Ядерные технологии несут в себе опасность радиационного загрязнения окружающей среды и лучевого воздействия на живые организмы. Эксплуатация ядерных объектов показала, что, несмотря на все принимаемые меры, на них нельзя исключить возможность аварий, в т. ч. и с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду.
Радиационная авария — нарушение пределов безопасной эксплуатации ядерно-энергетической установки, оборудования или устройства, при которых произошел выход радиоактивных продуктов или ионизирующего излучения за предусмотренные проектом пределы их безопасной эксплуатации, приводящий к облучению населения и загрязнению окружающей среды. Причинами аварии могут быть нарушения барьеров безопасности, предусмотренных проектом реактора; образование критической массы при перегрузке, транспортировке и хранении ТВЭлов; нарушение контроля и управления цепной ядерной реакцией.
Радиационно опасные объекты (РОО) — научные, народнохозяйственные (промышленные) или оборонные объекты, при разрушениях которых могут произойти массовые радиационные поражения людей, животных и растений, а также заражение среды.
Радиационные аварии и их классификации
В зависимости от вида радиационно опасного объекта, масштабов и опасности последствий существует несколько различных классификаций радиационных аварий, происшествий и инцидентов. В табл. приведена одна из них, принятая Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) для оценки происшествия.
Таблица 8
Международная шкала опенки происшествий па АЭС, адаптированная для России
Зоны радиационно опасных объектов
В период функционирования РОО с целью профилактики и контроля выделяют две основные зоны безопасности:
· санитарно-защитпая зона (СЗЗ) —территория вокруг объекта, на которой уровень облучения люден в условиях нормальной эксплуатации объекта может превысить предельно допустимую дозу (ПДД);
· зона наблюдения — территория, где возможно влияние радиоактивных сбросов и выбросов РОО и где облучение проживающего населения может достигать установленной предельно допустимой дозы.
На случай радиационной аварии рассматривают 5 зон, имеющих различную степень опасности для здоровья людей:
· зона возможного опасного радиоактивного загрязнения — территория, в пределах которой прогнозируются дозовые нагрузки, не превышающие 10 рад в год;
· зона ограничений — территория, в пределах которой доза гамма-излучения может превысить 10 рад (но не более 25 рад), а доза облучения щитовидной железы радиоактивным йодом - не более 30 рад;
· зона профилактических мероприятий — территория, в пределах которой доза внешнего гамма-излучения населения за время формирования радиоактивного следа выброса при аварии на РОО может превысить 25 рад (на не более 75 рад), а доза облучения щитовидной железы радиоактивным йодом составляет около 30 рад (максимально - 50 рад);
· зона экстренных мер защиты населения — территория, в пределах которой доза внешнего гамма-излучения населения может превысить 75 рад, а доза внутреннего облучения щитовидной железы радиоактивным йодом - 250 рад;
· зона радиационной аварии — территория, на которой могут быть превышены пределы дозы и пределы годового поступления.
После стабилизации радиационной обстановки в районе аварии устанавливаются зоны:
· зона отчуждения (загрязнение по гамма-излучению - свыше 20 мрад/ч; по цезию – свыше 40 Ки/км2; по стронцию - свыше 10 Ки/км2);
· зона временного отселения (загрязнение по гамма-излучению - от 5 до 20 мрад/ч; по цезию - от 15 до 40 Ки/км2; по стронцию - от 3 до 10 Ки/км2);
· зона жесткого контроля (загрязнение по гамма-излучению - от 3 до 5 мрад/ч; по цезию - до 15 Ки/км2; по стронцию - до 3 Ки/км2).
Уровень радиации и предельно допустимые дозы облучения
Мощность дозы естественного (природного и техногенного) радиоактивного фона на территории РФ составляет 0,01—0.02 мР/ч.
Согласно Федеральному закону «О радиационной безопасности населения» №3-ФЗ от 9 января 1996 г. и поправке к ст. 9 от 1999 г. с января 2000 года для населения средняя годовая эффективная доза равна 0,001 зиверта или эффективная доза за период жизни (70 лет) - 0,07 зиверта; в отдельные годы допустимы большие значения эффективной дозы при условии, что средняя годовая эффективная доза, исчисленная за пять последовательных лет, не превысит 0,001 зиверта.
После Чернобыльской аварии в РФ установлены следующие допустимые пределы радиационного фона:
· 15-19 мР/ч (миллирентген в час) - безопасно;
· 20-60 мР/ч - относительно безопасно;
· 61-120 мР/ч - зона повышенного внимания;
· 121 мР/ч и более - опасная зона.
Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) рекомендует считать предельно допустимую дозу (ПДД) разового аварийного облучения - 25 бэр; ПДД профессионального хронического облучения - до 5 бэр в год; для ограниченных групп населения - 0,5 бэр. Генетически значимые дозы для населения находятся в пределах 7-55 мбэр/год.
Доза облучения может быть однократной и многократной. Однократным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Если продолжительность облучения превышает этот срок, то оно считается многократным.
При облучении человека дозой менее 100 бэр отмечаются лишь легкие реакции организма, проявляющиеся в формуле крови, изменении вегетативных функций.
При дозах более 100 бэр развивается острая лучевая болезнь, тяжесть течения которой зависит от дозы облучения. Признаки поражения организма человека при превышении так называемых пороговых значений доз облучения приведены в табл. 9.
Признаки поражения человека в зависимости от дозы облучения
При радиоактивном заражении местности образуются зоны разной степени опасности для людей, которые характеризуются как мощностью дозы излучения (уровнем радиации) на неопределенное время после аварии, так и дозой, получаемой за определенное время.
По степени опасности зараженную местность на следе выброса и распространения радиоактивных веществ принято делить на следующие 5 зон:
• зона М (радиационной опасности) - 14 мрад'ч;
• зона А (умеренного заражения) - 140 мрад'ч;
• зона Б (сильного заражения) - 1,4 рад'ч;
• зона В (опасного заражения) - 4,2 рад/ч;
• зона Г (чрезвычайно опасного заражения) - 14 рад'ч.
Основы радиационной безопасности
Радиационная безопасность населения - состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения (Федеральный закон " О радиационной безопасности населения"). Основные нормативы облучения (допустимые пределы доз) конкретизируются и уточняются в санитарно-гигиенических федеральных нормах и правилах, таких как НРБ - 99/2009, ОСПОРБ - 99/2010 и др.
Ионизирующим считается любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков.
Естественный радиационный фон – доза излучения, создаваемая космическими лучами и излучением природных радионуклидов, естественно распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека. Радиоактивный фон присутствует везде и всегда - где-то его уровень больше обычной нормы, где-то меньше. Человеческий организм не способен с помощью своих органов чувств воспринимать наличие радиоактивных веществ и их излучения (до несмертельных значений), поэтому необходимы специальные измерительные приборы – дозиметрическая и радиометрическая аппаратура.
Уровни безопасных величин поглощённой дозы излучения измеряемые радиометром или дозиметром, для населения Естественный радиационный фон везде свой, в зависимости от высоты территории над уровнем моря и геологического строения каждого конкретного района. Безопасным считается уровень радиации до величины, приблизительно 0.5 микрозиверт в час (до 50 микрорентген в час).
о 0.2 микрозиверт в час (соответствует значениям до 20 микрорентген в час) – это наиболее безопасный уровень внешнего облучения тела человека, когда "радиационный фон в норме". Верхний предел допустимой мощности дозы – примерно 0.5 мкЗв/час (50 мкР/ч).
Сократив время непрерывного нахождения до нескольких часов – люди могут без особого вреда своему здоровью перенести излучение мощностью в 10 мкЗв/ч (соответствует 1 миллирентген в час), а при времени экспозиции до нескольких десятков минут – относительно безвредно облучение с интенсивностью до нескольких миллизивертов в час (при медицинских исследованиях - флюорография, небольшие рентгеновские снимки и др.).
Поглощённая доза облучения накапливается в организме, и за всю жизнь, сумма не должна превышать 100 – 700 мЗв (для жителей высокогорий и районов с повышенной естественной радиактивностью почв, подземных вод и горных пород – привычные им дозы будут находиться в верхнем пределе допустимых значений).
- Средняя "годовая доза ионизирующих излучений", и внешних и внутренних источников (вдыхаемый воздух, вода, еда), на человека, приблизительно, составляет:
солнечная радиация и космические лучи – от 0.300 миллизивертов в год (на высоте 2000м – втрое больше, чем на уровне моря) - почва и горные породы – 0.250 - 0.600 мЗв/г (на гранитах светит больше - около 1 миллизиверт в год)
- жилище, строения – от 0.300
- еда – от 0.020
- вода – от 0.010 до 0.100 миллизиверт (при ежедневном потреблении воды в объёме 2 литра)
- в воздухе (радон 222Rn, торон 220Rn и короткоживущие продукты их распада) – 0.2 - 2 мЗв/год.
В сумме, обычная средняя годовая эффективная эквивалентная доза от естественных ВНЕШНИХ источников радиации, действующей на одного человека, составляет 2 - 3 миллизиверта в год (третья часть, из которых, обусловлена радоном). В зависимости от высоты территории над уровнем моря и геологических условий - фактические значения могут варьировать в широком диапазоне.
