Одиниці вимірювання іонізуючих випромінювань

Величини	Одиниці вимірювання	Переведення одиниць
Система СІ	Несистемні
Активність (А)	Беккерель (Бк) (1 розпад ядра атома за 1 сек.)	Кюрі (Кі) (3,7·10^10 розпадів за 1 сек.)	1 Кі = 3,7·10^10 Бк
Ступінь забруднення	Бк/м^2	Кі/м^2	1 Кі/м^2= 3,7·10^10 Бк/м^2
Експозиційна доза (Х)	Кл/кг (доза радіоактивного випромінювання, яка створює у 1 кг сухого повітря таку кількість іонів одного знаку, що їх сумарний заряд ста­новить 1 кулон)	Рентген (Р) (доза радіоактивного випромінювання, яка створює у 1 см^3 сухо­го повітря таку кіль­кість іонів одного знаку, що їх сумар­ний заряд становить 1 од. заряду СГС)	1 Р = 2,58·10^-4 Кл/кг
Поглинена доза (D)	Грей (Гр) (доза радіоактивного випромінювання, при якій 1 кг речовини, що опромінюється, погли­нає енергію в 1 Дж)	Рад (доза радіоактивного випромінювання, при якій 1 г речовини, що опромінюється, по-гли­нає енергію в 100 ерг)	1рад=0,01 Гр
Еквівалентна доза (Н)	Зіверт (Зв) (доза радіоактивного випромінювання будь-якого виду, що призво­дить до таких самих дій на біологічний об’єкт, як і доза рентгенівського або γ-випромінювання в 1 Гр)	бер (доза радіоактивного випромінювання будь-якого виду, що призво­дить до таких самих дій на біологічний об’єкт, як і доза рент­генівського або γ-ви­промінювання в 1 Р)	1бер=0,01 Зв
Потужність дози (Р)	ампер на кілограм (А/кг) (потужність експози­ційної дози радіоакти­вного (фотонного) ви­промінювання, при якій за 1 с створюється експозиційна доза 1 Кл/кг)	Рентген на годину (Р/год.) (потужність експози­ційної дози радіоак­тивного (фотонного) випромінювання, при якій за 1 год. створю­ється експозиційна доза 1 Р)	1Р/год= 7,166·10^-8А/кг

Примітка: для фотонного випромінювання в повітрі 1 Рад = 0,869 Р (бер).

Таким чином, еквівалентна доза визначається як добуток поглинутої дози на коефіцієнт якості випромінювання.

За інших рівних умов доза іонізуючого випромінювання збільшується із зростанням часу опромінення. Доза, віднесена до одиниці часу називається потужністю дози. Якщо потужність експозиційної дози гама-випромінюван­ня складає 1Р/год, то це означає, що за 1 годину опромінення людина може отримати дозу рівну 1 Р.

1 рад·К = 1 бер

1 Гр·К = 1 Зв

Елементи, які випромінюють різні види іонізуючого випромінювання називаються радіоактивними. Іонізуюче випромінювання виникає в результаті ядерних перетворень в процесі радіоактивного розпаду атомів. З цим явищем пов̉΄язане поняття активності радіоактивного джерела.

Для виявлення іонізуючих випромінювань, випромінювання їх енергії та інших властивостей використовуються прилади, які називаються детекторами (дозиметрами). Дозиметри можуть бути індивідуального користування або більш складної конструкції для комплектування спорядження спеціалізованих дозиметричних підрозділів.

2. Основні принципи дозових навантажень. Для визначення необхідного захисту людини від існуючого опромінювання, а також для створення безпечних умов практичної діяльності людей, під час якої вони можуть опинитись під дією іонізуючих випромінювань – створено норми радіаційної безпеки (НРБ).

“Норми радіаційної безпеки України” (НРБУ – 97) є основним Державним документом, що встановлює систему радіаційно-гігієнічних регламентів для забезпечення прийнятих рівнів опромінення, як для окремої людини, так і суспільства взагалі.

“Нормами радіаційної безпеки” встановлюються такі категорії осіб, які зазнають опромінення:

Категорія А (персонал) – особи, які постійно, чи тимчасово працюють безпосередньо з джерелами іонізуючих випромінювань.

