Оцінка радіаційної обстановки

(2 години)

 

Мета і завдання роботи

Мета: закріпити теоретичні знання з питань радіаційної безпеки.

Завдання: мати поняття про іонізацію повітря, радіаційний фон, кількісну характеристику іонізації повітря, класифікацію радіаційних аварій та її фази, механізм дії іонізуючого випромінювання на тканини організму, захист населення і приміщень від проникнення радіоактивних речовин; за ступенем токсичності, впливу на організм людини; методи оцінки радіаційного становища при аваріях на об’єктах атомної енергетики.

 

2. Завдання на підготовку до практичної роботи

Студент повинен вивчити теоретичний матеріал у відповідності зі списком наведеної літератури. Підготувати протокол виконання роботи. В протоколі вказати назву, мету, завдання роботи. Коротко викласти відповіді на питання для самоперевірки (№ 1-4), які наведені в методичних вказівках (МВ). Зробити розрахунки оцінки радіаційної обстановки при аваріях на радіаційно небезпечних об'єктах відповідно до завдання.

Знати: мету і зміст майбутньої роботи; класифікацію небезпечних радіаційних речовин, вплив на організм людини; методологію оцінки радіаційної безпеки при аварії на небезпечному обєкті.

Уміти: оцінювати радіаційну безпеку при аварії на небезпечному обєкті та основні заходи захисту виробничого персоналу.

Список літератури

1. Методичні вказівки до виконання практичної роботи «Оцінка радіаційної обстановки».

2. Безпека життєдіяльності / Касьянов М.А. (Розділ I), Ревенко Ю.П., Медяник В.О., Арнаут І.М. (Розділ II), Друзь О.М., Тищенко Ю.А. (Розділ III). Навчальний посібник. – Луганськ: Вид-во Східноукр. НУ ім. В. Даля, 2006.-284 с.

3.Бедрій Я.І. Безпека життєдіяльності: Навчальний посібник.- К.: Кондор, 2009. - 286 с.

Загальні положення

Термін «іонізуюче випромінювання» об’єднує різні за своєю фізичною природою види випромінювання. Схожість між ними в тому, що всі вони володіють високою енергією та реалізують свою біологічну дію через ефект іонізації з подальшим розвитком хімічних реакцій в біологічних структурах клітини, які можуть привести до її знищення.

Іонізуюче випромінювання (ІВ) не сприймається органами чуття людини: ми не бачимо його, не чуємо і не відчуваємо його дії на наше тіло. Іонізуюче випромінювання включає потік α -частинок (ядра атомів гелію – ), β -частинок (електрони, позитрони), γ -випромінювання та багато інших.

Іонізуюче випромінювання поділяють на дві групи:

– електромагнітна (рентгенівське та γ-випромінювання);

– корпускулярна (α, β, нейтрони, протони, мезони тощо).

Іонізуючі випромінювання розрізняються довжиною хвилі. Чим менше довжина хвилі, тим вище енергія випромінювання та більше його проникаюча здатність.

Найкоротшу довжину хвилі (<10^-8 м) мають рентгенівське та γ - випромінювання, які випромінюються у вигляді згустків енергії, що називаються квантами.

Корпускулярна група випромінювання володіє малою проникаючою спроможністю, але у них велика іонізуюча здатність.

Гама-випромінювання утворюються під час радіоактивного розпаду ядер. Це електромагнітне випромінювання найкоротшого діапазону з довжиною хвилі λ<10^-7мм. Поширюється γ-випромінювання із швидкістю світла (с ≈ 3·10⁸ м/с) та викликає іонізацію атомів речовини. Чим вище енергія γ-випромінювання і відповідно менша довжина його хвилі, тим вище проникаюча здатність.

Гама-випромінювання володіє високою проникною здатністю. В атмосфері Землі, в залежності від енергії, гама-випромінювання може проникати на сотні кілометрів. В якості захисту від γ-випромінювання використовується свинець, бетон або інші матеріали з високою густиною.

Бета-випромінювання – це потік електронів або позитронів. Вони вини­кають в ядрах атомів під час радіоактивного розпаду та миттєво випроміню­ються. Їх проникаюча здатність така, що вони можуть проходити через шар повітря до 15 м та води товщиною 1-2 см. Для захисту від β-частинок, як правило достатньо листа алюмінію товщиною декілька міліметрів. Під час зовнішнього опромінення β-частинками на відкритих поверхнях шкіри людини можуть з΄явитися радіаційні опіки різного ступеню.

Альфа–випромінювання – це потік важких позитивно заряджених частинок. α-частинки – це ядра атома гелію: вони складаються з двох протонів та двох нейтронів та несуть два додатні заряди. Ці частинки утворюються під час радіоактивного розпаду деяких елементів з великим порядковим номером, в основному це трансуранові елементи з атомними номерами більшими за 92.

α-випромінювання мають велику іонізуючу здатність, але проникають в тканину людини на малу глибину (0,02-0,06 см). Проникна здатність α-частинок в повітрі не перевищує 11 см. Стан змінюється у випадку, коли джерела альфа-вииромінювання потрапляють в організм людини з їжею, водою або повітрям. В такому випадку вони є надзвичайно небезпечними.

