Действие ионизирующего излучения на людей, острые и хронические поражения. Гигиеническое нормирование излучений для персонала и населения в целом.

В результате ионизации живой ткани происходит разрыв молеку­лярных связей и изменение химической активности внутриклеточных структур. Особенно существенно явление радиолиза молекул воды, ко­торая составляет до 80% массы тела человека. При радиолизе воды под влиянием ионизирующего излучения происходит выбивание электрона из ее молекулы с образованием положительно заряженного иона [Н₂0⁺]:

Н₂0 -> Н₂0⁺ + е-

Наряду с этим может происходить и присоединение выбитого элек­трона к другой молекуле воды с образованием отрицательно заряжен­ного иона [Н₂0-]:

Н₂0 + е- → Н₂0-

Образовавшиеся ионы [Н₂0⁺ и Н₂0-] чрезвычайно нестойки — про­должительность их существования измеряется миллионными долями секунды. В связи с этим они мгновенно распадаются и образуют сво­бодный гидроксильный радикал [ОН] и атомарный водород [Н]:

Н₂0⁺->Н⁺ + 0Н

н₂о-→н + он-

Свободные радикалы [ОН] и [Н] могут взаимодействовать между собой:

Н + ОН→ Н₂0

ОН + ОН -> н₂о₂

Пероксид водорода также реагирует со свободным гидроксильным радикалом и образует свободный радикал гидропероксид:

Н₂0₂ + ОН→ Н₂0 + НО₂

В результате взаимодействия атомарного водорода с кислородом, всегда имеющимся в организме, также образуется гидропероксид:

Н + 0₂-> Н0₂

Эти вещества Н₂0₂, и НО₂ обладают чрезвычайно высокой химиче­ской активностью и являются сильными окислителями. Поэтому они могут вступать в несвойственные живому организму биохимические реакции, в частности изменять структуру ферментов. В результате этого фермент теряет свою активность, поэтому нормальное течение биохимических процессов и обмена веществ в организме нарушается, вызывая его общее поражение — лучевую болезнь.

Различают две формы лучевой болезни: острую и хроническую. Острая возникает в результате облучения большими дозами излучения в короткий промежуток времени (аварии на РОО); хрониче­ская развивается в результате систематического облучения дозами, пре­вышающими их безопасный уровень (работа на РОО при нарушении правил безопасности).

По тяжести поражения острую лучевую болезнь разделяют на 4 степени в зави­симости от эквивалентной поглощенной дозы. Характеристика форм острой лучевой болезни приведена ниже.

Хроническое облучение, т. е. облучение дозами, не вызывающими острое

лучевое поражение, но в течение длительного промежутка вре­мени может приводить:

а) к поражению отдельных органов человеческого тела (хрусталика глаза с последующим развитием катаракты)

б) к злокачественным опухолям (раку кожи кистей рук у персонала, работающего с источниками рентгеновского излучения, саркоме — рак костей при накоплении в них Ra²²⁶, раку легких — у шахтеров при вды­хании радиоактивных газов и аэрозолей и т. д.);

в) к генетическим эффектам, связанным с передачей по наслед­ству врожденных уродств, так называемое мутагенное действие — из­менение наследственных свойств организма, проявляющихся у его потомства.

Нормы радиационной безопасности устанавливают пределы дозы (ПД) для двух случаев: при нормальной радиационной обстановке и при радиационной аварии с радиоактив­ным загрязнением. ПД — это допустимый среднегодовой уровень облучения отдельных лиц из населения, контролируемый по усредненным дозам внешнего излучения, радиоактивным выбросам и радиоактивной загрязненности внешней среды.

Предельно допустимая доза (ПДД) — это годовой уровень облучения персонала, не вызывающий при равномерном накоплении такой дозы в течение 50 лет неблагоприятных изменений в состоянии здоровья са­мого облучаемого и его потомства, обнаруживаемых современными ме­тодами.

Нормы радиационной безопасности устанавливают следующие ПД:

— для лиц, работающих с техногенными источниками ионизирую­щего излучения (категория А), установлен предел дозы 20 мЗв/год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв.

— для остальных лиц, работающих на РОО (группа Б), доза облуче­ния не должна превышать '/₄ предела дозы для лиц категории А, т. е. 5 мЗв;

— для населения, проживающего в районе расположения РОО (кате­гория В) предел дозы облучения — 1 мЗв/год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв/год.

При установлении ПДД и ПД в НРБ учитываются три группы кри­тических органов, облучение которых приносит наибольший ущерб здоровью:

- I группа — красный костный мозг, половые органы;

— II группа — мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, легкие, хрусталик глаза, желудочно-кишечный тракт;

- Illгруппа — кожный покров, кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

При прохождении радиационного облака и загрязнении поверхно­сти земли человек может получить как внешнее воздействие облучения, так и внутреннее облучение — ингаляционное, пероральное и кожно- резорбтивное.

