Радиационная опасность и её источники

ВВЕДЕНИЕ
В связи с бурным развитием ядерной энергетики, расширяющимися масштабами использования радиоактивных веществ (РВ) и источников
ионизирующих излучений (ИИИ) в различных областях народного экономики и науки возрастает интерес к вопросам защиты от радиации не
только со стороны специалистов, но и со стороны широких кругов населения.
Подобно тому как ΧΙΧ столетие было веком пара и электричества, двадцатое столетие стало, а двадцать первое станет тем более веком
ядерной энергии, которая играет революционизирующую роль и вносит вклад в научно-технический прогресс. В настоящее время энергия
ядра поставлена на службу человечеству. Пожалуй, нет ни одной отрасли науки и техники, где бы в той или иной мере не использовалась
энергия, освобождаемая при ядерных превращениях. Радиоактивные изотопы успешно применяются в медицине для лечения
злокачественных новообразований и других серьезных недугов, а также для диагностики ряда заболеваний и исследования
функционального состояния организма. В промышленности при помощи радиоактивных изотопов ведется контроль качества изделий,
контроль технологических процессов, определение структуры сплавов, проверка методов разделения веществ и т. д.
Применение РВ существенно расширило возможности экспериментальных исследований процесса изнашивания деталей и узлов машин,
поведения смазочных материалов и трущихся частей машин, анализа жидких и газообразных сред.
Радиоактивные изотопы широко используют для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве (с/х), для дезинфекции зерна, овощей,
выведения новых сортов семян, ускорения протекания химических реакций, получения новых полимерных соединений, исследования
каталитических процессов, холодной стерилизации перевязочных материалов и лекарственных препаратов, в геологической разведке и
других областях народного хозяйства.
Используя РВ в качестве так называемых «меченых атомов», удалось изучить новые закономерности и сделать важные открытия в
биологии, химии, металлургии и даже археологии.
Мы гордимся тем, что гений наших ученых впервые в мире заставил энергию, таившуюся в глубинах ядра, вращать турбины атомных
электростанций и винты атомных ледоколов.
Естественно, что при таком широком использовании ядерной энергии с каждым годом растет число людей, которые могут подвергаться
воздействию ионизирующего излучения. Поэтому так же, как и при массовом использовании любого другого вида энергии (тепловой,
механической, электрической, химической), большое значение приобретают правильная организация труда и осуществление защитных и
профилактических мероприятий.
Известно, что воздействие на человека большого количества тепловой, механической, электрической энергии или ряда химических веществ
может нарушить нормальную жизнедеятельность организма, а иногда привести к смертельному исходу; точно так же и ионизирующие
излучения в определенных дозах оказывают вредное воздействие на организм человека.
Важно подчеркнуть, что радиация имеет свойства, которые вызывают необходимость принимать специальные меры безопасности.
Известно, что наши органы чувств очень восприимчивы к изменению степени светового, механического или теплового воздействия, это
помогает человеку ориентироваться в обстановке и принимать соответствующие меры предосторожности. В то же время наши органы
чувств не приспособлены к восприятию ионизирующей радиации, поэтому без специальных приборов мы не можем судить о наличии
радиации и ее уровне, следовательно, и о грозящей опасности. Поэтому развитие ядерной энергетики стимулировало развитие такой
отрасли знаний, как радиационная безопасность, которая занимается разработкой эффективной системы контроля уровней радиации,
определением допустимых уровней облучения, разработкой методов коллективной и индивидуальной защиты от воздействия радиации,
вопросами организации труда в условиях воздействия излучения, особенно при авариях на радиационно-опасных объектах (РОО) с
выбросом радиоактивных веществ в окружающую природную среду.
Опыт ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) показал, что не только специалисты, но и население для своей
безопасности обязано знать о вредном воздействии ИИ,о способах защиты и правилах поведения при нахождении на зараженной
местности РВ.
1. ОСНОВНЫЕ ОПАСНОСТИ ПРИ АВАРИЯХ НА РАДИАЦИОННО-ОПАСНЫХ
ОБЪЕКТАХ
Действие ионизирующий радиации на живой организм интересовало мировую науку с момента открытия и первых шагов применения
радиоактивного излучения. В конце 1920-х гг. была создана Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ), которая
разрабатывала и разрабатывает правила работы с радиоактивными веществами. Научный комитет ООН изучает широкий спектр вопросов,
связанных с ИИ, особенно сейчас, когда сфера практического применения энергии ядра в мирных целях весьма и весьма обширна, это:
- энергетика − атомные электростанции, транспортные установки с ядерным «горючим» (паровозы, пароходы, ледоколы, подводные лодки,
самолеты и т.д.), прямое превращение энергии излучения в электрическую (атомные элементы, батареи и т.д.);
- «меченые атомы» для научного исследования и практического использования в биологии и с/х, медицине, химии и химической
промышленности, металлургии, автоматике и телемеханике, в геологической разведке при определении возраста пород;
- ионизирующие излучения для научного исследования и практических целей − дефектоскопия, медицина, стерилизация, химия и
химическая промышленность, геологическая разведка, автоматика и телемеханика, светящиеся составы и т.д. Радиация по своей природе
вредна для жизни. Малые дозы облучения могут «запустить» не до конца еще установленную цепь событий, приводящую к раку или
генетическим повреждениям. При больших дозах радиация может разрушить клетки, повредить ткани и органы и явиться причиной скорой
гибели организма. Однако нельзя все вышеназванные области применения ядерной энергии отнести к радиационно-опасным объектам.
Что же такое радиационно-опасные объекты? Радиационно-опасные объекты− это предприятия, при аварии на которых или при
разрушении которых могут произойти массовые радиационные поражения людей, животных, растений и радиоактивное заражение
окружающей природной среды. К ним относятся:
1. Предприятия ядерного топливного цикла − урановая промышленность, радиохимическая промышленность, ядерные реакторы
разных типов, предприятия по переработке ядерного топлива и захоронению радиоактивных отходов.
2. Научно-исследовательские и проектные организации, имеющие ядерные установки и стенды.
3. Транспортные ядерные энергетические установки.
4. Военные объекты.
В предлагаемой классификации объектов промышленности рассматриваются только два вида радиационно-опасных (см. табл. 1). Это
атомные электростанции (АЭС), являющиеся лишь частью ядерного топливного цикла, который начинается с добычи и обогащения
урановой руды, следующий этап − производство ядерного топлива. Отработанное на АЭС ядерное топливо подвергают вторичной
обработке, чтобы извлечь из него уран и плутоний. Заканчивается цикл захоронением радиоактивных отходов. На каждой стадии ядерного
топливного цикла в окружающую среду попадают РВ, а особенно при авариях. Второй вид радиационно-опасных объектов − научноисследовательские организации, имеющие ядерные установки, где тоже в случае аварии РВ попадают в окружающую природную среду.
Таблица 1
Классификация РОО
Признаки
потенциальной
опасности
Типовые объекты
Заражение РВ ОПС АЭС, НИИ с ядерными
Радиационные
установками (реакторами и
поражения людей,
стендами)
животных,
растений
Время действия
поражающих
факторов
Защитные мероприятия
и способы защиты
От нескольких
секунд до десятков
сотен лет
Радиационная разведка
Оценка радиационной
обстановки
Локализация источника
заражения
Степени
потенциальной
опасности
Характер
аварий по
масштабам
последствий
1-я степень
2-я степень
Локальная,
местная,
территориальная,
федеральная,
трансгра-ничная
Меры профилактики
(предупреждения)
Совершенствование
противоаварийной защиты
Повышение надёжности
оборудования
Соблюдение правил
Оповещение персонала и
населения
Йодная профилактика
населения
Использование ЗС ГО и СИЗ
Использование
противорадиационных
препаратов
Использование защитных
свойств зданий, техники, домов,
квартир и т.д.
Эвакуация населения из зоны
заражения
Проведение дозиметрического
контроля
эксплуатации оборудования
Радиационная авария − потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования,
неправильными действиями работников (персонала), стихийными бедствиями или иными причинами, которые могли привести или привели
к облучению людей выше установленных норм или радиоактивному загрязнению окружающей среды.
Радиоактивное загрязнение − присутствие радиоактивных веществ на поверхности, внутри материала, в воздухе, в теле человека или в
другом месте в количестве, превышающем установленные нормы.
Потенциальная опасность названных предприятий определяется количеством РВ, которое может поступить в окружавшую природную среду
в результате аварий на них. Этот показатель, в свою очередь, зависит от мощности ядерной установки. Так, средняя мощность одной
установки АЭС составляет примерно 800 МВт, а научно-исследовательских организаций − на несколько порядков меньше. На основании
этого такие объекты по степени их опасности можно условно разделить на две группы: АЭС и НИИ с ядерными установками и стендами.
Аварии на них классифицируются как по возможным масштабам последствий, так и по нормам эксплуатации (проектные, проектные с
наибольшими последствиями, запроектные).
Согласно последней оценке МАГАТЭ, в 2009 г. мощность АЭС будет составлять 900-1000 ГВт, а активность отходов этой промышленности
во всём мире к этому времени достигнет примерно 1012 кюри. Для сравнения укажем, что активность стронция-90, накопившегося в
атмосфере в результате испытания ядерного оружия, составляет около 107 кюри.
При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов в окружающую природную среду (ОПС) очень невелики, и
это количество выбросов у разных реакторов колеблется в широких пределах: зависит не только от типа реактора и не только от разных
конструкций реактора одного и того же типа, но также и от двух разных реакторов одной конструкции.
В процессе работы АЭС образуются различные отходы, которые по своему агрегатному состоянию могут быть жидкими, твердыми и
газообразными, а в зависимости от масштаба производства или использования РВ их активность может варьироваться в очень широких
пределах − от нескольких милликюри до десятков и тысяч кюри.
Отработавшее ядерное топливо АЭС с реакторами типа РБМК, ЭГП и АМБ хранится непосредственно на станциях. Увеличение количества
отработанного ядерного топлива (ОЯТ) и сохраняющаяся тенденция к его постоянному росту на площадках АЭС, в том числе в
непосредственной близости от крупных населенных пунктов, снижает уровень ядерной безопасности. Как видим, АЭС является не только
источником энергии, но и «фабрикой» изотопов. Это продукты деления урана и продукты, искусственно полученные в результате
воздействия мощных потоков нейтронов на стабильные элементы конструкции реактора, − всего около 200 радионуклидов.
На всех этапах использования ядерной энергии, начиная с получения ядерного топлива, эксплуатации реактора, переработки
радиоактивных отходов и заканчивая их захоронением и применением метода «меченых атомов», человек подвергается воздействию
радиации.
Чтобы правильно представить себе, что происходит в организме под воздействием излучения, рассмотрим кратко процессы
взаимодействия излучения с веществом.
Ионизирующее излучение (ИИ)− излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении
заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средойионыразных знаков.
Итак, возникающие в процессе радиоактивного распада или при осуществлении ядерных реакций излучения, проходя через вещество,
взаимодействует с атомами и молекулами среды, передавая им свою энергию.
В зависимости от вида излучения процессы взаимодействия с веществом протекают по-разному. Поэтому целесообразно кратко
рассмотреть взаимодействие с веществом заряженных частиц (альфа - и бета-частицы), а также нейтронов и гамма-квантов.
Альфа-частицыпредставляют собой поток положительно заряженных частиц − ядер атомов гелия. Альфа-частица состоит из двух
протонов и двух нейтронов, поэтому ядро атома любого химического элемента, испуская такую частицу, превращается в ядро атома другого
химического элемента, имеющего заряд на две, а массовое число на четыре единицы меньше, чем исходное ядро. Так, например, из
плутония-239 при таком превращении образуется уран-235. Начальная скорость альфа-частиц достигает 10-20 тыс. км/с. Обладая большой
энергией и зарядом, альфа-частица при столкновении с атомами среды ионизирует их. Например, в воздухе одна альфа-частица образует
около 30−40 тыс. пар ионов на 1 см пути. Вследствие большой ионизирующей способности пробег альфа-частицы очень мал: в воздухе ее
пробег составляет несколько сантиметров, а в жидких и твердых веществах − несколько микрон. Растратив всю свою энергию на ионизацию
среды, альфа-частицы присоединяют свободные электроны и превращаются в атомы гелия. Поражающее действие альфа-частиц связано
с ионизацией ими атомов биологической ткани. Однако опасность от альфа-частиц возникает только при попадании альфа-радиоактивных
веществ внутрь организма. Внешнее облучение альфа-частицами не представляет опасности, поскольку они легко поглощаются одеждой и
верхним слоем кожи.
