деталей, обеззараживания кож и шерсти, обработки семян с целью уничтожения насекомых-вредителей, в медицине и ветеринарии. Работа на этих установках чревата опасностью только внешнего облучения.

Работы с радиоактивными веществами в открытом виде встречаются при диагностике и лечении в медицине и ветеринарии, при нанесении радиоактивных веществ в составе светящихся красок на циферблаты, в заводских лабораториях и т. п. Для работ этой категории опасно как внешнее, так и внутреннее облучение, поскольку радиоактивные вещества могут поступать в воздух рабочей зоны в виде паров, газов и аэрозолей.

Для учета неодинаковой опасности разных видов ионизирующих излучений введено понятие эквивалентная доза. Ее измеряют в зивертах и определяют по формуле

где k — коэффициент качества, учитывающий биологическую эффективность различных видов излучения по сравнению с рентгеновским: k = 20 для α-излучения, k— 10 для потока протонов и нейтронов; k- 1 для фотонного и β-излучения; D — поглощенная доза, характеризующая поглощение энергии любого ионизирующего излучения единицей массы вещества, Зв.

Эффективная доза позволяет оценить последствия облучения отдельных органов и тканей человека с учетом их радиочувствительности.

Нормами радиационной безопасности НРБ-96, утвержденными Постановлением № 7 Государственного комитета санитарно-эпидемиологического надзора РФ 19.04.96г., установлены следующие категории облучаемых лиц:

персонал — люди, работающие с техногенными источниками облучения (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);

все население, включая персонал, вне сферы и условий их производственной деятельности (табл.21.2).

21.2. Основные дозовые пределы облучения, мЗв

Нормируемая величина	Обслуживающий персонал (группа А)	Население
Эффективная доза	20 в год в среднем за любые 5 лет, но не более 50 за 1 год	1 в год в среднем за любые 5 лет, но не более 5 за 1 год
Эквивалентная доза за год:
в хрусталике
на кожных покровах
на кистях и стопах

Годовая доза облучения населения от естественного радиационного фона в среднем составляет (0,1...0,12)10-2 Зв, при флюорографии 0,37*10-2 Зв, при рентгенографии зубов 3 o 10-2 Зв.

В основные дозовые пределы облучаемых людей не входят дозы от природных и медицинских источников ионизирующего излучения и доза, полученная вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения установлены специальные ограничения.

Защиту от внешнего облучения проводят в трех направлениях: 1) экранированием источника; 2) увеличением расстояния от него до работающих; 3) сокращением времени пребывания людей в зоне облучения. В качестве экранов применяют хорошо поглощающие ионизирующие излучения материалы, такие, как свинец, бетон. Толщину защитного слоя рассчитывают в зависимости от вида и мощности излучения. Следует учитывать, что мощность излучения снижается пропорционально квадрату расстояния от источника. Эту зависимость используют при внедрении дистанционного управления процессами. Время пребывания работающих в зоне воздействия радиации ограничивают из условия соблюдения предельных доз облучения, указанных в таблице 21.2.

При работах с открытыми источниками излучений максимально изолируют помещение, где находятся радиоактивные вещества. Стены должны быть достаточной толщины. Поверхности ограждающих конструкций и оборудования покрывают материалами, легко подвергающимися очистке (пластиком, масляной краской и т. п.). Работу с загрязняющими воздух рабочей зоны радиоактивными веществами проводят только в закрытых вытяжных шкафах (боксах) с фильтрацией удаляемого воздуха. При этом достаточное внимание следует уделять эффективности работы общеобменной и местной вентиляции, а также применять средства индивидуальной защиты (респираторы, изолирующие пневмокостюмы с подачей в них чистого воздуха, очки, комбинезоны, фартуки, резиновые перчатки и обувь), которые подбирают в зависимости от свойств используемых радиоактивных веществ, их активности и вида работ. К важным профилактическим мероприятиям относят дозиметрический контроль и медицинское обследование работающих. Для индивидуального дозиметрического контроля применяют приборы ИФКУ-1, ТЛД, КИД-6 и другие, для контроля степени радиоактивной загрязненности тела и спецодежды —СЗБ2-1еМ, СЗБ2-2еМ, БЗДА2-01 и др. Плотность потоков α-, β-, γ- и нейтронного излучения измеряют приборами РУП-1, УИМ2-1еМ, а объемную активность радиоактивных газов и аэрозолей в воздухе — приборами РВ-4, РГБ-3-01.

Радиация в ХХ в. представляет собой растущую угрозу для всего человечества. Радиоактивные вещества, перерабатываемые в ядерную энергию, попадающие в строительные материалы и, наконец, используемые в военных целях, оказывают вредное воздействие на здоровье людей. Поэтому защита от ионизирующих излучений (радиационная безопасность ) превращается в одну из важнейших задач по обеспечению безопасности жизнедеятельности человека.

Радиоактивные вещества (или радионуклиды) – это вещества, способные испускать ионизирующее излучение. Причиной его является нестабильность атомного ядра, в результате которой оно подвергается самопроизвольному распаду. Такой процесс самопроизвольных превращений ядер атомов неустойчивых элементов называют радиоактивным распадом, или радиоактивностью.

Ионизирующее излучение – излучение, которое создается при радиоактивном распаде и образует при взаимодействии со средой ионы различных знаков.

Акт распада сопровождается испусканием излучений в виде гамма-лучей, альфа-, бета-частиц и нейтронов.

Радиоактивные излучения характеризуются различной проникающей и ионизирующей (повреждающей) способностью. Альфа-частицы обладают столь малой проникающей способностью, что задерживаются листом обыкновенной бумаги. Их пробег в воздухе равен 2-9 см, в тканях живого организма - долям миллиметра. Иными словами, эти частицы при наружном воздействии на живой организм неспособны проникнуть через слой кожи. Вместе с тем ионизирующая способность таких частиц чрезвычайно велика, и опасность их воздействия возрастает при попадании внутрь организма с водой, пищей, вдыхаемым воздухом или через открытую рану, так как они могут повредить те органы и ткани, в которые проникли.

Бета-частицы обладают большей, чем альфа-частицы, проникающей, но меньшей ионизирующей способностью; их пробег в воздухе достигает 15 м, а в тканях организма - 1-2 см.

Гамма-излучение распространяется со скоростью света, обладает наибольшей глубиной проникновения, и ослабить его может только толстая свинцовая или бетонная стена. Проходя через материю, радиоактивное излучение вступает с ней в реакцию, теряя свою энергию. При этом чем выше энергия радиоактивного излучения, тем больше его повреждающая способность.

Величина энергии излучения, поглощенная телом либо веществом, называется поглощенной дозой . В качестве единицы измерения поглощенной дозы излучения в системе СИ принят Грей (Гр). На практике используется внесистемная единица - рад (1 рад = 0,01 Гр). Однако при равной поглощенной дозе альфа-частицы дают значительно больший повреждающий эффект, чем гамма-излучение. Поэтому для оценки повреждающего действия различных видов ионизирующего излучения на биологические объекты применяют специальную единицу измерения - бэр (биологический эквивалент рентгена). В системе СИ единицей этой эквивалентной дозы является зиверт (1 Зв = 100 бэр).

Для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или жилом помещении, обусловленной воздействием рентгеновского или гамма-излучения, используют экспозиционную дозу облучения . За единицу экспозиционной дозы в системе СИ принят кулон на килограмм (Кл/кг). На практике она чаще всего измеряется в рентгенах (Р). Экспозиционная доза в рентгенах достаточно точно характеризует потенциальную опасность воздействия ионизирующих излучений при общем и равномерном облучении тела человека. Экспозиционной дозе в 1 Р соответствует поглощенная доза, примерно равная 0,95 рад.

