Аварии с выбросом радиоактивных веществ и их последствия

Радиация представляет собой уникальное явление природы, откры­тое физиками в конце XIX и тщательно изученное в XX веке.

Ионизирующее излучение, в частности радиоактивное, представля­ет собой потоки заряженных и нейтральных частиц, а также электромаг­нитных волн. Это сложное излучение, включающее несколько видов.

Альфа-излучение - ионизирующее излучение, состоящее из альфа-час­тиц (ядер гелия), испускаемых при ядерных превращениях и распространяющихся на небольшие расстояния: в воздухе -не более 10 см, в биоткани (живой клетке)-до 0,1 мм. Они полностью поглощаются листом бумаги и не представляют опасности для челове­ка, за исключением случаев непосредственного контакта с кожей.

Бета-излучение - электронное ионизирующее излучение, испускаемое при ядерных превращениях. Бета-частицы распространяются в воздухе до 15 м, в биоткани -на глубину до 15 мм, в алюминии -до 5 мм. Одежда человека почти на половину ослабляет их действие. Они практически полностью поглощаются оконными стеклами и любым ме­таллическим экраном толщиной в несколько миллиметров; опасны при контакте с кожей.

Гамма-излучение - фотонное (электромагнитное) ионизирующее излуче­ние, испускаемое при ядерных превращениях со скоростью света. Гамма-частицы распространяются в воздухе на сотни метров и свободно проникают сквозь одежду, тело человека и значительные толщи материалов. Это излучение считают самым опасным для человека.

Степень опасности поражения людей ионизирующими излучения­ми определяется значением экспозиционной дозы излучения Д, которая измеряется в рентгенах, Р. Интенсивность радиоактивных излучений оценивается мощностью дозы излучения Р, характеризующей скорость накопления дозы и выражаемой в рентгенах в час, Р/ч, миллирентгенах в час, мР/ч, или в микрорентгенах в час, мкР/ч.

В Международной системе единиц СИ экспозиционная доза излу­чения измеряется в кулонах на килограмм, Кл/кг, а ее мощность - в кулонах на килограмм в секунду, Кл/кг-с. Кулон на килограмм равен экспозиционной дозе, при которой в 1 кг воздуха в результате иониза­ции образуется суммарный электрический заряд всех ионов одного зна­ка равный 1 Кл.

При оценке последствий облучения людей ионизирующими излуче­ниями важно знать не экспозиционную, а поглощенную дозу излуче­ния, т.е. количество энергии ионизирующих излучений, поглощенное тканями организма человека.

В качестве единицы измерения поглощенной дозы излучения в сис­теме СИ принят грэй, Гр, а мощность такой дозы - грэй в секунду, Гр/с. На практике используется внесистемная единица поглощенной дозы -рад (в одном грамме облучаемого вещества поглощается энергия, рав­ная 100 эрг). Внесистемная единица мощности поглощенной дозы -рад в час или рад в секунду, рад/ч, рад/с.

Между экспозиционной Д_эксп и поглощенной Д_погл дозами излучения имеется зависимость:

Д_эксп =Д_погл К,

где К- коэффициент пропорциональности (для мягких тканей организ­ма человека К = 0,877).

Учитывая то, что погрешность измерений существующих дозимет­рических приборов составляет 15-30 %, коэффициент пропорциональ­ности принимают равным единице. Поэтому при оценке последствий облучения людей значения экспозиционной, Р, и поглощенной, рад, доз, измеренные с помощью дозиметрических приборов, примерно одина­ковы.

Рентген - это такая доза гамма-излучения, при которой в 1 см3 воз­духа при нормальных физических условиях (температура воздуха 0 °С и давление 760 мм рт. ст.) образуется 2,08 х 10⁹ пар ионов, несущих одну электростатическую единицу количества электричества.

Для оценки последствий облучения организма человека различны­ми видами излучений, а также при попадании радионуклидов в его организм с воздухом, водой и пищей применяется специальная едини­ца измерения эквивалентной дозы облучения - бэр (биологический эк­вивалент рентгена).

Источниками радиационной обстановки на Земле являются: при­родная радиоактивность, включая космическое излучение; глобальный радиационный фон, обусловленный проводившимися испытаниями ядерного оружия; эксплуатация радиационно опасных объектов.

Радиационно опасный объект (РОО) - объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют радиоактивные ве­щества и при аварии на котором (или его разрушении) может произой­ти облучение ионизирующим излучением или радиоактивное загрязне­ние людей, сельскохозяйственных животных и растений, объектов эко­номики, а также окружающей природной среды (ГОСТ Р 22.0.05.-94).

