Защита от ионизирующих излучений (радиации). Каковы способы защиты от ионизирующих излучений

Ионизирующим излучением называют потоки корпускул (элементарных частиц) и потоки фотонов (квантов электромагнитного поля), которые при движении через вещество ионизируют его атомы и молекулы.

Наиболее известны альфа-частицы (представляющие собой ядра гелия и состоящие из двух протонов и двух нейтронов), бета-частицы (представляющие из себя электрон) и гамма-излучение (представляющее кванты электромагнитного поля определенного диапазона частот). Дуализм «частица – волна» квантового мира позволяет говорить об альфа-излучении и бета-излучении. Ионизирующими являются также рентгеновское, тормозное и космическое излучения, потоки протонов, нейтронов и позитронов.

Природное ионизирующее излучение присутствует повсюду. Оно поступает из космоса в виде космических лучей. Оно есть в воздухе в виде излучений радиоактивного радона и его вторичных частиц. Радиоактивные изотопы естественного происхождения проникают с пищей и водой во все живые организмы и остаются в них. Ионизирующего излучения невозможно избежать. Естественный радиоактивный фон существовал на Земле всегда, и жизнь зародилась в поле его излучений, а затем – много-много позже – появился и человек. Эта природная (естественная) радиация сопровождает нас в течение всей жизни.

Физическое явление радиоактивности было открыто в 1896 г., и сегодня оно широко применяется во многих областях. Несмотря на радиофобию, атомные электростанции играют важную роль в энергетике многих странах. Рентгеновское излучение используется в медицине для диагностики внутренних повреждений и заболеваний. Ряд радиоактивных веществ используется в виде меченых атомов для исследования функционирования внутренних органов и изучения процессов обмена веществ. Для лечения рака методами лучевой терапии используются гамма-излучение и другие виды ионизирующих излучений. Радиоактивные вещества широко используются в различных приборах контроля, а ионизирующие излучения (в первую очередь рентгеновское) – для целей промышленной дефектоскопии. Знаки «выход» в зданиях и самолетах благодаря содержанию радиоактивного трития светятся в темноте в случае внезапного отключения электричества. Многие приборы пожарной сигнализации в жилых домах и общественных зданиях содержат радиоактивный америций.

Радиоактивные излучения разного типа с разным энергетическим спектром характеризуются разной проникающей и ионизирующей способностью. Эти свойства определяют характер их воздействия на живое вещество биологических объектов.

Биологическое действие ионизирующего излучения заключается в том, что поглощенная веществом энергия проходящего через него излучения расходуется на разрыв химических связей атомов и молекул, что нарушает нормальное функционирование клеток живой ткани.
Различают следующие эффекты воздействия ионизирующего излучения на организм человека: соматические – острая лучевая болезнь, хроническая лучевая болезнь, местные лучевые поражения; сомато-стохастические (злокачественные опухоли, нарушения развития плода, сокращение продолжительности жизни) и генетические (генные мутации, хромосомные аберрации).

Если источники радиоактивного излучения находятся вне организма человека и тем самым человек облучается снаружи, то говорят о внешнем облучении.

Если радиоактивные вещества, находящиеся в воздухе, пище, воде, попадают внутрь организма человека, то источники радиоактивного излучения оказываются внутри организма и свидетельствуют о внутреннем облучении.

Подчеркнем, что внешнее облучение происходит от непосредственного взаимодействия радиоактивных ионизирующих излучений внешних источников с атомами биологических субстратов организма. Защититься от внешнего излучения можно, поставив на пути движения излучений тот или иной защитный экран и/или применив средства индивидуальной защиты. В частности, специальная защитная одежда полностью защищает от альфа-излучения и частично – от бета-излучения, рентгеновского или гамма-излучения. Для этой цели служат антиконтаминационные костюмы, перчатки, капюшоны, сапоги, перчатки, очки, освинцованные фартуки.

Внутреннее облучение всегда связано с попаданием в организм человека радиоактивных веществ, разнообразие которых обусловливает разнообразие механизмов поглощения, усвоения и вывода этих веществ из организма, степень участия в метаболизме. В результате радиоактивные вещества могут задерживаться и даже накапливаться в организме. Распадаясь, они облучают расположенные вокруг них ткани.
Уменьшение внутреннего облучения достигается только средствами индивидуальной защиты органов дыхания, служащих для защиты дыхательных путей от радиоактивных веществ, находящихся в воздухе, и специальным рационом питания.

Обеспечение радиационной безопасности требует комплекса многообразных защитных мероприятий, зависящих от конкретных условий работы с источниками ионизирующих излучений, а также от типа источника.

Защита временем основана на сокращении времени работы с источником, что позволяет уменьшить дозы облучения персонала. Этот принцип особенно часто применяется при непосредственной работе персонала с малыми радиоактивностями.

Защита расстоянием – достаточно простой и надежный способ защиты. Это связано со способностью излучения терять свою энергию во взаимодействиях с веществом: чем больше расстояние от источника, тем больше процессов взаимодействия излучения с атомами и молекулами, что в конечном итоге приводит к снижению дозы облучения персонала.

Защита экранами – наиболее эффективный способ защиты от излучений. В зависимости от вида ионизирующих излучений для изготовления экранов применяют различные материалы, а их толщина определяется мощностью и излучением.

Условия безопасности при использовании радиоактивных изотопов в промышленности предусматривают разработку комплекса защитных мероприятий и средств не только в отношении лиц, непосредственно работающих с радиоактивными реч ществ, но и тех, кто находится в смежных помещениях, а также населения, проживающего рядом с опасным предприятием (объектом). Средства и меры защиты от ионизирующего излучения разделяю ться на: организационные, технические, санитарно-гигиенические и лечебно-профилактическиеі.

Организационные мероприятия от ионизирующего излучения предусматривают обеспечение выполнения требований норм радиационной безопасности. Помещения, предназначенные для работы с радиоактивными изотопами должны быть изо ольовани от других и иметь специально обработанные стены, потолки, полы. Открытые источники излучения и все предметы, которые облучаются должны находиться в ограниченной зоне, пребывание в которой позволяет ться персонала в исключительных случаях, и то кратковременно. На контейнеры, оборудование, двери помещений и другие объекты наносится предупредительный знак радиационной опасности (на желтом фоне - черный схематический трилистникик).

На предприятиях составляются и утверждаются инструкции по охране труда , в которых указан порядок и правила безопасного выполнения работ. Для проведения работ необходимо, по возможности, выбирать якнайме еншу достаточное количество изотопов ("защита количеством"). Применение приборов большей точности дает возможность использовать изотопы с меньшей активностью ("защита качеством"). Необходимо также организовать д озиметричний контроль и своевременную уборку и удаление радиоактивных отходов из помещений в специальных контейнераспеціальних контейнерах.

В технических мероприятий и средств защиты от ионизирующего излучения относятся: применение автоматизированного оборудования с дистанционным управлением, использование вытяжных шкафов, камер, боксов, осна ащени специальными манипуляторами, которые копируют движения рук человека, установление защитных экране.

Санитарно-гигиенические мероприятия предусматривают: обеспечение чистоты помещений, включая ежедневную влажную уборку; устройство приточно-вытяжной вентиляции с менее пятикратным воздухообменом; соблюдайте имання норм личной гигиены, применение средств индивидуальной защиты.