Бета-частицы− это поток быстрых электронов или позитронов. Соответственно этому различают электронный бета-распад (распад с
испусканием электрона) и позитронный бета-распад (распад с испусканием позитрона). При электронном бета-распаде происходит
превращение одного из нейтронов ядра в протон, поэтому вновь образованное ядро имеет атомный номер на единицу больше по
сравнению с исходным ядром, а массовое число его остается прежним. Например, естественный радиоактивный изотоп висмут-83
превращается в изотоп с атомным номером 84 и тем же массовым числом 209, т.е. в полоний-84. При позитронном бэта-распаде
происходит превращение одного из протонов ядра в нейтрон и, следовательно, атомный номер этого ядра уменьшается на единицу, а
массовое число остается без изменения. Следует отметить, что позитронный бета-распад встречается очень редко и только у
искусственных радиоактивных изотопов.
Скорость движения бета-частиц колеблется в очень широких пределах и может приближаться к скорости света. Бета-частицы так же, как и
альфа-частицы, ионизируют атомы среды, но их ионизирующая способность в сотни раз меньше ионизирующей способности альфа-частиц.
Поэтому бета-частицы проходят в среде значительно больший путь: в воздухе − несколько метров, в твердых телах − несколько
миллиметров. Бета-излучение почти наполовину ослабляется летней одеждой.
Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, подобное рентгеновским лучам. Оно распространяется со скоростью
света. Ионизирующая способность гамма-излучения в десятки раз меньше, чем бета-частиц, в связи с этим оно обладает большей
проникающей способностью. В воздухе гамма-излучение распространяется на сотни метров, свободно проникая сквозь одежду и слабо
поглощаясь защитными материалами, например, для гамма-излучения с энергией 1 Мэв слой половинного ослабления в воздухе равен
примерно 100 м, а в свинце – 1см.
Гамма-излучение в процессе прохождения через вещество взаимодействует с электронами атомов, электрическим полем ядра, а также с
протонами и нейтронами, входящими в состав ядра. При всех процессах взаимодействия гамма-излучения с веществом часть энергии
излучения преобразуется в кинетическую энергию электронов, которые, проходя через вещество, производят ионизацию.
Нейтроны представляют собой поток незаряженных частиц, при прохождении через вещество взаимодействуют только с ядрами атомов.
Основными видами взаимодействия нейтронов со средой являются их рассеяние при соударениях с ядрами атомов среды (аналогично
столкновению двух бильярдных шаров) и захват ядрами атомов. Для нейтронов, обладающих большой энергией − порядка 0,5 Мэв и более
(10 − 20 Мэв), т.е. быстрых нейтронов, характерно упругое или неупругое рассеяние, состоящее в том, что нейтроны, взаимодействуя с
ядрами атомов, передают им часть своей энергии. Нейтроны, потерявшие после ряда столкновений почти всю энергию до 0,1 эв, т.е.
тепловые нейтроны, наиболее вероятно будут испытывать процесс радиационного захвата ядрами атомов среды и, таким образом,
прекратят свое самостоятельное существование. Подводя итоги, можно отметить, что при всех процессах взаимодействия нейтронов с
веществом образуются либо заряженные частицы − ядра отдачи, непосредственно производящие ионизацию, либо гамма-кванты, которые
производят ионизацию за счет вторичных частиц.
Альфа- и бета- частицы, гамма-излучение, нейтроны, протоны, ядра отдачи, многозарядные ионы, которые принято называть проникающим
или ионизирующим излучением, при прохождении через вещество расходуют свою энергию в основном на ионизацию и возбуждение.
Известно, что время жизни ионизированных и возбужденных атомов ничтожно мало, порядка 10−6 с. В простых веществах в процессе
рекомбинации (воссоединение положительных и отрицательных ионов) образуются молекулы исходного вещества, т.е. в результате
ионизация не вызывает изменения химического состава вещества.
Если же происходит ионизация или возбуждение сложных молекул, то это приведет либо к разрушению молекулы, либо к образованию
химически свободных радикалов с ненасыщенными валентностями; последние могут инициировать ряд химических реакций, вследствие
чего возникают новые химические соединения. В биологических объектах образование свободных радикалов или распад молекул приводят
к изменению биохимических процессов в организме. Известно, что 2/3 общего состава ткани человека составляют вода и углерод; вода под
воздействием излучения расщепляется на водород и гидроксильную группу ОН−, которые либо непосредственно, либо через цепь
вторичных превращений образуют продукты с высокой химической активностью: гидратный окисел НО2, перекись водорода Н2О2. Эти
соединения взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая ее, т.е. нарушается нормальное течение
биохимических процессов и обмен веществ в организме.
Рентгеновское и гамма-излучение прежде всех других видов ИИ нашли практическое применение, особенно в биологии и медицине. В то же
время исторически наиболее ранним и хорошо разработанным методом регистрации излучения является ионизационный, широко
используемый и сейчас. В связи с этим предпринимались попытки установить такие единицы измерения излучения, которые позволили бы
связать ионизационный эффект с поглощенной энергией излучения. В 1928 г. в качестве такой единицы был принят рентген(р). Однако это
создавало ряд неудобств, так как рентген был введен для оценки поглощенной энергии только для рентгеновского и гамма-излучения и не
учитывал другие виды ИИ в воздухе и радиационный эффект в других средах. Это потребовало пересмотра ранее существовавшей
терминологии и введения рада− новой единицы поглощенной дозы, являющейся универсальной для всех видов излучения и однозначно
связанной с радиационными эффектами, возникающими под воздействием излучения.
Ввиду того, что ионизационные методы измерения до настоящего времени широко используются на практике и многочисленная
дозиметрическая аппаратура отградуирована в рентгенах, эта единица не исключена из арсенала метрологических единиц. Поэтому в
ГОСТе наряду с единицей рад осталась единица рентген.
Сейчас для характеристики дозы по эффекту ионизации применяется так называемая экспозиционная доза рентгеновского и гаммаизлучений.
Экспозиционная доза (Дэкв.) − количественная характеристика фотона излучения, которая основана на его ионизирующем действии в
сухом атмосферном воздухе и представляет собой отношение суммарного заряда всех ионов каждого знака, созданных фотонами, к массе
воздуха в этом объеме. За единицу принят кулон на килограмм − 1 Кл/кг.
Кулон на килограмм− экспозиционная доза фотонного излучения, при которой сопряженная с этим излучением корпускулярная эмиссия на
килограмм сухого атмосферного воздуха производит в воздухе ионы, несущие заряд в 1 кулон электричества каждого знака. Внесистемной
единицей экспозиционной дозы является рентген.
Рентген (р)− доза фотонного излучения в воздухе, при которой сопряженная с этим излучением корпускулярная эмиссия, возникающая в
0,001233 (1 см) сухого воздуха при нормальных условиях (при температуре 0 °С и давлении 760 мм рт. ст.), создает ионы, несущие одну
электростатическую единицу количества электричества каждого знака.
1 Кл/кг = 3,876*103р. Мощность дозы измеряется в системеСИединицейампер на килограмм- А/кг; внесистемная единица -рентген в
секунду- р/с 1 А/кг = 3,376*103р/с.
Однако изменения, происходящие в облучаемом объекте под воздействием различного рода излучений, больше всего зависят от
поглощенной энергии. Поэтому наиболее удобной характеристикой излучения, определяющей степень его воздействия на организм,
является поглощенная энергия излучения.
На 7-м Международном конгрессе радиологов (Копенгаген, 1953 г.) энергию любого вида излучения, поглощенную 1 г вещества, было
рекомендовано называть поглощенной дозой, а единицу поглощенной дозы − радом (рад).
Поглощенная доза (Дп) − отношение средней энергии, переданной любым ионизирующим излучением веществу в элементе объема, к
массе вещества; в этом объеме.
Рад− единица поглощенной дозы, при которой количество поглощенной энергии 1 г любого вещества равно 100 эрг, независимо от вида и
энергии ионизирующего излучения.
В системе СИ за единицу поглощенной дозы излучения принят джоуль на килограмм − Дж/кг.
Джоуль на килограмм− поглощенная доза излучения, измеряемая энергией в один джоуль любого ионизирующего излучения, переданная
массе облученного вещества в один килограмм. Дж/кг = 1 Грей (Гр).
Связь между единицами - 1Гр = 1 Дж/кг = 100 рад = 104эрг/г. Мощность поглощенной дозы - скорость изменения поглощенной дозы в
единицу времени рад/с: Гр/с - Дж/кг*с; 1 Гр/с – 102рад/с.
Соотношение между поглощенной дозой и экспозиционной дозой для воздуха имеет вид Д = 0,87 Дп; для мышечной ткани Д = 0,93 Дп.
Таким образом, измерив ионизацию в воздухе в условиях электронного равновесия, мы можем судить о поглощенной энергии в
биологической ткани, но не можем оценить радиационную опасность хронического облучения разными видами ИИ, так как различные виды
ИИ оказывают различное биологическое действие при одной и той же поглощенной дозе.
В 1959 г. Международная комиссия по радиологическим единицам (МКРЕ) рекомендовала использовать коэффициент относительной
биологической эффективности(ОБЭ) как в радиологии, так и в радиационной защите.Коэффициент ОБЭ доказывает, во сколько раз
данный вид излучения оказывает более сильное биологическое действие, чем рентгеновское и гамма-излучение, при одинаковой
поглощенной энергии 1 г ткани, т. е. коэффициент ОБЭ служит для сопоставления биологического действия разных видов ИИ с
рентгеновским и гамма-излучением.
Коэффициент ОБЭ зависит от вида и энергии ИИ, величины дозы, при которой сравнивается биологическая эффективность, от времени
облучения, характера воздействия излучения (однократное острое или многократное хроническое облучение), от вида ткани (органа),
используемого для оценки биологического эффекта, от температуры, содержания кислорода, щелочности среды и др.
В настоящее время коэффициент ОБЭ рекомендуют использовать только при сравнительных исследованиях действия различных видов
ИИ в радиобиологии, а при расчете защиты рекомендуют коэффициент качества (КК),коэффициент распределения(КР) и
взвешивающие коэффициенты(ВК). Поэтому для оценки радиационной опасности хронического облучения различных видов ИИ
вводится понятие эквивалентная доза.
Эквивалентная доза (Дэкв) − доза любого вида излучения в биологической ткани, которая создает такой же биологический эффект, как и
поглощенная доза эталонного рентгеновского или гамма-излучения.
Дэкв = Дп *ВК (Зв), т.е. доза эквивалентная - это поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий
коэффициент (ВК) для данного вида излучения, учитывающий относительную эффективность в индуцировании биологических эффектов.
За единицу измерения эквивалентной дозы принят биологический эквивалент рада (бэр), в системе СИ используется зиверт (Зв).
Бэр −единица дозы любого ИИ в биологической ткани, которое создаёт такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 рад
эталонного рентгеновского и гамма - излучений.
Соотношение между единицами − 1 Зв = 100 бэр = 1Гр.
Соотношения между предельно допустимой мощностью эквивалентной дозы, мощностью поглощенной дозы и взвешивающим
коэффициентом без учета коэффициента распределения (КР) представлены в табл. 2.
Таблица 2
Вид излучения
Допустимая мощность дозы
Бэр/нед.
Бэр/год 5,0
Гамма- и бетаизлучение
0,1
Альфа- частицы и
протоны
0,1
5,0
Многозарядные ионы
и ядра отдачи
0,1
5,0
Рад/нед.
