искусственный радиационный фон формируется за счет

Искусственный радиационный фон

За последние годы человечество научилось использовать энергию атома в самых разных целях. Искусственный радиационный фон является результатом загрязнения окружающей среды радионуклидами. К антропогенным источникам радиоактивности относятся: а) медицинское оборудование (методы диагностики и лечения) – 20 % от общего радиационного фона, атомная электростанции и реакторы – 0,04–0,05 %, ядерные испытания и взрывы – 0,8 %. В определенной степени сюда относятся строительные материалы, бытовые источники ИИ (телевизоры, компьютеры, светящиеся циферблаты часов).

Человек ежегодно получает примерно 85% дозы от при­родных источников и 15% дозы от искусственныхисточников излучения.

Считается, что при нормальном режиме работы и правильной эксплуатации антропогенных источников радиации опасность ИИ для организма человека незначительна.

Наиболее опасными антропогенными источниками ионизирующих из­лучений являются атомные электростанции в случае аварий на них и воз­можные взрывы ядерных и радиологических боеприпасов.

К радиационно-опасным объектам (РОО) относятся атомные электростанции и реакторы, предприятия радиохимической (урановой) промышленности, объекты по переработке и захоронению радиоактивных отходов, по их транспортировке, научно-исследовательские учреждения, имеющие ядерные установки; военные объекты. Кроме того, атомные установки, которые эксплуатируются на ледоколах и подводных лодках, в космических аппаратах и пр.

ЧС присваиваетсяаварийной ситуации на РОО, которая может привести к радиационному поражению людей и заражению окружающей среды. ЧС объявляется такжев случаях пропажи или кражи РВ с объекта и в случаях незаконного захоронения РВ, которые привели к облучению населения и загрязнению окружающей среды

При ЧС с выбросом радиоактивных веществ образуется очаг радиоактивного заражения – территория, на которой произошло радиоактивное заражение окружающей среды с поражением людей, животных, растительного мира на длительное время.

Крупная авария на произошла в 1979 г. на американской АЭС в штате Пенсильвания (вышла из строя система охлаждения реактора №2, начал скапливаться водород, который мог взорваться в любой момент). Чтобы устранить опасность взрыва пошли на выброс радиоактивного газа и сбросили примерно 1.4 млн. литров радиоактивно заражённой воды. Около 80 тыс. человек было выселено из населённых пунктов, расположенных в радиусе 35 км от АЭС, в регионе АЭС было закрыто 7 школ. Своевременная эвакуация!

*Мероприятия по обеспечению радиационной безопасности направлены не только на сохранение жизни и здоровья человека, но и на сохранение экологической безопасности всего живого на ЗЕМЛЕ.

Радиоактивное, или ионизирующее излучение (ИИ) – это излучение, взаимодействие которого со средой вызывает образование в этой среде электрически заряженных ионов разных знаков. Рассмотрим, как это происходит.

Радиоактивные излучения в природе возникают в результате радиоак­тивных превращений ядер атомов. Знание механизма этих превращений позволит объективно оценить степень опасности излучений и решать зада­чи защиты от них.

Известно, что атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, образующих электронную оболочку вокруг ядра. В целом атом электрически нейтрален. Ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разновидностям одного и того же химического элемента и называются его изотопами.Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу «нуклидов». Некоторые нуклиды стабильны, но большинство из них не стабильны, они постоянно превращаются в другие нуклиды с высвобождением энергии в виде излучения.

Все виды радиоактивных излучений можно подразделить на 2 вида – электромагнитные излучения (g-излучение и рентгеновское) и корпускулярные (a— и b-излучение, поток нейтронов и др.). Можно сказать, что испускание ядром частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, – это a-излучение; испускание электрона – это b-излучение. Часто нестабильный нуклид оказывается настолько возбужденным, что выбрасывает порцию чистой энергии, называемой g-излучением. Как и при рентгеновском излучении, при этом не происходит испускания каких-либо частиц.

