ВВЕДЕНИЕ В РАДИАЦИОННУЮ МЕДИЦИНУ. РАДИОАКТИВНОСТЬ, ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА.

Радиационная медицина – наука, изучающая особенности воздейс-

твия ионизирующего излучения на организм человека,  принципы лече-

ния лучевых повреждений и профилактики возможных последствий облу-

чения населения.

Радиационная медицина  изучает  широкий круг вопросов и тесно

связана с радиобиологией (основа),  ядерной физикой и  биофизикой,

биоорганической и биологической химией, клиническими дисциплинами.

Большим разделом радиационной медицины является радиационная гиги-

ена, которая выделена как самостоятельная гигиеническая наука.

Мировая общественность проявляет серьезную  озабоченность  по

поводу воздействия ионизирующих излучений на человека и окружающую

среду. Были созданы следующие экспертные органы:

     1.МКРЗ –  Международная  комиссия по радиологической защите,-

независимый неправительственный орган;  ее целью является установ-

ление основных  принципов  радиационной  защиты и публикация соот-

ветствующих рекомендаций.  Эти принципы  и  рекомендации  образуют

основу для регулирования на национальном уровне вопросов облучения

лиц, работающих с источниками излучений, и населения. Этим занима-

ются национальные комиссии по радиологической защите – НКРЗ.  В РБ

ее возглавляет Тернов В.Н.

     2.МАГАТЭ (IAEA) – Международное аенство по атомной энергии, –

это международная межправительственная организация для осуществле-

ния сотрудничества в использовании ядерной энергии в мирных целях.

В настояще время ее членами являются 122 государства, в т.ч. и РБ.

Агенство оказывает  содействие  в  развитии ядерной инфраструктуры

государств-членов путем передачи соответствующих данных, специаль-

ных знаний и технологии.  Значительная часть деятельности агенства

посвящена развитию ядерной энергетики,  включая вопросы  ее  безо-

пасности и обращения с отходами, и проверке того, что ядерная тех-

нология используется исключительно для мирных  целей.  В  середине

1994 г. была завершена работа над международной конвенцией о ядер-

ной безопаности.  Конвенция регулирует безопасность  расположенных

на суше гражданских атомных станций.

     3.НКДАР ООН (UNSCEAR) – Научный комитет по  действию  атомной

радиации образован Генеральной Асамблеей ООН в 1955 г. Он рпедназ-

начен для сбора,  изучения и распространения информации по  наблю-

давшимся уровням ионизирующео облучения и радиоактивности (естест-

венной и  вызванной  человеком)  окружзающей  среды,  а  также  по

последствиям такого облучения для человека и окружающей среды.

 

Термин ИИ используется для описания переноса через пространс-

тво энергии в виде электромагнитных волн либо  субатомных  частиц,

способных вызвать  ионизацию вещества.  Если ИИ проходит через ве-

щество, то энергия излучения передается этому веществу по мере об-

разования возбужденных атомов или ионов.

Из определения ИИ видно,  что по природе они делятся на 2 ос-

новных вида:

– корпускулярные, напр.: альфа, бета;

– электромагнитные, напр.: гамма и рентгеновское.

Основой характеристики ИИ являются:

1)для корпускулярных излучений – заряд частицы,  ее масса,  а

также энергия;

2)для электромагнитных излучений – энергия.

Эти параметры определяют особенности взаимодействия ИИ с  ве-

ществом  и  соответственно  степень и вероятность их повреждающего

действия.

Характеристика основных видов излучения:

– альфа-частицы  (ядра гелия) – заряд +2,  масса 4,  Е – МэВ,

обладают высокой ионизационной способностью,  имеют незначительную

проникающую способность:  пробег в воздухе – см,  в  биологической

ткани – мкм;

– бета-частицы – это электроны и позитроны, имеющие пренебре-

жимо малую массу и заряд либо -1, либо +1, энергия чаще измеряется

в кэВ;  удельная плотность ионизации,  создаваемая бета-частицами,

примерно в 1000 раз меньше,  чем у альфа-частиц  той  же  энергии;

проникающая способность у бета-частиц больше,  чем у альфа-частиц;

пробег в воздухе – м, в биологической ткани – см;

 

– нейтроны – масса 1, заряд 0, нейтрон может иметь энергию от

0.025 эВ до 300 и более МэВ. По энергии выделяют медленные и быст-

рые нейтроны,  граница между ними лежит примерно в области 1  МэВ.