0,1
0,001
0,005
Рад/год
ВК
5,0
1
0,5
10
0,25
20
Тепловые нейтроны
0,1
5,0
0,033
1,67
3
Быстрые нейтроны
0,1
5,0
0,01
0,5
10
Как указывалось выше, при воздействии ИИ на организм происходит нарушение жизнедеятельности отдельных органов и тканей, а также
всего организма в целом.
Изменения, происходящие в организме под воздействием радиации, могут проявиться в виде клинических эффектов, либо через
сравнительно короткий промежуток времени после облучения (часы, дни) -острые лучевые поражения, либо через длительный промежуток
времени (годы или даже десятилетия) − так называемые отдаленные последствия. Кроме того, под воздействием ИИ в организме может
произойти нарушение структурных элементов, ответственных за наследственность. Причем в большинстве случаев эти изменения, будучи
безвредными для данного индивидуума, могут оказаться опасными для последующих поколений. Поэтому при оценке опасности от
облучения, которому могут подвергаться отдельные контингенты людей и популяция в целом, радиационные эффекты принято
дифференцировать на соматические и генетические(детерминированные и стохастические эффекты).
К соматическим детерминированным эффектам относятся те изменения в состоянии здоровья, которые произошли у данного
индивидуума в результате облучения. Соматические детерминированные эффекты проявляются в виде острой или хронической лучевой
болезни, локальных лучевых повреждений отдельных органов и/или тканей (лучевая катаракта, лучевой дерматит), а также в виде
отдаленных реакций организма на облучение (лучевое бесплодие, аномалии развития плода и т.д.).
Для острых лучевых поражений характерно наличие связи между дозой облучения и реакцией организма. Причем острые лучевые
поражения имеют порог, т.е. они проявляются после превышения некоторой дозы облучения (ниже порога эффект отсутствует, а выше −
тяжесть эффекта зависит от дозы).
Так, накопленный к настоящему времени большой материал, полученный путем экспериментирования на животных, а также путем
обобщения многочисленных данных о состоянии здоровья рентгенологов, радиологов и других лиц, которые подвергались воздействию
радиации, показывает, что при однократном облучении всего тела в дозе до 0,25 Зв (25 бэр) НЕЛЬЗЯ ОБНАРУЖИТЬкаких-либо изменений
в состоянии здоровья человека. Не наблюдается также изменений крови, которая прежде всего реагирует на лучевое воздействие. При
однократном облучении всего тела в дозе 0,25−0,5 Зв (25-50 бэр)ТОЖЕ ОТСУТСТВУЮТвнешние признаки лучевого поражения. Однако
могут наблюдаться временные изменения в крови, которые быстро нормализуются.
Облучение в дозе 0,5−1 Зв (50-100 бэр) вызывает чувство усталости без серьезной потери трудоспособности: менее чем у 10 % облученных
может появиться рвота, наблюдаются умеренные изменения в составе крови. Вскоре состояние здоровья нормализуется.
В случае однократного облучения в дозах больше 1 Зв (100 бэр) возникают различные формы острой лучевой болезни. Так, при облучении
в дозе 1−2 Зв (100-200 бэр) наблюдается легкая форма лучевой болезни. Скрытый период продолжается 3−5 недель, после чего
появляются недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, повышение температуры. В 30−50 % случаев может наблюдаться
рвота в первые сутки после облучения. После выздоровления трудоспособность людей, как правило, сохраняется. Смертельные исходы
отсутствуют.
Лучевая болезнь средней степени тяжести возникает при облучении в дозе 2−4 Зв (200−400 бэр). Почти у всех облученных в первые сутки
после воздействия наблюдается тошнота и рвота (2−3 суток). Затем наступает скрытый период, длящийся 15−20 суток. Резко снижается
содержание лейкоцитов, появляются подкожные кровоизлияния. В 20 % случаев возможен смертельный исход, который наступает через 26 недель после облучения.
При облучении в дозе 4−6 Зв (400-600 бэр) развивается тяжелая форма лучевой болезни. Первичная реакция резко выражена. Скрытый
период составляет 5−10 суток. Болезнь протекает интенсивно и тяжело. В течение месяца после облучения смертельный исход возможен у
50 % облученных.
Крайне тяжелая форма острой лучевой болезни наблюдается после воздействия излучения в дозе свыше 6 Зв (600 бэр). Через 2−4 ч после
облучения появляется рвота. В крови почти полностью исчезают лейкоциты, появляются множественные подкожные кровотечения,
кровавый понос. Смертность − 100 %. Причиной смерти чаще всего являются инфекционные заболевания и кровоизлияния.
Приведенные данные о последствиях облучения относятся к случаю без терапевтического вмешательства. В настоящее время имеется ряд
противолучевых препаратов, которые позволяют значительно, в 8-10 раз, ослабить воздействие излучения, и накоплен опыт комплексного
лечения лучевой болезни.
Как отмечалось выше, под воздействием радиации могут быть повреждены генетические структуры, в результате чего неблагоприятные
последствия облучения могут проявиться в последующих поколениях. Генетические эффекты будут наблюдаться только в том случае, если
поврежденный ген соединится с геном, имеющим такое же повреждение. Поэтому вероятность появления генетических эффектов,
обусловленных радиацией, зависит не только от дозы облучения, но и от количества лиц всей популяции, которые подвергаются
облучению.
Кроме того, ионизирующие излучения вызывают вредные биологические эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные
болезни), не имеющие дозового порога (беспороговые) возникновения (так называемыестохастические эффектыизлучения), вероятность
появления которых пропорциональна дозе облучения и для которых тяжесть проявления не зависит от дозы.
Степень поражения организма зависит не только от дозы облучения, длительности облучения, но и от размера облучаемой поверхности: с
уменьшением облучаемой поверхности уменьшается и биологический эффект. Кроме того, он зависит от степени чувствительности
различных органов и тканей.
Так, например, смертельные поглощенные дозы я для головы − 20 Зв, нижней части живота − 30 Зв, верхней части живота − 50 Зв, грудной
клетки − 100 Зв и для конечности − 200 Зв.
Индивидуальные особенности организма человека проявляются лишь при небольших поглощенных дозах. Чем человек моложе, тем выше
его чувствительность к облучению; особенно высока она у детей, взрослый человек в возрасте 25 лет и старше наиболее устойчив к
облучению.
Итак, мы с вами рассмотрели, какую опасность представляют ИИ при внешнем облучении организма, но оно ОПАСНО и при попадании РВ
внутрь организма, в результате чего происходит внутреннее облучение органов и тканей человека.
При попадании РВ внутрь организма поражающее действие оказывают в основном альфа-источники, а затем бета - и гамма-источники, т.е.
в обратной наружному облучению последовательности. Наибольшей токсичностью обладают альфа-излучающие радионуклиды: гамма = 1,
бета = 100, а альфа в 1000 раз токсичнее гамма-излучения.
РВ могут попасть внутрь организма при вдыхании воздуха, зараженного радиоактивными элементами, с зараженной пищей или водой и
через кожу, а также при заражении открытых ран. Опасность радиоактивных элементов, попавших тем или иным путем в организм
человека, тем больше, чем выше их активность.
Активность радиоактивного изотопа определяется числом атомов, распадающихся в единицу времени. Единицей активности является
кюри, это внесистемная единица.
Кюри − это такое количество РВ, в котором происходит 37 миллиардов распадов атомов за 1 с.
Чем больше период полураспада радиоактивного изотопа, тем больше весомое количество РВ соответствует 1 кюри. Например, одному
кюри равен 1 г радия-226 (Т1/2= 1590 лет), или 1 мг кобальта-60 (Т1/2= 5 лет), или 570 кг урана-235 (Т1/2= 880 миллионов лет), или 16 г
плутония-239 (Т1/2= 24 тыс. лет).
Активность в ряде случаев измеряют в милликюри /мКи/ − 10−3кюри) и микрокюри /мкКи/ − 10−6 кюри. В системе СИ за единицу активности
принят беккерель.
Беккерелъ/Бк/ − это количество РВ, в котором происходит 1 расп./с. Таким образом, 1 кюри = 3,7* 1010Бк.
Степень опасности зависит также от скорости выведения вещества из организма. Если радионуклиды, попавшие внутрь организма,
однотипны с элементами, которые потребляются человеком с нищей (натрий, хлор, калий и др.), то они не задерживаются на длительное
время в организме, а выделяются вместе с ними.
Инертные радиоактивные газы (аргон, ксенон, криптон и др.), попавшие через легкие в кровь, не являются соединениями, входящими в
состав ткани. Поэтому они со временем полностью удаляются из организма.
Некоторые РВ, попадая в организм, распределяются в нем более или менее равномерно, другие концентрируются в отдельных внутренних
органах. Так, в костных тканях отлагаются источники альфа-излучения - радий, уран, плутоний; бета-излучения - стронций и иттрий; гаммаизлучения - цирконий. Эти элементы, химически связанные с костной тканью, очень трудно выводятся из организма. Продолжительное
время удерживаются в организме также элементы с большим атомным номером (полоний, уран и др.) Элементы, образующие в организме
легкорастворимые соли и накапливаемые в мягких тканях, легко удаляются из организма.
Как видим, характер токсического действия РВ на организм человека определяется:





количеством РВ, попавших в организм;
видом и энергией ионизирующего излучения;
временем полураспада радиоизотопов;
физико-химическим состоянием радионуклида;
путями проникновения радионуклида в организм.
Два последних фактора определяют распределение радионуклидов (радиоактивных веществ) в организме.
Итак, ионизация и возбуждение атомов и молекул ткани человека обусловливают специфику поражающего действия ионизирующего
излучения. Такими особенностями биологического действия ИИ являются:
1. Действие ИИ на организм не ощущается человеком. У людей отсутствует орган чувств, который бы воспринимал ИИ. Поэтому
человек может проглотить, вдохнуть РВ без всяких первичных ощущений.
2. Видимые поражения кожного покрова, недомогание, характерные для лучевого заболевания, проявляются не сразу, а спустя
некоторое время.
3. Суммирование доз происходит скрытно: если в организм человека систематически будут попадать РВ, то со временем дозы
суммируются, что неизбежно приводит к лучевым заболеваниям.
2. ДРУГИЕ ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Источником ионизирующего излучения называют объект, содержащий радиоактивный материал, или техническое устройство,
испускающее или способное (при определённых условиях) испускать ионизирующее излучение.
Биосфера Земли постоянно подвергается действию ионизирующего излучения, в том числе космического: альфа-, бета- и гамма- излучения
многочисленных радионуклидов, рассеянных в земных породах, воде подземных источников, рек, морей и океанов, в воздухе, а также
входящих в состав живых организмов. Совокупность этих видов ионизирующего излучения получила название природного или
естественного радиационного фона.
Космическое излучение (космические лучи). Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть
рождается на Солнце во время вспышек.
Космическое излучение было открыто в 1912 г. австрийским физиком Гессом, установившем, что ионизация воздуха на большой высоте
превышает таковую над уровнем моря. Он предположил, что причиной этого являются лучи внеземного происхождения. Космическое
излучение представляет собой поток элементарных частиц очень высокой энергии (1010− 1020эв и выше), попадающих па Землю из
мирового пространства. В атмосфере Земли эти частицы (Первичное комическое излучение − ПКИ), взаимодействуя с ядрами её атомов, в
столкновениях с ними теряют свою большую энергию и порождают новую группу элементарных частиц, также обладающих высокой
энергией и скоростью (Вторичное космическое излучение − ВКИ).
