Чрезвычайные ситуации, связанные с действием ионизирующих излучений. Классификация ионизирующих излучений
 Скачать 294.39 Kb.
|
|
Чрезвычайные ситуации, связанные с действием ионизирующих излуче- ний. Классификация ионизирующих излучений. Ионизирующими излучениями называют поток частиц или квантов, способных пря- мо или косвенно вызывать возбуждение и ионизацию атомов и молекул в облученном объекте. Ионизацией называется отрыв электронов от атома, при котором образуется пара ионов (+ и -). Согласно современной классификации (Ярмоненко С.П., 1985) различают следую- щие группы 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: Редкоионизирующие (рентгеновское, гамма-излучение). Плотноионизирующие (бета-, альфа-частицы, нейтроны). Плотноионизирующие излучения обладают большей биологической эффективно- стью вследствие более выраженного лучевого поражения клеток и тканей организма и снижения их способности к пострадиационному восстановлению. Свойства основных видов ионизирующих излучений. Альфа-частицы ( ) – представляют собой поток ядер атома гелия, состоящих из двух протонов и двух нейтронов ( 2 4 Не), имеют массу покоя 4 аем (атомные единицы мас- сы) и положительный заряд +2. Скорость их движения составляет около 20 000 км /с, т.е. в 35 000 раз быстрее, чем современные самолёты. Альфа-частицы обладают сильной иони- зирующей способностью, дают высокую плотность ионизации (на 1 см пути в воздухе об- разуют до 40 000 и более пар ионов). Пробег их в воздухе равен 5-11 см, в биологические ткани проникают на глубину до 0,1 мм; они задерживаются даже листком бумаги. Альфа- частицы входят в состав космических лучей у Земли (6%). Бета-частицы ( - , + ) – это поток электронов, имеющих отрицательный заряд –1 или положительный +1 и очень небольшую массу покоя, в 1840 раз меньше массы прото- на. Их скорость составляет 200000 - 300000 км/с, приближаясь к скорости света.. Пробег в воздухе достигает 10-20 м, в биологические ткани они проникают на глубину 1-2 см. Гамма-излучение ( ) – это коротковолновое электромагнитное излучение, анало- гичное рентгеновским лучам, состоящее из потока гамма-квантов энергии – фотонов, то есть элементарных частиц электрически нейтральных, не имеющих массы покоя, поэтому 2 обладающих большой проникающей плотностью в различные материалы и биологические ткани. Через тело человека они проходят беспрепятственно. По свойствам оно близко к рентгеновскому излучению, но обладает значительно большей скоростью (распространя- ется со скоростью света) и энергией. Поток нейтронов (п) – это поток нейтральных частиц с массой равной массе про- тона (масса покоя 1,009 аем). Быстрые нейтроны так же обладают большой проникающей способностью. Нейтроны обладают различной скоростью, в среднем меньше скорости света. 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 яд- рами атомов. Так при столкновении с легкими ядрами нейтроны в большей степени теря- ют свою энергию, но легкие водородосодержащие вещества такие как: вода, парафин, ткани тела человека, сырой бетон, почва, являются лучшими замедлителями и поглотите- лями нейтронов. Измерение дозы ионизирующих излучений В радиологии проводят два вида измерений ионизирующих излучений: измеряют экспозиционную дозу излучений в воздухе и дозу излучений, поглощенных веществом. Экспозиционная доза – полный электрический заряд образующихся ионов одного знака в единице массы воздуха. Единицы измерения: в Международной системе единиц – кулон на кг (Кл/кг), внесистемная единица – рентген (Р) Поглощенная доза – количество энергии излучения, поглощенной единицей массы вещества. Единицы измерения в Международной системе единиц Грей (Гр) – поглощен- ная доза излучения, переданная массе облучаемого вещества в 1 кг и измеряемая энергией в 1 Дж (джоуль), внесистемная единица – рад (радиационная адсорбированная доза). 