Энергия нейтрона  определяет характер его взаимодействия с вещест-

вом;

– гамма-излучение образуется при ядерных превращениях, имеет

длину волны  10^-10  –  10^-14  м;  обладает  высокой  проникающей

способностью: в воздухе – до сотен м.

– рентгеновское излучение имеет длину волны  порядка  10^-9 –

10^-12 м.  Различают  характеристическое и тормозное рентгеновское

излучение. Характеристическое образуется за счет изменения энерге-

тического состояния  электрона  при  его переходе на энергетически

более выгодную орбиталь. Тормозное излучение образуется при столк-

новении заряженных частиц с частицами вещества,  через которое они

проходят.  Чем меньше длина волны,  тем выше энергия  излучения  и

больше его проникающая способность.

 

Радиоактивность  самопроизвольное  превращение  ядер  одних

элементов в другие,  при котором ядро переходит в более устойчивое

состояние. Процесс сопровождается испусканием ионизирующих излуче-

ний (корпускулярных, либо электромагнитных)

Единицы измерения радиоактивности:

Системная 1 Бк = 1 расп/сек

Традиционная – 1Ки = 3,7 * 10*10 Бк (Активность 1г Ra)

1 Бк = 2,703 * 10* -11 Ки

Из определения радиоактивности видно,  что процессы превраще-

ния ядер характеризуются:

1) способом выделения избыточной Е, которая отдается в виде альфа-

или бета-частиц, либо электромагнитного излучения;

2) вероятностью распада ядра за единицу времени.  Эта естественная

статистическая величина называется постоянной распада.  Она не за-

висит от времени.

Закон радиоактивного распада, характеризует уменьшение числа

радиоактивных ядер в процессе распада и описывается экспоненциаль-

ной кривой:

Он имеет следующее математическое выражение:

 

No – исходное количество радиоактивных ядер.

Nt – количество активных ядер, оставшихся спустя время распа-

да t.

Суть: за  равные  промежутки  времени  происходит превращение

равных долей активных атомов.

Постоянная распада  связана  с Т 1/2.  Т 1/2 – периодом полу-

распада называется время,  за  которое  число  радиоактивных  ядер

уменьшается вдвое. После математических преобразований формула (1)

приобретает следующий вид:

Этой формулой пользуются для практических целей,  когда  дают

рекомендации  о возможности использования загрязненных RN террито-

рий, продуктов питания, воды и т.п.

Т.к. через  10 Т 1/2  остается практически чистая среда (т.е.

остается меньше 0,1% от исходного загрязнения).

Примеры:

I-131 – T 1/2 = 8 дней – 80 дней, цельное молоко местного про-

изводства запрещают использовать в течение 2-3 месяцев.

Cs-137 – Т 1/2 = 30,1 г

=  30  –  300 лет,

Sr-90 – Т 1/2 = 28,6 г

т.е., земли, загрязненные Cs-137 и Sr -90 можно будет использовать

спустя 300 лет после аварии на ЧАЭС.

 

Прежде, чем  разбирать типы превращения ядер,  вспомним,  что

основной характеристикой атома является 2 числа:  массовое  число,

равное сумме протонов и нейтронов ядра, и атомный номер в периоди-

ческой системе элементов Менделеева, равный числу протонов в ядре,

т.е. соответствующий заряду ядра. Любая частица, входящую в состав

ядра, т. е. как протон, так и нейтрон, называется нуклоном. Изото-

пы – атомы с одним и тем  же  зарядом  ядра,  но  разным  массовым

числом,  т.е.  они отличаются количеством нейтронов в ядре. Радио-

нуклиды – ядра радиоактивных атомов, т.е. самопроизвольно распада-

ющиеся ядра.  Различают естественные и искусственные радионуклиды.