В лечебно-профилактических мероприятий относятся: предварительный и периодические медосмотры лиц, работающих с радиоактивными веществами, установление рациональных режимов труда и отдыха, использование ра адиопротекторив - химических веществ, повышающих устойчивость организма к ионизирующим облучением.

Защита работника от негативного воздействия источника внешнего ионизирующего излучения достигается путем:

Снижение мощности источника излучения до минимально необходимой величины ("защита количеством");

Увеличение расстояния между источником излучения и работником ("защита расстоянием");

Уменьшение продолжительности работы в зоне излучения ("защита временем");

Установление между источником излучения и работником защитного экрана ("защита экраном")

Защитные экраны имеют разную конструкцию и могут быть стационарными, передвижными, разборными и настольными. Выбор материала для экрана и его толщина зависят от вида ионизирующего излучения, его в уровня и продолжительности работи.

Для защиты от альфа-излучения нет необходимости рассчитывать толщину экрана, поскольку благодаря малой проницаемой способности этого излучения слой воздуха в несколько сантиметров, резиновые перчатки и уже обеспечивают достаточный защ.

Экран для защиты от бета-излучения изготавливают из материалов с небольшой атомной массой (плексиглас, алюминий, стекло) для предотвращения образования тормозного излучения. Достаточно эффективны дв вошарови экраны: со стороны источника излучения располагают материал с малой атомной массой толщиной, равной длине пробега бета-частиц, а за ним - с большим атомной массой (для поглощения тормозов ивного излучения).

Для защиты от гамма-излучения, которое характеризуется значительной проникающей способностью, применяются экраны из материалов, имеющих большую атомную массу (свинец, чугун, бетон, баритобетон). Толщину за ахисного экрана от гамма-излучения сиу (см) приближенно можно определить по формуле:

где. Иу - коэффициент линейного ослабления;. И - кратность ослабления (отношение дозы излучения без защиты до предельно допустимой дозы)

На практике для определения толщины защитного экрана часто используют специальные таблицы, или монограммы (рис 240)

Защита от внутреннего облучения достигается путем исключения непосредственного контакта с радиоактивными веществами в открытом виде и предотвращения попадания их в воздух рабочей зоны

При работе с радиоактивными веществами важное значение имеет применение средств индивидуальной защиты, которые предотвращают попадание радиоактивных загрязнений на кожу и внутрь организма, а также защищают от альфа-и, по возможности, от бета-излучения.

К средствам индивидуальной защиты от ионизирующего излучения относятся: халаты, костюмы, пневмокостюмы, шапочки, резиновые перчатки, тапочки, бахилы, средства защиты органов дыхания и др.. Применение ния тех или иных средств индивидуальной защиты зависит от вида и класса работ. Так, при выполнении ремонтных и аварийных работ применяются средства индивидуальной защиты кратковременного использован ния - изолирующие костюмы (пневмокостюмы) шланговые или с автономнымим

Рис 240. Монограмма для определения толщины защитного экрана от гамма-излучения радия (для бетона dу умножается на 4)

источником подачи воздуха к органам дыхания, защитные скафандры и т.п.. Как правило, такие костюмы и скафандры имеют просвинцованной защитный слой, надежно защищающий тело человека от ионизирующего вания, даже при незначительной толщине этого слойу.

295 Методы и приборы для радиометрического и дозиметрического контроля и измерения

Организм человека не чувствует ионизирующего измерения, поэтому при работе с радиоактивными веществами необходимо проводить систематический индивидуальный и общий контроль доз облучения. Приборы дозиметр ричного контроля и измерения по сути компенсируют человеку отсутствие органов чувств на ионизирующего излученияя.

Все приборы для радиометрического и дозиметрического контроля и измерения делятся на четыре группы: для измерения внешних потоков радиоактивного излучения - дозиметры, для измерения уровня ей загрязнения - индикаторы уровней и радиометры, для индивидуального дозиметрического контроля - индивидуальные дозиметры, для измерения радиоактивности воздуха и воды Дозиметрические приборы состоят я с датчика (ионизационная камера, газовый или сцинтилляционный счетчик) и измерительного блока, который состоит из усилителя, блока питания и измерительного прибора. Такими приборами можно регистрировать и заряженные частицы, гамма-излучения и нейтронни.

Работа приборов для радиометрического и дозиметрического контроля базируется на следующих основных методах измерения: ионизационный метод, который заключается в способности радиоактивного излучения ионизировать по овитря; сцинтилляционный метод, который заключается в способности некоторых кристаллов, газов и растворов излучать свет при прохождении через них ионизирующего излучения; фотографический метод, который заключается в способности фотографической эмульсии чернеть под воздействием ионизирующего излучения.

В последнее время всё более широкое применение получают установки, работа которых сопровождается ионизирующим излучением (рентгеновские установки, атомные реакторы и т. д.). Радиоактивные изотопы получили широкое распространение в приборостроении и других отраслях народного хозяйства.

Очевидно, что с расширением использования атомной энергии в мирных целях возрастает число людей, подвергающихся опасности облучения, соответственно всё большее значение приобретает рациональная организация труда и применение защитных средств при работе с источниками радиоактивных излучений.

Виды радиоактивных излучений

К основным видам радиоактивных излучений относятся:

-излучение – этопоток ядер гелия, испускаемый радиоактивным веществом. Значительная масса-частиц ограничивает их скорость и увеличивает число столкновений в веществе, поэтому-частицы обладают высокой ионизирующей и малой проникающей способностью. Пробег-частиц в воздухе составляет всего до 8…9 см;

-излучение – это поток электронов или позитронов, возникающий при радиоактивном распаде. По сравнению с-частицами-частицы обладают значительно меньшей массой и большей скоростью распространения в веществе, следовательно, у них меньше ионизирующая, но больше проникающая способность. Пробег-частиц в воздухе составляет до 18 м;

-излучение представляет собой электромагнитное (фотонное) излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. Другими словами, это электромагнитные колебания высокой частоты (10 20 …10 22 Гц);-излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием;

рентгеновское излучение (как и-излучение) представляет собой электромагнитные колебания высокой частоты (10 17 …10 20), возникающие при торможении быстрых электронов в веществе;

нейтронное излучение – поток незаряженных частиц, которые могут взаимодействовать только с ядрами атомов, не проявляя при этом непосредственного ионизирующего воздействия. Однако при этом образуются заряженные частицы (ядра отдачи) либо-лучи (при захвате нейтронов ядрами атомов), которые производят ионизацию. Нейтронное излучение обладает очень большой проникающей способностью.

Параметры ионизирующих излучений

В процессе прохождения через вещество ионизирующие излучения вызывают ионизацию этого вещества, теряя при этом часть своей энергии, поглощаемой веществом. Степень ионизации и количество энергии, поглощённой веществом, является мерой взаимодействия ионизирующих излучений с веществом. Для характеристики этого взаимодействия применяются следующие понятия и определения:

период полураспада – время, в течение которого распадается половина ядер радиоактивного вещества;

активность изотопа – количество атомов изотопа, распадающихся в 1 с. Измеряется в Кюри (Ки); 1 Ки – это активность изотопа, в котором за 1 с происходит 3,710 10 актов распада;

энергия излучения – единицей измерения является электрон-вольт (эВ); 1 эВ – это кинетическая энергия, которую получает 1 электрон при разности потенциалов в 1 В;

доза излучения – величина, характеризующая ионизационную способность радиоактивного препарата. Доза в 1 рентген () – такая доза рентгеновского, или -излучения, при которой сопряжённая корпускулярная эмиссия в 1 см 3 атмосферного воздуха (при t = 0 С и Р = 760 мм рт. ст.) производит ионы, несущие заряд в одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака;

мощность дозы – доза излучения, поглощённая в массе вещества за единицу времени;

поглощённая доза – энергия любого вида излучения, поглощённая единицей массы облучаемого вещества. Единица измерения – рад. Доза в 1 рад соответствует 0,01 Дж энергии, поглощённой 1 кг массы вещества;

относительная биологическая эффективность – ОБЭ. Применяется для сравнения биологического действия излучений различного вида. ОБЭ излучения показывает, во сколько раз биологическое действие данного излучения отличается от биологического действия-излучения, принятого за единицу;

биологический эквивалент рада – бэр. Служит для оценки дозы облучения с учётом вида излучения; 1 бэр – это такая поглощённая доза любого вида излучения, которая вызывает такой же биологический эффект, что и доза в 1 рад-излучения:

1 бэр = 1 рад · ОБЭ.

