Радиационно-опасные объекты

ПЛАН

1. Общее понятие о радиации

1.1 Естественная и искусственная радиоактивность

2.Биологическое действие ионизирующих излучений

2.1 Особенности ионизирующего излучения при действии

на живой организм

3. Радиационно-опасные объекты

3.1 Характеристика радиационно-опасных объектов

3.2 Основные опасности при авариях на РОО

4. Радиационная безопасность населения

1.   ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О РАДИАЦИИ.

Слово «радиация» воспринимается как образ новой, страшной угрозы здоровью и жизни людей. Именно так оно обычно отображается в средствах массовой информации, в сообщениях о миллионах пострадавших от радиации в результате аварий и испытаний ядерного оружия. Стало возможно объяснять любое свое заболевание, начиная от головной боли, последствиями облучения. Средства массовой информации сообщают, как об отдельных случаях, так и общем учащении вызванных малыми дозами радиации онкологических заболеваний, лейкозов, нервных, ортопедических, сосудистых, и любых других заболеваний.

Ожидание опасности радиации изменяет восприятие и планирование жизни людей. Более половины жителей чистых от радиации районов Брянской области отмечают появление различных болей и заболеваний после аварии на ЧАЭС. Одни считают, что овощи на огороде в результате облучения стали расти хуже. Другие, наоборот, сообщают о необычно пышном росте сорняков.

Поражает в конце двадцатого века скудость познаний человека о природе, в которой он живет. Некоторые, услышав слово «радиация», готовы бежать куда угодно, только подальше. А ведь бежать не надо. Например, естественный радиационный фон существует везде и всюду, как кислород в воздухе.

Не надо бояться радиации, но и не следует ею пренебрегать. В малых дозах она безвредна и легко переносится человеческим организмом, в больших дозах бывает смертельно опасна.

Мы едим, пьем, дышим, – все это сказывается на дозах, которые получаем от естественных источников. Например, хлебобулочные изделия имеют большую радиоактивность, чем молоко, сметана, масло, кефир, овощи и фрукты. Любимый цветной телевизор это источник рентгеновского излучения. Самым распространенным источником облучения являются часы со светящимся циферблатом. Они дают годовую дозу, в 4 раза превышающую ту, которая обусловлена утечками на АЭС.

Надо понять, что радиация везде и всюду окружает нас, мы зародились, живем в этой среде, и ничего здесь противоестественного нет. Только знание основ природы ионизирующих излучений, их влияние на человека и степень опасности могут вылечить людей от радиофобии, болезни, к сожалению, еще так распространенной. Радиофобия – это болезнь нашего невежества.

В 1896 г. французский физик Анри Беккерель занимался люминесценцией. Он знал об открытии в 1895 г. Рентгеном Х-лучей, как их тогда называли. Знал он так же о свечении стекла рентгеновской трубки, имеющем люминесцентный характер. Беккерель решил проверить: не сопровождается ли всякая люминесценция рентгеновскими лучами. Случайно взял одну из солей урана, светящуюся желто-зеленым светом, завернул в черную бумагу, предварительно подержав, на солнце и положил в шкаф на фотопластинку. Проявив пластинку, увидел изображение куска соли урана. Но однажды случайно была проявлена фотопластинка, на которой лежала не облученная солнцем урановая соль. Далее, поместив между солью и пластинкой металлический крестик, Беккерель получил его контуры на пластинке. Так были открыты новые лучи не являющиеся рентгеновскими. Они обладают большой проникающей способностью, не отражаются, не преломляются, проходят насквозь через различные вещества, интенсивность их не изменяется при изменении температуры, освещения, давления: не менялась она и с течением времени.

Однажды для публичной лекции он взял пробирку с радиоактивным препаратом и положил ее в жилетный карман. На следующий день, обнаружив на теле покраснение кожи, в виде пробирки Беккерель рассказывает об этом Пьеру Кюри, который ставит на себе опыт: в течение десяти часов носит привязанную к предплечью пробирку с радием. Через несколько дней у него развивается покраснение, перешедшее затем в тяжелейшую язву, от которой он страдал два месяца. Так впервые человеком, опытным путем, было открыто биологическое действие радиоактивности. Супруги Кюри оба умерли от лучевой болезни.

