Защита от ионизирующих излучений (радиации)

Для защиты от ионизирующих излучений применяют сле­дующие методы и средства:

• снижение активности (количества) радиоизотопа, с кото­рым работает человек;

• увеличение расстояния от источника излучения;

• экранирование излучения с помощью экранов и биологи­ческих защит;

• применение средств индивидуальной защиты.

Для точечного изотропного источника (под точечным источ­ником понимают источник, размеры которого значительно меньше расстояния, на котором рассматривается его действие; под изотропным источникам понимают источник одного радионуклидного состава с равномерно распределенной активностью) мощность поглощенной дозы (____) определяется формулой

где Г_& — керма-постоянная, Гр м² / (с • Бк) — постоянная для каждого радионуклида величина, значение которой можно найти в справочниках по радиационной безопасности; A(t) — актив­ность источника, зависящая от времени, Бк; г — расстояние до источника, м.

Так как в соответствии с законом радиоактивного распада активность источника изменяется по времени в соответствии с формулой

где А₀ — начальная активность, Бк; Х = п2/Т_1/2 — постоянная распада радионуклида, с; Т_[/2 — период полураспада (время, в те­чение которого распадается половина атомов радионуклида), с, то

Таким образом, на основании анализа приведенной форму­лы можно сделать вывод, что защищаться от ионизирующих из­лучений можно путем уменьшения активности радиоактивного источника (у4₀), времени пребывания в поле ионизирующего излучения (__) и удалением от источника излучения (г), причем по­глощенная доза обратно пропорциональна квадрату расстояния. Экранирование ионизирующего излучения. Если указанных мер защиты временем, расстоянием, количеством недостаточно для снижения уровня излучения до допустимых величин, между ис­точником излучения и защищаемым объектом (человеком) уста­навливают защиту (экраны). Мощность дозы уменьшается в эк­ране по экспоненциальному закону:

где Do — мощность поглощенной дозы перед экраном; ц, d_w2, d — соответственно линейный коэффициент ослабления, толщи­на половинного ослабления (толщина материала экрана, ослаб­ляющая мощность излучения в 2 раза), толщина экрана. Значе­ния ц, d_l/2 зависят от типа и энергии излучения и материала эк­рана, их значения известны и содержатся в справочниках по радиационной безопасности.

Кроме указанных формул, обычно в инженерной практике для выбора типа и материала экрана, его толщины используют уже известные расчетно-экспериментальные данные по кратно­сти ослабления излучений различных радионуклидов и энергий, представленные в виде таблиц или графических зависимостей. Примеры таких графических зависимостей представлены на рис. 3.42. Кратность ослабления К — это отношение мощности

дозы Do перед экраном к мощности дозы D за экраном. Зная до­пустимую мощность дозы для защищаемого объекта и мощность источника излучения при отсутствии экрана, можно определить требуемую кратность ослабления К и, выбрав материал, по гра­фикам определить его необходимую толщину.

Выбор материала защитного экрана определяется видом и энергией излучения.

Альфа-излучение. Альфа-частицы тяжелые, поэтому, хотя и обладают высокой ионизирующей способностью, быстро теряют свою энергию. Для защиты от альфа-излучения достаточно 10 см слоя воздуха. При близком расположении от альфа-источника обычно применяют экраны из органического стекла. Однако распад альфа-нуклида может сопровождаться бета- и гамма-из­лучением. В этом случае должна устанавливаться защита от этих видов излучений.

Рис. 3.42.

Зависимость кратности ослабления __-излучения от толщины защитно­го экрана: из свинца: _ — ^l92Ir; 2 — ¹³⁷Cs; 3 — ⁶⁰Со; из железа: 4 — ^l92Ir; 5 —i37_{Cs; 6} _ бо_Со

Бета-излучение. Для защиты от бета-излучения рекомендует­ся использовать материалы с малой атомной массой (алюминий, плексиглас, карболит), которые дают наименьшее тормозное гамма-излучение, обычно сопровождающее поглощение бе­та-частиц. Для комплексной защиты от бета- и тормозного гам­ма-излучения применяют комбинированные двух- и многослой­ные экраны, у которых со стороны источника излучения уста­навливают экран из материала с малой атомной массой, а за ним — с большой атомной массой (свинец, сталь и т. д.).

