4.5.4 Защита от ионизирующих излучений

Любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию положительных или отрицательных ионов и возбуждению атомов и молекул, называется ионизирующим. Оно может образовываться при радиоактивном распаде, ядерных превращениях или торможении заряженных частиц в веществе. Все ионизирующие излучения делятся на корпускулярные и фотонные (электромагнитные)

Корпускулярное ионизирующее излучение представляет собой поток элементарных частиц с массой, отличающейся от нуля, в виде α- и β-частиц, нейтронов, протонов, дейтронов, тяжелых ионов, образующихся в специальных ускорителях. Кроме того, к корпускулярному излучению относятся и нейтроны - нейтральные элементарные частицы, которые при прохождении через вещество взаимодействуют только с ядрами атомов. При этом образуются либо заряженные частицы (ядра отдачи, протоны, дейтроны), либо γ-излучение, которое вызывает ионизацию.

К фотонному ионизирующему излучению относятся рентгеновские лучи, γ-лучи и тормозное излучение, возникающее при прохождении через вещество ускоренных частиц. Фотонное излучение - это поток электромагнитных колебаний, распространяющихся в вакууме с постоянной скоростью 300 000 км/с.

Воздействие ионизирующего излучения на вещество называется облучением. Термин «ионизирующее излучение» объединяет все виды излучений, которые в повседневной жизни называют общим словом «радиация».

Излучения характеризуются по их ионизирующей и проникающей способности.

Ионизирующая способность излучения определяется удельной ионизацией, т.е. числом пар ионов, создаваемых частицей в единице объема, массы среды или на единице длины пути. Излучения различных видов обладают разной ионизирующей способностью.

Проникающая способность излучения определяется величиной пробега, т.е. путем, пройденным частицей в веществе до ее полной остановки.

Альфа-частицы обладают наибольшей ионизирующей и наименьшей проникающей способностью. Их удельная ионизация изменяется от 25 до 60 тыс. пар ионов на 1 см пути в воздухе. Длина пробега этих частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, а в мягкой биологической ткани - несколько десятков микрон. β-излучение имеет меньшую ионизирующую, но большую проникающую способность. Средняя величина удельной ионизации в воздухе составляет около 100 пар ионов на 1 см пути, а максимальный их пробег достигает нескольких метров при больших энергиях.

Наименьшей ионизирующей и наибольшей проникающей способностью обладает фотонное излучение. В процессе взаимодействия электромагнитного излучения со средой часть энергии преобразуется в кинетическую энергию вторичных электронов, которая, проходя через вещество, производит ионизацию. Ослабление потока электромагнитного излучения в веществе подчиняется экспоненциальному закону и характеризуется коэффициентом ослабления ц, который зависит от энергии излучения и свойств вещества.

Ионизирующие излучения обладают определенным биологическим эффектом, т.е. при их воздействии на организм человека в тканях происходят сложные физические и биохимические процессы, обусловленные тем, что разрываются молекулярные связи и изменяется химическая структура ряда соединений. Эти процессы прежде всего сказываются на состоянии клеток тканей, вплоть до их полной гибели.

Следует иметь в виду, что специфика воздействия ионизирующего излучения на биологические объекты обусловлена не столько количеством поглощенной энергии, сколько той формой, в которой эта энергия передается.

Нарушения биологических процессов могут быть либо обратимыми, когда нормальная работа клеток облученного объекта полностью восстанавливается, либо необратимыми, ведущими к поражению отдельных органов или всего организма и появлению лучевой болезни. Различают острую и хроническую формы лучевой болезни. Острая форма возникает в результате облучения большими дозами в короткий промежуток времени или при попадании внутрь значительных доз радионуклидов. Обычно эта форма лучевой болезни заканчивается гибелью облученного.

Хроническая форма лучевой болезни провоцируется длительным воздействием на организм малых доз радиации - порядка нескольких сантизивертов в час и ниже. Эффект поражения определяется прежде всего суммарной накопленной дозой вне зависимости от времени воздействия. Характер и течение хронической формы лучевой болезни в настоящее время изучены недостаточно, как и биологические эффекты воздействия малых доз радиации на организм в зависимости от времени.

