Ионизирующие излучения излучение, природа, характеристика, свойства, длина пробега в воздухе. Защита от излучения
 Скачать 37.93 Kb.
|
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.Ионизирующие излучения: β-излучение, природа, характеристика, свойства, длина пробега в воздухе. Защита от β-излучения. В качестве защиты от бета-излучения используют: ограждения (экраны), с учётом того, что лист алюминия толщиной несколько миллиметров полностью поглощает поток бета-частиц; методы и способы, исключающие попадание источников бета-излучения внутрь организма. Ионизирующие излучения: γ-излучение, природа, характеристика, свойства, длина пробега в воздухе. Защита от γ-излучения. Га́мма-излуче́ние (гамма-лучи, γ-лучи) — вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны — < 5×10−3 нм и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Гамма-квантами являются фотоны с высокой энергией. Средний пробег гамма-кванта составляет около 100 м в воздухе и 10-15 см в биологической ткани. Гамма-излучение может также возникать при торможении быстрых заряженных частиц в среде (тормозное гамма-излучение) или при их движении в сильных магнитных полях (синхротронное излучение). Источниками гамма-излучения являются также процессы в космическом пространстве. Космические гамма-лучи приходят от пульсаров, радиогалактик, квазаров, сверхновых звёзд. Гамма-излучение ядер испускается при переходах ядра из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией, и энергия испускаемого гамма-кванта с точностью до незначительной энергии отдачи ядра равна разности энергий этих состояний (уровней) ядра. Защиту от рентгеновского излучения и гамма-излучения необходимо организовывать с учётом того, что эти виды излучения отличаются большой проникающей способностью. Наиболее эффективны следующие мероприятия (как правило, используемые в комплексе): увеличение расстояния до источника излучения; сокращение времени пребывания в опасной зоне; экранирование источника излучения материалами с большой плотностью (свинец, железо, бетон и др.); использование защитных сооружений (противорадиационных укрытий, подвалов и т.п.) для населения; использование индивидуальных средств защиты органов дыхания, кожных покровов и слизистых оболочек; дозиметрический контроль внешней среды и продуктов питания. Понятие о закрытых источниках ионизирующих излучений. Принципы защиты. Прежде всего необходимо отметить, что источники ионизирующих излучений в зависимости от отношения к радиоактивному веществу делятся на : 1) Открытые Закрытые Генерирующие ИИ Смешанные Закрытые источники - это источники, при нормальной эксплуатации которых радиоактивные вещества не попадают в окружающую среду Эти источники находят широкое применение в практике. Например, они используются на судоверфях, в медицине (рентгеновский аппарат и тд.), в дефектоскопах, в химической промышленности. Опасности при работе с закрытыми источниками : Проникающая радиация. Для мощных источников - образование общетоксических веществ (оксиды азота и др.) В аварийных ситуациях - загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами. Надо сказать, что при работе с источниками радиации человек может подвергаться Внешнему облучению Внутреннему облучению (когда радиоактивное вещество попадает в организм и происходит облучение изнутри) При работе с закрытыми источниками ионизирующих излучений, как это было указано в определении, не происходит выброса радиоактивных веществ в окружающую среду и поэтому они не могут попасть внутрь организма человека. Таким образом при работе и закрытыми источниками ИИ человек подвергается только внешнему облучению. При внешнем облучении человека биологический эффект зависит от Вида излучения. Основную опасность имеет у-излучение из-за большой проникающей способности. Полученной дозы. Площади облучаемой поверхности То есть, доза тем больше, чем больше масса радиоактивного вещества в закрытом источнике и время работы с ним и чем меньше расстояние от ра ботающего до источника. Отсюда вытекают следующие основные механизмы защиты при работе с закрытыми источниками: Защита количеством (уменьшение количества радиоактивного вещества) Защита временем (снижение продолжительности работы с источником ИИ) Защита расстоянием (увеличение расстояния от человека до источника) Принцип экранирования. При этом экран выглядит в формуле как коэффициент (к) : Б = (8.4 т1) / кК2 В практике используются экраны-контейнеры, экраны приборов, передвижные экраны, составные части строительных конструкций, а также