Источники ионизирующих излучений: виды излучений, действие на организм человека, нормирование, принципы и приемы защиты

Ионизирующим называется излучение, которое прямо или кос­венно вызывает ионизацию среды. Ионизирующее излучение, как и электромагнитное, не воспринимается органами чувств человека, по­этому оно особенно опасно.

Естественными источниками ионизирующих излучений явля­ются высокоэнергетические космические частицы, а также рассеянные в земной коре долгоживущие радиоизотопы — калий-40, уран-238, уран-235, торий-232 и др., являющиеся источниками альфа- и бета-частиц, гамма-квантов и т.д. Распад урана и тория сопровождается образованием радиоактивного газа радона, который из горных пород постоянно поступает в атмосферу и гидросферу и присутствует в не­больших концентрациях повсеместно.

Искусственными источниками ионизирующих излучений яв­ляются радиоактивные выпадения от ядерных взрывов, выбросы атомных электростанций, заводов по переработке ядерного топлива, выбросы тепловыми электростанциями золы, содержащей естествен­ные радиоактивные элементы — торий и радий.

Виды ионизирующих излучений

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия (состоящих из двух положительных протонов и двух нейтральных нейтронов), ис­пускаемых веществом при радиоактивном распаде или при ядерных ре­акциях. Их энергия не превышает нескольких МэВ.

Альфа-частицы обладают сравнительно большой массой, имеют низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию.

Бета-излучение — поток отрицательно заряженных электронов или положительно заряженных позитронов, возникающих при радио­активном распаде. Энергия бета-частиц не превышает нескольких МэВ.

Ионизирующая способность бета-частиц ниже, а проникающая способность выше, чем альфа-частиц, так как они обладают значи­тельно меньшей массой и при одинаковой с альфа-частицами энергии имеют меньший заряд.

Нейтроны (поток которых образует нейтронное излучение) пре­образуют свою энергию в упругих и неупругих взаимодействиях с яд­рами атомов; при неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как из заряженных частиц, так и из гамма-квантов (гамма-излучение). При упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов существенно зависит от их энергии и состава атомов веще­ства, с которым они взаимодействуют.

Гамма-излучение — электромагнитное (фотонное) излучение с очень короткой длиной волны (менее 0,1 нм), испускаемое при ядер­ных превращениях или взаимодействии частиц.

Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием. Энергия его находится в пределах 0,01...3МэВ.

Рентгеновское излучение возникает в среде, окружающей источ­ник бета-излучения, в рентгеновских трубках, в ускорителях электро­нов и т.п. и представляет совокупность тормозного и характеристиче­ского излучения, энергия фотонов которых составляет не более 1 МэВ.

Как и гамма-излучение, рентгеновское излучение обладает ма­лой ионизирующей способностью и большой глубиной проникновения.

В организме человека радиация вызывает цепочку обратимых и необратимых изменений. Пусковым механизмом воздействия являют­ся процессы ионизации и возбуждения молекул и атомов в тканях. Важную роль в формировании биологических эффектов играют сво­бодные радикалы Н+ и ОН-, образующиеся в процессе радиолиза воды (в организме содержится до 70% воды). Обладая высокой химической активностью, они вступают в химические реакции с молекулами бел­ка, ферментов и других элементов биологической ткани, вовлекая в реакции сотни и тысячи молекул, не затронутых излучением, что приводит к нарушению биохимических процессов в организме.

Под воздействием радиации нарушаются обменные процессы, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химиче­ские соединения, не свойственные организму (токсины). Нарушаются функции кроветворных органов (красного костного мозга), увеличи­вается проницаемость и хрупкость сосудов, происходит расстройство желудочно-кишечного тракта, ослабевает иммунная система человека, происходит его истощение, перерождение нормальных клеток в зло­качественные (раковые) и др.

Ионизирующее излучение вызывает поломку хромосом, после чего происходит соединение разорванных концов в новые сочетания. Это приводит к изменению генного аппарата человека. Стойкие изме­нения хромосом приводят к мутациям, которые отрицательно влияют на потомство.

Для защиты от ионизирующих излучений применяют следующие методы и средства:

ü снижение активности (количества) радиоизотопа, с которым работает человек;

ü увеличение расстояния от источника излучения;

ü экранирование излучения с помощью экранов и биологиче­ских защит;

ü применение средств индивидуальной защиты.

Для защиты от альфа-излучения достаточно 10 см слоя воздуха. При близком расположении от альфа-источника применяют экраны из органического стекла.

Для защиты от бета-излучения рекомендуется использовать материалы с малой атомной массой (алюминий, плексиглас, карболит). Для комплексной защиты от бета- и тормозного гамма-излучения применяют комбинированные двух- и многослойные экраны, у кото­рых со стороны источника излучения устанавливают экран из мате­риала с малой атомной массой, а за ним — с большой атомной массой (свинец, сталь и т.д.).

Для защиты от гамма- и рентгеновского излучения, обладаю­щих очень высокой проникающей способностью, применяют материа­лы с большой атомной массой и плотностью (свинец, вольфрам и др.), а также сталь, железо, бетон, чугун, кирпич. Однако чем меньше атомная масса вещества экрана и чем меньше плотность защитного материала, тем для требуемой кратности ослабления требуется боль­шая толщина экрана.

Для защиты от нейтронного излучения применяют водородо-содержащие вещества: воду, парафин, полиэтилен. Кроме того, нейт­ронное излучение хорошо поглощается бором, бериллием, кадмием, графитом. Поскольку нейтронные излучения сопровождаются гамма-излучениями, необходимо применять многослойные экраны из раз­личных материалов: свинец—полиэтилен, сталь—вода и водные рас­творы гидроокисей тяжелых металлов.

Средства индивидуальной защиты. Для защиты человека от внутреннего облучения при попадании радиоизотопов внутрь организ­ма с вдыхаемым воздухом применяют респираторы (для защиты от ра­диоактивной пыли), противогазы (для защиты от радиоактивных газов).

При работе с радиоактивными изотопами применяют халаты, комбинезоны, полукомбинезоны из неокрашенной хлопчатобумажной ткани, а также хлопчатобумажные шапочки. При опасности значи-тельного загрязнения помещения радиоактивными изотопами поверх хлопчатобумажной одежды надевают пленочную (нарукавники, брю­ки, фартук, халат, костюм), покрывающую все тело или места воз­можного наибольшего загрязнения. В качестве материалов для пле­ночной одежды применяют пластики, резину и другие материалы, которые легко очищаются от радиоактивных загрязнений. При ис­пользовании пленочной одежды в ее конструкции предусматривается принудительная подача воздуха под костюм и нарукавники.

При работе с радиоактивными изотопами высокой активности используют перчатки из просвинцованной резины.

При высоких уровнях радиоактивного загрязнения применяют пневмокостюмы из пластических материалов с принудительной пода­чей чистого воздуха под костюм. Для защиты глаз применяют очки закрытого типа со стеклами, содержащими фосфат вольфрама или свинец. При работе с альфа- и бета-препаратами для защиты лица и глаз используют защитные щитки из оргстекла.

На ноги надевают пленочные туфли или бахилы и чехлы, сни­маемые при выходе из загрязненной зоны.