ВВЕДЕНИЕ. Для глубокого изучения приборов радиационной, химической разведки и дозиметрического контроля необходимо

 

Для глубокого изучения приборов радиационной, химической разведки и дозиметрического контроля необходимо, прежде всего, знать характеристику ионизирующих излучений, которые они регистрируют, а также принципы, на основе которых работают эти приборы.

Знание свойств ионизирующих излучений позволяет дозиметристу правильно пользоваться прибором, повышать точность измерения. Строгое соблюдение правил подготовки приборов к работе и работы с ними дает возможность точно оценивать измеряемые величины и принимать грамотные, своевременные решения.

Вопрос 1

 

ПОНЯТИЯ О РАДИАЦИИ, ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

НА ОРГАНИЗАМ ЧЕЛОВЕКА

 

Слово «радиация» латинского происхождения, в переводе означает «излучение». Это и видимый свет, и радиоволны, ультрафиолетовые, инфракрасные лучи и др. Часто это слово применяется для обозначения только ионизирующих излучений.

Ионизирующее излучение – это любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков. По своей природе к таким видам излучения относятся:

- гамма-излучение (электромагнитное);

- излучение частиц-нейтронов бета и альфа.

 

Частично к ионизирующему излучению относится ультрафиолетовое

излучение солнца.

Источниками радиоактивного излучения являются:

- промышленные предприятия по добыче и переработке урана, плутония, тория и др.;

- ядерные реакторы на АЭС, АПЛ, надводных кораблях с ядерной силовой установкой;

- места захоронения радиоактивных отходов;

- ядерные взрывы и аварии на атомных объектах;

- рентгеновские аппараты.

 

Источниками радиоактивного излучения являются радиоактивные атомы

некоторых химических элементов, которые становятся такими в результате ядерных реакций в атомных реакторах или авариях на них.

Сегодня науке известно около 1500 таких элементов, которые называются радионуклидами. Например, Йод -125, -131, -133, Цезий-134, -137, Стронций-90 и др.

В чём причина радиоактивности? Радиоактивные атомы нестабильны. В результате физических превращений атом переходит в более устойчивое состояние, становится стабильным. Этот переход из нестабильного состояния в стабильное сопровождается ионизирующим излучением, что названо словом «радиация», а сам процесс – радиоактивным распадом.

Время, за которое распадается в среднем половина атомов конкретного радиоактивного элемента или радионуклида, называется периодом полураспада. Например, период полураспада составляет: для Урана-239 – 4, 47 млрд. лет, Цезия-137 – 30 лет, Йода-131 – 8,04 суток.

Доля выброса радионуклидов при аварии на Чернобыльской АЭС составляла: Йод-131 –20%, Цезий-137 – 15%, Цезий-134 – 10%, Стронций-90 – 4%, другие радионуклиды от 2 до 5%.

Для измерения величин, характеризующих радиоактивные излучения, исторически первыми появились специальные (внесистемные) единицы. Это: рентген -единица дозы рентгеновского или гамма-излучений и кюри -единица активности радиоактивного источника. В последующем добавили ещё единицу измерения поглощённой дозы излучения – РАДиБЭР.

РЕНТГЕН – это доза рентгеновского или гамма-излучения, под действием которого в 1 см³ сухого воздуха при нормальных условиях образуется 2,08 млрд. пар ионов.

Доза излучения – это энергия радиоактивного излучения, поглощённая в единице массы облучаемого вещества или человека.

В качестве единицы поглощённой дозы излучения в системе СИ принята единица ГРЕЙ (Гр.) ГРЕЙ – это такая единица поглощённой дозы, при которой 1 кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 дж (1 гр = 1 дж/кг).

Мощность дозы – это приращение дозы в единицу времени. Единица мощности дозы в системе СИ – ГРЕЙ/сек. Это такая поглощенная доза, при которой за 1 сек. в веществе создается доза излучения в 1 Гр.

На практике для оценки поглощенной дозы используются внесистемные единицы мощности дозы РЕНТГЕН/час (Р/сек) и РАД/час.

