Доклад: Радиационная безопасность понятие и сущность. Радиационная безопасность реферат по бжд

Доклад - Радиационная безопасность понятие и сущность

Реферат на тему

Радиационная безопасность человека

Выполнила ученица

1 курса

факультета почвоведения Конопляникова Юлия

Содержание

Глава 1. Определение понятия…………………………………………3

Глава 2. Влияние ионизирующего излучения на человека…………..5

Глава 3. Способы защиты от ионизирующего излучения……………7

Глава 4. Действия при возникновении радиационной опасности…...8

Литература……………………………………………………….………9

Глава 1. Определение понятия.

Радиационная безопасность — состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.

Ионизирующее излучение — излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных типов. [1]

Наиболее значимы следующие типы ионизирующего излучения:

· коротковолновое электромагнитное излучение (рентгеновское и гамма-излучения),

· потоки заряженных частиц: бета-частиц (электронов и позитронов), альфа-частиц (ядер атома гелия-4), протонов, других ионов, мюонов и др., а также нейтронов. [2]

Источники ионизирующего излучения могут быть природные и искусственные.

В природе ионизирующее излучение обычно генерируется в результате

· спонтанного радиоактивного распада радионуклидов,

· ядерных реакций (синтез и индуцированное деление ядер, захват протонов, нейтронов, альфа-частиц и др.),

· ускорения заряженных частиц в космосе (природа такого ускорения космических частиц до конца не ясна).

Искусственными источниками ионизирующего излучения являются:

· искусственные радионуклиды (генерируют альфа-, бета- и гамма-излучения),

· ядерные реакторы (генерируют главным образом нейтронное и гамма-излучение),

· радионуклидные нейтронные источники,

· ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение), рентгеновские аппараты (генерируют тормозное рентгеновское излучение).

· медицинские препараты,

· многочисленные контрольно-измерительные устройства (дефектоскопия металлов, контроль качества сварных соединений), которые используются в сельском хозяйстве, геологической разведке, при борьбе со статическим электричеством и др. [3], [4]

В России радиационная безопасность регулируется федеральным законом от 9 января 1996 г. N 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения» (с изменениями от 22 августа 2004 г.), принятом Государственной Думой 5 декабря 1995 года, определяющим правовые основы обеспечения радиационной безопасности населения в целях охраны его здоровья.

Глава 2. Влияние ионизирующего излучения на человека.

Существуют различные виды воздействия ионизирующего излучения на организмы. Характер воздействия в значительной степени зависит от того, находится ли радионуклид внутри организма (таким образом организм подвергается внутреннему облучению) или он расположен вне организма (внешнее облучение).

Воздействие на организм a-частиц.

a-Частицы (ядра ) из-за своего сравнительно большого заряда (+ 2) и большой массы испытывают частые столкновения с молекулами и атомами среды и поэтому растрачивают всю энергию на небольшом пути. Длина пробега a-частиц в воздухе не превышает 10 см, а путь, который они проходят в тканях человека, составляет десятые доли миллиметра. Таким образом, если источник a-частиц расположен, например, на расстоянии 1 м от человека, то до него они просто не долетят, как бы ни была велика активность источника. Поэтому роль a-радиоактивных нуклидов во внешнем облучении организма ничтожна.

Но если такой радионуклид попал внутрь организма (с воздухом, водой или пищей), то вся энергия a-частиц будет израсходована на небольшом отрезке, причем встретившиеся на их пути молекулы будут разрушены (превратятся в ионы или нейтральные химически очень активные частицы, свободные радикалы). Свободные радикалы вступают в новые химические реакции с молекулами, составляющими организм. Эти реакции носят цепной характер. В результате в организме накапливаются заметные количества чужеродных, часто сильно ядовитых веществ. Конечно, прохождение через организм одной или даже десяти a-частиц вреда не принесет — слишком мало число образовавшихся при этом свободных радикалов и ионов. Но если число попавших в организм ядер a-радионуклида велико, может наступить его серьезное поражение — лучевая болезнь.

Важно, что после прохождения a-частиц через клетки организма (впрочем, похожее воздействие оказывают b-частицы и g-лучи), в них могут происходить нежелательные нарушения (мутации) наследственных структур. Эти нарушения могут стать причиной онкологических и наследственных заболеваний.

Вредное воздействие на организм b-частицы могут оказать как при внутреннем, так и при внешнем облучении. Длина пробега b-частиц в тканях организма значительно больше, чем a-частиц. При этом разрушенные молекулы располагаются не так близко друг к другу, как в случае воздействия a-частиц, и поэтому при одинаковом числе прошедших через организм частиц обоих видов и их равной исходной энергии вред от воздействия b-частиц меньше.

g-Лучи обладают намного более высокой проникающей способностью. Они проходят через ткани тела на значительно большие расстояния, чем a- или b-частицы. Поэтому, если g-излучатель находится внутри организма, испускаемое им g-излучение поглощается в организме обычно только частично (производя в нем при поглощении те же разрушения, что и a- или b-излучение). Частично же g-излучение покидает организм. Разумеется, эта его часть вредного воздействия на организм не оказывает. Вред от g-излучения в большой степени может проявиться при внешнем облучении, даже тогда, когда источник g-излучения расположен от организма на большом расстоянии и находится, например, за бетонной стеной. [5]

Таким образом, воздействие ионизирующего излучения может повреждать клетки человеческого организма двумя способами. Один из них – генетические повреждения, которые изменяют гены и хромосомы. Они могут проявиться в виде генетических дефектов у потомков. Другой способ – соматические повреждения, которые наносят вред в течение жизни. Примерами служат ожоги, некоторые виды лейкемии, выкидыши, глазные катаракты, раковые заболевания костей, щитовидной железы, молочной железы и лёгких, а также лучевая болезнь.

Глава 3. Способы защиты от ионизирующего излучения.

Методы и средства защиты от ионизирующих излучений включают в себя организационные, гигиенические, технические и лечебно-профилактические мероприятия, а именно:

· увеличение расстояния между оператором и источником;

· сокращение продолжительности работы в поле излучения;

· экранирование источника излучения;

· дистанционное управление;

· использование манипуляторов и роботов;

· полная автоматизация технологического процесса;

· использование средств индивидуальной защиты и предупреждение знаком радиационной опасности;

· постоянный контроль уровня излучения и доз облучения персонала.

— знак радиационной опасности.

Защита от внутреннего облучения заключается в устранении непосредственного контакта работающих с радиоактивными источниками и предотвращение попадания их излучения в воздух рабочей зоны.

Необходимо руководствоваться нормами радиационной безопасности, в которых приведены категории облучаемых лиц, дозовые пределы и мероприятия по защите, и санитарными правилами, которые регламентируют размещение помещений и установок, место работ, порядок получения, учета и хранения источников излучения, требования к вентиляции, пылегазоочистке, обезвреживанию радиоактивных отходов и др. [6]

Глава 4. Действия при возникновении радиационной опасности.

При сообщении о радиационной опасности населению необходимо оперативно выполнить следующие мероприятия:

1. Укрыться за стенами (деревянные стены ослабляют ионизирующее излучение в 2 раза, кирпичные – в 10 раз, углублённые деревянные укрытия – в 7 раз, кирпичные или бетонные – в 40 – 100 раз).

2. Закрыть форточки, люки, уплотнить рамы и дверные проёмы.

3. Создать запас питьевой воды в закрытых сосудах.

4. Провести йодную профилактику: таблетки йодистого калия принимать после еды с чаем или водой 1 раз в день в течение 7 суток по 1 таблетке (0,125 г)

5. Начать готовиться к возможной эвакуации: собрать документы, деньги, минимум одежды и консервированной еды на 2 – 3 суток. Всё упаковать в полиэтиленовые пакеты.

6. Соблюдать правила личной гигиены: использовать в пищу только консервированные продукты; употреблять её только в закрытых помещениях, тщательно промыв перед этим руки мылом и прополоскав рот 0,5%-ным раствором питьевой соды. Не пить воду из открытых источников, накрыть колодцы крышками или полиэтиленовой плёнкой; избегать длительного пребывания на загрязнённой территории; входя в помещение оставлять «грязную» обувь на лестничной площадке.

7. При передвижении по открытой местности использовать подручные средства защиты:

· Органов дыхания – смоченной водой марлевой повязкой, носовым платком или любой частью одежды.

· Кожи и волос – прикрыть любыми предметами одежды, на ноги надеть резиновые сапоги.

Эти рекомендации не исчерпывают всех мер защиты, однако, соблюдение перечисленных правил или хотя бы их части – вынужденная необходимость, позволяющая намного уменьшить риск неблагоприятных радиационных последствий в чрезвычайных ситуациях.

Литература

[1] — Федеральный закон от 9 января 1996 г. N 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения» (с изменениями от 22 августа 2004 г.)

[2] — Ионизирующие излучения и их измерения. Термины и понятия. М.: Стандартинформ, 2006.

[3] ru.wikipedia.org/wiki/Ионизирующее_излучение

[4] www.znakcomplect.ru/safety18.php

[5] www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/1168.html

[6] Фомин А.Д

«Организация охраны труда на предприятии в современных условиях»

Новосибирск, изд-во «Модус, 1997 г.

www.ronl.ru

Доклад - Радиационная безопасность - БЖД

Наверное, ни для кого не секрет, что вступление в 21 век немыслимо без такого источника энергии, каковым является атомное ядро. Для человечества те огромные запасы энергии, которые заключены внутри ядер являются практически неисчерпаемыми. Если в условиях современного роста населения Земли не будет произведен скорейший переход на ядерный источник энергии, то, в конце концов, настанет тот день, когда в топках и печах догорит последняя капля, горсть  природного топлива, и с этого рокового дня история человечества начнет стремительно продвигаться к своему логическому завершению (а может быть все начнется сначала, как в первобытные времена и...?).

Для того чтобы оценить все “плюсы” и “минусы”, которых вероятно столько же сколько и “плюсов”, но возникающих в совершенно других условиях, необходимо посмотреть на настоящее положение дел в области использования атомной энергии.

Атомная энергия широко применяется в большинстве отраслей промышленности. Контроль качества изделий, производящийся без их разрушения, может быть успешно осуществлен при использовании данного вида энергии. Получение новых полимеров, определение структуры и дефектов сплавов, исследование смазочных материалов в трущихся частях машин, холодная стерилизация перевязочных материалов и лекарственных средств, анализ жидких и газовых сред осуществляется с наибольшим успехом при непосредственном участии ядерной энергии.

Атомная энергия может быть переработана в другие виды, например, в электрическую (АЭС), энергию движения ледоколов или подводных лодок. Благодаря наличию ядерного реактора на борту ледокола имеется возможность круглогодичного плавания и, следовательно, навигации в северных широтах без частых дозаправок природным топливом [1].

Медицина также широко и успешно использует достижения в области атомной энергетики в лечении различных болезней таких, как злокачественные новообразования и неопухолевые заболевания. При лечении рака энергия, возникающая при распаде радионуклидов, используемых в медицине, поражает генетический аппарат трансформированных клеток, тем самым останавливает их рост [2].

При исследовании механизмов реакций в органической и неорганической химии используется метод меченых атомов. Этот метод сыграл немаловажную роль в обнаружении новых закономерностей в физике, медицине, металлургии, биологии [1]. Возможность определения генетического кода возникла после появления радиоавтографического анализа.

Обзор только позитивных аспектов использования атомной энергии рисует весьма радужную картину, но для оценки реальной ситуации, сложившейся в настоящий момент нельзя упускать из виду те негативные моменты, которые могут возникнуть при определенных условиях и привести к не всегда предсказуемым последствиям.

Наиболее чудовищное и смертельно опасное применение энергии ядер для всего человечества является развязывание атомной войны. Достаточно вспомнить, что  когда ядерный смерч разбушевавшейся материи уничтожил одномоментно 300 тыс. людских жизней, по данным прессы, при бомбардировке Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, то становится понятным опасение мировой общественности перед лицом этой грозной силы. Очевидно, что чем больше энергия используемая во благо, тем больше ее может быть использовано во зло.

Количество несчастных случаев, связанных с атомной энергетикой, на АЭС, значительно меньше, чем в других областях человеческой деятельности [3]. Тем не менее, несколько лет назад происшедшая авария в Чернобыле заставляет пересмотреть наше отношение к организации безопасности работы АЭС и защиты от неконтролируемого развития ядерной реакции. Необходимо дальнейшее снижение вероятности возникновения аварийных ситуаций, хотя вероятно, полностью избежать их никогда не удастся. Все же количество жертв на ЧАЭС удалось значительно снизить, благодаря самоотверженной работе спасателей, которые под час не жалея своей жизни шли на риск, ради того, чтобы обеспечить нормальную жизнь населению, проживавшему поблизости с местом трагедии.

Стремительное развитие техники и технологии, по всей видимости, остановить нельзя, несмотря на мрачные вехи истории прогресса, такие как авария на химическом заводе в Бхопале, унесшая 2.5 тыс. человек, взрыв емкостей со сжиженным газом под Мехико (400 чел. погибло и более 4000 получили ранения), авария летательных аппаратов “Челленджер”, “Титан”, “Дельта”. Все выше сказанное подводит к тому, что внедрение атомной энергетики является неизбежным процессом в рамках настоящего исторического развития общества. Замена органического топлива ядерным решит еще одну глобальную экологическую проблему, связанную с нарастающим загрязнением окружающей среды, уменьшением доли кислорода в воздухе и парниковым эффектом, возникшей при использовании в качестве топлива нефти, мазута, угля [3].

Для того чтобы внедрение атомной энергетики и использование радиоактивности в народном хозяйстве не принесло большего ущерба, чем тот, который наносится природе в настоящий момент существует специальная дисциплина, именующаяся радиационной безопасностью,  рассмотрение определения, целей и задач, а так же физических основ которой будет осуществлено в следующем разделе.

Физические основы радиационной безопасности.

Цели и задачи.

Радиационная безопасность — новая научно практическая дисциплина, возникшая с момента создания атомной промышленности, решающая комплекс теоретических и практических задач, связанных с уменьшением возможности возникновения аварийных ситуаций и несчастных случаев на радиационно-опасных объектах. Ниже освящается весь комплекс задач, стоящих перед радиационной безопасностью.

Первой задачей радиационной безопасности является разработка критериев:

а) для оценки ионизирующего излучения как вредного фактора воздействия на отдельных людей, популяцию в целом и объекты окружающей среды;

б) способов оценки и прогнозирования радиационной обстановки, а также путей приведения ее в соответствие с выработанными критериями безопасности на основе создания комплекса технических, медико-санитарных и административно-организационных мероприятий, направленных на обеспечение безопасности  в условиях применения атомной энергии в сфере человеческой деятельности.  