средства индивидуальной защиты. Материалы, используемые при этом для защиты зависят от вида излучения. Для внешнего а - излучения особой защиты не нужно, так как пробег а -частиц составляет сантиметры в воздухе и микроны в биологических тканях. Для защиты от бета-излучения целесообразно использовать материал из элементов с малым порядковым номером (парафин, ачюминий) для уменьшения величины тормозного излучения (когда частицы тормозятся, их энергия выделяется в виде фотонного излучения). Материалы для защиты от нейтронного излучения зависят от скорости частиц. Нейтронное излучение делят на быстрое и медленное (то есть с большой и маленькой энергией соответственно). Для защиты от медленных излучений целесообразно-использовать материалы, содержащие кадмий и бор. При защите от быстрых излучений из необходимо сначала замедлить, поэтому используется многослойная защита. Первый слой (для замедления) - из Н-содержащих материалов (парафин, пластики). Второй слой - аналогичен защите от медленных излучений. Третий слой (необходим при мощных потоках) - для защиты от тормозного излучения (используются материалы для защиты от фотонного излучения - см ниже). При защите от фотонных излучений (у - излучение, рентгеновское излучение и др.) наименьшую толщину будут иметь материалы с большим порядковым номером (например, свинец). Понятие об открытых источниках ионизирующих излучений. Принципы защиты. Открытые источники - это источники, при нормальной эксплуатации которых радиоактивные вещества могут попадать в окружающую среду. Их можно разделить на Открытые по технологическим причинам (радиотерапия, диагностика). Открытые из-за образования побочных продуктов (атомные станции). Опасности при работе с открытыми источниками ИИ: , Проникающая радиация (ИИ) Загрязнение рабочей обстановки радиоактивными веществами. Загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами. Принципы защиты Принципы защиты связаны с основными опасностями: Защита от проникающей радиации (ИИ) включает те же четыре принципа. Предупреждение распространения радиоактивных веществ в окружающей среде (герметизация, автоматизация процесса). Снижение уровня загрязненности рабочей обстановки 4) Предупреждение попадания радиоактивных веществ в организм и активизация их вывода из организма. Опасность радиоактивных веществ при их попадании в организм связана с понятием радиотоксичности (токсичность радиоактивного изотопа). Она в свою очередь зависит от многих причин : Вид распада, образующееся излучение (наиболее опасны при внутреннем облучении организма излучения, обладающие небольшой проникающей способностью, но высокой ионизационной способностью, например, а- излучение). Активность вещества и период полураспада. Чем выше активность, тем выше радиотоксичность. Путь поступления радиоактивного вещества в организм. Скорость поступления и вывода радиоактивного вещества из организма. Скорость выведения определяется эффективным периодом полувыведения вещества (время, за которое активность вещества в организме уменьшается в 2 раза). Чем быстрее выведение вещества, тем меньше радиотоксичность. Наличие в организме органов-мишеней (тропность изотопа). Существует классификация радиоактивных, веществ по радиотоксичности. В основе классификации лежит так называемая минимальная значимая активность (МЗА) - та активность изотопа, с которой можно работать, без разрешения органов Госсанэпиднадзора. По радиотоксичности элементы делятся на 4 группы: Группа МЗА (мкКи) А (особо высокотоксичные) 0.1 Б (высокотоксичные) 1 В (средней радиотоксичности) 10 Г (наименьшая радиотоксичность) 100 К группе А относится, например, 8г90, к группе Б - радиоизотопы йода, Г - изотоп углерода С От группы радиотоксичности и активности радиоактивного вещества открытого источника на рабочем месте зависит класс работы. Существует 3 класса работ. От класса зависят требования к оборудованию и планированию помещения. Для 3 класса особых требований не существует. Работы 2 класса должны проводиться в отдельной части здания, необходима планировка по принципу санпропускника. Работы 1 класса должны проводиться в отдельном здании. При этом предусматривается зональное деление Зона горячих камер. Здесь не должно быть людей. Зона ремонтных работ Допускается временное пребывание людей. Зона операторских помещений. Зона постоянного пребывания персонала. Между второй и третьей зонами и на выходе из третьей устанавливаются санпропускники (переодевание, дезактивация, радиационный контроль). Отделка и оборудование. В помещениях, где