Радионуклиды,  которые образовались  и  постоянно  образуются  без

участия человека, принято называть естественными радионуклидами. К

настоящему времени известно >900 RN,  полученных искусственным пу-

тем.  Особенно много искусственных RN получают в ядерных реакторах

различного назначения,  в т.ч. в реакторах АЭС, где создаются мощ-

ные потоки нейтронов.  В настоящее время практически не существует

таких элементов,  у которых не было бы радиоактивного изотопа.  По

химическим  свойствам  радиоизотопы  не  отличаются от стабильных,

т.е. стабильный и радиоактивный изотопы следуют вместе по всем це-

почкам в соответствии с химическими и биологическими законами кру-

говорота в природе.

В атомных ядрах возможны и действительно наблюдаются 4 основ-

ных типа радиоактивности:  альфа-распад, бета- распад, гамма-прев-

ращение и спонтанное деление ядер. Тип радиоактивности определяет-

ся видом частиц,  испускаемых при распаде.  Процесс радиоактивного

распада всегда экзотермичен,  т.е. идет с выделением энергии. Под-

робно схемы различных типов радиоактивного распада  вы  найдете  в

учебнике “Радиационная гигиена” В.Ф. Кириллова и соавт., 1988 года

издания на стр.20-23.

 

1. Альфа-распад состоит в том,  что тяжелое  ядро  самопроиз-

вольно испускает альфа частицу, т.е. это чисто ядерное явление.

Известно более 200 альфа-активных ядер, почти все они имеют поряд-

ковый номер больше 83. Энергия альфа-частиц тяжелых ядер чаще все-

го находится в интервале от 4 до 9 МэВ.

Альфа-излучающие радионуклиды:

Am-241; Ra-226; Rn-222; U-238; Th-232; Pu-239 и 240.

 

2.Различают следующие виды бета-распада:  электронный распад,

позитронный распад и электронный захват.  Бета-превращение ядер  –

это внутринуклонный процесс.

Энергия бета-частиц варьирует в широком диапазоне:  от 0 до Е

max (полная энергия, выделяющаяся при распаде); кэВ, МэВ.

Для одинаковых  ядер  распределение  вылетающих электронов по

энергиям является  закономерны  и  называется  бета-спектром.   По

спектру энергии бета-частиц можно провести идентификацию распадаю-

щегося элемента.

Радионуклиды, претерпевающие бета-превращение:

H-3; K-40; C-14; Sr-90; P-32; S-35; I-131; Cs-137.

 

3. Гамма-распад: за счет энергии возбуждения ядро испускает

гамма-квант, переходя в более стабильное состояние. Массовое число

и атомный номер при этом не изменяются.  Испускаемые  ядрами  гам-

ма-кванты обычно имеют энергию от десятков кэВ до нескольких МэВ.

Гамма-превращение (или изомерный переход)  претерпевают  ядра

следующих изотопов:

Rb-81m; Cs-134m; Cs-135m; In-113m; Y-90m.

 

4.Спонтанное деление тяжелых ядер возможно у ядер, начиная  с

массового числа 232,  ядро делится на 2 сравнимых по массам оскол-

ка. Именно спонтанное деление ядер ограничивает возможности  полу-

чения новых трансурановых элементов.  В ядерной энергетике исполь-

зуется процесс деления тяжелых ядер под действием нейтронов:

 

Образующиеся осколки претерпевают затем несколько  последова-

тельных превращений (чаще – бета-распад).

 

ДОЗИМЕТРИЯ. РАДИОМЕТРИЯ.

Дозиметрия – это определение дозы или ее мощности (т.е.  дозы

в единицу времени).

Радиометрия – это определение активности радионуклидного  ис-

точника или активности радионуклида в какой-либо среде.

В настоящее время различают следующие дозы:

ЭКСПОЗИЦИОННАЯ ДОЗА (X) – количественная характеристика рент-

геновского и гамма-излучений, основанная на их ионизирующем дейст-

вии и выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного зна-

ка, образованных в единице объема воздуха в условиях электронного

равновесия.

 

Традиционная единица измерения – рентген.

Системная единица – Кл/кг.

Соотношение: 1 Р = 2.58*10^-4 Кл/кг (точно);

1 Кл/кг = 3.88*10^3 Р (прибл.)

Экспозиционную дозу можно измерять; чаще пользуются мощностью

дозы, выраженной  в  мР/ч или мкР/ч.  Обычные фоновые показатели X

для Беларуси  – до 18-20 мкР/ч.