Для разработки критериев используются многолетние наблюдения за людьми, работающими на объектах с уровнем радиации, превышающим фон, а также эксперименты с животными, искусственно подвергаемыми облучению. Развертывание радиационной обстановки при аварийных ситуаций прогнозируется на основе математических расчетов и данных, полученных при изучении случившихся аварий за весь период развития атомной промышленности и энергетики [3]. 

В настоящий момент существует разработанная система допустимых пределов воздействия ионизирующего излучения на человеческий организм, оформленная в виде законодательных документов Норм Радиационной Безопасности (НРБ) [4].

Второй немаловажной задачей радиационной безопасности является разработка систем радиационного контроля. Различные условия эксплуатации радиационных установок, набор используемых радиоактивных веществ, экономия материальных средств диктуют необходимость осознанного выбора средств и частоты измерения уровня радиации, концентрации радиоактивных веществ. Так, при эксплуатацииg-дефектоскопов достаточно ограничиться контролем уровня g- излучения, а на радиохимических предприятиях наряду с указанным контролем необходимо проводить измерения концентрации радиоактивных газов в воздухе и уровень загрязнения рабочих помещений с целью не допустить пере облучение сотрудников.

Радиационная безопасность, кроме перечисленных выше задач, решает еще две функциональные задачи:

1) Снижение уровня облучения персонала и населения ниже (в крайнем случае, до) регламентируемого предела на основе следующих мероприятий: технических (создание защитных ограждений, автоматизация технологического процесса, очистка выбросов от радиоактивных веществ), медико-санитарных (обеспечение персонала средствами индивидуальной защиты-СИЗ, снабжение местных штабов ГО средствами защиты населения), организационных (создание специального графика работы в условиях пере облучения).

2)Создание эффективных систем радиационного контроля, позволяющих оперативно регистрировать изменения в радиационной обстановке.

Наконец необходимо отметить, что надежность систем радиационной безопасности намного выше, чем систем защиты  других отраслей промышленности. Это объясняется тем, что впервые использованная атомная энергия привела к серьезнейшим разрушениям и жертвам и тем самым вызвала относительно предвзятое отношение к ней, что пошло на пользу радиационной безопасности [3].

Теперь целесообразно перейти к вопросам воздействия ионизирующего излучения на вещество, видам облучения организма, а также расчету доз, получаемых организмом.

Ионизирующее излучение.

Излучение, взаимодействие которого со средой вызывает образование электрических зарядов называется ионизирующим [3]. Ионизирующее излучение представляет собой поток частиц, обладающих дискретным или непрерывным спектром энергии. Данные частицы могут иметь(a- частицы и электроны) или не иметь(g- кванты, нейтроны) электрического заряда.

При прохождении через вещество заряженных частиц происходит передача ими своей энергии, расходующейся на возбуждение и ионизацию атомов и молекул. Для количественного определения переданной веществу энергии вводят понятие линейной передачи энергии S:

S=dE/dl,

где dE-энергия, теряемая заряженной частицей в среде при прохождении элемента пути dl.

Заряженные частицы проходят разное расстояние в веществе в зависимости от их энергии и свойств мишени. Для количественного определения этого расстояния вводят понятие длины свободного пробега частицы. Можно показать, что длина свободного пробега обратно пропорциональна отношению Z/A, где Z-атомный номер атомов мишени, а А-их массовое число. В  мягкой биоткани пробег a- частиц составляет несколько десятков микрон, а электронов 0.02ч1.9 см[3].

g-кванты при прохождении через вещество способны взаимодействовать с ним тремя путями:

а) фотоэффект, при котором g-квант выбивает из электронной оболочки атома электрон и передает ему свою энергию;

б) комптоновское рассеяние, при котором g-квант выбивает из электронной оболочки атома электрон и передает ему часть своей энергии;

в) для g-квантов с энергиями превышающими 1.02 МэВ возможно образование электрон-позитронных пар при прохождении квантов в поле атомного ядра [6].

Нейтроны, проходя через вещество вызывают ядерные реакции так, что в конечном итоге образуются заряженные частицы.

В общем можно утверждать, что все виды перечисленных видов излучения являются ионизирующими. Далее необходимо рассмотреть каким образом ионизирующее излучение может воздействовать на организм.

Облучение организма.

Облучение организма можно подразделить на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение возникает в результате попадания потока частиц в организм извне. Такое облучение могут создавать технологические установки, содержащие радиоактивные изотопы или ускорители частиц. Воздействие источника внешнего облучения на организм зависит от той энергии, которую несут частицы, величины их свободного пробега, расстояния от источника и его активности, а также времени облучения. Наибольшую опасность представляют источники нейтронного и g-излучения, так как нейтроны и g-кванты обладают наибольшей проникающей способностью.

Внутреннее облучение вызывается попавшими в организм радиоактивными веществами. Наибольшую опасность представляют собой a- радиоактивные источники, поскольку вся энергия излучения поглощается в непосредственной близости от местонахождения источника, принося наибольший вред [6].

Дозиметрия.

Поглощенная и экспозиционная доза.

Для определения меры той части энергии, которая поглощена веществом при облучении ионизирующим излучением используют понятие поглощенной дозы:

Dп=dEп/dm,

где dEп-энергия, поглощаемая элементом вещества массой dm. Единица дозы — Гр (грей) равна 1 Дж/кг. Поглощенную дозу чаще всего выражают, используя внесистемную единицу “рад”:

1рад=0.01 Дж/кг

Мощность дозы Рп выражает дозу, полученную в единицу времени:

Рп=Dп/t,

где t-время облучения. Эту величину измеряют в рад/с или рад/ч:

1рад/с=0.01 Вт/кг.

Для измерения поглощенной дозы g-излучения используют непосредственно измеряемую величину экспозиционной дозы Dэ, которая выражает ту часть энергии потока g-квантов, которая пошла на образование фотоэлектронов, комптоновских электронов и электрон-позитронных пар. Единица измерения в системе СИ-Кл/кг.  Чаще измеряют экспозиционную дозу в рентгенах:

1Р=2.58.10-4 Кл/кг.

Мощность экспозиционной дозы обычно измеряют в мкР/ч.

Можно показать, что, приближенно,  поглощенная биологической тканью доза g-излучения численно равна экспозиционной дозе в воздухе [6]. Для этого необходимо соблюдения в системе “электронного равновесия" — условия, при котором все электроны, образующиеся в результате взаимодействия g-излучения со средой, полностью в ней поглощаются, что, по всей вероятности, и происходит в действительности.

Различные виды ионизирующего излучения по-разному воздействуют на биологическую ткань. Для введения количественной характеристики биологического воздействия на организм вводят так называемый “коэффициент качества излучения”, который зависит от величины линейной передачи энергии. Эта зависимость приведена в таблице1.

Таблица 1

Биологический эквивалент рада — доза любого излучения, обладающая тем же биологическим действием, что доза в 1 рад g-излучения. Коэффициенты качества приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Эквивалентная доза излучения сложного состава определяется по формуле:

где Dэкв  — эквивалентная поглощенная доза, бэр;

Dп,i и KKi  поглощенные дозы в радах и коэффициенты качества соответствующих компонент излучения.

Расчет доз, создаваемых источниками

b-, g-излучения.

На практике очень часто бывает оценить дозу излучения, которую получает человек при работе с радионуклидом и известным его энергетическим спектром, известной активности а, на известном расстоянии от него r, известное время t.

Расчет доз, создаваемых источниками g-излучения.

Предположим, что источник обладает энергетическим спектром с N линиями, энергия i-ой линии Еi, выход g-квантов на распад в i-ой линии спектра Рi, массовый коэффициент истинного поглощения g-излучения i-ой линии спектра mei, тогда в системе СИ получим значение дозы в Зв (зиверт) из следующего выражения [6]:

Однако существует более удобная формула, получаемая из вышеуказанной. Для этого сначала рассчитывают экспозиционную дозу в рентгенах (Р) по нижеприведенной формуле:

,

где Q-активность источника в мКи,

Кg  — ионизационная постоянная Р.см2/(ч.мКи),

r-расстояние до источника в см,

t-время облучения в ч.

Далее известно, что для биологической ткани, приближенно, экспозиционная доза в рентгенах численно равна поглощенной дозе в бэр.

Значение Кg  табулировано, но его можно вычислить по формуле:

где энергия выражена в МэВ, выходы g-квантов в долях единицы, а массовые коэффициенты истинного поглощения в см2/г.

Расчет доз, создаваемых источниками b- излучения.

Предположим, что имеется источник b- излучения с известными для него Еmax,i  и Rmax,i тогда можно рассчитать дозу, создаваемую источником, используя следующее выражение [6]:

где а-активность,

t-время,

m’i-линейный коэффициент ослабления b- излучения в воздухе.

Для выражения дозы в радах необходимо воспользоваться следующей формулой [6]:

,

где Q-активность источника в мКи,

r-расстояние до источника в см,

t-время облучения в ч,

Еmax,i-максимальная энергия источника, МэВ,

Rmax,i-максимальный пробег в г/см2.

Предельно допустимые дозы облучения.

Приведенные ниже значения предельных доз облучения, согласно НРБ- [4] определяются, как не наносящие вреда здоровью, при наблюдении современными методами за облучаемыми, при равномерном накоплении в течение 50-и лет (см таб.3).

Таблица 3 [6].

В группы входят различные органы и ткани. Разбиение на группы приведено в таблице 4:

Таблица 4.

В свете представленных данных необходимо проведение постоянного сравнения доз, получаемых работниками в сфере атомной энергетики, с предельными с целью защиты их от поражения радиацией.

Расчет защитных экранов от g-излучения.

Предположим, что имеется источник g-излучения сложного состава, создающий дозу D0,i  для каждой компоненты и полную дозу D0 без защитного экрана, и  известна предельная доза облучения Dпр, по данным НРБ, то сначала рассчитывают так называемую кратность ослабления ki для i-ой компоненты [6]:

а затем по таблице находят необходимую толщину защиты для имеющегося в наличие материала, выбирают максимальную и к ней прибавляют толщину слоя при k=2 для данной компоненты. Таким образом, можно вычислить толщину экрана для защиты от g-излучения из ряда доступных материалов (свинец, чугун, бетон).

Биологическое воздействие радиации.

Ионизирующее излучение в основном носит вред тем, что под его воздействием происходит разрушение генетического аппарата клеток, что приводит либо к их гибели, либо, что хуже для организма в целом, к трансформации с утраченной дифференцировкой. Такие клетки могут образовать злокачественную опухоль, прорастающую в органы и нарушающие их работу. При получении  определенной дозы облучения возникает так называемая лучевая болезнь [2], которая характеризуется поражением кроветворной системы, поражением слизистой оболочки тонкой кишки, нервной системы.

Степени тяжести лучевой болезни зависят от полученной организмом дозы. Существует острая и хроническая формы лучевой болезни.

Острая лучевая болезнь.

Острая лучевая болезнь развивается при кратковременном облучении всего организма, при получении им дозы от 1 до 100 и более Гр, а 1-3 дня. Летальным исходом, как правило, заканчиваются случаи, в которых организм получил более 10 Гр за 1-3 дня. При получении дозы до 10 Гр развивается острая лучевая болезнь 4-х степеней тяжести.

Острая лучевая болезнь легкой степени тяжести развивается при воздействии излучения в дозе 1-2.5 Гр. Первичная реакция (первые 2-3 дня) — головокружение, тошнота. Латентный период (около 1 месяца) — постепенное снижение первичных признаков. Восстановление полное.

Острая лучевая болезнь средней степени тяжести развивается при воздействии излучения в дозе 2.5-4 Гр. Первичная реакция (первые 1-2 часа) — головокружение, тошнота, рвота. Латентный период (около 25 дней) наличие изменения слизистых оболочек, инфекционных осложнений, возможен летальный исход.

Острая лучевая болезнь тяжелой степени развивается при воздействии излучения в дозе 4-10 Гр. Первичная реакция (первые 30-60 минут) — головная боль, повторная рвота, повышение температуры тела. Латентный период (около 15 дней) — инфекционные поражения, поражения слизистых оболочек, лихорадка. Частота летальных исходов выше, чем при средней степени тяжести.

Острая лучевая болезнь крайне тяжелой степени развивается при воздействии излучения в дозе более 10 Гр. Летальный исход почти неизбежен.

Лечение острой лучевой болезни заключается во введении в организм антибиотиков, с целью предотвратить инфекционные осложнения, введении в организм донорских тромбоцитов, пересадке костного мозга.

Хроническая лучевая болезнь возникает при ежедневном получении дозы в 0.005 Гр. Наблюдается развитие различных заболеваний, связанных с дисфункцией желез внутренней секреции, нарушение АД. Профилактика хронической лучевой болезни заключается в неукоснительном соблюдении принятых норм радиационной безопасности.

Заключение.

Несмотря на ту опасность, которую представляет атомная энергетика, она является той  экологически чистой индустрией, на которую возлагает свои надежды все передовое человечество. Маяки на трассе Северного морского пути и кардиостимуляторы сердца, АЭС и  ледоколы, системы пожарной охраны и g-дефектоскопы… вот, лишь далеко не полный список благ, где атомная энергетика успешно себя проявила. А сколько еще ждет впереди атомную энергетику трудно представить.

1. У.Я.Маргулис. Атомная энергия и радиационная безопасность. М., Энергоатомиздат, 1988г.

2. Краткая медицинская энциклопедия. В 2-хтомах /Под ред. академика РАМН В.И.Покровского. М.: НПО “Медицинская энциклопедия”, “Крон-Пресс” 1994.-Т.I.

3. Б.Льюин. Гены: Пер. с англ.-М.: Мир, 1987.

4. Нормы радиационной безопасности (НРБ-76.87) и Основы санитарных правил (ОСП-72/87). М., Энергоатомиздат, 1988г.

5. Радиоактивные индикаторы в химии. Основы метода: Учебное пособие для ун-тов/Лукьянов В.Б., Бердоносов С.С., Богатырев И.О. и др.; Под ред. Лукьянова В.Б.-3-е изд.-М.: Высш. шк.,  1985.

6.            Радиоактивные индикаторы в химии. Проведение эксперимента и обработка результатов. Учебное пособие для вузов. /Лукьянов В.Б., Бердоносов С.С., Богатырев И.О. и др.; М.: Высш. шк., 1977.

www.ronl.ru

Курсовая работа - Радиационная безопасность

Наверное, ни для кого не секрет, что вступление в 21 век немыслимо без такого источника энергии, каковым является атомное ядро. Для человечества те огромные запасы энергии, которые заключены внутри ядер являются практически неисчерпаемыми. Если в условиях современного роста населения Земли не будет произведен скорейший переход на ядерный источник энергии, то, в конце концов, настанет тот день, когда в топках и печах догорит последняя капля, горсть  природного топлива, и с этого рокового дня история человечества начнет стремительно продвигаться к своему логическому завершению (а может быть все начнется сначала, как в первобытные времена и...?).