Радиационная безопасность работающих обеспечивается выполнением Закона Республики Беларусь «О радиационной безопасности населения», Нормами радиационной безопасности (НРБ-2000) и Основными санитарными правилами обеспечения радиационной безопасности (ОСП-2002).

Основными принципами обеспечения радиационной безопасности при практической деятельности в условиях нормальной эксплуатации источников излучения являются:

- непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения человека от всех источников излучений (принцип нормирования);

- запрещение всех видов деятельности по использованию источников излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным облучением, превышающим естественный радиационный фон (принцип обоснования);

- поддержание индивидуальных доз облучения на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов и количества облучаемых лиц при использовании любого источника излучения (принцип оптимизации).

НРБ-2000 устанавливают две категории облучаемых лиц:

- персонал;

- все население, включая и персонал, который находится за пределами их производственной деятельности.

Персонал - это физические лица, работающие с источниками излучения или находящиеся по условиям работы в зоне их воздействия.

Для категорий облучаемых лиц НРБ-2000 установлены три класса нормативов:

- основные пределы доз (ПД);

- допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионуклида или одного вида внешнего излучения) и пути его поступления;

- контрольные уровни (дозы, уровни активности, плотности потоков и др.).

Дозовые пределы облучения являются основной нормируемой величиной. Предел дозы - это величина годовой эффективной или эквивалентной дозы техногенного излучения, которая не должна превышаться в условиях нормальной работы. Эффективная доза для персонала не должна превышать за весь период трудовой деятельности (50 лет) - 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) - 70 мЗв.

Допустимые уровни являются производными дозовых пределов. Количественными значениями допустимых уровней являются:

- предел годового поступления (ПГП);

- допустимые среднегодовая объемная (ДОА) и удельная (ДУА) активность и др.

Предел годового поступления - допустимый уровень поступления данного радионуклида в организм в течение года, который при монофакторном воздействии приводит к облучению условного человека ожидаемой дозой, равной соответствующему пределу дозы.

При одновременном воздействии на человека источников внешнего и внутреннего излучения годовая эффективная доза не должна превышать установленных пределов доз (таблица 4.15).

Таблица 4.15 - Основные пределы доз облучения

Нормируемая величина	Пределы доз, мЗв
	Персонал	Население
Эффективная доза	20 мЗв в год в среднем за любые последо-вательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год	1 мЗв в год в среднем за любые последователь-ные 5 лет, но не более 5 мЗв в год
Эквивалентная доза за год:
в хрусталике	150	15
коже	500	50
кистях и стопах	500	50

Мощность дозы излучения от переносных, передвижных, стационарных дефектоскопических, терапевтических аппаратов и других установок, действие которых основано на использовании радионуклидных источников излучения, не должна превышать 20 мкГр/ч на расстоянии 1 м от поверхности защитного блока с источником излучения. Для радиоизотопных приборов, предназначенных для использования в производственных условиях, мощность дозы излучения у поверхности блока с источником излучения не должна превышать 100 мкГр/ч, а на расстоянии 1 м от нее - 3 мкГр/ч. Мощность дозы излучения от устройств, при работе которых возникает сопутствующее неиспользуемое рентгеновское излучение, не должна превышать 1 мкГр/ч на расстоянии 0,1 м от любой поверхности.

Для женщин в возрасте до 45 лет, работающих с источниками излучения, вводятся дополнительные ограничения: эквивалентная доза на поверхности нижней части области живота не должна превышать 1 мЗв в месяц, а поступление радионуклидов в организм за год не должно быть более 0,05 ПГП для персонала.

Для оценки состояния радиационной безопасности используется показатель радиационного риска, который характеризуется суммарной накопленной эффективной дозой от всех источников излучения.