Гамма- и рентгеновское излучение. Для защиты от гамма- и рентгеновского излучения, обладающих очень высокой прони­кающей способностью, применяют материалы с большой атом­ной массой и плотностью (свинец, вольфрам и пр.), а также сталь, железо, бетон, чугун, кирпич. Однако,: чем меньше атом­ная масса вещества экрана и чем меньше плотность защитного материала, тем для требуемой кратности ослабления требуется большая толщина экрана.

Нейтронное излучение. Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородосодержащие вещества, т. е. вещества, имеющие в своей химической формуле атомы водорода. Обычно применяют воду, парафин, полиэтилен. Кроме того, нейтронное излучение хорошо поглощается бором, бериллием, кадмием, графитом. Поскольку нейтронные излучения сопрово­ждаются гамма-излучениями, необходимо применять много­слойные экраны из различных материалов: свинец—полиэтилен, сталь—вода и т. д. В ряде случаев для одновременного поглоще­ния нейтронного и гамма-излучений применяют водные раство­ры гидроокисей тяжелых металлов, например гидроокиси железа Fe₂(OH)₃.

Конструкции защитных устройств разнообразны, некоторые из них представлены на рис. 3.43. Они могут выполняться в виде защитных боксов, сейфов для хранения радиоактивных препара­тов, передвижных и стационарных экранов. При выделении ра­диоактивной пыли и газов боксы снабжаются вытяжной венти­ляцией.

Помещения, предназначенные для работы с радиоактивны­ми препаратами, должны быть отдельными, изолированными от других помещений и специально оборудованными. Стены, по­толки и двери делают гладкими, не имеющими пор и трещин. Все углы помещения закругляют для облегчения уборки поме­щения от радиоактивной пыли. Стены покрывают масляной краской на высоту 2 м, а при поступлении в воздушную среду помещения радиоактивных аэрозолей или паров как стены, так и потолки покрывают масляной краской полностью. Помещения оборудуют хорошей приточно-вытяжной вентиляцией, проводят ежедневную влажную уборку.

Средства индивидуальной защиты. Для защиты человека от внутреннего облучения при попадании радиоизотопов внутрь организма с вдыхаемым воздухом применяют респираторы (для защиты от радиоактивной пыли), противогазы (для защиты от радиоактивных газов).

При работе с радиоактивными изотопами в качестве основ­ной спецодежды применяют халаты, комбинезоны, полукомби­незоны из неокрашенной хлопчатобумажной ткани, а также хлопчатобумажные шапочки.

При опасности значительного загрязнения помещения ра­диоактивными изотопами поверх хлопчатобумажной одежды на­девают пленочную (нарукавники, брюки, фартук, халат, кос­тюм), покрывающую все тело или места возможного наиболь­шего загрязнения. В качестве материалов для пленочной

одежды применяются пластики, резину и другие материалы, которые легко очища­ются от радиоактивных загрязнений. При использовании пленочной одежды в ее конструкции предусматривается принуди­тельная подача воздуха под костюм и на­рукавники.

При работе с радиоактивными изото­пами высокой активности используют перчатки из просвинцованной резины.

При высоких уровнях радиоактивного загрязнения применяют пневмокостюмы из пластических материалов с принуди­тельной подачей чистого воздуха под кос­тюм (рис. 3.44).

Для защиты глаз применяют очки за­крытого типа со стеклами, содержащими фосфат вольфрама или свинец. При рабо­те с альфа- и бета-препаратами для защи­ты лица и глаз используют защитные щитки из оргстекла.

На ноги надевают пленочные туфли или бахилы и чехлы, снимаемые при выходе из загрязненной зоны.