проводятся работы 1 и 2 класса поверхности должны быть выполнены из материалов, легко сорбирующих радиоактивные вещества и хорошо поддающихся дезактивации (пластик, плитка), должны быть закруглены углы, что препятствует накоплению радиоактивных веществ. Поверхность столов покрывают глазурованными плитками, пластиком, стеклом. Работы с радиоактивными веществами производятся в вытяжном шкафу. Вентиляция Для 2 и 3 класса вентиляция должна быть отдельной от общей, если в здании есть другие объекты. Для 1 класса необходимо поддержание разряжения (преобладание вытяжки) в 1-ой зоне (приблизительно -20 мм водного столба), чтобы обеспечить ток воздуха из чистой части в грязную и последующее его удаление. Канализация Если количество радиоактивных отходов не превышает 200 л в сутки, то их удаление может носить вывозной характер (в контейнерах). При больших объемах требуется оборудование специальной канализации. Обязательна ежедневная влажная уборка и дезактивация. Дезактивация рук включает мытье щеткой, мытье порошками, использование при необходимости средства «Защита», слабых органических кислот и др. Основные инженерно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические и организационные принципы профилактики лучевой болезни. Инженерно-технические: радиационные убежища и укрытия, толстые стены и тд. Санитарно-гигиенические: частый прием душа, исключение попадания в пишу радиоактивных продуктов Лечебно-профилактические: применение радиопротективных препаратов Организационные: организация эвакуации из зоны радиационного загрязнения. Медицинский и дозиметрический контроль работающих с радиоактивными веществами. Предельно допустимые дозы рентгеновского и гамма облучения для различных категорий населения. Понятие о критических органах. Особенности нормирования радиационного фактора Сочетание порогового и беспорогового принципов Численные значения норм зависят от того, какие группы людей облучаются. Численные значения норм зависят от того, какой орган облучается. Нормы радиационной безопасности касаются Работы населения и персонала с техногенными источниками ИИ в нормальных условиях Работы профессионалов в условиях радиационных аварий. Облучение населения от природных источников Медицинского облучения населения. Система нормирования. 19 апреля 1996 года в нашей стране были приняты последние нормы радиационной безопасности НРБ-96. За соблюдение норм отвечают люди, получившие разрешение на работу с источниками радиации. В медицинском учреждении ответственность несет администрация в лице главного врача. Имеется система нормирования, которая включает в себя несколько параметров. 1) Основные дозовые пределы облучения. Основной базовый предел облучения - это доза за год, соблюдение которой предотвращает возникновение детерминированных эффектов и сводит вероятность возникновения стохастических эффектов к приемлемому уровню риска. Предполагаемое время воздействия принимается равным для профессионалов 50 лет, для остального населения - 70 лет. Основной дозовый предел различается для профессионалов группы А, группы Б, остального населения. Для персонала группы А основной дозовый предел носит название «предельно допустимая доза» (ПДД). Численное значение основных дозовых пределов зависит не только от облучаемого контингента, но и от того, какие органы и ткани облучаются. Нормами радиационной безопасности 1976 года (НРБ-76) было установлено 3 группы критических органов в порядке убывания радиочувствительности: I. Все тело, гонады, красный костный мозг II. Мышцы, щитовидная железа, печень, почки, легкие, ЖКТ и другие, не относящиеся к I и II группам III. Кожа, костная ткань, предплечья, кисти, стопы Согласно НРБ-96 (1996 года) основные дозовые пределы для различных групп выглядят следующим образом:
Специальные ограничения устанавливаются для женщин детородного возраста. Доза, получаемая женщиной в возрасте до 45 лет на нижнюю часть кожи живота должна быть не больше 1 мЗв в месяц. В случае беременности женщина должна немедленно освобождаться от работы с источниками ИИ. Студенты и учащиеся до 21 года, которые в ходе обучения работают с источниками ИИ приравниваются к населению. 2) Допустимые уровни Рассчитываются для конкретных сред и излучений, исходя из основных дозовых пределов. Включают в себя допустимую мощность дозы допустимое поступление дозы с продуктами питания допустимую удельную активность вещества в воде и воздухе. 