ПКИ в основном состоит из быстрых протонов, альфа-частиц и небольшого количества ядер углерода, азота, кислорода и более тяжёлых
ядер. За пределами земной атмосферы в его состав входят также электроны, нейтроны и, возможно, гамма-лучи. Значительная часть этих
частиц задерживается атмосферой и не достигает земной поверхности. Высокоэнергетичные частицы ПКИ, проникая в верхние слои
атмосферы, воздействуют на ядра атомов составляющих её элементов, вызывая ядерные реакции с образованием таких радионуклидов,
как тритий, бериллий-7, 10, натрий-22, 23. При этих реакциях возникают высокоэнергетичные протоны, пионы и каоны, в свою очередь
вызывающие ядерные реакции. Нейтроны, теряя свою энергию, частично захватываются атомами азота воздуха, образуя радиоактивный
изотоп углерод-14. Потоки этих частиц образуют так называемые космические ливни, составляющие вторичное космическое излучение,
проникающие уже в нижние слои атмосферы и облучающие биосферу.
ВКИ состоит из мягкой (позитроны, фотоны) и жёсткой (м.п. - мезоны) компонент. Мощность ВКИ у земной поверхности неравномерна: чем
выше она расположена над уровнем моря, тем меньше слои экранирующей атмосферы и соответственно выше мощность ВКИ. Это
явление получило название барометрического эффекта.
Нет такого места на Земле, куда бы не падал этот невидимый космический душ. Но одни участки земной поверхности более подвержены
его действию, чем другие. Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваторные области, из-за наличия у Земли
магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из которых в основном и состоят космические лучи).
Люди, живущие на уровне моря, получают в среднем из-за космических лучей эффективную эквивалентную дозу около 300 микрозивертов
(миллионных долей зиверта) в год − мкЗв/г; для людей же, живущих выше 2000 м над уровнем моря, эта величина в несколько раз больше.
Ещё более интенсивному, хотя и относительно непродолжительному облучению, подвергаются экипажи и пассажиры самолётов. При
перелёте из Нью-Йорка в Париж пассажир турбореактивного самолёта получает дозу около 50 мкЗв, а пассажир сверхзвукового самолёта
на 20% меньше, хотя подвергается более интенсивному облучению. Это объясняется тем, что во втором случае перелёт занимает гораздо
меньше времени. Всего за счёт использования воздушного транспорта человечество получает в год коллективную эффективную
эквивалентную дозу около 2000 чел-3в.
Космогенные радионуклиды. Небольшой вклад в облучение биосферы вносят космогенные радионуклиды − тритий, углерод-14,
бериллий-7 и натрий-22. Тритий превращается в тритированную воду, с осадками выпадает на земную поверхность и участвует в
круговороте воды. Концентрация трития в тканях живых организмов в среднем 0,4 Бк/кг. Углерод-14 окисляется через фотосинтез, вместе с
обычным углекислым газом вовлекается в биотический круговорот. Средняя концентрация углерода-14 в тканях растений и животных
составляет 27 Бк/кг. Бериллий-7 поступает с дождевой водой в растения, с зелеными овощами − в организм животных человека в
количестве50 Бк7год.
Земная радиация. Одним из основных источников ионизирующего излучения природного происхождения является наша Земля. Эта
радиация объясняется наличием в земле радиоактивных элементов, концентрация которых в разных местах изменяется в широких
пределах. Мощность поглощённой дозы земного излучения в среднем составляет 20 мрад/год над известняками и 150 мрад/год над
гранитами. Напомним, что рекомендуемая Международной комиссией по защите от радиации мощность дозы, обеспечивающая
безопасность человека, не должна превышать 500 мбэр/год (или 5 мЗв/год).
Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, это калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивны
семейств, берущих начало соответственно от урана-238 и тория-232 − долгоживущих изотопов, включившихся в состав Земли с самого ее
рождения. Разумеется, уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в
том или ином участке земной коры.
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 зиверта) в год - мЗв/г. Но некоторые группы
населения получают значительно большие дозы облучения; около 3% получает в среднем 1 мЗв/г, а около 1,5%, более 1,5 мЗв/г.
Есть, однако, такие места, где уровни земной радиации намного выше. Неподалеку от города Посус-ди-Калв в Бразилии, 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 мЗв/г. По каким-то причинам возвышенность оказалась необитаемой. Однако лишь чуть меньшие уровни радиации были
зарегистрированы на морском курорте, расположенном в 600 км к востоку от этой возвышенности. Известны и другие места на земном
шаре с высоким уровнем радиации, например во Франции, Индии, Иране, Нигерии, на Мадагаскаре. По подсчетам НКДАР, 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.
Источник радиации - строительные материалы. Земля — это смесь стабильных и радиоактивных элементов, более или менее
равномерно распределенных. При формировании земной поверхности в ней содержались радионуклиды практически всех элементов. К
настоящему времени остались радионуклиды с огромным периодом полураспада в миллиарды лет. Наиболее широко распространены
радионуклиды ряда урана, тория, калия-40, рубиния-37 и многие залежи сырья (гравий, камень, песок, известняк и др.). Используемые
человеком для производства строительных материалов (бетон, кирпич), они имеют в своём составе природные радиоактивные изотопы,
которые затем попадают в жилые и производственные помещения.
В среднем мощность дозы внутри зданий на 18 % больше, чем снаружи, а в некоторых случаях эта разница может достигать 50 %. Внутри
помещений человек проводит три четверти своей жизни. Человек, постоянно находящийся в помещении, построенном из гранита, может
получить 240−400 мрад/год, из пемзового камня – 300 мрад/год, из красного кирпича − 140−180 мрад/год, из бетона − 100−180 мрад/год, из
известняка – 40 мрад/год, из алебастра – 30 мрад/год, из дерева – 30 мрад/год.
Учитывая это обстоятельство, некоторые страны стремятся регламентировать использование различных строительных материалов.
Предлагается, например, строить здания так, чтобы внутри их мощность дозы не превышала 80−230 мрад/год. Большую опасность
представляет радон, выделяемый при распаде урана и являющийся причиной рака легких. При хорошейизоляции здания и ограниченной
вентиляции, связанных с требованиями экономии тепловой энергии, содержание радона в помещении может превысить допустимый
уровень в десятки раз.
Особое значение имеет эта проблема в северных странах. В Швеции, например, тысячи зданий строятся из бетона с наполнителем из
сланца с небольшим содержанием урана. Использование такого строительного материала является причиной 200−1000 случаев рака
легких в год. Это большое число, если учесть, что в целом по стране фиксируется 2000 заболеваний раком легких в год.
Опасность представляют и некоторые промышленные отходы, используемые в строительстве. Например, гипс, получаемый в качестве
побочного продукта в процессе производства фосфорной кислоты, имеет концентрацию радия в 10−1000 раз большую, чем природный
гипс.
Источник радиации – ТЭЦ. Значительное количество радиоактивных веществ выбрасывается в атмосферу ТЭЦ, работающими на
каменном угле. За последние 80 лет содержание радия в ледниках, расположенных в 150 км от одного из крупных промышленных центров,
увеличилщсь в 50 раз.
ТЭЦ, вырабатывая энергию, сжигает уголь, остаётся шлак и зола. Много золы. Экибастузская ГРЭС-1, например, за один год только в
воздух выбрасывает 1 млн 281 тыс. тонн золы, 177 тыс. тонн сернистого ангидрида, 48 тыс. тонн окислов азота. Леса, луга, вода, почва
вокруг оказались загрязнёнными на площади 5 тыс. км2. Трава хрустит на зубах, стачивая зубы у коров и овец за 2−3 года. Подсчитано, что
работа ГРЭС наносит ущерб природе на такую же сумму, сколько стоит топливо, а иногда и больше. 70 млн тонн пыли и ядовитых газов
выбрасывается ежегодно в небо страны тепловыми электростанциями.
Уголь, подобно большинству других природных материалов, содержит ничтожные количества первичных радионуклидов. При сжигании угля
большая часть его минеральных компонентов спекается в шлак или золу, куда в основном и попадают радиоактивные вещества. Большая
часть золы и шлаки остаются на дне топки электросиловой станции. Количество этой пыли зависит от отношения к проблемам загрязнения
окружающей среды и от средств, вкладываемых в сооружение очистных устройств. Облака, извергаемые трубами тепловых
электростанций, приводят к дополнительному облучению людей, а оседая на землю, частички могут вновь вернуться в воздух в составе
пыли. Например, тепловая станция, работающая на угле, выбрасывает около 9 тыс. тонн золы в год, содержащей около 1,8*105− 3,7*106Бк/т
естественных радионуклидов, что создаёт дозу облучения людей на год, превышающую в 100−1000 раз полученную дозу от АЭС такой же
мощности.
Согласно текущим оценкам, производство каждого гигаватт-года электроэнергии обходится человечеству в 2 чел-Зв ожидаемой
коллективной эффективной эквивалентной дозы облучения. На приготовление пищи и отопление жилых домов расходуется меньше угля,
но зато больше зольной пыли летит в воздух в пересчёте на единицу топлива. Кроме того, в отличие от электростанций, жилые дома
обычно расположены в центре населённых пунктов, поэтому гораздо большая часть загрязнений попадает непосредственно на людей. До
последнего времени на это обстоятельство почти не обращали внимания, но по весьма предварительной оценке из-за сжигания угля для
приготовления пищи и отопления жилищ во всём мире в 1979 г. ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза облучения
населения выросла на 100 000 чел-Зв. Не много известно о вкладе в облучение населения от зольной пыли, собираемой очистными
устройствами. Все это приводит к увеличению радиационного облучения, но сведений по этим вопросам публикуется крайне мало.
Источник радиации – радон. Недавно ученые установили, что наиболее весомым из всех естественных источников радиации является
радиоактивный газ радон − это невидимый, не имеющий ни вкуса, ни запаха газ, который в 7,5 раз тяжелее воздуха. В природе радон
встречается в двух основных видах: радон-222 и радон-220. Основная часть радиации исходит не от самого радона, а от дочерних
продуктов распада, поэтому значительную часть дозы облучения человек получает от радионуклидов радона, попадающих в организм
вместе с вдыхаемым воздухом. Радон высвобождается из земной коры повсеместно, поэтому максимальную часть облучения от него
человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении нижних этажей зданий, куда газ просачивается через фундамент и
пол. Концентрация его в закрытых помещениях обычно в 8 раз выше, чем на улице, а на верхних этажах ниже, чем на первом.
Дерево, кирпич, бетон выделяют небольшое количество газа, а гранит и железо − значительно больше. Очень радиоактивны глиноземы.
Относительно высокой радиоактивностью обладают некоторые отходы промышленности, используемые в строительстве, например, кирпич
из красной глины (отходы производства алюминия), доменный шлак (в черной металлургии), зольная пыль (образуется при сжигании угля).
Другими источниками поступления радона в жилые помещения являются вода и природный газ. Надо помнить, что в сырой воде его
намного больше, а при кипячении радон улетучивается, поэтому основную опасность представляет собой его попадание в легкие с парами
воды. Чаще всего это происходит в ванной комнате при приеме горячего душа.
Точно такую же опасность радон представляет, смешиваясь под землей с природным газом, который при сжигании в кухонных плитах,
отопительных и других нагревательных приборах попадает в помещение. Концентрация его сильно увеличивается при отсутствии хороших
вытяжных систем. Также источником поступления радона в атмосферу являются геотермальные воды.
Некоторые страны эксплуатируют подземные резервуары пара и горячей воды для производства электроэнергии и отопления домов; один
такой источник вращает турбины электростанции в Лардерелло в Италии с начала XX в. Измерения эмиссии радона на этой и еще на двух,
значительно более мелких, электростанциях в Италии показали, что на каждый гигаватт-год вырабатываемой ими электроэнергии
приходится ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза 6 чел-Зв, т. е. в три раза больше аналогичной дозы облучения от
электростанций, работающих на угле. Радон на 50−60% формирует годовую дозу облучения, получаемую человеком от естественных
источников радиации.
