Цели, задачи и объекты радиационной гигиены. Основные принципы обеспечения радиационной безопасности
 Скачать 72.95 Kb.
|
|
Цели, задачи и объекты радиационной гигиены. Основные принципы обеспечения радиационной безопасности Радиационная гигиена - это отрасль гигиенических знаний, разрабатывающая на основе изучения действия радиоактивных веществ и ионизирующих излучений на организм нормативы и мероприятия, осуществление которых обеспечивает защиту от их вредного действия и создает оптимальные условия для жизнедеятельности и самочувствия людей. Задачи радиационной гигиены. Паспортизация источников радиоактивности в ходе предупредительного й текущего санитарного надзора. Нужно знать, какие источники имеются, чтобы дальше проследить их судьбу. Контроль и разработка мероприятий по снижению доз ионизирующих излучений, воздействующих на различные группы населения. Контроль за содержанием радиоактивных веществ в различных объектах окружающей среды. Контроль за хранением, транспортировкой и захоронением радиоактивных веществ. Контроль за условиями труда с источниками ионизирующей радиации. Контроль за здоровьем персонала и населения, подвергающегося воздействию ИИ (ионизирующих излучений). Существует три принципа радиационной безопасности. Принцип нормирования подразумевает соблюдение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующих излучений. Принцип обоснования запрещает все виды деятельности по использованию ионизирующих излучений, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному фону облучением. Принцип оптимизации означает поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника ионизирующих излучений. При реализации этого принципа принимается, что облучение в коллективной эффективной дозе в 1 человеко-зиверт (чел.-Зв) приводит к потере 1 человеко-года жизни. Нормами радиационной безопасности устанавливаются следующие категории облучаемых лиц: персонал (группа А) — лица, работающие с техногенными источниками излучения; персонал (группа Б) — лица, находящиеся по условиям работы в сфере воздействия излучения; население — все лица, включая персонал вне работы с источниками ионизирующего излучения. Существует также опасность возникновения отдаленных эффектов и генетических последствий от воздействия радиации. Поэтому должны приниматься меры по максимально возможному ограничению облучения населения (в частности, при рентгенорадиологических исследованиях). Доза внешнего облучения, полученного при работе с источником, зависит от активности источника, расстояния от него, времени облучения. Это создает возможность использовать указанные факторы для защиты от внешнего облучения. Правильное решение вопросов защиты возможно лишь на основании знания методов дозиметрии и принципов защиты. Виды и источники ионизирующих излучений. Взаимодействие ИИ с веществом. Понятие о базовых дозиметрических величинах Ионизирующими излучениями называют поток частиц или квантов, способных прямо или косвенно вызывать возбуждение и ионизацию атомов и молекул в облученном объекте. Ионизацией называется отрыв электронов от атома, при котором образуется пара ионов (+ и -). Различают следующие виды ионизирующих излучений. I. По наличию массы покоя: 1. Электромагнитные излучения (не имеют массы покоя): рентгеновское излучение, гамма-излучение. 2. Корпускулярные излучения (имеют массу покоя): - бета-частицы (позитроны, электроны); - протоны (ядра водорода); - альфа-частицы (ядра атома гелия); - нейтроны; II. По наличию заряда: 1. Электрически нейтральные излучения: - рентгеновское излучение; - гамма-излучение; - нейтроны. 2. Потоки заряженных частиц - альфа, - бета-частицы. III. По плотности ионизации (то есть, по количеству ионов, образующихся в облученном объекте под действием излучения): Редкоионизирующие (рентгеновское, гамма-излучение, бета-излучение). Плотноионизирующие (альфа-частицы, нейтроны). Взаимодействие ИИ с веществом Ионизирующее излучение (ИИ), состоящее из заряженных частиц (электроны, протоны, a-частицы), имеющих кинетическую энергию, достаточную для ионизации при столкновении, называют непосредственно ионизирующим излучением. Ионизирующее излучение, состоящее из незаряженных частиц (нейтроны, фотоны), которые могут создавать непосредственно ИИ и /или вызывать ядерные превращения, называют косвенно ионизирующим излучением. К фотонному ИИ относят : § - излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или при аннигиляции частиц; § тормозное излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц; § характеристическое излучение с дискретным