Категорія Б (персонал) – особи, які безпосередньо не зайняті роботою з джерелами іонізуючих випромінювань, але у зв’язку з розташуванням робочих місць в приміщеннях та на промислових майданчиках об’єктів з радіаційно-ядерними технологіями можуть отримувати додаткове опромінення.

Категорія В – все населення.

“Нормами радіаційної безпеки” та зазначеним Законом, визначені основні дозові межі (ліміти дози) опромінення для різних категорій населення, перевищення яких вимагає застосування заходів захисту людини. З лімітом дози порівнюється сума ефективних доз опромінення від усіх індустріальних джерел випромінювання. До цієї суми не включають:

- дозу, яку одержують від природних джерел випромінювання;

- дозу опромінення від техногенно-підсилених джерел природного походження;

- дозу, яку одержують при медичному обстеженні або лікуванні;

- дозу, що пов’язана з аварійним опроміненням населення.

Основні дозові межі (ліміт ефективної дози) для категорій осіб, які зазнають опромінювання, становлять:

- Категорія А – 20 мЗв (2 бер) за рік;

- Категорія Б – 2,0 мЗв (0,2 бер) за рік;

- Категорія В – 1,0 мЗв (0,1 бер) за рік;

Індивідуальний дозиметричний контроль, у конкретних у кожному випад­ку обсягах є обов’язковим для осіб, у яких річна ефективна доза опромінення може перевищувати 10 мЗв за рік.

Заходи щодо укриття людей застосовуються, якщо протягом перших десяти діб, очікувана сукупна ефективна доза опромінення може перевищити 5 мЗв (0,5 бер).

Тимчасова евакуація людей здійснюється у разі, якщо протягом не більш одного тижня ефективна доза опромінення може досягти рівня 50 мЗв (5 бер).

Йодна профілактика застосовується у разі, якщо очікувана поглинута доза опромінення щитовидної залози від накопиченого в ній радіоактивного йоду може перевищити 50 мГр (5 рад). Додаткові обмеження існують для жінок репродуктивного віку.

Під час виконання аварійних робіт максимальне накопичення дози не повинне перевищувати 25 рад (для персоналу) та 10 рад (для населення). Доза, отримана за рахунок існуючого фону випромінювання та від інших джерел випромінювання за 70 років життя, повинна складати біля 14…15 бер. За цього рівня опромінення медиками не встановлено шкідливої дії на здоров’я дітей та дорослих.

Встановлено, що за доз опромінення близько 10 рад не спостерігається змін в органах та тканинах організму людини. Короткочасні незначні зміни складу крові спостерігаються лише за одноразового опромінення дозою в 25…75 рад. Розвиток променевої хвороби спостерігається під час опромінення дозою більше 100 рад. Променева хвороба тяжкого ступеню може розвинутися після одноразового опромінення всього тіла дозою 400 рад та більше.

3. Біологічний ефект іонізуючих випромінювань залежить від сумарної дози під час дії опромінювання, виду випромінювань, розмірів опроміненої поверхні та індивідуальних особливостей організму.

Особливості дії іонізуючого випромінювання на живий організм наступні:

· наявність прихованого або інкубаційного періоду прояву дії випромі­нювань;

· дія від малих доз випромінювань може накопичуватися в організмі та сумуватися;

· іонізуючі випромінювання діють безпосередньо не лише на опромінену людину, але і на її потомство;

· різні органи живого організму мають різну чутливість до опромінення;

· дія опромінення залежить від частоти.

Під час дії іонізуючого випромінювання на організм людини, в першу чергу, пошкоджуються клітини, які активно діляться – клітини легенів, молочних залоз, кісткового мозку.

За однієї і тієї ж дози опромінення у дітей уражається більша кількість клітин, ніж у дорослих, бо у дітей всі клітини знаходяться в стадії поділу, а в дорослих вони перебувають у трьох стадіях: діляться швидко, діляться повільно, зовсім не діляться. А це означає, що особи, які зазнали опромінення в дитинстві, мають вищий ризик утворення пухлин протягом наступного періоду життя, ніж опромінені дорослі. Біологічне пошкодження значно посилюється під час внутрішнього опромінення.