Установленные нормами пределы дозы позволяют опре­делять нормативы на содержание радионуклидов в воздухе производ­ственных помещений РОО, атмосферном воздухе, воде, пище, строи­тельных материалах и т. д.:

а)для воздуха производственных помещений этот норматив выра­жается для каждого радионуклида в виде предела годового поступления (ПГП) в Бк/год (при определенном значении допустимой объемной ак­тивности (ДОА) радионуклида в Бк/м* — это своеобразный аналог ПДК_{р з} для химических веществ в воздухе производственных помещений);

б)для атмосферного воздуха и природной воды установлены для всех радионуклидов аналогичные нормативы, но, естественно, значительно более жесткие нормы, учитывая более высокий уровень радиационной безопасности для населения — аналог ПДК химических веществ в ат­мосферном воздухе и природной воде.

36) Классификация радиационных аварий. Понятие о зоне радиационной аварии. Меры радиационной и медицинской защиты. Методики контроля ионизирующего излучения.

Развитие атомной энергетики и широкое использование различных источников ионизирующих излучений в промышленности, научных исследованиях и медицине приводит в некоторых случаях к авариям на РОО. Радиационная авария — это потеря управления источником ионизирующего излучения, которая могла привести или привела к об­лучению людей и радиоактивному загрязнению окружающей среды превышающими регламентируемыми величинами в контролируемых (т. е. при нормальной эксплуатации) условиях. Наиболее типичными случаями, вызывающими радиационные аварии являются:

— использование или хранение источников ионизирующего излу­чения с нарушением требований безопасности;

— потеря, хищение источников ионизирующего излучения;

— отказы радиационной техники, эксплуатируемой в промышлен­ности, медицине, НИИ;

— неисправность ядерных установок транспортных средств (подвод­ные лодки, летательные аппараты);

— аварии на атомных электрических станциях (АЭС).

По своим масштабам и последствиям наиболее опасны аварии, свя­занные с эксплуатацией АЭС вследствие использования значительного количества радиоактивных веществ в одном производственном блоке. Международная шкала оценки аварий на АЭС, принятая Международ­ным Агентством по Атомной Энергетике (МАГАТЭ) включает 7 уровней этих аварий по их разрушительным последствиям для человека и окру­жающей среды.

Iуровень (незначительные происшествия) — это функциональные отклонения в системе управления ядерной установки, которые указы­вают на недостатки в обеспечении безопасности;

IIуровень (происшествие средней тяжести) — это отказы оборудова­ния или отклонения от нормального технологического режима работы, которые хотя и не влияют на безопасность ядерной установки, но требуют пересмотра или переоценки принятых мер безопасности в сторону их усиления;

IIIуровень (серьезное происшествие) — связан с выбросом в окружа­ющую среду радиоактивных продуктов до 5-кратной суточной нормы. Высокий уровень радиации на АЭС, который может привести к переоб­лучению персонала в дозах более 50 мЗв (более максимально возможной годовой дозы);

IVуровень (авария местная в пределах АЭС) — когда выброс радио­активных продуктов приводит к заражению окружающей среды в преде­лах санитарно-защитной зоны АЭС (размер ее определяется по расчету рассеивания выбросов в атмосферу; доза на границе СЗЗ не должна превышать 0,1 мЗв при проектных авариях). Дозовые пределы для на­селения не превышаются. Имеется переоблучение персонала;

Vуровень (авария с риском для окружающей среды) — когда выброс радиоактивных веществ приводит не только к заражению окружающей среды в пределах СЗЗ, но и вне ее, что вызывает необходимость про­ведения защитных мероприятий для населения вокруг АЭС (йодная профилактика, частичное отселение);

VIуровень (тяжелая авария) — когда происходит выброс в окружаю­щую среду большого количества радиоактивных веществ, накопленных в активной зоне реактора. При этом дозы 0,1 мЗв в первый год после аварии люди могут получить в радиусе 25 км от АЭС. (Доза 0,1 мЗв/год на расстоянии 25 км от АЭС называется дозовым пределом для запроектных аварий). Суммарный выброс порядка 10¹⁵ Бк.

VIIуровень (глобальная авария) — при такой аварии происходит вы­брос в окружающую среду большой части радиоактивных продуктов из активной зоны реактора. Превышаются дозовые пределы запроектных аварий, возникают острые лучевые поражения людей. Признак такой аварии — длительное действие на людей, проживающих на территории, включающей более чем одну страну, и длительное воздействие на окру­жающую среду. При авариях, повлекших за собой радиоактивное загрязнение боль­ших территорий, на основании данных радиационной разведки уста­навливается зона радиационной аварии (ЗРА).

Зона радиационной аварии определяется как территория, на которой суммарное внешнее и внутреннее облучение может превышать 5 мЗв за первый год после аварии (рис. 1.1). На этой территории осуществляется контроль (мониторинг) радиационной обстановки, а также комплекс за­щитных мероприятий, направленных на снижение уровня облучения насе­ления. С этой целью ЗРА районируются на несколько промежуточных зон.

Зона ограниченного проживания (прогнозируемая доза облучения от 5 до 20 мЗв). В этой зоне не ограничивается проживание местного на­селения и не запрещается добровольный въезд людей (правда после разъяснения риска ущерба их здоровью, обусловленного воздействием радиации).