1 Дж/кг = 1 Гр = 100 рад. Поглощенная и экспозиционная дозы излучений, отнесенные к единице времени, называются мощностью поглощенной и экспозиционной доз и измеряется в единицах рентген/час, рад/ч и т.д. Уровнем радиации называется мощность экспозиционной дозы. В связи с тем, что тяжесть нарушений различна в зависимости от типа излучения, знания поглощенной дозы недостаточно для оценки радиационной опасности. Измерить поглощенную дозу непосредственно в живой ткани чрезвычайно трудно, и даже если бы удалось проделать такие измерения, их ценность оказалась бы невелика. Реакция живого организма на облучение определяется не столько поглощенной дозой, сколько распреде- лением энергии по чувствительным структурам живых клеток (молекулярный и клеточ- ный уровни). В связи с чем, возникла потребность в формулировке измеримой величины, учитывающей не только выделение энергии, но и биологические последствия облучения. Из соображений простоты и удобства, биологические эффекты, вызванные любыми иони- зирующими агентами, принято сравнивать с воздействием на живой организм рентгенов- ского или гамма- излучения. Удобство определяется тем, что для рентгеновского излуче- ния заданные дозы и их мощность сравнительно легко воспроизводимы и достоверно из- меряемы. Все эти процедуры становятся заметно сложнее для других типов излучений. С целью сравнения воздействия последних с биологическими эффектами рентге- новского и гамма - излучений, вводится так называемая эквивалентная доза, которая определяется как произведение поглощённой дозы на коэффициент (Q) зависящий от вида излучения. Для гамма- излучений Q = 1, для быстрых нейтронов Q = 10, при облучении альфа- частицами Q =20. Эквивалентная доза измеряется в бэрах (бэр - биологический эквивалент рада), под которым понимают такую же степень ионизации в тканях, которую создает 1 рад гамма-излучения. Таким образом, для рентгеновского излучения, 1 рад поглощенной дозы 3 соответствует 1 бэру. В Международной системе единиц используется единица измерения Зиверт (Зв): 1 Зв = 100 бэр. Пример: предельно допустимая доза (ПДД) для персонала, работающего с радиоак- тивными веществами, установлена в 5 бэр/год или примерно 100 мбэр/неделя. При этом имеется в виду облучение всего тела, как говорят, тотальное облучение. Для населения установлен предел дозы за год в десять раз меньший - 500 мбэр/год. Источники ионизирующих излучений Источники ионизирующих излучений в зависимости от их происхождения разде- ляют на искусственные и естественные. Естественными источниками являются: космическое излучение, гамма-излучение от земных пород, продукты распада радона и тория в воздухе различные радионуклидов в пище. Космическое излучение представляет собой поток протонов (90%) и альфа- частиц (ядер атомов гелия, около 10%). Примерно 1% космического излучения составляют нейтроны, фотоны, электроны, а также ядра легких химических элементов, таких как ли- тий, бериллий, бор, углерод, азот, кислород и др. Источниками образования космического излучения являются звёздные взрывы в Галактике и солнечные вспышки. Солнечное кос- мическое излучение не приводит к заметному увеличению мощности дозы излучения на поверхности Земли. Это связано с наличием озонового слоя. Земными источниками излучений являются более 60 естественных радиоактив- ных веществ и радионуклидов, в том числе 32 урано-радиевого и ториевого рядов, около 12 радиоактивных долгоживущих изотопов, не входящих в эти ряды (калий-40,рубидий- 87, кальций - 48 и др.). Радионуклиды - это радиоактивные изотопы различных элементов, в которых про- исходит самопроизвольный распад атомных ядер вследствие их внутренней неустойчиво- сти и испускание вследствие этого ионизирующих излучений ( , , ), а само явление рас- пада ядер называется радиоактивностью. Скорость распада радионуклидов определяется константой распада или периодом полураспада. За единицу радиоактивности принят Бек- керель (Бк), равный одному распаду в 1 секунду. Внесистемная единица измерения радио- активности – Кюри (Ки). Значения величины мощности экспозиционной дозы за счет естественного фона в большинстве районов земного шара колеблются в пределах от 4 до 12 мкР/ч. Годовая доза облучения людей в этих районах составляет 30-100 мбэр (0,03-0,1 бэр). К радионуклидам, поступающим в организм с водой, пищевыми продуктами и ин- галяционным путем, помимо радона относятся 210 Pb, 210 Ро, 40 К, торон. 