Перечисленные виды излучений обладают разной проникающей способностью и различаются по своему повреждающему действию на ткани живого организма. Так, a-излучение, задерживается листом бумаги и не способно проникнуть через наружный слой кожи. Поэтому оно не представляет опасности при внешнем облучении, но если a-частицы попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом – они становятся чрезвычайно опасны и повреждающее действие a-излучения при внутреннем облучении в 20 раз превосходит другие виды излучений. b-излучение (поток электронов или позитронов) обладает большей проникающей способностью: проходит ткани организма на глубину 1–2 см. Проникающая способность g-излучения, которое распространяется со скоростью света, а также потока нейтронов очень велика: задерживаются только свинцовой, бетонной плитами.

Процесс самопроизвольного распада нестабильного нуклида называется радиоактивным распадом, а сам такой нуклид – радионуклидом.

Число распадов в секунду в радиоактивном источнике называется активностью. Единица измерения радиоактивности – беккерель (Бк,Bq): 1 Бк = одному распаду в секунду. Время, за которое распадается в среднем половина всех радионуклидов данного типа в любом радиоактивном источнике, называется периодом полураспада.

Уменьшение концентрации радионуклидов в биологическом организме в два раза называется периодом полувыведения.

К примеру, на территории Республики Беларусь в результате аварии на ЧАЭС с осадками выпали следующие радионуклиды с периодами полураспада и полувыведения соответственно:

йод-131(b- и g-) – 8 и 138 дней соответственно,25% всех выбросов;

цезий-137 (b- и g-) – 30 лет и 100 дней соответственно, 21%;

стронций-90 (b-) – 29 и 20 лет соответственно, 10%;

плутоний-239 (a-, g- меньше) – 24065 и 20 лет соответственно, 2%территории;

америций-241(a-,g-больше) – 432 года;

«горячие частицы» — являются результатом аэрозольного распыления ядерного топлива в 1-сантиметровом слое почвы. Это частицы с высокой концентрацией радионуклидов с различными видами излучений – очень опасны!

*Безопасной для проживания и использования территория становится по истечении примерно 10 периодов полураспада.

Дозиметрия.

Ионизирующее радиационное излучение при взаимодействии с воздухом, водой, другими веществами, с биологической тканью живых организмов теряет свою энергию, вызывая возбуждение атомов и молекул, их ионизацию.

Дозой облучения называется часть энергии радиационного излучения, которая расходуется на возбуждение и ионизацию атомов и молекул любого облученного объекта.

Дозиметрией называетсяизмерение дозы или мощности радиационного излучения(т. е. дозы в еди­ницу времени).

Различают следующие дозы радиационного облучения:

Поглощенная доза – это количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями организма).

Единицей СИ поглощенной дозы является Дж/кг со специальным наименованием грэй (Гр, Gy): 1 Гр = 1 Дж/кг. В качестве вне­системной (традиционной) единицы используется рад, равный 0,01 Гр. Для мягких тканей че­ловека в поле рентгеновского или гамма-излучения поглощенная доза в 1 рад при­мерно соответствует экспозиционной в 1 Р (точнее, 1 Р = 0,93 рад).

Однако, величина поглощенной дозы не учитывает, что при одинаковой полученной дозе a-излучение гораздо опаснее β- или γ-излучений (при внутреннем облучении a-излучение в 20 раз опаснее других видов излучений). Если дозу умножить на коэффициент, отражающий способность излучения повреждать ткани организма, получим эквивалентную дозу облучения.Ее измеряют в в зивертах (Зв, Sv) – один зиверт соответствует поглощенной дозе в 1 Дж/кг (для рентгеновского, γ- и β-излучений). Внесистемная едини­ца – бэр, он равен 0,01 Зв. Эквивалентная доза является мерой оценки ущерба здоровью человека при действии ИИ.

Эффективная эквивалентная доза – это эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий различную чувствительность разных тканей к облучению. Существуют коэффициенты радиационного риска для разных тканей человека при равномерном облучении всего тела: 0,12 – костный мозг и легкие; 0,03 – костная ткань и щитовидная железа; 0,05 – молочная железа; 0,20 – половые железы; 0,05 – другие ткани. Эффективная эквивалентная доза отражает суммарный эффект облучения для организма и также измеряется в зивертах.