Источник радиации − фосфорные удобрения. Добыча фосфатов ведется во многих местах земного шара; используются главным
образом для производства удобрений, которых в 1977 г. во всем мире было получено около 30 млн т. Большинство разрабатываемых в
настоящее время фосфатных месторождений содержит уран, присутствующий там в довольно высокой концентрации. В процессе добычи и
переработки руды выделяется радон, да и сами удобрения радиоактивны, и содержащиеся в них радиоизотопы проникают из почвы в
пищевые культуры. Радиоактивное загрязнение в этом случае бывает обыкновенно незначительным, но возрастает, если удобрения вносят
в землю в жидком виде или если содержащие фосфаты вещества скармливают скоту. Такие вещества действительно широко используются
в качестве кормовых добавок, что может привести к значительном повышению содержания радиоактивности в молоке. Все эти аспекты
применения фосфатов дают за год ожидаемую коллективную эффективную эквивалентную дозу, равную примерно 6000 чел-Зв, в то время
как соответствующая доза из-за применения фосфогипса, полученного только в 1977 г., составляет около 300 000 чел-Зв.
Источники радиации − бытовые приборы и материалы. Есть источники радиоактивности, которые малоизвестны населению, но не
менее опасны. Это радиоактивные материалы, которые человек использует в повседневной деятельности. В состав красок для печати
банковских чеков включают радиоактивный углерод, обеспечивающий легкую идентификацию подделанных документов. Для получения
красивой краски или желтой эмали на керамике или драгоценностях применяется уран. Уран и торий используют при производстве стекла.
Искусственные зубы из фарфора усиливаются ураном и церием. При этом излучение на прилегающие к зубам слизистые оболочки может
достичь 66 бэр/год, тогда как годовая норма для всего организма не должна превышать 0,5 бэр. Экран телевизора излучает на человека
2−3 мрад/год, столько же излучает и компьютер при нормальной работе на нём, т.е. не более 2−3 часов в смену, используя защитный экран
и защитные очки, и не ближе 50 см от светящегося экрана (монитора).
Пару лет тому назад обследовали работниц одного из российских банков. Они пересчитывали доллары, которые использовались в
операции по выявлению криминальных структур. Банкноты были избыточно помечены радиоактивными изотопами. Работницы банка
попали под локальное (на руки) облучение, но не очень большое. Однако трое из них получили радиационные ожоги второй (средней)
степени тяжести пальцев рук.
Источники радиации − аппаратура с радиоизотопами. За последние несколько десятилетий человек создал несколько сотен
искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях. Использование возможностей атома в
интересах народного хозяйства несет с собой дополнительные искусственные источники облучения. В большинстве случаев дозы
невелики, но иногда техногенные источники оказываются во много тысяч раз интенсивнее, чем естественные. Всё это приводит к
увеличению дозы облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом.
Таким источником радиоактивного излучения является производственное оборудование, имеющее радиоактивные изотопы или генераторы
рентгеновского излучения. Это датчики толщины, уровня, вискозиметры и другие приборы гаммаграфии. В них обычно используется
кобальт-60 или иридий-192. Промышленные источники имеют активность от нескольких до 300 Ки. Так, аппарат для гаммаграфии имеет
источник из кобальта-60 на 300 Ки, при этом на расстоянии в 10 м мощность эквивалентной дозы составляет 3,8 бэр/час. Когда аппарат
работает, необходимо удалять всех людей из зоны радиусом 120 м, однако это правило часто не соблюдается, особенно на верфях, что
приводит к тяжелым заболеваниям.
Число промышленных установок с источниками радиоактивного излучения всё время увеличивается. Сам источник представляет собой
предмет, соизмеримый с монетой, так что его легко утерять, а это может привести к тяжелым последствиям.
В Мехико один ребёнок нашёл источник кобальта-60 на 5 Ки и спрятал его в ящик кухонного буфета. За 6 месяцев скончалось 4 члена
семьи. В 1978 г. в Алжире двое детей взяли для игры источник иридия-192 на 17 Ки, который их бабушка принесла домой. За время менее 2
месяцев облучилось 20 человек, из которых 7 человек тяжело. В 1979 г. один рабочий поднял на верфи небольшой предмет, похожий на
авторучку, сунул его в карман брюк и носил в течение 7 часов. На следующий день было обнаружено, что из аппарата для гаммаграфии,
имеющего неисправное устройство обеспечения безопасности, исчез источник излучения с активностью 100 Ки. Рабочий возвратил
найденный им предмет, оказавшийся источником излучения. Однако через некоторое время ему пришлось ампутировать обе ноги.
В РФ в 2008 г. в Первоуральске Свердловской области два дефектоскописта проверяли герметичность газопровода. При завершении
работы радиоактивный источник иридий-192 из-за сбоя механизма не вернулся в свинцовый контейнер, а остался снаружи и выпал на
землю. Один из рабочих, забыв про правила, схватил его пальцами. Точная доза общего облучения не известна. Пальцы пришлось
ампутировать.
Случаи облучения дефектоскопистов были и раньше: в Нижнем Новгороде, Самаре, Башкирии, на Урале и в других регионах страны.
Только за последние 5 лет был зарегистрирован 21 случай острого радиационного поражения людей − работников не атомной
промышленности.
Источник радиации − транспортировка радиоизотопов. Перевозка радиоактивных материалов осуществляется автомобильным,
железнодорожным, морским и воздушным транспортом.
Транспортировка производится в условиях оптимальной безопасности, обеспечиваемой использованием регламентированной упаковки.
Ассортимент перевозимых радиоактивных материалов очень широк. Он включает в себя радиоактивные изотопы, применяемые в медицине
и являющиеся наиболее многочисленными, а также различные продукты, связанные с ядерной энергетикой, − обогащенный уран,
гексафторид урана, свежее и отработавшее топливо, плутоний, отходы.
Способы транспортировки варьируются в зависимости от физической природы материала (твердый, жидкий, газообразный) и вида
излучения (α, β, γ, нейтронное). Радиоизотопы медицинского применения перевозятся в малых количествах, по многим адресам и срочно.
Ядерное топливо перевозится в значительных количествах в очень тяжелой упаковке (примерно 100 т упаковки на 5 т топлива).
Например, упаковка типа В предназначена для сохранения радиоактивных материалов в очень тяжелых условиях.
Упаковка должна учитывать характер деления перевозимого материала, чтобы не допустить образования критической массы и создания
условий для цепной реакции.
Для перевозки менее опасных материалов используется упаковка типа А, которая при серьезных авариях может быть разрушена. В такой
упаковке чаще всего транспортируются изотопы медицинского применения. Но опасность их транспортировки намного ниже опасности
транспортировки других материалов, используемых в промышленности. Так, перевозка плутония в 10 тыс. раз менее опасна перевозки
хлора.
Источник радиации − медицинские установки и процедуры. В настоящее время основной вклад в дозу, получаемую человеком от
техногенных источников радиации, вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Во
многих странах этот источник ответствен практически за всю дозу, получаемую от техногенных источников радиации. Радиация
используется в медицине как в диагностических целях, так и для лечения. Одним из самых распространенных медицинских приборов
является рентгеновский аппарат. Получают все более широкое распространение и новые сложные диагностические методы, опирающиеся
на использование радиоизотопов.
Как ни парадоксально, но одним из основных способов борьбы с раком является лучевая терапия. Понятно, что индивидуальные дозы,
получаемые разными людьми, сильно варьируют − от нуля (у тех, кто ни разу не проходил даже рентгенологического обследования) до
многих тысяч среднегодовых «естественных» доз (у пациентов, которые лечатся от рака). Однако надежной информации, на основании
которой НКДАР ООН мог бы оценить дозы, получаемые населением Земли, слишком мало. Неизвестно, сколько человек ежегодно
подвергается облучению в медицинских целях, какие дозы они получают и какие органы и ткани при этом облучаются. В принципе
облучение в медицине направлено на исцеление больного. Однако нередко дозы оказываются неоправданно высокими: их можно было бы
существенно уменьшить без снижения эффективности, причем польза от такого уменьшения была бы весьма существенна, поскольку дозы,
получаемые от облучения в медицинских целях, составляют значительную часть суммарной дозы облучения от техногенных источников.
Наиболее распространенным видом излучения, применяющимся в диагностических целях, являются рентгеновские лучи. Согласно данным
по развитым странам, на каждую 1000 жителей приходится от 300 до 900 обследований в год, это не считая рентгенологических
обследований массовой флюорографии. В любом случае пациент получает минимальную дозу при обследовании. Так, при рентгенографии
зубов − 0,03 3в (3 бэр), при рентгеноскопии желудка − столько же. При флюорографии − 3,7 3в (370 бэр). Со времени открытия
рентгеновских лучей самым значительным достижением в разработке методов рентгенодиагностики стала компьютерная томография. Этот
метод находит всё более широкое применение. Его применение при обследовании почек позволило уменьшить дозы облучения кожи в 5
раз, яичников − в 25 раз, семенников − в 50 раз по сравнению с обычными методами. Подводя итоги, можно сказать, что все источники
радиации можно условно разделить на 2 вида:
А. Естественные источники радиации:
- космические лучи.
Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от
естественных источников радиации. Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается
на Солнце во время вспышек. Они взаимодействуют с атмосферой Земли, порождая вторичное излучение и приводя к образованию
различных радионуклидов;
- земная радиация.
Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, − это калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных
семейств, берущих начало соответственно от урана-238 и тория-232 − долгоживущих изотопов, включившихся в состав Земли с самого ее
рождения.
Средняя эффективная эквивалентная доза, которую человек получает за год от земных источников радиации, составляет примерно 350
мкЗв.
B. Источники, созданные человеком:
- ядерные взрывы,
- урановая промышленность,
- радиохимическая промышленность,
- ядерные реакторы разных типов,
- места переработки и захоронения радиоактивных отходов,
- использование радионуклидов в науке, медицине, экономике и т. д. Далее рассмотрим изотопы наиболее опасные для человека и его
потомства.
3. НАИБОЛЕЕ ОПАСНЫЕ РАДИОИЗОТОПЫ
В связи с широким распространением в природе радиоактивных изотопов естественного и искусственного происхождения, в связи с
постоянно увеличивающимся применением их в отраслях экономики и науки необходимо иметь возможно более полное представление о
свойствах хотя бы некоторых наиболее опасных при попадании внутрь организма радиоактивных элементов.
Все изотопы при соблюдении мер безопасности не могут оказать неблагоприятного влияния ни на человека, ни на окружающую среду. При
грубом нарушении норм радиационной безопасности возможно внешнее или внутренне облучение в повышенной дозе. Как было отмечено
выше, клиническое течение лучевой болезни, обусловленной внешним и внутренним радиоактивным заражением, определяется дозой
облучения, растворимостью и всасываемостью поступивших внутрь радионуклидов, характером их распределения в органах, тканях,
путями поступления в организм и скоростью распада и выведения из организма. Как всасывание, так и распределение и выведение
радионуклидов зависят от их физико-химической природы.
Выделены 4 группы опасных радионуклидов − А, Б, В и Г.
Группа А− радионуклиды особо высокой токсичности (свинец-210, торий-230);
Группа Б− радионуклиды с высокой токсичностью (йод-131, стронций- 90, уран-235);
Группа В− радионуклиды со средней токсичностью (цезий-137, натрий-22, кальций-45);
Группа Г− радионуклиды с наименьшей токсичностью (углерод-14, железо-55, хром-51).
Токсичность зависит от вида и энергии излучения, периода полураспада, физико-химических свойств вещества. Рассмотрим некоторые
радионуклиды (изотопы) более подробно.
Йод (I).Природный йод состоит из одного стабильного изотопа с массовым числом 127. Из искусственных радиоактивных изотопов йода
важнейшими являются йод-131 (Т1/2− 8 суток) и йод-133 (Т1/2− 22 часа). При ядерных взрывах и авариях на АЭС радиоактивные изотопы
йода составляют значительную часть активности «молодых» продуктов деления, и они являются одним из основных компонентов
заражения внешней среды. Йод в основном представлен органическими соединениями. В форме элементарного йода находится лишь 5%.
Примерно 90% активности представляют короткоживущие изотопы. Поступая во внешнюю среду, йод-131 становится источником внешнего
и внутреннего облучения, так как он бета-активен.