При прочих одинаковых условиях доза ионизирующего излучения тем больше, чем длительнее облучение, т.е. доза накапливается со временем. Доза, соотнесенная с единицей времени, называется мощностью дозы, или уровнем радиации. Так, если уровень радиации на местности составляет 1 Р/ч, это означает, что за 1 час нахождения в данной местности человек получит дозу в 1 Р.

Рентген является весьма крупной единицей измерения, и уровни радиации обычно выражаются в долях рентгена - тысячных (миллирентген в час - мР/ч) и миллионных (микрорентген в час - мкР/ч).

Для обнаружения ионизирующих излучений, измерения их энергии и других свойств применяются дозиметрические приборы: радиометры идозиметры.

Радиометр - это прибор, предназначенный для определения количества радиоактивных веществ (радионуклидов) или потока излучений.

Дозиметр - прибор для измерения мощности экспозиционной или поглощенной дозы.

Человек в течение всей жизни подвергается воздействию ионизирующего излучения. Это прежде всего естественный радиационный фон Земли космического и земного происхождения. В среднем доза облучения от всех естественных источников ионизирующего облучения составляет в год около 200 мР, хотя эта величина в разных регионах Земли может колебаться в пределах 50-1000 мР/год и более.

Естественный радиационный фон – излучение, создаваемое космическим излучением, природными радионуклидами, естественно распределенными в земле, воде, воздухе, и другими элементами биосферы (например, пищевыми продуктами).

Кроме того, человек встречается с искусственными источниками излучения (техногенный радиационный фон) . К нему относится, например, ионизирующее излучение, используемое в медицинских целях. Определенный вклад в техногенный фон вносят предприятия ядерно-топливного цикла и ТЭЦ на угле, полеты самолетов на больших высотах, просмотр телепрограмм, пользование часами со светящимися циферблатами и т.д. В целом техногенный фон колеблется от 150 до 200 мбэр.

Техногенный радиационный фон – естественный радиационный фон, измененный в результате деятельности человека.

Таким образом, каждый житель Земли ежегодно в среднем получает дозу облучения в 250-400 мбэр. Это уже обычное состояние среды обитания человека. Неблагоприятного действия такого уровня радиации на здоровье человека не установлено.

Совершенно иная ситуация возникает при ядерных взрывах и авариях на атомных реакторах, когда образуются обширные зоны радиоактивного заражения (загрязнения) с высоким уровнем радиации.

Любой организм (растение, животное или человек) живет не изолированно, а так или иначе связан со всей живой и неживой природой. В этой цепочке путь радиоактивных веществ примерно следующий: растения усваивают их листьями непосредственно из атмосферы, корнями из почвы (почвенных вод), т.е. аккумулируют, и поэтому концентрация РВ в растениях выше, чем в окружающей среде. Все сельскохозяйственные животные получают РВ с пищей, водой, из атмосферы. Радиоактивные вещества, попадая в организм человека с пищей, водой, воздухом, включаются в молекулы костной ткани и мышц и, оставаясь в них, продолжают облучать организм изнутри. Поэтому безопасность человека в условиях радиоактивного загрязнения (заражения) окружающей среды достигается защитой от внешнего облучения, заражения радиоактивными осадками, а также защитой органов дыхания и желудочно-кишечного тракта от попадания РВ внутрь организма с пищей, водой ивоздухом. В общем, действия населения в районе заражения в основном сводятся к соблюдению соответствующих правил поведения и осуществлению санитарно-гигиенических мероприятий. При сообщении о радиационной опасности рекомендуется незамедлительно выполнить следующие из них:

1. Укрыться в жилых домах или служебных помещениях. Важно знать, что стены деревянного дома ослабляют ионизирующее излучение в 2 раза, а кирпичного - в 10 раз. Заглубленные укрытия (подвалы) еще больше ослабляют дозу излучения: с деревянным покрытием - в 7 раз, с кирпичным или бетонным - в 40-100 раз.

2. Принять меры защиты от проникновения в квартиру (дом) радиоактивных веществ с воздухом: закрыть форточки, вентиляционные люки, отдушины, уплотнить рамы и дверные проемы.

3. Создать запас питьевой воды: набрать воду в закрытые емкости, подготовить простейшие средства санитарного назначения (например, мыльные растворы для обработки рук), перекрыть краны.

4. Провести экстренную йодную профилактику (как можно раньше, но после специального оповещения!). Йодная профилактика заключается в приеме препаратов стабильного йода: таблеток йодистого калия или водно-спиртового раствора йода. Йодистый калий следует принимать после еды вместе с чаем или водой 1 раз в день в течение 7 суток по одной таблетке (0,125 г) на один прием. Водноспиртовой раствор йода нужно принимать после еды 3 раза в день в течение 7 суток по 3-5 капель на стакан воды.

Следует знать, что передозировка йода чревата целым рядом побочных явлений, таких, как аллергическое состояние и воспалительные изменения в носоглотке.

5. Начать готовиться к возможной эвакуации. Подготовить документы и деньги, предметы первой необходимости, упаковать лекарства, к которым вы часто обращаетесь, минимум белья и одежды (1-2 смены). Собрать запас имеющихся у вас консервированных продуктов на 2-3 суток. Все это следует упаковать в полиэтиленовые мешки и пакеты. Включите радиоточку для прослушивания информационных сообщений Комиссии по ЧС.

6. Постарайтесь соблюдать правила радиационной безопасности и личной гигиены, а именно:

Использовать в пищу только консервированные молоко и пищевые продукты, хранившиеся в закрытых помещениях и не подвергавшиеся радиоактивному загрязнению. Не пить молоко от коров, которые продолжают пастись на загрязненных полях: радиоактивные вещества уже начали циркулировать по так называемым биологическим цепочкам;

Не есть овощи, которые росли в открытом грунте и сорваны после начала поступления радиоактивных веществ в окружающую среду;

Принимать пищу только в закрытых помещениях, тщательно мыть руки с мылом перед едой и полоскать рот 0,5-процентным раствором питьевой соды;

Не пить воду из открытых источников и водопровода после официального объявления о радиационной опасности; накрыть колодцы пленкой или крышками;

Избегать длительных передвижений по загрязненной территории, особенно по пыльной дороге или траве, не ходить в лес, воздержаться от купания в ближайшем водоеме;

Переобуваться, входя в помещение с улицы (“грязную” обувь следует оставлять на лестничной площадке или на крыльце);

7. В случае передвижения по открытой местности необходимо использовать подручные средства защиты:

Органов дыхания - прикрыть рот и нос смоченными водой марлевой повязкой, носовым платком, полотенцем или любой частью одежды;

Кожи и волосяного покрова - прикрыться любыми предметами одежды - головными уборами, косынками, накидками, перчатками. Если вам крайне необходимо выйти на улицу, рекомендуем надеть резиновые сапоги.

Ниже приводятся меры предосторожности в условиях повышенной радиации, рекомендованные известным американским врачом Гейлом - специалистом по радиационной безопасности.

НЕОБХОДИМО:

1. Хорошее питание.

2. Ежедневный стул.

3. Отвары семян льна, чернослива, крапивы, слабительных трав.

4. Обильное питье, чаще потеть.

5. Соки с красительными пигментами (виноградный, томатный).

6. Черноплодная рябина, гранаты, изюм.

7. Витамины Р, С, В, сок свеклы, моркови, красное вино (3 ст. ложки ежедневно).

8. Редька тертая (утром натереть, вечером съесть и наоборот).

9. 4-5 грецких орехов ежедневно.

10. Хрен, чеснок.

11. Крупа гречневая, овсяная.

12. Хлебный квас.