Эти понятия описывают только индивидуально получаемые дозы. Просуммировав индивидуальные эффективные эквивалентные дозы, полученные группой людей, мы придем к коллективной эффективной дозе в человеко-зивертах (чел.-Зв).

Для измерения рентген- и γ-излучений используется экспозиционная доза– это общий электрический заряд ионов одного знака в воздухе за время облучения. Единицей экспозиционной дозы в системе СИ является кулон/кг (Кл/кг, C/kg), внесистемной – рентген (Р, R).

Часто пользуются понятием мощность экспозиционной дозы. Это вели­чина выражается в мР/ч или мкР/ч. Обычные фоновые показатели мощности экспозиционной дозы для Беларуси – до 18–20 мкР/ч.

Биологическое действие ИИ.

Этапы повреждающего действия ИИ на уровне организма:физический, физико-химический, химический, этап биомолекулярных повреждений (клетка!), и в конечном итоге – биологических повреждений и физиологических эффектов.

ИИ при взаимодействии с биологической тканью живых организмов теряют свою энергию, вызывая возбуждение и ионизацию атомов и молекул– т.е. преобразование нейтральных атомов и молекул в ионы различных знаков, что приводит к появлению свободных радикалов, которые вовлекаются в сложную цепь химических реакций. В результате образуются новые молекулы, не свойственные организму и токсичные для него (радиотоксины). Отмечается повреждения и денатурация белковых молекул в клетках и тканях, особой чувствительностью к ИИ обладают хромосомы ядер и цитоплазма. Косвенное действии ИИ проявляет свои повреждающие свойства через ионизацию молекул воды (75% воды в организме и около 50% ИИ поглощается водой), что вторично вызывает повреждения ферментных систем организма, нарушение синтеза ДНК и РНК –нарушается структура хромосом и генетической системы в целом.

Источник

Кафедра гигиены и экологии Тестовый контроль «Радиационная гигиена»

Раздел 1. Основные понятия. Лучевые нагрузки современного человека

Единицы радиоактивности ИИ:

— поглощенная энергия, рассчитанная на единицу массы

— энергия квантового излучения

+ число распадов за единицу времени

— время выведения радионуклида из организма

Открытые источники ионизирующих излучений:

— стронций-90, входящий в состав металлической иглы, предназначенной для противоопухолевой гамма-терапии

+ раствор йода-131 в ампуле для радиоизотопной диагностики

— кобальт-60, заключенный в металлический цилиндр или бусы, предназначенный для противоопухолевой гамма-терапии

+ золото-196 в виде раствора для противоопухолевой терапии, находящегося в герметичном флаконе в сейфе

— кобальт-60, запаянный в стальную капсулу, предназначенный для контактной гамма-терапии

Открытые источники ионизирующего излучения:

+ раствор йода-131 для внутривенного введения в стеклянной запаянной ампуле

— рентгеновская трубка под напряжением

— рентгеновская трубка не под напряжением

+ радон в водном растворе для бальнеотерапии в герметично закрытой склянке

Закрытые источники ионизирующего излучения:

+ цезий-137 в аппарате для дистанционной гамма-терапии

– радон в водном растворе для бальнеотерапии в герметично закрытой склянке

+ кобальт-60 в герметичной бусине для контактной гамма-терапии

– водный раствор радона в ванной для бальнеотерапии

– раствор фосфора – 32 для внутритканевого введения

Лучший материал для защитных экранов при работе с источниками рентгеновского излучения:

Вид излучения, имеющий самую высокую проникающую способность:

Внутреннее облучение человек получает:

— работая с гамма-дефектоскопом

+ при поступлении радионуклидов по трофическим сетям

+ проходя радиоизотопную диагностику

— принимая рентгеноконтрастные фармпрепараты

+принимая радоновые ванны

Внутреннему облучению подвергаются:

+ пациент, принимающий радоновые ванны

– пациент, проходящий флюорографию

+ врач, работающий в отделении радионуклидной диагностики

Внешнему профессиональному облучению подвергается:

+ рентгенотехник рентгеновского кабинета

– врач отделения ультразвуковой диагностики

+ медсестра отделения дистанционной гамма терапии

+ медсестра отделения радонобальнеотерапии.