Действие ионизирующих излучений на организм человека

Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. Изменения в химическом составе значительного числа молекул приводят к гибели клеток.

Под влиянием излучения в живой ткани происходит расщепление воды на атомарный водород Н и гидроксильную группу ОН, которые, обладая высокой химической активностью, вступают в соединения с другими молекулами ткани и образуют новые химические соединения, не свойственные здоровой ткани. В результате происшедших изменений нарушаются нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ.

Под влиянием ионизирующих излучений в организме может происходить торможение функций кроветворных органов, нарушение нормальной свёртываемости крови и увеличение хрупкости кровеносных сосудов, расстройство деятельности желудочно-кишечного тракта, истощение организма, снижение сопротивляемости организма инфекционным заболеваниям и др.

Необходимо различать внешнее облучение и внутреннее. Под внешним облучением следует понимать такое, когда источник расположен вне организма и исключена вероятность попадания радиоактивного вещества внутрь организма (работа на рентгеновских аппаратах; с источниками, заключёнными в герметичные ампулы, и др.). Внутреннее облучение происходит при попадании радиоактивного вещества внутрь организма при вдыхании воздуха, через пищеварительный тракт и, в редких случаях, через кожу. При попадании радиоактивного вещества внутрь организма человек подвергается непрерывному облучению до тех пор, пока радиоактивное вещество не распадётся или не выведется из организма в результате физиологического обмена. Это облучение очень опасно, так как вызывает долго не заживающие язвы, поражающие различные органы.

Однократное облучение в дозе 25…50 бэр приводит к незначительным, скоро проходящим изменениям в крови; при дозах облучения 80…120 бэр появляются начальные признаки лучевой болезни, но смертельный исход отсутствует. Острая лучевая болезнь развивается при однократном облучении дозой 270…300 бэр, смертельный исход возможен в 50 % случаев. Смертельный исход в 100 % случаев наступает при дозах 550…700 бэр.

Заболевания, вызванные радиацией, могут быть острыми и хроническими. Острые поражения наступают при облучении большими дозами в течение короткого промежутка времени. Характерной особенностью острой лучевой болезни является цикличность её протекания, в которой можно выделить 4 периода:

первичная реакция: через несколько часов после облучения появляется тошнота, рвота, головокружение, вялость, учащённый пульс, иногда повышается температура на 0,5…1,5С. Происходит увеличение числа белых кровяных телец (лейкоцитоз);

скрытый период (период видимого благополучия): болезнь протекает скрыто. Продолжительность этого периода зависит от полученной дозы (от нескольких дней до двух недель). Обычно чем короче скрытый период, тем тяжелее исход заболевания;

разгар болезни: появляются тошнота и рвота, сильное недомогание, поднимается высокая температура (40…41С), появляется кровотечение из дёсен, носа и внутренних органов. Число лейкоцитов резко снижается, смертельный исход чаще всего наступает между двенадцатым и восемнадцатым днями после облучения;

выздоровление: наступает через 25…30 дней после облучения. Далеко не всегда происходит полное восстановление организма. Очень часто наступает раннее старение, обостряются прежние заболевания.

Хронические поражения развиваются всегда в скрытой форме в результате систематического облучения дозами больше предельно допустимых.

Различают три степени хронической лучевой болезни. Для первой, лёгкой степени, характерны незначительные головные боли, вялость, слабость, нарушение сна и аппетита. При второй степени указанные признаки заболевания усиливаются, возникают нарушения обмена веществ, сосудистые и сердечные изменения, расстройство пищеварительных органов, кровоточивость и др. Третья степень характеризуется ещё более резким проявлением перечисленных симптомов. Нарушается деятельность половых желёз, происходят изменения центральной нервной системы, наблюдаются кровоизлияния, выпадение волос. Отдалённые последствия лучевой болезни – повышенное предрасположение к злокачественным опухолям и болезням кроветворных органов.

Нормирование ионизирующих излучений

В настоящее время предельно допустимые уровни ионизирующего облучения определяются «Нормами радиационной безопасности» НРБ–2009 и «Основными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений». В соответствии с НРБ–2009 установлены следующие категории облучаемых лиц: категория А – персонал; категория Б – ограниченная часть населения; категория В – всё остальное население.

Категория А (персонал) – лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений. В качестве основного дозового предела для лиц категории А установлена годовая предельно допустимая доза (ПДД). ПДД для персонала не должна превышать 5 бэр в год. ПДД – наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы в год, которое при равномерном воздействии в течение 50 лет не вызовет в состоянии здоровья персонала (категории А) неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами. Эквивалентная дозаН (бэр), накопленная в организме за времяТ (лет) с начала профессиональной работы, не должна превышать значения, получаемого по формулеН = ПДДТ . В любом случае доза, накопленная к 30 годам, не должна превышать 12 ПДД.

Категория Б (ограниченная часть населения) – лица, которые не работают непосредственно с источниками излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию радиоактивных веществ и других источников излучения, применяемых в учреждениях и удаляемых во внешнюю среду с отходами. В качестве дозового предела для лиц категории Б устанавливается годовой предел дозы (ПД). Все другие нормы, связанные с ионизирующими излучениями, в том числе допустимые уровни загрязнения кожных покровов, наружных частей оборудования и т. д. радиоактивными веществами, установлены НРБ–99 и ОСП-72/90.

В табл. 11 приведены основные дозовые пределы облучения. Пределы облучения персонала и населения, указанные в таблице, не включают в себя дозы от природных и медицинских источников ионизирующего излучения, а также дозы, полученные в результате радиационных аварий. На эти виды облучения в НРБ–99 устанавливаются специальные ограничения.

Таблица 11

Основные дозовые пределы облучения (извлечение из НРБ–2009)

Защита от ионизирующих излучений

Защита работающих с радиоактивными изотопами от ионизирующих излучений осуществляется системой технических, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий. Основными методами защиты являются:

защита временем: чем меньше время облучения, тем меньше полученная доза;

защита экранированием: д ля защиты от-излучения достаточен лист бумаги. Применяют также экраны из плексигласа и стекла толщиной в несколько миллиметров. Экраны для защиты от-излучений изготовляют из материалов с малой атомной массой (алюминий) либо из плексигласа и карболита. Для защиты от-излучений применяют материалы с большой атомной массой и высокой плотностью: свинец, вольфрам и т. п. Для защиты от нейтронного излучения применяют материалы, содержащие водород (вода, парафин), а также бериллий, графит и др. Толщина защитных экранов определяется по специальным таблицам и номограммам.