3) Контрольные уровни. Это контролируемые величины радиационного загрязнения воздуха, которые устанавливаются руководством учреждения и органами Госсанэпиднадзора для закрепления достигнутого уровня радиационной безопасности и дальнейшего снижения доз и радиационного загрязнения. Они должны быть ниже допустимых уровней. То есть учреждения устанавливают свой норматив, меньший допустимого уровня. Радиоактивные отходы, их классификация, хранение, транспортировка и удаление. Охрана окружающей среды от загрязнения радиоактивными веществами. Радиоактивные отходы (РАО) – материальные объекты и субстанции, активность радионуклидов или радиоактивное загрязнение которых превышает уровни, установленные действующими нормативами, при условии, что использование этих объектов и субстанций не предусматривается. Условно радиоактивные отходы делятся на: низкоактивные среднеактивные высокоактивные. Изначально считалось, что достаточной мерой является рассеяние радиоактивных изотопов в окружающей среде, как и в других отраслях промышленности. Позже выяснилось, что за счёт естественных природных и биологических процессов радиоактивные изотопы концентрируются в тех или иных подсистемах биосферы (в основном в животных, в их органах и тканях), что повышает риски облучения населения (за счёт перемещения больших концентраций радиоактивных элементов и возможного их попадания с пищей в организм человека). Поэтому отношение к радиоактивным отходам было изменено. На данный момент сформирован ряд принципов, нацеленных на такое обращение с радиоактивными отходами, которое обеспечит защиту здоровья человека и охрану окружающей среды сейчас и в будущем, не налагая чрезмерного бремени на будущие поколения. Основополагающие принципы обращения с радиоактивными отходами: 1) Защита здоровья человека. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень защиты здоровья человека. 2) Охрана окружающей среды. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень охраны окружающей среды. 3) Защита за пределами национальных границ. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы учитывались возможные последствия для здоровья человека и окружающей среды за пределами национальных границ. 4) Защита будущих поколений. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы предсказуемые последствия для здоровья будущих поколений не превышали соответствующие уровни последствий, которые приемлемы в наши дни. 5) Бремя для будущих поколений. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы не налагать чрезмерного бремени на будущие поколения. 6) Национальная правовая структура. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется в рамках соответствующей национальной правовой структуры, предусматривающей чёткое распределение обязанностей и обеспечение независимых регулирующих функций. 7) Контроль за образованием радиоактивных отходов. Образование радиоактивных отходов удерживается на минимальном практически осуществимом уровне. 8) Взаимозависимости образования радиоактивных отходов и обращения с ними. Надлежащим образом учитываются взаимозависимости между всеми стадиями образования радиоактивных отходов и обращения с ними. 9) Безопасность установок. Безопасность установок для обращения с радиоактивными отходами надлежащим образом обеспечивается на протяжении всего срока их службы. Обращение со среднеактивными РАО Обычно в ядерной индустрии среднеактивные РАО подвергаются ионному обмену или другим методам, целью которых является концентрация радиоактивности в малом объёме. После обработки уже гораздо менее радиоактивное тело полностью обезвреживают. Существует возможность использовать гидроксид железа в качестве флокулянта для удаления радиоактивных металлов из водных растворов. После абсорбции радиоизотопов гидроксидом железа полученный осадок помещают в металлический барабан, где он перемешивается с цементом, образуя твердую смесь. Для большей стабильности и долговечности бетон изготовляют из зольной пыли или печного шлака и портландцемента (в отличие от обычного бетона, который состоит из портландцемента, гравия и песка). Обращение с высокоактивными РАО Хранение. Для временного хранения высокоактивных РАО предназначены резервуары для хранения отработанного ядерного топлива и хранилища с сухотарными бочками, позволяющие распасться короткоживущим изотопам перед дальнейшей переработкой. Витрификация. Долговременное хранение РАО требует консервации отходов в форме, которая не будет вступать в реакции и разрушаться на протяжении долгого времени. Одним из способов достижения подобного состояния является витрификация (или остеклование). В настоящее время в