Поступление в организм человека радиоактивных изотопов йода происходит через органы пищеварения, дыхания, кожу, раневые и
ожоговые поверхности. Практическое значение имеет пищевой и ингаляционный путь. Основными цепочками являются: растения −
человек, растения − животное − человек и т.д. Особое значение, как источники поступления йода в организм человека, могут иметь
продукты питания растительного и животного происхождения, особенно молоко, свежие молочные продукты и листовые овощи. Так, у коров
с молоком йод-131 выводится в количестве до 1% в литре и при длительном поступлении − 0,5−1,1%.
Поступивший в организм радиоактивный йод быстро всасывается в кровь и лимфу. В течение первого часа всасывается 80−90%. Органы и
ткани по концентрации йода образуют убывающий ряд: щитовидная железа, почки, мышцы, кости. Накопление йода-131 в щитовидной
железе протекает быстро: через 2−6 ч после поступления содержание его составляет 5−10 и 15−20% соответственно, через сутки − 25−30%
введенного количества. При поступлении малых количеств йода-131 уже отмечаются нарушение функции щитовидной железы, а также
незначительные изменения крови и некоторых показателей обмена и иммунитета. Облучение щитовидной железы в дозах порядка
десятков Грей (Гр) вызывает снижение ее функциональной активности. При дозе несколько Грей выявлено повышение активности железы,
которое может смениться состоянием гипофункции. Статистически значимое учащение возникновения опухолей железы отмечено при дозе
облучения 0,5 Гр.
Общий характер действия йода на организм: при действии паров появляется кашель, насморк, слезотечение, конъюнктивит, опухание
околоушных желез, головные боли. В тяжелых случаях − рвота, понос, белок и эритроциты в моче, задержка мочи, одышка. При
хроническом отравлении − катар слизистых носа (типичный насморк), зева, исхудание, наблюдается желтоватая окраска зубов.
Основным путем выведения йода-131 из организма являются почки, также он выводится с калом, потом, прочими жидкостями и через
органы дыхания, однако доля этого выведения не установлена.
Неотложная помощь при работе в зоне, зараженной радиоизотопами йода: с целью профилактики прием ежедневно иодида калия по 0,25
г (одна таблетка в день); дезактивация кожных покровов водой с мылом, промывание носоглотки и полости рта; при поступлении
радионуклидов в организм внутрь − иодид калия − 0,2 г, иодид натрия − 0,2 г, сайодин – 0,5 г, рвотные средства (апоморфин 1% − 0,5 мл)
или промывание желудка, обильное питье, мочегонные средства.
Фосфор (Р).Природный фосфор состоит из одного стабильного изотопа − фосфора-31. Известны шесть искусственных радионуклидов с
массовыми числами: 28−30, 32−34.
Одним из основных источников поступления радиоактивного фосфора-32 в окружающую среду являются атомные предприятия по
производству плутония. Фосфор-32 − доминирующий радионуклид в большинстве форм водных организмов и водоплавающих птиц.
Основной путь поступления радионуклидов из водных сбросов в организм человека − использование питьевой воды, а также потребление
рыбы и других пищевых продуктов из водоемов. Наиболее интенсивное накопление фосфора-32 (Т1/2= 14,22 суток) происходит в растущих
тканях с повышенным обменом. Так, при раковых поражениях желудка, кишечника, матки накопление фосфора-32 по отношению к
нормальным тканям происходит быстрее и увеличивается в 2−6 раз в зависимости от опухоли. Выводится из организма через почки и
желудочно-кишечный тракт (ЖКТ). Специфичность действия связана с избирательным накоплением в костной ткани, большую опасность
представляет поступление нерастворимых соединений радиоактивного фосфора в органы дыхания. При поражении такими соединениями
наблюдается лучевой ожог кишечника, сопровождающийся кровавым поносом, резким исхуданием, лейкоцитозом, наблюдается сгущение
крови, т.е. происходит угнетение функции костного мозга и других органов кроветворения.
Стронций-90 (Sr). Это бета-излучающий изотоп. Среди искусственных изотопов стронция это долгоживущий радионуклид. Стронций-90
(Т1/2=29,1 лет) − один из важнейших компонентов радиоактивного заражения биосферы. Попадая в окружающую среду, стронций-90
характеризуется способностью включаться в процессы обмена веществ у растений, животных и человека. Поэтому при оценке заражения
биосферы стронцием-90 принято рассчитывать отношение стронция-90 к кальцию в стронциевых единицах (с.е. - 1 мккюри стронция на 1 г
кальция). В растения стронций-90 может поступать непосредственно при прямом заражении листьев и из почвы через корни. Относительно
больше накапливают его бобовые растения, корнеплоды, меньше − злаки, в том числе зерно, лен. У животных и человека стронций-90
накапливается главным образом в костях.
Величина отложения его в организме животных и человека зависит от возраста особи и количества поступающего радионуклида,
интенсивности роста новой костной ткани и др. Большую опасность стронций-90 представляет для детей, в организм которых он поступает
с молоком и накапливается в быстрорастущей костной ткани.
Биологическое действие стронция-90 связано с характером его распределения в организме и зависит от дозы бета-излучения,
создаваемого им и его дочерним изотопом иттрием-90. При длительном поступлении стронция-90 в организм даже в относительно
небольших количествах в результате непрерывного облучения бета-излучением костной ткани могут развиваться лейкемия и рак костей.
Существенные изменения в костной ткани наблюдаются при содержании стронция-90 в рационе около 1 мккюри на 1 г кальция, т.е. 1 с.е., а
вес мккюри стронция-90 равен 3,7* 10−13г, предельно допустимая концентрация (ПДК) для вод открытых водоемов (в кюри/л) для стронция90 равна 3,7* 10−13.
Цезий-137 (Cs) − бета-гамма-излучающий изотоп цезия, один из главных компонентов радиоактивного заражения биосферы. Т1/2= 30,2
года. Это один из 15 долго живущих изотопов, остальные искусственные радиоизотопы цезия короткоживущие, если не считать цезий-134,
период полураспада которого равен 2 годам. Указанные два радионуклида содержатся в радиоактивных выпадениях, радиоактивных
отходах, сбросах заводов, перерабатывающих отходы АЭС. Цезий-137 интенсивно сорбируется почвой и донными отложениями; в воде
находится преимущественно в виде ионов. Содержится в растениях и организме животных и человека. Коэффициент накопления цезия-137
наиболее высок у пресноводных водорослей и арктических наземных растений, особенно лишайников. В организме животных цезий-137
накапливается главным образом в мышцах и печени. Наибольший коэффициент его накопления отмечен у северных оленей и
североамериканских водоплавающих птиц. В организме человека он распределен относительно равномерно и не оказывает значительного
вредного действия при поступлении в небольших количествах. Однако критическими органами являются печень, легкие и особенно
селезенка, для селезенки предельно-допустимое поступление (ПДП) составляет 0,34 мккюри, а для всего организма ПДП=33 мккюри.
Цезий-137 используют в медицине (радиотерапия).
Территория с плотностью радиоактивного загрязнения почвы цезием-137, превышающей 1 Ки/км2, является зоной радиоактивного
загрязнения.
Уран (U).Ядра урана-238 делятся при захвате только быстрых нейтронов с энергией не менее 1 Мэв. Уран и его соединения радиационно и
химически токсичны. Предельно допустимая доза облучения профессиональных работников − 5 бэр в год, а населения − 0,5 бэр в год,
металлический уран или его соединения используются в основном в качестве ядерного горючего в ядерных ректорах. Уран-235 является
источником ядерной энергии в ядерном оружии. Уран-238 служит источником вторичного ядерного горючего − плутония-239.
При попадании в организм уран действует на все органы и ткани, являясь общеклеточным ядом. Преимущественно поражает почки, печень
и желудочно-кишечный тракт.
Радий (Ra). Радий-226– α-активен (Т1/2= 1590 лет). Радий и его соединения широко распространены в природе и являются одним из
основных источников естественного фона. В организм человека может попадать с пишей, питьевой водой, вдыхаемым воздухом и через
неповреждённую кожу. Около 90% радия поступает в организм с пищей и около 10% с водой. Установлено, что продолжительное облучение
значительными уровнями радия в питьевой воде влечет за собой «высокий риск» рака костей для облученных. По оценкам Агентства по
защите окружающей среды США (ЕPA), долговременное потребление воды, содержащей 5 пКи (пикокюри) на литр (0,185 Бк/л), влечет за
собой 44 случая дополнительных смертей от рака на каждый миллион облученных. Риск удваивается до 88 случаев (10 пКи/л) и
утраивается до 132 случаев (15 пКи/л) и т.д. Токсичность радия обусловлена его радиоактивностью. Накапливается в основном в костной
ткани. Одним из признаков радиевой интоксикации является лучевое поражение костей − их деструкция, развитие радиационного остеита,
который приводит к повышенной хрупкости и патологическим переломам костей. Радиационный остеит челюстных костей, как правило,
осложняется инфекцией и протекает как хронический остеомиелит.
Радон (Rn). Радон-222 − α-активен (Т1/2= 3,8 дня). Газ, который образуется в радиоактивных минералах, постоянно поступает в атмосферу
и гидросферу. Он бесцветный, не имеет ни запаха, ни вкуса, в 7,5 раз тяжелее воздуха. Наибольшее содержание радона наблюдается в
приземных слоях атмосферы. С увеличением высоты оно уменьшается. В атмосферу и гидросферу радон поступает из почвы, а в воздух
помещений − через неплотные строительные конструкции и из самих строительных конструкций, а также из водопроводной воды и
природного газа. Радон на 50−70% формирует дозу, получаемую человеком от естественных источников радиации. В организм человека он
попадает в основном с вдыхаемым воздухом и в значительно меньшей степени, с питьевой водой.
Токсическое действие радона связано с его радиоактивностью. Скапливаясь в альвеолах легких, он поражает легочную ткань, вызывая ее
злокачественное перерождение. До 20% смертей от рака легких напрямую связано с радоном.
Калий (К). Калий-40. Вторым после радона по значимости дозообразования является природный калий, который содержит 0,012% калия-40.
Т1/2= 2,5*10−10лет. Этот изотоп повсеместно встречается в минералах и живых организмах и своим β-излучением создает естественное
(фоновое) облучение. Других естественных радиоактивных изотопов калия не обнаружено. Калий-40 как токсический элемент не
рассматривается, он ответственен только за внешнее облучение, годовая доза от него составляет 16−20% от общей.
Плутоний (Рu). Плутоний - 239 (Т1/2= 24065 лет) − один из наиболее токсичных радионуклидов, характеризующийся высокой удельной α –
активностью. В состав оружейного плутония кроме Рu-239, входят и другие его радиоактивные изотопы (236, 237, 238, 241, 247 Рu).
При неядерном взрыве (нарушении герметичности боеприпаса, пожаре) плутоний может поступить во внешнюю среду в форме
мелкодисперсных аэрозолей и интенсивно окисляется до двуокиси (РuО2), а при температуре свыше 1500 °С до окиси (РuО), которые
характеризуются низкой растворимостью и всасываемостью.
Основную опасность плутоний представляет как внутренний альфа-облучатель. В организм человека нуклид может поступать
ингаляционно, перорально и через раневые и ожоговые поверхности. В лёгких нуклид оседает неравномерно, что приводит к
неравномерному облучению. Всосавшийся в кровь нуклид депонируется в основном в скелете и печени и в небольших количествах в других
органах. Из организма плутонии выводится медленно.
Время уменьшения вдвое воздействия радионуклида на организм (за счёт физического снижения активности радионуклида и
биологического выведения его из организма (Тэфф) из печени и скелета) оценивается в 40 и 100 лет. Дозы, таким образом, формируются в
течение всей жизни человека. Пожизненные эффективные дозы при поступлении нуклида с рационом и через органы дыхания в
зависимости от возраста человека (20−30−50−70) равны соответственно 4,2−2,5*10−7и 4,1−1,6*10−5Зв/Бк.