Важное значение имеет организация работ с источниками ионизирующих излучений. Помещения, предназначенные для работы с радиоактивными изотопами, должны быть отдельными, изолированными от других помещений и специально оборудованными. Желательно в одном помещении проводить работу с веществами одной активности, что облегчает устройство защитных средств. Стены, потолки и двери делают гладкими, чтобы они не имели пор и трещин. Все углы в помещении закругляют для облегчения уборки помещений от радиоактивной пыли. Стены покрывают масляной краской на высоту 2 м, а при возможности поступления в воздушную среду помещений радиоактивных паров или аэрозолей как стены, так и потолки покрывают масляной краской полностью.

Полы изготовляют из плотных материалов, которые не впитывают жидкости, применяя для этого линолеум, полихлорвиниловый пластикат и т. п. Края линолеума и пластиката поднимают на высоту 20 см по стенам и тщательно заделывают.

В помещении необходимо предусматривать воздушное отопление. Обязательно устройство приточно-вытяжной вентиляции не менее чем с пятикратным обменом воздуха. В рабочих помещениях ежедневно проводят влажную уборку и не реже 1 раза в месяц – генеральную уборку с мытьём горячей мыльной водой стен, окон, дверей и всей мебели. Уборочный инвентарь из помещений не выносят и хранят в закрывающихся шкафах или металлических ящиках.

Средства индивидуальной защиты

При работе с радиоактивными изотопами в качестве спецодежды можно применять халаты, комбинезоны и полукомбинезоны из неокрашенной хлопчатобумажной ткани, а также хлопчатобумажные тапочки.

При опасности значительного загрязнения помещения радиоактивными изотопами поверх хлопчатобумажной одежды следует надевать плёночную одежду (нарукавники, брюки, фартук, халат, костюм), закрывающие всё тело или только места наибольшего загрязнения.

При использовании средств индивидуальной защиты следует обращать внимание на последовательность их надевания и снятия. Несоблюдение этого ведёт к загрязнению рук, одежды, оборудования.

Надевать и снимать перчатки следует так, чтобы их внешняя сторона не коснулась внутренней и чтобы голые пальцы не притрагивались к внешней загрязнённой стороне.

Дозиметрический контроль

Безопасность работы с источниками излучений можно обеспечить, организуя систематический дозиметрический контроль за уровнями внешнего и внутреннего облучения персонала, а также за уровнем радиации в окружающей среде.

В настоящее время существуют следующие методы контроля за радиоактивными излучениями:

ионизационный – основан на способности некоторых газов под воздействием излучений становиться проводниками тока;

сцинтилляционный – основан на способности некоторых твёрдых и жидких веществ люминесцировать под воздействием излучений;

фотографический – основан на способности фотоэмульсионного слоя под воздействием излучений темнеть после проявления;

химический – основан на способности некоторых веществ под воздействием излучений изменять свой цвет.

Все дозиметрические приборы делятся на две группы:

индикаторные – для быстрого обнаружения источников излучения;

измерительные – для количественных измерений дозы и мощности излучения.

В правилах ОСП-72/80 оговорён строгий порядок радиационного контроля, в том числе и индивидуального, цель которого – контроль соблюдения норм радиационной безопасности, санитарных правил и получение информации о дозе облучения персонала.

Во всех учреждениях, где проводятся работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений, служба радиационной безопасности проводит дозиметрический и радиометрический контроль. Частоту дозиметрических замеров и характер необходимых измерений устанавливает администрация по согласованию с местными органами санитарного надзора.

В зависимости от характера проводимых работ контролю подлежат:

уровень загрязнения радиоактивными веществами поверхностей и оборудования, кожных покровов и одежды работающего;

выбросы радиоактивных веществ в атмосферу;

сбор, удаление и обезвреживание радиоактивных твёрдых и жидких отходов;

уровень загрязнения объектов внешней среды за пределами учреждения;

уровень загрязнения радиоактивными веществами транспортных средств.

Если при профессиональном облучении индивидуальные дозы могут превышать 0,3 годовых ПДД, то устанавливают индивидуальный дозиметрический контроль и специальное медицинское наблюдение. При меньших значениях доз ограничиваются контролем мощности дозы внешних потоков излучения и концентрации радиоактивных веществ в рабочих помещениях.

Защита от ионизирующих излучений включает в себя :

организационные мероприятия (выполнение требований безопасности при размещении предприятий, устройстве рабочих помещений и организации рабочих мест, при работе с закрытыми и открытыми источниками, при транспортировке, хранении и захоронении радиоактивных веществ, проведение общего и индивидуального дозиметрического контроля);

медико-профилактические мероприятия (сокращенный рабочий день, дополнительный отпуск, медицинские осмотры, лечебно-профилактическое питание и др.);

инженерно-технические методы и средства (защита расстоянием и временем, применение средств индивидуальной защиты, защитное экранирование и др.).

Средства индивидуальной защиты

Средства индивидуальной защиты предназначены для защиты от попадания радиоактивных загрязнений на кожу тела работающих и внутрь организма, а также от альфа- и бета-излучений.

Для защиты всего тела применяется спецодежда в виде халатов, шапочек, резиновых перчаток и др. При работах с изотопами большой активности (>10 мКи) применяются комбинезоны, спецбелье, пленочные хлорвиниловые фартуки и нарукавники, клееночные халаты, тапочки или ботинки, для защиты рук - перчатки из просвинцованной резины, а защиты ног - специальная пластиковая обувь.

Для защиты глаз применяются очки, стекло которых может быть обычным (при альфа- и мягких бета-излучениях), силикатным или органическим (при бета-излучениях высоких энергий), свинцовое или с фосфатом вольфрама (при гамма-излучениях), с боросиликатом кадмия или фтористыми соединениями (при нейтронном облучении) и др.

Для защиты органов дыхания применяются респираторы или шланговые приборы (противогазы), пневмокостюмы и пнев-мошлемы.

Для предотвращения или частичного ослабления воздействия радионуклидов, попавших в организм , а также для предупреждения отложения их в организме и ускорения выведения рекомендуются такие меры как промывание желудка и кишечника, использование адсорбентов, веществ для замещения радионуклидов или комплексообразования с последующим ускоренным их выведением из организма (сернокислый барий, глюканат кальция, хлористый кальций, хлористый аммоний, пентацин, йодная настойка или йодистый калий и др.).

Защитное экранирование

При проектировании и расчете защитных экранов определяют их материал и толщину, которые зависят от вида излучения, энергии частиц и квантов и необходимой кратности ослабления.

Расчет защитных экранов основывается на особенностях и закономерностях взаимодействия различных видов излучения с веществом.

Для защиты от альфа-частиц необходимо, чтобы толщина экрана превышала длину пробега альфа-частиц в данном материале экрана. Для защиты от внешнего облучения альфа-частицами обычно применяют тонкую металлическую фольгу (20-100 мкм), силикатное стекло, плексиглас или несколько сантиметров воздушного зазора.

Для защиты от бета-излучений применяют экраны из материалов с малым атомным весом (алюминий, оргстекло, полистирол и др.), т.к. при прохождении бета-излучений через вещество, возникает вторичное излучение, энергия которого увеличивается с ростом атомного номера вещества.

При высоких энергиях бета-частиц(>3 МэВ), применяют двухслойные экраны, наружный слой которых выполняется из алюминия. Внутренняя облицовка экрана изготавливается из материалов с малым атомным номером, чтобы уменьшить первоначальную энергию электронов.