1.1      ЕСТЕСТВЕННАЯ И ИСКУСТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ

Радиоактивность- это способность некоторых химических элементов (урана, тория, радия, калифорния) самопроизвольно распадаться и испускать невидимые излучения.

Радиоактивные вещества (РВ) распадаются со строго определённой скоростью, измеряемой периодом полураспада, т.е. временем, в течение которого распадается половина всех атомов. Радиоактивный распад не может быть остановлен или ускорен каким-либо способом.

Пучок излучений в магнитном поле разделяется на три вида излучения:

α-излучение - поток положительно заряженных частиц представляющих собой ядро гелия, движущийся со скоростью около 20 000 км /с, т.е. в35 000 раз быстрее, чем современные самолёты. Альфа-частица относится к тяжелым частицам, она в 7300 раз тяжелее электрона. В животных тканях её проникающая способность ещё меньше и измеряется микронами. Альфа- частицы входят в состав космических лучей у Земли (6%).

Альфа – распад представляет собой самопроизвольное превращение ядер, сопровождающееся испусканием двух протонов и двух нейтронов, образующих ядро Не⁴_2.

В результате альфа– распада заряд ядра уменьшается на 2, а массовое число на 4 единицы. Например: кинетическая энергия вылетающей α– частицы определяется массами исходного и конечного ядра α – частицы. Известно более 200 α– активных ядер, расположенных в основном в конце периодической системы. Известно также около 20 α–радиоактивных изотопов редкоземельных элементов. Здесь α –распад наиболее характерен для ядер с числом нейтронов N=84, которые при испускании α–частиц превращаются в ядра с заполненной ядерной оболочкой (N=82). Время жизни α–активных ядер колеблются в широких пределах: от 3*10^-7 сек (для Po²¹²) до (2-5)*10¹⁵ лет (природные изотопы Ce^{142, 144, 176}) Энергия наблюдаемого α–распада лежит в пределах 4-9 Мэв (за исключением длиннопробежных α–частиц) для всех тяжелых ядер и 2-4.5 Мэв для редкоземельных элементов.

β- излучение - поток заряженных отрицательно заряженных частиц (электронов). Их скорость 200 000-300 000 км/с приближается к скорости света. Масса бета- частиц равна 1/1840 массы водорода. Бета- частицы относятся к лёгким частицам.

γ-излучение - представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение. По свойствам оно близко к рентгеновскому излучению, но обладает значительно большей скоростью и энергией, но распространяется со скоростью света. В спектре электромагнитных волн эти лучи занимают почти крайнее справа место. За ними следуют лишь космические лучи. Энергия гамма- лучей в среднем составляет около 1,3 Мэв (мегаэлектроновольт). Это очень большая энергия. Частота колебаний волн гамма лучей равна, 10 ²⁰ раз/сек, то есть гамма лучи относятся к очень жёстким лучам, и проникающая способность велика. Через тело человека они проходят беспрепятственно.

При некоторых ядерных реакциях возникает сильно проникающее излучение, не отклоняющееся электрическим и магнитным полями. Эти лучи проникают через слой свинца толщиной в несколько метров. Это излучение представляет собой поток частиц, заряженных нейтрально. Эти частицы названы нейтронами.

Масса нейтрона равна массе протона. Нейтроны обладают различной скоростью, в среднем меньше скорости света. Быстрые нейтроны развивают энергию порядка 0,5 Мэв и выше, медленные - от долей до нескольких тысяч электроновольт. Нейтроны, являясь электрически нейтральными частицами, обладают, как и гамма- лучи, большой проникающей способностью. Ослабление потока нейтронов в основном происходит за счет столкновения с ядрами других атомов и за счет захвата нейтронов ядрами атомов. Так при столкновении с легкими ядрами нейтроны в большей степени теряют свою энергию, но легкие водородосодержащие вещества такие как: вода, парафин, ткани тела человека, сырой бетон, почва, являются лучшими замедлителями и поглотителями нейтронов.

