Радиационная опасность и её источники

Под радиационно — опасными (РОО) понимаются объекты, использующие в технологических процессах или имеющие на хранении радиоактивные вещества, которые в случае аварии вызывают опасные для здоровья людей и окружающей среды загрязнения Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов/ Под ред Л. А. Михайлова.- 2-е изд.- СПб: Питер, 2012. — С. 91.

Радиационная авария — происшествие, приведшее к выходу (выбросу) радиоактивных продуктов и ионизирующих излучений за предусмотренные проектом пределы (границы) в количествах, превышающих установленные нормы безопасности.

Основным показателем степени потенциальной опасности РОО при прочих равных условиях (надежность технологических процессов, качество профессиональной подготовки специалистов и т. д.) является общее количество радиоактивных веществ, находящихся на каждом из них.

К радиационно-опасным объектам относятся Там же. — С. 91:

• — атомные станции различного назначения;
• — предприятия по регенерации отработанного топлива и
• — временному хранению радиоактивных отходов;
• — научно-исследовательские организации, имеющие
• — исследовательские реакторы или ускорители частиц; морские
• — суда с энергетическими установками;
• — хранилища ядерных боеприпасов; полигоны, где проводятся
• — испытания ядерных зарядов.

Кроме того, ионизирующее излучение, опасное для здоровья людей, может исходить и от таких широко распространенных техногенных источников, как медицинская рентгенодиагностическая аппаратура и приборы, основанные на использовании радиоактивных изотопов, применяемые в строительной индустрии, геологии и т. д.

Под радиационно-опасными понимаются объекты, использующие в технологических процессах или имеющие на хранении радиоактивные вещества, которые в случае аварии вызывают опасные для здоровья людей и окружающей среды загрязнения Безопасность жизнедеятельности: Учебник для студентов учреждений высш. проф. образования/ В. А. Трефилов, И. М. Башлыков, О. В. Бердышев идр.; Под ред. В. А. Трефилова.- М.: Академия, 2011. — С. 27.

Основным показателем степени потенциальной опасности РОО при прочих равных условиях (надежность технологических процессов, качество профессиональной подготовки специалистов и т. д.) является общее количество радиоактивных веществ, находящихся на каждом из них.

К радиационно-опасным объектам относятся Там же. — С. 27:

• — атомные станции различного назначения;
• — предприятия по регенерации отработанного топлива и
• — временному хранению радиоактивных отходов;
• — научно-исследовательские организации, имеющие
• — исследовательские реакторы или ускорители частиц; морские
• — суда с энергетическими установками;
• — хранилища ядерных боеприпасов; полигоны, где проводятся
• — испытания ядерных зарядов.

Кроме того, ионизирующее излучение, опасное для здоровья людей, может исходить и от таких широко распространенных техногенных источников, как медицинская рентгенодиагностическая аппаратура и приборы, основанные на использовании радиоактивных изотопов, применяемые в строительной индустрии, геологии и т. д.

Радиоактивность (лат. radio — излучаю, radius — луч и activus — действенный) — способность некоторых атомных ядер превращаться в ядра других атомов с испусканием частиц Там же. — С. 28.

К радиоактивным относятся превращения ядер с испусканием б-частиц (альфа-распад), электронов и позитронов (бета-распад), спонтанное деление ядер. Радиоактивность часто сопровождается г-излучением. Испускаемые частицы взаимодействуют с атомами среды, в результате чего происходит образование электрических зарядов. Такое излучение впоследствии стали называть ионизирующим.

Ионизирующее излучение способно разрывать химические связи молекул, составляющие живые организмы, и, следовательно, вызывать биологически важные изменения. Важно знать, что ионизирующая способность различных частиц неодинакова.

Альфа-распад ядра происходит с испусканием ядер атомов гелия (б-частиц).

Альфа-лучи обладают наибольшей ионизирующей способностью. Вылетая из ядра со скоростью порядка 20 000км/с, они способны в воздухе преодолеть расстояние 8−9 см. Проникающая способность б-частиц невелика. Их способен остановить лист бумаги. В биологическую ткань б-частицы проникают на глубину всего несколько десятков микрон. Однако при торможении они выделяют большое количество энергии, вызывая тем самым сильную ионизацию, что становится особо опасным при попадании б-частиц внутрь организма, например, через дыхательные пути. В этом случае б-частицы «прожигают» ткани легких, провоцируя развитие раковых заболеваний легких.