Толщина слоя различных материалов для поглощения бета-излучения определяется также максимальным пробегом бета-частиц.

При проектировании защитного экранирования от нейтронов выбирают вещества с малым атомным номером (вода, полиэтилен, парафин, органические пластмассы и др.), т.к. при каждом столкновении с ядром нейтрон теряет тем большую часть своей энергии, чем ближе масса ядра к массе нейтрона.

При защите от нейтронного излучения необходимо учитывать , что процесс поглощения эффективен для тепловых, медленных и резонансных нейтронов, поэтому быстрые нейтроны должны быть предварительно замедлены. Средняя потеря энергии при упругом рассеянии максимальна на легких ядрах (например, водороде) и минимальна на тяжелых. Вероятность потери энергии при неупругом рассеянии возрастает на тяжелых ядрах и с увели­чением энергии нейтрона. Тепловые нейтроны диффундируют через защиту до тех пор, пока не будут захвачены или не выйдут за ее пределы, поэтому важно обеспечить быстрое поглощение тепловых нейтронов выбором наиболее эффективных поглотителей. После захвата тепловых нейтронов почти всегда возникает гамма-излучение, которое необходимо ослабить. Таким образом,защита от нейтронов должна иметь в своем составе водород или другое легкое вещество для замедления быстрых и промежуточных нейтронов при упругом рассеянии, тяжелые элементы с большой атомной массой для замедления быстрых нейтронов в процессе неупругого рассеяния и ослабления от захватного гамма-излучения, элементы с высоким эффективным сечением поглощения тепловых нейтронов.

Для защиты от гамма-лучей применяются экраны из металлов высокой плотности (свинец, висмут, вольфрам), средней плотности (нержавеющая сталь, чугун, медные сплавы) и некоторые строительные материалы (бетон, баритобетон и др.).

В практике расчета защиты от гамма-излучения широко применяются универсальные таблицы ,позволяющие определить толщину защиты по заданному уменьшению мощности дозы, а при известной толщине защиты легконайти кратность ослабления излучения и определить допустимое время работы за защитой или допустимое значение активности источника.По этим таблицам определяют также дополнительную защиту к уже существующей, требуемый набор толщины слоев различных материалов, линейные или массовые эквиваленты отдельных защитных материалов, слои полуослабления в различных интервалах толщины материала и т.п. Однако указанные таблицы пригодны только для моноэнергетических источников гамма-излучения. В тех случаях, когда источник имеет сложный спектр излучения, расчет толщины защиты, обеспечивающий необходимую кратность ослабления, ведут методом "конкурирующих" линий.

При защите от рентгеновского излучения толщина защитного экрана определяется необходимой степенью ослабления мощности дозы излучения.

Для экранирования от рентгеновского излучения используются такие материалы как свинец, бетон, свинцовое стекло и др.

В отдельных случаях, когда по характеру выполняемых работ использование стационарной защиты затруднено, допускается обеспечение защиты путем использования переносных защитных ширм, экранов, а также средств индивидуальной защиты (защитные фартуки, рукавицы, щитки и пр.)

Защита высоковольтных электронных приборов или всей установки , генерирующих мягкое рентгеновское излучение, достигается помещением этих приборов в металлические кожухи, шкафы или блоки.

Ионизирующими называют излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию электрических зарядов различных знаков. Источники этих излучений широко используются в технике, химии, медицине, сельском хозяйстве и других областях, например, при измерении плотности почв, обнаружении течей в газопроводах, измерении толщины листов, труб и стержней, антистатической обработке тканей, полимеризации пластмасс, радиационной терапии злокачественных опухолей и др. Однако следует помнить, что источники ионизирующего излучения представляют существенную угрозу здоровью и жизни использующих их людей.

Существуют два вида ионизирующих излучений:

§ корпускулярное, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа- и бета 1 -излучение и нейтронное излучение);

§ электромагнитное (гамма(γ)-излучение и рентгеновское) с очень малой длиной волны.

1 В литературе принято обозначать альфа- и бета-частицы с помощью соответствующих греческих букв – а-частицы и β-частицы.

Рассмотрим основные характеристики указанных излучений. Альфа(а)-излучение представляет собой поток ядер гелия, обладающих большой скоростью. Эти ядра имеют массу 4 и заряд +2. Они образуются при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях. В настоящее время известно более 120 искусственных и естественных альфа-радиоактивных ядер, которые, испуская альфа-частицу, теряют 2 протона и 2 нейтрона.

Энергия альфа-частиц не превышает нескольких МэВ 1 . Излучаемые альфа-частицы движутся практически прямолинейно со скоростью примерно 20 000 км/с.

1 МэВ – единица энергии (мега-электрон-вольт), применяемая в атомной и ядерной физике. 1МэВ = 10 6 эВ (электрон-вольт). Для перевода значений энергии излучения в систему СИ пользуются следующими соотношениями: 1 эВ = 1,60206 10 -19 Дж; 1 МэВ = 1,60206 10 -13 Дж.

Под длиной пробега частицы в воздухе или других средах принято называть наибольшее расстояние от источника излучения, при котором еще можно обнаружить частицу до ее поглощения веществом. Длина пробега частицы зависит от заряда, массы, начальной энергии и среды, в которой происходит движение. С возрастанием начальной энергии частицы и уменьшением плотности среды длина пробега увеличивается. Если начальная энергия излучаемых частиц одинакова, то тяжелые частицы обладают меньшими скоростями, чем легкие. Если частицы движутся медленно, то их взаимодействие с атомами вещества среды более эффективно и частицы быстрее растрачивают имеющийся у них запас энергии.

Длина пробега альфа-частиц в воздухе обычно менее 10 см. Так, например, альфа-частицы с энергией 4 МэВ обладают длиной пробега в воздухе примерно в 2,5 см. В воде или в мягких тканях человеческого тела, плотность которых более чем в 700 раз превышает плотность воздуха, длина пробега альфа-частиц составляет несколько десятков микрометров. За счет своей большой массы при взаимодействии с веществом альфа-частицы быстро теряют свою энергию. Это объясняет их низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию: при движении в воздушной среде альфа-частица на 1 см своего пути образует несколько десятков тысяч пар заряженных частиц – ионов.

Бета-излучение представляет собой поток электронов (β - -излучение, или, чаще всего, просто β -излучение) или позитронов (β + -излучение), возникающих при радиоактивном распаде. В настоящее время известно около 900 бета-радиоактивных изотопов.

Масса бета-частиц в несколько десятков тысяч раз меньше массы альфа-частиц. В зависимости от природы источника бета-излучений скорость этих частиц может лежать в пределах 0,3 – 0,99 скорости света. Энергия бета-частиц не превышает нескольких МэВ, длина пробега в воздухе составляет приблизительно 1800 см, а в мягких тканях человеческого тела ~ 2,5 см. Проникающая способность бета-частиц выше, чем альфа-частиц (из-за меньших массы и заряда). Например, для полного поглощения потока бета-частиц, обладающих максимальной энергией 2 МэВ, требуется защитный слой алюминия толщиной 3,5 мм. Ионизирующая способность бета-излучения ниже, чем альфа-излучения: на 1 см пробега бета-частиц в среде образуется несколько десятков пар заряженных ионов.