Для того чтобы оценить все “плюсы” и “минусы”, которых вероятно столько же сколько и “плюсов”, но возникающих в совершенно других условиях, необходимо посмотреть на настоящее положение дел в области использования атомной энергии.

Атомная энергия широко применяется в большинстве отраслей промышленности. Контроль качества изделий, производящийся без их разрушения, может быть успешно осуществлен при использовании данного вида энергии. Получение новых полимеров, определение структуры и дефектов сплавов, исследование смазочных материалов в трущихся частях машин, холодная стерилизация перевязочных материалов и лекарственных средств, анализ жидких и газовых сред осуществляется с наибольшим успехом при непосредственном участии ядерной энергии.

Атомная энергия может быть переработана в другие виды, например, в электрическую (АЭС), энергию движения ледоколов или подводных лодок. Благодаря наличию ядерного реактора на борту ледокола имеется возможность круглогодичного плавания и, следовательно, навигации в северных широтах без частых дозаправок природным топливом [1].

Медицина также широко и успешно использует достижения в области атомной энергетики в лечении различных болезней таких, как злокачественные новообразования и неопухолевые заболевания. При лечении рака энергия, возникающая при распаде радионуклидов, используемых в медицине, поражает генетический аппарат трансформированных клеток, тем самым останавливает их рост [2].

При исследовании механизмов реакций в органической и неорганической химии используется метод меченых атомов. Этот метод сыграл немаловажную роль в обнаружении новых закономерностей в физике, медицине, металлургии, биологии [1]. Возможность определения генетического кода возникла после появления радиоавтографического анализа.

Обзор только позитивных аспектов использования атомной энергии рисует весьма радужную картину, но для оценки реальной ситуации, сложившейся в настоящий момент нельзя упускать из виду те негативные моменты, которые могут возникнуть при определенных условиях и привести к не всегда предсказуемым последствиям.

Наиболее чудовищное и смертельно опасное применение энергии ядер для всего человечества является развязывание атомной войны. Достаточно вспомнить, что  когда ядерный смерч разбушевавшейся материи уничтожил одномоментно 300 тыс. людских жизней, по данным прессы, при бомбардировке Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, то становится понятным опасение мировой общественности перед лицом этой грозной силы. Очевидно, что чем больше энергия используемая во благо, тем больше ее может быть использовано во зло.

Количество несчастных случаев, связанных с атомной энергетикой, на АЭС, значительно меньше, чем в других областях человеческой деятельности [3]. Тем не менее, несколько лет назад происшедшая авария в Чернобыле заставляет пересмотреть наше отношение к организации безопасности работы АЭС и защиты от неконтролируемого развития ядерной реакции. Необходимо дальнейшее снижение вероятности возникновения аварийных ситуаций, хотя вероятно, полностью избежать их никогда не удастся. Все же количество жертв на ЧАЭС удалось значительно снизить, благодаря самоотверженной работе спасателей, которые под час не жалея своей жизни шли на риск, ради того, чтобы обеспечить нормальную жизнь населению, проживавшему поблизости с местом трагедии.

Стремительное развитие техники и технологии, по всей видимости, остановить нельзя, несмотря на мрачные вехи истории прогресса, такие как авария на химическом заводе в Бхопале, унесшая 2.5 тыс. человек, взрыв емкостей со сжиженным газом под Мехико (400 чел. погибло и более 4000 получили ранения), авария летательных аппаратов “Челленджер”, “Титан”, “Дельта”. Все выше сказанное подводит к тому, что внедрение атомной энергетики является неизбежным процессом в рамках настоящего исторического развития общества. Замена органического топлива ядерным решит еще одну глобальную экологическую проблему, связанную с нарастающим загрязнением окружающей среды, уменьшением доли кислорода в воздухе и парниковым эффектом, возникшей при использовании в качестве топлива нефти, мазута, угля [3].

Для того чтобы внедрение атомной энергетики и использование радиоактивности в народном хозяйстве не принесло большего ущерба, чем тот, который наносится природе в настоящий момент существует специальная дисциплина, именующаяся радиационной безопасностью,  рассмотрение определения, целей и задач, а так же физических основ которой будет осуществлено в следующем разделе.

Физические основы радиационной безопасности.

Цели и задачи.

Радиационная безопасность — новая научно практическая дисциплина, возникшая с момента создания атомной промышленности, решающая комплекс теоретических и практических задач, связанных с уменьшением возможности возникновения аварийных ситуаций и несчастных случаев на радиационно-опасных объектах. Ниже освящается весь комплекс задач, стоящих перед радиационной безопасностью.

Первой задачей радиационной безопасности является разработка критериев:

а) для оценки ионизирующего излучения как вредного фактора воздействия на отдельных людей, популяцию в целом и объекты окружающей среды;

б) способов оценки и прогнозирования радиационной обстановки, а также путей приведения ее в соответствие с выработанными критериями безопасности на основе создания комплекса технических, медико-санитарных и административно-организационных мероприятий, направленных на обеспечение безопасности  в условиях применения атомной энергии в сфере человеческой деятельности.  

Для разработки критериев используются многолетние наблюдения за людьми, работающими на объектах с уровнем радиации, превышающим фон, а также эксперименты с животными, искусственно подвергаемыми облучению. Развертывание радиационной обстановки при аварийных ситуаций прогнозируется на основе математических расчетов и данных, полученных при изучении случившихся аварий за весь период развития атомной промышленности и энергетики [3]. 

В настоящий момент существует разработанная система допустимых пределов воздействия ионизирующего излучения на человеческий организм, оформленная в виде законодательных документов Норм Радиационной Безопасности (НРБ) [4].

Второй немаловажной задачей радиационной безопасности является разработка систем радиационного контроля. Различные условия эксплуатации радиационных установок, набор используемых радиоактивных веществ, экономия материальных средств диктуют необходимость осознанного выбора средств и частоты измерения уровня радиации, концентрации радиоактивных веществ. Так, при эксплуатацииg-дефектоскопов достаточно ограничиться контролем уровня g- излучения, а на радиохимических предприятиях наряду с указанным контролем необходимо проводить измерения концентрации радиоактивных газов в воздухе и уровень загрязнения рабочих помещений с целью не допустить пере облучение сотрудников.

Радиационная безопасность, кроме перечисленных выше задач, решает еще две функциональные задачи:

1) Снижение уровня облучения персонала и населения ниже (в крайнем случае, до) регламентируемого предела на основе следующих мероприятий: технических (создание защитных ограждений, автоматизация технологического процесса, очистка выбросов от радиоактивных веществ), медико-санитарных (обеспечение персонала средствами индивидуальной защиты-СИЗ, снабжение местных штабов ГО средствами защиты населения), организационных (создание специального графика работы в условиях пере облучения).

2)Создание эффективных систем радиационного контроля, позволяющих оперативно регистрировать изменения в радиационной обстановке.

Наконец необходимо отметить, что надежность систем радиационной безопасности намного выше, чем систем защиты  других отраслей промышленности. Это объясняется тем, что впервые использованная атомная энергия привела к серьезнейшим разрушениям и жертвам и тем самым вызвала относительно предвзятое отношение к ней, что пошло на пользу радиационной безопасности [3].

Теперь целесообразно перейти к вопросам воздействия ионизирующего излучения на вещество, видам облучения организма, а также расчету доз, получаемых организмом.

Ионизирующее излучение.

Излучение, взаимодействие которого со средой вызывает образование электрических зарядов называется ионизирующим [3]. Ионизирующее излучение представляет собой поток частиц, обладающих дискретным или непрерывным спектром энергии. Данные частицы могут иметь(a- частицы и электроны) или не иметь(g- кванты, нейтроны) электрического заряда.

При прохождении через вещество заряженных частиц происходит передача ими своей энергии, расходующейся на возбуждение и ионизацию атомов и молекул. Для количественного определения переданной веществу энергии вводят понятие линейной передачи энергии S:

S=dE/dl,

где dE-энергия, теряемая заряженной частицей в среде при прохождении элемента пути dl.

Заряженные частицы проходят разное расстояние в веществе в зависимости от их энергии и свойств мишени. Для количественного определения этого расстояния вводят понятие длины свободного пробега частицы. Можно показать, что длина свободного пробега обратно пропорциональна отношению Z/A, где Z-атомный номер атомов мишени, а А-их массовое число. В  мягкой биоткани пробег a- частиц составляет несколько десятков микрон, а электронов 0.02ч1.9 см[3].

g-кванты при прохождении через вещество способны взаимодействовать с ним тремя путями:

а) фотоэффект, при котором g-квант выбивает из электронной оболочки атома электрон и передает ему свою энергию;

б) комптоновское рассеяние, при котором g-квант выбивает из электронной оболочки атома электрон и передает ему часть своей энергии;

в) для g-квантов с энергиями превышающими 1.02 МэВ возможно образование электрон-позитронных пар при прохождении квантов в поле атомного ядра [6].

Нейтроны, проходя через вещество вызывают ядерные реакции так, что в конечном итоге образуются заряженные частицы.

В общем можно утверждать, что все виды перечисленных видов излучения являются ионизирующими. Далее необходимо рассмотреть каким образом ионизирующее излучение может воздействовать на организм.

Облучение организма.

Облучение организма можно подразделить на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение возникает в результате попадания потока частиц в организм извне. Такое облучение могут создавать технологические установки, содержащие радиоактивные изотопы или ускорители частиц. Воздействие источника внешнего облучения на организм зависит от той энергии, которую несут частицы, величины их свободного пробега, расстояния от источника и его активности, а также времени облучения. Наибольшую опасность представляют источники нейтронного и g-излучения, так как нейтроны и g-кванты обладают наибольшей проникающей способностью.

Внутреннее облучение вызывается попавшими в организм радиоактивными веществами. Наибольшую опасность представляют собой a- радиоактивные источники, поскольку вся энергия излучения поглощается в непосредственной близости от местонахождения источника, принося наибольший вред [6].

Дозиметрия.

Поглощенная и экспозиционная доза.

Для определения меры той части энергии, которая поглощена веществом при облучении ионизирующим излучением используют понятие поглощенной дозы:

Dп=dEп/dm,

где dEп-энергия, поглощаемая элементом вещества массой dm. Единица дозы — Гр (грей) равна 1 Дж/кг. Поглощенную дозу чаще всего выражают, используя внесистемную единицу “рад”:

1рад=0.01 Дж/кг

Мощность дозы Рп выражает дозу, полученную в единицу времени:

Рп=Dп/t,

где t-время облучения. Эту величину измеряют в рад/с или рад/ч:

1рад/с=0.01 Вт/кг.

Для измерения поглощенной дозы g-излучения используют непосредственно измеряемую величину экспозиционной дозы Dэ, которая выражает ту часть энергии потока g-квантов, которая пошла на образование фотоэлектронов, комптоновских электронов и электрон-позитронных пар. Единица измерения в системе СИ-Кл/кг.  Чаще измеряют экспозиционную дозу в рентгенах:

1Р=2.58.10-4 Кл/кг.

Мощность экспозиционной дозы обычно измеряют в мкР/ч.

Можно показать, что, приближенно,  поглощенная биологической тканью доза g-излучения численно равна экспозиционной дозе в воздухе [6]. Для этого необходимо соблюдения в системе “электронного равновесия" — условия, при котором все электроны, образующиеся в результате взаимодействия g-излучения со средой, полностью в ней поглощаются, что, по всей вероятности, и происходит в действительности.

Различные виды ионизирующего излучения по-разному воздействуют на биологическую ткань. Для введения количественной характеристики биологического воздействия на организм вводят так называемый “коэффициент качества излучения”, который зависит от величины линейной передачи энергии. Эта зависимость приведена в таблице1.

Таблица 1

Биологический эквивалент рада — доза любого излучения, обладающая тем же биологическим действием, что доза в 1 рад g-излучения. Коэффициенты качества приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Эквивалентная доза излучения сложного состава определяется по формуле:

где Dэкв  — эквивалентная поглощенная доза, бэр;

Dп,i и KKi  поглощенные дозы в радах и коэффициенты качества соответствующих компонент излучения.

Расчет доз, создаваемых источниками

b-, g-излучения.

На практике очень часто бывает оценить дозу излучения, которую получает человек при работе с радионуклидом и известным его энергетическим спектром, известной активности а, на известном расстоянии от него r, известное время t.

Расчет доз, создаваемых источниками g-излучения.

Предположим, что источник обладает энергетическим спектром с N линиями, энергия i-ой линии Еi, выход g-квантов на распад в i-ой линии спектра Рi, массовый коэффициент истинного поглощения g-излучения i-ой линии спектра mei, тогда в системе СИ получим значение дозы в Зв (зиверт) из следующего выражения [6]:

Однако существует более удобная формула, получаемая из вышеуказанной. Для этого сначала рассчитывают экспозиционную дозу в рентгенах (Р) по нижеприведенной формуле:

,

где Q-активность источника в мКи,

Кg  — ионизационная постоянная Р.см2/(ч.мКи),

r-расстояние до источника в см,

t-время облучения в ч.

Далее известно, что для биологической ткани, приближенно, экспозиционная доза в рентгенах численно равна поглощенной дозе в бэр.

Значение Кg  табулировано, но его можно вычислить по формуле:

где энергия выражена в МэВ, выходы g-квантов в долях единицы, а массовые коэффициенты истинного поглощения в см2/г.

Расчет доз, создаваемых источниками b- излучения.

Предположим, что имеется источник b- излучения с известными для него Еmax,i  и Rmax,i тогда можно рассчитать дозу, создаваемую источником, используя следующее выражение [6]:

где а-активность,

t-время,

m’i-линейный коэффициент ослабления b- излучения в воздухе.

Для выражения дозы в радах необходимо воспользоваться следующей формулой [6]:

,

где Q-активность источника в мКи,

r-расстояние до источника в см,

t-время облучения в ч,

Еmax,i-максимальная энергия источника, МэВ,

Rmax,i-максимальный пробег в г/см2.

Предельно допустимые дозы облучения.

Приведенные ниже значения предельных доз облучения, согласно НРБ- [4] определяются, как не наносящие вреда здоровью, при наблюдении современными методами за облучаемыми, при равномерном накоплении в течение 50-и лет (см таб.3).

Таблица 3 [6].

В группы входят различные органы и ткани. Разбиение на группы приведено в таблице 4:

Таблица 4.

В свете представленных данных необходимо проведение постоянного сравнения доз, получаемых работниками в сфере атомной энергетики, с предельными с целью защиты их от поражения радиацией.

Расчет защитных экранов от g-излучения.

