Методические указания: Рдиоизлучение
Понятие о дозе излучения и единицах ее измерения.
Человеческий организм поглощает энергию ионизирующих изменений, причем от
количества поглощенной энергии зависит степень лучевых поражений.
Для характеристики поглощенной энергии ионизирующего излучения единицей массы
вещества используется понятие поглощенная доза.
Поглощенная доза Ц это количество энергии, поглощенной облучаемым веществом и
рассчитанной на единицу массы этого вещества. Единица поглощенной дозы в
Международной системе единиц (СИ) Ц грей (Гр).
1 Гр = 1 Дж/кг.
Для оценки поглощенной дозы используется так же внесистемная единица Ц рад.
1 рад = 0,01 Дж/кг
1 Гр = 100 рад.
Для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или жилом
помещении используют экспозиционную дозу, т.е. дозу излучения в воздухе. Она
характеризует потенциальную опасность воздействия излучения при общем и
равномерном облучении тела человека.
В СИ единица измерения экспозиционной дозы Ц кулон на килограмм, (Кл/кг).
Однако на практике чаще всего используют внесистемную единицу Ц рентген (Р).
1р = 2,58 * 10-4 Кл/кг
1 Кл/кг = 3876 р.
Однако биологическое действие зависит не только от поглощенной дозы, но и от
того на какую глубину это излучение может проникать в биологические ткани.
Поэтому для оценки биологического действия ионизирующего излучения
используется эквивалентная доза. То есть эквивалентная доза Ц основная
дозиметрическая величина для оценки ущерба здоровья человека от воздействия
ионизирующего излучения.
Единица измерения в СИ Ц Зиверт, внесистемная единица бэр Ц биологический
эквивалент рентгена.
1 Зв = 100 бэр
1 рад = 1р = 1 бэр.
Доза, отнесенная к единице времени, называется мощностью дозы (уровнем
радиации). Так, если мы говорим, что мощность экспозиционной дозы Ц излучения
составляет 1 р/ч, то это значит, что за 1 час облучения человек получит дозу,
равную 1 р.
Опасные и не опасные дозы облучения.
В настоящее время хорошо известно, что в среднем доза облучения от всех
естественных источников ионизирующего излучения составляет в год около 200 мр
(200 мбэр), хотя это значение может колебаться в разных регионах земного шара
от 50 до 1000 мр (мбэр) и более.
Таблица 1. Природные источники ионизирующего излучения
| Источники | Средняя годовая доза |
| бэр | Зв |
| 1 | 2 | 3 |
| Космос | 30 | 0,30 |
| Земля (грунт, вода, строительные материалы) | 50 Ц 130 | 0,5 Ц 1,3 |
| Радиоактивные элементы, содержащиеся в тканях человека (К, С, и др.) | 30 | 0,30 |
| Другие источники | 2 | 0,02 |
| Средняя суммарная годовая доза | 200 | 2,0 |
Наши дома построены из камня, кирпича, бетона или дерева, в которых
содержатся различные по виду и количеству природные радиоактивные элементы.
Плохая вентиляция, особенно в домах с плотно закрывающимися окнами, может
увеличить дозу облучения, обусловленную вдыханием радиоактивного газа радона,
который образуется при естественном распаде радия, содержащегося во многих
горных породах и строительных материалах, а так же в почве. Доза, получаемая
человеком в результате воздействия космического излучения, зависит так же от
высоты над уровнем моря: чем выше над уровнем моря, тем больше годовая доза.
Люди, постоянно пользующиеся самолетом, дополнительно подвергаются
незначительному облучению. Человек подвергается облучению при использовании
ионизирующего излучения в целях диагностики и лечения. Имеются источники
излучения, созданные руками человека (табл. 2).
Таблица 2. Искусственные источники излучения.
| Источник | Годовая доза | Доля от природного фона, % (до 200 мбэр) |
| мбэр | мЗв |
| Медицинские приборы (флюорография 370 мбэр, рентгенография зуба 3 бэра, рентгеноскопия легких 2 Ц 8 бэр) | 100 Ц 150 | 1,0 Ц 1,5 | 50 Ц 75 |
| Полеты в самолеты (расстояние 2000 км, высота Ц 12 км) Ц 5 раз в год | 2,5 Ц 5,0 | 0,02 Ц 0,05 | 1,0 Ц 2,5 |
| Телевизор (просмотр программы по 4 часа в день) | 1,0 | 0,01 | 0,05 |
| АЭС | 0,1 | 0,001 | 0,05 |
| ТЭЦ (на угле), расстояние 20 км | 0,6 Ц 6,0 | 0,006 Ц 0,06 | 0,3 Ц 3,0 |
| Глобальные осадки от испытаний ядерного оружия | 2,5 | 0,02 | 1,0 |
Нормативными документами установлены, например, для АЭС, пределы облучения
персонала и населения, которые составляют соответственно 5 и 0,5 бэр за год.