Нейтронное излучение представляет собой поток ядерных частиц, не имеющих электрического заряда. Масса нейтрона приблизительно в 4 раза меньше массы альфа-частиц. В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией менее 1 КэВ 1), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 КэВ) и быстрые нейтроны (от 500 КэВ до 20 МэВ). Среди медленных нейтронов различают тепловые нейтроны с энергией менее 0,2 эВ. Тепловые нейтроны находятся по существу в состоянии термодинамического равновесия с тепловым движением атомов среды. Наиболее вероятная скорость движения таких нейтронов при комнатной температуре составляет 2200 м/с. При неупругом взаимодействии нейтронов с ядрами атомов среды возникает вторичное излучение, состоящее из заряженных частиц и гамма-квантов (гамма-излучение). При упругих взаимодействиях нейтронов с ядрами может наблюдаться обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у альфа- или бета-частиц. Так, длина пробега нейтронов промежуточных энергий составляет около 15 м в воздушной среде и 3 см в биологической ткани, аналогичные показатели для быстрых нейтронов – соответственно 120 м и 10 см. Таким образом, нейтронное излучение обладает высокой проникающей способностью и представляет для человека наибольшую опасность из всех видов корпускулярного излучения. Мощность нейтронного потока измеряется плотностью потока нейтронов (нейтр./см 2 с).

1 1 КэВ (кило-электрон-Вольт) - 10 3 эВ.

Гамма-излучение (γ-излучение) представляет собой электромагнитное излучение с высокой энергией и с малой длиной волны 1 . Оно испускается при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. Высокая энергия (0,01–3МэВ) и малая длина волны обусловливает большую проникающую способность гамма-излучения. Гамма-лучи не отклоняются в электрических и магнитных полях. Это излучение обладает меньшей ионизирующей способностью, чем альфа- и бета-излучение.

1 Начиная от длины волны 2-10 -2 нм в сторону коротких длин волн расположены гамма-лучи, возникающие при радиоактивном распаде атомов. Таким образом, электромагнитные излучения различного происхождения в этой области длин волн перекрываются, и их называют гамма-излучением или рентгеновским излучением в зависимости от источника.

Рентгеновское излучение может быть получено в специальных рентгеновских трубах, в ускорителях электронов, в среде, окружающей источник бета-излучения, и др. Рентгеновские лучи представляют собой один из видов электромагнитного излучения. Энергия его обычно не превышает 1 МэВ.

В качестве примера определим длину волны γ -излучения с энергией 0,048 МэВ.

Используя известное соотношение 1 эВ = 1,602 10 -19 Дж, выразим энергию γ-излучения в джоулях:

Энергия γ-излучения определяется следующей формулой:

, (19.2 )

где h – постоянная планка (h = 6,626 10 -34 Дж-с);

v – частота кванта электромагнитной энергии, гц;

с – скорость света (с ≈ 3,00 10 8 м/с);

λ – длина волны, м.

Рентгеновское излучение, как и гамма-излучение, обладает малой ионизирующей способностью и большой глубиной проникновения.

Рассмотрим основные показатели и единицы измерения, применяемые для характеристики ионизирующих излучений. Как уже сказано выше, при распаде ядер атомов его продукты вылетают с большой скоростью. Встречая на своем пути ту или иную преграду, они производят в ее веществе различные изменения. Воздействие излучения на вещество будет тем больше, чем больше распадов происходит в единицу времени. Для характеристики числа распадов вводится понятие активности (А) радиоактивного вещества, под которым понимают число самопроизвольных ядерных превращений dN в этом веществе за малый промежуток времени dt , деленное на этот промежуток времени:

А = . (19.3 )

Единицей измерения активности является Кюри (Кu ), соответствующая 3,7 10 10 ядерных превращений в секунду. Такая активность соответствует активности 1 г радия-226. Гораздо реже используется единица активности беккерель (Бк)

1 Кu = 3,7.10 11 Бк.

Для характеристики воздействия ионизирующего излучения на вещество введено понятие дозы излучения. Дозой излучения называется часть энергии, переданная излучением веществу и поглощенная им. Количественной характеристикой взаимодействия ионизирующего излучения и вещества является поглощенная доза излучения (Д), равная отношению средней энергии dE , переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе облученного вещества в этом объеме dm :

. (19.4 )

Поглощенная доза является основной дозиметрической величиной. В системе СИ в качестве единицы поглощенной дозы принят грей (Гр). 1 Гр соответствует поглощению в среднем 1 Дж энергии ионизирующего излучения в массе вещества, равной 1 кг, т. е. 1 Гр = 1 Дж/кг 1 .

1 Ранее в качестве единицы поглощенной дозы использовался рад (рд). Он соответствовал поглощению в среднем 100 эрг.

До недавнего времени за количественную характеристику только рентгеновского и гамма-излучения, основанную на их ионизирующем действии, принималась экспозиционная доза Х – отношение полного электрического заряда dQ ионов одного знака, возникающих в малом объеме сухого воздуха, к массе воздуха dm в этом объеме, т. е.

. (19.5 )

Единицей экспозиционной дозы в системе СИ является кулон на килограмм (Кл/кг) 1 .

1 Внесистемной единицей дозы рентгеновского и гамма-излучения является рентген (р) – доза излучения, при которой суммарный заряд положительных или отрицательных ионов, образующихся в 1,293 10 - 6 кг воздуха, равен 0,33 10 -9 кулонов. Это соответствует образованию 2,08 10 9 пар одновалентных ионов в 1 см 3 воздуха при нормальных условиях (Т= 273 К, Р = 1,01325 10 5 Па) и связано с затратой энергии около 87 10 -7 Дж/кг; 1P = 2,58 10 -4 Кл/кг = 0,88 рад.

Для оценки возможного ущерба здоровья при хроническом воздействии ионизирующего излучения произвольного состава введено понятие эквивалентной дозы (Н). Эта величина определяется как произведение поглощенной дозы Д на средний коэффициент качества излучения Q (безразмерный) в данной точке ткани человеческого тела, т. е.:

Единицей эквивалентной дозы в системе СИ является зиверт 2 (Зв). В табл. 19.1 представлены сведения о величинах коэффициента Q.

2 Существует специальная единица эквивалентной дозы – биологический эквивалент рентгена (бэр). 1 бэр – это количество энергии любого вида излучения, поглощенного в биологической ткани, биологическое действие которого эквивалентно действию 1 рад рентгеновского или гамма-излучения; 1 Зв = 100 бэр.

Существует еще одна характеристика ионизирующего излучения – мощность дозы Х (соответственно поглощенной, экспозиционной или эквивалентной), представляющая собой приращение дозы за малый промежуток времени dx , деленное на этот промежуток dt . Так, мощность экспозиционной дозы (Х или W , Кл/кг-с) составит:

Аналогично рассчитывают мощность поглощенной (Гр/с) или эквивалентной (Зв/с) доз.

Биологическое действие рассмотренных излучений на организм человека различно.

Альфа-частицы, проходя через вещество и сталкиваясь с атомами, ионизируют (заряжают) их, выбивая электроны. В редких случаях эти частицы поглощаются ядрами атомов, переводя их в состояние с большей энергией. Эта избыточная энергия способствует протеканию различных химических реакций, которые без облучения не идут или идут очень медленно. Альфа-излучение производит сильное действие на органические вещества, из которых состоит человеческий организм (жиры, белки и углеводы). На слизистых оболочках это излучение вызывает ожоги и другие воспалительные процессы.