Предположим, что имеется источник g-излучения сложного состава, создающий дозу D0,i  для каждой компоненты и полную дозу D0 без защитного экрана, и  известна предельная доза облучения Dпр, по данным НРБ, то сначала рассчитывают так называемую кратность ослабления ki для i-ой компоненты [6]:

а затем по таблице находят необходимую толщину защиты для имеющегося в наличие материала, выбирают максимальную и к ней прибавляют толщину слоя при k=2 для данной компоненты. Таким образом, можно вычислить толщину экрана для защиты от g-излучения из ряда доступных материалов (свинец, чугун, бетон).

Биологическое воздействие радиации.

Ионизирующее излучение в основном носит вред тем, что под его воздействием происходит разрушение генетического аппарата клеток, что приводит либо к их гибели, либо, что хуже для организма в целом, к трансформации с утраченной дифференцировкой. Такие клетки могут образовать злокачественную опухоль, прорастающую в органы и нарушающие их работу. При получении  определенной дозы облучения возникает так называемая лучевая болезнь [2], которая характеризуется поражением кроветворной системы, поражением слизистой оболочки тонкой кишки, нервной системы.

Степени тяжести лучевой болезни зависят от полученной организмом дозы. Существует острая и хроническая формы лучевой болезни.

Острая лучевая болезнь.

Острая лучевая болезнь развивается при кратковременном облучении всего организма, при получении им дозы от 1 до 100 и более Гр, а 1-3 дня. Летальным исходом, как правило, заканчиваются случаи, в которых организм получил более 10 Гр за 1-3 дня. При получении дозы до 10 Гр развивается острая лучевая болезнь 4-х степеней тяжести.

Острая лучевая болезнь легкой степени тяжести развивается при воздействии излучения в дозе 1-2.5 Гр. Первичная реакция (первые 2-3 дня) — головокружение, тошнота. Латентный период (около 1 месяца) — постепенное снижение первичных признаков. Восстановление полное.

Острая лучевая болезнь средней степени тяжести развивается при воздействии излучения в дозе 2.5-4 Гр. Первичная реакция (первые 1-2 часа) — головокружение, тошнота, рвота. Латентный период (около 25 дней) наличие изменения слизистых оболочек, инфекционных осложнений, возможен летальный исход.

Острая лучевая болезнь тяжелой степени развивается при воздействии излучения в дозе 4-10 Гр. Первичная реакция (первые 30-60 минут) — головная боль, повторная рвота, повышение температуры тела. Латентный период (около 15 дней) — инфекционные поражения, поражения слизистых оболочек, лихорадка. Частота летальных исходов выше, чем при средней степени тяжести.

Острая лучевая болезнь крайне тяжелой степени развивается при воздействии излучения в дозе более 10 Гр. Летальный исход почти неизбежен.

Лечение острой лучевой болезни заключается во введении в организм антибиотиков, с целью предотвратить инфекционные осложнения, введении в организм донорских тромбоцитов, пересадке костного мозга.

Хроническая лучевая болезнь возникает при ежедневном получении дозы в 0.005 Гр. Наблюдается развитие различных заболеваний, связанных с дисфункцией желез внутренней секреции, нарушение АД. Профилактика хронической лучевой болезни заключается в неукоснительном соблюдении принятых норм радиационной безопасности.

Заключение.

Несмотря на ту опасность, которую представляет атомная энергетика, она является той  экологически чистой индустрией, на которую возлагает свои надежды все передовое человечество. Маяки на трассе Северного морского пути и кардиостимуляторы сердца, АЭС и  ледоколы, системы пожарной охраны и g-дефектоскопы… вот, лишь далеко не полный список благ, где атомная энергетика успешно себя проявила. А сколько еще ждет впереди атомную энергетику трудно представить.

1. У.Я.Маргулис. Атомная энергия и радиационная безопасность. М., Энергоатомиздат, 1988г.

2. Краткая медицинская энциклопедия. В 2-хтомах /Под ред. академика РАМН В.И.Покровского. М.: НПО “Медицинская энциклопедия”, “Крон-Пресс” 1994.-Т.I.

3. Б.Льюин. Гены: Пер. с англ.-М.: Мир, 1987.

4. Нормы радиационной безопасности (НРБ-76.87) и Основы санитарных правил (ОСП-72/87). М., Энергоатомиздат, 1988г.

5. Радиоактивные индикаторы в химии. Основы метода: Учебное пособие для ун-тов/Лукьянов В.Б., Бердоносов С.С., Богатырев И.О. и др.; Под ред. Лукьянова В.Б.-3-е изд.-М.: Высш. шк.,  1985.

6.            Радиоактивные индикаторы в химии. Проведение эксперимента и обработка результатов. Учебное пособие для вузов. /Лукьянов В.Б., Бердоносов С.С., Богатырев И.О. и др.; М.: Высш. шк., 1977.

www.ronl.ru

Дипломная работа - Радиационная безопасность

Введение.

Наверное, ни для кого не секрет, что вступление в 21 век немыслимо без такого источника энергии, каковым является атомное ядро. Для человечества те огромные запасы энергии, которые заключены внутри ядер являются практически неисчерпаемыми. Если в условиях современного роста населения Земли не будет произведен скорейший переход на ядерный источник энергии, то, в конце концов, настанет тот день, когда в топках и печах догорит последняя капля, горсть природного топлива, и с этого рокового дня история человечества начнет стремительно продвигаться к своему логическому завершению (а может быть все начнется сначала, как в первобытные времена и...?).

Для того чтобы оценить все “плюсы” и “минусы”, которых вероятно столько же сколько и “плюсов”, но возникающих в совершенно других условиях, необходимо посмотреть на настоящее положение дел в области использования атомной энергии.

Атомная энергия широко применяется в большинстве отраслей промышленности. Контроль качества изделий, производящийся без их разрушения, может быть успешно осуществлен при использовании данного вида энергии. Получение новых полимеров, определение структуры и дефектов сплавов, исследование смазочных материалов в трущихся частях машин, холодная стерилизация перевязочных материалов и лекарственных средств, анализ жидких и газовых сред осуществляется с наибольшим успехом при непосредственном участии ядерной энергии.

Атомная энергия может быть переработана в другие виды, например, в электрическую (АЭС), энергию движения ледоколов или подводных лодок. Благодаря наличию ядерного реактора на борту ледокола имеется возможность круглогодичного плавания и, следовательно, навигации в северных широтах без частых дозаправок природным топливом [1].

Медицина также широко и успешно использует достижения в области атомной энергетики в лечении различных болезней таких, как злокачественные новообразования и неопухолевые заболевания. При лечении рака энергия, возникающая при распаде радионуклидов, используемых в медицине, поражает генетический аппарат трансформированных клеток, тем самым останавливает их рост [2].

При исследовании механизмов реакций в органической и неорганической химии используется метод меченых атомов. Этот метод сыграл немаловажную роль в обнаружении новых закономерностей в физике, медицине, металлургии, биологии [1]. Возможность определения генетического кода возникла после появления радиоавтографического анализа.

Обзор только позитивных аспектов использования атомной энергии рисует весьма радужную картину, но для оценки реальной ситуации, сложившейся в настоящий момент нельзя упускать из виду те негативные моменты, которые могут возникнуть при определенных условиях и привести к не всегда предсказуемым последствиям.

Наиболее чудовищное и смертельно опасное применение энергии ядер для всего человечества является развязывание атомной войны. Достаточно вспомнить, что когда ядерный смерч разбушевавшейся материи уничтожил одномоментно 300 тыс. людских жизней, по данным прессы, при бомбардировке Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, то становится понятным опасение мировой общественности перед лицом этой грозной силы. Очевидно, что чем больше энергия используемая во благо, тем больше ее может быть использовано во зло.

Количество несчастных случаев, связанных с атомной энергетикой, на АЭС, значительно меньше, чем в других областях человеческой деятельности [3]. Тем не менее, несколько лет назад происшедшая авария в Чернобыле заставляет пересмотреть наше отношение к организации безопасности работы АЭС и защиты от неконтролируемого развития ядерной реакции. Необходимо дальнейшее снижение вероятности возникновения аварийных ситуаций, хотя вероятно, полностью избежать их никогда не удастся. Все же количество жертв на ЧАЭС удалось значительно снизить, благодаря самоотверженной работе спасателей, которые под час не жалея своей жизни шли на риск, ради того, чтобы обеспечить нормальную жизнь населению, проживавшему поблизости с местом трагедии.

Стремительное развитие техники и технологии, по всей видимости, остановить нельзя, несмотря на мрачные вехи истории прогресса, такие как авария на химическом заводе в Бхопале, унесшая 2.5 тыс. человек, взрыв емкостей со сжиженным газом под Мехико (400 чел. погибло и более 4000 получили ранения), авария летательных аппаратов “Челленджер”, “Титан”, “Дельта”. Все выше сказанное подводит к тому, что внедрение атомной энергетики является неизбежным процессом в рамках настоящего исторического развития общества. Замена органического топлива ядерным решит еще одну глобальную экологическую проблему, связанную с нарастающим загрязнением окружающей среды, уменьшением доли кислорода в воздухе и парниковым эффектом, возникшей при использовании в качестве топлива нефти, мазута, угля [3].

Для того чтобы внедрение атомной энергетики и использование радиоактивности в народном хозяйстве не принесло большего ущерба, чем тот, который наносится природе в настоящий момент существует специальная дисциплина, именующаяся радиационной безопасностью, рассмотрение определения, целей и задач, а так же физических основ которой будет осуществлено в следующем разделе.

Физические основы радиационной безопасности.

Цели и задачи.

Радиационная безопасность — новая научно практическая дисциплина, возникшая с момента создания атомной промышленности, решающая комплекс теоретических и практических задач, связанных с уменьшением возможности возникновения аварийных ситуаций и несчастных случаев на радиационно-опасных объектах. Ниже освящается весь комплекс задач, стоящих перед радиационной безопасностью.

Первой задачей радиационной безопасности является разработка критериев:

а) для оценки ионизирующего излучения как вредного фактора воздействия на отдельных людей, популяцию в целом и объекты окружающей среды;

б) способов оценки и прогнозирования радиационной обстановки, а также путей приведения ее в соответствие с выработанными критериями безопасности на основе создания комплекса технических, медико-санитарных и административно-организационных мероприятий, направленных на обеспечение безопасности в условиях применения атомной энергии в сфере человеческой деятельности.

Для разработки критериев используются многолетние наблюдения за людьми, работающими на объектах с уровнем радиации, превышающим фон, а также эксперименты с животными, искусственно подвергаемыми облучению. Развертывание радиационной обстановки при аварийных ситуаций прогнозируется на основе математических расчетов и данных, полученных при изучении случившихся аварий за весь период развития атомной промышленности и энергетики [3].

В настоящий момент существует разработанная система допустимых пределов воздействия ионизирующего излучения на человеческий организм, оформленная в виде законодательных документов Норм Радиационной Безопасности (НРБ) [4].

Второй немаловажной задачей радиационной безопасности является разработка систем радиационного контроля. Различные условия эксплуатации радиационных установок, набор используемых радиоактивных веществ, экономия материальных средств диктуют необходимость осознанного выбора средств и частоты измерения уровня радиации, концентрации радиоактивных веществ. Так, при эксплуатацииg-дефектоскопов достаточно ограничиться контролем уровня g- излучения, а на радиохимических предприятиях наряду с указанным контролем необходимо проводить измерения концентрации радиоактивных газов в воздухе и уровень загрязнения рабочих помещений с целью не допустить пере облучение сотрудников.

Радиационная безопасность, кроме перечисленных выше задач, решает еще две функциональные задачи:

1) Снижение уровня облучения персонала и населения ниже (в крайнем случае, до) регламентируемого предела на основе следующих мероприятий: технических (создание защитных ограждений, автоматизация технологического процесса, очистка выбросов от радиоактивных веществ), медико-санитарных (обеспечение персонала средствами индивидуальной защиты-СИЗ, снабжение местных штабов ГО средствами защиты населения), организационных (создание специального графика работы в условиях пере облучения).

2)Создание эффективных систем радиационного контроля, позволяющих оперативно регистрировать изменения в радиационной обстановке.

Наконец необходимо отметить, что надежность систем радиационной безопасности намного выше, чем систем защиты других отраслей промышленности. Это объясняется тем, что впервые использованная атомная энергия привела к серьезнейшим разрушениям и жертвам и тем самым вызвала относительно предвзятое отношение к ней, что пошло на пользу радиационной безопасности [3].

Теперь целесообразно перейти к вопросам воздействия ионизирующего излучения на вещество, видам облучения организма, а также расчету доз, получаемых организмом.

Ионизирующее излучение.

Излучение, взаимодействие которого со средой вызывает образование электрических зарядов называется ионизирующим [3]. Ионизирующее излучение представляет собой поток частиц, обладающих дискретным или непрерывным спектром энергии. Данные частицы могут иметь(a- частицы и электроны) или не иметь(g- кванты, нейтроны) электрического заряда.

При прохождении через вещество заряженных частиц происходит передача ими своей энергии, расходующейся на возбуждение и ионизацию атомов и молекул. Для количественного определения переданной веществу энергии вводят понятие линейной передачи энергии S:

S=dE/dl,

где dE-энергия, теряемая заряженной частицей в среде при прохождении элемента пути dl.

Заряженные частицы проходят разное расстояние в веществе в зависимости от их энергии и свойств мишени. Для количественного определения этого расстояния вводят понятие длины свободного пробега частицы. Можно показать, что длина свободного пробега обратно пропорциональна отношению Z/A, где Z-атомный номер атомов мишени, а А-их массовое число. В мягкой биоткани пробег a- частиц составляет несколько десятков микрон, а электронов 0.02ч1.9 см[3].

g-кванты при прохождении через вещество способны взаимодействовать с ним тремя путями:

а) фотоэффект, при котором g-квант выбивает из электронной оболочки атома электрон и передает ему свою энергию;

б) комптоновское рассеяние, при котором g-квант выбивает из электронной оболочки атома электрон и передает ему часть своей энергии;

в) для g-квантов с энергиями превышающими 1.02 МэВ возможно образование электрон-позитронных пар при прохождении квантов в поле атомного ядра [6].

Нейтроны, проходя через вещество вызывают ядерные реакции так, что в конечном итоге образуются заряженные частицы.

В общем можно утверждать, что все виды перечисленных видов излучения являются ионизирующими. Далее необходимо рассмотреть каким образом ионизирующее излучение может воздействовать на организм.

Облучение организма.

Облучение организма можно подразделить на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение возникает в результате попадания потока частиц в организм извне. Такое облучение могут создавать технологические установки, содержащие радиоактивные изотопы или ускорители частиц. Воздействие источника внешнего облучения на организм зависит от той энергии, которую несут частицы, величины их свободного пробега, расстояния от источника и его активности, а также времени облучения. Наибольшую опасность представляют источники нейтронного и g-излучения, так как нейтроны и g-кванты обладают наибольшей проникающей способностью.