Бета-распад представляет собой превращение ядер с испусканием электронов или позитронов. Если ядро испускает электрон, то номер элемента увеличивается на единицу. Энергия в-частиц значительно меньше энергии б-частиц, но значительно меньший размер позволяет им пролететь в воздухе несколько метров, а в биологической ткани — на глубину 1−2 см, что способно вызвать ожоги.

Гамма-излучение — ионизирующее коротковолновое электромагнитное излучение (испускание фотонов), часто сопровождает радиоактивность. Превращений элементов при г-излучении не происходит, поскольку заряд и масса ядра не изменяются. г-лучи обладают наибольшей проникающей способностью, и наименьшей ионизирующей.

Следует отметить, что б- и в-излучение отклоняются в магнитном поле, а г-лучи не отклоняются.

Радиоактивность и сопутствующее ей ионизирующее излучение всегда существовали и на Земле и в космосе, поэтому во всякой живой ткани присутствуют следы радиоактивности. Умеренная радиация обладает стимулирующим действием. Она способствует повышению жизнестойкости организмов и увеличивает продолжительность жизни. Однако существенное уменьшение или увеличение ионизирующего излучения действует на живые организмы угнетающе.

Находясь вне организма, радиоактивные вещества облучают его снаружи (внешнее облучение). Попадая внутрь организма, они вызывают внутреннее облучение. Существует четыре возможных пути для внутреннего облучения: через легкие (1) при дыхании, вместе с пищей (2), через повреждения и разрезы на коже (3), путем абсорбции (4) через здоровую кожу.

Организм человека усваивает вещества, исходя из их химической природы, вне зависимости от радиоактивности. Например, кости хорошо усваивают как обычный кальций, так и его радиоактивные изотопы. Радий, находясь в той же группе периодической таблицы Менделеева, что и кальций, также усваивается организмом, накапливаясь преимущественно в растущих концах костей. Другой пример, йод. Его радиоактивный изотоп главным образом усваивается щитовидной железой.

До открытия явления радиоактивности облучение населения Земли происходило за счет естественных источников, в последнее столетие к ним добавились техногенные источники радиации Белов С. В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (техносферная безопасность): Учебники.- 2-е изд., испр. и доп.- М.: ЮРАЙТ, 2011. — С. 21.

Естественный радиационный фон является неотъемлемым фактором окружающей среды, таким же как, например, гравитация и электромагнитные поля. Все живые организмы развиваются в условиях постоянного воздействия естественной радиации, которая играет существенную роль в процессе их жизнедеятельности. Причем в различных местах земного шара ее количественное значение существенно меняется.

Создается естественный радиационный фон космическими лучами и радионуклидами земной коры, распределенными на поверхности и в недрах Земли, в атмосфере, растениях и организмах всех живых существ. Чуть меньше половины внешнего обучения, создаваемого естественными источниками радиации, приходится на космические лучи.

Различают первичное и вторичное космическое излучения Белов С. В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (техносферная безопасность): Учебники.- 2-е изд., испр. и доп.- М.: ЮРАЙТ, 2011. — С. 21.

Первичное космическое излучение представляет собой поток частиц высоких энергий, которые попадают в земную атмосферу непосредственно из межзвездного пространства Там же. — С. 21. Бульшая часть первичного космического излучения возникает в пределах нашей Галактики, в результате извержения и испарения материи при звездных взрывах и образовании сверхновых звезд. Энергия таких галактических частиц значительно превышает по своему значению энергию частиц, возникающих при солнечных вспышках. По составу практически 90% такого излучения — это протоны, порядка 7% - б-частицы, около 1% составляют нейтроны, фотоны, электроны и ядра легких элементов Там же. — С. 22.

Галактические космические лучи формируются при прохождении межзвездной среды. Их средний возраст составляет 10⁶-10⁷ лет. Такой длительный процесс позволяет перемешиваться космическим лучам от различных источников, в результате чего излучение становится изотропным. Попадая в атмосферу Земли, протоны и ядра легких элементов космических лучей сталкиваются с ядрами атомов воздуха, находящимися в атмосфере Земли и тормозятся. В результате первичное космическое излучение практически не доходит до уровня моря. Однако эти столкновения рождают вторичное космическое излучение за счет каскада последующих, обусловленных значительной энергией столкновений, ядерных превращений, которое и доходит до поверхности Земли.