Ураження радіацією людського організму залежить від виду випромінювань. Так, альфа та бета-частинки мають довжину вільного пробігу невелику та впливають на людину лише в тому разі, коли людина знаходиться близько від їх джерела, або під час потрапляння в її організм. Велику проникну здатність мають гамма-випромінювання, потік нейтронів та рентгенівські промені.

Під час іонізації атоми та молекули клітин живої тканини, за рахунок порушень хімічних зв΄язків та розпаду життєво важливих речовин, втрачають здатність до подальшої життєдіяльності. Існує багато видів ураження клітин, з яких слід виділити: параліч клітин (з наступним повним або частковим відновленням), смерть клітин, розлад нормальних функцій клітин, поява клітин злоякісного новоутворення, мутація генів та пошкодження хромосом та ферментів.

У більшості випадків, за проникаючої радіації, у людей виникає променева хвороба, яку поділяють на гостру та хронічну. Розрізняють 4 ступені гострої променевої хвороби:

• променева хвороба першого (легкого) ступеня виникає за загальної експозиційної дози опромінення 100…200 бер. Прихований період може продов­жуватись два-три тижні, після чого з’являються загальна слабкість, відчуття важкості в голові, стискання в грудях, підвищена пітливість, можливе періодичне підвищення температури;

• променева хвороба другого (середнього) ступеня виникає за експозицій­ної дози опромінення 200…400 бер. Прихований період продовжується близько тижня. Хвороба проявляється в більш важкому нездужанні, розладі функцій нервової системи, болях у голові, запамороченні, можливі нудота, розлади шлун­ково-кишкового тракту, підвищення температури тіла, різке зниження (майже наполовину) кількості лейкоцитів у крові, особливо лімфоцитів. Під час актив­ного лікування одужання може наступити через 1,5 … 2 місяці, але можлива і смерть (до 20% випадків);

• променева хвороба третього (важкого) ступеня виникає за загальної експозиційної дози 400…600 бер. Прихований період – до кількох годин. Відзначається важкий загальний стан, сильні болі в голові, нудота, розлади шлунково-кишкового тракту з кров’янистим випорожненням, інколи втрату свідомості або різке збудження, крововилив у слизові оболонки та шкіру, некроз слизових оболонок в ділянці ясен. Кількість лейкоцитів, а потім еритроцитів та тромбоцитів різко зменшується. Оскільки послаблюється захисна функція орга­нізму, з’являються різні інфекційні ускладнення. Без лікування хвороба у 20…70% випадків закінчується смертю, найчастіше від інфекційних ускладнень або від кровотечі;

• під час опромінення експозиційною дозою понад 600 бер розвивається вкрай важка четверта ступінь променевої хвороби, яка, не зважаючи на лікування, як правило, закінчується смертю протягом двох тижнів.

Хронічна променева хвороба виникає за щоденного загального опромінення в 0,1-0,5 бер/добу з досягненням сумарної дози 70-100 бер.

4. Радіаційно-небезпечний об’єкт (РНО) – об’єкт, під час аварій та руйнуваннях на якому можуть відбутися масові радіаційні ураження людей, тварин, рослин.

Ядерна аварія – аварія, пов’язана з пошкодженням тепловиділяючих елементів, яке перевищує встановлені межі безпечної експлуатації або пов’язане з опроміненням персоналу, яке перевищує допустимі для нормальної експлуатації значення.

Аварією на радіаційно небезпечному об’єкті називають непередбачений випадок, викликаний несправністю обладнання чи порушенням нормального ходу технологічного процесу, який створює радіаційну небезпеку для людей та оточуючого середовища. Залежно від меж розповсюдження радіоактивних речовин та масштабів радіаційних наслідків радіаційні аварії на радіаційно- небезпечних об’єктах поділяються на кілька видів: промислові, комунальні, локальні, регіональні, глобальні та транскордонні.

Аварія промислова – це така радіаційна аварія, наслідки якої не поширюються за межі території виробничих приміщень та проммайданчика об’єкта, аварійного опромінювання при цьому зазнає лише персонал.