Ингаляционное воздействие плутония на человека наиболее опасно и может привести, даже при поступлении небольшого количества, к
развитию острой пневмонии и пневмосклерозу. Распространённость процесса в лёгких и тяжесть поражения возрастают с увеличением
поглощённой дозы. Развитие пневмосклероза является главной неопухолевой формой отдалённой патологии. Минимальная
пневмосклеротическая доза находится в пределах 0,8−1,2 Зв. Лёгочная патология сопровождается соответствующим нарушением функции
сердечнососудистой системы. Развитие дистрофических и склеротических процессов в печени приводит к нарушению её функции.
Накопление плутония в гонадах проявляется в снижении их функциональной активности.
Наиболее опасным является канцерогенное действие плутония. Опухоли лёгких у облучённых регистрировали в широком диапазоне доз
(см. табл. 3). Минимальная канцерогенная доза составляет около 0,8 Зв. Доза, не вызывающая опухоли менее 0,4 Зв. Минимальная доза
для индукции остеосарком ~ 1,4 3в. Увеличение частоты рака лёгкого у персонала плутониевого завода зарегистрировано через 18 лет
после начала работы.
Таблица 3
Медицинские последствия поступления плутония в организм взрослого человека
Диапазон поступления, кБк
1*105– 37*102
37*102 − 37
37 – 0,6
Последствия
Возможны смертельные исходы в течение года в
результате развития острой пневмонии
Серьёзные детерминированные эффекты, приводящие к
инвалидности в связи с пневмосклерозом и высокой
возможностью развития рака
Отдалённые медицинские последствия в виде лёгочной
патологии
0,6 – 0,3
Возможно учащение рака лёгких по сравнению с
фоновыми показателями необлученной популяции
Торий (Th).Торий − серебристо-белый блестящий металл, стойкий к окислению в чистом виде, но обычно медленно тускнеющий до тёмного
цвета. Торий медленно разрушается водой, но плохо растворяется в основных кислотах, за исключением соляной. Он малорастворим в
серной и азотной кислотах. Порошок металлического тория ядовит, поэтому обращаться с ним нужно осторожно. При нагреве в воздухе он
загорается и горит ярким белым светом.
Известны 12 изотопов, однако природный торий состоит целиком из одного изотопа − Th-232 (Т1/2= 1,405*1010 лет), вид распада − α-распад.
Распад тория приводит к образованию радиоактивного газа, радон-220, который представляет опасность при вдыхании.
Сейчас торий используется для добавки в многокомпонентные сплавы. Торий заметно повышает прочность и жаростойкость. Также торий
применяется и как катализатор − в процессах органического синтеза и крекинга нефти и при синтезе жидкого топлива из каменного угля.
Торий как радиоактивный элемент является одним из источников радиоактивного фона Земли. Он содержится в объектах окружающей
среды повсеместно. Однако в речной воде его на порядок меньше, чем урана, и на два порядка меньше, чем калия-40. В организм человека
торий может попадать через органы дыхания и пищеварения, а затем откладываться в легких, скелете, костном мозге, печени, почках. Из
организма выводится медленно: от 1,5 до 70 лет. Токсичность тория обусловлена его радиоактивностью. Обычно поражаются органы, в
которых он накапливается, вызывая их злокачественное перерождение (карциномы, саркомы, цирроз печени).
Америций (Am).Америций − металл серебристо-белого цвета, тягучий и ковкий. Америций медленно тускнеет в сухом воздухе при
комнатной температуре. Самый долгоживущий изотоп америция Аm-243, он живёт 7600 лет и используется для радиохимических
исследований и накопления более отдалённых трансуранов, вплоть до фермия.
Многообразно применение самого первого изотопа америция − Аm-241 (Т1/2= 458 лет). Этот изотоп, распадаясь, испускает частицы и мягкие
(60 кэВ) γ-лучи. Защита от мягкого излучения Аm-241 сравнительно проста и немассивна: вполне достаточно сантиметрового слоя свинца.
Аппаратуру с америцием-241 используют для измерения толщины стальной и алюминиевой ленты, листового стекла, снятия
электростатических зарядов в промышленности: с пластмасс, синтетических плёнок и бумаги. Он находится и внутри некоторых детекторов
дыма. Америций, как и плутоний, обладает высокой удельной активностью. В отличие от плутония, америций лучше растворяется,
следовательно, он характеризуется большей всасываемостью и миграционной способностью. Токсические свойства америция, как и
плутония, определяются α-излучением. Имеет значение и гамма-излучение нуклида. Основными органами депонирования америция
являются скелет, печень, почки. В небольших количествах нуклид откладывается и в других органах. Поступление америция усиливает
биологическое действие плутония.
Тритий (Т).Тритий (Т1/2= 12,33 года), по оценке Научного комитета по действию атомной радиации ООН, является социально опасным
глобальным радионуклидом и по радиационной опасности относится к группе Д. Тритий характеризуется высокой генетической
эффективностью. Она оценивается в 2−4 раза выше, чем генетическая эффективность γ-излучения.
В организм человека тритий может поступать ингаляционно, перорально и через кожные покровы в форме газообразного, НТО (тритиевая
вода) и органически связанного. Поступление трития в форме НТО представляет примерно в 1000 раз большую опасность, чем в
газообразной форме. Газообразный тритий, подобно инертным газам, слабо растворяется в жидкостях организма и быстро выводится.
Процессы всасывания протекают быстро. Независимо от пути поступления нуклид равномерно распределяется в организме и находится в
форме свободной воды, НТО и органически связанного.
Выводится нуклид из организма через почки, лёгкие и кожу. Вывод мочой Т1/2= НТО оценивается в 9,7 суток, а органически связанного
значительно больше (Т1/2= 30 суток,Т1/2= 450 суток).
Пожизненная доза при поступлении нуклида с рационом в зависимости от возраста человека составляет 6,6−1,8*1011 Зв/Бк. При
поступлении взрослому человеку 3,7*10 Бк (1 Ки) формируется доза равная около 1 Гр. Облучение носит равномерный характер.
Клиническое течение болезни напоминает лучевую болезнь при внешнем γ-облучении. Учитывая сравнительно низкую токсичность трития,
есть основания считать, что возможное поступление нуклида во внешнюю среду в аварийных ситуациях не приведет к острому
радиационному поражению населения.
Полоний (Ро). Металл легкоплавкий и сравнительно ненизкокипящий. Температура его плавления и кипения соответственно 254 °С и 962
°С. Чистый полоний − металл серебристо-белого цвета. Его плотность 9,4 − чуть меньше, чем у свинца.
В урановых рудах его очень мало, равновесное отношение урана к полонию составляет 1,9*10−10. Это означает, что в урановых минералах
полония почти в 20 млрд раз меньше, чем урана. Получить его из руды действительно сложно, но есть другой путь − синтез. В атомных
реакторах висмут-209 облучают потоками нейтронов, и тогда по сравнительно несложной цепочке ядерных превращений образуется самый
важный на сегодня изотоп − полоний- 210.
При работе с полонием приходится соблюдать особую осторожность. Пожалуй, это один из самых опасных радиоэлементов. Его активность
настолько велика, что, хотя он излучает только альфа-частицы, брать его руками нельзя, результатом будет лучевое поражение кожи и,
возможно, всего организма: полоний довольно легко проникает внутрь сквозь кожные покровы. Элемент №84 опасен и на расстоянии,
превышающем длину пробега α-частиц. Он способен быстро переходить в аэрозольное состояние и заражать воздух. Поэтому работают с
полонием лишь в герметичных боксах.
Всего известны 27 изотопов полония с массовыми числами от 192 до 218. Это один из самых многоизотопных, если можно так выразиться,
элементов. Период полураспада самого долгоживущего изотопа − полония-209 − 103 года. Поэтому, естественно, в земной коре есть только
радиогенный полоний, и его там исключительно мало − 2*10−14. Наиболее важный изотоп полоний-210 − чистый α-излучатель. Испускаемые
им частицы тормозятся в металле и, пробегая в нем всего несколько микрон, растрачивают при этом свою энергию. Энергия альфа-частиц
полония превращается в тепло, которое можно использовать, скажем, для обогрева и которое не так уж сложно превратить в
электричество.
Эту энергию уже используют и на Земле, и в космосе. Изотоп Ро-210 применен в энергетических установках некоторых искусственных
спутников. Чистые α-излучатели, и полоний-210 в первую очередь, имеют перед другими источниками излучения несколько очевидных
преимуществ. Во-первых, α- частица достаточно массивна, следовательно, несет много энергии. Во-вторых, такие излучатели практически
не требуют специальных мер защиты: проникающая способность и длина пробега частицы минимальны.
В принципе для работы на космических станциях в качестве источников энергии приемлемы плутоний-238, полоний-210, стронций-90,
церий-144 и кюрий-244. Но у полония-210 есть важное преимущество перед остальными изотопами-конкурентами − самая высокая
удельная мощность, 1210 вт/см2. Он выделяет так много тепловой энергии, что это тепло способно расплавить образец. Чтобы этого не
случилось, полоний помещают в свинцовую матрицу. Образующийся сплав полония и свинца имеет температуру плавления около 600 °С −
намного больше, чем у каждого из составляющих металлов. Мощность, правда, при этом уменьшается, но она остается достаточно
большой − около 150 вт/см2.
Радиоактивный изотоп полоний-210 служил топливом «печки», установленной на «Луноходе-2». Лунные ночи очень долги и холодны. В
течение 14,5 земных суток луноход находился при температуре ниже -130 °С. Но в приборном контейнере все это время должна была
сохраняться температура, приемлемая для научной аппаратуры.
Полониевый источник тепла был размещен вне приборного контейнера. Полоний излучал тепло непрерывно, но только тогда, когда,
температура в приборном отсеке опускалась ниже необходимого предела. Газ-теплоноситель, подогреваемый полонием, начинал
поступать в контейнер. В остальное время избыточное тепло рассеивалось в космическое пространство. Есть, правда, у полония-210 и
ограничение. Относительно малый период его полураспада − 138 дней − ограничивает срок службы радиоизотопных источников с
полонием.
Кобальт (Со). Кобальт − тугоплавкий металл, нашедший широкое применение в металлургии для получения жаропрочных и магнитных
сталей и сплавов и в других отраслях промышленности. Это один из немногих химических элементов имеющий всего лишь один природный
изотоп, ядро которого состоит из 27 протонов и 32 нейтронов (27Со59).
Кобальт, облученный интенсивным потоком нейтронов в ядерном реакторе, превращается в искусственный радиоизотоп − кобальт-60, γактивен (Т1/2= 5,3 года).
В технике кобальт-60 применяют для просвечивания огромных слитков металла, в химии − для облучения и получения новых пластических
масс с новыми свойствами, в медицине − для лечения злокачественных опухолей, для стерилизации лекарств и медицинской аппаратуры, в
сельском хозяйстве − для борьбы с вредителями, для стимуляции роста растений и т.д.
Чтобы задержать γ-лучи, испускаемые кобальтом-60, сделать их безопасными для окружающих и в то же время иметь возможность
использовать излучение в научных, лечебных и технических целях, этот элемент хранят в свинцовых или стальных контейнерах. Такой
контейнер вместе с контрольными приборами и устройствами для выпуска узкого пучка гамма-лучей назвали кобальтовой пушкой.
Кобальт-60 является основным источником внешнего облучения организма, при попадании внутрь с пищей или водой вызывает внутреннее
облучение, в основном печени и яичников, что приводит к нарушению их функциональной деятельности и гибели.
Пути проникновения радиоизотопов в организм человека
Как свидетельствуют имевшие место радиационные аварии, поражения людей в зонах радиоактивного загрязнения, как правило, носят
комбинированный характер − сочетание внешнего и внутреннего облучения. В организм людей радионуклиды могут поступать
инголяционно и перорально, через кожу или через открытые раны или ожоги. Биологическое действие радиоизотопов, поступивших в
организм человека, зависит от их физико-химических характеристик. С увеличением возраста продуктов их токсичность повышается,
вследствие большего содержания в их составе долгоживущих радионуклидов. Всасывание, распределение радионуклидов в организме,
формирование доз зависит от условий образования и их возраста. Облучение носит крайне неравномерный характер. Различия в
поглощённых дозах в органах достигают 3−4 порядков.