Эти уровни доз являются потенциально неопасными. При выполнении аварийных
работ максимально накопленная доза не должна превышать 25 бэр.
Доза, поучаемая за счет существующего фона излучения и от других источников
излучения за 40 лет жизни, составляет около 13 Ц 15 бэр. Неблагоприятного
действия от этого уровня излучения на здоровье детей и взрослых не
установлено.
Клинически определяются кратковременные незначительные изменения состава
крови лишь при однократном облучении дозой 25 Ц 75 бэр. Развитие лучевой
болезни наблюдается при облучении дозой более 100 бэр.
Лучевая болезнь тяжелой степени может развиваться после однократного
поглощения всем телом дозы 400 бэр и более.
Таким образом, каждый житель Земли на протяжении всей своей жизни ежегодно
облучается дозой в среднем 250 Ц 400 мбэр. Это обычное состояние среды
обитания человека.
Совершенно иная ситуация возникает при ядерных взрывах и при авариях на
атомных реакторах и объектах.
При ядерном взрыве уровень радиации резко возрастает. Источниками
радиоактивного излучения становятся лосколки деления ядерного горючего,
представляющие собой смесь более 200 изотопов 34 химических элементов, а так
же радиоактивные вещества не разделившейся части ядерного заряда (уран,
плутоний), корпуса и механизма боеприпаса с наведенной радиоактивностью.
Другим источником радиации является образование радиоактивных изотопов
кремния, кальция, натрия, калия и других химических элементов, находящихся в
почве. Наибольшее влияние на биосферу, жизнь, развитие, наследственность
могут оказывать йод Ц 131, стронций Ц 99, цезий Ц 137, плутоний Ц 239,
углерод Ц 14.
В ранние сроки после аварии на атомных реакторах наибольшую опасность для
здоровья человека представляют радионуклиды йода (йод Ц 131), составляющие
основную массу радиоактивных выбросов. У человека и животных радиоактивный
йод накапливается в щитовидной железе, но поскольку он выводится из организма
с мочой и калом, эффективный период его полураспада составляет 3 Ц 5 дней.
В более поздние сроки после аварии, когда радиоактивный йод практически
исчезает, опасность представляет долгоживущие нуклиды Ц стронций Ц 90 и цезий
Ц 137.
Для проведения оценки обстановки, возникающей в результате аварии на
радиационно-опасных объектах, составляют исходные данные, которые позволяют
сделать оценку методом прогнозирования:
- Вид радиационно-опасного объекта и количество радиационных веществ
(РВ), которые могут быть выброшены в атмосферу при аварии. Так при оценке
радиационной обстановки при аварии на АЭС, считают, что может произойти
разрушение одного реактора и при этом будет выброшено 80% РВ, т.е.
максимальное количество, выбрасываемое при тепловом взрыве реактора.
-
Расстояние от радиационно-опасного объекта до того района или населенного
пункта, для которого проводится оценка.
- Защитные свойства
жилых и производственных зданий и сооружений, в которых могут находиться
люди.
- Срок нахождения людей на зараженной территории. Срок этот
может составлять от 2-х суток и более. Продолжительность пребывания будет
зависеть от степени заражения и от возможностей провести эвакуацию в
требуемые сроки.
- Допустимая поглощенная доза. Для населения
допустимая доза облучения при аварии на радиационно-опасных объектах
составляет 100мГр (0,1 Гр).
Оценка радиационной обстановки заключается в определении дозы облучения,
получаемой людьми на открытой местности за все установленное время пребывания
на зараженной территории, сравнении величины этой дозы с величиной допустимой
и расчете режимов радиационной защиты.
Доза облучения на открытой местности определяется по формуле:
Д = Рср * t,
Где Рср Ц средний уровень радиации за период времени t.
Так как уровень радиации непрерывно снижается во времени и график спада
уровня представляет собой ветвь параболы, определитель величину Рср. за
большой промежуток времени можно и поэтому значение Рср. берется с графика
зависимости уровня Р от времени t, который построен на основании данных,
полученных после Чернобыльской аварии, а именно: через одни сутки после
аварии уровень радиации снизился в 2 раза, через один месяц Ц в 5 раз, через
3 месяца Ц в 11 раз, через 6 месяцев Ц в 40 раз.
Начальное значение уровня радиации (эталонное) зависит от расстояния до
радиационно-опасного объекта. Так, при аварии на АЭС образуется следующие
зоны заражения местности:
Г Ц зона чрезвычайно опасного заражения, длина зоны 28 км.