13. Аскорбиновая кислота с глюкозой (3 раза в день).

14. Активированный уголь (1-2 шт. перед едой).

15. Витамин А (не более двух недель).

16. Квадемит (по 3 раза в день).

Из молочных продуктов лучше всего употреблять в пищу творог, сливки, сметану, масло. Овощи и фрукты очищать до 0,5 см, с кочанов капусты снимать не менее трех листов. Лук и чеснок обладают повышенной способностью к поглощению радиоактивных элементов. Из мясных продуктов преимущественно есть свинину и птицу. Мясные бульоны исключить. Мясо готовить таким образом: первый отвар слить, вновь залить его водой и варить до готовности.

ПРОДУКТЫ С АНТИРАДИОАКТИВНЫМ ДЕЙСТВИЕМ:

1. Морковь.

2. Растительное масло.

3. Творог.

4. Таблетки кальция.

НЕЛЬЗЯ УПОТРЕБЛЯТЬ В ПИЩУ:

2. Холодец, кости, костный жир.

3. Вишни, абрикосы, сливы.

4. Говядину: она более всего может быть заражена.

^

Работа № 14

ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

Общие сведения
Излучения, взаимодействия которых со средой приводят к образованию ионов разных знаков и радикалов, называются ионизирующими. При этом различают корпускулярное и фотонное излучения. Корпускулярное излучение представляет собой поток элементарных частиц: a – и b – частицы, нейтроны, протоны, мезоны и др. Элементарные частицы возникают при радиоактивном распаде, ядерных превращениях или генерируются на ускорителях. Заряженные частицы в зависимости от величины кинетической энергии могут вызывать непосредственно ионизирующее излучение при столкновении с веществом. Нейтроны и другие нейтральные элементарные частицы при взаимодействии с веществом непосредственно ионизации не производят, но в процессе взаимодействия со средой они высвобождают заряженные частицы (электроны, протоны и т.д.), способные ионизировать атомы и молекулы среды, через которую они проходят. Такие излучения принято называть косвенными ионизирующими излучениями.

К фотонному излучению относят: гамма-излучение, характеристическое, тормозное, рентгеновское излучения. Указанные излучения представляют собой электромагнитные колебания очень высоких частот (Гц), которые возникают при изменении энергетического состояния атомных ядер (гамма - излучение), перестройке внутренних электронных оболочек атомов (характеристическое), взаимодействии заряженных частиц с электрическим полем (тормозное) и других явлениях. Фотонное излучение также является косвенно ионизирующим. Кроме ионизирующей способности к основным характеристикам ионизирующих излучений относятся энергия, измеряемая в электрон – вольтах, и проникающая способность.

Источником излучения называют объект, содержащий радиоактивный материал или техническое устройство, испускающее или способное в определенных условиях испускать излучение. К числу таких объектов относятся: радионуклиды, ядерные устройства (ускорители, атомные реакторы), рентгеновские трубки.

Технологии, методики и приборы, использующие ионизирующие излучения, получили широкое распространение в промышленности, в медицине и науке. Это, в первую очередь, атомные электростанции, надводные и подводные корабли с атомными установками, рентгеновские установки для медицинского, научного и промышленного назначения и др.
^

Биологическое воздействие излучений.

Излучение является вредным фактором для живой природы и, особенно, человека. Биологически вредное воздействие излучения на живой организм определяется в первую очередь дозой поглощенной энергии и производимым при этом эффектом ионизации, т. е. плотностью ионизации. Большая часть поглощенной энергии расходуется на ионизацию живой ткани, что нашло свое отражение и в определении излучений как ионизирующих.

Ионизирующие излучения оказывают на биологическую ткань прямое и непрямое воздействие. Прямое - разрыв внутриатомных и внутримолекулярных связей, возбуждение атомов или молекул, образование свободных радикалов. Наиболее важное значение имеет радиолиз воды. В результате радиолиза образуются высокореактивные радикалы, которые вызывают вторичные реакции окисления по любым связям, вплоть дo изменения химического строения ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) с последующими генными и хромосомными мутациями. В этих явлениях и заключается опосредованное (непрямое) действие излучения. При этом следует отметить, что особенность воздействия ионизирующих излучений состоит в том, что в химические реакции, индуцированные реактивными радикалами, вовлекаются сотни и тысячи молекул, не затронутых непосредственно излучением. Таким образом, результат воздействия ионизирующих излучений в отличие от других видов излучений зависит в большей степени от формы, в которой их энергия передается биологическому объекту.

Негативные последствия воздействия ионизирующих излучений на организм человека условно делятся на соматические и генетические. Генетические эффекты воздействия излучений проявляются в отдаленные промежутки времени у потомства облученных. Соматические последствия, в зависимости от степени и характера облучения, могут проявляться непосредственно в виде острой или хронической формы лучевой болезни. Лучевая болезнь, в первую очередь, характеризуется изменением состава крови (уменьшением числа лейкоцитов в крови – лейкопенией), а также появлением тошноты, рвоты и подкожных кровоизлияний, изъязвлений. Острая форма лучевой болезни возникает у человека при однократном облучении свыше 100 P (рентген) – 1 степень лучевой болезни, а при 400 P (3-я степень) наблюдается 50% смертельных случаев, что связано в первую очередь с потерей иммунитета. При экспозиционной дозе свыше 600 Р (4-я степень) погибают 100% облученных. В отношении поражения от ионизирующего излучения природа поставила человека в самые тяжелые условия по сравнению с другими живыми существами. Так, средние смертельные дозы (50%) составляют: обезьяна-550 , кролик - 800, черви - 20000 , а амеба - 100000, вирусы - более 1000000 P.
^ Единицы доз.
Общей единицей (мерой) воздействия ионизирующего излучения на человека является доза. Различают следующие основные виды доз: поглощенная, эквивалентная, эффективная, экспозиционная.

^ Доза поглощенная (D) – величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу:

Где
– средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме,
– масса вещества в этом объеме.

^ Доза эквивалентная (Н) – сумма поглощенных доз в органах или тканях, умноженных на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения :

где - средняя поглощенная доза в органе или ткани i - того ионизирующего излучения.

Взвешивающие коэффициенты учитывают относительную опасность различных видов излучения в индуцировании неблагоприятных биологических эффектов и зависят от ионизирующей способности излучений. Для различных видов излучения значения взвешивающих коэффициентов составляют:

Фотоны любых энергий, электроны ………………………1

Нейтроны с энергией менее 10 кэВ…………………………5

От 10 кэВ до 100 кэВ……………….10

Альфа-частицы………………………………………………20

^ Доза эффективная (Е) – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

где - взвешивающий коэффициент для органа или ткани, который характеризует относительный риск на единицу дозы по выходу отдаленных последствий при облучении данного органа по отношению к облучению всего тела. При облучении организма в целом =1, а при облучении отдельных органов составляет: гонады (половые железы) - 0,2; желудок – 0,12; печень – 0,05; кожа – 0,01 и т.д.
- эквивалентная доза в соответствующем органе или ткани.

^ Экспозиционная доза (X) - это количественная характеристика фотонного излучения, основанная на его ионизирующем действии в сухом атмосферном воздухе и представляющая собой отношение суммарного заряда (dQ) ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов и позитронов, которые были образованы фотонами в малом объеме воздуха, к массе воздуха (dm) в этом объеме (справедливо для фотонного излучения с энергией до 3 МэВ):

На практике в качестве характеристики ионизирующего излучения широко используется единица рентген (Р), которая является внесистемной единицей экспозиционной дозы (при прохождении излучения через 1 куб.см воздуха создаются ионы, несущие заряд в 1 электростатическую единицу каждого знака). Экспозиционную дозу в рентгенах и поглощенную дозу в радах для биологических тканей можно считать совпадающими с погрешностью до 5%, которая вызвана тем, что экспозиционная доза не учитывает ионизацию, обусловленную тормозным излучением электронов и позитронов.

