 |
Исследование ионизирующих излучений
|
|
|
|
1. Краткое описание работы
1.1. Целевая установка: ознакомление студентов со свойствами ионизирующих излучений, оценка их опасности для человека по данным дозиметрических измерений.
1.2. Материальное обеспечение:
- обучающие стенды, плакаты;
- дозиметрические приборы: цифровой детектор радиации «Квартекс», дозиметр бытовой «Белла», дозиметр-радиометр бытовой АНРИ-01-02 «Сосна», дозиметры ДКП-50А; ИД-1; ИД-11; ДК-02.
1.3. Теоретическое обоснование.
1.3.1. Понимание степени опасности ионизирующих излучений (ИИ) - одно из условий обеспечения безопасности жизнедеятельности человека в современных условиях. Ионизирующее излучение - любое излучение, прямо или косвенно вызывающее ионизацию среды (образование заряженных атомов или молекул - ионов). Такими свойствами обладают космические лучи, природные источники ИИ на Земле, радиоактивные вещества (РВ). Вещество радиоактивное - вещество в любом агрегатном состоянии, содержащее радионуклиды с активностью. на которые распространяются требования Норм и Правил Радиационной Безопасности (НРБ-99).
Источниками ионизирующих излучений являются ядерные реакторы, ядерные взрывы, ускорители заряженных частиц, рентгеновские установки, радиоактивные изотопы. Все они в настоящее время широко используются и применяются в различных областях народного хозяйства, сельском хозяйстве, геологической разведке, медицине, атомной энергетике.
По своей природе ИИ разделяются на электромагнитные и корпускулярное. К первым относятся гамма-излучения, рентгеновское, а ко второму - потоки частиц с массой покоя отличной от нуля (альфа-, бета-частицы, протоны, нейтроны и др.).
1.3.2. Ионизирующее действие гамма-, рентгеновского излучения в сухом атмосферном воздухе оценивается экспозиционной дозой. За единицу экспозиционной дозы (Х) принят кулон на килограмм (кл/кг). Может использоваться внесистемная единица рентген (Р), 1Р = 2,58×10-4 кл/кг.
|
|
|
1.3.3. Величина энергии ИИ передаваемая веществу оценивается поглощенной дозой (Д). В системе СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг). Эта единица имеет специальное название - грей (Гр), 1Гр = 1Дж/кг. Внесистемной единицей поглощенной дозы является «рад», 1 рад = 0,01 Гр.
1.3.4. Воздействия ИИ на организм человека оценивается эквивалентной дозой. Доза эквивалентная (НТR) - поглощенная доза в органах или тканях, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, WR:
HTR= ДTR ×WR, (7.1)
где ДTR - cредняя поглощенная доза в органе или ткани Т, а WR - взвешивающий коэффициент для вида излучения R.
При воздействии различных видов излучения с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалент ных доз для этих видов излучения.
НТ = 
× НTR (7.2)
Единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв), внесистемная единица - бэр, 1 бэр = 0,01 Зв.
Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы (WR) следующее:
фотоны любых энергий – 1,
электроны любых энергий – 1,
нейтроны различных энергий - 5-20,
альфа частицы - 20.
1.3.5. Характер поражения ИИ отдельных органов тела человека с учетом их радиочувствительности оценивается величиной эффективной дозы (Е). Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешенные коэффициенты:
Е = 
, (7.3)
где HtT - эквивалентная доза в органе или ткани Т за время t,
|
|
|
WT - взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т.
Единица эффективной дозы - зиверт (Зв). Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов (WT) - выведены для оценки их радиочувствительности.
Для отдельных видов тканей и органов установлены следующие значения WT:
гонады………………………….. 0,20
костный мозг……………………0,12
легкие, желудок………………... 0,12
печень, грудная железа………… 0,05
щитовидная железа…………….. 0,05
кожа……………………………… 0,01.
Облучение эффективной дозой свыше 200 мЗв в течение года рассматривается как потенциально опасное, а эффективная доза облучения природными источниками излучения не должна превышать 5 мЗв в год.
1.3.6. Основными принципами радиационной безопасности являются:
принцип нормирования - непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников излучения;
принцип обоснования - запрещение всех видов деятельности по использованию источников излучения. при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным облучением;
принцип оптимизации - поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника излучения.
На основе этих принципов определены основные пределы доз для различных групп населения: группы А - работающего с техногенными источниками ИИ, группы Б - находящегося по условиям работы в сфере воздействия ИИ. Население - все лица, включая персонал вне времени работы с источниками ионизирующего излучения.