Под действием бета-излучений происходит радиолиз (разложение) воды, содержащейся в биологических тканях, с образованием водорода, кислорода, пероксида водорода Н 2 О 2 , заряженных частиц (ионов) ОН - и НО . Продукты разложения воды обладают окислительными свойствами и вызывают разрушение многих органических веществ, из которых состоят ткани человеческого организма.

Действие гамма- и рентгеновского излучений на биологические ткани обусловлено в основном образующимися свободными электронами. Нейтроны, проходя через вещество, производят в нем наиболее сильные изменения по сравнению с другими ионизирующими излучениями.

Таким образом, биологическое действие ионизирующих излучений сводится к изменению структуры или разрушению различных органических, веществ (молекул), из которых состоит организм человека. Это приводит к нарушению биохимических процессов, протекающих в клетках, или даже к их гибели 1 , в результате чего происходит поражение организма в целом.

1 Биологическое действие ионизирующих излучений зависит от числа образовавшихся пар ионов, которое определяется поглощенной энергией излучения.

Различают внешнее и внутреннее облучение организма. Под внешним облучением понимают воздействие на организм ионизирующих излучений от внешних по отношению к нему источников. Внутреннее облучение осуществляется радиоактивными веществами, попавшими внутрь организма через дыхательные органы, желудочно-кишечный тракт или через кожные покровы. Источники внешнего излучения – космические лучи, естественные радиоактивные источники, находящиеся в атмосфере, воде, почве, продуктах питания и др., источники альфа-, бета-, гамма-, рентгеновского и нейтронного излучений, используемые в технике и медицине, ускорители заряженных частиц, ядерные реакторы (в том числе и аварии на ядерных реакторах) и ряд других.

Радиоактивные вещества, вызывающие внутреннее облучение организма, попадают в него при приеме пищи, курении, питье загрязненной воды. Поступление радиоактивных веществ в человеческий организм через кожу происходит в редких случаях (если кожа имеет повреждения или открытые раны). Внутреннее облучение организма длится до тех пор, пока радиоактивное вещество не распадется или не будет выведено из организма в результате процессов физиологического обмена. Внутреннее облучение опасно тем, что вызывает длительно незаживающие язвы различных органов и злокачественные опухоли.

При работе с радиоактивными веществами значительному облучению подвергаются руки операторов. Под действием ионизирующих излучений развивается хроническое или острое (лучевой ожог) поражение кожи рук. Хроническое поражение характеризуется сухостью кожи, появлением на ней трещин, изъязвлением и другими симптомами. При остром поражении кистей рук возникают отеки, омертвление тканей, язвы, на месте образования которых возможно развитие злокачественных опухолей.

Под влиянием ионизирующих излучений у человека возникает лучевая болезнь. Различают три степени ее: первая (легкая), вторая и третья (тяжелая).

Симптомами лучевой болезни первой степени являются слабость, головные боли, нарушение сна и аппетита, которые усиливаются на второй стадии заболевания, но к ним дополнительно присоединяются нарушения в деятельности сердечно-сосудистой системы, изменяется обмен веществ и состав крови, происходит расстройство пищеварительных органов. На третьей стадии болезни наблюдаются кровоизлияния и выпадение волос, нарушается деятельность центральной нервной системы и половых желез. У людей, перенесших лучевую болезнь, повышается вероятность развития злокачественных опухолей и заболеваний кроветворных органов. Лучевая болезнь в острой (тяжелой) форме развивается в результате облучения организма большими дозами ионизирующих излучений за короткий промежуток времени. Опасно воздействие на организм человека и малых доз радиации, так как при этом могут произойти нарушение наследственной информации человеческого организма, возникнуть мутации 1 .

1 Мутация – резкое наследственное изменение организмов, меняющее их основные признаки.

Нижний уровень развития легкой формы лучевой болезни возникает при эквивалентной дозе облучения приблизительно 1 Зв, тяжелая форма лучевой болезни, при которой погибает половина всех облученных, наступает при эквивалентной дозе облучения 4,5 Зв. 100%-ный смертельный исход лучевой болезни соответствует эквивалентной дозе облучения 5,5–7,0 Зв.

В настоящее время разработан ряд химических препаратов (протекторов), существенно снижающих негативный эффект воздействия ионизирующего излучения на организм человека.

В России предельно допустимые уровни ионизирующего облучения и принципы радиационной безопасности регламентируются «Нормами радиационной безопасности» НРБ-76, «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений» ОСП72-80. В соответствии с этими нормативными документами нормы облучения установлены для следующих трех категорий лиц:

§ категория А – персонал, постоянно или временно работающий с источниками ионизирующих излучений;

§ категория Б – ограниченная часть населения, которая по условиям размещения рабочих мест или по условиям проживания может подвергаться воздействию источников излучения;

§ категория В – население страны, республики, края и области.

Для лиц категории А основным дозовым пределом является индивидуальная эквивалентная доза внешнего и внутреннего излучения за год (Зв/год) в зависимости от радиочувствительности органов (критические органы). Это предельно допустимая доза (ПДД) – наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которое при равномерном воздействии в течение 50 лет не вызовет в состоянии здоровья персонала неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Для персонала категории А индивидуальная эквивалентная доза (Н, Зв), накопленная в критическом органе за время Т (лет) с начала профессиональной работы, не должна превышать значения, определяемого по формуле: Н == ПДД · Т.

Кроме того, доза, накопленная к 30 годам, не должна превышать 12 ПДД.

Для категории Б установлен предел дозы за год (ПД, Зв/год), под которым понимают наибольшее среднее значение индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год у критической группы лиц, при котором равномерное облучение в течение 70 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами В табл. 19.2 приведены основные дозовые пределы внешнего и внутреннего облучений в зависимости от радиочувствительности органов.

19.2. Защита от действия ионизирующих излучений

Основные принципы радиационной безопасности заключаются в непревышении установленного основного дозового предела, исключении всякого необоснованного облучения и снижении дозы излучения до возможно низкого уровня. С целью реализации этих принципов на практике обязательно контролируются дозы облучения, полученные персоналом при работе с источниками ионизирующих излучений, работа проводится в специально оборудованных помещениях, используется защита расстоянием и временем, применяются различные средства коллективной и индивидуальной защиты.

Для определения индивидуальных доз облучения персонала необходимо систематически проводить радиационный (дозиметрический) контроль, объем которого зависит от характера работы с радиоактивными веществами. Каждому оператору, имеющему контакт с источниками ионизирующих излучений, выдается индивидуальный дозиметр 1 для контроля полученной дозы гамма-излучений. В помещениях, где проводится работа с радиоактивными веществами, необходимо обеспечить и общий контроль за интенсивностью различных видов излучений. Эти помещения должны быть изолированы от прочих помещений, оснащены системой приточно-вытяжной вентиляции с кратностью воздухообмена не менее пяти. Окраска стен, потолка и дверей в этих помещениях, а также устройство пола выполняются таким образом, чтобы исключить накопление радиоактивной пыли и избежать поглощения радиоактивных аэрозолей, паров и жидкостей отделочными материалами (окраска стен, дверей и в некоторых случаях потолков должна производиться масляными красками, полы покрываются материалами, не впитывающими жидкости, – линолеумом, полихлорвиниловым пластикатом и др.). Все строительные конструкции в помещениях, где проводится работа с радиоактивными веществами, не должны иметь трещин и несплошностей; углы закругляют для того, чтобы не допустить скопления в них радиоактивной пыли и облегчить уборку. Не менее одного раза в месяц проводят генеральную уборку помещений с обязательным мытьем горячей мыльной водой стен, окон, дверей, мебели и оборудования. Текущая влажная уборка помещений проводится ежедневно.