40 К поступает в ор- ганизм человека с пищей, он является основным источником внутреннего облучения по- мимо продуктов распада радона. Содержание 40 К в организме человека зависит от мы- шечной массы, так оно в 2 раза выше у молодых мужчин, чем у пожилых женщин.В среднем человек получает около 100 мкЗв/год за счет калия-40, который усваивается ор- ганизмом вместе с нерадиоактивным калием, необходимым для жизнедеятельности. Нук- лиды свинца-210, полония-210 концентрируются в рыбе и моллюсках. Жители северных районов, питающиеся мясом северного оленя, тоже подвергаются более высокому облу- чению, потому что лишайник, основная пища этих животных, концентрирует в себе зна- чительное количество изотопов полония и свинца. Дозы внутреннего облучения в этом случае от полония-210 в 35 раз превышают средне годовую. А в другом полушарии люди, живущие в Западной Австралии в местах с повышенной концентрацией урана, получают дозы облучения, в 75 раз превосходящие средний уровень, потому что едят мясо и требу- ху овец и кенгуру. 4 Искусственные источники – это рентгеновские и гамма-установки в медицине и промышленности, АЭС, выбросы радиоактивных отходов и др. 1. Медицинские: Рентгендиагностика. Радионуклидная диагностика. 2. Производственное Ядерная энергетика. Профессиональное облучение. Испытания ядерного оружия. Аварии на радиационно-опасных объектах. Поражающие факторы. Зоной ЧС радиационного характера называют территорию, в пределах которой в результате аварии на радиационноопасном объекте (РОО) происходит радиоактивное загрязнение (РЗ), вызывающее облучение людей выше допустимых норм. Главными источниками радиоактивного загрязнения являются АЭС, предприя- тия ядерного цикла, корабли с ЯЭУ и космические аппараты. Приняты несколько видов классификаций радиационных аварий. Наиболее распространена классификация по МАГАТЭ (в зависимости от общей активности вы- бросов): 1-3 уровни (происшествия); 4—авария в пределах АЭС; 5 — авария с риском для окружающей среды; 6 - тяжелая авария (г. Виндскейл, Англия, 1957 г.); 7 — глобальная авария (ЧАЭС, СССР, 1986 г.). В результате производственных аварий и катастроф, применения оружия массового поражения в случаях конфликтных ситуаций, возникают поражающие факторы, вызы- вающие поражения людей, с/х животных, растительности, разрушения зданий, сооруже- ний, загрязнение и заражение окружающей среды. Различают две группы факторов, вызывающих поражения людей при ядерных взрывах и радиационных авариях: I группа – радиационные: проникающую радиация, радиоактивное загрязнение местности. II группа - нерадиационные: ударная волна, световое излучение, электромагнитный импульс Проникающая радиация представляет собой поток нейтронов и гамма-лучей, ко- торые оказывают свое действие в момент взрыва и в течение последующего короткого промежутка времени. Нейтронное излучение возникает в основном в процессе реакций деления и синтеза ядер. Эти реакции протекают в течение очень короткого промежутка времени (порядка 10 - 6 с), поэтому нейтронное излучение воздействует на объекты, находящиеся в зоне его рас- пространения, мгновенно. Основными источниками гамма-излучения являются осколки деления ядер урана и плутония, а также атомы азота воздуха, окружающего зону взрыва, которые, захватывая нейтроны, переходят в нестабильное состояние и испускают гамма-кванты как излишек энергии. Вследствие распада короткоживущих продуктов деления и быстрого подъема ра- диоактивного облака действие гамма-излучения на наземные объекты после взрыва по- степенно ослабевает и в пределах одной минуты после взрыва полностью прекращается. 