Эквивалентная доза (Н) – это поглощенная доза в органе или ткани D, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения W. H=D·W.

В системе СИ единицей эквивалентной дозы принят ЗИВЕРТ (ЗВ); внесистемной единицей эквивалентной дозы является БЭР (биологический эквивалент рентгена). БЭР – это такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает тот же биологический эффект, что и 1 РЕНТГЕН гамма-излучения.

1 ЗВ = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 РАД = 100 БЭР = 100 Р.

W – для гамма - и бета - излучения составляет 1; для альфа-частиц, осколков деления тяжелых ядер – 20; для нейтронов» 10.

Мощность эквивалентной дозы – это приращение эквивалентной дозы в единицу времени. В системе СИ измеряется в ЗВ/час (мк ЗВ/сек).

Ткани и органы человека имеют разную чувствительность к радиации, в связи с чем введено понятие «эффективной дозы».

Эффективная доза (Е) используется как мера риска возникновения последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы в органе человека (ткани) Н, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного образца ткани W_т. Е = S_т × Н_t × W_т,

где: Н_t - эквивалентная доза в ткани за время t;

W_т – для костного мозга – 0,12; половых органов – 0,2; легких, желудка щитовидной железы – О.05; кожи – 0,01.

Физиологическое действие ионизирующих излучений на людей и животных заключается в разрушении живых клеток их организма, которое может привести к тяжелым заболеваниям и даже смерти. Для оценки влияния ионизирующих излучений на организм человека наибольшее значение имеют две их характеристики: ионизирующая и проникающая способность.

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия с двумя положительными зарядами со скоростью 10-20 тыс. км/сек. Ионизирующая способность в воздухе – в среднем 30 тыс. пар ионов на 1 см пробега. Проникающая способность в воздухе около 10 см, в жидких и твердых телах – не превышает сотых долей миллиметра.

Бета-излучение – поток вылетающих из ядер атомов электронов или позитронов со скоростью, близкой к скорости света (300 тыс. км/сек). Ионизирующая способность в воздухе – от 40 до 150 пар ионов на 1 см пробега. Проникающая способность в воздухе – 20 м.

Гамма-излучение – электромагнитное (фотонное) излучение, испускаемое при ядерных превращениях или при аннигиляции частиц. Оно распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность в воздухе – несколько пар ионов на 1 см пути. Проникающая способность – 1000-2000 м и более.

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов, вылетающих из ядер атомов со скоростью 20-40 тыс. км/сек. Ионизирующая способность нейтронного излучения в воздухе – несколько тысяч пар ионов на 1 см пути. Проникающая способность в воздухе – несколько километров.

ВЫВОД:

· Альфа-излучение обладает высокой ионизирующей и слабой проникающей способностью;

· Бета-излучение имеет меньшую ионизирующую способность, но большую проникающую способность по сравнению с альфа-излучением;

· Гамма- и нейтронное излучение обладает очень высокой проникающей способностью.

 

Под влиянием ионизирующих излучений в организме человека происходит нарушение функции кровеносных органов, увеличение проницаемости и хрупкости сосудов, расстройство желудочно-кишечного тракта, снижение сопротивляемости организма, его истощение, перерождение нормальных клеток в злокачественные.

 

На человека действуют два вида излучения:

- внешнее (гамма-, бета-излучение, нейтронный поток);

- внутреннее (альфа-частицы, радионуклиды).

 

Из всего живого на планете человек относится к одному из наиболее

Чувствительных к радиации биологических объектов. Гибель человека в 50 % случаев в течение 30 дней наблюдается при дозах облучения 4 ЗВ (400 БЭР (Р), (змеи – 80-200 ЗВ, мыши – 6-15 ЗВ, насекомые – 10-100 ЗВ).

Минимальная доза, при которой нет последствий для здоровья человека, составляет 1 ЗВ (100 БЭР) – называется пороговой дозой. В случае, если доза будет выше – всегда наблюдается лучевая болезнь различной степени.

