Режимы производственной деятельности объектов хозяйствования и радиационная защита населения в условиях радиоактивного загрязнения

Для оценки радиационной обстановки в течение 1 ч необходима следующая информация:

• Ш название объекта и время аварии;
• Ш предварительная классификация аварки по шкале ядерных событий;
• Ш суммарное количество радиоактивных продуктов, поступивших в окружающую среду, примерный изотопный состав;
• Ш диапазон мощностей экспозиционных доз у поверхности земли;
• Ш концентрация радионуклидов в приземном слое воздуха;
• Ш краткое описание метеоусловий в момент аварийного выброса и после аварии на площадке объекта.

Затем информацию об аварийном выбросе, обстановку на аварийном объекте и вокруг него уточняют дополнительно не позднее 3-го и 8-го числа от начала аварии.

При аварии, повлекшей за собой радиоактивное загрязнение обширной территории, на основании проведенного оперативного контроля и прогнозирования радиационной обстановки устанавливается зона радиационной аварии (ЗРА).

ЗРА определяется как территория, на которой суммарное внешнее и внутреннее облучение в единицах эффективной дозы может превысить 5 мЗв/год (0,5 бэр/год) за первый после аварии год (средняя по населенному пункту).

В зависимости от сложившейся ситуации по решению Комиссии по чрезвычайным ситуациям при Совете Министров Республики Беларусь, могут устанавливаться соответствующие зоны радиоактивного загрязнения (радиационной опасности) и вводится режимы производственной деятельности на объектах хозяйствования.

Защита от ионизирующего излучения С того момента, как стало ясно, что ионизирующее излучение и, следовательно, радиоактивные изотопы могут представлять большую опасность для здоровья и жизни людей, возникла задача разработки и создания мер защиты. К числу таких мер относится рассмотренная в предыдущей главе регламентация уровней радиационного воздействия на население. Вместе с тем широкое применение источников ионизирующих излучений и радиоактивных веществ в промышленности стимулирует поиск таких инженерных и конструктивных решений, которые обеспечивают максимальную безопасность людей на соответствующих производствах. В широких масштабах ведутся также исследования по созданию эффективных противолучевых препаратов. Разработки в области защиты от ионизирующих излучений основываются на глубоком знании механизмов взаимодействия излучения с веществом, процессов восстановления в облученном организме и методик лечения лучевых повреждений.

Рассмотрим физические и химические методы защиты от радиации, которые широко используются на практике. Эти методы базируются на особенностях взаимодействия ионизирующего излучения с веществом, физических свойствах радионуклидных источников, а также на химических свойствах веществ, способных ослаблять или прерывать реакции, идущие в облученном организме.

Защита от альфа — излучения

Защита от внешних потоков альфа — частиц не представляет большой проблемы, так как пробеги альфа — частиц в веществе невелики.

Рассмотренные примеры и данные табл. 7 показывают, что проникающая способность альфа — частиц мала: пробег альфа — частиц от естественных радионуклидов в воздухе не превышает 9 см, а в биологической ткани — 100 мкм.

Таким образом, как внешние облучатели альфа — активные радионуклиды практически не опасны. Слой воздуха 9−10 см, верхняя одежда, резиновые перчатки, марлевые повязки и другие средства индивидуальной защиты полностью защищают организм от внешних потоков альфа — частиц.

Основную опасность альфа — активные радионуклиды представляют при попадании внутрь организма человека. В этом случае альфа-излучение по своему вредному воздействию существенно превосходит и бета-, и гамма-излучение ядер. Для предотвращения внутреннего облучения альфа — активными радионуклидами используют средства индивидуальной защиты органов дыхания, желудочно-кишечного тракта и кожных покровов.

Защита от бета-излучения

Прохождение бета — частиц через вещество отличается от процесса распространения в веществе альфа — частиц. Из-за малости массы бета-частица может испытывать значительные отклонения от первоначального направления движения вплоть до изменения направления движения на противоположное. В результате траектория бета — частицы в веществе представляет собой ломаную линию, а под пробегом понимают расстояние по прямой от точки входа бета — частицы в вещество до точки ее остановки. Поскольку энергия бета — частиц, испускаемых радионуклидами, изменяется от нуля до максимальной величины Ев_mаах, то проникающая способность бета — частиц от одного и того же радионуклида неодинакова. В связи с этим понятие «пробег бета — частицы, испущенной данным радионуклидом» не имеет физического смысла, и в литературе обычно приводятся эмпирические формулы для пробегов моноэнергетических электронов.

Максимальным пробегом моноэнергетических электронов Rв_max называется минимальная толщина слоя вещества, при которой ни один из электронов, падающих нормально на слой, из него не вылетает. Аналогично определяется и максимальный пробег бета — частиц Rв_max в веществе. Величины максимальных пробегов моноэнергетических электронов в биологической ткани, воздухе и алюминии для значений энергий, характерных для бета — частиц, испускаемых радионуклидами, приведены в табл. 8. Используя данные о максимальных пробегах бета — частиц, нетрудно рассчитать толщину защитных экранов, предохраняющих человека от воздействия внешних потоков бета — частиц. Очевидно, что эта толщина должна быть больше максимального пробега бета — частиц. При этом следует иметь в виду, что при прохождении через вещество электроны и бета — частицы частично теряют энергию на испускание тормозного излучения, которое может служить источником дополнительного облучения. Интенсивность тормозного излучения пропорциональна атомному номеру вещества поглотителя, поэтому защитные экраны от внешних потоков бета — излучения необходимо изготавливать из веществ с малыми атомными номерами Z. Обычно в качестве защитных материалов используют плексиглас, алюминий или стекло.

Максимальная энергия бета — частиц большинства «чернобыльских» радионуклидов не превышает 2 МэВ. Соответственно в воздухе их пробеги не превышают 10 м, в биологической ткани — 10 см, в алюминии — 5 мм. В значительной мере бета-излучение этих радионуклидов задерживается одеждой, а если и достигает тела, то проникает практически на глубину всего лишь нескольких миллиметров. Достаточно знать о наличии бета — излучения, чтобы средствами индивидуальной защиты предотвратить попадание радионуклидов внутрь организма.

Наибольшую опасность внешние потоки бета — частиц представляют для хрусталиков глаз. Если возможно облучение бета — активными радионуклидами, для которых Евmах? 3,5 МэВ, для защиты глаз необходимо использовать очки из органического стекла или прозрачные плексигласовые щитки. Для защиты кожи рук рекомендуется применять защитные перчатки.

Защита от фотонного излучения

Различают следующие основные методы защиты от воздействия фотонного излучения:

• Ш уменьшение продолжительности работы на территориях или в помещениях, где имеются источники фотонного излучения;
• Ш увеличение расстояния от работающего до источника;
• Ш уменьшение до минимально возможной активности используемого радиоактивного препарата;
• Ш сооружение защитных ограждений (стенок, экранов, контейнеров и т. д.) из поглощающих материалов между источником и зоной размещения персонала.

Для краткости эти возможные способы защиты называют соответственно защита временем, расстоянием, количеством и экранировкой.

Расчет защиты от фотонного излучения в общем случае представляет собой чрезвычайно сложную задачу. Для ее решения необходимо учитывать много различных факторов: активность, геометрическую форму и размеры источников излучения, спектральный состав излучения, геометрическую форму и размеры защитных сооружении, свойства и компоновку материалов, используемых для их создания, и т. д. Все эти вопросы подробно рассматриваются в специальной литературе.

Суть первых трех из перечисленных методов защиты легко понять, если вычислить мощность экспозиционной дозы, создаваемой точечным источником в отсутствие защитного экрана. Для уменьшения получаемой дозы необходимо как можно меньше находиться в поле излучения, а при работе с радионуклидными источниками гамма-излучения, во-первых, стремиться иметь дело с минимально возможным количеством радионуклида, во-вторых, проделывать все необходимые операции как можно дальше от источника.

К сожалению, защита временем, расстоянием и количеством радионуклида далеко не всегда дают возможность уменьшить дозу до предельно допустимого уровня. В таких случаях используют специальные защитные ограждения.

Сущность метода защиты экранировкой состоит в прохождении узкого пучка фотонов через слой вещества определенной толщиной. Из-за поглощения и рассеяния фотонов атомами вещества интенсивность излучения убывает по экспоненциальному закону. Поскольку доза излучения прямо пропорциональна интенсивности, то ослабление дозы излучения подчиняется тому же закону.

D = Dо? e —.

где Dо — доза излучения без защитного экрана; D — доза излучения прошедшего через экран толщиной x; м — линейный коэффициент ослабления материала экрана.

Часто в расчетах используют толщины, за которыми доза излучения уменьшается в два или десять раз. Эти толщины называют соответственно слоем половинного ослабления d_l/2 и слоем десятикратного ослабления d_l/lQ.

На практике при рассмотрении прохождения фотонного излучения через защитный экран создается широкий пучок излучения, т. е. пучок фотонов, в котором в отличие от узкого пучка нельзя пренебречь рассеянным излучением. В широком пучке за счет многократных отклонений рассеянные фотоны могут попасть на измерительный прибор или объект облучения.

Очевидно, из-за вклада рассеянного излучения интенсивность (или доза излучения) широкого пучка, прошедшего защитный экран, будет больше интенсивности (или дозы излучения) узкого пучка фотонов той же энергии, прошедших сквозь тот же защитный экран. Различие между интенсивностью (или дозой излучения) узкого и широкого пучков принято учитывать с помощью фактора накопления. Фактором накопления называется коэффициент, который показывает, во сколько раз в широком пучке интенсивность (или доза) за защитой больше, чем в узком пучке.

Расчет факторов накопления представляет собой сложнейшую математическую задачу, поскольку в общем случае фактор накопления есть функция энергии фотонов, атомного номера и толщины защитного материала, взаимного расположения источника и детектора, геометрии и компоновки защиты.

Исходными данными для расчетов ослабления гамма — излучения является энергия фотонного излучения и кратность ослабления материала защитного экрана (табл. 9.).

Биологическая противолучевая защита. Гигиенические меры защиты Физические методы защиты от ионизирующих излучений не могут полностью решить проблему максимальной безопасности людей, работающих на соответствующих производствах. Необходимы и другие средства защиты: химические и биологические.

Химический метод защиты от радиации основан на том, что химические вещества «вмешиваются» в реакции, идущие в облученной клетке или организме, либо прерывают эти реакции, либо ослабляют их. Поэтому чем глубже мы знаем механизмы действия радиации на живой организм, тем легче найти и подобрать средства, противодействующие этому механизму. В настоящее время на противолучевую активность проверены многие тысячи разнообразных химических соединений. Вещества, обладающие противозащитным эффектом, называются радиопротекторами. Однако большинство радиопротекторов имеют ряд существенных недостатков: они токсичны, нестабильны, слабодействующие и т. д. Наиболее эффективными являются препараты, относящиеся к двум классам химических соединений, — аминотиолы и меркаптоалкиламины, содержащие серу, и индолилалкиламины.

Аминотиолам характерен достаточно узкий диапазон доз, в котором имеет место радиозащитный эффект, малая продолжительность действия препарата — около 1 ч. Глютатионы — вещества из этого же класса представляют собой естественные серосодержащие вещества, действующие более длительно. В норме они содержатся в клетках и крови и поэтому обеспечивают естественную устойчивость организма к радиации.

Достаточно эффективным радиопротектором из класса индолилалкиламинов является серотонин. Это соединение — важнейший естественный радиопротектор, постоянно присутствующий в человеческом организме.

Противолучевая химическая защита — введение радиопротектора в организм перед облучением. Такая защита применяется при кратковременном воздействии излучений, при длительном внешнем облучении маломощными дозами, при лучевой терапии. Под влиянием радиопротекторов снижается степень проявления всех типов первичного поражения клеток, интенсифицируется клеточное деление, что способствует увеличению клеточного фонда — источника здоровых клеток.