В настоящее время доля облучения людей от первых двух источни­ков несущественна. Третий же из них, даже при нормальной эксплуата­ции РОО, требует обеспечения радиационной безопасности, а при ра­диационных авариях ведет к облучению и переоблучению людей, ра­диоактивному загрязнению окружающей среды.

В период нормального функционирования РОО, с целью профилакти­ки и контроля, в соответствии с Федеральным законом «О радиационной безопасности населения» выделяют две основные зоны безопасности (рис. 9). Первая - санитарно-защитная зона - территория вокруг источника ионизирующего излучения, на которой уровень облучения людей в условиях нормальной эксплуатации данного источника может превышать установ­ленный предел дозы облучения для населения и где запрещается постоянное и временное проживание людей, вводится режим ограничения хозяйствен­ной деятельности и проводится радиационный контроль. Вторая – зона наблюдения - представляет собой терри­торию за пределами санитарно-защитной зоны, на которой проводится радиа­ционный контроль.

Федеральным законом «О радиаци­онной безопасности населения» уста­новлены основные гигиенические нор­мативы (допустимые пределы доз) в ре­зультате использования источников ионизирующего излучения. Так, сред­няя годовая эффективная доза облуче­ния, зиверит, составляет: для насе­ления в течение 1 года - 0,001, 70 лет - 0,07; для специалистов в течение 1 года - 0,02, 50 лет - 1,0.

Особо тяжелые условия облучения населения и работников созда­ются при радиационных авариях.

Радиационная авария - это потеря управления источником иони­зирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, не­правильными действиями работников (персонала), стихийными бедстви­ями или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей выше установленных норм или к радиоактивному загрязнению окружающей среды (Федеральный закон «О радиацион­ной безопасности населения»).

Последствия радиационных аварий обусловлены их поражающими факторами (рис. 10): ионизирующим излучением и радиоактивным заг­рязнением местности.

Радиационное воздействие на человека заключается в наруше­нии жизненных функций различных органов (кроветворения, нервной системы, желудочно-кишечного тракта) и развития лучевой болезни (схема 36).

Воздействие ионизирующего излучения на отдельные ткани и орга­ны человека не одинаково. Его можно значительно ослабить, посколь­ку одни органы более чувствительны к этому воздействию, другие -менее.

Орган (ткань, часть тела), облучение которого в условиях неравно­мерного облучения организма может причинить наибольший ущерб здоровью данного человека или его потомства, называют критическим. В порядке убывания радиочувствительности критические органы отно­сят к 1,2 или 3-й группам (рис. 11). Для них установлены разные значе­ния основных дозовых пределов.

При сравнительно равномерном облучении организма ущерб здоро­вью определяют по уровню облучения всего тела, что соответствует первой группе критических органов. К ней относят также поло­вые органы и красный костный мозг. Во вторую группу крити­ческих органов входят мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хруста­лики глаз. Третью группу критических органов составляют кож­ный покров, костная ткань, кисти рук, предплечья, голени и стопы.

Радиоактивное загрязнение местности вызывается воздействием альфа-, бета- и гамма-ионизирующих излучений и обуславливается выделением при аварии непрореагировавших элементов и продуктов деления ядерной реакции (радиоактивный шлак, пыль, осколки ядер­ного продукта), а также образованием различных радиоактивных мате­риалов и предметов (например, фунта) в результате их облучения.

Радиоактивное загрязнение при аварии на предприятии (объекте) ядерной энергетики имеет несколько особенностей:

• радиоактивные продукты (пыль, аэрозоли) легко проникают внутрь помещений;

• сравнительно небольшая высота подъема радиоактивного облака приводит к загрязнению населенных пунктов и лесов значительно больше, чем открытой местности;

• при большой продолжительности радиоактивного выброса, когда направление ветра может многократно меняться, возникает вероятность радиоактивного загрязне­ния местности практически во все стороны от источника аварии.

Основные и самые тяжелые последствия радиационных аварий -воздействие ионизирующего излучения на организм человека. Оно ха­рактеризуется величинами доз внешнего и внутреннего облучения.

Однако не всякая доза облучения опасна. Если она не превышает 50 Р, то исключена даже потеря трудоспособности. Доза в 200-300 Р, полученная за короткий промежуток времени, может вызвать тяжелые радиационные по­ражения. Однако такая же доза, получаемая в течение нескольких месяцев, не приведет к заболеванию: здоровый организм человека способен за это время вырабатывать новые клетки взамен погибших при облучении.

При определении допустимых доз облучения учитывают, что оно может быть одно- или многократным. Однократным считают об­лучение, полученное за первые четверо суток (табл. 3). Оно может быть импульсивным (при воздействии проникающей радиации) или равно­мерным (при облучении на радиоактивно-загрязненной местности). Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, считают многократным.

Таблица З