Космогенные радионуклиды образуются, в основном, в результате взаимодействия космического излучения с ядрами атомов, входящих в состав атмосферы. Небольшая часть космогенных радионуклидов образуется при взаимодействии космического излучения с ядрами атомов, находящихся в толще Земли. В целом, они вносят незначительный вклад в естественное радиационное излучение.

Уровень фоновой земной радиации формируется в основном за счет членов двух радиоактивных семейств — урана-радия и тория и естественных радионуклидов земной коры ⁴⁰Ka ⁹⁷Rb. В различных местах концентрация этих элементов варьируется и поэтому уровень фоновой земной радиации также меняется. На Земле есть места, где уровни земной радиации намного выше фоновой. Одно из таких мест находится недалеко от города Посус-ди-Калдас в Бразилии, где уровень радиации в 800 раз выше среднего и достигает 250 м^Зв в год. Этот населенный пункт стоит на песках, богатых торием. В Иране, в районе городка Рамсер, где бьют ключи, богатые радием, были зарегистрированы уровни радиации до 400 мЗв в год. Известны и другие места с высоким уровнем радиации.

Техногенные радионуклиды разделяются на искусственные, получаемые в ядерных реакциях (работающие ускорителях, ядерные взрывы, отработанное топливо и аварийные выбросы энергетических ядерных реакторов) и природные, концентрирующиеся при добыче, переработке и использовании полезных ископаемых (уран, фосфорные удобрения, стройматериалы). Разработка нефтяных и газовых месторождений приводит к загрязнению почвы и водоносных горизонтов пластовыми водами, содержание ²²⁶Ra в которых в 10²-10³ раз превышает естественное.

В отличие от естественной, искусственная радиоактивность — следствие человеческой деятельности. Источниками искусственной радиации являются атомные электростанции, военная и мирная техника, использующая ядерные реакторы, места добычи полезных ископаемых с нестабильными атомными ядрами, зоны ядерных испытаний, места захоронения и утечки ядерного топлива, кладбища ядерных отходов, некоторая диагностическая и лечебная техника, а также радиоактивные изотопы в медицине.

В отличие от фонового излучение, действующего равномерно на весь организм, облучение с медицинскими целями воздействует на определенную часть тела. По мнению ряда врачей обследования при помощи облучения должны быть сведены к минимуму. Так, например, нет смысла в массовой рентгеноскопии грудной клетки в районах с низкой заболеваемостью туберкулезом, если тщательно и добросовестно изучать истории болезни и проводить вовремя все необходимые лабораторные анализы.

При испытаниях ядерных зарядов огромное количество радиоактивности уносится в атмосферу. Наибольшее количество относится к продуктам деления урана. Крупные частицы под действием силы тяжести оседают, более мелкие поднимаются вместе с восходящим потоком воздуха. Часть из них размером 1−5 мкм выпадают на поверхность земли в течение 2−3 последующих недель. Такие выпадения называются полуглобальными. Другие частицы размером менее 1−1.5 мкм, уносятся в стратосферу и могут выпадать на поверхность земли от 1.5 до 7 лет. Такие выпадения называют глобальными. В основном радиоактивные осадки состоят из изотопов ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs.Они выпадают в растворимой форме, накапливаются в почве и затем поглощаются листьями или корнями растений.

Использование каменного угля и природного газа, также приводят к повышенным уровням радиации. Каменный уголь содержит естественные радионуклиды ⁴⁰K и радиоизотопы семейства урана-радия. При его сжигании исключается органический компонент и за счет этого зола содержит уже на порядок больше радионуклидов, чем сам уголь. Радионуклиды рассеиваются вместе с золой в атмосфере и становятся источником дополнительного облучения. Природный газ содержит небольшое количество радона, поэтому при его использовании также повышается радиационный фон.

Кроме того, определенный вклад в техногенную радиацию вносят аварии на АЭС, использование строительных материалов с повышением содержания природных радионуклидов (радоновая проблема в Швеции и Финляндии). Радиация, связанная с развитием атомной энергетики, составляет лишь малую долю радиации, порождаемой деятельностью человека.