Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• 1. Строение ядер. Радиоактивность
• 2. Природный радиационный фон
• 3. Организация работы с источниками ионизирующих излучений
• Список литературы

1. Строение ядер. Радиоактивность

Самое простое строение имеет ядро атома водорода, которое состоит из одной элементарной частицы - протона. Ядра всех остальных элементов состоят из протонов и нейтронов, называемых нуклонами. Количество протонов соответствует номеру химического элемента в периодической таблице Д.И.Менделеева и определяет зарядовое число Z. Общее число нуклонов в ядре обозначается буквой А и называется округленным массовым числом ядра. Количество нейтронов N равно разности между массовым числом и зарядовым числом.: N = А - Z (см. табл.1)

Таблица 1.

Для обозначения ядер применяется следующий символ: ^А_ZX, где X означает химический элемент.

Массовые числа большинства химических элементов выражаются не целыми числами. Например, массовое число хлора равно 35,5. Это объясняется тем, что природный хлор состоит из двух видов атомов, в ядрах которых содержится по 18 или 20 нейтронов (соответственно 75,4% 24,6%). Количество протонов при этом остается постоянным (17). Такие ядра с одинаковым зарядом и разными массовыми числами называются изотопами. Таким образом изотопы хлора будут обозначаться: ³⁵₁₇Cl и ³⁷₁₇Cl. Изотопы занимают одно и то же место в периодической таблице. Они отличаются только массой, а их химические свойства почти тождественны.

Все изотопы (нуклиды) разделяются на две группы. Ядра изотопов первой группы устойчивы, а следовательно не подвержены самопроизвольному распаду. Их называют стабильными. Вторая группа изотопов обладает ядрами, способными самопроизвольно распадаться и превращаться в ядра других элементов. Такие изотопы называются нестабильными или радиоактивными. В настоящее время известно около 1500 изотопов, из которых лишь 265 являются стабильными.

Самопроизвольное превращение неустойчивых (нестабильных) атомных ядер в другие сопровождается испусканием особого рода лучей. Это явление называется радиоактивностью или радиоактивным распадом. При радиоактивном распаде происходит превращение тяжелого химического элемента в более легкий. При этом выделяется огромная энергия.

Радиоактивность подразделяется на естественную и искусственную, в зависимости от того, существуют распадающиеся ядра в природе, или получены посредством искусственных ядерных реакций. Так ядра естественного радиоактивного элемента урана могут спонтанно делиться без внешнего воздействия. Процесс радиоактивного превращения можно вызвать и искусственно путем бомбардировки ядер нестабильных изотопов нейтронами.

Время Т в течение которого спонтанно распадается половина первоначального количества ядер, называется периодом полураспада данного элемента. Например, период полураспада урана - 235 равен 7,1 х 10⁸ лет.

Кроме того, для каждого элемента существует постоянная распада, обозначаемая буквой X. Это доля радиоактивных ядер, распадающихся в единицу времени. Расчеты показывают, что по истечении 10 периодов полураспада остается около 1/1000 доли первоначального количества ядер. Постоянная распада связана с периодом полураспада соотношением:

2. Природный радиационный фон

Флора и фауна Земли подвергаются непрерывному облучению за счет естественных источников ионизирующих излучений. Природный радиационный фон формируется космическим излучением (оно состоит из заряженных частиц высокой энергии, приходящих из межзвездного пространства и из солнечной галактики), а также ионизирующими излучениями от естественных радионуклидов, находящихся в почве, воде, пище и воздухе.

Распространение естественных радионуклидов в природе. В настоящее время известно более 60 естественных радионуклидов, формирующих радиоактивность биосферы. По происхождению их делят на две группы:

космогенные радионуклиды -- нуклиды, образующиеся в результате взаимодействия космического излучения с атомами азота, водорода и др.; из большого числа космогенных радионуклидов заметный вклад в дозу облучения вносят ³Н, ⁷Ве, ¹⁴С и ²²Na;

естественные радионуклиды -- нуклиды радиоактивных семейств (рядов) ²³⁵U, ²³⁸U и ²³²Th, а также ⁴⁰К и ⁸⁷Rb, находящиеся в земной коре и объектах внешней среды с момента образования Земли.