В Ц зона опасного заражения, длина 48 км, уровень на границе 0,03 гр/ч.
Б Ц зона сильного заражения, длина 80 км, уровень Ц 0,01 Гр/ч.
А Ц зона умеренного заражения, длина 200 км, уровень на границе 0,001 Гр/ч.
АТ Ц зона слабого заражения, длина 340 км, уровень на границе 0,00025 Гр/ч.
При расчете дозы за несколько первых суток удобнее рассчитывать дозу за
каждые отдельные сутки и затем суммировать эти величины.
После определения дозы облучения за установленный период времени, определяют
коэффициент безопасной защищенности:
Доза на открытой местности
Сб = Доза допустимая
Затем определяют коэффициент повседневной защищенности по формуле:
______24_______
С = __
Ti_____
T + ∑ Косл i
, где
Т Ц время пребывания на открытой местности.
Тi Ц время пребывания в помещении с коэффициентом ослабления Косл. i.
При расчете сумма времени пребывания на открытой местности и в помещении
должна равняться 24 часам.
Радиационная защита населения будет обеспечена, если выполняется условие:
С > Сб.
В случае невыполнения этого условия необходимо сократить время пребывания на
открытой местности и в посещениях с малой величиной коэффициента ослабления
Косл. и увеличить время пребывания в помещениях с высоким Косл. Таким
образом, в результате оценки радиационной обстановки определяем режим
поведения населения на загрязненной территории, делаем выводы о возможности
безопасного пребывания в установленные сроки.
Рекомендации населению.
После уведомления по радио (или через другие средства оповещения) о
радиационной опасности населения рекомендуется незамедлительно сделать
следующее:
- Укрыться в жилых домах или служебных помещениях.
- Принять
меры защиты от проникновения в квартиру (дом) радиоактивных веществ с
воздухом: закрыть форточки, уплотнить рамы и дверные проемы.
-
Сделать запас питьевой воды: в закрытых емкостях, перекрыть краны.
Подготовить простейшие средства санитарного назначения (например, мыльные
растворы для обработки рук).
- Провести экстренную йодную
профилактику. Йодная профилактика заключается в приеме препаратов
стабильного йода: йодистого калия или водно-спиртного раствора йода.
Йодистый калий применяется после еды вместе с чаем, киселем или водой 1
раз в день в течение 7 суток. Водно-спиртовой раствор йода нужно принимать
после еды в 3 раза в день течение 7 суток, взрослым по 3 Ц 5 капель 5%
настойки на стакан молока или воды, детям до 2-х лет по 1 Ц 2 капли. Смысл
применения препаратов йода заключается в том, что он препятствует
поступлению радиоактивного йода в щитовидную железу. Кроме того, следует
наносить в течение 7 суток 1 раз в день на поверхность кистей йодную
сетку.
- Начать готовится к возможной эвакуации (приготовить
деньги, документы, предметы первой необходимости, минимум белья и одежды;
запас консервных продуктов на 2 Ц 3 суток). Радио должно быть включенным.
Выполнять следующие правила:
Þ Использовать в пищу только консервированные продукты.
Þ Не пить воду из открытых источников и водопровода, накрыть колодцы
пленкой или крышками.
Þ Избегать длительных передвижений по загрязненной территории,
особенно по траве, не ходить в лес, воздержаться от купания.
Þ Сменить обувь при входе в дом или квартиру.
Þ В случае передвижения по открытой местности прикрывать органы
дыхания смоченными водой марлевой повязкой, носовым платком и т.д., кожу и
волосы прикрывать любыми предметами одежды.
Соблюдение этих рекомендаций позволит уменьшить риск неблагоприятных
радиационных последствий в чрезвычайных ситуациях.
В качестве примера оценим радиационную обстановку не территории объекта
сельскохозяйственного производства, расположенного в близи населенного пункта
Кунашак Челябинской области при аварии на производственном объединении (ПО)
лМАЯК.
Исходные данные:
1. Авария на ПО лМАЯК. В результате технологической неисправности
хранилища радиоактивных отходов произошло загрязнение территории продуктами
деления урана. Выброшено 80% радиоактивных веществ, т.е. рассматриваем
наихудшую ситуацию.
2. Расстояние от ПО до объекта 60 км, скорость ветра 30 км/ч.
3. Защитные свойства жилых и производственных помещений, Косл.
| Укрытия | Косл. |
| Жилые деревянные дома одноэтажные | 2 |
| Подвал деревянного дома | 7 |
| Жилые каменные дома одноэтажные | 10 |
| Подвал каменного дома | 40 |
| Здания производственные одноэтажные | 7 |
4. Срок нахождения людей на загрязненной территории Ц 3 суток.
5. Доступная поглощенная доза Ц 100 мгр (0,1Гр).
