Радіаційна безпека
Основні характеристики іонізуючих випромінювань
Іонізуючі випромінювання існували на Землі ще задовго до появи на ній людини. Проте їхній вплив на організм людини був виявлений лише наприкінці XIX ст. з відкриттям французького вченого А. Беккереля, а потім дослідженнями П’єра і Марії Кюрі явища радіоактивності.
Поняття «іонізуюче випромінювання» об’єднує різноманітні за своєю природою випромінювання. Спільною їх властивістю є висока енергія та здатність іонізувати середовище і руйнувати біологічні об’єкти.
Іонізуюче випромінювання — це будь-яке випромінювання, взаємодія якого із середовищем призводить до утворення електричних зарядів різних знаків. Розрізняють корпускулярне і фотонне іонізуюче випромінювання.
Корпускулярне випромінювання — це потік елементарних частинок із масою спокою, відмінною від нуля, що утворюються при радіоактивному розпаді, ядерних перетвореннях або генеруються на прискорювачах. До нього належать α- і β-частинки, нейтрони, протони тощо.
Фотонне випромінювання — це потік електромагнітних коливань, що поширюється у вакуумі зі швидкістю 300 000 км/с. До нього належать γ-випромінювання та рентгенівське випромінювання. До фотонного випромінювання належить також ультрафіолетове випромінювання — найбільш короткохвильова частина спектра сонячного світла (довжина хвилі 400–10⁻⁹ м).
Випромінювання характеризується іонізуючою та проникаючою здатністю.
Іонізуюча здатність визначається питомою іонізацією — числом пар іонів, що утворюються частинкою в одиниці об’єму або маси середовища чи на одиниці довжини шляху.
Проникаюча здатність визначається пробігом частки в речовині до її повного гальмування.
Джерела іонізуючих випромінювань поділяються на природні та штучні (антропогенні).
Природні іонізуючі випромінювання
Основну частину опромінення населення Землі людина одержує від природних джерел. Уникнути цього опромінення повністю неможливо. Протягом усієї історії існування Землі випромінювання надходять із космосу та від радіоактивних речовин, що містяться в земній корі.
Космічне випромінювання дає менше половини зовнішнього природного опромінення. Воно надходить з глибин Всесвіту та частково утворюється на Сонці під час сонячних спалахів. Космічні промені здатні досягати поверхні Землі або взаємодіяти з атмосферою, породжуючи вторинне випромінювання та радіонукліди.
Рівень природного радіаційного фону залежить від географічного положення, складу гірських порід та способу життя людини.
Розрізняють зовнішнє та внутрішнє опромінення.
- Зовнішнє опромінення — при дії джерел, що знаходяться поза організмом.
- Внутрішнє — при надходженні радіонуклідів з повітрям, водою або їжею.
Внутрішнє опромінення в середньому становить близько 2/3 ефективної дози від природних джерел. У середньому людина отримує приблизно 180 мкЗв/рік за рахунок калію-40. Більші дози внутрішнього опромінення пов’язані з ізотопами урану-238 та торію-232.
Штучні джерела іонізуючих випромінювань
До штучних джерел належать: ядерні вибухи, атомні електростанції, ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські апарати, радіотехнічні пристрої високої напруги.
За останні десятиліття створено сотні радіонуклідів, що використовуються у військових та мирних цілях: в енергетиці, медицині, геологічній розвідці, діагностиці.
Для населення України основне штучне опромінення пов’язане з наслідками аварії на Чорнобильській АЕС, а також експлуатацією інших АЕС.
Найбільші техногенні дози людина сьогодні отримує під час медичних процедур (рентгенодіагностика, радіонуклідна діагностика, променева терапія). У розвинутих країнах колективна річна ефективна доза від рентгенівських досліджень становить близько 1000 Зв на 1 млн осіб.
Одиниці вимірювання радіоактивних випромінювань
Радіоактивні випромінювання — це один із видів іонізуючих випромінювань. Радіонукліди характеризуються:
- періодом напіврозпаду,
- активністю,
- типом випромінювання.
Активність — це число радіоактивних перетворень за одиницю часу.
Одиниця SI — бекерель (Бк).
Позасистемна — кюрі (Кі).
1 Кі = 3,7 × 10¹⁰ Бк.
Доза іонізуючого випромінювання:
Експозиційна доза — для повітря.
Одиниця SI — кулон на кілограм (Кл/кг).
Позасистемна — рентген (Р).
1 Кл/кг = 3,88 × 10³ Р.
Поглинута доза — енергія випромінювання, поглинута 1 кг речовини.
Одиниця SI — грей (Гр).
1 Гр = 1 Дж/кг.
Позасистемна — рад.
1 рад = 0,01 Гр.
Еквівалентна доза — міра біологічного ефекту випромінювання.
Одиниця SI — зіверт (Зв).
1 Зв = 1 Дж/кг для γ- і β-випромінювання.
Позасистемна — бер.
1 бер = 0,01 Зв.
Біологічна дія іонізуючих випромінювань
Під дією іонізуючого випромінювання в клітинах відбуваються фізико-хімічні реакції, що можуть призводити до загибелі клітин або мутацій.
У водному середовищі утворюються вільні радикали H• та OH•, а також пероксидні сполуки — сильні окисники, які руйнують білки та ферменти.
Особливості біологічної дії:
- органи чуття не реагують на опромінення;
- малі дози накопичуються (кумулятивний ефект);
- можливі генетичні наслідки;
- різні органи мають різну чутливість.
Найчутливіші: червоний кістковий мозок, щитоподібна залоза, легені, внутрішні органи.
Радіонукліди накопичуються вибірково:
- йод — у щитоподібній залозі,
- стронцій, радій — у кістках,
- цезій — у м’язах,
- рутеній, полоній — у печінці, нирках, селезінці.
Ефекти опромінення поділяють на:
- соматичні,
- стохастичні,
- генетичні.
За часом прояву — ранні та пізні.
Гостра променева хвороба виникає при великих дозах за короткий час. При дозах у тисячі рад ураження може бути миттєвим. Хронічна форма — при тривалому перевищенні ГДД.
Гранично допустима доза для персоналу — 2 бер/рік (0,02 Зв).
Радіаційна безпека
Радіаційна безпека — це система заходів, спрямованих на обмеження дії іонізуючого випромінювання на людину.
Закриті джерела — це такі джерела, конструкція яких виключає вихід радіоактивних речовин у навколишнє середовище.
Основні принципи захисту:
- захист кількістю (зменшення потужності джерела),
- захист часом (скорочення часу роботи),
- захист відстанню,
захист екрануванням.
Для γ- та рентгенівського випромінювання застосовують свинець, бетон, залізо, воду.
Для β-випромінювання — пластмаси, алюміній, органічне скло.
Відкриті джерела — це такі, при яких можливе радіоактивне забруднення повітря, поверхонь, одягу та тіла.
Основні заходи захисту:
- герметизація обладнання;
- вентиляція;
- санітарно-технічні засоби;
- індивідуальні засоби захисту;
- дезактивація;
- дотримання особистої гігієни;
- використання радіопротекторів.
Рівні забруднення не повинні перевищувати Норми радіаційної безпеки НРБУ-97. Забруднений одяг підлягає дезактивації або захороненню як радіоактивні відходи.