Единицы измерения доз в системе СИ и внесистемные единицы измерения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Доза	Единицы СИ	Внесистемные единицы
Поглощенная	Дж/кг, Грей (Гр)	1 рад=0,01 Гр
Эквивалентная	Грей = Зиверт (Зв)	1 бэр=0,01 Зв
Эффективная	Зиверт = Зиверт (Зв)
Экспозиционная	Кулон/кг, (Кл/кг)	Рентген (Р) 1Р=2,58 ∙ 10 -4 Кл/кг 1 Р = 1 рад = 0,013 Зв (в биол.тканях)

Для характеристики изменения дозы во времени вводится понятие мощности дозы. Мощность экспозиционной, поглощенной и эквивалентной доз соответственно определяются:

Характеристикой активности радионуклида (самопроизвольного распада) является отношение числа спонтанных ядерных превращений, происходящих в источнике за единицу времени. Единицей радиоактивности является беккерель (Бк) . Беккерель равен активности радионуклида в источнике, в котором за время 1с происходит одно спонтанное ядерное превращение. Внесистемная единица активности - кюри (Ки). 1 Ки = 3,700 10 10 Бк Активность радионуклидов зависит от времени. Время, в течение которого распадается половина исходных атомов, называется периодом полураспада. Так, например, период полураспада йода
8,05 суток, а у урана
- 4,5 млрд. лет
^ Нормы радиационной безопасности.
Основным документом, регламентирующим допустимые уровни воздействия излучений на организм человека, в нашей стране, является «Нормы радиационной безопасности» (НРБ - 99). С целью снижения необоснованного облучения нормирование осуществляется дифференцированно для различных категорий облучаемых лиц, в зависимости от условий контакта с источниками излучений и места проживания. Нормы устанавливают следующие категории облучаемых лиц:

Персонал (группы А и Б);

Все население, включая лиц из персонала вне сферы и условий их производственной деятельности.

Нормы облучения также дифференцированы в отношении различной радиочувствительности органов и частей тела человека.

Предельно допустимая доза (ПДД) - наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которое при рaвномерном воздействии в течение 50 лет не вызовет в состоянии здоровья персонала неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Предел дозы (ПД) - предельная эквивалентная доза за год для ограниченной части населения. ПД устанавливают меньшим, чем ПДД в 10 раз для предотвращения необоснованного облучения этого контингента людей. Значения ПДД и ПД в зависимости от группы критических органов приведены ниже в таблице 2.

Закономерности биологического эффекта излучения на живую ткань определяют основные принципы защиты - снижение плотности потока излучения и времени его действия. Время контакта с излучением в режиме нормальной эксплуатации установки является регулируемым и контролируемым параметром. Плотность облучающего потока зависит от мощности источника, его физических характеристик и инженерной защиты источника.
Таблица 2.

^ Основные пределы доз

* Примечание: дозы облучения для персонала группы Б не должны превышать ¼ значений для персонала группы А.
^ Защитные мероприятия.
Под инженерной защитой понимают любую среду (материал), расположенную между источником и зоной размещения людей или оборудования для ослабления потоков ионизирующих излучений. Защиту принято классифицировать по назначению, типу, компоновке, форме и геометрии. По назначению защиту подразделяют на биологическую, радиационную и тепловую.

Биологическая защита должна обеспечивать уменьшение дозы облучения персонала до предельно допустимых уровней. При радиационной защите должна быть обеспечена степень радиационных повреждений различных объектов, подвергающихся облучению, до допустимых уровней. Тепловая защита обеспечивает снижение радиационного энерговыделения в защитных композициях до допустимых уровней.

Основными свойствами излучений, определяющими условия безопасности обращения с ними, являются ионизирующая и проникающая способность. Ионизирующая способность излучения отражена в значении взвешивающего коэффициента, а проникающая - характеризуется величиной линейного коэффициента поглощения.

Закон ослабления излучения в веществе, в зависимости от его толщины (х), можно записать в следующем виде:

где n - скорость счета импульсов тока при наличии защитного материала толщиной х, имп/с,

n ф - скорость счета импульсов тока за пределами зоны влияния источника излучения, т.е. фона, имп/с,

n о - скорость счета импульсов тока без защитнoго материала, имп/с.

Из формулы (2) выводим выражение для расчета линейного коэффициента ослабления:

представленной по результатам измерений ослабления излучения за различными толщинами для одного материала. В этом случае эта зависимость будет иметь вид прямой с наклоном определяемым значением линейного коэффициента ослабления, т.е. m = tq а.

Поглощение излучения в веществе зависит от природы излучения, а также от состава и плотности самого вещества. Ниже в таблице 3 представлена зависимость коэффициента ослабления для излучения фотонной природы:

Поглощение корпускулярных ионизирующих излучений происходит значительно интенсивнее фотонных. Это можно объяснить либо наличием у частиц, ионизирующих вещество, электрического заряда, либо при его отсутствии наличием значительной массы ионизирующих частиц (нейтронов). Поглощение корпускулярных излучений удобно характеризовать величиной свободного пробега частиц в веществе.

Таблица 3

Энергия гамма-излучения, МэВ	Коэффициент ослабления, см -1
	Воздух	оргстекло	железо	свинец
0,1	0,198	0,172	2,81	59,9
0,5	0,111	0,006	0,82	1,67
1,0	0,081	0,07	0,45	0,75
2,0	0,057	0,05	0,33	0,51
5,0	0,036	0,03	0,24	0,48
10,0	0,026	0,022	0,23	0,62

В таблице 4 представлены харaктерные значения свободных пробегов частиц в воздухе для a -, b - и протонного излучений.
Таблица 4

Вид ионизирующего излучения	Диапазон энергии, МэВ	Диапазон свободных Пробегов, см
a	4,0 -10,0	2,5-10,6
b	0,01-8,00	22-1400
протонное	1,0-15,0	0,002-0,003

^ Геометрическое ослабление излучений.
Для точечных источников поток излучения, кроме указанной выше закономерности ослабления при прохождении в веществе, будет ослабляться за счет геометрической расходимости, подчиняющейся закону обратных квадратов

,

где I - мощность источника, R - расстояние от источника.

Геометрически источники могут быть точечными и протяженными. Протяженные источники представляют собой суперпозицию точечных источников и могут быть линейными, поверхностными или объемными. Физически точечным можно считать такой источник, максимальные размеры которого много меньше расстояния до точки детектирования и длины свободного пробега в материале источника.

Для точечного изотропного источника определяющую роль в ослаблении плотности излучения в воздухе играет геометрическое расхождение. Ослабление за счет поглощения в воздухе, например, для источника с энергией, равной 1 МэВ на расстоянии 3 м, составляет 0,2%.
^ Регистрация излучений. Оборудование и порядок исследований .
Применяемые в области радиационного контроля приборы по своему назначению подразделяются на дозиметры, радиометры и спектрометры. Дозиметры служат для измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения или ее мощности. Радиометры служат для измерения плотности потока излучений и активности радионуклидов. Спектрометры служат для измерения распределения излучений по энергии частиц или фотонов.

Основа регистрации любого вида излучений – его взаимодействие с веществом детектора. Под детектором понимается устройство, на вход которого поступают ионизирующее излучение и на выходе появляются регистрируемый сигнал. Тип детектора определяется природой сигнала - при световом сигнале детектор называется сцинтилляционным, при импульсах тока - ионизационным, при появлении пузырьков пара - пузырьковая камера, а при наличии капелек жидкости - камера Вильсона. Вещество, в котором происходит преобразование энергии ионизирующего излучения в сигнал, может быть газом, жидкостью или твердым телом, что и дает соответствующее название детекторам: газовые, жидкостные и твердотельные.