Допустимая разовая доза облучения персонала (военнослужащих) для военного времени – 25 БЭР; населения – 10 БЭР в течение 4-х суток. Многоразовая доза облучения в течение 3-х суток составляет 100 БЭР.

В полном объеме нормы радиационной безопасности для мирного времени регламентируются нормами радиационной безопасности (НРБ-99).

Допустимые нормы заражения:

 

- бронированные объекты – 400 мР/час;

- автотранспорт – 200 мР/час;

- личный состав, оружие – 50 мР/час;

- кухонный инвентарь – 50 мР/час;

- мясо – 20 мР/час;

- вода – 4 мР/час;

- хлеб, рыба, пища вареная – 1,5 мР/час;

 

При однократном гамма-облучении тела человека и поглощенной дозе 22-55 Р (0,22-0,55 ЗВ) наблюдаются временные изменения в крови, которые быстро нормализуются; в интервале 55-165 Р наблюдается чувство усталости, рвота, умеренные изменения в крови; при дозе 165-220 Р наблюдается легкая формалучевой болезни, которая сопровождается снижением числа лимфоцитов в крови.

Лучевая болезнь средней тяжести возникает при дозе 275-440 Р (наблюдается тошнота, рвота, резко снижается содержание лейкоцитов в крови, в 20 % случаев возможна смерть через 2-6 недель).

При дозе 440-660 Р развивается тяжелая форма лучевой болезни, в 50 % случаев наблюдается смерть в течение первого месяца.

При дозе 660-990 Р возникает крайне тяжелая форма лучевой болезни и почти в 100 % наступает смерть.

Степень воздействия радиации на организм человека зависит от того, является облучение внешним или внутренним. Некоторые радиоактивные элементы поглощаются и накапливаются в органах и тканях человека, что приводит к высоким локальным дозам облучения. Кальций, радий, стронций накапливаются в костях, изотопы цезия, рубидия, равномерно распределяясь по организму, вызывают повреждения семенников, опухоли мягких тканей.

Радионуклид Йод-131 отлагается в щитовидной железе, активность ее ткани может превышать активность других органов в 100-200 раз. Йод необходим щитовидной железе для нормального функционирования по обмену веществ.

Суточная потребность организма в йоде составляет около 200-220 мкГ. Поступая в организм, Йод-131 даже в небольших количествах приводят к существенному падению функциональной активности железы, становится высоким риск возникновения злокачественной опухоли.

Йодная профилактика:

Согласно инструкции ВОЗ от 1999г. по йодной профилактике при радиационных катастрофах назначается препарат калия йодида в дозах:

- взрослым и подросткам старше 12 лет – 130 мГ (1 таблетка) 1 раз в день;

- детям от 3 до 12 лет – 65 мГ (1/2 таблетки) 1 раз в день;

- детям от 1 мес. до 3-х лет – 32 мГ (1/4 таблетки) 1 раз в день;

- детям до 1 мес. – 16 мГ (1/8 таблетки) 1 раз в день.

В случае отсутствия таблеток йодистого калия в ЧС для защиты щитовидной железы от радиоактивного йода можно использовать спиртовую 5% настойку йода:

- взрослые и подростки старше 14 лет – по 44 капли 1 раз в день или по 22 капли 2 раза в день после еды в ½ стакана молока, киселя или воды;

- детям от 5 до 14 лет – 22 капли 1 раз в день или по 10-11 капель 2 раза в день;

- детям до 5 лет настойку йода внутрь не назначают.

Детям в возрасте от 1 года до 3 лет и до 1 года рекомендуется накожное применение спиртового раствора йода в дозировке (в каплях) 1/4 и 1/8 суточной дозы взрослого человека. Настойка йода наносится в виде полос на кожу предплечий и голени. Для исключения ожогов 5% настойку разводить в воде вдвое.

Эти препараты не рекомендуются для приема внутрь лицам пожилого и преклонного возраста, в связи с высокой токсичностью атомарного йода, входящего в состав данных препаратов.