5 Радиационным поражающим фактором ядерного взрыва является также радио- активное излучение на радиоактивно загрязненной местности. Приблизительно через 10 мин. после взрыва облако поднимается на максимальную высоту и далее движется по направлению ветра. При этом из него постепенно выпадают радиоактивные частицы и оседают на землю. По ходу движения облака формируется его наземный след, который принято разграничивать на зоны радиоактивного загрязнения. Выпадающие радиоактивные частицы имеют различные размеры и изотопный со- став. На близких расстояниях от места взрыва оседают крупные частицы, содержащие изотопы в более полном составе (как короткоживущие, так и долгоживущие). На дальних расстояниях от места взрыва оседают частицы меньших размеров, содержащие только долгоживущие изотопы. Источниками радиоактивного загрязнения местности являются: продукты деления ядерного горючего (урана, плутония); не разделившаяся часть горючего; Радиационные поражения на радиоактивно загрязненной местности Ионизирующие излучения, воздействующие на человека после взрыва, обозначают как остаточную радиацию, или излучения на радиоактивно загрязненной местности. Гамма-излучение на радиоактивно загрязненной местности имеет несколько мень- шую энергию по сравнению с соответствующим излучением в момент взрыва, однако действует оно на человека примерно в два раза сильнее, чем первичное гамма-излучение, что связано с особенностями пространственных условий облучения (излучение действует на организм человека со всех сторон, «вкруговую», тогда как при ядерном взрыве, как правило, на какую-либо одну плоскость тела). Поражение организма бета-излучением на радиоактивно загрязненной местности может происходить двумя путями: при попадании радиоактивных частиц на кожные по- кровы (контактное действие) и вследствие дистанционного воздействия от частиц, вы- павших на землю, а также попавших на близко расположенные предметы. Воздействие бета-излучения наиболее выражено в первые сутки после взрыва. Одежда значительно ослабляет дистанционное действие бета-излучения, однако и при этом не исключена воз- можность возникновения лучевых ожогов кожи. Выпадающие из облака взрыва радиоактивные частицы (обладающие гамма- и бе- та-активностью) при попадании на кожу могут вызвать лучевые ожоги. В сравнительно небольших количествах они попадают в легкие и проникают далее внутрь организма. В этом случае своим излучением они воздействуют на легочную ткань и другие органы. Большая часть радиоактивных частиц, попавших в легкие (50 – 80%), в течение первого часа перемещается в ротовую полость (в результате деятельности мерца- тельного эпителия) и затем в пищеварительный тракт. Они воздействуют своим излучени- ем на стенки желудка и кишечника, а частично (до 16%) всасываются в кишечнике и про- никают в органы и ткани по принципу «тропности». В выпадающих частицах содержатся радиоактивные изотопы йода и бария. Эти изотопы при инкорпорации накапливаются в щитовидной железе (йод) и в костях (барий), действуя на них своим излучением. Кроме того, в выпадающих частицах содержатся ра- диоактивные изотопы стронция и редкоземельных элементов (цезий-137, церий-144, ит- трий-91), которые обладают большим периодом полураспада и, длительно задерживаясь в организме (откладываясь в костях, мышцах и других тканях), могут своим излучением из- бирательно воздействовать на определенные органы и ткани. Находясь на радиоактивно загрязненной местности, можно получить радиационное поражение также при употреблении в пищу загрязненных воды и продовольствия. Подав- ляющее число радиоактивных веществ, образующихся при ядерных взрывах, практически 6 