В данной работе применяется прибор, совмещающий функции дозиметра и радиометра - переносной геологоразведочный СРП-68-01. Прибор состоит из выносного блока детектирования БДГЧ-01, переносного пульта, который содержит схему измерения и стрелочный прибор.

В СРП-68-01 используется сцинтилляционный детектор на основе неорганического монокристалла натрий-йод (NaI). Принцип работы детектора заключается в следующем. Излучение, взаимодействуя с веществом сцинтиллятора, создает в нем вспышки света. Фотоны света попадают на фотокатод и выбивают из него фотоэлектроны. Ускоренные и умноженные электроны собираются на аноде. Каждому электрону, поглощенному в сцинтилляторе, соответствует импульс тока в анодной цепи фотоэлектронного умножителя, следовательно, измерению может подлежать как среднее значение анодного тока, так и число импульсов тока в единицу времени. В соответствии с этим различают токовый (интегрирующий) и счетный режимы сцинтилляционного дозиметра.

Стрелочный прибор в измерительном комплексе позволяет снимать значения для двух режимов работы дозиметра:

Мощность экспозиционной дозы, мкР/ч;

Средняя скорость счета импульсов тока, имп/с.

В качестве источника ионизирующего излучения в работе используется контрольная калибровочная метка, которая содержит радионуклид 60 Co с энергией гаммa - квантов:1.17 МэВ и 1.37 МэВ.

Экспериментальные исследования выполняются на лабораторном стенде, основу которого составляет сцинтилляционный геологоразведочный прибор СРП-68-01. Схема стенда представлена на рис. 1 и 2.

Рис.1. Блок-схема установки

Здесь: 1 - переносной пульт измерения; 2 –измерительная линейка; 3 –исследуемые материалы, 4 - радиоактивный источник; 5 -трубка детектора; 6 - защитный экран.

Рис. 2. Передняя панель измерительного прибора.

Здесь: 1 - переключатель рода работ; 2 - переключатель пределов и режимов измерений; 3 - измерительная шкала пересчетного прибора; 4 - регулятор уровня звукового сигнала.

Следует заметить, что число актов радиационного распада и число зарегистрированных радиометром импульсов тока являются случайными величинами, подчиняющимися закону Пуассона. По этой причине каждое измерение следует повторять пять раз с интервалом в минуту и за результат принимать среднее значение.

Для подготовки установки к измерениям необходимо:

• 
  включить пульт измерения путем установки переключателя рода работ (п.1 на рис.2) в положение «5»;
• 
  освободить измерительное окно на радиоактивном источнике, сняв защитный экран.

Порядок измерения

1. Измерения мощности экспозиционной дозы в зависимости от расстояния от источника излучений:

Установить переключатель пределов и режимов измерений (п.2 на рис.2) в нижнее положение «mR/ч», в котором измеряется мощность экспозиционной дозы в мкР/ч;

Снять значения мощности экспозиционной дозы с измерительной шкалы пересчетного прибора (п.3 на рис.2), двигая трубку детектора (п.2 на рис.1) вдоль измерительной линейки, в зависимости от расстояния до кассеты в соответствии с вариантом задания. Измерения при расстояниях более 60 см необходимо выполнить дополнительно на режимах измерения - имп/с, т.е. переключатель пределов и режимов измерений (п.2 на рис.2) необходимо установить в положение (S -1). При этом расстоянии значения мощности экспозиционной дозы и скорости счета будут соответствовать уровню фона в помещении.

Установить трубку детектора вдоль измерительной линейки на расстоянии 1,5 см от источника излучения и трубка должна находится в этом положении постоянно в течении всей серии измерений по п. 2 (для обеспечения одинаковой степени ослабления излучения из-за геометрической расходимости);

Установить переключатель пределов и режимов измерений (п.2 на рис.2) в положение «S -1 », в котором идет счет импульсов тока в имп/с;

Снять значение плотности потока в отсутствии защитных материалов между измерительным окном и детектором;

Снять значение плотности потока для различных образцов материалов в соответствии с вариантом задания, устанавливаемых между измерительным окном и детектором;

Снять значение плотности потока для различных материалов в соответствии с вариантом задания, устанавливаемых между измерительным окном и детектором. При этом образец необходимой толщины собирается из ряда образцов.
^ Обработка результатов опытов и расчетные задания

1. 
   Измерения мощности экспозиционной дозы в зависимости от расстояния от источника излучений:

- построить график изменения мощности экспозиционной дозы в зависимости от расстояния от источника излучения;

2. Измерения плотности потока гамма - квантов за слоем защитных материалов:

^ Условия безопасности при проведении работ.

Активность источника по паспорту составляла 0,04 мкKu. Источник защищен свинцовым экраном, обеспечивающий мощность эквивалентной дозы на поверхности не более 0,6 мкЗв/ч, и на расстоянии 0,4м от источника уровень излучения от него близок к фону. Указанные параметры источника и условия его защиты в соответствии с НРБ -96 обеспечивают безопасность исполнителя в ходе выполнения исследований.

^ ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

Параметры	Значения по вариантам
	1	2	3	4
Измерения по п.1 Значения расстояний от источника излучений до детектора, см	0; 4; 8;15; 25;45;70	0; 5; 10;20; 35; 50; 75	0; 6; 12; 18;25;40;65	0;4;9;18; 28;40;65
Измерения по п.2 Наименование защитных материалов и значения толщин, мм	Орг.стек. -15	Орг.стек.	Орг.стек. -15	Орг.стек
Расчет эффективной дозы: Расстояние до источника излучения, см Время облучения, час

^ Вопросы для самоконтроля
1. Какие известны группы ионизирующих излучений? Какие существуют ионизирующие излучения? Их основные характеристики.

2. Воздействие ионизирующих излучений на биологическую ткань. Особенности этого воздействия.

3. Признаки лучевой болезни. Степени лучевой болезни.

4. От чего зависит степень воздействия ионизирующих излучений на организм человека?

5. Дозы ионизирующих излучений. Их физический смысл. Единицы измерения доз. Соотношения между единицами доз.

6. Нормирование ионизирующих излучений. От чего зависят предельно допустимые дозы.

7. Что понимается под инженерной защитой от ионизирующих излучений?

8. Какие материалы обеспечивают наилучшую защиту от воздействия
частиц, частиц, излучения и почему?

9. Какие известны методы регистрации ионизирующих излучений?
Ефремов С.В., Малаян К.Р., Малышев В.П., Монашков В.В. и др.

Безопасность . Лабораторный практикум.
Учебное пособие

Корректор

Технический редактор

Директор Издательства Политехнического университета ^ А.В. Иванов

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции

ОК 005-93, т. 2; 95 3005 – учебная литература

Подписано в печать 2011. формат 60х84/16.

Усл.печ.л. . Уч.изд.л. . Тираж 200. Заказ

_________________________________________________________________________

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет.

Издательство Политехнического университета,

Член Издательско-полиграфической ассоциации университетов России.

Адрес университета и издательства:

195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29.

Ионизирующее излучение

Ионизирующие излучения -- это электромагнитные излучения, которые создаются при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образуют при взаимодействии со средой ионы различных знаков.

Источники ионизирующих излучений. На производстве источниками ионизирующих излучений могут быть используемые в технологических процессах радиоактивные изотопы (радионуклиды) естественного или искусственного происхождения, ускорительные установки, рентгеновские аппараты, радиолампы.