Основополагающей дозиметрической величиной является ПОГЛОЩЕН-

НАЯ ДОЗА (D). D – энергия, поглощенная единицей массы вещества.

Единицы измерения: СИ – Дж/кг, имеет специальное название Гр;

традиционная – рад; соотношение: 1 Гр = 100 рад.

Вероятность биологических эффектов зависит не только от D, но

и от вида и энергии излучения,  создающего дозу.  Чтобы учесть это

влияние используют  относительную биологическую эффективность дан-

ного вида излучения по сравнению с образцовым  источником  рентге-

новского или  гамма-излучения. При изучении хронического воздейст-

вия ИИ и в НРБ (еще учитывается ЛПЭ) эта величина называется коэф-

фициентом  качества (k, КК). МКРЗ для характеристики относительной

биологической эффективности малых доз разных видов  излучений  при

индуцировании  ими стохастических эффектов использует весовой мно-

житель излучения (W ), т.е. k и W отражают качество излучения.

k и  W  для рентгеновского,  гамма- и бета-излучений равны 1,

для альфа-излучения – 20.

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА (H) выражается соотношением:

НРБ:

 

МКРЗ:

 

Единицы измерения:  СИ: Дж/кг, имеет специальное название ЗИ-

ВЕРТ (Зв); трад. – бэр; соотношение: 1Зв = 100 бэр.

Вероятность стохастических эффектов зависит не только от  эк-

вивалентной дозы,  но  и от радиочувствительности тканей или орга-

нов,  подвергшихся облучению. Для учета радиочувствительности тка-

ней и органов вводят понятие (НРБ) взвешивающий коэффициент, отра-

жающий риск поражения какого-либо органа или ткани по отношению  к

риску  поражения  всего организма.  Риск поражения всего организма

принимают равным 1, соответственно риск поражения ткани или органа

равен к-л. доле от 1.

ЭФФЕКТИВНАЯ ЭКВИВАЛЕНТНАЯ  ДОЗА  – сумма произведений эквива-

лентных доз ткани или органа на соответствующий взвешивающий коэф-

фициент.

По рекомендации МКРЗ взвешивающий коэффициент назван тканевым

весовым множителем ( ), он представляет относительный вклад данно-

го  органа  или ткани в полный ущерб из-за стохастических эффектов

при равномерном облучении всего тела.  Соответственно МКРЗ предла-

гает сейчас называть ЭЭД просто эффективной дозой (E).

E =

т.е. это сумма взвешенных эквивалентных доз во всех тканях и орга-

нах тела.

Тканевой весовой множитель для ККМ,  легких и толстого кишеч-

ника равен 0.12, для половых желез – 0.20.

 

При облучении отдельного человека – доза индивидуальная.  При

облучении групп или популяций людей используют понятие  коллектив-

ных доз:

коллективная эквивалентная доза (S ) относится к определенно-

му органу или ткани;

коллективная эффективная доза (S) относится в целом  к  облу-

ченной популяции.

S =

S =

Коллективные дозы используют для оценки лучевой  нагрузки  на

популяцию и риска развития последствий действия ионизирующих излу-

чений.

 

РАДИАЦИОННЫЙ ФОН.

Ионизирующие излучения от природных источников,  а  также  от

RN, рассеянных в биосфере в результате деятельности человека, соз-

дают радиационный фон (РФ).  РФ воздействует на все население зем-

ного  шара,  в  настоящее время имеет относительно постоянный уро-

вень. В прошлом он претерпевал неоднократно резкие изменения.

РФ имеет 2 составляющих:

-естественный РФ

-техногенно усиленный РФ.

Оба компонента РФ участвуют в формировании ЭЭД облучения  че-

ловека как за счет внешнего, так и за счет внутреннего облучения.

В среднем,  ЭЭД от различных источников РФ оценивается в 3.6 мЗВ в

год.

 

ЕРФ – совокупность ИИ от источников внеземного и земного про-

исхождения.

Источники ИИ внеземного происхождения:

1) первичное космическое  излучение,  которое  в  окрестности

Земли состоит из

а) галактического космического излучения,

б) солнечных космических лучей.

Средняя энергия космических частиц около 10^+8 – 10^+9 эВ.