Внутренний фон:
- накопленные в костях организма отложения радионуклидов – 0.100 - 0.500 мЗв/г о д.
- внутреннее облучения за счет калия-40 в организме – 0,100 - 0,200 мЗв.
- вдыхаемый радон (источник альфа-излуч.) – 0.100 - 0.500 мЗв/год
В сумме, приблизительно – три-четыре миллизиверта в год на одного человека. Это "безопасная суммарная средняя индивидуальная эффективная эквивалентная годовая доза для населения", учитывающая и внешние и внутренние источники облучения (естественные природные, техногенные, медицинские и прочие). В СССР – её величина принималась около 4мЗв/год (приблизительно 0.4 Р/год).
Рентгенодиагностика
Разовые, "вынужденные облучения" в диагностических исследованиях (средняя эффективная доза за одно обследование, с использованием медицинских источников ионизирующего излучения):
Единицы измерения, в приведённой ниже таблице – миллизиверт на одну процедуру (однократное облучение взрослого человека).
- цифровая флюорограмма, 1 проекция – 0,030-0,060 мЗв (минимум и максимум, в зависимости от класса аппаратуры и применяемой методики). Это новый, наиболее безопасный метод для поведения профилактических процедур. Лучшие современные малодозовые аппараты высокого разрешения – излучают на уровне естественного природного радиационного фона – от 0,002мЗв.
- флюорограмма (ФГ / ФЛГ, обычная плёночная флюорография), 1 проекция – 0,150-0,250мЗв (на фоточувствительную плёнку; используют более жёсткое облучение, чем при рентгенографии). На старых рентгеновских аппаратах, доза – до 0,600–0,800мЗв.
- рентгенография (РГ / РТГ) органов грудной клетки ("рентген легких") – 0.150-0.400 мЗв (метод точнее и информативнее чем обычная флюор. и излучение помягче; используется широкая рентген-чувствительная пленка – снимки большие, размеры изображения соответствуют анатомическим).
- дентальный (зубной) рентген – 0,150-0,350мЗв (на цифр. аппарате - облучение на порядок меньше)
- рентгеноскопия (РС, R-обследование) области грудной клетки, в течение 5 мин – 2.5-3.5мЗв. В гастроэнтерологии, при диагностике патологии желудочно-кишечного тракта – эффективные дозы варьируют от 2 до 6 мЗв (миллизивертов) на процедуру, проводимую в течение 2-15 минут.
- радионуклидные исследования (РН), 1 проц. – 2-5 мЗв. Примененяются радиофармпрепараты (РФП) на основе короткоживущих радионуклидов.
- при рентгеновской компьютерной томографии (КТ, РКТ), на обычных аппаратах, доза составит: 1 - 2 мЗв – череп, голова; 6 – 11мЗв – органы грудной клетки, почки, печень (в зависимости от аппаратуры; низкодозная техника даёт меньшее облучение).
Максимально допустимая доза радиации – 150 мЗв в год. Её получают только люди, нуждающиеся в регулярном рентгенологическом контроле или по жизненным показаниям (авария, тяжёлая травма, внутреннее кровотечение). Если же делать только обычные диагностические обследования – флюорографию, маммографию, рентген у стоматолога – в год, в сумме, будет около 15 мЗв.
Врачи городской поликлиники, по итогам очередного обследования, выдают пациенту, на руки, листок с печатью, где указано, примерно, следующее: "цифровая флюорография Ф.И.О. 0,050 мЗв.
Соотношение величин (для проведения расчётов): 10 миллизиверт = 1 бэр = 1.14 рентген
Перелёт на самолёте – 0,005- 0.020 миллизивертов в час (основной вклад в дозу - от солнечной радиации, на высоте полёта дальней авиации - около 10 км.; при сильных вспышках на Солнце, в годы его максимальной активности в 11-летнем цикле - бывают наибольшие значения излучения). Сканеры (интроскопы) в аэропортах - до 0.001 мЗв за один акт проверки пассажира.
огласно норм Федерального закона "О радиационной безопасности населения" Статья 9. п.2, зффективная доза для человека, в сумме, за период его жизни (принимаемый в расчетах равным 70 лет) - не должна превышать 70 мЗв, что никак не скажется на здоровье и считается безопасным уровнем поглощённой радиации.
Радоновая проблема
Наиболее весомым из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха) радон. Согласно текущей оценке НКДАР ООН, радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответствен примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех естественных источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях.