Искусственные радионуклиды в результате ядерных превращений в тепловыделяющих элементах ядерных реакторов после специального радиохимического разделения находят применение в экономике страны. В промышленности искусственные радионуклиды применяются для дефектоскопии металлов, при изучении структуры и износа материалов, в аппаратах и приборах, выполняющих контрольно-сигнальные функции, в качестве средства гашения статического электричества и т. п.

Естественными радиоактивными элементами называют радионуклиды, образующиеся из находящихся в природе радиоактивных тория, урана и актиния.

Виды ионизирующих излучений. В решении производственных задач имеют место разновидности ионизирующих излучений как (корпускулярные потоки альфа-частиц, электронов (бета-частиц), нейтронов) и фотонные (тормозное, рентгеновское и гамма-излучение).

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых главным образом естественным радионуклидом при радиоактивном распаде, Пробег альфа-частиц в воздухе достигает 8--10 см, в биологической ткани нескольких десятков микрометров. Так как пробег альфа-частиц в веществе невелик, а энергия очень большая, то плотность ионизации на единицу длины пробега у них очень высока.

Бета-излучение -- поток электронов или позитронов при радиоактивном распаде. Энергия бета-излучения не превышает нескольких Мэв. Пробег в воздухе составляет от 0,5 до 2 м, в живых тканях -- 2-- 3 см. Их ионизирующая способность ниже альфа-частиц.

Нейтроны -- нейтральные частицы, имеющие массу атома водорода. Они при взаимодействии с веществом теряют свою энергию в упругих (по типу взаимодействия биллиардных шаров) и неупругих столкновениях (удар шарика в подушку).

Гамма-излучение -- фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер, при ядерных превращениях или при аннигиляции частиц. Источники гамма-излучения, используемые в промышленности, имеют энергию от 0,01 до 3 Мэв. Гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью и малым ионизирующим действием.

Рентгеновское излучение -- фотонное излучение, состоящее из тормозного и (или) характеристического излучения, возникает в рентгеновских трубах, ускорителях электронов, с энергией фотонов не более 1 Мэв. Рентгеновское излучение, так же как и гамма-излучение, имеет высокую проникающую способность и малую плотность ионизации среды.

Ионизирующего излучения характеризуется целым рядом специальных характеристик. Количество радионуклида принято называть активностью. Активность -- число самопроизвольных распадов радионуклида за единицу времени.

Единицей измерения активности в системе СИ является беккерель (Бк).

1Бк = 1 распад/с.

Внесистемной единицей активности является ранее используемая величина Кюри (Ки). 1Ки = 3,7 * 10 10 Бк.

Дозы излучения. Когда ионизирующее излучение проходит через вещество, то на него оказывает воздействие только та часть энергии излучения, которая передается веществу, поглощается им. Порция энергии, переданная излучением веществу, называется дозой. Количественной характеристикой взаимодействия ионизирующего излучения с веществом является поглощенная доза.

Поглощенная доза D n -- это отношение средней энергии?E , переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к единице массы?m вещества в этом объеме

В системе СИ в качестве единицы поглощенной дозы принят грей (Гр), названный в честь английского физика и радиобиолога Л. Грея. 1 Гр соответствует поглощению в среднем 1 Дж энергии ионизирующего излучения в массе вещества, равной 1 кг; 1 Гр = 1 Дж/кг.

Доза эквивалентная Н T,R - поглощенная доза в органе или ткани D n , умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения W R

Н T,R = W R * D n ,

Единицей измерения эквивалентной дозы является Дж/кг, имеющий специальное наименование - зиверт (Зв).

Значения W R для фотонов, электронов и мюонов любых энергий составляет 1, а для Ь- частиц, осколков тяжелых ядер - 20.

Биологическое действие ионизирующих излучений. Биологическое действие радиации на живой организм начинается на клеточном уровне. Живой организм состоит из клеток. Ядро считается наиболее чувствительной жизненно важной частью клетки, а основными его структурными элементами являются хромосомы. В основе строения хромосом находится молекула диоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), в которой заключена наследственная информация организма. Гены расположены в хромосомах в строго определенном порядке и каждому организму соответствует определенный набор хромосом в каждой клетке. У человека каждая клетка содержит 23 пары хромосом. Ионизирующее излучение вызывает поломку хромосом за которым происходит соединение разорванных концов в новые сочетания. Это и приводит к изменению генного аппарата и образованию дочерних клеток, неодинаковых с исходными. Если стойкие хромосомные поломки происходят в половых клетках, то это ведет к мутациям, т. е. появлению у облученных особей потомства с другими признаками. Мутации полезны, если они приводят к повышению жизнестойкости организма, и вредны, если проявляются в виде различных врожденных пороков. Практика показывает, что при действии ионизирующих излучений вероятность возникновения полезных мутаций мала.

Помимо генетических эффектов, которые могут сказываться на последующих поколениях (врожденные уродства), наблюдаются и так называемые соматические (телесные) эффекты, которые опасны не только для самого данного организма (соматическая мутация), но и его потомства. Соматическая мутация распространяется только на определенный круг клеток, образовавшихся путем обычного деления из первичной клетки, претерпевшей мутацию.

Соматические повреждения организма ионизирующим излучением являются результатом воздействия излучения на большой комплекс -- коллективы клеток, образующих определенные ткани или органы. Радиация тормозит или даже полностью останавливает процесс деления клеток, в котором собственно и проявляется их жизнь, а достаточно сильное излучение в конце концов убивает клетки. К соматическим эффектам относят локальное повреждение кожи (лучевой ожог), катаракту глаз (помутнение хрусталика), повреждение половых органов (кратковременная или постоянная стерилизация) и др.

Установлено, что не существует минимального уровня радиации, ниже которого мутации не происходит. Общее количество мутаций, вызванных ионизирующим излучением, пропорционально численности населения и средней дозе облучения. Проявление генетических эффектов мало зависит от мощности дозы, а определяется суммарной накопленной дозой независимо от того, получена она за 1 сутки или 50 лет. Полагают, что генетические эффекты не имеют дозового порога. Генетические эффекты определяются только эффективной коллективной дозой человеко-зиверты (чел-Зв), а выявление эффекта у отдельного индивидуума практически непредсказуемо.

В отличие от генетических эффектов, которые вызываются малыми дозами радиации, соматические эффекты всегда начинаются с определенной пороговой дозы: при меньших дозах повреждения организма не происходит. Другое отличие соматических повреждений от генетических заключается в том, что организм способен со временем преодолевать последствия облучения, тогда как клеточные повреждения необратимы.

К основным правовым нормативам в области радиационной безопасности относятся Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» №3-ФЗ от 09.01.96 г., Федеральный закон «О санитарно-эпиде-миологическом благополучии населения» № 52-ФЗ от 30.03.99 г., Федеральный закон «Об использовании атомной энергии» № 170-ФЗ от 21.11.95 г., а также Нормы радиационной безопасности (НРБ--99). Документ относится к категории санитарных правил (СП 2.6.1.758 -- 99),утвержден Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 2 июля 1999 года и введен в действие с 1 января 2000 года.

Нормы радиационной безопасности включают в себя термины и определения, которые необходимо использовать в решении проблем радиационной безопасности. Они также устанавливают три класса нормативов: основные дозовые пределы; допустимые уровни, являющиеся производными от дозовых пределов; пределы годового поступления, объемные допустимые среднегодовые поступления, удельные активности, допустимые уровни загрязнения рабочих поверхностей и т. д.; контрольные уровни.

Нормирование ионизирующих излучений определяется характером воздействия ионизирующей радиации на организм человека. При этом выделяются два вида эффектов, относящихся в медицинской практике к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, аномалии развития плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).