Наиболее интенсивному облучению подвергаются органы на пути поступления продуктов в организм (органы дыхания и желудочнокишечный тракт) и органы основного депонирования всосавшихся радионуклидов. При поступлении молодых продуктов деления таким
органом является щитовидная железа, подвергающаяся интенсивному облучению радиоизотопами йода (131−135), на долю которых в
молодых продуктах приходится около 20% β-активности. Её повреждение в значительной мере определяет клинику острого поражения,
течение восстановительных процессов и формирование отдалённой патологии (см. табц. 4).
Особую опасность, как свидетельствует чернобыльская авария, представляет поступление продуктов деления в районах эндемичных по
зобу. При сравнительно низких дозах внешнего облучения дозы облучения щитовидной железы у детей достигали в отдельных случаях
нескольких грэев. Злокачественные новообразования щитовидной железы определили наиболее значимые последствия облучения
населения в районах радиоактивного загрязнения.
Таблица 4
Токсичность некоторых радионуклидов
Радионуклиды
Токсичность радионуклидов для человека
Количество радионуклида, вызывающее
острое
радиационное
поражение
лучевую реакцию
лёгкую степень, лучевой
болезни
U-239
Десятки мг
3,7хЮ4Бк
3,7*104Бк
3,7*106Бк
U-235
>50 мг
−
−
U-238
>50 мг
−
−
Тритий
−
1,8*1010Бк
7,4*1010Бк
J 131
Сотни
3,7*1010Бк
55*107
Sr-90
Сотни
3,7*1010Бк
3,7−7,4*107
Cs-137
Сотни
3,7*1010Бк
7,4−14,8*107
Характер распределения радиоизотопов в организме:
- накопление в скелете (кальций, стронций, радий, плутоний);
- концентрируется в печени, селезёнке (цезий, полоний, плутоний, кобальт);
- равномерно распределяются по органам и системам (тритий, цезий, углерод, калий);
- йод-131 избирательно накапливается в щитовидной железе (около 30-40%).
Места депонирования наиболее опасных радионуклидов представлены на рис. 1.
Рис.1. Места накопления радионуклидов в организме человека
Наиболее опасны радионуклиды, имеющие большой период полураспада и плохо выводящиеся из организма, например радий-226,
плутоний-239. На поражающий эффект влияет место депонирования радионуклидов: стронций-89 и стронций-90 − кости, цезий-37 −
мышцы.
Особую опасность имеют радионуклиды с равномерным распределением в организме, например тритий и полоний-210.
Исследования показали, что с вдыхаемым атмосферным воздухом человек может получать 2-3% радионуклидов от их общего количества,
поступающих с пищей и водой.
Хлебопродукты являются ведущим поставщиком радионуклидов в организм − от одной трети до половины их общего поступления. На
втором месте по значимости стоит молоко, на третьем − картофель, овощи и фрукты, затем мясо и рыба. Например, накопление
радионуклидов у рыб разных пород даже в одном и том же водоеме может различаться в 2−3 раза. Для хищных рыб (щука, окунь и др.)
характерны и минимальные показатели накопления стронция-90, и максимальные цезия-137. Растительноядные рыбы (карп, карась и др.),
наоборот, накапливают стронция больше, а цезия в несколько раз меньше, чем хищники. Наибольшие уровни накопления радионуклидов
характерны для пресноводных рыб северных районов нашей страны, где воды поверхностных водоемов, особенно озер,
слабоминерализованы.
На накопление радионуклидов в тканях рыб влияет тепловое загрязнение водоемов. Размещение рыбохозяйственных комплексов у мест
удаления тепловых вод теплоэлектростанций и особенно АЭС способствует также более интенсивному усвоению и накоплению в тканях
рыб находящихся в воде радионуклидов. Согласно данным, полученным в условиях лабораторных экспериментов, установлено, что уровни
накопления цезия-137 в тканях карпа, обитавшего в воде с температурой 25 °С, вдвое выше, чем при обитании этой рыбы в воде с
температурой 12−15 °С.
Влияние кулинарной обработки на содержание радионуклидов в готовых блюдах. За счет механической обработки сырых продуктов
(мытье, чистка) можно устранить значительное количество содержащихся в них цезия и стронция. Опыты показали, что таким путем
удается удалить радионуклиды из моркови, томатов, шпината на 20−22% , картофеля, свеклы − 30-40%, бобов − 62%. У моркови, свеклы,
репы и других корнеплодов рекомендуется срезать на 1−1,5см верхнюю часть головки. В этой части плода содержится до 80% всех
радиоактивных и других токсичных веществ (свинец, кадмий, ртуть). У капусты целесообразно удалять хотя бы верхний слой листьев и не
использовать в пищу кочерыжку. Любой отваренный продукт теряет приварке до половины радионуклидов (в пресной воде до 30%, соленой
до 50%). Жарить подозрительные мясо и рыбу не стоит. Хрустящая корочка не «выпустит» из продукта вредные вещества. Мясо, рыбу и
другие продукты (если можно) вымочите перед приготовлением в воде с наибольшим количеством уксуса. Бульон после варки
мяса лучше вылить. Но если нужен именно бульон, залейте мясо холодной водой, поварите минут 10, слейте воду. Налейте свежей воды и
доварите бульон до готовности. Этот пример обеспечивает двукратное снижение радиоактивных веществ.
Для уменьшения радиоактивных элементов рекомендуется измельчать мясо и выдерживать в воде в течение нескольких часов. Без особой
необходимости этого совета придерживаться не следует, так как при вымачивании теряется до 30% питательной ценности мяса.
При вымачивании грибов цезий уменьшается на 30%, при отваривании − на 90%. А стронций остается практически на том же уровне.
При переработке молока в масло переходит лишь около 1% стронция-90. Молоко, загрязненное цезием-137 и другими короткоживущими
нуклидами, легко обезвредить, превратив его в нескоропортящиеся продукты (сгущенное и порошкообразное молоко, сыр, масло) и
подвергнув их соответствующей выдержке. Практически отсутствуют радиоактивные элементы к крахмале, сахаре, рафинированном и
растительном масле.
При составлении пищевого рациона следует знать, что существуют растения и плоды, не накапливающие радиоактивные элементы. К их
числу относится топинамбур. Директор НИИ полеводства и садоводства Российской академии наук Н. Болтасов выращивал топинамбур на
почве, загрязненной атомными отходами. И ни в клубнях, ни в зеленой массе радионуклидов не обнаружилось. Топинамбур употребляется
как в сыром, так и в жареном, тушеном, печеном, соленом и сушеном видах.
В то же время в отдельных случаях в результате обработки в пищу может поступить более загрязненный продукт, чем первоначальный.
Например, концентрирование стронция-90 может происходить при изготовлении отрубей из зерна, производстве некоторых видов сыра,
приготовлении ухи, когда часть радионуклидов, содержащихся в костях, плавниках и чешуе, переходит в бульон. Может также
увеличиваться поступление стронция-90 из рыбы при ее консервировании за счет обработки высокой температурой под давлением, в
результате которой обычно несъедобные части (кости) размягчаются и превращаются в съедобные.
4. ТРЕБОВАНИЯ К ОГРАНИЧЕНИЮ ОБЛУЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ
4.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Радиационная безопасность населения достигается путем ограничения воздействия от всех видов облучения. Возможности регулирования
разных видов облучения существенно различаются, поэтому регламентация их осуществляется раздельно, с применением разных
методологических подходов и технических способов.
В отношении всех источников облучения населения следует принимать меры как по снижению дозы облучения у отдельных лиц, так и по
уменьшению числа лиц, подвергающихся облучению, в соответствии с принципом оптимизации.
4.2. ОГРАНИЧЕНИЕ ТЕХНОГЕННОГО ОБЛУЧЕНИЯ В НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
Годовая доза облучения населения не должна превышать основные пределы доз, которые относятся к средней дозе критической группы
населения, рассматриваемой как сумма доз внешнего облучения за текущий год и ожидаемой дозы до 70 лет вследствие поступления
радионуклидов в организм за текущий год.
Для ограничения облучения населения отдельными техногенными ИИ Федеральным органом Госсанэпиднадзора для них устанавливаются
квоты (доли предела годовой дозы, но так, чтобы сумма квот не превышала пределов доз).
Облучение населения техногенными ИИ ограничивается путем обеспечения сохранности ИИ, контроля технологических процессов и
ограничения выброса (сброса) радионуклидов в окружающую среду, а также другими мероприятиями на стадии проектирования,
эксплуатации и прекращения использования ИИ.
На основании значений ПГП радионуклидов через органы пищеварения, соответствующих пределу дозы 1 мЗв за год, и квот от этого
предела может быть рассчитана для конкретных условий допустимая удельная активность пищевых продуктов с учетом их распределения
по компонентам рациона и питьевой воде, а также с учетом поступления радионуклидов через органы дыхания и внешнее облучение.
Значения ПГП радионуклидов для населения через органы дыхания и пищеварения, а также соответствующие им значения допустимой
объемной активности (ДОА) и уровень вмешательства (УВ) приводит НРБ-99.
4.3.ОГРАНИЧЕНИЕ ПРИРОДНОГО ОБЛУЧЕНИЯ
Допустимое значение эффективной дозы, обусловленной суммарным воздействием природных источников излучения, для населения не
устанавливается. Снижение облучения населения достигается путем установления системы ограничения на облучение населения
отдельными природными ИИ, которая также дается в НРБ-99.
При содержании природных и искусственных радионуклидов в питьевой воде, создающих эффективную дозу меньше 0,1 мЗв за год, не
требуется проведения мероприятий по снижению ее радиоактивности.
Предварительная оценка допустимости использования воды для питьевых целей может быть дана по удельной суммарной альфа и бетаактивности, которая не должна превышать 0,1 и 1,0 Бк/кг соответственно.
Уровень вмешательства для радона-222 в питьевой воде составляет 60 Бк/кг. Критическим путем облучения людей за счет радона,
содержащегося в питьевой воде, является переход радона в воздух помещения и последующее ингаляционное поступление дочерних
продуктов радона.
Для минеральных и лечебных вод устанавливаются специальные нормативы.
Удельная активность природных радионуклидов в фосфорных удобрениях и мелиорантах не должна превышать 4,0 кБк/кг.
При невозможности выполнения нормативов путем снижения уровня содержания радона и гамма-излучения природных радионуклидов в
зданиях и сооружениях должен быть изменен характер их использования.
Запрещается использовать строительные материалы и изделия, не отвечающие требованиям обеспечения радиационной безопасности.
4.4. ОГРАНИЧЕНИЯ МЕДИЦИНСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ
Принципы контроля и ограничения радиационных воздействий в медицине основаны на получении необходимой и полезной
диагностической информации или терапевтического эффекта при минимально возможных уровнях облучения. При этом не
устанавливаются пределы доз, но используются принципы обоснования назначения радиологических медицинских процедур и оптимизации
мер защиты пациентов.
При проведении профилактических медицинских рентгенологических и научных исследований практически здоровых лиц годовая
эффективная доза облучения этих лиц не должна превышать 1мЗв.
Научные исследования на людях с ИИ должны осуществляться с обязательного письменного согласия испытуемого после предоставления
ему информации о возможных последствиях облучения.
Лица (не являющиеся работниками рентгенорадиологического отделения), оказывающие помощь в поддержке пациентов (тяжелобольных,
детей) при выполнении рентгенорадиологических процедур, не должны подвергаться облучению в дозе, превышающей 5 мЗв в год.
Мощность дозы гамма-излучения на расстоянии 1 м от пациента, которому с терапевтической целью введены радиоформацевтические
препараты, не должна превышать при выходе из радиологического отделения 3 мкЗв/ч.
При использовании ИИ в медицинских целях контроль доз облучения пациентов является обязательным.
Гражданин (пациент) имеет право отказаться от медицинских рентгенорадиологических процедур, за исключением профилактических
исследований, проводимых в целях выявления заболеваний, опасных в эпидемиологическом отношении.