В природе радон встречается в двух основных формах: в виде радона-222, члена радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада урана-238, и в виде радона-220, члена радиоактивного ряда тория-232. По-видимому, радон-222 примерно в 20 раз важнее, чем радон-220 (имеется в виду вклад в суммарную дозу облучения), однако для удобства оба изотопа в дальнейшем будут рассматриваться вместе и называться просто радоном. Вообще говоря, большая часть облучения исходит от дочерних продуктов распада радона, а не от самого радона.
Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно различается для разных точек земного шара (рис. 3.5). Как ни парадоксально это может показаться на первый взгляд, но основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в среднем примерно в 8 раз выше, чем в наружном воздухе. Для тропических стран подобные измерения не проводились; можно, однако, предположить, что, поскольку климат там гораздо теплее и жилые помещения намного более открытые, концентрация радона внутри их ненамного отличается от его концентрации в наружном воздухе.
Радон концентрируется в воздухе внутри помещений лишь тогда, когда они в достаточной мере изолированы от внешней среды (рис. 3.7). Поступая внутрь помещения тем или иным путем (просачиваясь через фундамент и пол из грунта или, реже, высвобождаясь из материалов, использованных в конструкции дома), радон накапливается в нем. В результате в помещении могут возникать довольно высокие уровни радиации, особенно если дом стоит на грунте с относительно повышенным содержанием радионуклидов или если при его постройке использовали материалы с повышенной радиоактивностью. Герметизация помещений с целью утепления только усугубляет дело, поскольку при этом еще более затрудняется выход радиоактивного газа из помещения.
Очень высокие концентрации радона регистрируют последнее время все чаще. В конце 70-х годов строения, внутри которых концентрация радона в 5000 раз превышала среднюю его концентрацию в наружном воздухе, были обнаружены в Швеции и Финляндии. В 1982 году, ко времени выхода последнего доклада НКДАР, строения с уровнями радиации, в 500 раз превышающими типичные значения в наружном воздухе, были выявлены в Великобритании и США, а с тех пор в обеих странах были обнаружены жилища с концентрацией радона, примерно равной его максимальной концентрации в жилых домах в скандинавских странах. При дальнейших обследованиях такого рода выявляется все больше домов с очень высокой концентрацией радона.
Внутреннее облучение
В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с пищей, водой и воздухом.
Совсем небольшая часть этой дозы приходится на радиоактивные изотопы типа углерода-14 и трития, которые образуются под воздействием космической радиации. Все остальное поступает от источников земного происхождения. В среднем человек получает около 180 микрозивертов в год за счет калия-40, который усваивается организмом вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Однако значительно большую дозу внутреннего облучения человек получает от нуклидов радиоактивного ряда урана-238 и в меньшей степени от радионуклидов ряда тория‑232.
Некоторые из них, например нуклиды. свинца-210 и полония-210, поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, могут получить относительно высокие дозы облучения.
Десятки тысяч людей на Крайнем Севере питаются в основном мясом северного оленя (карибу), в котором оба упомянутых выше радиоактивных изотопа присутствуют в довольно высокой концентрации. Особенно велико содержание полония-210. Эти изотопы попадают в организм оленей зимой, когда они питаются лишайниками, в которых накапливаются оба изотопа. Дозы внутреннего облучения человека от полония-210 в этих случаях могут в 35 раз превышать средний уровень. А в другом полушарии люди, живущие в Западной Австралии в местах с повышенной концентрацией урана, получают дозы облучения, в 75 раз превосходящие средний уровень, поскольку едят мясо и требуху овец и кенгуру.
Наиболее опасны радионуклиды, имеющие большой период полураспада и плохо выводящиеся из организма, на пример радий-266, плутоний-239. На поражающий эффект влияет место депонирования радионуклидов: стронций-89 и стронций-90 - кости; цезий-137 – мышцы. Места депонирования наиболее опасных радионуклидов представлены в таблице №2.
Таблица. Места накопления радионуклидов в организме человека
| Органы (ткани) человека | Радионуклиды |
| Легкие | Криптон-85; плутон-238,239; радон-222; уран-233; ксенон-133,135 |
| Щитовидная железа | Йод-129,131; технеций-99 |
| Печень | Цезий-137; кобальт-58,60; нептуний-239; плутоний-238,239,241 |
| Кожа | Сера-35 |
| Селезенка | Полоний-210 |
| Почки | Цезий-134,137; рутений-106 |
| Яичники | Барий-140; цезий-134,137; кобальт-58,60; йод-131; криптон-85; плутоний-239; калий-40,42; рутений-106; иттрий-90; цинк-65 |
| Кости | Барий-140; углерод-14; европий-154,155; фосфор-32; плутоний-238,239,241; прометий-147; радий-226; стронций-89,90; торий-234; уран-233; иттрий-90; цинк-65 |
| Мышцы | Цезий-134,137; европий-154,155; калий-40,42 |