Концентрация естественных радионуклидов в природе варьирует в широких пределах. В земной коре, например, из всех радиоактивных веществ больше всего содержится калия (~2,5 %), тогда как содержание урана и тория в десятки и сотни, а радия в миллионы раз меньше по сравнению с содержанием радиоактивного калия (⁴⁰К). Весьма существенные различия в концентрации радионуклидов отмечаются в почвах разных типов (табл. 2).

Естественные радионуклиды обнаруживаются во всех типах природных вод. Как правило, концентрация урана, радия и тория особенно высока в подземных водах. В южных реках с высокой степенью минерализации содержание урана в среднем составляет 5 * 10^-5 г/л, тогда как в северных реках с относительно низкой минерализацией концентрация урана находится в пределах от 2·10^-8 до 2*10^-7 г/л. Из долгоживущих естественных радионуклидов в природных водах больше всего ⁴⁰К -- до 330 пКи/л (в морской воде). Концентрация радионуклидов в дождевой воде невелика, исключение составляет ³Н и ⁷Ве, концентрация которых может достигать десятков пикокюри на литр.

2. Концентрация ⁴⁰К, ²³⁸U и ²³²Th в почвах различных типов и соответствующие мощности поглощенной дозы (Р) в воздухе на высоте 1 м от поверхности земли

3. Среднее поступление некоторых основных естественных радионуклидов в организм человека с пищей (Алексахйн, 1982)

Во флоре и фауне концентрация естественных радионуклидов, как правило, ниже, чем в почвах, на которых произрастает растительность и обитают животные. Это объясняется тем, что большинство естественных радионуклидов плохо усваивается и растительностью, и животными. Исключение составляют ⁴⁰К, ¹⁴С и ³Н, которые усваиваются растениями и животными весьма интенсивно. Расчетные данные о возможных уровнях поступления основных радионуклидов в организм человека приведены в таблице 3.

Радионуклиды поступают в атмосферу различными путями. Некоторое количество радионуклидов попадает в воздух в результате выветривания земных пород и разложения органических веществ. Определенная доля радиоактивности атмосферы обусловлена наличием в воздухе космогенных радионуклидов. Существенное значение имеет диффузия из почвы в приземные слои атмосферы радона (²²²Rn) и торона (²²⁰Th), являющихся продуктами радиоактивного распада соответственно ²²⁶Ra, ²²⁴Ra.

Радиоактивность атмосферного воздуха варьирует в широких пределах и зависит от местоположения (в атмосферном воздухе над сушей концентрация радионуклидов выше, чем над океаном), содержания радионуклидов в материнских земных породах, времени года, состояния атмосферы и т. д. Средние данные о концентрации радиоактивных аэрозолей в воздухе (Ки/л):

б-активных аэрозолей -- 4*10^-13, в-активных-- 3,1*10^-13. Для радона и торона в качестве средних концентраций в приземных слоях воздуха принимается величина 7*10^-14 Ки/л.

Концентрация радона, наиболее значимого из всех радионуклидов воздуха, в жилых домах и рабочих помещениях существенно различается в зависимости от того, какие строительные материалы использованы для их постройки. Так, в домах, построенных из дерева, кирпича и бетона, концентрация радона в воздухе составляет соответственно 0,41; 1,08 и 3,13 пКи/л. Причина различий -- неодинаковое содержание в стройматериалах ²²⁶Ra, предшественника радона. На концентрацию радона в воздухе помещений влияет интенсивность воздухообмена. При плохой вентиляции концентрация радона в воздухе помещений может возрасти в несколько раз (имеются указания на возможность 100-кратного роста концентрации радона при выключенной вентиляции).