Радиационная безопасность на объекте и вокруг него обеспечивается за счет: качества проектирования; обоснованного выбора района и площадки для размещения; физической защиты источников излучения; зонирования территории объекта; условий эксплуатации технологических систем; разрешений (лицензии) уполномоченных государственных органов на практическую деятельность объекта; государственной санитарно-гигиенической экспертизы изделий и технологий по радиационному фактору; наличия системы радиационного контроля; планирования и проведения мероприятий по обеспечению радиационной безопасности персонала и населения; радиационно-гигиенической грамотности персонала и населения.

Радиационная безопасность персонала в соответствии с ОСП-2002 обеспечивается:

- ограничением допуска к работе с источниками излучения по возрасту, полу, состоянию здоровья, уровню предыдущего облучения;

- знанием и соблюдением правил работы с источниками излучения;

- достаточностью коллективных средств защиты, экранов и расстояния от источников излучения, а также ограничением времени работы с источниками излучения;

- созданием условий труда, отвечающих требованиям НРБ-2000 и ОСП-2002;

- применением индивидуальных средств защиты;

- соблюдением установленных контрольных уровней;

- организацией радиационного контроля;

- информированием о радиационной обстановке;

- проведением эффективных мероприятий по защите персонала в случае угрозы и возникновении аварии.

В зависимости от потенциальной радиационной опасности установлены четыре категории объектов:

I - при аварии возможно радиационное воздействие на население и введение мероприятий по его радиационной защите;

II - радиационное воздействие при аварии ограничивается территорией санитарно-защитной зоны;

III - радиационное воздействие ограничивается территорией объекта;

IV - радиационное воздействие ограничивается помещениями, где проводятся работы с источниками излучения.

Проектирование защиты от внешнего ионизирующего излучения должно выполняться с учетом назначения помещений, категории облучаемых лиц и длительности облучения. При расчете защиты с коэффициентом запаса, равным 2, проектная мощность эквивалентной дозы излучения Н на поверхности защиты определяется по формуле

Н = 500Д/t, мкЗв/ч,

где Д - предел дозы для персонала или населения, мЗв/год;

t - продолжительность облучения, часов в год.

Организация, эксплуатирующая источники ионизирующего излучения, должна иметь санитарный паспорт, который выдается на срок не более трех лет.

К моменту получения источника излучения администрация организации утверждает список лиц, допущенных к работе к ним, обеспечивает их необходимое обучение и инструктаж, назначает приказом по организации лиц, ответственных за радиационную безопасность, учет и хранение источников излучения, за организацию сбора, хранения и сдачу радиоактивных отходов, за радиационный контроль.

К работе с источниками излучения допускаются лица не моложе 18 лет, не имеющие медицинских противопоказаний. Перед допуском к работе персонал должен пройти обучение, инструктаж и проверку знаний правил безопасности ведения работ и соответствующих инструкций. Проверка знаний проводится комиссией до начала работ и периодически, не реже одного раза в год, руководящего состава - не реже одного раза в три года. Инструктаж по радиобезопасности проводится с периодичностью не реже двух раз в год.

Защита от внешнего облучения, так же как и электромагнитного, достигается временем, расстоянием и экранированием.

Продолжительность пребывания работника в опасной зоне должна ограничиваться временем, в течение которого он получает дозу, не превышающую допустимую.

В общем случае интенсивность излучения изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния. Соблюдая необходимое расстояние, можно во многих случаях избежать использования защитных экранов, которые создают определенные неудобства в работе. При этом обычно используют дистанционное управление.

Безопасность работ с ионизирующими излучениями обеспечивается также защитными экранами, толщина которых рассчитывается на основе законов ослабления излучений веществом экрана. Стационарными защитными экранами являются стены, перекрытия пола и потолка, двери, смотровые окна и т.п. К передвижным защитным устройствам относятся ширмы и экраны, изготовленные из специальных материалов, тубусы и диафрагмы, ограничивающие поток ионизирующего излучения, контейнеры для транспортировки и хранения источников излучения и т.д.

Защита работающих от внутреннего облучения заключается в исключении контакта человека с радиоактивны ми веществами в открытом виде, попадания их внутрь организма через воздух рабочей зоны, зараженную воду, пищу и т.п., предотвращении загрязнения радиоактивными веществами рук, одежды, поверхностей оборудования и помещения.