Внутреннему профессиональному облучению подвергается:

— рентгенолаборант медицинского флюорографического кабинета

— дозиметрист отделения дистанционной гамма-терапии

— врач рентгенолог, работающий без защитных просвинцованных перчаток,фартуков,

+ фасовщик радиофармпрепаратов для радиоизотопной диагностики

+ радиометрист при проведении радиометрического контроля в отделении бальнеотерапии

Радиационный фон подразделяется на:

Технологически усиленный естественный радиационный фон формируется за счет:

+ работы тепловых электростанций

+ применения минеральных удобрений

+ испытаний ядерного оружия

— использования солнечных батарей

— работы рентгеновских аппаратов

Естественный радиационный фон формируется за счет следующих источников

+ радионуклиды, содержащиеся в земной коре

+ космические излучения на поверхности Земли

— ионизирующее излучение, создаваемое телевизорами и компьютерами

+ радионуклиды естественного происхождения в воздухе, воде, продуктах питания

— естественные радионуклиды, поступающие при сжигании органического топлива

Искусственный радиационный фон формируется за счет следующих источников

+ поступление радионуклидов в окружающую среду при работе атомных реакторов

+ поступление радионуклидов в окружающую среду при радиационных авариях

— радиоактивное загрязнение окружающей среды при добыче и переработке урановых руд

— поступление из земных пород в окружающую среду дочерних продуктов радия, тория, актиноурана

— образование вторичных радионуклидов в атмосфере в результате космических излучений

Естественный гамма-фон на планете:

+ составляет в среднем 4-20 мкР/час

+ формируется в том числе за счет излучения Солнца

— составляет 10-11 мкР/час

+ формируется за счет родоначальников радиоактивных семейств земной коры

— формируется преимущественно за счет гамма излучения других галактик

Лучевые нагрузки персонала рентгеновских кабинетов характеризуются тем, что:

— составляют более 20 мЗв за год

— не повышают риска стохастических эффектов для персонала

+ могут быть столь большими, что в ряде ситуаций превысят пороговые для нестохастических эффектов,

— дозы в прямом пучке рентгеновского аппарата не могут быть более 0,1-1,0 Кл\кг

+ дозы в прямом пучке рентгеновского аппарата могут быть летальными для человека.

Население, проживающее в современных городах подвергается:

+ внешнему облучению за счет естественного гелиогенного фона

+ внешнему терригенному гамма-облучению

+ внутреннему облучению за счет радона вдыхаемого воздуха

— внутреннему облучению от современных отделочных материалов

— внешнему гамма-облучению, генерируемому электробытовыми приборами

Наибольший вклад в коллективную дозу населения страны дают лучевые нагрузки за счет:

Виды облучения современного человека:

+ от искусственно полученных радионуклидов

Наибольший вклад в коллективную дозу населения, дают:

— методы дентальной рентгенотерапии

– рентгенография пациентов в травмпунктах

– рентгеноскопия при катетеризации сердца

+ профилактическая флюорография грудной клетки

— рентгеноскопические обследования грудной клетки при заболеваниях легких

Пациент, принимающий радоновые ванны, подвергается:

+ воздействию малых доз

При контактной гамма-терапии опухолей на персонал воздействует:

— дозы более 200 мЗв /год

— альфа-, бета-частицы, попавшие на руки при контакте с источниками

— радиоактивный воздух процедурной-операционной

Техногенно усиленным естественным радиационным фоном называют:

+ гелиогенное облучение пассажиров при полетах на современных авиалайнерах

+ излучение от бетонных строительных конструкций

– излучение от телевизора, ПЭВМ

– излучение, действующее при применении медицинских рентгеновских процедур

+ излучение от зольных, шлаковых отвалов металлургических заводов

Коллективная доза облучения – это произведение:

— средней эффективной индивидуальной дозы на численность населения

+ средней эффективной индивидуальной дозы на численность облученных людей

— суммарной дозы на численность населения

— суммарной дозы на численность облученных людей

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник

Лекция 4. Источники ионизирующего излучения

1. Радиационный фон и его компоненты

В природе существует естественное облучение всех живых элементов, которое обусловлено постоянным действием радиационного фона. При этом различают естественный и техногенно измененный радиационный фон.