Дозы ионизирующих излучений от естественных источников. Растительные и животные организмы подвергаются облучению в результате воздействия внешнего ионизирующего излучения и излучения от естественных радионуклидов, находящихся непосредственно в растениях, органах и тканях животных (внутреннее облучение).

Доза от внешнего ионизирующего излучения формируется за счет космического излучения и излучения от естественных радионуклидов, находящихся в среде обитания растений и животных.

Считается, что средняя поглощенная мощность дозы космического излучения на высоте уровня моря составляет 3,2 мкрад/ч, а поглощенная доза этого вида излучения в течение года -- 28 мрад (табл. 4). Интенсивность космического излучения по мере увеличения высоты над уровнем моря возрастает, и соответственно увеличивается мощность поглощенной дозы. Например, на высоте 2 км над уровнем моря она примерно в 3-- 4 раза выше по сравнению с дозой облучения на уровне моря, а на высоте 3 км -- в 5--6 раз.

4. Расчетные годовые дозы от природных источников (мрад/год), поглощенные тканью человека (по данным Научного комитета ООН по действию атомной радиации)

При работе с источниками ионизирующих излучений важное значение приобретает правильная организация труда, которая обеспечивает радиационную безопасность обслуживающего персонала и всего населения в целом. В этом случае дозовые нагрузки для лиц соответствующих категорий облучения и групп критических органов от источников внешнего и внутреннего облучений не будут превышать регламентированных значений.

Руководящим документом по радиационной безопасности при организации работ с источниками ионизирующих излучений являются "Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений" (ОСП-72/87). В соответствии с ними оборудование, контейнеры, упаковки, транспортные средства, аппараты, передвижные установки, помещения, предназначенные для работ с применением источников ионизирующих излучений, должны иметь предупредительные знаки радиационной опасности для привлечения внимания к этим объектам. При работе с открытыми источниками дополнительно к мероприятиям по защите от внешнего облучения следует предусматривать меры по защите персонала и населения от внутреннего облучения и охране окружающей среды от радиоактивных загрязнений.

Учреждения, помещения и установки для работы с источниками ионизирующих излучений до начала их эксплуатации должны быть приняты компетентной комиссией, которая составляет акт приемки. На основании акта приемки местные органы Госсаннадзора оформляют санитарный паспорт учреждения (на срок не более 3 лет), дающий право получения, хранения и проведения работ с применением источников ионизирующих излучений. Администрация учреждения определяет перечень лиц для работы с источниками излучений, обеспечивает их обучение и инструктаж, разрабатывает правила внутреннего распорядка и инструкцию по радиационной безопасности, в которой излагаются порядок проведения работ, учета, хранения и выдачи источников излучений, сбора и удаления радиоактивных отходов, содержания помещений, меры личной профилактики и организация проведения радиационного контроля. Приказом по учреждению администрация назначает лиц, ответственных за радиационный контроль и безопасность, организует обязательный медицинский контроль при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры.

Разработаны требования к размещению учреждений, участков и установок для работы с источниками ионизирующих излучений. В частности, запрещается размещение таких учреждений и установок в жилых зданиях и детских учреждениях. Площадки для строительства учреждений для работы с открытыми источниками следует выбирать с подветренной стороны по отношению к жилым зданиям, детским, общественным и санитарно-оздоровительным учреждениям, зонам отдыха и т. д. Вокруг учреждения, предназначенного для работы с источниками излучений, в случае необходимости устанавливают санитарно-защитную зону и зону наблюдения.

К санитарно-защитной зоне относится территория вокруг учреждения или источника радиоактивных выбросов или сбросов, на которой уровень облучения людей в условиях нормальной эксплуатации учреждения может превышать предел дозы ПД. В этой зоне устанавливают режим ограничений и проводят радиационный контроль. Зона наблюдения -- территория, где возможно влияние радиоактивных сбросов и выбросов учреждения и где облучение проживающего населения может достигать установленного предела дозы ПД. На этой территории проводят радиационный контроль.

