При работе с радиоизотопными устройствами

В настоящей работе рассматриваются РИУ с сухой защитой источника, конструктивно выполняемой в виде ЗКУ, обеспечивающего коллимацию потока излучения в направлении контролируемого объекта (КО) и защиту персонала от облучения (рис. 2.51).

При работе с устройствами, использующими закрытые радиоизотопные источники, независимо от характера радиационного процесса, всегда имеется некоторая возможность воздействия на персонал и население как радиационных, так и нерадиационных факторов опасности, см. рис. 2.51.

Радиационное воздействие может быть обусловлено внешним и внутренним облучением.

Внешнее облучение является постоянно действующим фактором, присущим любым РИУ с закрытыми источниками. Внешнее облучение персонала при нормальном режиме работы радиационных устройств снижается применением радиационной защиты, выбору и расчету которой посвящено достаточно большое количество исследований (например, Руководство…, 1972; Машкович В.П., 1982; Голубев В.П., 1986 и др.).

Однако при проведении таких операций как загрузка, выгрузка, смена изотопных источников и ремонтных работах, даже в условиях применения специальных устройств и приспособлений, внешнее облучение остается существенным фактором опасности.

В РИУ с сухой защитой загрузка источника осуществляется сухим способом, при котором источник поступает на установку в транспортном контейнере, имеющем запорную крышку. Для разгрузки контейнера освобождается блокирующее крышку устройство, источник извлекается из контейнера с помощью специального дистанционного инструмента и устанавливается в защитно-коллимирующий корпус. При проведении ремонтно-профилактических работ, работ по замене источника в связи с истечением регламентного срока его эксплуатации и других аналогичных случаях требуется извлечь источник из РИУ и поместить его в контейнер.

Для процессов, связанных с загрузкой или заменой источников, когда они перемещаются из транспортного контейнера в ЗКУ и наоборот и оказываются вне защиты, характерно резкое увеличение интенсивности излучения в прилегающем пространстве.

Необходимо отметить, что до настоящего времени РИУ не имеют стандартизованных загрузочных узлов, что связано с их многообразием. В каждом конкретном случае используются разнообразные дополнительные защитные средства: манипуляторы, удлинительные захваты и штанги, передвижные защитные экраны и др. Поэтому особенность загрузочных работ состоит в их специфичности и неопределённости, что обуславливает

необходимость изучения индивидуальных доз облучения и строгую регламентацию таких работ на всех этапах.

Внутреннее облучение при работе с закрытыми источниками возможно лишь при возникновении аварий, приводящих к разгерметизации источников. В настоящее время источники гамма-излучения выпускаются в двойных герметичных оболочках, что обеспечивает их высокую надежность (Чистов Е.Д, 1976; Череватенко Г.А. и др., 1989; Исследование устойчивости…, 1976), а источники бета излучения, хотя и имеют тонкое покрытие из алюминиевой фольги, содержат радионуклид в связанном полимером виде (Сытин В.П., 1984) и поэтому и сами источники и облученная ими продукция безопасны для персонала и населения. Однако в процессе эксплуатации РИУ герметизирующие оболочки источников излучений испытывают механические, термические, радиационные и химические воздействия, которые могут привести к их разрушению (Исследование факторов…,1975; Балашов В.Д. и др., 1970; Беложебский А.В., 1967; Ядра и…, 1978).

Нарушение герметичности оболочек сопровождается выходом радиоактивного материала во внешнюю среду, что приводит к её загрязнению и созданию аварийной опасности как для персонала, так и для населения (Исследование факторов…,1975).

Реальная опасность разгерметизации источника требует постоянного контроля над поступлением радионуклида в окружающую среду.

Нарушение герметичности оболочек источников является одним из видов радиационной аварии. Такие аварии приводят к значительному загрязнению РИУ, перегрузочных устройств, транспортных контейнеров, производственной и окружающей среды. Примеры аварий, связанных с разгерметизацией источников, приведены в работах (Чистов Е.Д., 1976; Ларичев А.В., Чистов Е.Д., 1981). Так в работе (Курович В.Н., 1974) приведён пример загрязнения радионуклидом ⁶⁰Со, при котором загрязненность перегрузочного канала составляла 18 МБк (0,5 мКи), а экспозиционная мощность дозы гамма-излучения составляла 28 мКл/кг·с (360 мР/час).

Другим видом радиационной аварии можно считать застревание источника или его выпадение в процессе загрузочно-разгрузочных работ. Хотя при этом и не возникает загрязнения оборудования и внешней среды, аварии связанные с застреванием источников требуют иногда длительного времени для их ликвидации. При этом операторы могут получить значительные дозы облучения. Так, в работах (Steindley K.D., 1976; Steindley K.D., 1979) описаны случаи облучения операторов, когда доза облучения достигала 2 Зв (200 бэр). Кроме того, ликвидация радиационных аварий иногда связана со значительным экономическим ущербом, достигающим десятков тысяч рублей.

Анализируя радиационные аварии, связанные с разработкой, испытаниями и эксплуатацией гамма-лучевого высотомера можно упомянуть случай, когда при проведении контрольно-доводочных испытаний имело место застревание пробки с источником в защитно-коллимирующем корпусе и операторы были вынуждены извлекать её руками без специальных приспособлений. В этом случае было зарегистрировано получение операторами доз до 0.02 Зв.