Внутреннее облучение вызывается попавшими в организм радиоактивными веществами. Наибольшую опасность представляют собой a- радиоактивные источники, поскольку вся энергия излучения поглощается в непосредственной близости от местонахождения источника, принося наибольший вред [6].

Дозиметрия.

Поглощенная и экспозиционная доза.

Для определения меры той части энергии, которая поглощена веществом при облучении ионизирующим излучением используют понятие поглощенной дозы:

Dп=dEп/dm,

где dEп-энергия, поглощаемая элементом вещества массой dm. Единица дозы — Гр (грей) равна 1 Дж/кг. Поглощенную дозу чаще всего выражают, используя внесистемную единицу “рад”:

1рад=0.01 Дж/кг

Мощность дозы Рп выражает дозу, полученную в единицу времени:

Рп=Dп/t,

где t-время облучения. Эту величину измеряют в рад/с или рад/ч:

1рад/с=0.01 Вт/кг.

Для измерения поглощенной дозы g-излучения используют непосредственно измеряемую величину экспозиционной дозы Dэ, которая выражает ту часть энергии потока g-квантов, которая пошла на образование фотоэлектронов, комптоновских электронов и электрон-позитронных пар. Единица измерения в системе СИ-Кл/кг. Чаще измеряют экспозиционную дозу в рентгенах:

1Р=2.58. 10-4 Кл/кг.

Мощность экспозиционной дозы обычно измеряют в мкР/ч.

Можно показать, что, приближенно, поглощенная биологической тканью доза g-излучения численно равна экспозиционной дозе в воздухе [6]. Для этого необходимо соблюдения в системе “электронного равновесия" — условия, при котором все электроны, образующиеся в результате взаимодействия g-излучения со средой, полностью в ней поглощаются, что, по всей вероятности, и происходит в действительности.

Биологический эквивалент рада.

Различные виды ионизирующего излучения по-разному воздействуют на биологическую ткань. Для введения количественной характеристики биологического воздействия на организм вводят так называемый “коэффициент качества излучения”, который зависит от величины линейной передачи энергии. Эта зависимость приведена в таблице1.

Таблица 1

Биологический эквивалент рада — доза любого излучения, обладающая тем же биологическим действием, что доза в 1 рад g-излучения. Коэффициенты качества приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Эквивалентная доза излучения сложного состава определяется по формуле:

где Dэкв — эквивалентная поглощенная доза, бэр;

Dп,i и KKi поглощенные дозы в радах и коэффициенты качества соответствующих компонент излучения.

Расчет доз, создаваемых источниками

b-, g-излучения.

На практике очень часто бывает оценить дозу излучения, которую получает человек при работе с радионуклидом и известным его энергетическим спектром, известной активности а, на известном расстоянии от него r, известное время t.

Расчет доз, создаваемых источниками g-излучения.

Предположим, что источник обладает энергетическим спектром с N линиями, энергия i-ой линии Еi, выход g-квантов на распад в i-ой линии спектра Рi, массовый коэффициент истинного поглощения g-излучения i-ой линии спектра mei, тогда в системе СИ получим значение дозы в Зв (зиверт)из следующего выражения [6]:

Однако существует более удобная формула, получаемая из вышеуказанной. Для этого сначала рассчитывают экспозиционную дозу в рентгенах (Р) по нижеприведенной формуле:

,

где Q-активность источника в мКи,

Кg — ионизационная постоянная Р. см2 /(ч. мКи),

r-расстояние до источника в см,

t-время облучения в ч.

Далее известно, что для биологической ткани, приближенно, экспозиционная доза в рентгенах численно равна поглощенной дозе в бэр.

Значение Кg табулировано, но его можно вычислить по формуле:

где энергия выражена в МэВ, выходы g-квантов в долях единицы, а массовые коэффициенты истинного поглощения в см2 /г.

Расчет доз, создаваемых источниками b- излучения.

Предположим, что имеется источник b- излучения с известными для него Еmax,i и Rmax,i тогда можно рассчитать дозу, создаваемую источником, используя следующее выражение [6]:

где а-активность,

t-время,

m’i -линейный коэффициент ослабления b- излучения в воздухе.

Для выражения дозы в радах необходимо воспользоваться следующей формулой [6]:

,

где Q-активность источника в мКи,

r-расстояние до источника в см,

t-время облучения в ч,

Еmax,i -максимальная энергия источника, МэВ,

Rmax,i -максимальный пробег в г/см2 .

Предельно допустимые дозы облучения.

Приведенные ниже значения предельных доз облучения, согласно НРБ- [4] определяются, как не наносящие вреда здоровью, при наблюдении современными методами за облучаемыми, при равномерном накоплении в течение 50-и лет (см таб.3).

Таблица 3 [6].

В группы входят различные органы и ткани. Разбиение на группы приведено в таблице 4:

Таблица 4.

В свете представленных данных необходимо проведение постоянного сравнения доз, получаемых работниками в сфере атомной энергетики, с предельными с целью защиты их от поражения радиацией.

Расчет защитных экранов от g-излучения.

Предположим, что имеется источник g-излучения сложного состава, создающий дозу D0,i для каждой компоненты и полную дозу D0без защитного экрана, и известна предельная доза облучения Dпр, по данным НРБ, то сначала рассчитывают так называемую кратность ослабления ki для i-ой компоненты [6]:

а затем по таблице находят необходимую толщину защиты для имеющегося в наличие материала, выбирают максимальную и к ней прибавляют толщину слоя при k=2 для данной компоненты. Таким образом, можно вычислить толщину экрана для защиты от g-излучения из ряда доступных материалов (свинец, чугун, бетон).

Биологическое воздействие радиации.

Ионизирующее излучение в основном носит вред тем, что под его воздействием происходит разрушение генетического аппарата клеток, что приводит либо к их гибели, либо, что хуже для организма в целом, к трансформации с утраченной дифференцировкой. Такие клетки могут образовать злокачественную опухоль, прорастающую в органы и нарушающие их работу. При получении определенной дозы облучения возникает так называемая лучевая болезнь [2], которая характеризуется поражением кроветворной системы, поражением слизистой оболочки тонкой кишки, нервной системы.

Степени тяжести лучевой болезни зависят от полученной организмом дозы. Существует острая и хроническая формы лучевой болезни.

Острая лучевая болезнь.

Острая лучевая болезнь развивается при кратковременном облучении всего организма, при получении им дозы от 1 до 100 и более Гр, а 1-3 дня. Летальным исходом, как правило, заканчиваются случаи, в которых организм получил более 10 Гр за 1-3 дня. При получении дозы до 10 Гр развивается острая лучевая болезнь 4-х степеней тяжести.

Острая лучевая болезнь легкой степени тяжести развивается при воздействии излучения в дозе 1-2.5 Гр. Первичная реакция (первые 2-3 дня) — головокружение, тошнота. Латентный период (около 1 месяца) — постепенное снижение первичных признаков. Восстановление полное.

Острая лучевая болезнь средней степени тяжести развивается при воздействии излучения в дозе 2.5-4 Гр. Первичная реакция (первые 1-2 часа) — головокружение, тошнота, рвота. Латентный период (около 25 дней) наличие изменения слизистых оболочек, инфекционных осложнений, возможен летальный исход.

Острая лучевая болезнь тяжелой степени развивается при воздействии излучения в дозе 4-10 Гр. Первичная реакция (первые 30-60 минут) — головная боль, повторная рвота, повышение температуры тела. Латентный период (около 15 дней) — инфекционные поражения, поражения слизистых оболочек, лихорадка. Частота летальных исходов выше, чем при средней степени тяжести.

Острая лучевая болезнь крайне тяжелой степени развивается при воздействии излучения в дозе более 10 Гр. Летальный исход почти неизбежен.

Лечение острой лучевой болезни заключается во введении в организм антибиотиков, с целью предотвратить инфекционные осложнения, введении в организм донорских тромбоцитов, пересадке костного мозга.

Хроническая лучевая болезнь возникает при ежедневном получении дозы в 0.005 Гр. Наблюдается развитие различных заболеваний, связанных с дисфункцией желез внутренней секреции, нарушение АД. Профилактика хронической лучевой болезни заключается в неукоснительном соблюдении принятых норм радиационной безопасности.

Заключение.

Несмотря на ту опасность, которую представляет атомная энергетика, она является той экологически чистой индустрией, на которую возлагает свои надежды все передовое человечество. Маяки на трассе Северного морского пути и кардиостимуляторы сердца, АЭС и ледоколы, системы пожарной охраны и g-дефектоскопы… вот, лишь далеко не полный список благ, где атомная энергетика успешно себя проявила. А сколько еще ждет впереди атомную энергетику трудно представить.

Список литературы

1. У.Я.Маргулис. Атомная энергия и радиационная безопасность. М., Энергоатомиздат, 1988г.

2. Краткая медицинская энциклопедия. В 2-хтомах /Под ред. академика РАМН В.И.Покровского. М.: НПО “Медицинская энциклопедия”, “Крон-Пресс” 1994.-Т.I.

3. Б.Льюин. Гены: Пер. с англ.-М.: Мир, 1987.

4. Нормы радиационной безопасности (НРБ-76.87) и Основы санитарных правил (ОСП-72/87). М., Энергоатомиздат, 1988г.

5. Радиоактивные индикаторы в химии. Основы метода: Учебное пособие для ун-тов/Лукьянов В.Б., Бердоносов С.С., Богатырев И.О. и др.; Под ред. Лукьянова В.Б.-3-е изд.-М.: Высш. шк., 1985.

6. Радиоактивные индикаторы в химии. Проведение эксперимента и обработка результатов. Учебное пособие для вузов. /Лукьянов В.Б., Бердоносов С.С., Богатырев И.О. и др.; М.: Высш. шк., 1977.

www.ronl.ru

Дипломная работа - Радиационная безопасность

Наверное, ни для кого не секрет, что вступление в 21 век немыслимо без такого источника энергии, каковым является атомное ядро. Для человечества те огромные запасы энергии, которые заключены внутри ядер являются практически неисчерпаемыми. Если в условиях современного роста населения Земли не будет произведен скорейший переход на ядерный источник энергии, то, в конце концов, настанет тот день, когда в топках и печах догорит последняя капля, горсть  природного топлива, и с этого рокового дня история человечества начнет стремительно продвигаться к своему логическому завершению (а может быть все начнется сначала, как в первобытные времена и...?).

Для того чтобы оценить все “плюсы” и “минусы”, которых вероятно столько же сколько и “плюсов”, но возникающих в совершенно других условиях, необходимо посмотреть на настоящее положение дел в области использования атомной энергии.

Атомная энергия широко применяется в большинстве отраслей промышленности. Контроль качества изделий, производящийся без их разрушения, может быть успешно осуществлен при использовании данного вида энергии. Получение новых полимеров, определение структуры и дефектов сплавов, исследование смазочных материалов в трущихся частях машин, холодная стерилизация перевязочных материалов и лекарственных средств, анализ жидких и газовых сред осуществляется с наибольшим успехом при непосредственном участии ядерной энергии.

Атомная энергия может быть переработана в другие виды, например, в электрическую (АЭС), энергию движения ледоколов или подводных лодок. Благодаря наличию ядерного реактора на борту ледокола имеется возможность круглогодичного плавания и, следовательно, навигации в северных широтах без частых дозаправок природным топливом [1].

Медицина также широко и успешно использует достижения в области атомной энергетики в лечении различных болезней таких, как злокачественные новообразования и неопухолевые заболевания. При лечении рака энергия, возникающая при распаде радионуклидов, используемых в медицине, поражает генетический аппарат трансформированных клеток, тем самым останавливает их рост [2].

При исследовании механизмов реакций в органической и неорганической химии используется метод меченых атомов. Этот метод сыграл немаловажную роль в обнаружении новых закономерностей в физике, медицине, металлургии, биологии [1]. Возможность определения генетического кода возникла после появления радиоавтографического анализа.

Обзор только позитивных аспектов использования атомной энергии рисует весьма радужную картину, но для оценки реальной ситуации, сложившейся в настоящий момент нельзя упускать из виду те негативные моменты, которые могут возникнуть при определенных условиях и привести к не всегда предсказуемым последствиям.

Наиболее чудовищное и смертельно опасное применение энергии ядер для всего человечества является развязывание атомной войны. Достаточно вспомнить, что  когда ядерный смерч разбушевавшейся материи уничтожил одномоментно 300 тыс. людских жизней, по данным прессы, при бомбардировке Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, то становится понятным опасение мировой общественности перед лицом этой грозной силы. Очевидно, что чем больше энергия используемая во благо, тем больше ее может быть использовано во зло.

Количество несчастных случаев, связанных с атомной энергетикой, на АЭС, значительно меньше, чем в других областях человеческой деятельности [3]. Тем не менее, несколько лет назад происшедшая авария в Чернобыле заставляет пересмотреть наше отношение к организации безопасности работы АЭС и защиты от неконтролируемого развития ядерной реакции. Необходимо дальнейшее снижение вероятности возникновения аварийных ситуаций, хотя вероятно, полностью избежать их никогда не удастся. Все же количество жертв на ЧАЭС удалось значительно снизить, благодаря самоотверженной работе спасателей, которые под час не жалея своей жизни шли на риск, ради того, чтобы обеспечить нормальную жизнь населению, проживавшему поблизости с местом трагедии.

Стремительное развитие техники и технологии, по всей видимости, остановить нельзя, несмотря на мрачные вехи истории прогресса, такие как авария на химическом заводе в Бхопале, унесшая 2.5 тыс. человек, взрыв емкостей со сжиженным газом под Мехико (400 чел. погибло и более 4000 получили ранения), авария летательных аппаратов “Челленджер”, “Титан”, “Дельта”. Все выше сказанное подводит к тому, что внедрение атомной энергетики является неизбежным процессом в рамках настоящего исторического развития общества. Замена органического топлива ядерным решит еще одну глобальную экологическую проблему, связанную с нарастающим загрязнением окружающей среды, уменьшением доли кислорода в воздухе и парниковым эффектом, возникшей при использовании в качестве топлива нефти, мазута, угля [3].

Для того чтобы внедрение атомной энергетики и использование радиоактивности в народном хозяйстве не принесло большего ущерба, чем тот, который наносится природе в настоящий момент существует специальная дисциплина, именующаяся радиационной безопасностью,  рассмотрение определения, целей и задач, а так же физических основ которой будет осуществлено в следующем разделе.

Физические основы радиационной безопасности.

Цели и задачи.

Радиационная безопасность — новая научно практическая дисциплина, возникшая с момента создания атомной промышленности, решающая комплекс теоретических и практических задач, связанных с уменьшением возможности возникновения аварийных ситуаций и несчастных случаев на радиационно-опасных объектах. Ниже освящается весь комплекс задач, стоящих перед радиационной безопасностью.