Первичное космическое  излучение состоит в основном из прото-

нов (90%) и альфа-частиц; встречаются ядра лития, бериллия и бора.

Поток  электронов  составляет  около 1.5%  потока всех космических

частиц; позитронов в 5 раз меньше.

Магнитное поле  Земли  заметно влияет на первичное излучение,

препятствуя вхождению в атмосферу малоэнергетических частиц.

В магнитном  поле  Земли существуют “ловушки”,  т.е.  области

пространства, характеризующиеся тем, что заряженные частицы не мо-

гут ни влетать в них извне,  ни вылетать из них. Магнитные ловушки

являются естественным резервуаром для накопления заряженных частиц

(в основном протонов и электронов). Такие зоны называют радиацион-

ными поясами Земли.

Первичное космическое  излучение  взаимодействует  (а точнее,

поглощается) с  атмосферой,  в  результате  формируется  вторичное

космическое излучение (которое состоит из пионов,  протонов, нейт-

ронов,  мюонов,  электронов и фотонов) и космогенные радионуклиды,

воздействующих на человека.  Интенсивность вторичного космического

излучения зависит от толщины атмосферы:

космическое излучение на уровне моря примерно в 100 раз менее

интенсивно,  чем на границе атмосферы и состоит в основном из мюо-

нов; Сев. и Южн. полюсы получают больше ИИ, чем экваториальные об-

ласти (за счет магнитного поля Земли).

При воздействии  космических  лучей на атмосферу в ее верхних

слоях происходят различные ядерные реакции,  в результате чего об-

разуется  14  космогенных радионуклидов.  Основное значение из них

имеют:

Н-3, С-14, Р-32, S-35, которые включаются в круговорот веществ, по-

падают в организм и обуславливают внутреннее облучение;

Be-7, Na-22 и Na-24 участвуют,  в основном,  в формировании ЭЭД за

счет внешнего облучения.

В целом,  за  счет источников космического излучения человек,

живущий на уровне моря,  получает в год 0.315 мЗв/год,  в т.ч.  за

счет внешнего  облучения 0.3 мЗв/год и за счет внутреннего облуче-

ния 0.015 мЗв/год.

 

Источники ИИ земного происхождения представляют собой  радио-

нуклиды 2 групп:

а)RN, входящие в радиоактивные ряды;

б)RN, не входящие в радиоактивные ряды.  Сюда в основном вхо-

дят 11 долгоживущих RN (период полураспада от 10^7 до 10^15  лет),

в т. ч. К-40, Rb-87.

Радиоактивный ряд – это последовательность радионуклидов, об-

разующихся  в  результате альфа- или бета-распада предыдущего эле-

мента.  Наиболее долгоживущие изотопы  называются  начальными  для

каждого из радиоактивных рядов.

Существует 4 радиоактивных ряда и 4 их родоначальника:

– ториевый ряд – Th-232 – Т 1/2 = 1.4*10^+10 лет;

– 2 урановых ряда – U-238 – Т 1/2 = 4.5*10^+9 лет и U-235 –

Т 1/2 = 7*10^+8 лет;

нептуниевый ряд – Np-232 – Т 1/2 = 2.2*10^+6 лет.

В настоящий  момент:  TH-232  почти  весь  сохранился,  U-238

распался лишь частично,  а U-235 распался большей частью  (т.е.  в

настоящий  момент  в  земной коре U-238>U-235 в 140 раз),изотоп Np

распался практически весь.

В процессе  превращения этих элементов в качестве промежуточ-

ных продуктов распада образуются радиоактивные изотопы радия,  ра-

дона, полония, висмута, свинца,которые формируют значительную дозу

облучения человека.

Уровни земной  радиации  неодинаковы  для разных мест земного

шара и зависят от концентрации RN в том или  ином  участке  земной

коры.

Повышенным содержанием  RN  характеризуются  породы  вулкани-

ческого происхождения – гранит,  базальт; гораздо меньше RN в оса-

дочных породах (известняк, песчаник). Повышенным содержанием ради-

онуклидов уранового ряда отличается территория Скандинавских стран

и Англии.

По подсчетам НКДАР ООН средняя ЭЭД внешнего облучения,  кото-

рую человек получает за год от земных источников естественной  ра-

диации  составляет 0.35 мЗв,  в том числе за счет RN U-ряда – 0.09

мЗв, Th-ряда – 0.14 мЗв.