энергетическим спектром, возникающее при изменении энергетического состояния атома; § рентгеновское излучение, состоящее из тормозного и (или) характеристического излучений. К корпускулярному излучению относят: a-излучение, электронное, протонное, нейтронное, мезонное излучения. Частицы корпускулярного излучения или фотоны принято называть ионизирующими частицами. Смешанным ИИ называют излучение, состоящее из частиц различного вида или частиц и фотонов. При прохождении ионизирующей частицы через вещество она может испытать рассеяние, поглощение (захват), деление или без взаимодействия пройти вещество. Заряженные частицы, проходя через вещество, расходуют свою кинетическую энергию в основном при взаимодействии с электронами вещества, вызывая возбуждение атома (переход электронов на возбужденный уровень) или его ионизацию (отрыв электрона от атома), и с кулоновским полем ядра (образование тормозного излучения). Взаимодействия заряженных частиц разделяют на упругие и неупругие. К упругим относят такие взаимодействия, при которых сумма кинетических энергий взаимодействующих частиц до взаимодействия и после сохраняется неизменной. Таким процессом является упругое рассеяние. При неупругом взаимодействии часть кинетической энергии заряженной частицы передается образовавшимся частицам или фотонам; другая часть кинетической энергии передается атому или ядру на их возбуждение или перестройку. К таким взаимодействиям относятся неупругое рассеяние, ионизация и возбуждение атомов, образование тормозного излучения. Основными процессами передачи энергии заряженной частицей веществу в широком диапазоне энергий (примерно до 20 МэВ) являются возбуждение и ионизация атомов. Взаимодействие фотонов с веществом. В диапазоне энергий фотонов 20 кэВ - 10 МэВ может наблюдаться более десяти различных типов взаимодействия фотонов с веществом. Для защиты от фотонного излучения радионуклидных и реакторных источников наиболее важными из них являются фотоэлектрический эффект, комптон-эффекти эффект образования электронно-позитронных пар. Фотоэффект. При фотоэффекте фотон поглощается атомом, передает свою энергию одному из орбитальных электронов и выбивает его из атома (рис. 2). При этом кинетическая энергия этого электрона (фотоэлектрона) равна где Е0 - энергия первичного поглощенного фотона; Еi- энергия связи орбитального электрона на i-ой оболочке атома. Комптон-эффект представляет собой рассеяние фотона на свободном электроне (рис.2.). Фотон при этом не поглощается, а лишь изменяет свою энергию и направление движения. Эффект образования электронно-позитронной пары. Фотон с энергий превышающей удвоенную энергию покоя электрона 2 m0c2 = 1, 022 МэВ, может образовать в поле ядра электронно-позитронную пару (рис.2). Кинетическая энергия пары равна Еп = Е0 - 2m0c2, где Е0 - энергия фотона. Электронно-позитронная пара может быть также образована в поле атомного электрона. Однако вероятность этого процесса примерно в Z раз меньше, чем образование пары в поле ядра. Поэтому в задачах переноса фотонов в веществе его роль незначительна. Взаимодействие нейтронов с веществом. Упругое рассеяние. В этом виде взаимодействия нейтрон рассеивается ядром, изменяет направление движения, теряя часть своей энергии. Упругое рассеяние играет большую роль в ослаблении потока быстрых нейтронов. Наиболее эффективное ослабление на единицу массы наблюдается в водородсодержащих средах. Так как массы протона и нейтрона практически одинаковы, то при столкновении с ядром водорода нейтрон в среднем теряет половину своей энергии. Неупругое рассеяние. Неупругое рассеяние нейтронов имеет пороговый характер. Оно может произойти лишь в том случае, если энергия падающего нейтрона Е0 превысит энергию Е* первого возбужденного состояния ядра-мишени. После неупругого рассеяния ядро-мишень остается в возбужденном состоянии, а энергия нейтрона равна Е0 - Е*. Поглощение нейтронов. Поглощение нейтронов относится к классу неупругих взаимодействий и для большинства элементов происходит в области малых энергий нейтронов. После поглощения (захвата) нейтрона ядро находится в возбужденном состоянии, переход из которого в нормальное состояние сопровождается испусканием одного или нескольких фотонов. Подавляющее большинство нейтронов поглощается в тепловой области энергий. Фотонное излучение, возникающее при радиационном захвате, имеет весьма высокую энергию (6 - 8 МэВ) и часто играет определяющую роль в формировании поля излучения под защитой. Это следует учитывать при выборе конструкционных материалов при выборе защиты - некоторые легкие элементы (Li, B) при захвате нейтронов испускают заряженные частицы, защита от которых не представляет серьезной сложности. Понятие о базовых дозиметрических величинах Поглощенная доза.