Первой задачей радиационной безопасности является разработка критериев:

а) для оценки ионизирующего излучения как вредного фактора воздействия на отдельных людей, популяцию в целом и объекты окружающей среды;

б) способов оценки и прогнозирования радиационной обстановки, а также путей приведения ее в соответствие с выработанными критериями безопасности на основе создания комплекса технических, медико-санитарных и административно-организационных мероприятий, направленных на обеспечение безопасности  в условиях применения атомной энергии в сфере человеческой деятельности.  

Для разработки критериев используются многолетние наблюдения за людьми, работающими на объектах с уровнем радиации, превышающим фон, а также эксперименты с животными, искусственно подвергаемыми облучению. Развертывание радиационной обстановки при аварийных ситуаций прогнозируется на основе математических расчетов и данных, полученных при изучении случившихся аварий за весь период развития атомной промышленности и энергетики [3]. 

В настоящий момент существует разработанная система допустимых пределов воздействия ионизирующего излучения на человеческий организм, оформленная в виде законодательных документов Норм Радиационной Безопасности (НРБ) [4].

Второй немаловажной задачей радиационной безопасности является разработка систем радиационного контроля. Различные условия эксплуатации радиационных установок, набор используемых радиоактивных веществ, экономия материальных средств диктуют необходимость осознанного выбора средств и частоты измерения уровня радиации, концентрации радиоактивных веществ. Так, при эксплуатацииg-дефектоскопов достаточно ограничиться контролем уровня g- излучения, а на радиохимических предприятиях наряду с указанным контролем необходимо проводить измерения концентрации радиоактивных газов в воздухе и уровень загрязнения рабочих помещений с целью не допустить пере облучение сотрудников.

Радиационная безопасность, кроме перечисленных выше задач, решает еще две функциональные задачи:

1) Снижение уровня облучения персонала и населения ниже (в крайнем случае, до) регламентируемого предела на основе следующих мероприятий: технических (создание защитных ограждений, автоматизация технологического процесса, очистка выбросов от радиоактивных веществ), медико-санитарных (обеспечение персонала средствами индивидуальной защиты-СИЗ, снабжение местных штабов ГО средствами защиты населения), организационных (создание специального графика работы в условиях пере облучения).

2)Создание эффективных систем радиационного контроля, позволяющих оперативно регистрировать изменения в радиационной обстановке.

Наконец необходимо отметить, что надежность систем радиационной безопасности намного выше, чем систем защиты  других отраслей промышленности. Это объясняется тем, что впервые использованная атомная энергия привела к серьезнейшим разрушениям и жертвам и тем самым вызвала относительно предвзятое отношение к ней, что пошло на пользу радиационной безопасности [3].

Теперь целесообразно перейти к вопросам воздействия ионизирующего излучения на вещество, видам облучения организма, а также расчету доз, получаемых организмом.

Ионизирующее излучение.

Излучение, взаимодействие которого со средой вызывает образование электрических зарядов называется ионизирующим [3]. Ионизирующее излучение представляет собой поток частиц, обладающих дискретным или непрерывным спектром энергии. Данные частицы могут иметь(a- частицы и электроны) или не иметь(g- кванты, нейтроны) электрического заряда.

При прохождении через вещество заряженных частиц происходит передача ими своей энергии, расходующейся на возбуждение и ионизацию атомов и молекул. Для количественного определения переданной веществу энергии вводят понятие линейной передачи энергии S:

S=dE/dl,

где dE-энергия, теряемая заряженной частицей в среде при прохождении элемента пути dl.

Заряженные частицы проходят разное расстояние в веществе в зависимости от их энергии и свойств мишени. Для количественного определения этого расстояния вводят понятие длины свободного пробега частицы. Можно показать, что длина свободного пробега обратно пропорциональна отношению Z/A, где Z-атомный номер атомов мишени, а А-их массовое число. В  мягкой биоткани пробег a- частиц составляет несколько десятков микрон, а электронов 0.02ч1.9 см[3].

g-кванты при прохождении через вещество способны взаимодействовать с ним тремя путями:

а) фотоэффект, при котором g-квант выбивает из электронной оболочки атома электрон и передает ему свою энергию;

б) комптоновское рассеяние, при котором g-квант выбивает из электронной оболочки атома электрон и передает ему часть своей энергии;

в) для g-квантов с энергиями превышающими 1.02 МэВ возможно образование электрон-позитронных пар при прохождении квантов в поле атомного ядра [6].

Нейтроны, проходя через вещество вызывают ядерные реакции так, что в конечном итоге образуются заряженные частицы.

В общем можно утверждать, что все виды перечисленных видов излучения являются ионизирующими. Далее необходимо рассмотреть каким образом ионизирующее излучение может воздействовать на организм.

Облучение организма.

Облучение организма можно подразделить на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение возникает в результате попадания потока частиц в организм извне. Такое облучение могут создавать технологические установки, содержащие радиоактивные изотопы или ускорители частиц. Воздействие источника внешнего облучения на организм зависит от той энергии, которую несут частицы, величины их свободного пробега, расстояния от источника и его активности, а также времени облучения. Наибольшую опасность представляют источники нейтронного и g-излучения, так как нейтроны и g-кванты обладают наибольшей проникающей способностью.

Внутреннее облучение вызывается попавшими в организм радиоактивными веществами. Наибольшую опасность представляют собой a- радиоактивные источники, поскольку вся энергия излучения поглощается в непосредственной близости от местонахождения источника, принося наибольший вред [6].

Дозиметрия.

Поглощенная и экспозиционная доза.

Для определения меры той части энергии, которая поглощена веществом при облучении ионизирующим излучением используют понятие поглощенной дозы:

Dп=dEп/dm,

где dEп-энергия, поглощаемая элементом вещества массой dm. Единица дозы — Гр (грей) равна 1 Дж/кг. Поглощенную дозу чаще всего выражают, используя внесистемную единицу “рад”:

1рад=0.01 Дж/кг

Мощность дозы Рп выражает дозу, полученную в единицу времени:

Рп=Dп/t,

где t-время облучения. Эту величину измеряют в рад/с или рад/ч:

1рад/с=0.01 Вт/кг.

Для измерения поглощенной дозы g-излучения используют непосредственно измеряемую величину экспозиционной дозы Dэ, которая выражает ту часть энергии потока g-квантов, которая пошла на образование фотоэлектронов, комптоновских электронов и электрон-позитронных пар. Единица измерения в системе СИ-Кл/кг.  Чаще измеряют экспозиционную дозу в рентгенах:

1Р=2.58.10-4 Кл/кг.

Мощность экспозиционной дозы обычно измеряют в мкР/ч.

Можно показать, что, приближенно,  поглощенная биологической тканью доза g-излучения численно равна экспозиционной дозе в воздухе [6]. Для этого необходимо соблюдения в системе “электронного равновесия" — условия, при котором все электроны, образующиеся в результате взаимодействия g-излучения со средой, полностью в ней поглощаются, что, по всей вероятности, и происходит в действительности.

Различные виды ионизирующего излучения по-разному воздействуют на биологическую ткань. Для введения количественной характеристики биологического воздействия на организм вводят так называемый “коэффициент качества излучения”, который зависит от величины линейной передачи энергии. Эта зависимость приведена в таблице1.

Таблица 1

Биологический эквивалент рада — доза любого излучения, обладающая тем же биологическим действием, что доза в 1 рад g-излучения. Коэффициенты качества приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Эквивалентная доза излучения сложного состава определяется по формуле:

где Dэкв  — эквивалентная поглощенная доза, бэр;

Dп,i и KKi  поглощенные дозы в радах и коэффициенты качества соответствующих компонент излучения.

Расчет доз, создаваемых источниками

b-, g-излучения.

На практике очень часто бывает оценить дозу излучения, которую получает человек при работе с радионуклидом и известным его энергетическим спектром, известной активности а, на известном расстоянии от него r, известное время t.

Расчет доз, создаваемых источниками g-излучения.

Предположим, что источник обладает энергетическим спектром с N линиями, энергия i-ой линии Еi, выход g-квантов на распад в i-ой линии спектра Рi, массовый коэффициент истинного поглощения g-излучения i-ой линии спектра mei, тогда в системе СИ получим значение дозы в Зв (зиверт) из следующего выражения [6]:

Однако существует более удобная формула, получаемая из вышеуказанной. Для этого сначала рассчитывают экспозиционную дозу в рентгенах (Р) по нижеприведенной формуле:

,

где Q-активность источника в мКи,

Кg  — ионизационная постоянная Р.см2/(ч.мКи),

r-расстояние до источника в см,

t-время облучения в ч.

Далее известно, что для биологической ткани, приближенно, экспозиционная доза в рентгенах численно равна поглощенной дозе в бэр.

Значение Кg  табулировано, но его можно вычислить по формуле:

где энергия выражена в МэВ, выходы g-квантов в долях единицы, а массовые коэффициенты истинного поглощения в см2/г.

Расчет доз, создаваемых источниками b- излучения.

Предположим, что имеется источник b- излучения с известными для него Еmax,i  и Rmax,i тогда можно рассчитать дозу, создаваемую источником, используя следующее выражение [6]:

где а-активность,

t-время,

m’i-линейный коэффициент ослабления b- излучения в воздухе.

Для выражения дозы в радах необходимо воспользоваться следующей формулой [6]:

,

где Q-активность источника в мКи,

r-расстояние до источника в см,

t-время облучения в ч,

Еmax,i-максимальная энергия источника, МэВ,

Rmax,i-максимальный пробег в г/см2.

Предельно допустимые дозы облучения.

Приведенные ниже значения предельных доз облучения, согласно НРБ- [4] определяются, как не наносящие вреда здоровью, при наблюдении современными методами за облучаемыми, при равномерном накоплении в течение 50-и лет (см таб.3).

Таблица 3 [6].

В группы входят различные органы и ткани. Разбиение на группы приведено в таблице 4:

Таблица 4.

В свете представленных данных необходимо проведение постоянного сравнения доз, получаемых работниками в сфере атомной энергетики, с предельными с целью защиты их от поражения радиацией.

Расчет защитных экранов от g-излучения.

Предположим, что имеется источник g-излучения сложного состава, создающий дозу D0,i  для каждой компоненты и полную дозу D0 без защитного экрана, и  известна предельная доза облучения Dпр, по данным НРБ, то сначала рассчитывают так называемую кратность ослабления ki для i-ой компоненты [6]:

а затем по таблице находят необходимую толщину защиты для имеющегося в наличие материала, выбирают максимальную и к ней прибавляют толщину слоя при k=2 для данной компоненты. Таким образом, можно вычислить толщину экрана для защиты от g-излучения из ряда доступных материалов (свинец, чугун, бетон).

Биологическое воздействие радиации.

Ионизирующее излучение в основном носит вред тем, что под его воздействием происходит разрушение генетического аппарата клеток, что приводит либо к их гибели, либо, что хуже для организма в целом, к трансформации с утраченной дифференцировкой. Такие клетки могут образовать злокачественную опухоль, прорастающую в органы и нарушающие их работу. При получении  определенной дозы облучения возникает так называемая лучевая болезнь [2], которая характеризуется поражением кроветворной системы, поражением слизистой оболочки тонкой кишки, нервной системы.

Степени тяжести лучевой болезни зависят от полученной организмом дозы. Существует острая и хроническая формы лучевой болезни.

Острая лучевая болезнь.

Острая лучевая болезнь развивается при кратковременном облучении всего организма, при получении им дозы от 1 до 100 и более Гр, а 1-3 дня. Летальным исходом, как правило, заканчиваются случаи, в которых организм получил более 10 Гр за 1-3 дня. При получении дозы до 10 Гр развивается острая лучевая болезнь 4-х степеней тяжести.

Острая лучевая болезнь легкой степени тяжести развивается при воздействии излучения в дозе 1-2.5 Гр. Первичная реакция (первые 2-3 дня) — головокружение, тошнота. Латентный период (около 1 месяца) — постепенное снижение первичных признаков. Восстановление полное.

Острая лучевая болезнь средней степени тяжести развивается при воздействии излучения в дозе 2.5-4 Гр. Первичная реакция (первые 1-2 часа) — головокружение, тошнота, рвота. Латентный период (около 25 дней) наличие изменения слизистых оболочек, инфекционных осложнений, возможен летальный исход.

Острая лучевая болезнь тяжелой степени развивается при воздействии излучения в дозе 4-10 Гр. Первичная реакция (первые 30-60 минут) — головная боль, повторная рвота, повышение температуры тела. Латентный период (около 15 дней) — инфекционные поражения, поражения слизистых оболочек, лихорадка. Частота летальных исходов выше, чем при средней степени тяжести.

Острая лучевая болезнь крайне тяжелой степени развивается при воздействии излучения в дозе более 10 Гр. Летальный исход почти неизбежен.

Лечение острой лучевой болезни заключается во введении в организм антибиотиков, с целью предотвратить инфекционные осложнения, введении в организм донорских тромбоцитов, пересадке костного мозга.

Хроническая лучевая болезнь возникает при ежедневном получении дозы в 0.005 Гр. Наблюдается развитие различных заболеваний, связанных с дисфункцией желез внутренней секреции, нарушение АД. Профилактика хронической лучевой болезни заключается в неукоснительном соблюдении принятых норм радиационной безопасности.

Заключение.

Несмотря на ту опасность, которую представляет атомная энергетика, она является той  экологически чистой индустрией, на которую возлагает свои надежды все передовое человечество. Маяки на трассе Северного морского пути и кардиостимуляторы сердца, АЭС и  ледоколы, системы пожарной охраны и g-дефектоскопы… вот, лишь далеко не полный список благ, где атомная энергетика успешно себя проявила. А сколько еще ждет впереди атомную энергетику трудно представить.

1. У.Я.Маргулис. Атомная энергия и радиационная безопасность. М., Энергоатомиздат, 1988г.

2. Краткая медицинская энциклопедия. В 2-хтомах /Под ред. академика РАМН В.И.Покровского. М.: НПО “Медицинская энциклопедия”, “Крон-Пресс” 1994.-Т.I.

3. Б.Льюин. Гены: Пер. с англ.-М.: Мир, 1987.

4. Нормы радиационной безопасности (НРБ-76.87) и Основы санитарных правил (ОСП-72/87). М., Энергоатомиздат, 1988г.

5. Радиоактивные индикаторы в химии. Основы метода: Учебное пособие для ун-тов/Лукьянов В.Б., Бердоносов С.С., Богатырев И.О. и др.; Под ред. Лукьянова В.Б.-3-е изд.-М.: Высш. шк.,  1985.

