Общие представления о радиоактивном загрязнении и дезактивации

Дезактивация – это обезвреживание объектов, подвергшихся радиоактивному (РА) загрязнению, путем его удаления или изоляции загрязненных поверхностей. Удаление РА веществ из жидких и газообразных средств определяется термином «очистка», а обезвреживание кожных покровов человека – «санитарная обработка».

Радиоактивное заражение может произойти при транспортировке, получении, хранении и использовании радиоактивных веществ (РВ) в случае нарушений правил безопасности, в результате аварий на АЭС, а также при применении ядерного оружия. Зараженные объекты опасны как источники внешнего облучения и внутреннего заражения людей и животных. На предприятиях и в лабораториях, где персонал имеет контакт с РВ, дезактивация является обязательным мероприятием. Она проводится после окончания работ с открытыми источниками ионизирующих излучений (содержащими РВ порошками, растворами, мазями и др.), т. к. попадание их на кожу и слизистые оболочки даже в небольших количествах может вызвать радиационные ожоги. Радиоактивность зараженных РВ объектов уменьшается за счет самопроизвольных внутриядерных превращений радиоактивных элементов. Этот процесс называется естественной дезактивацией. Она происходит в течение длительного времени, которое зависит от периодов полураспада РВ. На практике ее используют для снижения уровней радиоактивного заражения воздуха и сточных вод до безопасных величин. С целью предупреждения или уменьшения тяжести радиационных поражений необходимо проводить искусственную дезактивацию, основные методы проведения которой и осуждаются в данном разделе.

Дезактивация может быть полной и частичной. Полная дезактивация заключается в абсолютном удалении РВ со всех поверхностей и из объемов объектов или уменьшении их зараженности до уровней, не вызывающих радиационные поражения. Частичная дезактивация заключается в удалении РВ до тех же уровней, но только с наиболее опасных мест (открытых участков тела, одежды, обуви) и с поверхностей объектов, с которыми люди соприкасаются при выполнении служебных обязанностей.

Подчеркнем, что речь идет лишь об удалении РА загрязнений или изоляции загрязненной поверхности. Предотвратить или каким – либо образом изменить самопроизвольное выделение энергии, которая в виде радиации оказывает пагубное воздействие на организм человека, невозможно.

Дезактивация неразрывно связана с источниками и условиями РА загрязнений которые определяются механизмом образования, природой, радионуклидным (РН) составом и други­ми особенностями этих загрязнений. По существу, она является процессом обрат­ным процессу РА загрязнения.

В зависимости от условий образования РА веществ и последствий их воздействия на окружающую среду, источники РА загрязнений можно классифицировать на производственные, аварийные и связанные с испытанием и эксплуатацией ядерных боеприпасов (рис.1).

К производственным относятся РА загрязнения, связанные с эксплуатацией ядерно-энергетических установок (ЯЭУ) и получением ядерного топлива, с транспортировкой и захоронением РА отходов.

Аварийные РА загрязнения могут быть локальными и массовыми. Локальные обычно не распространяются за пределы административного образования (префектуры, района, квартала) или за пределы промышленного и другого объекта (здания, помещения, свалки, отсека полночной лодки, надводного корабля). Наиболее характерные случаи и источники локальных аварийных РА загрязнений:

· небрежное отношение при работе с РА веществами, разлив, просыпка;

· нарушение техники безопасности при хранении и транспортировке;

· нарушение правил захоронения отработавших препаратов, использование препаратов не по назначению;

В свою очередь загрязнения могут быть точечными, площадными и объемными.

Точечные возникают в тех случаях, когда РА препарат находится в пробирках или какой-либо другой таре. В случае таких загрязнений попросту производят их изъ­ятие.

Площадные РА загрязнения распространяются на определенное расстояние от их источника. Ликвидация подобных загрязнений трудоемка и связана с целым комплексом работ — дозиметрическим контролем, применением ограничительных мер, оповещением, соблюдением техники безопасности и, конечно, дезактивацией.

Объемные загрязнения возникают в процессе проведения земляных работ над бывшими незафиксированными могильниками, местами захоронения РА отходов и препаратов.

Массовыми следует считать такие загрязнения, которые опасны для населения, требуют частичной или полной его эвакуации, дезактивации в больших масшта­бах. Это происходит при крупных радиационных авариях, испытательных ядерных взрывах.

Загрязнение в значительной степени определяется агрегатным состоянием РА веществ (твердым, жид­ким, газообразном). Попадая на различные объекты РА вещества закрепляются на их поверхностях. В зависимости от условий различают поверхностное и глубинное загрязнение.

Радионуклиды в виде молекул или ионов способны самопроизвольно проникать вглубь ма­териала (лакокрасочные покрытия, металл, полимерные и другие материалы). Этот процесс называют диффузией. Если загрязняемый объект имеет пористую структуру, например, кирпич, некоторые сорта бетона, грунт, песок, сыпучие стро­ительные материалы, то РН, растворенные в жидкости, способны проникать на значительную глубину через поровое пространство.