Обеспечение радиационной безопасности определяется следующими основными принципами:

1. Принцип нормирования -- непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения.

2. Принцип обоснования -- запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному фону облучения.

3. Принцип оптимизации -- поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения.

Приборы контроля ионизирующих излучений. Все используемые в настоящее время приборы можно разбить на три основные группы: радиометры, дозиметры и спектрометры. Радиометры предназначены для измерения плотности потока ионизирующего излучения (альфа- или бета-), а также нейтронов. Эти приборы широко используются для измерения загрязнений рабочих поверхностей, оборудования, кожных покровов и одежды персонала. Дозиметры предназначены для изменения дозы и мощности дозы, получаемой персоналом при внешнем облучении главным образом гамма-излучением. Спектрометры предназначены для идентификации загрязнений по их энергетическим характеристикам. В практике применяются гамма-, бета- и альфа-спектрометры.

Обеспечение безопасности при работе с ионизирующими излучениями. Все работы с радионуклидами правила подразделяют на два вида: на работу с закрытыми источниками ионизирующих излучений и работу с открытыми радиоактивными источниками.

Закрытыми источниками ионизирующих излучений называются любые источники, устройство которых исключает попадание радиоактивных веществ в воздух рабочей зоны. Открытые источники ионизирующих излучений способны загрязнять воздух рабочей зоны. Поэтому отдельно разработаны требования к безопасной работе с закрытыми и открытыми источниками ионизирующих излучений на производстве.

Главной опасностью закрытых источников ионизирующих излучений является внешнее облучение, определяемое видом излучения, активностью источника, плотностью потока излучения и создаваемой им дозой облучения и поглощенной дозой. Основные принципы обеспечения радиационной безопасности:

Уменьшение мощности источников до минимальных величин (защита, количеством); сокращение времени работы с источниками (защита временем); увеличение расстояния от источника до работающих (защита расстоянием) и экранирование источников излучения материалами, поглощающими ионизирующие излучения (защита экранами).

Защита экранами -- наиболее эффективный способ защиты от излучений. В зависимости от вида ионизирующих излучений для изготовления экранов применяют различные материалы, а их толщина определяется мощностью излучения. Лучшими экранами для защиты от рентгеновского и гамма-излучений является свинец, позволяющий добиться нужного эффекта по кратности ослабления при наименьшей толщине экрана. Более дешевые экраны делаются из просвинцованного стекла, железа, бетона, барритобетона, железобетона и воды.

Защита от открытых источников ионизирующих излучений предусматривает как защиту от внешнего облучения, так и защиту персонала от внутреннего облучения, связанного с возможным проникновением радиоактивных веществ в организм через органы дыхания, пищеварения или через кожу. Способы защиты персонала при этом следующие.

1. Использование принципов защиты, применяемых при работе с источниками излучения в закрытом виде.

2. Герметизация производственного оборудования с целью изоляции процессов, которые могут явиться источниками поступления радиоактивных веществ во внешнюю среду.

3. Мероприятия планировочного характера. Планировка помещении предполагает максимальную изоляцию работ с радиоактивными веществами от других помещений и участков, имеющих иное функциональное назначение.

4. Применение санитарно-гигиенических устройств и оборудования, использование специальных защитных материалов.

5. Использование средств индивидуальной защиты персонала. Все средства индивидуальной защиты, используемые для работы с открытыми источниками, разделяются на пять видов: спецодежда, спецобувь, средства защиты органов дыхания, изолирующие костюмы, дополнительные защитные приспособления.

6. Выполнение правил личной гигиены. Эти правила предусматривают личностные требования к работающим с источниками ионизирующих излучений: запрещение курения в рабочей зоне, тщательная очистка (дезактивация) кожных покровов после окончания работы, проведение дозиметрического контроля загрязнения спецодежды, спецобуви и кожных покровов. Все эти меры предполагают исключение возможности проникновения радиоактивных веществ внутрь организма.

Службы радиационной безопасности. Безопасность работы с источниками ионизирующих излучений на предприятиях контролируют специализированные службы -- службы радиационной безопасности комплектуются из лиц, прошедших специальную подготовку в средних, высших учебных заведениях или специализированных курсах Минатома РФ. Эти службы оснащены необходимыми приборами и оборудованием, позволяющими решать поставленные перед ними задачи.

Основные задачи, определяемые национальным законодательством по контролю радиационной обстановки в зависимости от характера проводимых работ, следующие:

Контроль мощности дозы рентгеновского и гамма-излучений, потоков бета-частиц, нитронов, корпускулярных излучений на рабочих местах, смежных помещениях и на территории предприятия и наблюдаемой зоны;

Контроль за содержанием радиоактивных газов и аэрозолей в воздухе рабочих и других помещений предприятия;

Контроль индивидуального облучения в зависимости от характера работ: индивидуальный контроль внешнего облучения, контроль за содержанием радиоактивных веществ в организме или в отдельном критическом органе;

Контроль за величиной выброса радиоактивных веществ в атмосферу;

Контроль за содержанием радиоактивных веществ в сточных водах, сбрасываемых непосредственно в канализацию;

Контроль за сбором, удалением и обезвреживанием радиоактивных твердых и жидких отходов;

Контроль уровня загрязнения объектов внешней среды за пределами предприятия.

100 р бонус за первый заказ

Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line

Узнать цену

Источники электромагнитных излучений

Известно, что около проводника, по которому протекает ток, возникают одновременно электрическое и магнитное поля. Если ток не меняется во времени, эти поля не зависят друг от друга. При переменном токе магнитное и электрическое поля связаны между собой, представляя единое электромагнитное поле.

Электромагнитное поле обладает определённой энергией и характеризуется электрической и магнитной напряжённостью, что необходимо учитывать при оценке условий труда.

Источниками электромагнитных излучений служат радиотехнические и электронные устройства, индукторы, конденсаторы термических установок, трансформаторы, антенны, фланцевые соединения волноводных трактов, генераторы сверхвысоких частот и др.

Современные геодезические, астрономические, гравиметрические, аэрофотосъёмочные, морские геодезические, инженерно-геодезические, геофизические работы выполняются с использованием приборов, работающих в диапазоне электромагнитных волн, ультравысокой и сверхвысокой частот, подвергая работающих опасности с интенсивностью облучения до 10 мкВт/см2.

Биологическое действие электромагнитных излучений

Электромагнитные поля человек не видит и не чувствует и именно поэтому не всегда предостерегается от опасного воздействия этих полей. Электромагнитные излучения оказывают вредное воздействие на организм человека. В крови, являющейся электролитом, под влиянием электромагнитных излучений возникают ионные токи, вызывающие нагрев тканей. При определённой интенсивности излучения, называемой тепловым порогом, организм может не справиться с образующимся теплом.

Нагрев особенно опасен для органов со слаборазвитой сосудистой системой с неинтенсивным кровообращением (глаза, мозг, желудок и др.). При облучении глаз в течение нескольких дней возможно помутнение хрусталика, что может вызвать катаракту.

Кроме теплового воздействия электромагнитные излучения оказывают неблагоприятное влияние на нервную систему, вызывают нарушение функций сердечно-сосудистой системы, обмена веществ.

Длительное воздействие электромагнитного поля на человека вызывает повышенную утомляемость, приводит к снижению качества выполнения рабочих операций, сильным болям в области сердца, изменению кровяного давления и пульса.

Оценка опасности воздействия электромагнитного поля на человека производится по величине электромагнитной энергии, поглощённой телом человека.