— D, или просто доза излучения. Дозой излучения называют отношение количества энергии dE любого вида ионизирующего излучения, переданного определѐнному объему вещества к величине массы dm вещества, заключѐнного в этом объѐме. D = dE/dm. (1) 1 Гр (грей). Керма. Помимо поглощенной дозы, в дозиметрии рассматривают также величину энергии, переданную заряженным частицам, в рассматриваемом объеме. Эта величина называется керма — К (от английского KERMA — [K] = 1 Гр. На практике обычно приближенно принимают D ≈ K. Мощность дозы. Доза излучения зависит от времени облучения. С течением времени доза накапливается. Изменение дозы в единицу времени называется мощностью дозы: Экспозиционная доза- равна абсолютному значению полного заряда ионов одного знака, которые образуются в воздухе при нормальных условиях при полном торможении всех электронов и позитронов, освобождѐнных фотонным излучением в определѐнном объѐме воздуха, отнесѐнному к массе этого воздуха: X dQ/ dm , где dQ — суммарный заряд ионов одного знака, образовавшихся в воздухе при полном торможении всех электронов и позитронов, освобождѐнных фотонным излучением в объѐме воздуха массой dm при нормальных условиях. Биологическое действие ИИ. Выявление причинно-следственных связей в системе «факторы среды обитания человека – здоровье населения»: стохастические и детерминированные эффекты ИИ. Концепция беспорогового радиационного действия Биологическое действие ионизирующих излучений обусловлено энергией, отдаваемой излучениями разных видов (альфа, бета-частицами, нейтронами, гамма-квантами) тканям и органам. Несмотря на неодинаковую физическую природу различных видов ионизирующих излучений, существует определенная общность их биологического действия, обусловленная их ионизирующим действием на биосубстраты. Различают два вида радиобиологических эффектов: детерминированные (нестохастические) и стохастические. 1. Детерминированные - клинически выявляемые вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующими излучениями, в отношении которых предполагается существование порога, ниже которого эффект отсутствует, а выше – тяжесть эффекта зависит от полученной дозы. Клиническая медицина к таким эффектам относит: лучевую болезнь, лучевой дерматит, лучевую катаракту, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и др. 2. Стохастические радиобиологические эффекты – вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующими излучениями, не имеющие дозового порога возникновения и для которых тяжесть проявления не зависит от дозы. Клинически беспороговые эффекты диагностируются как злокачественные опухоли, лейкозы, а также наследственные болезни. Стохастические радиобиологические эффекты разделяют на соматические и наследственные. Соматические эффекты проявляются у самого облученного лица, а наследственные – у его потомков. Основным отдаленным соматическим эффектом является повышенная частота развития у облученного населения раковых заболеваний, появление которых будет происходить в течение нескольких десятилетий (первые 50 лет) после облучения. Наследственные эффекты появляются вследствие облучения гонад у лиц репродуктивного возраста Основные факторы, определяющие биологический эффект ионизирующих излучений и выраженность повреждающего действия на клетки и ткани организма. 1. Проникающая способность (глубина проникновения в биоматериал). Наибольшая у электромагнитных излучений, через тело человека они проходят беспрепятственно. Нейтроны, являясь электрически нейтральными частицами, обладают, как и гамма лучи, большой проникающей способностью. Ослабление потока нейтронов в основном происходит за счет столкновения с ядрами других атомов и за счет захвата нейтронов ядрами атомов. Так при столкновении с легкими ядрами нейтроны в большей степени теряют свою энергию, но легкие водородосодержащие вещества такие как: вода, парафин, ткани тела человека являются лучшими замедлителями и поглотителями нейтронов. Низкая проникающая способность у альфа-излучений (до 0,1 мм) и бета-излучений (1-2 см). 2. Количество энергии излучения, поглощенной биоматериалом. Измеряется в дж/кг (или Гр - грей, зиверт), 1 Гр=100 рад. 3. Плотность ионизации – количество событий ионизации атомов и молекул вдоль трека частицы. Плотноионизирующие излучения при равной поглощенной дозе обладают большей биологической эффективностью вследствие усиления лучевого поражения клеток и тканей организма и снижения их способности к пострадиационному восстановлению. 