Продукты распада урана и тория по пищевым цепочкам, а также с

воздухом и водой поступают в организм человека, обусловливая внут-

реннее облучение:

за счет семейства урана – ЭЭД = 0.95 мЗв/год,

за счет семейства тория – ЭЭД = 0.19 мЗв/год.

При пероральном поступлении RN важно учитывать  их  раствори-

мость и, соответственно, коэффициент всасывания. Наибольшее значе-

ние в формировании дозы внутреннего облучения имеют:

Ra-226 –  коэффициент всасывания в жкт – 0.2.  Его источником

для человека в основном служат зерновые культуры и  хлеб,  куриные

яйца.

Pb-210 – коэф. всасывания в жкт – 0.2;

Po-210 – коэф. всасывания в жкт – 0.1.

RN Po-210 и Pb-210 концентрируются в рыбе  и  моллюсках,  что

может  быть  источником  относительно высоких доз облучения у лиц,

потребляющих много даров моря. В диете японцев содержание Pb-210 в

11-18 раз превышает среднестатистические цифры.

Дополнительное облучение создает поступление Po-210 и  Pb-210

при курении из-за их высокого содержания в табаке. У курящих коли-

чество Po-210 в кости в 2-3 раза выше, чем у некурящих.

В последние  десятилетия  было обращено внимание на Rn и про-

дукты его распада, т.к., по разным источникам, их вклад в формиро-

вание  ЭЭД  от  естественных источников составляет около 50%  (что

соответствует примерно 1 мЗв/год).

Подробнее с  проблемой  Rn  и уровнями облучения населения за

счет Rn и продуктов его распада вы познакомитесь на ПЗ.

Хочу также  обратить ваше внимание на перераспределение ради-

оактивных элементов в окружающей среде за счет добычи и  использо-

вания минеральных  удобрений.  Азот-содержащие  минералы  содержат

незначительные количества радионуклидов. Фосфорные минералы содер-

жат значительные  количества  урана,тория,  радия  и  продуктов их

 

распада. Гипс (особенно фосфогипс),  являющийся побочным продуктом

производства удобрений, также становится источником RN, рассеиваю-

щихся в окружающей среде.  Калийные удобрения являются  источником

радиоактивного калия.

 

Несколько слов о RN не входящих в радиоактивные ряды:

К-40 занимает 2 место как источник излучений, обусловливающих

природный  радиоактивный  фон.  В  природе К-40 всегда сопутствует

стабильному К-39 (доля К-40 – ок.0.01%).  Т 1/2 =  1.28*10+9  лет,

ядро претерпевает бета-распад, что обусловливает бета- и гамма-об-

лучение биоты,  формируя годовую ЭЭД за  счет  внешнего  облучения

0.12 мЗв,  за счет внутреннего облучения 0.18 мЗв. Содержание К-40

можно охарактеризовать следующими цифрами:

источник                              конц.К-40, Бк/кг

известняк_____________________________30-40

гранит________________________________925-1200

песчаники_____________________________300-400

фосфатно-калийные удобрения___________5900

азотно-фосфорно-калийные удобрения____1200-5900

почва_________________________________37-1100

Наиболее часто  встречаются  активности  поверхностного  слоя

почвы, обусловленные К-40, 1-2 Ки/кв.км.

Активность растительного покрова Земли по К-40 составляет

(0.5-1)*10^-8 Ки/кг  сырого веса;  активность пищевых продуктов по

К-40 – 10^-9 Ки/кг сырых продуктов.

Из почвы К-40 поступает в растения, а затем с пищей – в орга-

низм животных и человека.  Суточная потребность человека в  К  ок.

3г,  т.е.  в  организм  может  поступать и значительное количество

К-40.  Напр., средняя концентрация К-40 в ККМ человека оценивается

в 121 Бк/кг (содержание К в ККМ – 4г/кг),  в скелетных мышцах – 90

Бк/кг (концентрация К = 3г/кг).  Особенно  богаты  К-40  следующие

продукты:

продукт                               конц.К-40, Бк/кг

фасоль________________________________229

картофель_____________________________174

орехи_________________________________210

клюква________________________________355

 

ТЕХНОГЕННО-УСИЛЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН формируется за счет:

1 – источников ионизирующих излучений, используемых в медицине;

2 – глобальных выпадений радионуклидов;

3 – стройматериалов;

4 – телевидения;

5 – авиации.