3.2.1.2 Электрические поля токов промышленной частоты

Установлено, что негативное воздействие на организм работающих оказывают и электромагнитные поля токов промышленной частоты (характеризуются частотой колебаний от 3 до 300 Гц). Неблагоприятные воздействия токов промышленной частоты проявляются только при напряжённости магнитного поля порядка 160-200 А/м. Зачастую магнитная напряжённость поля не превышает 20-25 А/м, поэтому оценку опасности воздействия электромагнитного поля достаточно производить по величине электрической напряжённости поля.

Для измерения напряжённости электрического и магнитного полей используют приборы типа "ИЭМП-2". Плотность потока излучения измеряют различного рода радар-тестерами и термисторными измерителями малой мощности, например, "45-М", "ВИМ" и др.

Защита от электрических полей

В соответствии со стандартом "ГОСТ 12.1.002-84 ССБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряжённости и требования к проведению контроля на рабочих местах." нормы допустимых уровней напряжённости электрических полей зависят от времени пребывания человека в опасной зоне. Присутствие персонала на рабочем месте в течение 8 часов допускается при напряжённости электрического поля (Е), не превышающей 5 кВ/м. При значениях напряжённости электрического поля 5-20 кВ/м время допустимого пребывания в рабочей зоне в часах составляет:

Т=50/Е-2. (3.1)

Работа в условиях облучения электрическим полем с напряжённостью 20-25 кВ/м должна продолжаться не более 10 минут.

В рабочей зоне, характеризуемой различными значениями напряжённости электрического поля, пребывание персонала ограничивается временем (в часах):

где и ТЕ - соответственно фактическое и допустимое время пребывания персонала (ч), в контролируемых зонах с напряжённостями Е1, Е2, ..., Еn.

Основными видами средств коллективной защиты от воздействия электрического поля токов промышленной частоты являются экранирующие устройства. Экранирование может быть общим и раздельным. При общем экранировании высокочастотную установку закрывают металлическим кожухом - колпаком. Управление установкой осуществляется через окна в стенках кожуха. В целях безопасности кожух контактируют с заземлением установки. Второй вид общего экранирования - изоляция высокочастотной установки в отдельное помещение с дистанционным управлением.

Конструктивно экранирующие устройства могут быть выполнены в виде козырьков, навесов или перегородок из металлических канатов, прутьев, сеток. Переносные экраны могут быть оформлены в виде съёмных козырьков, палаток, щитов и др. Экраны изготовляют из листового металла толщиной не менее 0,5 мм.

Наряду со стационарными и переносными экранирующими устройствами применяют индивидуальные экранирующие комплекты. Они предназначены для защиты от воздействия электрического поля, напряжённость которого не превышает 60 кВ/м. В состав индивидуальных экранирующих комплектов входят: спецодежда, спецобувь, средства защиты головы, а также рук и лица. Составные элементы комплектов снабжены контактными выводами, соединение которых позволяет обеспечить единую электрическую сеть и осуществить качественное заземление (чаще через обувь).

Периодически проводится проверка технического состояния экранирующих комплектов. Результаты проверки регистрируются в специальном журнале.

Полевые топографо-геодезические работы могут проводиться вблизи линий электропередачи. Электромагнитные поля воздушных линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжений характеризуются напряжённостью магнитной и электрической, составляющих соответственно до 25 А/м и 15 кВ/м (иногда на высоте 1,5-2,0 м от земли). Поэтому в целях уменьшения негативного воздействия на здоровье, при производстве полевых работ вблизи линий электропередачи напряжением 400 кВ и выше, необходимо либо ограничивать время пребывания в опасной зоне, либо применять индивидуальные средства защиты.

3.2.1.3 Электромагнитные поля радиочастот

Источники электромагнитных полей радиочастот

Источниками возникновения электромагнитных полей радиочастот являются: радиовещание, телевидение, радиолокация, радиоуправление, закалка и плавка металлов, сварка неметаллов, электроразведка в геологии (радиоволновое просвечивание, методы индукции и др.), радиосвязь и др.

Электромагнитная энергия низкой частоты 1-12 кГц широко используется в промышленности для индукционного нагрева с целью закалки, плавки, нагрева металла.

Энергия импульсивного электромагнитного поля низких частот применяется для штамповки, прессовки, для соединения различных материалов, литья и др.

При диэлектрическом нагреве (сушка влажных материалов, склейка древесины, нагрев, термофиксация, плавка пластмасс) используются установки в диапазоне частот от 3 до 150 МГц.

Ультравысокие частоты используются в радиосвязи, медицине, радиовещании, телевидении и др. Работы с источниками сверхвысокой частоты осуществляются в радиолокации, радионавигации, радиоастрономии и др.

Биологическое действие электромагнитных полей радиочастот

По субъективным ощущениям и объективным реакциям организма человека не наблюдается особых различий при воздействии всего диапазона радиоволн ВЧ, УВЧ и СВЧ, но более характерны проявления и неблагоприятны последствия воздействий СВЧ электромагнитных волн.

Наиболее характерными при воздействии радиоволн всех диапазонов являются отклонения от нормального состояния центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы человека. Общим в характере биологического действия электромагнитных полей радиочастот большой интенсивности является тепловой эффект, который выражается в нагреве отдельных тканей или органов. Особенно чувствительны к тепловому эффекту хрусталик глаза, желчный пузырь, мочевой пузырь и некоторые другие органы.

Субъективными ощущениями облучаемого персонала являются жалобы на частую головную боль, сонливость или бессонницу, утомляемость, вялость, слабость, повышенную потливость, потемнение в глазах, рассеянность, головокружение, снижение памяти, беспричинное чувство тревоги, страха и др.

К числу перечисленных неблагоприятных воздействий на человека следует добавить мутагенное действие, а также временную стерилизацию при облучении интенсивностями выше теплового порога.

Для оценки потенциальных неблагоприятных воздействий электромагнитных волн радиочастот приняты допустимые энергетические характеристики электромагнитного поля для различного диапазона частот - электрическая и магнитная напряжённости, плотность потока энергии.

Защита от электромагнитных полей радиочастот

Для обеспечения безопасности работ с источниками электромагнитных волн проводится систематический контроль фактических значений нормируемых параметров на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала. Если условия работы не удовлетворяют требованиям норм, то применяются следующие способы защиты:

1. Экранирование рабочего места или источника излучения.

2. Увеличение расстояния от рабочего места до источника излучения.

3. Рациональное размещение оборудования в рабочем помещении.

4. Использование средств предупредительной защиты.

5. Применение специальных поглотителей мощности энергии для уменьшения излучения в источнике.

6. Использование возможностей дистанционного управления и автоматического контроля и др.

Рабочие места обычно располагают в зоне минимальной интенсивности электромагнитного поля. Конечным звеном в цепи инженерных средств защиты являются средства индивидуальной защиты. В качестве индивидуальных средств защиты глаз от действия СВЧ-излучений рекомендуются специальные защитные очки, стёкла которых покрыты тонким слоем металла (золота, диоксида олова).

Защитная одежда изготовляется из металлизированной ткани и применяется в виде комбинезонов, халатов, курток с капюшонами, с вмонтированными в них защитными очками. Применение специальных тканей в защитной одежде позволяет снизить облучение в 100-1000 раз, то есть на 20-30 децибел (дБ). Защитные очки снижают интенсивность излучения на 20-25 дБ.

В целях предупреждения профессиональных заболеваний необходимо проводить предварительные и периодические медицинские осмотры. Женщин в период беременности и кормления грудью следует переводить на другие работы. Лица, не достигшие 18-летнего возраста, к работе с генераторами радиочастот не допускаются. Лицам, имеющим контакт с источниками СВЧ- и УВЧ-излучений, предоставляются льготы (сокращённый рабочий день, дополнительный отпуск).