В природе многие химические элементы выделяют излучения. Эти элементы называются радиоактивными элементами, а сам процесс получил название естественной радиоактивности. На процессы радиоактивного излучения не оказывают никакого действия ни огромные давления и температуры, ни магнитные и электрические поля. Радиоактивное излучение связано с превращением ядер элемента. Существует два вида естественного радиоактивного распада.

Альфа- распад, при котором ядро испускает альфа- частицу. При этом виде распада всегда из одного ядра получается ядро другого элемента, у которого заряд меньше на две единицы, а масса меньше на четыре единицы. Так, например, распадается радий, превращаясь в радон:

Ra₈₈²²⁶→ He₂⁴ + Rn₈₆²²²

Бета-распад, при котором из ядра вылетает бета-частица. Так как бета-частица может быть различно заряженной, то бета-распад может быть или электронный, или позитронный.

При электронном распаде образуется элемент с той же массой, но с зарядом, большим на единицу. Так торий превращается в протактиний:

Th ₉₀²³³ →Pa ₉₁²³³ + e_-1 + γ - квант.

При позитронном распаде радиоактивный элемент теряет положительную частицу и превращается в элемент с той же массой, но с зарядом меньшим на единицу. Так изотоп магния, превращается в натрий:

Mg₁₂²³→ Na₁₁²³ + e₊₁ + γ- квант.

Направляя, пучок альфа- частиц на пластинку алюминия, впервые получили искусственный радиоактивный изотоп фосфора Р₁₅³⁰:

Al₁₃²⁷ + He₂⁴ → P₁₅³⁰+ n₀¹

Полученные таким образом изотопы были названы искусственно радиоактивными, а их способность распадаться получила название искусственной радиоактивности. В настоящее время получено свыше 900 искусственных радиоактивных изотопов.

Они широко используются в медицине и в биологии для изучения химических превращений в организме. Этот метод называется методом меченых атомов.

2. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

 

2.1 ОСОБЕННОСТИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ДЕЙСТВИИ НА ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ

 

При изучении действия излучения на организм были определены следующие особенности:

1. Высокая эффективность поглощенной энергии. Малые количества поглощенной энергии излучения могут вызвать глубокие биологические изменения в организме.

2. Наличие скрытого, или инкубационного, периода проявления действия ионизирующего излучения. Этот период часто называют периодом мнимого благополучия. Продолжительность его сокращается при облучении в больших дозах.

3. Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться. Этот эффект называется кумуляцией.

4. Излучение воздействует не только на данный живой организм, но и на его потомство. Это так называемый генетический эффект.

5. Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы уже наступают изменения в крови.

6. Не каждый организм в целом одинаково реагирует на облучение.

7. Облучение зависит от частоты. Одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное.

Энергия, излучаемая РВ, поглощается окружающей средой. В результате воздействия ионизирующего излучения на организм человека в тканях происходят сложные физические, химические и биохимические процессы.

Поглощенная энергия от ионизирующих излучений различных видов вызывает ионизацию атомов и молекул веществ, в результате чего молекулы и клетки ткани разрушаются. Ионизация является одним из основных звеньев в биологическом действии излучения.

Известно, что 2/3 общего состава ткани человека составляют вода и углерод; вода под действием излучения расщепляется на водород H и гидроксильную группу OH, которые либо непосредственно, либо через цепь вторичных превращений образуют продукты с высокой химической активностью: гидратный окисел HO₂ и перекись водорода H₂O₂. Эти соединения взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая ее.

В результате воздействия ионизирующего излучения нарушается нормальное течение биохимических процессов и обмен вещества в организме. В зависимости от величины поглощенной дозы излучения и от индивидуальных особенностей организма вызванные изменения могут быть обратимыми или необратимыми. При небольших дозах пораженная ткань восстанавливает свою функциональную деятельность. Большие дозы при длительном воздействии могут вызвать необратимое поражение отдельных органов или всего организма.

