 |
I. Основные сведения и факты. Атомная эра. Немного истории
|
|
|
|
I. Основные сведения и факты
Чтобы ориентироваться в вопросах радиационной защиты, необходимо иметь основное представление об излучении и его действии на организм человека.
Атомная эра. Немного истории
В 1895 году Вильгельм Конрад Рентген открыл новые, ранее неизвестные науке лучи, которые отличались большой проникающей способностью, проходя через бумагу, картон и дерево. По имени их исследователя, ставшего первым лауреатом Нобелевской премии по физике, они были названы рентгеновскими, или Х-лучами. Вскоре была открыта радиоактивность урана, а несколько позже - полония и радия. Эта череда открытий положила начало использованию ионизирующих излучений, а затем и энергии атомного ядра.
Сразу же после открытия рентгеновского излучения его свойства стали широко использоваться в медицине. О безопасности применения рентгеновских аппаратов и радиоактивных веществ некоторое время не задумывались: ведь человек не видел и не ощущал непосредственного действия излучения. Однако уже очень скоро было обнаружено, что продолжительное и интенсивное облучение оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека. Сначала исследователи обратили внимание на изменения кожи после контакта с радиоактивными источниками - покраснения и даже язвы, а позже обнаружилось, что могут развиваться и заболевания 
других тканей и органов. Этот опыт, оплаченный ценой здоровья, а иногда - и жизни первых исследователей, привел к развитию системы защиты от вредных последствий облучения. В конце 20-х годов прошлого века специалисты создали международную рабочую группу по систематизации данных о воздействии радиации и выработке мер по радиационной защите. Ныне это Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ). Она разрабатывает рекомендации по правилам обращения с источниками излучения и защитным мерам. На их основе в разных странах специалисты устанавливают национальные нормативы.
|
|
|
В августе 1945 года США сбросили атомные бомбы на Хиросиму и Нагасаки. Это был первый и единственный в истории случай использования ядерного оружия. Однако мир надолго погрузился в состояние ядерного противостояния. В Советском Союзе первые испытания бомбы были проведены в 1949 году на Семипалатинском полигоне в Казахстане.
Но в послевоенные годы развивался и мирный атом. 27 июня 1954 года в г. Обнинске, в 100 км от Москвы, пар, рожденный в «урановом котле», закрутил турбины первой в мире атомной электростанции (АЭС). Напутствие всех присутствующих ученых, инженеров, рабочих было единодушным: «С легким паром! » Это событие наглядно продемонстрировало, что атомную энергию можно превратить, по словам академика И. В. Курчатова, «в мощный источник энергии, несущий благосостояние и радость всем людям на Земле».
Использование атомной энергии определило создание в 1955 году при Организации объединенных наций специального Научного комитета по действию атомной радиации (НКДАР). Задачей комитета стала систематизация и обобщение данных по радиационному воздействию на человека, оценка и выявление эффектов действия радиации.
К началу 80-х годов прошлого века АЭС стали неотъемлемой частью энергетики развитых стран. В настоящее время в мире работает 423 энергоблока АЭС, и на их долю приходится до 18% вырабатываемой электроэнергии, а в некоторых странах (например, в Бельгии и Франции) их доля в энергопроизводстве достигает 80%. В России работают 10 АЭС, которые дают примерно 17% всей вырабатываемой в стране электроэнергии.
Кстати сказать, использование атомной энергии - это не только атомные электростанции. Радиоактивные источники широко используются во многих областях человеческой деятельности - в медицине, науке, сельском хозяйстве, промышленности. С их помощью стало возможным раннее выявление и успешное лечение многих заболеваний, получение новых знаний о строении вещества, повышение урожайности, проверка прочности металлоконструкций и многое другое. В России радиоактивные источники и установки применяют более чем в 15 тысячах организаций (из них две трети - медицинские).
|
|
|
Изготовление топлива для АЭС, а также добычу руды, хранение отходов и отработанного топлива обеспечивают предприятия ядерно-топливного цикла, которых в России около 20. Среди «атомных» предприятий надо особо упомянуть и о предприятиях ядерного оружейного комплекса.
Ни одна новая технология не вызывала столь пристального и критического внимания общественности, как атомная энергетика. В отношении ее существовала настороженность, поскольку использование атомной энергии связывалось в сознании людей с опасностью ядерного оружия с его чудовищной разрушительной силой и катастрофическими последствиями. Авария на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 года в значительной степени усилила эти опасения.
