Контрольні запитання
Які існують шляхи надходження радіонуклідів у живі організми?
Яким чином відбувається радіоактивне забруднення грунту?
Який механізм засвоєння рослинами радіонуклідів з грунту?
Які особливості забруднення рослин радіонуклідами стронцію-90, йоду-131, цезію-137?
Як відбувається радіоактивне забруднення тварин?
Лекція 6
Захист населення від іонізуючого випромінювання
Основну частину опромінення населення земної кулі одержує від природних джерел радіації. Більшість із них такі, що уникнути опромінення від них зовсім неможливо. Внаслідок цього людство, незважаючи на малу вивченість даної проблеми, активно займається розробленням засобів і заходів захисту організмів від радіації.
Фізичний захист населення від іонізуючого випромінювання:
збільшення відстані між оператором і джерелом;
скорочення тривалості роботи в полі випромінювання;
екранування джерела випромінювання;
дистанційне керування;
використання маніпуляторів і роботів;
повна автоматизація технологічного процесу;
використання засобів індивідуального захисту й попередження знаком радіаційної небезпеки;
постійний контроль над рівнем випромінювання й за дозами опромінення персоналу.
Найбільш ефективним засобом фізичного захисту є екранування. Іонізуючі випромінювання поширюються прямолінійно, тому якщо на його шляху встановити екран – потужність дози зменшиться у десятки й сотні разів. Ефективність екрана залежить від властивойстей матеріалу, з якого він виготовлений, та його товщини. Найкращим поглиначем гамма-променів є свинець. Повільні нейтрони добре поглинаються бором і кадмієм. Швидкі нейтрони попередньо вповільнюються за допомогою графіту. