Т. И. Юрасова основы радиационной безопасности
| Вид материала | Документы |
- Методические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплине «Основы радиационной, 237.73kb.
- Федеральный надзор россии по ядерной и радиационной безопасности, 790.94kb.
- Обеспечение радиационной безопасности населения, 185.1kb.
- Система радиационной безопасности ир ввр-м, 257.59kb.
- Конституция Российской Федерации, федеральные закон, 245.01kb.
- Конституции Российской Федерации и федеральных закон, 327.39kb.
- Ю. А. Александров Основы радиационной экологии Учебное пособие, 5090.11kb.
- Й на радиационно-опасных объектах (роо) применяемых в целях предотвращения хищения, 33.21kb.
- Использование систем индикаторов безопасности органами регулирования ядерной и радиационной, 147.24kb.
- 1. Основные документы нормативно-правового обеспечения радиационной безопасности работ, 239.18kb.
12. Хранение радионуклидов.
Для хранения радионуклидных источников устраиваются специальные хранилища, расположенные в нижнем этаже здания со стенами и дверьми, обеспечивающими надежную защиту от излучения. Радионуклиды хранятся в защитных контейнерах.
Стеклянная посуда с жидкими радионуклидами на случай поломки стекла помещается в небьющиеся пластмассовые или металлические емкости.
Радионуклиды, образующие аэрозоли, эманации или газы, хранятся в вентилируемых шкафах. Все помещения оборудуются вытяжной вентиляцией.
На все объекты, где проводятся работы с радиоактивными препаратами, на оборудование, приборы, контейнеры и материалы наносится знак радиационной опасности.
13. Перевозка радиоактивных веществ.
При перевозке радиоактивных веществ следует руководствоваться следующими правилами:
- никакое количество радиоактивных материалов или оборудования не должно перевозиться за пределы рабочей площадки или ввозиться без письменного разрешения специального должностного лица;
- при перевозке на грузовом или легковом транспорте принимаются защитные меры в соответствии с “Правилами безопасности при транспортировании радиоактивных веществ” ПБТРВ-73;
- стеклянная посуда помещается в металлическую тару, которая снабжается специальными крышками;
- все перевозки радиоактивных веществ должны соответствовать правилам ПБТРВ-73;
- при местных перевозках ни одна из частей тела перевозящих не должна подвергаться чрезмерной экспозиции, а материал не должен разбрызгиваться или рассыпаться.
14. Дезактивация.
Дезактивация – удаление или снижение радиоактивного загрязнения с какой-либо поверхности или из какой-либо среды.
Радиоактивное загрязнение – присутствие радиоактивных веществ на поверхности, внутри материала, в воздухе, в теле человека или в другом месте, в количестве, превышающем уровни, установленные в НРБ – 99.
Неснимаемое (фиксированное) загрязнение – радиоактивные вещества, которые не переносятся при контакте на другие предметы и не удаляются при дезактивации.
Снимаемое (нефиксированное) загрязнение – радиоактивные вещества, которые переносятся при контакте на другие предметы и удаляются при дезактивации.
14.1. Классификация радиоактивных загрязнений.
Источники радиоактивных загрязнений имеют свои особенности, что позволяет классифицировать их (см. рис. 1) на первичные, вторичные и многократные.
Первичные загрязнения вызваны радиоактивными веществами, которые образовались в процессе производственной деятельности, аварии и др.
Вторичные радиоактивные загрязнения определяются воздействием ранее загрязненных объектов.
Под многократными подразумеваются загрязнения одних и тех же ранее загрязненных объектов, которые обычно после каждого загрязнения подвергаются дезактивации.
Сам процесс первичного и вторичного радиоактивного загрязнения может происходить в результате контакта загрязненной поверхности с радиоактивной
| Рис. 1. | Классификация радиоактивных загрязнений. |
средой, оседания и осаждения радиоактивных частиц, находящихся в воздухе и образующих радиоактивные аэрозоли. Следует различать термины “оседание” и “осаждение” аэрозольных частиц. Оседание происходит самопроизвольно за счет гравитации, а осаждение происходит под действием внешних сил на препятствия, находящиеся на пути аэрозольного потока.
Помимо аэрозольного возможно радиоактивное контактное загрязнение, которое происходит в результате соприкосновения (контакта) поверхностей различных объектов с газовой, жидкой или твердой средой, содержащей радионуклиды.
14.2. Физико-химические процессы радиоактивного загрязнения.
Механизм образования радиоактивных аэрозолей в результате ряда физико-химических процессов показан на рис. 2 и 3. Радиоактивные загрязнения в виде твердых, жидких и газообразных веществ после попадания на поверхности объектов закрепляются на этой поверхности. Между радиоактивными веществами и поверхностью возникает связь, которая определяет удержание радиоактивных веществ, загрязнение объектов, а также условия дезактивации.
В зависимости от условий закрепления радиоактивных веществ следует различать поверхностные и глубинные радиоактивные загрязнения. Возможно также объемное загрязнение газовой и жидкой среды.
В условиях поверхностного загрязнения радионуклиды находятся только на наружной части поверхности различных объектов. Дезактивация заключается в удалении радиоактивных веществ, закрепленных на внешней стороне поверхности объектов.
В случае глубинного загрязнения (рис. 4) радиоактивные вещества проникают вглубь материала, а процесс дезактивации не ограничивается
| Рис. 2. | Образование РА аэрозолей в результате: 1 – диспергирования; 2 – конденсации и десублимации паров; 3 – адсорбции РН на поверхности частиц; 4 – наведенной активности и распада инертных газов. |
удалением радиоактивных веществ с внешней стороны поверхности и связан с извлечением их из глубины.
14.3. Поверхностные загрязнения за счет адгезии и адсорбции.
В зависимости от физико-химического взаимодействия между загрязненной поверхностью и носителями активности имеет место адгезионный, адсорбционный и ионно-обменный процессы радиоактивных загрязнений.
Адгезия – это образовавшаяся при молекулярном фиксированном контакте связь между разнородными конденсированными телами, для нарушения которой необходимо внешнее воздействие.
Адсорбцией называют сгущение веществ на поверхности.
Механизм поверхностных загрязнений иллюстрирует рис. 3.
14.4. Глубинные загрязнения.
Радиоактивные вещества могут попасть вглубь материала объекта вследствие диффузии, проникновения в поры и неровности поверхности, а также проникновения в капиллярно-пористые дисперсные системы и материалы (грунт, песок, кирпич).
Механизм глубинных загрязнений показан на рис. 4.
Диффузией – называют самопроизвольное распространение веществ в виде ионов, молекул и коллоидных частиц из области большой концентрации в область меньшей концентрации.
Процесс радиоактивного загрязнения определяется размерами выемов шероховатостей поверхности. В сравнительно крупные поры и выемы
 | |  |
| | | |
 | ||
| | | |
 | |  |
| Рис. 3. | Поверхностные РА загрязнения в результате: 1 – адгезии частиц; 2 – адгезии жидкости; 3 – адгезии структуированных тел; 4 – адсорбции; 5 – ионного обмена. |
| Рис. 4. | Глубинные РА загрязнения в результате: 1 – диффузии РН; 2 – попадания мелких частиц в углубления поверхности; 3 – капиллярного смачивания; 4 – капиллярной конденсации в порах; 5 – молекулярного заполнения пор; 6 – проникновения в глубь капилярно-пористого тела. |
проникают относительно мелкие радиоактивные частицы и удерживаются там за счет адгезии, которая свойственна частицам небольшого размера.
При загрязнении поверхностей каплями, содержащими радиоактивные вещества, первоначально определяющим будет адгезия капель к твердой поверхности и соответственно поверхностные загрязнения. Удаление капель гарантирует надежную дезактивацию. По мере увеличения экспозиции загрязнения возможна ионно-обменная адсорбция и последующая диффузия радионуклида, которая определяет глубинное загрязнение и требует применение соответствующих способов дезактивации.
Цель дезактивации – обеспечить безопасность людей; ее можно считать достигнутой, когда радиоактивные загрязнения объектов снижается ниже допустимых уровней. Такую дезактивацию следует считать эффективной.
При удалении радиоактивных веществ эффективность дезактивации оценивается при помощи коэффициента дезактивации:
, (9)где КД – коэффициент дезактивации;
АН – начальное загрязнение поверхностей;
АК – конечное (после дезактивации) загрязнение поверхностей.
14.5. Дезактивация и удаление радиоактивных
отходов при работах с открытыми ИИИ.
Дезактивация – очистка от радиоактивных загрязнений – очень важный фактор зашиты работающих от воздействия радиоактивных веществ.
При загрязнении радиоактивным веществом, в зависимости от его агрегатного состояния, вещество удаляется переносным вакуумным насосом, фильтровальной бумагой, засыпается опилками. Оставшееся загрязнение удаляется обработкой поверхности жидкостями, способными растворять радиоактивные вещества. Если состав радиоактивных веществ неизвестен, то загрязнение поверхности обрабатывают кислотами, сильными окислителями или растворителями в зависимости от рода материала, из которого выполнен дезактивируемый предмет. Например, стекло, фарфор и металлы обрабатывают кислотами и кислым фтористым аммонием, пластмассы – бензином, ацетоном. Загрязненную одежду обрабатывают в специальных прачечных.
Загрязненные участки тела тщательно обмываются теплой водой с мылом и протираются лимонной кислотой, применяются также специальные мази и пасты.
Для удаления радиоактивных аэрозолей из воздуха рекомендуется применять фильтры с высоким КПД (более 99%, в которых применяются специальные ткани марки ФПП и фильтры, которые после отработки выбрасываются как сухой радиоактивный отход).
К радиоактивным отходам относятся жидкие отходы, если содержание в них радиоактивных веществ превышает допустимые концентрации, установленные для воды. Жидкие радиоактивные отходы разделяют по степени их радиоактивности. Высокоактивные жидкие отходы собирают в сменные, герметично закрываемые контейнеры.
Твердые радиоактивные отходы собирают в пластикатовые мешки разового использования и помещают в сменные контейнеры. Контейнеры располагаются на рабочих местах. Контейнеры с радиоактивными отходами периодически отвозят на специальные пункты захоронения, где их разгружают и дезактивируют.
| Рис. 5. | Классификация способов дезактивации. |
14.6. Классификация способов дезактивации.
Способ дезактивации – это совокупность операций с использованием средств дезактивации по удалению радиоактивных загрязнений с объектов или по изоляции поверхностей этих объектов (рис. 5).
В зависимости от агрегатного состояния дезактивирующей среды все способы дезактивации можно подразделить на жидкостные и безжидкостные, а также комбинированные.
СПОРО-85 (Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами) рекомендуют ряд моющих растворов для дезактивации оборудования, помещений, контейнеров и транспорта.
На рис. 6 показаны характеристики основных технических средств дезактивации, а на рис. 7 – способы очистки воды.
15. Меры индивидуальной защиты.
Работающий с радиоактивными веществами в открытом виде должен носить спецодежду, специальную обувь, защищать руки перчатками, глаза – защитными очками, а в случае загрязнения воздуха радиоактивными аэрозолями – применять респираторы, противогазы и специальные пневмокостюмы из пластических материалов с принудительной подачей в них воздуха.
Поверх хлопчатобумажной одежды используется пластикатовая одежда, изготовленная из полихлорвиниловой пленки.
Однако, индивидуальные средства защиты не защищают от нейтронного и -излучения. Здесь необходимо сочетание индивидуальных средств защиты с защитными экранами.
| Рис. 6. | Характеристика основных технических средств дезактивации. |
| Рис. 7. | Способы очистки воды. |
16. Радиационный фон и захоронение радиоактивных отходов.
16.1. Естественный и техногенный радиационный фон.
Естественный радиационный фон – это неотъемлемый фактор окружающей среды. Естественный радиационный фон обусловлен космическим излучением, приходящим из межзвездного пространства, и естественными радиоактивными веществами, распределенными на поверхности и в недрах Земли, в атмосфере, растениях и организме всех живых существ, населяющих нашу планету.
Космическое излучение и радиоактивные вещества, находящиеся в окружающей среде являются источниками внешнего излучения. Радиоактивные вещества, содержащиеся в теле человека или поступающие в организм с вдыхаемым воздухом, пищей или водой, обусловливают внутреннее облучение.
Эффективная доза, создаваемая космическим излучением на уровне моря, составляет 0.32 мЗв (32 мбэр) в год. С удалением от поверхности земли интенсивность космического излучения возрастает. Поэтому дозовая нагрузка на людей, проживающих в горной местности, в несколько раз больше: она равна примерно 0.7 и 5 мЗв (70 и 500 мбэр) в год на высотах соответственно 2 и 4 5 км.
На высоте полетов современных самолетов уровень космического излучения в несколько десятков раз больше, чем на уровне моря.
Вероятно, на заре формирования нашей планеты в земной коре имелись радионуклиды практически всех химических элементов. Но до наших дней сохранились в заметных количествах те радионуклиды, которые обладают большими периодами полураспада Т1/2 (Т1/2 – время, в течение которого распадается половина ядер данного радионуклида). В первую очередь к ним относятся калий-40 (Т1/2 = 1.3 млрд лет), уран-238 (Т1/2 = 4.5 млрд лет), уран-235 (Т1/2 = 0.7 млрд лет) и торий-232 (Т1/2 = 14 млрд лет). Известно, что уран-238 и 235 и торий-232 образуют так называемые радиоактивные семейства, т.е. цепочку радионуклидов, где каждый последующий есть продукт распада предыдущего. Конечным продуктом распада у этих семейств являются стабильные изотопы свинца.
Один из продуктов распада представляет собой газ, который называется эманацией. В семействе урана-238 это радон, в семействе тория-232 – торон, а в семействе урана-235 – актинон. Вследствие наличия газообразных радионуклидов в радиоактивных семействах эти радионуклиды и продукты их распада в заметных количествах содержатся в воздухе, водоемах и почве.
Основной вклад в дозу внешнего облучения вносят калий-40, радий и радиоактивные продукты его распада.
Для 95 процентов населения земного шара годовая эквивалентная доза внешнего облучения, обусловленная гамма-излучением естественных радионуклидов, составляет в среднем 0.35 мЗв (35 мбэр). Около 3 процентов населения живет в условиях, где внешнее облучение от естественных радионуклидов составляет 1 мЗв (100 мбэр), а 1.5 процента – более 1.4 мЗв (140 мбэр) в год. Наряду с этим есть места, преимущественно в горной местности, где радиационный фон существенно выше. Например, в Бразилии в городе Гуарапари, расположенном на песках, богатых торием, годовая эквивалентная доза равна 5.5 мЗв (550 мбэр). Как отмечено выше, основные естественные радионуклиды, формирующие дозу внешнего облучения, – калий-40 и радий. В организм человека калий-40 поступает преимущественно с пищей, и его вклад в дозу внутреннего облучения превышает 50 процентов (курага, бобы, какао, соевая мука). Годовая эквивалентная доза внутреннего облучения, обусловленная потреблением калия-40, составляет 0.18 мЗв (18 мбэр). За счет полония-210 мы получаем 0.13 мЗв (13 мбэр), а радия и продуктов его распада – 0.02 мЗв (2 мбэр) в год.
Однако в процессе использования ряда технологий человеком возможно изменение распределения естественных источников радиации, что может повысить уровень облучения. Такое повышение облучения наблюдается при полетах на самолете или обусловлено выбросом естественных радионуклидов при сжигании каменного и бурого углей, а также природного газа.
Ведущим фактором техногенно повышенного радиационного фона является дополнительное облучение, обусловленное радоном, при пребывании в помещении. Так, в Швеции в некоторых домах выявлена концентрация радона, которая в десятки раз выше, чем допустимая концентрация, установленная для урановых рудников. Наряду с естественным, человек подвергается дополнительному облучению за счет антропогенных источников, т.е. созданных человеком. Наибольший вклад в дозу дают рентгенодиагностические медицинские процедуры.
Таким образом, в настоящее время эффективная доза, обусловленная естественными, техногенными и антропогенными источниками радиации, составляет в России 4.0 мЗв (400 мбэр) в год. При этом 27 процентов составляет естественный фон, 39 процентов – радон в помещениях и 34 процента – рентгенодиагностические медицинские процедуры.
16.2. Естественные источники радиоактивных излучений.
Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации. Избежать облучения от большинства из них невозможно. На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называют внутренним.
Земные источники радиации ответственны за большую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации. В среднем они обеспечивают более 5/6 годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением, в основном вследствие внутреннего облучения. Остальную часть (1/6) вносят космические лучи, главным образом путем внешнего облучения.
а) Космические лучи.
Люди, живущие на уровне моря, получают в среднем из-за космических лучей эффективную эквивалентную дозу около 300 микрозивертов (миллионных долей зиверта; 1 зиверт = 100 бэр) в год; для людей же, живущих выше 2000 м над уровнем моря, эта величина в несколько раз больше. Еще более интенсивному, хотя и относительно непродолжительному облучению, подвергаются экипажи и пассажиры самолетов. При подъеме с высоты 4000 м (максимальная высота, на которой расположены человеческие поселения) до 12000 м (максимальная высота полета трансконтинентальных авиалайнеров) уровень облучения за счет космических лучей возрастает примерно в 25 раз и продолжает расти при дальнейшем увеличении высоты до 20000 м (максимальная высота полета сверхзвуковых реактивных самолетов) и выше.
б) Земная радиация.
Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горних породах Земли, – калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало от урана-238 и тория-232 – долгоживущих изотопов, включившихся в состав Земли с самого ее рождения.
Уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в том или ином участке земной коры. В местах проживания основной массы населения они примерно одного порядка. Так, согласно исследованиям, проведенным во Франции, ФРГ, Италии, Японии и США, примерно 95% населения этих стран живет в местах, где мощность дозы облучения в среднем составляет от 0.3 до 0.6 миллизиверта (тысячных долей зиверта) в год. Но некоторые группы населения получают значительно большие дозы облучения: около 3% получает в среднем 1 миллизиверт в год, а около 1.5% – более 1.4 миллизиверта в год. Есть, однако, такие места, где уровни земной радиации намного выше. В Бразилии, недалеко от города Посус-ди-Калдас (штат Минас-Жерайс), расположенного в 200 км к северу от Сан-Паулу, есть небольшая возвышенность. Как оказалось, здесь уровень радиации в 800 раз превосходит средний и достигает 250 миллизивертов в год. Меньшие уровни радиации были зарегистрированы на морском курорте, расположенном в 600 км к востоку от этой возвышенности. Гуарапари – небольшой город с населением 12000 человек – каждое лето становится местом отдыха примерно 30000 курортников. На отдельных участках пляжей зарегистрирован уровень радиации 175 миллизивертов в год. Радиация на улицах города оказалась намного ниже – от 8 до 15 миллизивертов в год, – но все же значительно превышала средний уровень. Сходная ситуация наблюдается в рыбацкой деревушке Меаипе, расположенной в 50 км к югу от Гуарапари. Оба населенных пункта находятся на песках, богатых торием.
По подсчетам Научного комитета по действию атомной радиации (НКДАР) при Организации Объединенных Наций (ООН), средняя эффективная эквивалентная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных источников естественной радиации, составляет примерно 350 микрозивертов, т. е. чуть больше средней индивидуальной дозы облучения из-за радиационного фона, создаваемого космическими лучами на уровне моря.