 

1. ИСТОЧНИКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ   В  МЕДИЦИНЕ,  являются  основным

источником искусственного облучения и превышают  воздействие  всех

других искусственных источников.

Среднемировое значение индивидуальной эквивалентной дозы  об-

лучения  всего тела вследствие медицинских процедур (главный вклад

дает диагностика) составляет 0.44-1.0 мЗв/год; в некоторых странах

составляет от 50 до 100% ЕРФ.

Подробнее с дозами облучения и  принципами  их  снижения  при

рентгено- и  радиодиагностических  процедурах  вы познакомитесь на

ПЗ.

 

2. ГЛОБАЛЬНЫЕ ВЫПАДЕНИЯ RN имеют 2 составляющих:

А) глобальные выпадения RN от испытаний ядерного оружия;

Б) глобальные выпадения RN от  предприятий  ядерно-топливного

цикла.

Глобальными называют выпадения радионуклидов,  обнаруживаемые

вдали от места выброса, т.е. практически в любой точке Земного ша-

ра. Это происходит,  когда RN попадают в верхние  слои  тропосферы

(RN могут  находиться  там  до  30 сут.) и стратосферу (RN в стра-

тосфере задерживаются долго – до нескольких месяцев или лет).  Эти

RN  долгое  время  выпадают  в  различном  количестве на различные

участки поверхности всего Земного шара.

А. Вклад  в ожидаемую коллективную ЭЭД облучения населения от

ядерных взрывов,  превышающий 1%,  дают только 4 RN: C-14, Cs-137,

Zr-95, Sr-90.

Дозы облучения за счет RN различны  в  разные  периоды  после

взрыва  (т.к.  они  распадаются с различной скоростью):

а) с точки зрения дозы облучения в результате  выпадений  из  тро-

посферы наибольшее значение имеют радионуклиды с Т 1/2 от несколь-

ких суток до 2 месяцев,  такие как I-131,  Ba-140, Sr-89, т.е. они

имеют  максимальное  значение  в ближайшее время после взрыва;

б) Zr-95 (Т 1/2 = 64 дня) уже не является  источником  облучения;

в) Cs-137  и Sr-90 (Т 1/2 = 30 лет) будут давать вклад в облучение

приблизительно до конца века, они представляют наибольшую потенци-

альную опасность;

г) С-14 (Т 1/2 = 5730 лет) будет оставаться источником радиоактив-

ных  излучений  (хотя и с низкой мощностью дозы) даже в отдаленном

будущем: к 2000году он потеряет лишь 7% своей активности.

В настоящее время ЭЭД от испытаний ядерного оружия составляет

<1%  от естественных источников излучения  и  оценивается  в  0.02

мЗв/год.

Б. Еще одним источником RN, формирующих глобальные выпадения,

являются предприятия ЯТЦ. ЯТЦ включает следующие стадии:

1 – добыча урановой руды,

2 – переработка ее в обогащенное U-235 ядерное топливо,

3 – производство ТВЭЛов,  которые состоят из урана в металли-

ческой,  карбидной или оксидной форме,  заключенного в оболочку из

циркония, магниевого сплава или нержавеющей стали;

4 – использование ТВЕЛов на АЭС (нормальная эксплуатация АЭС),

5 – переработка отработанного ядерного топлива (для последую-

щего использования извлеченного делящегося материала – извлекают в

основном уран и плутоний),

6 –  переработка и захоронение образующихся радиоактивных от-

ходов.

Обязательно надо  помнить о транспортировке радиоактивных ма-

териалов для обеспечения всех этих стадий.

Загрязнение ОС RN происходит на всех стадиях ЯТЦ, но наиболь-

ший вклад вносят:

а) переработка  отработанного  ядерного топлива на радиохими-

ческих заводах (РХЗ); основное значение имеют RN С-14, Kr-95, H-3,

I-129;

б) нормальная эксплуатация АЭС; при нормальной работе реакто-

ра  в  ОС удаляются (после прохождения системы очистки) газообраз-

ные, частично аэрозольные и жидкие отходы; основное значение имеют

RN I-131, радиоактивные инертные газы, Cs-137 и 134, Sr-90.