6.            Радиоактивные индикаторы в химии. Проведение эксперимента и обработка результатов. Учебное пособие для вузов. /Лукьянов В.Б., Бердоносов С.С., Богатырев И.О. и др.; М.: Высш. шк., 1977.

www.ronl.ru

Реферат - Радиационная безопасность понятие и сущность

Реферат на тему

Радиационная безопасность человека

Выполнила ученица

1 курса

факультета почвоведения Конопляникова Юлия

Содержание

Глава 1. Определение понятия…………………………………………3

Глава 2. Влияние ионизирующего излучения на человека…………..5

Глава 3. Способы защиты от ионизирующего излучения……………7

Глава 4. Действия при возникновении радиационной опасности…...8

Литература……………………………………………………….………9

Глава 1. Определение понятия.

Радиационная безопасность — состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.

Ионизирующее излучение — излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных типов. [1]

Наиболее значимы следующие типы ионизирующего излучения:

· коротковолновое электромагнитное излучение (рентгеновское и гамма-излучения),

· потоки заряженных частиц: бета-частиц (электронов и позитронов), альфа-частиц (ядер атома гелия-4), протонов, других ионов, мюонов и др., а также нейтронов. [2]

Источники ионизирующего излучения могут быть природные и искусственные.

В природе ионизирующее излучение обычно генерируется в результате

· спонтанного радиоактивного распада радионуклидов,

· ядерных реакций (синтез и индуцированное деление ядер, захват протонов, нейтронов, альфа-частиц и др.),

· ускорения заряженных частиц в космосе (природа такого ускорения космических частиц до конца не ясна).

Искусственными источниками ионизирующего излучения являются:

· искусственные радионуклиды (генерируют альфа-, бета- и гамма-излучения),

· ядерные реакторы (генерируют главным образом нейтронное и гамма-излучение),

· радионуклидные нейтронные источники,

· ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение), рентгеновские аппараты (генерируют тормозное рентгеновское излучение).

· медицинские препараты,

· многочисленные контрольно-измерительные устройства (дефектоскопия металлов, контроль качества сварных соединений), которые используются в сельском хозяйстве, геологической разведке, при борьбе со статическим электричеством и др. [3], [4]

В России радиационная безопасность регулируется федеральным законом от 9 января 1996 г. N 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения» (с изменениями от 22 августа 2004 г.), принятом Государственной Думой 5 декабря 1995 года, определяющим правовые основы обеспечения радиационной безопасности населения в целях охраны его здоровья.

Глава 2. Влияние ионизирующего излучения на человека.

Существуют различные виды воздействия ионизирующего излучения на организмы. Характер воздействия в значительной степени зависит от того, находится ли радионуклид внутри организма (таким образом организм подвергается внутреннему облучению) или он расположен вне организма (внешнее облучение).

Воздействие на организм a-частиц.

a-Частицы (ядра ) из-за своего сравнительно большого заряда (+ 2) и большой массы испытывают частые столкновения с молекулами и атомами среды и поэтому растрачивают всю энергию на небольшом пути. Длина пробега a-частиц в воздухе не превышает 10 см, а путь, который они проходят в тканях человека, составляет десятые доли миллиметра. Таким образом, если источник a-частиц расположен, например, на расстоянии 1 м от человека, то до него они просто не долетят, как бы ни была велика активность источника. Поэтому роль a-радиоактивных нуклидов во внешнем облучении организма ничтожна.

Но если такой радионуклид попал внутрь организма (с воздухом, водой или пищей), то вся энергия a-частиц будет израсходована на небольшом отрезке, причем встретившиеся на их пути молекулы будут разрушены (превратятся в ионы или нейтральные химически очень активные частицы, свободные радикалы). Свободные радикалы вступают в новые химические реакции с молекулами, составляющими организм. Эти реакции носят цепной характер. В результате в организме накапливаются заметные количества чужеродных, часто сильно ядовитых веществ. Конечно, прохождение через организм одной или даже десяти a-частиц вреда не принесет — слишком мало число образовавшихся при этом свободных радикалов и ионов. Но если число попавших в организм ядер a-радионуклида велико, может наступить его серьезное поражение — лучевая болезнь.

Важно, что после прохождения a-частиц через клетки организма (впрочем, похожее воздействие оказывают b-частицы и g-лучи), в них могут происходить нежелательные нарушения (мутации) наследственных структур. Эти нарушения могут стать причиной онкологических и наследственных заболеваний.

Вредное воздействие на организм b-частицы могут оказать как при внутреннем, так и при внешнем облучении. Длина пробега b-частиц в тканях организма значительно больше, чем a-частиц. При этом разрушенные молекулы располагаются не так близко друг к другу, как в случае воздействия a-частиц, и поэтому при одинаковом числе прошедших через организм частиц обоих видов и их равной исходной энергии вред от воздействия b-частиц меньше.

g-Лучи обладают намного более высокой проникающей способностью. Они проходят через ткани тела на значительно большие расстояния, чем a- или b-частицы. Поэтому, если g-излучатель находится внутри организма, испускаемое им g-излучение поглощается в организме обычно только частично (производя в нем при поглощении те же разрушения, что и a- или b-излучение). Частично же g-излучение покидает организм. Разумеется, эта его часть вредного воздействия на организм не оказывает. Вред от g-излучения в большой степени может проявиться при внешнем облучении, даже тогда, когда источник g-излучения расположен от организма на большом расстоянии и находится, например, за бетонной стеной. [5]

Таким образом, воздействие ионизирующего излучения может повреждать клетки человеческого организма двумя способами. Один из них – генетические повреждения, которые изменяют гены и хромосомы. Они могут проявиться в виде генетических дефектов у потомков. Другой способ – соматические повреждения, которые наносят вред в течение жизни. Примерами служат ожоги, некоторые виды лейкемии, выкидыши, глазные катаракты, раковые заболевания костей, щитовидной железы, молочной железы и лёгких, а также лучевая болезнь.

Глава 3. Способы защиты от ионизирующего излучения.

Методы и средства защиты от ионизирующих излучений включают в себя организационные, гигиенические, технические и лечебно-профилактические мероприятия, а именно:

· увеличение расстояния между оператором и источником;

· сокращение продолжительности работы в поле излучения;

· экранирование источника излучения;

· дистанционное управление;

· использование манипуляторов и роботов;

· полная автоматизация технологического процесса;

· использование средств индивидуальной защиты и предупреждение знаком радиационной опасности;

· постоянный контроль уровня излучения и доз облучения персонала.

— знак радиационной опасности.

Защита от внутреннего облучения заключается в устранении непосредственного контакта работающих с радиоактивными источниками и предотвращение попадания их излучения в воздух рабочей зоны.

Необходимо руководствоваться нормами радиационной безопасности, в которых приведены категории облучаемых лиц, дозовые пределы и мероприятия по защите, и санитарными правилами, которые регламентируют размещение помещений и установок, место работ, порядок получения, учета и хранения источников излучения, требования к вентиляции, пылегазоочистке, обезвреживанию радиоактивных отходов и др. [6]

Глава 4. Действия при возникновении радиационной опасности.

При сообщении о радиационной опасности населению необходимо оперативно выполнить следующие мероприятия:

1. Укрыться за стенами (деревянные стены ослабляют ионизирующее излучение в 2 раза, кирпичные – в 10 раз, углублённые деревянные укрытия – в 7 раз, кирпичные или бетонные – в 40 – 100 раз).

2. Закрыть форточки, люки, уплотнить рамы и дверные проёмы.

3. Создать запас питьевой воды в закрытых сосудах.

4. Провести йодную профилактику: таблетки йодистого калия принимать после еды с чаем или водой 1 раз в день в течение 7 суток по 1 таблетке (0,125 г)

5. Начать готовиться к возможной эвакуации: собрать документы, деньги, минимум одежды и консервированной еды на 2 – 3 суток. Всё упаковать в полиэтиленовые пакеты.

6. Соблюдать правила личной гигиены: использовать в пищу только консервированные продукты; употреблять её только в закрытых помещениях, тщательно промыв перед этим руки мылом и прополоскав рот 0,5%-ным раствором питьевой соды. Не пить воду из открытых источников, накрыть колодцы крышками или полиэтиленовой плёнкой; избегать длительного пребывания на загрязнённой территории; входя в помещение оставлять «грязную» обувь на лестничной площадке.

7. При передвижении по открытой местности использовать подручные средства защиты:

· Органов дыхания – смоченной водой марлевой повязкой, носовым платком или любой частью одежды.

· Кожи и волос – прикрыть любыми предметами одежды, на ноги надеть резиновые сапоги.

Эти рекомендации не исчерпывают всех мер защиты, однако, соблюдение перечисленных правил или хотя бы их части – вынужденная необходимость, позволяющая намного уменьшить риск неблагоприятных радиационных последствий в чрезвычайных ситуациях.

Литература

[1] — Федеральный закон от 9 января 1996 г. N 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения» (с изменениями от 22 августа 2004 г.)

[2] — Ионизирующие излучения и их измерения. Термины и понятия. М.: Стандартинформ, 2006.

[3] ru.wikipedia.org/wiki/Ионизирующее_излучение

[4] www.znakcomplect.ru/safety18.php

[5] www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/1168.html

[6] Фомин А.Д

«Организация охраны труда на предприятии в современных условиях»

Новосибирск, изд-во «Модус, 1997 г.

www.ronl.ru

Шпаргалка - Радиационная безопасность - Безопасность жизнедеятельности

Введение.

Наверное, ни для кого не секрет, что вступление в 21 век немыслимо без такого источника энергии, каковым является атомное ядро. Для человечества те огромные запасы энергии, которые заключены внутри ядер являются практически неисчерпаемыми. Если в условиях современного роста населения Земли не будет произведен скорейший переход на ядерный источник энергии, то, в конце концов, настанет тот день, когда в топках и печах догорит последняя капля, горсть природного топлива, и с этого рокового дня история человечества начнет стремительно продвигаться к своему логическому завершению (а может быть все начнется сначала, как в первобытные времена и...?).

Для того чтобы оценить все “плюсы” и “минусы”, которых вероятно столько же сколько и “плюсов”, но возникающих в совершенно других условиях, необходимо посмотреть на настоящее положение дел в области использования атомной энергии.

Атомная энергия широко применяется в большинстве отраслей промышленности. Контроль качества изделий, производящийся без их разрушения, может быть успешно осуществлен при использовании данного вида энергии. Получение новых полимеров, определение структуры и дефектов сплавов, исследование смазочных материалов в трущихся частях машин, холодная стерилизация перевязочных материалов и лекарственных средств, анализ жидких и газовых сред осуществляется с наибольшим успехом при непосредственном участии ядерной энергии.

Атомная энергия может быть переработана в другие виды, например, в электрическую (АЭС), энергию движения ледоколов или подводных лодок. Благодаря наличию ядерного реактора на борту ледокола имеется возможность круглогодичного плавания и, следовательно, навигации в северных широтах без частых дозаправок природным топливом [1].

Медицина также широко и успешно использует достижения в области атомной энергетики в лечении различных болезней таких, как злокачественные новообразования и неопухолевые заболевания. При лечении рака энергия, возникающая при распаде радионуклидов, используемых в медицине, поражает генетический аппарат трансформированных клеток, тем самым останавливает их рост [2].

При исследовании механизмов реакций в органической и неорганической химии используется метод меченых атомов. Этот метод сыграл немаловажную роль в обнаружении новых закономерностей в физике, медицине, металлургии, биологии [1]. Возможность определения генетического кода возникла после появления радиоавтографического анализа.

Обзор только позитивных аспектов использования атомной энергии рисует весьма радужную картину, но для оценки реальной ситуации, сложившейся в настоящий момент нельзя упускать из виду те негативные моменты, которые могут возникнуть при определенных условиях и привести к не всегда предсказуемым последствиям.

Наиболее чудовищное и смертельно опасное применение энергии ядер для всего человечества является развязывание атомной войны. Достаточно вспомнить, что когда ядерный смерч разбушевавшейся материи уничтожил одномоментно 300 тыс. людских жизней, по данным прессы, при бомбардировке Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, то становится понятным опасение мировой общественности перед лицом этой грозной силы. Очевидно, что чем больше энергия используемая во благо, тем больше ее может быть использовано во зло.

Количество несчастных случаев, связанных с атомной энергетикой, на АЭС, значительно меньше, чем в других областях человеческой деятельности [3]. Тем не менее, несколько лет назад происшедшая авария в Чернобыле заставляет пересмотреть наше отношение к организации безопасности работы АЭС и защиты от неконтролируемого развития ядерной реакции. Необходимо дальнейшее снижение вероятности возникновения аварийных ситуаций, хотя вероятно, полностью избежать их никогда не удастся. Все же количество жертв на ЧАЭС удалось значительно снизить, благодаря самоотверженной работе спасателей, которые под час не жалея своей жизни шли на риск, ради того, чтобы обеспечить нормальную жизнь населению, проживавшему поблизости с местом трагедии.

Стремительное развитие техники и технологии, по всей видимости, остановить нельзя, несмотря на мрачные вехи истории прогресса, такие как авария на химическом заводе в Бхопале, унесшая 2.5 тыс. человек, взрыв емкостей со сжиженным газом под Мехико (400 чел. погибло и более 4000 получили ранения), авария летательных аппаратов “Челленджер”, “Титан”, “Дельта”. Все выше сказанное подводит к тому, что внедрение атомной энергетики является неизбежным процессом в рамках настоящего исторического развития общества. Замена органического топлива ядерным решит еще одну глобальную экологическую проблему, связанную с нарастающим загрязнением окружающей среды, уменьшением доли кислорода в воздухе и парниковым эффектом, возникшей при использовании в качестве топлива нефти, мазута, угля [3].

Для того чтобы внедрение атомной энергетики и использование радиоактивности в народном хозяйстве не принесло большего ущерба, чем тот, который наносится природе в настоящий момент существует специальная дисциплина, именующаяся радиационной безопасностью, рассмотрение определения, целей и задач, а так же физических основ которой будет осуществлено в следующем разделе.

Физические основы радиационной безопасности.

Цели и задачи.

Радиационная безопасность — новая научно практическая дисциплина, возникшая с момента создания атомной промышленности, решающая комплекс теоретических и практических задач, связанных с уменьшением возможности возникновения аварийных ситуаций и несчастных случаев на радиационно-опасных объектах. Ниже освящается весь комплекс задач, стоящих перед радиационной безопасностью.

Первой задачей радиационной безопасности является разработка критериев:

а) для оценки ионизирующего излучения как вредного фактора воздействия на отдельных людей, популяцию в целом и объекты окружающей среды;

б) способов оценки и прогнозирования радиационной обстановки, а также путей приведения ее в соответствие с выработанными критериями безопасности на основе создания комплекса технических, медико-санитарных и административно-организационных мероприятий, направленных на обеспечение безопасности в условиях применения атомной энергии в сфере человеческой деятельности.