Для проведения оценки радиационной обстановки определим начальный уровень
радиации.
Для этого изобразим схему расположения ПО и объекта (рис. 1).
Рис. 1
Как известно, на расстоянии 48 км уровень радиации составляет 0,03 Гр/ч, на
расстоянии 80 км Ц 0,01 Гр/ч, интерполируя, получаем начальный уровень
радиации на территории объекта.
На расстоянии 32 км уровень изменится на 0,02 Гр/ч или
0,02
32
= 0,006 Гр/ч/км.
0,006 * 20 = 0,012 Гр/ч.
0,01 + 0,012 = 0,022 Гр/ч
Зная зависимость уровня радиации от времени, строим график спада уровня:
Через 1 сутки уровень будет Ц 0,011 Гр/ч
Через месяц Ц 0,0044 Гр/ч
Через 3 месяца Ц 0,002 Гр/ч
Для определения дозы облучения за трое суток определим дозу за каждые из этих
дней и результат сведем в таблицу.
| Сутки | Уровень радиации, Гр/ч | Доза, Гр. |
| Начальный | Конечный | Средний |
| 1-е | 0,022 | 0,011 | 0,0165 | 0,396 |
| 2-е | 0,011 | 0,008 | 0,095 | 0,228 |
| 3-е | 0,008 | 0,006 | 0,007 | 0,168 |
Рн + Рк
Д = Рср. * t = нннн
________________ *t
2
где Рн Ц начальное значение уровня радиации, Гр/ч
Рк Ц конечное значение уровня радиации за период времени, Гр/ч
За период времени берем сутки Ц 24 часа. Начальный уровень в 1-е сутки
известен и равен 0,022 Гр/ч. Конечный в 1-е сутки, он же начальный на 2-е
берем с графика:
Р1к = Р2к = 0,011 Гр/ч
Конечный на 2-е сутки, он же начальный на 3-и, берем с графика:
Р2к = Р3к = 0,008 Гр/ч
Конечный на 3-и сутки берем с графика Р3к = 0,006 Гр/ч
Доза облучения за трое суток составит 0,792 Гр.
Определим коэффициент повседневной защищенности: для населения, проживающего
в деревянных домах с Косл. = 2 и работающих в производственном здании с коэф.
осн. = 7 (ремонтники, животноводы и т.п., все, кто работает в помещении).
24 24
С = ---------------------------------------- = --------------- = 2,6
0,5 + 4/3 + 9/7 +0,5 + 14/40 9,3
где 0,5 Ц время, затраченное на дорогу до места работы, ч.;
0,5 Ц время с работы, ч;
9/7 Ц 9 часов работы в помещении с коэффициентом ослабления 7;
4/3 или 14/40 Ц время нахождения в доме с коэффициентом ослабления 2.
Сравним Сб и С.
Д 0,792
Сб = ----------- = ---------- = 7,92 С < Сб
Ддоп. 0,1
Условия безопасной защищенности не выполнены, т.е. повседневный режим
поведения в Ч.С. не подходит, надо уменьшить время пребывания в деревянном
доме и часть суток проводить в подвале дома, приспособив его под радиационное
укрытие.
Рассмотрим режим с пребывание части суток в подвале.
24
Сб = ------------------------------------ = 4,8 > 7,92
0,5 + 0,5 + 9/7 + 2/2 + 12/7
где 0,5 и 0,5 Ц время затраченное на дорогу до места работы и обратно;
9/7 Ц время работы в помещении с Косл. = 7;
2/2 Ц время пребывания в доме с Косл. = 2
12/7 Ц время пребывания в подвале с Косл. = 7.
И этот режим не подходит, т.к. не выполняется условие С>Сб.
Задание: Подобрать такой режим поведения человека, при котором бы соблюдалось
условие С > Cб. Этот режим будет распространятся на ту часть населения,
которая должна будет продолжить работу в этот период. Например, подготовить
транспорт для перевозки людей или животноводы должны продолжать уход за
животными и подготовить их к вывозу в другие районы и т.д.
Ответить на вопросы:
1. Дайте понятие экспозиционной, поглощенной и эквивалентной дозы
излучения. Единицы материи
2. Что называется мощностью дозы?
3. Какие дозы облучения считаются опасными?
4. Источники радиации при авариях и ядерных взрывах.
5. Какие исходные данные необходимы, чтобы оценить радиационную
обстановку местности после аварии.
6. Как определить дозу облучения на открытой местности?
7. Дайте характеристику зон радиоактивного заражения после аварии.
8. Как определить коэффициент безопасной защищенности? Коэффициент
повседневной защищенности? Условие радиационной защиты.
9. Поведение человека в случае радиационной опасности.