Любой вид ионизирующих излучений вызывает биологические изменения в организме как при внешнем облучении (источник находиться вне организма), так и при внутреннем облучении (РВ попадают внутрь организма, например пероральным или ингаляционным путем).

Рассмотрим действие ионизирующего излучения, когда источник облучения находится вне организма.

Биологический эффект ионизирующего излучения зависит от суммарной дозы и времени воздействия излучения, от вида излучения, размеров излучаемой поверхности и индивидуальных особенностей организма

При однократном облучении всего тела человека возможны биологические нарушения в зависимости от суммарной поглощенной дозы излучения.

При облучении дозами, в 100-1000 раз превышающими смертельную дозу, человек может погибнуть во время облучения.

Поглощенная доза облучения, вызывающая поражение отдельных частей тела, а затем смерть, превышает смертельную поглощенную дозу облучения всего тела. Смертельные поглощенные дозы для отдельных частей тела следующие: голова-2000, нижняя часть живота-3000, верхняя часть живота-5000, грудная клетка-10 000, конечности-20 000 рад.

Степень чувствительности различных тканей к облучению неодинакова. Если рассматривать ткани органов в порядке уменьшения их чувствительности к действию излучения, то получим следующую последовательность: лимфатическая ткань, лимфатические узлы, селезенка, зобная железа, костный мозг, зародышевые клетки. Большая чувствительность кроветворных органов к радиации лежит в основе определения характера лучевой болезни. При однократном облучении всего тела человека поглощенной дозой 50 рад через день после облучения может резко сократиться число лимфоцитов , продолжительность жизни которых и без того незначительна - менее одного дня. Уменьшится также и количество эритроцитов (красных кровяных телец) по истечении двух недель после облучения (продолжительность жизни эритроцитов примерно 100 суток). У здорового человека насчитывается порядка 10¹⁴ красных кровяных телец при ежедневном воспроизводстве 10¹², у больного лучевой болезнью такое соотношение нарушается.

Важным фактором при воздействии ионизирующего излучения на организм является время облучения. С увеличением мощности дозы поражающее действие излучения возрастает. Чем более дробно излучение по времени, тем меньше его поражающее действие.

Степень поражения организма зависит от размера облучаемой поверхности. С уменьшением облучаемой поверхности уменьшается и биологический эффект. Так, при облучении фотонами поглощенной дозой 450 рад участка тела площадью 6 см² заметного поражения организма не наблюдалось, а при облучении такой же дозой всего тела было 50% смертельных случаев.

Индивидуальные особенности организма человека проявляются лишь при небольших поглощенных дозах. Чем моложе человек, тем выше его чувствительность к облучению, особенно высока она у детей. Взрослый человек в возрасте 25 лет и старше наиболее устойчив к облучению.

При попадании РВ внутрь организма поражающее действие оказывают в основном α – источники, а затем β– и γ -источники. Альфа - частицы, имеющие небольшую плотность ионизации, разрушают слизистую оболочку, которая является слабой защитой внутренних органов по сравнению с наружным кожным покровом.

РВ могут попасть внутрь организма при вдыхании воздуха, зараженного радиоактивными элементами, с зараженной пищей или водой и, наконец, через кожу, а также при заражении открытых ран.

Попадание твердых частиц в дыхательные органы зависит от степени дисперсности частиц. Из проводившихся над животными опытов установлено, что частицы пыли размером менее 0.1 мкм ведут себя так же, как и молекулы газа, т. е. при вдохе они попадают вместе с воздухом в легкие, а при выдохе вместе с воздухом удаляются. В легких может оставаться только самая незначительная часть твердых частиц. Крупные частицы размером более 5 мкм почти все задерживаются носовой полостью.

Основные особенности биологического действия ионизирующих излучений:

1.      Действие ионизирующих излучений на организм не ощутимы человеком. У людей отсутствует орган чувств, который воспринимал бы ионизирующее излучение. Поэтому человек может проглотить, вдохнуть радиоактивное вещество без всяких первичных ощущений. Дозиметрические приборы являются как бы дополнительным органом чувств, предназначенным для восприятия ионизирующего излучения.