Применение больших доз йодсодержащих препаратов помимо блокады функции щитовидной железы может сопровождаться побочными эффектами токсического характера:

- заболевание щитовидной железы (гипертиреоз), осложненные патологией сердечно-сосудистой системы в пожилом возрасте;

- рвота, боли в области желудка, диарея;

- появления высыпания на кожных покровах;

- головная боль, одышка;

- аллергические реакции.

Наибольший эффект защиты щитовидной железы достигается при использовании препаратов стабильного йода за 6-8 часов до инкорпорации (поступления в организм) радиоактивного йода. Через 2 часа степень защиты составляет – 80%, через 8 часов – 40%, через 24 часа – около 7%.

Риск облучения щитовидной железы от употребления продуктов питания и воды сохраняется в течение 2-3 недель.

Накопление йода – 131 в организме человека зависит от возраста. У новорожденных детей первого года жизни на единицу поступившей активности поглощенной дозы в 25 раз выше, чем у взрослого человека. Особую опасность для новорожденных представляет ингаляционное поступление радиоактивного йода в связи с большой частотой дыхания у них и меньшей массой щитовидной железы.

Поглощение радиоактивного йода щитовидной железой беременной женщины на 35-50% выше, чем не беременной.

Накопление радиоактивного йода в щитовидной железе плода начинается с 12-13 недели беременности и составляет до 50-60% от количества, поступившего в организм беременной. Критический возраст для накопления йода-131 в щитовидной железе – 5-7 мес. беременности.

У кормящей женщины в течение 24 час. в молоко матери переходит 1/4часть поступившего радионуклида йода.

При внутреннем облучении наиболее опасны альфа-излучающие изотопы полония и плутония.

Сегодня основным источником облучения населения является Цезий-137, который определяет до 95 % суммарной дозы облучения. Он обладает свойствами подобно калию, попадает в организм человека с водой и пищей, полностью всасывается в желудок, кровь человека и далее разносится по всему организму равномерно.

 

 

Вопрос 2

 

ПРИБОРЫ РАДИАЦИОННОЙ РАЗВЕДКИ, ИХ НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО. ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ДОЗЫ (РЕНТГЕНОМЕТР) ДП-5В

 

Радиоактивное излучение невозможно ощутить никакими органами наших чувств, оно может быть обнаружено только приборами.

Основными методами обнаружения радиоактивного излучения являются:

- фотографический (засвечивание фотопленки);

- химический (изменение окраски некоторых растворов);

- сцинтилляционный (свечение некоторых веществ);

- ионизационный (радиоактивное излучение ионизирует воздух, который становится проводником электрического тока).

Ионизационный метод является основным и используется почти во всех дозиметрических приборах.

Эти приборы имеют принципиально одинаковое устройство и включают:

 

1. Воспринимающее устройство (ионизационная камера или газоразрядный счетчик). 2. Усилитель ионизационных сигналов. 3. Регистрирующее устройство (микроамперметр). 4. Источник питания.

 

Дозиметрические приборы предназначены для определения уровней радиации на местности, степени заражения различных предметов, продуктов питания, воды, кожных покровов человека, животных и других объектов, а также для измерения доз радиоактивного облучения людей при нахождении на зараженной территории.

Измеритель мощности дозы (рентгенометр) ДП-5В предназначен для измерения уровней гамма-радиации и радиоактивного заражения различных предметов по гамма-излучению. Мощность дозы гамма-излучения определяется в миллирентгенах или рентгенах в час. Кроме того, прибором можно обнаруживать бета-излучение.

Технические данные:

- диапазон измерений по гамма-излучению от 0,05 мР/час до 200 Р/час;

- относительная погрешность прибора не превышает ± 30 % от измеряемой величины;

- интервал температур ± 50⁰С;

- прибор имеет звуковую сигнализацию на всех диапазонах кроме первого;

- прибор имеет 6 диапазонов:

Диапазон	Положение ручки переключателя	Шкала	Единица измерения	Пределы измерений
		0-200	Р/час	5-200
	х 1000	0-5	мР/час	500-5000
	х 100	0-5	мР/час	50-500
	х 10	0-5	мР/час	5-50
	х 1	0-5	мР/час	0,5-5
	х 0,1	0-5	мР/час	0,05-0,5