Для разработки критериев используются многолетние наблюдения за людьми, работающими на объектах с уровнем радиации, превышающим фон, а также эксперименты с животными, искусственно подвергаемыми облучению. Развертывание радиационной обстановки при аварийных ситуаций прогнозируется на основе математических расчетов и данных, полученных при изучении случившихся аварий за весь период развития атомной промышленности и энергетики [3].

В настоящий момент существует разработанная система допустимых пределов воздействия ионизирующего излучения на человеческий организм, оформленная в виде законодательных документов Норм Радиационной Безопасности (НРБ) [4].

Второй немаловажной задачей радиационной безопасности является разработка систем радиационного контроля. Различные условия эксплуатации радиационных установок, набор используемых радиоактивных веществ, экономия материальных средств диктуют необходимость осознанного выбора средств и частоты измерения уровня радиации, концентрации радиоактивных веществ. Так, при эксплуатацииg-дефектоскопов достаточно ограничиться контролем уровня g- излучения, а на радиохимических предприятиях наряду с указанным контролем необходимо проводить измерения концентрации радиоактивных газов в воздухе и уровень загрязнения рабочих помещений с целью не допустить пере облучение сотрудников.

Радиационная безопасность, кроме перечисленных выше задач, решает еще две функциональные задачи:

1) Снижение уровня облучения персонала и населения ниже (в крайнем случае, до) регламентируемого предела на основе следующих мероприятий: технических (создание защитных ограждений, автоматизация технологического процесса, очистка выбросов от радиоактивных веществ), медико-санитарных (обеспечение персонала средствами индивидуальной защиты-СИЗ, снабжение местных штабов ГО средствами защиты населения), организационных (создание специального графика работы в условиях пере облучения).

2)Создание эффективных систем радиационного контроля, позволяющих оперативно регистрировать изменения в радиационной обстановке.

Наконец необходимо отметить, что надежность систем радиационной безопасности намного выше, чем систем защиты других отраслей промышленности. Это объясняется тем, что впервые использованная атомная энергия привела к серьезнейшим разрушениям и жертвам и тем самым вызвала относительно предвзятое отношение к ней, что пошло на пользу радиационной безопасности [3].

Теперь целесообразно перейти к вопросам воздействия ионизирующего излучения на вещество, видам облучения организма, а также расчету доз, получаемых организмом.

Ионизирующее излучение.

Излучение, взаимодействие которого со средой вызывает образование электрических зарядов называется ионизирующим [3]. Ионизирующее излучение представляет собой поток частиц, обладающих дискретным или непрерывным спектром энергии. Данные частицы могут иметь(a- частицы и электроны) или не иметь(g- кванты, нейтроны) электрического заряда.

При прохождении через вещество заряженных частиц происходит передача ими своей энергии, расходующейся на возбуждение и ионизацию атомов и молекул. Для количественного определения переданной веществу энергии вводят понятие линейной передачи энергии S:

S=dE/dl,

где dE-энергия, теряемая заряженной частицей в среде при прохождении элемента пути dl.

Заряженные частицы проходят разное расстояние в веществе в зависимости от их энергии и свойств мишени. Для количественного определения этого расстояния вводят понятие длины свободного пробега частицы. Можно показать, что длина свободного пробега обратно пропорциональна отношению Z/A, где Z-атомный номер атомов мишени, а А-их массовое число. В мягкой биоткани пробег a- частиц составляет несколько десятков микрон, а электронов 0.02ч1.9 см[3].

g-кванты при прохождении через вещество способны взаимодействовать с ним тремя путями:

а) фотоэффект, при котором g-квант выбивает из электронной оболочки атома электрон и передает ему свою энергию;

б) комптоновское рассеяние, при котором g-квант выбивает из электронной оболочки атома электрон и передает ему часть своей энергии;

в) для g-квантов с энергиями превышающими 1.02 МэВ возможно образование электрон-позитронных пар при прохождении квантов в поле атомного ядра [6].

Нейтроны, проходя через вещество вызывают ядерные реакции так, что в конечном итоге образуются заряженные частицы.

В общем можно утверждать, что все виды перечисленных видов излучения являются ионизирующими. Далее необходимо рассмотреть каким образом ионизирующее излучение может воздействовать на организм.

Облучение организма.

Облучение организма можно подразделить на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение возникает в результате попадания потока частиц в организм извне. Такое облучение могут создавать технологические установки, содержащие радиоактивные изотопы или ускорители частиц. Воздействие источника внешнего облучения на организм зависит от той энергии, которую несут частицы, величины их свободного пробега, расстояния от источника и его активности, а также времени облучения. Наибольшую опасность представляют источники нейтронного и g-излучения, так как нейтроны и g-кванты обладают наибольшей проникающей способностью.

Внутреннее облучение вызывается попавшими в организм радиоактивными веществами. Наибольшую опасность представляют собой a- радиоактивные источники, поскольку вся энергия излучения поглощается в непосредственной близости от местонахождения источника, принося наибольший вред [6].

Дозиметрия.

Поглощенная и экспозиционная доза.

Для определения меры той части энергии, которая поглощена веществом при облучении ионизирующим излучением используют понятие поглощенной дозы:

Dп=dEп/dm,

где dEп-энергия, поглощаемая элементом вещества массой dm. Единица дозы — Гр (грей) равна 1 Дж/кг. Поглощенную дозу чаще всего выражают, используя внесистемную единицу “рад”:

1рад=0.01 Дж/кг

Мощность дозы Рп выражает дозу, полученную в единицу времени:

Рп=Dп/t,

где t-время облучения. Эту величину измеряют в рад/с или рад/ч:

1рад/с=0.01 Вт/кг.

Для измерения поглощенной дозы g-излучения используют непосредственно измеряемую величину экспозиционной дозы Dэ, которая выражает ту часть энергии потока g-квантов, которая пошла на образование фотоэлектронов, комптоновских электронов и электрон-позитронных пар. Единица измерения в системе СИ-Кл/кг. Чаще измеряют экспозиционную дозу в рентгенах:

1Р=2.58. 10-4 Кл/кг.

Мощность экспозиционной дозы обычно измеряют в мкР/ч.

Можно показать, что, приближенно, поглощенная биологической тканью доза g-излучения численно равна экспозиционной дозе в воздухе [6]. Для этого необходимо соблюдения в системе “электронного равновесия" — условия, при котором все электроны, образующиеся в результате взаимодействия g-излучения со средой, полностью в ней поглощаются, что, по всей вероятности, и происходит в действительности.

Биологический эквивалент рада.

Различные виды ионизирующего излучения по-разному воздействуют на биологическую ткань. Для введения количественной характеристики биологического воздействия на организм вводят так называемый “коэффициент качества излучения”, который зависит от величины линейной передачи энергии. Эта зависимость приведена в таблице1.

Таблица 1

Биологический эквивалент рада — доза любого излучения, обладающая тем же биологическим действием, что доза в 1 рад g-излучения. Коэффициенты качества приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Эквивалентная доза излучения сложного состава определяется по формуле:

где Dэкв — эквивалентная поглощенная доза, бэр;

Dп,i и KKi поглощенные дозы в радах и коэффициенты качества соответствующих компонент излучения.

Расчет доз, создаваемых источниками

b-, g-излучения.

На практике очень часто бывает оценить дозу излучения, которую получает человек при работе с радионуклидом и известным его энергетическим спектром, известной активности а, на известном расстоянии от него r, известное время t.

Расчет доз, создаваемых источниками g-излучения.

Предположим, что источник обладает энергетическим спектром с N линиями, энергия i-ой линии Еi, выход g-квантов на распад в i-ой линии спектра Рi, массовый коэффициент истинного поглощения g-излучения i-ой линии спектра mei, тогда в системе СИ получим значение дозы в Зв (зиверт)из следующего выражения [6]:

Однако существует более удобная формула, получаемая из вышеуказанной. Для этого сначала рассчитывают экспозиционную дозу в рентгенах (Р) по нижеприведенной формуле:

,

где Q-активность источника в мКи,

Кg — ионизационная постоянная Р. см2 /(ч. мКи),

r-расстояние до источника в см,

t-время облучения в ч.

Далее известно, что для биологической ткани, приближенно, экспозиционная доза в рентгенах численно равна поглощенной дозе в бэр.

Значение Кg табулировано, но его можно вычислить по формуле:

где энергия выражена в МэВ, выходы g-квантов в долях единицы, а массовые коэффициенты истинного поглощения в см2 /г.

Расчет доз, создаваемых источниками b- излучения.

Предположим, что имеется источник b- излучения с известными для него Еmax,i и Rmax,i тогда можно рассчитать дозу, создаваемую источником, используя следующее выражение [6]:

где а-активность,

t-время,

m’i -линейный коэффициент ослабления b- излучения в воздухе.

Для выражения дозы в радах необходимо воспользоваться следующей формулой [6]:

,

где Q-активность источника в мКи,

r-расстояние до источника в см,

t-время облучения в ч,

Еmax,i -максимальная энергия источника, МэВ,

Rmax,i -максимальный пробег в г/см2 .

Предельно допустимые дозы облучения.

Приведенные ниже значения предельных доз облучения, согласно НРБ- [4] определяются, как не наносящие вреда здоровью, при наблюдении современными методами за облучаемыми, при равномерном накоплении в течение 50-и лет (см таб.3).

Таблица 3 [6].

В группы входят различные органы и ткани. Разбиение на группы приведено в таблице 4:

Таблица 4.

В свете представленных данных необходимо проведение постоянного сравнения доз, получаемых работниками в сфере атомной энергетики, с предельными с целью защиты их от поражения радиацией.

Расчет защитных экранов от g-излучения.

Предположим, что имеется источник g-излучения сложного состава, создающий дозу D0,i для каждой компоненты и полную дозу D0без защитного экрана, и известна предельная доза облучения Dпр, по данным НРБ, то сначала рассчитывают так называемую кратность ослабления ki для i-ой компоненты [6]:

а затем по таблице находят необходимую толщину защиты для имеющегося в наличие материала, выбирают максимальную и к ней прибавляют толщину слоя при k=2 для данной компоненты. Таким образом, можно вычислить толщину экрана для защиты от g-излучения из ряда доступных материалов (свинец, чугун, бетон).

Биологическое воздействие радиации.

Ионизирующее излучение в основном носит вред тем, что под его воздействием происходит разрушение генетического аппарата клеток, что приводит либо к их гибели, либо, что хуже для организма в целом, к трансформации с утраченной дифференцировкой. Такие клетки могут образовать злокачественную опухоль, прорастающую в органы и нарушающие их работу. При получении определенной дозы облучения возникает так называемая лучевая болезнь [2], которая характеризуется поражением кроветворной системы, поражением слизистой оболочки тонкой кишки, нервной системы.

Степени тяжести лучевой болезни зависят от полученной организмом дозы. Существует острая и хроническая формы лучевой болезни.

Острая лучевая болезнь.

Острая лучевая болезнь развивается при кратковременном облучении всего организма, при получении им дозы от 1 до 100 и более Гр, а 1-3 дня. Летальным исходом, как правило, заканчиваются случаи, в которых организм получил более 10 Гр за 1-3 дня. При получении дозы до 10 Гр развивается острая лучевая болезнь 4-х степеней тяжести.

Острая лучевая болезнь легкой степени тяжести развивается при воздействии излучения в дозе 1-2.5 Гр. Первичная реакция (первые 2-3 дня) — головокружение, тошнота. Латентный период (около 1 месяца) — постепенное снижение первичных признаков. Восстановление полное.

Острая лучевая болезнь средней степени тяжести развивается при воздействии излучения в дозе 2.5-4 Гр. Первичная реакция (первые 1-2 часа) — головокружение, тошнота, рвота. Латентный период (около 25 дней) наличие изменения слизистых оболочек, инфекционных осложнений, возможен летальный исход.

Острая лучевая болезнь тяжелой степени развивается при воздействии излучения в дозе 4-10 Гр. Первичная реакция (первые 30-60 минут) — головная боль, повторная рвота, повышение температуры тела. Латентный период (около 15 дней) — инфекционные поражения, поражения слизистых оболочек, лихорадка. Частота летальных исходов выше, чем при средней степени тяжести.

Острая лучевая болезнь крайне тяжелой степени развивается при воздействии излучения в дозе более 10 Гр. Летальный исход почти неизбежен.

Лечение острой лучевой болезни заключается во введении в организм антибиотиков, с целью предотвратить инфекционные осложнения, введении в организм донорских тромбоцитов, пересадке костного мозга.

Хроническая лучевая болезнь возникает при ежедневном получении дозы в 0.005 Гр. Наблюдается развитие различных заболеваний, связанных с дисфункцией желез внутренней секреции, нарушение АД. Профилактика хронической лучевой болезни заключается в неукоснительном соблюдении принятых норм радиационной безопасности.

Заключение.

Несмотря на ту опасность, которую представляет атомная энергетика, она является той экологически чистой индустрией, на которую возлагает свои надежды все передовое человечество. Маяки на трассе Северного морского пути и кардиостимуляторы сердца, АЭС и ледоколы, системы пожарной охраны и g-дефектоскопы… вот, лишь далеко не полный список благ, где атомная энергетика успешно себя проявила. А сколько еще ждет впереди атомную энергетику трудно представить.

Список литературы

1. У.Я.Маргулис. Атомная энергия и радиационная безопасность. М., Энергоатомиздат, 1988г.

2. Краткая медицинская энциклопедия. В 2-хтомах /Под ред. академика РАМН В.И.Покровского. М.: НПО “Медицинская энциклопедия”, “Крон-Пресс” 1994.-Т.I.

3. Б.Льюин. Гены: Пер. с англ.-М.: Мир, 1987.

4. Нормы радиационной безопасности (НРБ-76.87) и Основы санитарных правил (ОСП-72/87). М., Энергоатомиздат, 1988г.

5. Радиоактивные индикаторы в химии. Основы метода: Учебное пособие для ун-тов/Лукьянов В.Б., Бердоносов С.С., Богатырев И.О. и др.; Под ред. Лукьянова В.Б.-3-е изд.-М.: Высш. шк., 1985.

6. Радиоактивные индикаторы в химии. Проведение эксперимента и обработка результатов. Учебное пособие для вузов. /Лукьянов В.Б., Бердоносов С.С., Богатырев И.О. и др.; М.: Высш. шк., 1977.

www.ronl.ru

Смотрите также

• 
  Иоганн вольфганг гете қазақша реферат
• 
  Газообразные вещества реферат по химии
• 
  Взаимодействие личности и организации реферат
• 
  Антимонопольное регулирование коммерческой деятельности реферат
• 
  Реферат энергосбережение в моей квартире
• 
  Управленческие роли по минцбергу реферат
• 
  Реферат ораторское искусство законы логики
• 
  Реферат функциональные обязанности палатной санитарки
• 
  Функциональные обязанности палатной санитарки реферат
• 
  Языковые штампы и клише реферат
• 
  Философия как самосознание эпохи реферат