не всасывается в желудочно-кишечном тракте. Поэтому при попадании внутрь они опас- ны только как источники излучения, находящиеся в желудочно-кишечном тракте или проходящие через него транзитом. Однако некоторые радиоизотопы – йод-131, цезий-131, стронций-89 и 90, барий-140 – хорошо всасываются и поэтому представляют опасность при инкорпорации как накапливающиеся в определенных органах и тканях источники излучения. Таким образом, пребывание на радиоактивно загрязненной местности опасно для человека в связи с возможностью общего гамма-облучения, поражения кожи бета- излучением и инкорпорации радиоактивных веществ. Местность в экстремальных ситуациях считается загрязненной, если уровень ра- диоактивного излучения на высоте 70 см от поверхности земли не меньше 0,5 Р/ч. При аварии, разрушении АЭС, ядерных реакторов загрязненная территория по уровням радиации делится на 5 зон: М - зона слабого загрязнения с уровнем радиации на 1 ч после аварии Р 1 = 0,025– 0,1 Р/ч; А - зона умеренного загрязнения с уровнями радиации на границах зоны Р 1 = 0,1– 1,0 Р/ч; Б - зона среднего загрязнения с уровнями радиации на границах зоны Р 1 = 1,0– 3,0 Р/ч; В - зона опасного загрязнения с уровнями радиации на границах зоны Р 1 = 3,0– 10,0 Р/ч; Г - зона чрезмерно опасного загрязнения с уровнями радиации на внешней границе зоны Р 1 = 10,0 Р/ч. Защита населения от радиационных поражений. Для предупреждения поражений радионуклидами при нахождении на радиоактив- но загрязненной местности необходимо проведение ряда профилактических мероприя- тий. - Для снижения ингаляционного поступления РВ могут быть применены респира- торы, достаточно эффективные при загрязнении воздуха продуктами наземного ядерного взрыва. При нахождении на радиоактивно загрязненной местности также необходимо ис- пользовать средства индивидуальной защиты кожи. - При авариях на ядерных энергетических установках показано укрытие людей в помещениях с закрытыми, а еще лучше законопаченными, окнами и дверями, выключен- ной вентиляцией, что во время прохождения факела выброса будет способствовать не только снижению доз внешнего облучения, но и ограничению ингаляционного поступле- ния РВ. - Для предупреждения алиментарного поступления продуктов ядерного взрыва необходимо не допускать потребления воды и пищевых продуктов, уровень загрязнения которых превышает безопасный. - Контроль уровня радиоактивного загрязнения воды и продовольствия. - Мероприятия, направленные на удаление радионуклидов с мест первичного по- ступления. Эти мероприятия включают проведение санитарной обработки, удаление РВ из желудочно-кишечного тракта и т.п. При установлении факта инкорпорации или только предположения об его наличии в процессе частичной санитарной обработки прополаски- вают полость рта 1% раствором соды или просто водой. Промывают такими же жидко- стями конъюнктивы, слизистые оболочки носа, принимают меры к удалению РВ из желу- дочно-кишечного тракта (промывание желудка, назначение рвотных средств, механиче- ское раздражение задней стенки глотки, солевые слабительные клизмы). Проведение этих 7 мероприятий следует начинать на возможно ранних этапах эвакуации пораженных и за- вершить в специализированном стационаре. Действия населения по защите По сигналу оповещения «Внимание всем! Радиационная опасность» и речевой ин- формации население и персонал объекта должны: - использовать средства индивидуальной защиты (противогаз, респиратор, ватно- марлевые повязки); - укрыться в здании, лучше в собственной квартире, загерметизировать окна, две- ри, вентиляционные отверстия, укрыть продукты и запас питьевой воды; - провести иодизацию семьи (KJ или 22-44 капель йода на стакан воды для взрослого и 1-2 капли на 100 г воды для детей); - помещение покидать только по команде властей при эвакуации (отселении). При этом необходимо использовать средства защиты органов дыхания и кожи. |