В настоящее время ЭЭД за счет использования ядерной энергети-

ки оценивается в 0.1мкЗв/год.

Оценивая опасность нормальной работы АЭС для  человека,  хочу

отметить, что проживающие вблизи угольной ТЭС мощностью 1000 МВт с

учетом выбросов природных радионуклидов  (  K-40,  U-238,  Th-232,

Pb-210,  Po-210)  и химических канцерогенов (бензпирены),  в сотни

раз более опасно, чем проживание вблизи АЭС аналогичной мощности.

 

Сравнительная оценка общего ущерба здоровью от ядерного и

угольного топливного циклов (ЯТЦ и УТЦ), отнесенная к вы-

работке 1 ГВт*год.

──────────────────────────────────────────────────────────────────

вид ущерба           │     ЯТЦ      │      УТЦ*

──────────────────────────────────────────────────────────────────

число случаев преждевременной│     1        │      300 (20-600)

смерти                       │              │

общее сокращение продолжитель│    20        │1*10+4 /(0.06-1.8)*+4/

ности жизни, чел.*год        │              │

общие потери трудоспособнос- │    10        │7*10+3 /(0.4-12)*10+3/

ти, чел.*год                 │              │

──────────────────────────────────────────────────────────────────

* – без учета возможного ущерба здоровью от нераковых заболеваний,

вызываемых неканцерогенными компонентами выбросов  ТЭС  (SО-2,

NО, Hg, Pb, Cd и др.)

 

Ситуация может  существенно  измениться  в результате крупных

аварий. С этой информацией вы познакомитесь на следующих лекциях.

 

3. СТРОЙМАТЕРИАЛЫ: – Н = 0.1 мЗВ/год.

Если человек  находится в помещении,  доза внешнего облучения

изменяется под влиянием 2 противоположно действующих факторов:

-экранирование внешнего излучения зданием;

-излучение естественных RN,  находящихся в материалах, из ко-

торых построено здание.

В зависимости от концентрации К-40, Ra-226 и Th-232 в различ-

ных стройматериалах  мощность  дозы  в домах меняется от 4*10-8 до

12*10-8 Гр/ч (0.04-0.12 мкГр/ч).  В среднем, в кирпичных, бетонных

зданиях мощность дозы в 2-3 раза больше,  чем в деревянных домах и

в домах из синтетических материалов,  где  она  обычно  составляет

0.04-0.05 мкГр/ч.

Удельная активность Ra-226 и Th-232 в различных стройматериа-

лах (Бк/кг):

────────────────────────────────────────────────────────────

стройматериал              │   Ra-226    │     Th-232

────────────────────────────────────────────────────────────

дерево                        │  0.3 – 0.5  │    0.2 – 1.2

кирпич                        │ 33 – 152    │   21 – 178

бетон                         │ 11 – 80     │    9 – 105

штукатурка из природного гипса│  1 – 13     │    1 – 12

фосфогипс                     │ 24 – 255    │    3 – 22

газобетон на основе квасцовых │320 – 2620   │   24 – 115

глинистых сланцев             │             │

────────────────────────────────────────────────────────────

 

Здесь надо отметить, то, чем больше отходов производства пош-

 

ло  на изготовление стройматериала, тем выше может быть его удель-

ная активность.

 

4. ТЕЛЕВИДЕНИЕ. Н = 0.01 мЗв/год.

Источник мягкого рентгеновского излучения.

Мощность Н облучения всего тела от цветного телевизора на

L = 250 см от экрана = 2,5*10-3 мкЗв/ч

L =   5 см от экрана = 100 мкЗв/ч.

 

5. АВИАЦИЯ. Н = 0.05 мЗв/год.

Во время полета на самолете мощность эквивалентной дозы облу-

чения всего тела составляет:

на высоте  8 км –  1.35 мкЗв/ч,

12 км –  5 мкЗв/ч,

20 км – 13 мкЗв/ч.

За 7 час 25 мин.  трансатлантического перелета Нью-Йорк – Па-

риж человек получает около 50 мкЗв.