Глубина проникновения зависит от свойств материалов, со­стояния РН, условий загрязнения (например, времени контакта с поверхностью) и колеблется в довольно широких пределах. Ориентировочно можно считать, что глубина проникновения составляет: для некоторых металлов – до 1 мм, лакокра­сочных покрытий, бетона и кирпича – до 5 мм, грунта – до 7 см.

Дезактивацию объектов, подвергшихся глубинному загрязнению, провести труд­нее по сравнению с удалением поверхностных РА загрязнений.

		Продукты питания

Рис. 1. Пути миграции радиоактивных веществ

Различают первичные и вторичные загрязнения. Первичными называются те, которые образовались в процессе аварий, производственной деятельности, в результате взрывов и эксплуата­ции ядерных боеприпа­сов. Они связаны с осе­данием частиц из воз­духа или волной среды, осаждением радиоак­тивных веществ па раз­личных объектах, а также в результате кон такта с РА препарата­ми. Вторичными загрязнениями считают переход РА веществ с ранее загрязненного объекта на неза­грязненный (чистый) или загрязненный, но в меньшей степени.

Опыт Чернобыля показал, что один и тот же объект за счет вторичных процессов может загрязняться несколько раз. В этих условиях вторичное загрязнение стано­вится многократным. Так, РА вещества с местности, сооружений, транспортных средств и особенно дорог могут вновь переходить в воздушную среду, а затем осе­дать или осаждаться, загрязняя не только источник самого загрязнения, но. и ранее чистые объекты. В условиях Чернобыля подобный процесс в сухую погоду повто­рялся ежедневно.

Наиболее вероятные пути миграции РН, вызывающие вторичное загрязнение, схематически представлены на рис. 1. Перенос РН по пищевой цепи — сложный и неоднозначный процесс. Он зависит от формы РН, размеров частиц-носителей ак­тивности, особенностей биомассы растений и других условий. Некоторые звенья цепи, связанные, например, с загрязнением посевов, в условиях массового РА за­грязнения после Чернобыля приобрели порой более важное значение по сравне­нию с первичным РА загрязнением.

Не исключены и другие источники вторичных загрязнений. Например: при по­жаре леса РН переходят в дым и золу, загрязняя воздух и поверхность земли. Ис­пользование загрязненных дров приводит к загрязнению дымоходов печей, кото­рые не поддаются дезактивации.

Оценка эффективности дезактивации. Загрязненные объекты являются источниками внешнего и внутреннего облучения людей. При контакте с загрязненной поверхностью могут произойти ожоги кожи.

Эффективность удаления РА веществ с поверхности различных объектов оцени­вается при помощи коэффициента дезактивации (КД), а снижение опасности облу­чения людей — при помощи коэффициента снижения (КС) мощности дозы. Остановимся более подробно па характеристике этих коэффициентов.

КД показываетЮ во сколько раз снизилось в результате дезактивации радиоактивное загрязнение поверхности объекта:

КД= Ан /Ак (1)

где Ан – начальное (до дезактивации), а Ак – конечное (после дезактивации) РА загрязнение. В этой формуле начальное и конечное загрязнение может быть выражено в виде удельной и объемной активности или плотности потока, соответственно Бк/кг, Бк/л и Бк/см².

КС мощности дозы (МД) определяет, во сколько раз уменьшилась опасность облучения людей:

КС= МДн/ МДк (2)

где МДн — начальная и МДк — конечная (после дезактивации) у загрязненного объекта.

При определении численных значений КД и КС измерения РА загрязнений сле­дует производить в одних и тех же единицах и при соблюдении идентичных усло­вий, т.е. при помощи одного и того же прибора, в одних и тех же местах, на опреде­ленном расстоянии от загрязненной поверхности.

В случае локальных аварий и при дезактивации поверхностей на незагрязненной территории, когда опасность исходит только от одного дезактивируемого объекта, эффективность дезактивации оценивается при помощи КД. Если же радиоактивность определяется суммарно несколькими или многими РА загрязненными объектами (например, внутри помещений – от оборудования, стен, пола; в населенных пунктах – от зданий и сооружений, территорий; на местности – в случаях РА загрязнений большой территории, значительно превышающей размер дезактивируемого участка местности), то эффективность работ следует оценивать по КС.

Итак, основным показателем эффективности дезактивации является КД, но в некоторых случаях КС и безопасный уровень остаточной активности. На их базе в атомной энергетике и ранее применительно к РА загрязнениям Чернобыля разработана шкала качества дезактивационных работ по пятибалльной системе. В обобщенном виде шкала качества дезактивационных работ представлена ниже (табл. 6)

Таблица 6