4. Радиочувствительность тканей – прямо пропорциональна пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцировки ее клеток (закон БергоньеТрибондо). Ткани в порядке убывания радиочувствительности: лимфоидная – миелоидная – герминативный (семенники, гонады), кишечный и покровный эпителий – мышечная – нервная - хрящевая – костная Понятие о пороговых и беспороговых эффектах действия ионизирующих излучений. Клинически воздействие излучения проявляется 2 видами эффектов 1) Пороговые (детерминированные, нестохастические) эффекты - это яв ления для которых имеется порог интенсивности излучения, ниже которо го они не появляются. То есть, если интенсивность излучения больше по роговой (больше некоторого порогового значения), то возникают пораже ния, тяжесть которых закономерно нарастает с увеличением дозы. Примеры: - Лучевая болезнь (острая и хроническая). При дозе менее 100 Бэр острая лучевая болезнь не разовьется. Хроническая лучевая болезнь не развивается при дозе менее 25 Бэр. Лучевые ожоги Лучевая катаракта Лучевое бесплодие Лучевые аномалии в развитии плода Гипофункция щитовидной железы Снижение кроветворения и иммунореактивности 2) Беспороговые (стохастические, вероятностные) эффекты. Это такие эффекты, для которых не существует порога. Даже 1 квант излучения может вызывать эти эффекты. Тяжесть проявления не зависит от дозы, доза лишь определяет вероятность их появления в популяции. Примеры: а) Канцерогенное действие б) Мутагенное действие в) Возникновение лейкозов. Законодательные и нормативные документы по радиационной гигиене Система гигиенического нормирования является основой государственного регулирования радиационной безопасности населения Российской Федерации. Законодательной основой этой системы являются Федеральные законы «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и «О радиационной безопасности населения», которые впервые привели в соответствие с международными рекомендациями принципы и критерии обеспечения радиационной безопасности населения России. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009) являются основополагающим нормативным документом, содержащим основные гигиенические нормативы и требования по обеспечению безопасности человека при различных условиях воздействия на него источников ионизирующего излучения. НРБ – 99/2009 обеспечивают реализацию положений Федерального закона «О радиационной безопасности населения». Они основаны на современных достижениях российской и мировой науки и практики нормирования и соответствуют принятым в настоящее время международным рекомендациям в этой области. Основными нормативными документами в области обеспечения радиационной безопасности являются Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009); Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010). В соответствии с НРБ-99/2009 целью радиационного контроля является определение степени соблюдения принципов радиационной безопасности и требований нормативов, включая соблюдение основных пределов доз и допустимых уровней при нормальной работе, получение необходимой информации для оптимизации защиты и принятие решений о вмешательстве в случае возникновения радиационных аварий, загрязнения помещений или местности радионуклидами. В общем случае радиационному контролю подлежат – радиационные характеристики источников излучения, выбросов в атмосферу, сбросов в поверхностные воды, радиоактивных отходов; – радиационные факторы, создаваемые технологическим процессом на рабочих местах и в окружающей среде; – радиационные факторы на загрязненных территориях; – уровни облучения персонала и населения. НРБ-99/2009 устанавливают следующие категории облучаемых лиц: персонал (группы А и Б); все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности. Для указанных категорий облучаемых лиц устанавливаются два класса нормативов: основные пределы доз (ПД); допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионуклида, пути поступления или одного вида внешнего облучения), являющиеся производными от основных пределов доз (пределы годового поступления (ПГП), допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА) и др.). Для обеспечения условий, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого, с учетом достигнутого в организации уровня радиационной безопасности администрацией организации дополнительно устанавливаются контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности потоков и др.). |