Среди веществ, обладающих некоторой противолучевой активностью, есть вещества природного происхождения: витамины, многие растительные фенольные соединения, мелитин — полипептиды из пчелиного яда, меланины. Такие вещества как экстракты элеутерококка, женьшеня, китайского лимонника повышают устойчивость организма к самым разным воздействиям, включая радиацию.

Защита радиопротекторами от отдельных последствий облучения выражена в меньшей степени, чем от острых эффектов, а в большинстве дифференцированных соматических тканей сохраняется большое количество клеток с патологическим хромосомным набором.

З. Баком и П. Александером еще в 60-х годах была выдвинута гипотеза «биохимического шока»: серосодержащие радиопротекторы защищают биологические объекты в результате изменения физиологических процессов клетки в пред лучевой период. Авторы этой гипотезы доказали, что введенный серосодержащий протектор уже через несколько минут связывает белки, что способствует переходу на некоторое время клетки в состояние повышенной радиорезистентности. Этот переход очень напоминает обычное шоковое состояние, которое вызвано каким-либо стрессовым воздействием и вызывает общее расстройство жизнедеятельности организма. По аналогии действие этих радиопротекторов было названо «биологическим шоком».

Одной из наиболее привлекательных гипотез о механизме противолучевой защиты является утверждение о том, что радиопротекторы легко отдают свой электрон, восстанавливая при этом первичные поражения в веществе, вызванные ионизацией.

По механизмам действия радиопротекторов существует ряд гипотез, которые не противоречат друг другу.

Более сложной задачей является химическая защита от внутреннего облучения радионуклидами. Изотопы, поступающие внутрь организма, накапливаются в отдельных органах и тканях, длительно излучают. Поэтому предварительное применение радиопротекторов, даже наиболее длительно действующих, бессмысленно. Химическая профилактика преследует в этом случае другую цель: не допускать всасывания изотопов внутрь организма. Это достигается приемом препаратов, сорбирующих радионуклиды, промыванием желудка, клизмами. Медицинские мероприятия должны быть направлены на замену радионуклидов стабильными изотопами. Например, применение стабильного йода способствует более быстрому выведениюI.

При загрязнении радионуклидами окружающей среды возникает вопрос: как уберечься от воздействия ионизирующих излучений?

Первым необходимым условием является соблюдение элементарных правил гигиены:

• Ш ежедневная влажная уборка помещений, удаление пыли;
• Ш мытье обуви или влажное ее протирание;
• Ш частое мытье рук с мылом, ополаскивание рта после работы и перед приемом пищи;
• Ш ежедневный прием душа, посещение сауны, бани.

Рабочую одежду и обувь следует хранить вне жилых помещений. Большое значение имеет правильный рацион питания. Какой-либо особой диеты при радиоактивном загрязнении нет. Тем не менее желательно употреблять в пищу продукты, повышающие устойчивость организма к радиации (морская капуста, кальмары и т. д.) и содержащие метионин и способствующие выведению радионуклидов из организма (молочнокислые продукты, творог, яйца, рыба).

Для ускорения выведения цезия из организма желательно употреблять продукты, богатые калием (свекла, орехи, урюк, курага). Продукты, содержащие в большом количестве кальций, способствуют выведению из организма стронция (молочные продукты, фасоль, горох, геркулес, морковь, капуста и др.).

Витамины оказывают тоже противолучевой эффект. Действие витаминов сводится к обеспечению оптимальной жизнедеятельности организма, к подъему его радиоустойчивости. Поэтому в рацион питания хорошо включать овощи и фрукты, богатые витамином С (капуста, лимоны, цитрусовые, черная смородина и др.), витамином Е (сливы, зеленый горошек и др.). Благоприятное воздействие оказывает употребление овощных и фруктово-ягодных соков, особенно с мякотью. Соки с мякотью хорошо сорбируют радионуклиды. Для ускоренного выведения радионуклидов из организма употребляют продукты, ускоряющие моторную функцию кишечника. Это продукты, содержащие большое количество клетчатки: перловая крупа, пшено, белково-отрубный хлеб, ягоды и фрукты.