Аварии на предприятиях атомной энергетики и промышленности, сопровождающиеся выходом радиоактивных веществ, крайне редки. За годы использования атомной энергии была создана надежная и эффек-
 тивная система обеспечения ядерной и радиационной безопасности. Как ни парадоксально, но Чернобыльская авария скорее подтверждает, чем опровергает этот факт: причиной самой крупной аварии в истории атомной энергетики стали ошибочные действия персонала, отключившего системы защиты станции для проведения эксперимента по указанию своего руководства. После Чернобыльской аварии требования к безопасной эксплуатации АЭС и предприятий атомной промышленности были многократно ужесточены. С 1986 года в России
| 
|
имела место только одна авария с выходом радиоактивности - на Сибирском химическом комбинате, но она не имела радиологических последствий ни для населения, ни для персонала.
|
|
|
Иначе обстоит дело с безопасностью источников в других отраслях.
| Практически ежегодно случаются инциденты, в результате которых происходит превышение допустимых пределов облучения. Как правило, это происходит в тех случаях, когда источник ионизирующего излучения, скажем, дефектоскоп, выходит из-под контроля (например, разгерметизируется). Чтобы предупредить превышение пределов облучения, необходимы, прежде всего, правильные действия персонала по обращению с таким источником. Ни в одной из областей человечес- |
кой деятельности нельзя гарантировать полной безопасности. Поэтому, несмотря на принимаемые меры, полностью исключить возможность радиационных аварий нельзя. Но радиационная защита - это не только специальные технические системы, средства защиты и аварийно-спасательные подразделения. Это, в том числе, и правила безопасности для работников и населения, то есть те принципы и меры защиты, которым нужно следовать в необычной или чрезвычайной ситуации. Такие меры позволят предотвратить или, по крайней мере, свести к минимуму возможный ущерб. Например, первое и самое главное правило безопасности, которое должен знать каждый - не брать в руки незнакомые предметы. Это может быть и контейнер с ядовитым или токсичным веществом, и взрывное устройство, и источник ионизирующего излучения.
Сегодня нельзя закрывать глаза и на тот факт, что терроризм становится атрибутом повседневной жизни всех стран. Взрываются автобусы и самолеты, торговые центры и дискотеки; после 11 сентября 2001 года во всем мире усилилось опасение относительно возможного злонамеренного использования радиоактивных материалов в террористических целях. Между тем, в течение уже многих лет под наблюдением МАГАТЭ действует специальная программа жесткого контроля за ядерными материалами. 3 последние годы предпринимаются значительные меры по усилению контроля за радиоактивными источниками, благодаря которым обеспечивается их недоступность для террористов.
Дозиметрические единицы
|
|
|
Слово «радиация» (в переводе с латинского - излучение) используется для обозначения энергии, которая испускается и распространяется в виде волн и частиц. Видов излучения существует множество, это и видимый свет, и ультрафиолетовое излучение, и тепловые (инфракрасные) лучи, и радиоволны. Однако чаще всего слово «радиация» используется для обозначения «ионизирующего» излучения.
Излучение называется «ионизирующим» благодаря своей способности вызвать ионизацию (расщепление на положительно и отрицательно зараженные частицы) атомов и молекул в веществе.
К электромагнитным ионизирующим излучениям относятся рентгеновское излучение и гамма-излучение от радиоактивных элементов. По своей природе радиоволны, видимый свет и ультрафиолетовые лучи также являются электромагнитными излучениями, однако их энергии для ионизации недостаточно. Все остальные ионизирующие излучения представляют собой частицы. Например, бета-частицы -это электроны; альфа-частицы - ядра гелия; нейтроны - не имеющие заряда частицы.