Анализ данных, приводимых в упоминавшихся источниках (Исследование устойчивости…, 1976; Ларичев А.В., Чистов Е.Д., 1981; Steindley K.D., 1976) и собственных исследований автора показывает, что наиболее часто встречаются следующие причины радиационных аварий: конструктивные дефекты и неисправность узлов РИУ и перегрузочных приспособлений, нарушение требований инструкций и правил работы. Таким образом, аварийное облучение является основным фактором радиационной опасности при использовании РИУ.

В работе Малютина С.В. (Милютин С.В., 1980) приведены наиболее полные данные о радиационных авариях на мощных радиоизотопных установках СССР, происшедшие за 20 лет с 1959 по 1978 г. В работе проанализированы время, причины и последствия аварий. При этом отмечается, что 90% аварий произошло на установках с подвижным облучателем. В работе предложена классификация аварий радиоизотопных установок, которая по нашему мнению является совершенной, так как охватывает все причины аварий и выделяет последствия аварий. Поэтому предложенная классификация может быть успешно применена с самыми незначительными уточнениями для классификации аварий других типов РИУ. На рис. 2.52 показана классификация аварий и их последствий на РИУ с сухой защитой, широко используемых в различных отраслях народного хозяйства для контроля и автоматизации производственных процессов.

В связи с широким распространением РИУ и радионуклидных источников появилась опасность внешнего и внутреннего облучения не только персонала, но и населения, вызванная халатным отношением персонала, приводящим к потере источников.

Так, в октябре 1987 года по небрежности администрации центра радиологической терапии в Бразильском городе Гояния на свалке оказался демонтированный аппарат с «цезиевой пушкой», содержащей капсулу с цезием-137. Капсула была вскрыта рабочими приемного пункта утильсырья и около 100 граммов цезия пошли по рукам людей, не подозревавших с чем они «играют» (Газета «Правда» – 11, 17 и 18 октября 1987 и 11 января 1988 г.). В результате этой радиационной аварии 4 человека умерли от большой дозы радиации, около 400 человек получили большие дозы облучения. Для ликвидации радиоактивного загрязнения потребовался снос нескольких построек, «радиоактивный мусор» превысил 200 тонн, в некоторых местах слой почвы снимали на глубину до 70 см., в радиоактивные отходы превратились естественные отправления пациентов, их одежда, обувь, шприцы, посуда, игрушки и т.п., а также трупы погибших людей. Эта авария рассматривалась как самый крупный инцидент подобного рода после чернобыльского.

Известны случаи нахождения радиоактивных источников и в СССР. Так, пресса писала об источнике кобальта-60, найденного в бетонной стене в квартире в городе Краматорске, о радиоактивном источнике, найденном на школьной клумбе в г. Иркутске, об обнаружении источников излучения на московских свалках, в московских парках и др.

Хотя эти примеры немногочисленны, но они вызывают тревогу особенно в связи с увеличением числа радионуклидных источников, используемых в разнообразных приборах.

К нерадиационным факторам опасности относятся токсические вещества, которые могут выделяться при проведении радиационных процессов в результате взаимодействия ионизирующего излучения с воздухом – озон и окислы азота – и облучаемыми материалами – хлористый и фтористый водород, хлор и др. (Быховский А.В. и др., 1970; Чарзби А., 1962). Ликвидация этих факторов достигается соответствующим вентилированием помещений, в которых расположены радиоизотопные установки (Середин Ю.В., Чистов Е.Д., 1969)

К нерадиационным факторам опасности, могущим, однако, привести к радиационным авариям, могут быть отнесены возникновение пожара или взрыва, разрушение аппаратов под действием высоких температур или давлений, коррозия деталей устройства, работающего в агрессивных средах и т.п.

При эксплуатации РИУ наиболее характерно комбинированное воздействие вредных факторов – радиационных и нерадиационных на персонал, чем обусловлены трудности, связанные с оценкой опасности для здоровья персонала, находящегося вблизи устройства (Михалев В.П., 1976).

Степень воздействия радиационных факторов опасности характеризуется с одной стороны величинами индивидуальных доз облучения персонала при нормальных эксплуатационных режимах, а с другой облучением при радиационных авариях радиоизотопных устройств (Изучение причин…, 1975; Пархоменко Г.М. и др., 1987).

Таким, образом, проведенный анализ позволяет сделать вывод, что при работе с РИУ существуют опасные и вредные производственные факторы, которые состоят в радиационном, нерадиационном и сочетанном воздействии на человека. От степени и вида воздействия зависит, создается ли угроза здоровью человека или его жизни. Поэтому одной из задач настоящей работы является оценка степени безопасности и условий её обеспечения при работе с РИУ рассматриваемого класса. Другой не менее важной задачей является разработка эффективной методики оценки индивидуальной дозы персонала и экспериментального исследования радиационных условий работы и, наконец, разработка методов снижения опасности работы с РИУ.

Конструкторские недостатки

Ошибки персонала

Внешние причины

Отказ системы блокировки и сигнализации

Отказ системы перемещения источника

Конструктивные дефекты защиты (ЗКУ)

Нарушение правил и инструкций по радиационной безопасности

Комбинация нескольких причин

Воздействие внешних механических и тепловых нагрузок, агрессивных сред и разгерметизация источников

Взрыв технологических устройств

Пожар и другие стихийные бедствия

Внешнее облучение персонала и других лиц

Внутреннее облучение персонала и других лиц

Радиоактивное загрязнение помещений и внешней среды

Последствия аварий

Рис. 2.52. Классификация аварий на радиоизотопных устройствах

и их последствий

Для уменьшения вероятности радиационных аварий на мощных установках используют резервирование, например, дублирование систем блокировки по дозе, по положению источника, вводят независимый дозиметрический прибор в опасную зону и т.п.