Нейтрони – це частинки, які не мають електричного заряду. Ці частинки вилітають з ядер атомів під час деяких ядерних реакцій, зокрема, під час реакцій поділу ядер урану або плутонію. Іонізація середовища нейтронним випромінюванням відбувається зарядженими частинками, які утворюються під час взаємодії нейтронів з речовиною. Особливістю нейтронного випроміню­вання є здатність перетворювати атоми стабільних елементів в їх радіоактивніізотопи, що різко підвищує небезпеку нейтронного опромінення. Від нейтрон­ного випромінювання добре захищають матеріали в структуру яких входить водень (вода, поліетилен та ін.).

Всі захисні заходи від дії іонізуючих випромінювань базуються на знаннях властивостей кожного виду випромінювань, характеристиках їх проникної здатності, особливостей ефектів іонізації.

Існують природні і штучно створені людиною джерела випромінювання. Основну частину випромінювання населення Землі отримує від природних джерел. Природні джерела космічного та земного походження створюють природний радіаційний фон (ПРФ). На території України природний фон створює потужність експозиційної дози від 40-200 мбер/рік. Випромінювання, обумовлене розсіяними в біосфері штучними радіонуклідами, породжує штучний радіаційний фон (ШРФ), який у нинішній час загалом на Земній кулі додає до ПРФ лише 1–3 %.

Поєднання ПРФ та ШРФ утворює радіаційний фон (РФ), який діє на все населення земної кулі, маючи відносно постійний рівень. Космічні промені являють потік протонів та a-частинок, що приходять на Землю із Світового простору. До природних джерел земного походження відносяться – випромінювання радіоактивних речовин, що містяться у породах, грунті, будівельних матеріалах, повітрі, воді.

Найвагомішим з усіх природних джерел радіації є невидимий важкий газ радон (у 7,5 раза важчий за повітря), який не має смаку та запаху. Радон і продукти його розпаду випромінюють приблизно 3/4 річної індивідуальної ефективної еквівалентної дози опромінювання, отримуваної населенням від земних джерел, і приблизно за половину цієї дози від усіх джерел радіації. У будівлі радон надходить із природним газом (3 Кбк/добу), з водою (94 Кбк/добу), із зовнішнім повітрям (10Кбк/добу), із будматеріалів та грунту під будівлею (60 Кбк/добу).

Кількісною характеристикою джерела випромінювання є активність.

Активність – це кількість розпадів ядер атома, що відбуваються в елементі за 1 секунду. В системі СІ – за одиницю активності прийнято одне ядерне перетворення за одну секунду – бекерель (Бк), (розпад/с). Позасистемною одиницею є Кюрі (Кі). 1 Кі = 3,7×10¹⁰ Бк = 2,2 ×10¹² розпад/хв.

Інтервал часу на протязі якого розпадається половина атомів радіоактивної речовини називається періодом напіврозпаду.

Для характеристики поглинутої енергії іонізуючого випромінюванняоди­ницею маси речовини використовується поняття – поглинута доза. Поглинута доза – це кількість енергії, поглинута одиницею маси (1кг) опроміненого сере­до­вища. Поглинута доза в Міжнародній системі одиниць (СІ) вимірюється в грей (Гр):

1Гр = 1Дж/кг

Для оцінки поглинутої дози використовується також несистемна одиниця – рад:

1 рад = 0,01 Дж/кг, 1 Гр = 100 рад

Рад є досить великою одиницею вимірювань і тому доза опромінення як правило вимірюється в долях рад – сотих (сантирад), тисячних (мілірад) і мільйонних (мікрорад). Наприклад, радіаційний фон Землі вимірюється в мікро­радах, а доза, одержана людиною під час одноразового рентгенівського просвічування шлунку становить кілька рад.

Для оцінки радіаційної ситуації на місцевості та в робочому або житло­вому приміщеннях,яка обумовлена дією рентгенівського або гама-випромі­нювання використовують експозиційну дозу опромінювання. В системі СІ одиниця експозиційної дози – кулон на кілограм (кл/кг). Проте на практиці, як правило, використовують несистемну одиницю– рентген (Р). Співвідношен­ня між цими одиницями наступне:

1Р = 2,58·10^-4 кл/кг

Поглинутій дозі в один рад відповідає експозиційна доза, приблизно рівна 1Р, тобто 1рад ≈ 1Р. Під час опромінення живих організмів виникають різні біологічні ефекти, відмінність між якими, за однакової поглинутої дози, пояснюється дією різних видів випромінювань.Біологічні ефекти, викликані будь-якими іонізуючими випромінюваннями, порівнюють з ефектами від рентгенівського та γ-випромінювання, тобто вводиться поняття еквівалентної дози. В системі СІ одиниця еквівалентної дози – зіверт (Зв). Існує також несистемна одиниця еквівалентної дози іонізуючого випромінювання – бер (біологічний еквівалентрентгена).

Коефіцієнт, який показує в скільки разів даний вид випромінювання є біологічно більш небезпечний, ніж рентгенівське та гама-випромінювання, за однакової поглинутої дози, називається коефіцієнтом якості випромінювання.