Одной из важнейших характеристик разных типов излучения является проникающая способность. Чем выше у частиц плотность передачи энергии, тем быстрее они ее теряют и скорее останавливаются. Такие частицы (например, альфа-частицы) не способны проникать глубоко в материал, поэтому для защиты от них достаточно всего лишь листа бумаги. Наибольшей проникающей способностью обладают гамма- и рентгеновское излучения, и именно поэтому в рентгеновском кабинете так много защитных металлических экранов.
| Поглощенная доза (единицы измерения – грей, рад) | Показывает количество энергии, поглощенной телом. |
| Эквивалентная доза (единицы измерения -зиверт, бэр) | Учитывает неодинаковое действие разных видов излучения. |
| Эффективная доза (единицы измерения -зиверт, бэр) | Учитывает различия чувствительности органов и тканей к облучению. |
Для количественного отражения действия радиации пользуются понятием доза. Доза облучения - это наиболее важная характеристика для оценки воздействия радиации на здоровье.
Для характеристики излучения используется понятие экспозиционная доза. В воздухе ионизирующие излучения вызывают эффект ионизации, и экспозиционная доза показывает, сколько ионов образовалось в определенном объеме воздуха. Долгие годы для этих целей использовалась внесистемная единица рентген (Р), отражающая число образовавшихся ионов в 1 см3 воздуха. И хотя официально в настоящее время эта единица выведена из списка дозиметрических показателей, на практике она все еще широко используется.
|
|
|
Воздействуя на живые организмы, любые виды излучения передают им свою энергию. Поглощенная доза - это энергия ионизирующего излучения, которая передается веществу (например, человеческому телу). Поглощенная доза измеряется в греях (Гр), иногда используется также внесистемная единица рад (1 Гр = 100 рад). Эти единицы показывают количество энергии, поглощенной в единице массы вещества.
Разные виды излучения действуют на живые организмы различным образом. При одной и той же поглощенной дозе нейтронное излучение вызовет в 10, а альфа-излучение - в 20 раз более тяжелые эффекты, чем рентгеновское излучение. Для учета этого фактора используется понятие эквивалентная доза; единицами измерения эквивалентной дозы являются зиверт (Зв) и старая единица - бэр (1 Зв = 100 бэр).
Последствия облучения разных органов и тканей могут быть различными даже при одинаковой поглощенной дозе. Это происходит потому, что радиочувствительность органов существенным образом различается. Например, костный мозг в 10 раз чувствительней к облучению, чем кожа человека. Для оценки возможных последствий неравномерного облучения организма используется понятие эффективная доза. Эффективная доза также измеряется в зивертах.
Как соотносятся различные единицы измерения дозы между собой? В грубом приближении можно сказать, что
1 Зв = 100 бэр = 1 Гр = 100 рад = 100 Р
То есть 100 рентген экспозиционной дозы будут приблизительно соответствовать 1 грею поглощенной дозы и 1 зиверту эквивалентной дозы.
На практике чаще можно встретить величины миллизиверт (1 мЗв = 0, 001 Зв), сантигрей (1 сГр = 0, 01 Гр) и т. д. Небольшие дозы, которые наиболее характерны для обычной жизни, удобнее мерить в миллизивертах по аналогии с тем, как небольшие предметы удобнее измерять не в метрах, а в сантиметрах и миллиметрах.
Как уже говорилось, все виды излучений характеризуются передачей энергии. Однако в отличие, скажем, от тепловой, энергии, радиация имеет иной механизм взаимодействия с живыми объектами. Сравнивая их действие, можно привести удивительный факт: энергия, погло-
| щенная телом человека при смертельной дозе 10 Гр, равна тепловой энергии, заключенной в стакане горячего чая. Если же человек поглотит эту энергию как тепловую, выпив стакан горячего чая, это приведет всего лишь к повышению температуры его тела на одну сотую до лю градуса. | 
|
Кроме суммарной величины дозы имеет значение и интенсивность облучения, характеризуемая мощностью дозы. Мощность дозы -это доза, получаемая в единицу времени, она измеряется, например, в миллизивертах в час или миллизивертах в год - в зависимости от ее величины (как и скорость измеряется в километрах в час, или метрах в секунду, или километрах в секунду - в зависимости от того, насколько быстро движется предмет).
Дозиметры, как правило, показывают не накопленную дозу, а ее мощность. Чтобы получить значение дозы, полученной за определенный промежуток времени, необходимо среднюю за этот период мощность дозы умножить на продолжительность облучения, (это справедливо для промежутков времени, значительно меньших, чем период полураспада радиоизотопа либо смеси радиоизотопов). Например, если дозиметр показывает значение 0, 1 микрозиверт в час, то доза, полученная за 10 суток, составит:
|
|
|