Первый из них обусловлен действием следующих источников радиации:

1) космическими лучами;

2) естественной радиоактивностью воздуха, почвы и воды;

3) естественной радиоактивностью пищи;

4) радиоактивностью самих живых организмов.

Существует три категории космических излучений:

1) постоянно действующее излучение Галактики;

2) солнечное излучение;

3) излучение двух радиационных поясов Земли.

Эти категории излучений составляют так называемое первичное космическое излучение. Оно, попадая в атмосферу Земли, создает, в свою очередь, вторичное излучение, которое представляет собой потоки протонов, позитронов, электронов и фотонов различной энергии.

Космическому внешнему облучению подвергается вся поверхность Земли. Однако облучение это неравномерно. Интенсивность космического излучения зависит от солнечной активности, географического положения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря. Наиболее интенсивно оно на Северном и Южном полюсах, менее интенсивно в экваториальных областях. Причина этого — магнитное поле Земли, отклоняющее заряженные частицы космического излучения.

Величина дозы радиоактивного облучения, получаемая человеком, зависит от географического местоположения, образа жизни и характера труда. Например, на высоте 8 км над уровнем моря мощность эффективной дозы составляет 2 мкЗв/час, что приводит к дополнительному облучению при авиаперелётах.

В результате ядерных реакций, идущих в атмосфере и даже частично и в литосфере под влиянием космических лучей, образуются космогенные радионуклиды:

₀n 1 +₇ N 14

В создание дозы наибольший вклад вносят радионуклиды H 3 , Be 7 , C 14 и Na 22 , которые поступают вместе с водой и пищей в организм человека.

Суммарный вклад космогенных радионуклидов в индивидуальную дозу составляет около 15 мкЗв/год. Большой вклад в изучение природы радиациионных поясов Земли внесли американский ученый Джеймс Ван Аллен и советский физик Сергей Николаевич Вернов. У Земли выделяют внутренний и внешний радиационные пояса. Внутренний радиационный пояс Земли имеет максимальную плотность частиц (преимущественно протонов) над экватором на высоте 3- 4 тыс. км, а внешний (электронный) радиационный пояс – на высоте около 40-50 тыс. км. Внутренний радиационный пояс – стабильное образование: его размеры и потоки частиц меняются очень мало. В отличие от внутреннего, внешний пояс очень нестабилен, формы его и положение максимума интенсивности сильно зависят от уровня солнечной активности. Нижняя граница внутреннего пояса имеет значительные провалы в местах сильных магнитных аномалий.

Установлено также, что радиационные пояса не имеют четко выраженных границ, поэтому многие считают, что правильнее говорить о едином радиационном поле Земли, а деление их на внешний и внутренний достаточно условно.

Кроме перечисленных выше источников радиационного фона на Земле в почве, воздухе и воде присутствуют долго живущие радиоизотопы урана, радия и тория, а также продукты их распада. Естественные радионуклиды делятся на четыре группы:

1) долгоживущие (уран-238, уран-235, торий-232);

2) короткоживущие (радий, радон);

3) долгоживущие одиночные, не образующие семейств (калий-40);

4) радионуклиды, возникающие в результате взаимодействия космических частиц с атомными ядрами вещества Земли (углерод-14).

Количество указанных изотопов варьирует в различных регионах Земли и разных породах. Тяжелые радиоизотопы встречаются, главным образом, в горных породах (гранит), а K 40 чаще содержится в глинистых почвах.

В воде также присутствуют изотопы урана, тория и актиния, которые попадают в нее при растворении различных минералов. Изотопы бария, стронция, радия и кальция поступают в воду при смывании горных пород. При этом наименьшая концентрация радионуклидов отмечается в реках и озерах, а наибольшая – в морях и океанах.