1 Устройство дозиметров описано ниже.

Для уменьшения облучения персонала все работы с этими источниками проводят с использованием длинных захватов или держателей. Защита временем заключается в том, что работу с радиоактивными источниками проводят за такой период времени, чтобы доза облучения, полученная персоналом, не превышала предельно допустимого уровня.

Коллективные средства защиты от ионизирующих излучений регламентируются ГОСТом 12.4.120-83 «Средства коллективной защиты от ионизирующих излучений. Общие требования». В соответствии с этим нормативным документом основными средствами защиты являются стационарные и передвижные защитные экраны, контейнеры для транспортирования и хранения источников ионизирующих излучений, а также для сбора и транспортировки радиоактивных отходов, защитные сейфы и боксы и др.

Стационарные и передвижные защитные экраны предназначены для снижения уровня излучения на рабочем месте до допустимой величины. Если работу с источниками ионизирующих излучений проводят в специальном помещении – рабочей камере, то экранами служат ее стены, пол и потолок, изготовленные из защитных материалов. Такие экраны носят название стационарных. Для устройства передвижных экранов используют различные щиты, поглощающие или ослабляющие излучение.

Экраны изготавливают из различных материалов. Их толщина зависит от вида ионизирующего излучения, свойств защитного материала и необходимой кратности ослабления излучения k . Величина k показывает, во сколько раз необходимо понизить энергетические показатели излучения (мощность экспозиционной дозы, поглощенную дозу, плотность потока частиц и др.), чтобы получить допустимые значения перечисленных характеристик. Например, для случая поглощенной дозы k выражается следующим образом:

где D – мощность поглощенной дозы;

D 0 – допустимый уровень поглощенной дозы.

Для сооружения стационарных средств защиты стен, перекрытий, потолков и т. д. используют кирпич, бетон, баритобетон и баритовую штукатурку (в их состав входит сульфат бария – BaSO 4). Эти материалы надежно защищают персонал от воздействия гамма- и рентгеновского излучения.

Для создания передвижных экранов используют различные материалы. Защита от альфа-излучения достигается применением экранов из обычного или органического стекла толщиной несколько миллиметров. Достаточной защитой от этого вида излучения является слой воздуха в несколько сантиметров. Для защиты от бета-излучения экраны изготавливают из алюминия или пластмассы (органическое стекло). От гамма- и рентгеновского излучения эффективно защищают свинец, сталь, вольфрамовые сплавы. Смотровые системы изготавливают из специальных прозрачных материалов, например, свинцового стекла. От нейтронного излучения защищают материалы, содержащие в составе водород (вода, парафин), а также бериллий, графит, соединения бора и т.д. Бетон также можно использовать для защиты от нейтронов.

Защитные сейфы применяются для хранения источников гамма-излучения. Они изготавливаются из свинца и стали.

Для работы с радиоактивными веществами, обладающими, альфа- и бета-активностью, используют защитные перчаточные боксы.

Защитные контейнеры и сборники для радиоактивных отходов изготавливаются из тех же материалов, что и экраны – органического стекла, стали, свинца и др.

При проведении работ с источниками ионизирующих излучений опасная зона 1 должна быть ограничена предупреждающими надписями.

1 Опасная зона – это пространство, в котором возможно воздействие на работающего опасного и (или) вредного производственных факторов (в данном случае – ионизирующих излучений).

Принцип действия приборов, предназначенных для контроля за персоналом, который подвергается воздействию ионизирующих излучений, основан на различных эффектах, возникающих при взаимодействии этих излучений с веществом. Основные методы обнаружения и измерения радиоактивности – ионизация газа, сцинтилляционные и фотохимические методы. Наиболее часто используется ионизационный метод, основанный на измерении степени ионизации среды, через которую прошло излучение.

Сцинтилляционные методы регистрации излучений основаны на способности некоторых материалов, поглощая энергию ионизирующего излучения, превращать ее в световое излучение. Примером такого материала может служить сульфид цинка (ZnS ). Сцинтилляционный счетчик представляет собой фотоэлектронную трубку с окошком, покрытым сульфидом цинка. При попадании внутрь этой трубки излучения возникает слабая вспышка света, которая приводит к возникновению в фотоэлектронной трубке импульсов электрического тока. Эти импульсы усиливаются и подсчитываются.

Фотохимические методы, или методы авторадиографии, основаны на воздействии радиоактивного образца на слой фотоэмульсии, содержащий галогениды серебра. Уровень радиоактивности образца оценивают после проявления пленки.

Существуют и другие методы определения ионизирующих излучений, например калориметрические, которые основаны на измерении количества тепла, выделяющегося при взаимодействии излучения с поглощающим веществом.

Приборы дозиметрического контроля делятся на две группы: дозиметры, используемые для количественного измерения мощности дозы, и радиометры или индикаторы излучения, применяемые для быстрого обнаружения радиоактивных загрязнений.

Из отечественных приборов применяются, например, дозиметры марок ДРГЗ-04 и ДКС-04. Первый используется для измерения гамма- и рентгеновского излучения в диапазоне энергий 0,03–3,0 МэВ. Шкала прибора проградуирована в микрорентген/секунду (мкР/с). Второй прибор используется для измерения гамма- и бета-излучения в энергетическом диапазоне 0,5– 3,0 МэВ, а также нейтронного излучения (жесткие и тепловые нейтроны). Шкала прибора проградуирована в миллирентгенах в час (мР/ч). Промышленость выпускает также бытовые дозиметры, предназначенные для населения, например, бытовой дозиметр «Мастер-1» (предназначен для измерения дозы гамма-излучения), дозиметр-радиометр бытовой АНРИ-01 («Сосна»).

К средствам индивидуальной защиты от ионизирующих излучений относится спецодежда – халаты, комбинезоны, полукомбинезоны и шапочки, изготовленные из хлопчатобумажной ткани. При значительном загрязнении производственного помещения радиоактивными веществами на спецодежду из ткани дополнительно надевают пленочную одежду (нарукавники, брюки, фартук, халат и т.д.), изготовленную из пластика. Как уже сказано выше, для защиты рук следует использовать просвинцованные резиновые перчатки.

В тех случаях, когда приходится работать в условиях значительного радиационного загрязнения, для защиты персонала используют пневмокостюмы (скафандры) из пластмассовых материалов с поддувом по гибким шлангам воздуха или снабженные кислородным аппаратом. Для поддержания нормальных температурных условий в скафандре расход воздуха должен составлять 150–200 л/мин.

Для защиты органов зрения от излучения применяют очки со стеклами, содержащими специальные добавки (фосфат вольфрама или свинец), а при работе с источниками альфа- и бета-излучений глаза защищают щитками из органического стекла.

Если в воздухе находятся радиоактивные аэрозоли, то надежным средством защиты органов дыхания являются респираторы и противогазы.

Контрольные вопросы

1. Назовите виды ионизирующих излучений и их основные физические характеристики.

2. Назовите основные единицы измерения ионизирующих излучений.

3. Что такое поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы излучения?

4. Охарактеризуйте биологическое действие ионизирующих излучений на организм человека.

5. Какими документами регламентируются уровни облучений?

6. Каковы способы защиты от ионизирующих излучений?

7. Каковы индивидуальные средства защиты от ионизирующих излучений?

8. Какими приборами измеряют ионизирующие излучения? 17 ..