Работа с закрытыми источниками излучения. Источники ионизирующего излучения, конструкция которых исключает попадание радиоактивных веществ в окружающую среду, называют закрытыми. Следовательно, в этом случае персонал может подвергаться только внешнему облучению. Такие источники применяют, например, в установках для радиационно-биологической технологии, радиационной терапии и диагностики. В качестве источников излучения в этих установках используют радионуклидные закрытые источники, а также рентгеновские аппараты и гамма-установки.

Рабочую часть стационарных установок с открытым и неограниченным по направлению пучком излучения следует располагать в отдельном помещении. Материал и толщина стен, пола и потолка этого помещения при любых реальных положениях источника и направления пучка должны обеспечивать ослабление излучения в смежных помещениях и на территории учреждения до допустимых значений.

Пульт управления установкой размещают в смежном помещении. Входная дверь в помещение, где находится установка, должна блокироваться с механизмом перемещения источника или включением высокого напряжения так, чтобы исключить возможность случайного облучения персонала. Эти помещения должны быть оборудованы системой сигнализации о положении облучателя или включении энергопитания и превышении заданной мощности дозы. В нерабочем положении все источники ионизирующих излучений должны находиться в защитных устройствах, а нерадионуклидные источники обесточены. Для перемещения источника в рабочее положение или включения энергопитания предусматривают систему дистанционного управления.

Специальные требования к отделке помещений при работе с закрытыми источниками излучений не предъявляют, кроме помещений для перезарядки и временного хранения демонтированных приборов и установок.

Работа с открытыми источниками ионизирующих излучений. Комплекс защитных мер при работе с открытыми источниками должен обеспечить защиту людей не только от внешнего, но (и от внутреннего облучения, предотвращать радиоактивное загрязнение воздуха и поверхностей рабочих помещений, кожных покровов и одежды персонала, а также объектов внешней среды -- воздуха, воды, почвы, растительности и др.

К числу основных профилактических мероприятий при работе с открытыми источниками излучений относятся: правильный выбор планировки помещений, оборудования, отделки помещений, технологических режимов; рациональная организация рабочих мест и соблюдение мер личной гигиены работающих; рациональный режим вентиляции; организация защиты от внешнего и внутреннего облучений, сбора и удаления радиоактивных отходов. Требования к выполнению указанных мероприятий зависят от характера работ, активности и состава используемых радионуклидов.

Радиоактивные вещества как потенциальные источники внутреннего облучения по степени радиационной опасности разделяют на четыре группы в зависимости от минимально значимой активности, под которой понимают наименьшую активность открытого источника на рабочем месте, на использование которого не требуется разрешения органов Госсаннадзора. Для группы А минимально значимая активность составляет 3,7 Бк, для группы Б -- 37 Бк, для группы В -- 370 Бк и для группы Г -- 3700 Бк.

Все работы с открытыми источниками разделяют на 3 класса в зависимости от группы радиационной опасности радионуклида и его активности на рабочем месте. В зависимости от класса работ предъявляют требования к размещению и оборудованию помещений, в которых проводят работы с открытыми источниками.

К размещению лабораторий, где проводят работы III класса, специальных требований не предъявляют. Работы этого класса проводят в отдельных помещениях (комнатах). Рекомендуется устройство душевой и выделение помещений для хранения и фасования растворов. При опасности загрязнения воздуха работы следует проводить в вытяжных шкафах.

Помещения для работ II класса необходимо размещать в отдельной части здания, изолированной от других помещений. В составе этих помещений должны быть санпропускник или душевая и пункт радиационного контроля на выходе. Эти помещения оборудуют вытяжными шкафами или боксами.

Помещения для работ I класса должны быть размещены в отдельном здании с отдельным входом только через санпропускник и разделены на 3 зоны (трехзональная планировка):

1-я зона -- необслуживаемые помещения, где размещаются технологическое оборудование и коммуникации, являющиеся основными источниками излучения и радиоактивного загрязнения;

2-я зона -- периодически обслуживаемые помещения (для проведения ремонта оборудования и других работ, связанных с вскрытием технологического оборудования, временного хранения и удаления отходов);

3-я зона -- помещения постоянного пребывания персонала в течение всей смены.