Растения, произрастающие в определенной местности, способны усваивать и накапливать в себе имеющиеся в почве радионуклиды. Содержание последних в вегетативных частях растений часто превышает их концентрацию в почве или воде. Особенно активно при этом растениями усваиваются изотопы урана, радия, тория, калия, стронция, цезия и кальция, а из воздуха – C 14 в составе углекислого газа.

Если человек находится в помещении, доза внешнего облучения изменяется за счет двух противоположно действующих факторов:

1) экранирование (задержка) внешнего излучения зданием;

2) облучение за счет естественных радионуклидов, входящих в состав материалов, из которых построено здание.

Средняя доза внутреннего облучения за счет радионуклидов земного происхождения составляет 1,35 мЗв/год. Наибольший вклад (около 3/4 годовой дозы) дают не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ радон и продукты его распада. Основным источником этого радиоактивного инертного газа является земная кора. Проникая через трещины и щели в фундаменте, полу и стенах, радон задерживается в помещениях. Другими источниками радона в помещении являются сами строительные материалы (бетон, кирпич и т.д.), содержащие естественные радионуклиды, которые являются источником радона.

Основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом или в плохо проветриваемом помещении. Поэтому регулярное проветривание или принудительное вентилирование, особенно подвальных и полуподвальных помещений, может снизить концентрацию радона в несколько раз. Поступив в организм при вдохе, он вызывает облучение слизистых тканей легких. При длительном поступлении радона и его продуктов в организм человека многократно возрастает риск возникновения рака легких.

Естественно, что уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в том или ином участке земной коры. И хотя в отдельных из них мощность поглощенной дозы в 1000 раз превышает среднюю по поверхности Земли, обследование населения не выявило сдвигов в структуре заболеваемости и смертности.
В местах проживания основной массы населения они примерно одного порядка. Так, согласно исследованиям, проведенным во Франции, ФРГ, Италии, Японии и США, примерно 95% населения этих стран живет в местах, где мощность дозы облучения в среднем составляет 0,3 до 0,6 миллизиверта (мЗв) в год. Но некоторые группы населения получают значительно большие дозы облучения: около 3% получает в среднем 1 мЗв в год, а около 1,5% — более 1,4 мЗв в год. Есть, однако, такие места, где уровни естественного земного радиационного фона намного выше. На нашей планете известны 5 географических районов, где естественный радиационный фон существенно увеличен — это Бразилия, Франция Индия, остров Ниуэ в Тихом океане и Египет.

В Иране, например, в районе городка Рамсер, где бьют ключи, богатые радием, были зарегистрированы уровни радиации до 400 мЗв в год. Известны и другие места на земном шаре с высоким уровнем радиации, например во Франции, Нигерии и на Мадагаскаре.

Кроме того, даже для конкретной местности не существует «нормального» фона как постоянной характеристики, его нельзя получить как результат небольшого числа измерений.

Таким образом, эффективная доза от внутреннего облучения за счет естественных источников (1,35 мЗв/год) в среднем примерно в два раза превышает дозу внешнего облучения от них (0,65 мЗв/год). Следовательно, суммарная доза внешнего и внутреннего облучения от естественных источников радиации в среднем равна 2 мЗв/год. Для отдельных контингентов населения она может быть выше. Причем максимальное превышение над средним уровнем может достигать одного порядка.

Исходя из данных о том, что снижение естественного радиационного фона замедляет деление клеток, процессы эмбрионального развития, рост и развитие молодого организма, следует заключить, что окружающий нас фон, тот его уровень, к которому адаптирован наш организм в результате миллионов лет эволюции, необходим и, следовательно, полезен для нормального существования и здоровья человека.

Малые дозы активируют иммунную систему у разных видов животных и ключевые мембранно-связанные ферменты, в частности аденилатциклазу, активируют репарационные системы и, что немаловажно, повышают устойчивость клеток и организма к последующим более высоким дозам облучения.

Таким образом, естественный радиационный фон необходим для нормальной жизнедеятельности, т. е. для поддержания здоровья человека, то, а его небольшое повышение, той или иной длительности, не превышающее определенного предела, может быть и полезным для здоровья.

Источник