Аварія комунальна – це така радіаційна аварія, наслідки якої не обмежуються приміщеннями об’єкта та його проммайданчиком, а поширюються на оточуючі території, де проживає населення, яке може реально або потенційно зазнавати опромінювання.

Аварія локальна – це комунальна радіаційна аварія, якщо в зоні аварії проживає населення загальною кількістю до десяти тисяч чоловік.

Аварія регіональна – це така комунальна радіаційна аварія, під час якої у зоні аварії опиняються території кількох населених пунктів, один чи декілька адміністративних районів та навіть областей із загальною кількістю населення понад десять тисяч чоловік.

Аварія глобальна – це комунальна радіаційна аварія, під вплив якої підпадає значна частина (або вся) територія країни та її населення.

Аварія транскордонна – це така глобальна радіаційна аварія, коли зона аварії поширюється за межі державних кордонів країни, в якій вона відбулася.

До числа основних чинників, які визначаєть радіоекологічні наслідки радіаційних аварій, можна віднести:

- параметри викиду, включаючи сумарну кількість радіонуклідів, що надійшли до навколишнього середовища, особливості формування та перенесення радіоактивної хмари, радіонуклідний та фізико-хімічний склад випадінь, час (пора року) викиду;

- екологічні особливості забрудненої території, в тому числі ґрунтовий покрив, природно-кліматичні умови, структура агропромислового виробництва та інші характеристики.

5. У розвитку комунальних радіаційних аварій виділяють три основні тимчасові фази:

Фаза аварії гостра – фаза комунальної аварії тривалістю від кількох годин до одного-двох місяців після початку аварії, яка включає наступні події:

а) газо-аерозольні викиди та рідинні скиди радіоактивного матеріалу з аварійного джерела;

б) процеси повітряного переносу та інтенсивної наземної міграції радіо­нуклідів;

в) радіоактивні опади та формування радіоактивного сліду.

На ранній стадії критичними шляхами радіаційного впливу продуктів аварійного викиду на населення будуть зовнішнє опромінення від газо-аерозольної хмари та радіоактивних випадінь, а також інгаляційне надходження радіонуклідів до організму людини.

Фаза аварії середня (фаза стабілізації) – фаза комунальної аварії, яка починається через один-два місяці та завершується через 1-2 роки після початку радіаційної аварії, на якій відсутні короткоживучі осколочні радіоізотопи телуру та йоду, ¹⁴⁰Ba + ¹⁴⁰La, але у формуванні гамма-поля зростає роль ⁹⁵Zr + ⁹⁵Nb, ізотопів рутенію та церію, ¹³⁴Cs, ¹³⁶Cs та ¹³⁷Cs. Основними критичними шляхами радіаційного впливу на цій стадії будуть зовнішнє опромінення від радіоактивних речовин, що випали на місцевості, та внутрішнє опромінення радіоізотопами цезію (¹³⁴Cs, ¹³⁶Cs та ¹³⁷Cs) та стронцію (⁸⁹Sr, ⁹⁰Sr), які надходять до організму з продуктами харчування, виробленими на радіоактивно забруд­нених територіях (м’ясо, молоко, овочі, фрукти).

Фаза аварії пізня (фаза відновлення) – фаза комунальної аварії, що починається через 1-2 роки після початку аварії та продовжується до припинення необхідності виконання захисних заходів. Основним джерелом зовнішнього опромінення є ¹³⁷Cs у випаданні на ґрунт, а внутрішнього – ¹³⁷Cs та ⁹⁰Sr у продуктах харчування, які виробляються на забруднених цими радіонуклідами територіях. Фаза завершується одночасно з відміною всіх обмежень на життєдіяльність населення на забрудненій території та переходом до звичайного санітарно-дозиметричного контролю радіаційної обстановки (табл.4).

Після того, як почалося випадіння радіоактивних опадів, проводиться постійне уточнення оцінки фактичного радіаційного стану, який може змінюватися зі зміною напряму вітру, і відповідно уточнюються зони проведення тих чи інших заходів захисту.

Таблиця 4