В помещениях для работ II класса и третьей зоны I класса полы и стены должны быть покрыты специальными слабосорбирующими материалами, стойкими к моющим средствам.

Оборудование и рабочая мебель должны иметь гладкую поверхность, простую конструкцию и слабосорбирующие покрытия, облегчающие удаление радиоактивных загрязнений. При работе с открытыми радиоактивными веществами следует пользоваться пластиковыми пленками, фильтровальной бумагой и другими подсобными материалами разового пользования для ограничения загрязнения различных поверхностей, оборудования и помещений. Работы следует проводить на лотках и поддонах, изготовленных из слабосорбирующих материалов. В помещениях для работы с открытыми источниками запрещается пребывание персонала без средств индивидуальной защиты, прием пищи и курение; нельзя также применять косметику, хранить пищевые продукты, табачные изделия,. домашнюю одежду и др.

Вентиляционные и воздухоочистные сооружения должны обеспечивать защиту от загрязнения воздуха в соответствии с требованиями НРБ-96. Система специальной канализации должна предусматривать дезактивацию сточных вод в очистных сооружениях, которые располагаются в специальном помещении на территории учреждения.

Серьезное значение для радиационной безопасности имеет проблема переработки и захоронения радиоактивных отходов. Согласно ОСП-72/87 к жидким радиоактивным отходам относят материалы с содержанием радиоактивных веществ (в Бк/л) выше допустимой концентрации радионуклидов в воде для лиц категории Б (ДК_Б). Их делят на слабоактивные -- 3,7 * 10⁵ Бк/л, среднеактивные -- от 3,7 * 10⁵до 3,7 * 10¹⁰, высокоактивные -- свыше 3,7 * 10¹⁰ Бк/л. К твердым отходам относят твердые материалы и предметы с содержанием радиоактивных веществ больше 7,5 * 10⁴ Бк/кг для бета-излучателей, 7,5 * 10³ для альфа-излучателей и 1 * 10⁷г * экв/Ra для гамма-излучателей.

В учреждениях, где ежедневно образуются жидкие отходы объемом свыше 200 л с удельной активностью, превышающей в 10 и более раз ДК_Б для воды, устраивают специальную канализацию с очистными сооружениями, устанавливают допустимые сбросы в открытые водоемы.

Твердые и жидкие радиоактивные отходы, содержащие коротко-живущие нуклиды с периодом полураспада до 15 сут, выдерживают до тех пор, пока активность снизится до предельно допустимого уровня. После такой выдержки их утилизируют как обычные отходы. В хозяйственно-бытовую канализацию допускается сброс радиоактивных сточных вод с концентрацией, не более чем в 10 раз превышающей ДК_Б для воды и при условии десятикратного разбавления их нерадиоактивными сточными водами в коллекторе данного учреждения. При малых количествах жидких отходов (до 200 л), а также при невозможности их разбавления отходы собирают в специальные емкости для последующего удаления в пункты захоронения радиоактивных отходов.

Твердые отходы собирают в сборники разового пользования (пластиковые мешки или др.) и удаляют в специально выделенные места для временного хранения с целью накопления, а затем вывозят в пункты захоронения.

Список литературы

радиационный фон радионуклид природа ионизирующий

1. Анненков Б. Н., Юдиннева Е. В. Основы сельскохозяйственной радиологии.-- М.: Агропромиздат, 1991. -- 287 с: ил.

2. Радиобиология/ А. Д. Белов, В. А. Киршин, Н. П. Лысенко, В. В. Пак и др.; Под ред. А. Д. Белова. -- М.: Колос, 1999. -- 384 с: ил.

3. Старков В.Д., Мигунов В.И. Радиационная экология. Тюмень: ФГУ ИПП "Тюмень", 2003, 304 с, табл. 57, ил. 77, прил. 10.

Размещено на Allbest.ru