Зона добровольного отселения (прогнозируемая доза облучения от 20 до 50 мЗв). Въезд в эту зону для проживания запрещен. Местному населению оказывается помощь в добровольном отселении за пределы зоны. Для лиц репродуктивного возраста и детей проживание в этой зоне запрещено (принудительное отселение). Осуществляются меры радиационной и ме­дицинской защиты, постоянного мониторинга людей и объектов окру­жающей среды, сельскохозяйственных продуктов, продуктов питания.

Зона отчуждения (прогнозируемая доза облучения свыше 50 мЗв). В этой зоне постоянное проживание не допускается. Допускается огра­ниченное время пребывания в этой зоне людей, осуществляющих лик­видацию аварий и хозяйственную деятельность, обеспечивающую эту работу. Для этих лиц нормами допускается доза облучения в расчете на год до 100 мЗв, а по специальному разрешению Госкомсанэпиднадзора РФ — до 200 мЗв.

Меры радиационной и медицинской защиты, применяемые в ЗРА, заключаются в следующем:

— ограничение времени пребывания людей на открытой местности;

— ограничение потребления зараженных местных продуктов пита­ния и воды, вплоть до их полного исключения из рациона людей;

— временная эвакуация и ЗРА;

— полное отселение;

— йодная профилактика.

Йодная профилактика применяется для защиты щитовидной железы от накопления в ней радиоактивного йода J¹³¹. Известно, что йод обла­дает материальной кумуляцией, т. е. способен накапливаться в щито­видной железе. Депонирование радиоактивного йода J¹³¹обусловливает развитие в щитовидной железе патологических изменений, которые могут привести к злокачественному новообразованию. Поэтому при­ем препаратов стабильного йода — йодида калия или йодной настойки будет препятствовать депонированию радиоактивного йода.

В настоящее время известны и применяются на практике следую­щие методы регистрации величины ионизирующего излучения: иони­зационный, сцинтилляционный, люминесцентный, фотографический, химический.

Ионизационный метод дозиметрии основан на измерении степе­ни ионизации газовой среды, заполняющей регистрирующий прибор. Ионизация газа вызывается электронами, освободившимися под дей­ствием излучения. Прикладывая к электродам, вмонтированным в стен- ку ионизационной камеры, напряжение, можно регистрировать либо ток, возникающий между электродами, либо число частиц, достигаю­щих одного из электродов (счетчик Гейгера). Обе эти величины будут пропорциональны мощности экспозиционной дозы.

По ионизационному методу работает большинство дозиметров, т. е. приборов, предназначенных для регистрации рентгеновского и ϒ-излучения. В них ионизационная камера заполняется воздухом. Ионизаци­онный метод можно использовать и в радиометрах (приборах регистра­ции корпускулярного излучения) для регистрации потоков нейтронов. В этом случае ионизационная камера заполняется трифторидом бора (BF₃), который, взаимодействуя с потоками нейтронов, переходит в воз­бужденное состояние с последующим испусканием фотонов у- или рентгеновского диапазона электромагнитных волн.

Сцинтилляционный метод основан на регистрации фотоэлектрон­ным умножителем (ФЭУ) вспышек света, возникающих в специальных химических составах — сцинтилляторах — йодистый калий, йодистый литий, сульфид цинка (KJ, LiJ, ZnSи др.) под действием излучения. Подбирая состав сцинтиллятора, можно этим методом определить не только мощность рентгеновского или у-излучения, но и мощность лю­бого корпускулярного излучения.

Люминесцентный метод основан на накапливании энергии ионизи­рующего излучения специальными составами (люминофорами — алюмофосфатное стекло, щелочногалоидные соединения LiF, NaFи др.) и отдаче ее при нагреве люминофора до 180-370°С в виде светового излу­чения, которое можно регистрировать на фотоэлектронном умножителе (ФЭУ). На практике применяют так называемые термолюминесцентные дозиметры для индивидуальною дозиметрического контроля (например, стекла индивидуального люминесцентного контроля — ИЛ К).

Фотографический метод основан на том, что степень почернения дозиметрической пленки зависит от экспозиционной дозы. Диапазон регистрируемых доз облучения фотографическим методом составляет не более 0,5 Гр, поэтому этот метод на практике почти не применяется, кроме как для индивидуального контроля (комплект ИФК).

Химический метод основан на изменении числа или вида молекул или ионов, образующихся при поглощении раствором ионизирующего излучения. Например, ферросульфатный дозиметр представляет собой насыщенный воздухом раствор соли сульфата железа (FeS0₄) с добав­лением серной кислоты (H₂S0₄). В результате электролитической дис­социации в растворе присутствуют ионы двухвалентного железа Fe⁺². Под воздействием излучения происходит радиолиз воды с образованием свободных радикалов Н'и ОН', которые окисляют Fe⁺²до Fe⁺³. Появле­ние ионов трехвалентного железа Fe⁺³изменяет оптическую плотность раствора, которая может быть измерена на спектрофотометре. Сравнивая оптическую плотность облученного и необлученного растворов, оцени­вают дозу облучения. Дозиметры и радиометры, использующие хими­ческий метод, в практике радиационного контроля не используются.