Радиационно-опасные объекты: поражающие факторы аварий, виды ионизирующих излучений. Характеристика и единицы измерения прямого радиационного поражения и радиоактивного заражения.

Радиационно-опасный объект(РОО)- это научный, промышленный или оборонный объект, при аварии на котором могут произойти радиационные поражения людей, животных, растений и радиоактивное заражение окружающей среды.

Основными поражающими факторами на РОО являются:

· Прямое радиационное воздействие на живой организм(людей, животных, растений) за счет ионизирующего излучения

Радиоактивное заражение окружающих производственных и гражданских объектов, также атмосферы продуктами радиоактивного распада(радионуклидами)

Ионизирующее излучение- это любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию в этой среде электрических зарядов разных знаков. По своей физической природе ионизирующее излучение бывает двух типов: корпускулярное и волновое. Корпускулярное излучение представляет собой поток элементарных частиц. Корпускулярную природу имеют:

1.

-излучение- поток ядер атомов гелия, несущих заряд 2+ и имеющих массу, равную 4

излучение- поток нейтронов, частиц с массой1 и зарядом 0

излучение-поток протонов, частиц с массой 1 и зарядом +1(ядра атомов водорода)

- излучение- поток электронов или позитронов

Излучение волновой природы представляет собой поток квантов электромагнитного поля(фотонов): рентгеновское излучение( электромагнитное излучение с длинной волны 2-0.71нм), ϒ- излучение( электромагнитное излучение с длиной волны 0.7-0.19нм).

Действие прямого излучения на облучаемый объект принято характеризовать той частью энергии, которая была поглощена в этом объекте при прохождении через него ионизирующего излучения. Причем поглощенная энергия рассчитывается на единицу массы облучаемого объекта- поглощенная токсодоза(Дж/кг):

- поглощенная элементарной массой энергия ионизирующего излучения, в системе СИ поглощенная токсодоза измеряется в Греях(Гр).

В ядерной физике энергия ионизирующего излучения называется электрон-вольт(эВ). За 1эВ принимается энергия, которой обладает электрон, прошедший разность потенциалов 1В. Недостатком поглощенной токсодозы является то, что она не учитывает биологический эффект излучения и его проникающую способность.

Биологический эффект учитывает как быстро ионизирующее излучение теряет свою силу при прохождении через живую ткань. Отсюда возникает понятие проникающая способность- расстояние, на котором излучение полностью расходует свою энергию по пути прохождения через вещество. Чем активнее излучение взаимодействует с веществом, тем большую плотность ионизации на единице своего пути оно создает- тем выше биоэффект, но при этом проникающая способность падает.

Период полураспада(Т)- такое время, по истечении которого количество радиоактивных атомов уменьшается вдвое.

Линейная плотность ионизации(i) - отношение числа пар ионов(dn), образованных заряженной ионизирующей частицей на элементарном пути(dl), к этому пути

Для характеристики различий ионизирующего излучения в биологических эффектах вводится понятие коэффициента качества излучения W_R и эквивалентной поглощенной дозы D_экв, определяемой по формуле: D_экв=D* W_R(Зиверты). Однако еще не разработаны методы и приборы для регистрации поглощенной и эквивалентной дозы. С помощью приборов дозиметров можно измерять количество зарядов, которое возникает в воздухе при прохождении через него ионизирующего излучения, то есть экспозиционную дозу D_э, измеряемую в рентгенах(Р).

1 Рентген- это экспозиционная доза рентгеновского или гамма излучения, при которой в 1см³ воздуха возникают ионы, несущие заряд в 1 электростатическую единицу количества электричества каждого знака.

Опасным последствием аварии на РОО является заражение окружающей среды радионуклидами. Радионуклиды могут создавать в течении длительного времени после аварии высокий радиационный фон, а также вызывать внутреннее облучение человека, животных и растений.

Внешнее облучение живой организм получает от источников иони­зирующего излучения, расположенных вне организма, а внутреннее — при попадании радионуклидов в организм с воздухом, водой и пищей.

Основная физическая характеристика опасности радионуклидов получила название активность. Активность (А) — это скорость распада радионуклидов или число атомов радионуклида, распадающихся в еди­ницу времени. Активность выражается формулой(распад/с):

В международной системе единиц СИ за единицу измерения актив­ности принят 1 распад за секунду. Эта единица называется Беккерелем [Бк]. Внесистемная единица — Кюри [Ки]. 1 Ки = 3,7 • 10¹⁰ Бк — такое количество распадов происходит в 1 г радия — исторически первого вещества, на котором Мария и Пьер Кюри изучали закономерности радиоактивного распада.

Скорость распада различных радионуклидов разная и ее принято характеризовать периодом полураспада, т. е. временем, при котором активность вещества падает вдвое. Уменьшение активности радиону­клида характеризуется экспоненциальным законом:

где Т—период полураспада; А₀ — начальная активность; А_τ — актив­ность по происшествии времени τ.

Формула, характеризующая спад активности радионуклида во вре­мени, может быть представлена в более понятной форме, а именно:

При времени распада τ, равном периоду полураспада Т, активность радионуклида снижается вдвое
= 2.

В первоначальный период радиационной аварии наибольший вклад в общую радиационную обстановку вокруг РОО будут вносить радиону­клиды с коротким периодом полураспада, т. е. обладающие наибольшей активностью. В дальнейшем на ведущее место будут выдвигаться уже радионуклиды с большим периодом полураспада. Количество распадов атомов радионуклидов зависит не только от их активности, но и от массы вещества. Для практических целей зависимость массы радио­нуклида и его активности чрезвычайно важна по следующим причинам:

1. При радиоактивном выбросе в окружающую среду внешние по­верхности производственных и гражданских объектов, почва, вода в водоемах и реках, атмосферный воздух заражаются, как правило, не­сколькими радионуклидами с различной активностью и различным содержанием в общей массе загрязнений. В связи с этим загрязнение окружающей среды удобней оценивать не в единицах массы радиону­клидов, а в единицах активности, причем средневзвешенной активности продуктов распада:

а) таким образом, о масштабе аварии на РОО судят по общей актив­ности выброшенных в окружающую среду радиоактивных веществ в Бк (Бк*10ⁿ);

б) поверхностное загрязнение отражают в Бк/м²; Бк/км² (при больших площадях заражения);

в) объемное загрязнение воздуха, воды — в Бк/м³; Бк/л;

г) массовое содержание радиоактивных веществ — в продуктах пи­тания, строительных материалах, в Бк/кг.

2. В практической дозиметрии использование понятия активности позволило разработать очень простое правило, связывающее степень загрязнения окружающей среды и ту экспозиционную, а соответствен­но, и поглощенную дозу, которую человек может получить, находясь на зараженной местности. При облучении источником радиоактивности вне или внутри организма (за счет вдыхания воздуха, потребления про­дуктов питания, воды и т. д.) активностью 37 ГБк (10⁹ Бк) (или 1 Ки) че­ловек получает поглощенную дозу 0,1 Зв/ч (гамма- или рентгеновского излучения) внутреннего или внешнего облучения.