Таблица 7.1
Основные пределы доз
| Нормируемые величины | Пределы доз | |
| Персонал (группы А)** | Население | |
| Эффективная доза* | 20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год | 1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год |
| Эквивалентная доза за год в хрусталике глаза*** | 150 мЗв | 15 мЗв |
| То же, в коже**** | 500 мЗв | 50 мЗв |
| То же, в кистях и стопах | 500 мЗв | 50 мЗв |
Примечание:
*Допускается одновременное облучение до указанных пределов по всем нормируемым величинам.
**Основные пределы доз, как и все остальные допустимые уровни облучения персонала группы Б, равны ¼ значений для персонала группы А.
|
|
|
***Относится к дозе на глубине 300 мг/см2.
**** Относится к среднему по площади в 1 см2 значению в базальном слое кожи толщиной 5 мг/см2. На ладонях толщина слоя – 40 мг/см2.
1.3.7. Эквивалентная доза для персонала не должна превышать за период трудовой деятельности (50 лет) - 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) - 70 мЗв.
Для студентов и учащихся старше 16 лет, проходящих профессиональное обучение с использованием источников излучения, годовые дозы не должны превышать значений установленных для персонала группы Б.
Основные дозовые пределы облучения не включают в себя дозы от природных и медицинских источников ИИ, дозы из-за радиационных аварий: на них установлены специальные ограничения.
Защитные мероприятия по ограничению природного облучения проводятся, если мощность эффективной дозы гама-излучения в помещениях превышает мощность дозы на открытой местности более чем на 0,2 мкЗв/час.
При проектировании новых зданий жилищного и общественного назначения мощность эффективной дозы гамма-излучения не должна превышать мощность дозы на открытой местности более, чем на 0,3 мкЗв/час.
Мощность эффективной дозы гамма-излучения на рабочем месте установлена в 2,5 мкЗв/час.
1.3.8. Опасность ИИ при загрязнении РВ различных поверхностей, местности, воды, продуктов питания и т.п. принято оценивать по их активности. Активность (А) - мера радиоактивности какого-либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени
, (7.4)
где dN - ожидаемое число спонтанных ядерных превращений из данного энергетического состояния, происходящих за промежуток времени dt.
Единицей активности принята «Беккерель» (Бк), 1 Бк = 1 распаду в секунду. Также используется единица активности 1 Ки = 3,7×1010 Бк.
Содержание РВ в массе вещества оценивается удельной активностью (Аm)
, (7.5)
|
|
|
где А - активность, а m - масса вещества.
Активность радионуклида вычисляется по формуле:
, Ки (7.6)
где m - масса радионуклида в граммах,
а - массовое число изотопа,
Т - период полураспада, годы.
Активность - одна из основных характеристик радиоактивного источника. Чем меньше период полураспада, тем больше удельная активность. Активность из-за постоянного уменьшения количества радиоактивных атомов вследствие их распада с течением времени убывает.
1.3.9. Негативное воздействие ИИ на организм человека может происходить в результате внешнего, внутреннего, контактного облучения. Внешнее - вызывают источники рентгеновского и гамма-излучения, потоки протонов, нейтронов, внутреннее - характерно для альфа, бета-частиц. Контактное облучение имеет место при загрязнении РВ открытых участков кожи тела человека. Биологическое действие ИИ - сложный процесс морфологических и соматических изменений организма человека при действии на него излучения.
Возможные последствия воздействия ИИ на организм человека:
- возникновение лучевой болезни,
- онкологические заболевания,
- неблагоприятные генетические изменения,
- сокращение продолжительности жизни,
- нарушение зрения и др.
Лучевая болезнь - общее заболевание организма человека со специфическими симптомами, развивающееся из-за лучевого поражения. Основной механизм действия ИИ при этом связан с процессами ионизации атомов, молекул живой материи, воды клеток, тканей.
Степень лучевого поражения организма человека и его органов зависит от величины полученной дозы облучения, времени ее набора, пространственного распределения поглощенной энергии ИИ, индивидуальных особенностей организма.
Характер лучевого поражения может быть обратимым и необратимым: при малых дозах поражения ткань свою функциональную деятельность восстанавливает. Лучевая болезнь может протекать в острой или хронической форме. Острая лучевая болезнь возникает при однократном кратковременном облучении большой дозой, хроническая - при постоянном или прерывистом облучении в течение значительного времени.
Оценка последствий воздействия ИИ на организм человека приведена в таблице 7.2.
Таблица 7.2
|
|
|