Селлафилде (Великобритания) высокоактивные РАО (очищенные продукты первой стадии пурекс-процесса) смешивают с сахаром и затем кальцинируют. Кальцинирование подразумевает прохождение отходов через нагретую вращающуюся трубу и ставит целью испарение воды и деазотирование продуктов деления, чтобы повысить стабильность получаемой стекловидной массы. В полученное вещество, находящееся в индукционной печи, постоянно добавляют измельченное стекло. В результате получается новая субстанция, в которой при затвердении отходы связываются со стеклянной матрицей. Это вещество в расплавленном состоянии вливается в цилиндры из легированной стали. Охлаждаясь, жидкость затвердевает, превращаясь в стекло, которое является крайне устойчивым к воздействию воды. По данным международного технологического общества, потребуется около миллиона лет, чтобы 10 % такого стекла растворилось в воде. После заполнения цилиндр заваривают, затем моют. После обследования на предмет внешнего загрязнения стальные цилиндры отправляют в подземные хранилища. Такое состояние отходов остаётся неизменным в течение многих тысяч лет. Стекло внутри цилиндра имеет гладкую чёрную поверхность. В Великобритании вся работа проделывается с использованием камер для работы с высокоактивными веществами. Сахар добавляется для предотвращения образования летучего вещества RuO4, содержащего радиоактивный рутений. На Западе к отходам добавляют боросиликатное стекло, идентичное по составу пирексу; в странах бывшего СССР обычно применяют фосфатное стекло. Количество продуктов деления в стекле должно быть ограничено, так как некоторые элементы (палладий, металлы платиновой группы и теллур) стремятся образовать металлические фазы отдельно от стекла. Синрок Более сложным методом нейтрализации высокоактивных РАО является использование материалов типа СИНРОК (synthetic rock — синтетическая порода). СИНРОК был разработан профессором Тедом Рингвудом в Австралийском национальном университете. Изначально СИНРОК разрабатывался для утилизации военных высокоактивных РАО США, но в будущем возможно его использование для гражданских нужд. СИНРОК состоит из таких минералов, как пирохлор и криптомелан. Первоначальный вариант СИНРОК (СИНРОК С) был разработан для жидких РАО (рафинатов пурекс-процесса) — отходов деятельности реакторов на легкой воде. Главными составляющими этого вещества являются голландит (BaAl2Ti6O16), цирконолит (CaZrTi2O7) и перовскит (CaTiO3). Цирконолит и перовскит связывают актиноиды, перовскит нейтрализует стронций и барий, голландит — цезий. Геологическое захоронение Трансмутация Существуют разработки реакторов, потребляющих в качестве топлива РАО, превращая их в менее вредные отходы, в частности, интегральный ядерный реактор на быстрых нейтронах, не производящий трансурановых отходов, а, по сути, потребляющий их. Проект был заморожен правительством США на стадии крупномасштабных испытаний. Другим предложением, более безопасным, но требующим дополнительных исследований, является переработка подкритическими реакторами трансурановых РАО. Существуют также теоретические исследования, посвящённые использованию термоядерных реакторов в качестве «актиноидных печей». В таком комбинированном реакторе быстрые нейтроны термоядерной реакции делят тяжелые элементы (с выработкой энергии) или поглощаются долгоживущими изотопами с образованием короткоживущих. В результате исследований, недавно проведённых Массачусетским технологическим институтом, было обнаружено, что всего 2-3 термоядерных реактора, схожих по параметрам с международным экспериментальным термоядерным реактором ИТЭР, способны преобразовывать количество актиноидов, вырабатываемое всеми ядерными реакторами на легкой воде. Кроме этого, каждый термоядерный реактор будет вырабатывать порядка 1 гигаватт энергии. Повторное использование РАО Ещё одним применением изотопам, содержащимся в РАО, является их повторное использование. Уже сейчас цезий-137, стронций-90, технеций-99 и некоторые другие изотопы используются для облучения пищевых продуктов и обеспечивают работу радиоизотопных термоэлектрических генераторов. Удаление РАО в космос. Отправка РАО в космос является заманчивой идеей, поскольку РАО навсегда удаляются из окружающей среды. Однако у подобных проектов есть значительные недостатки, один из самых важных — возможность аварии ракеты-носителя. Кроме того, значительное число запусков и большая их стоимость делает это предложение непрактичным. Дело также усложняется тем, что до сих пор не достигнуты международными соглашениями. |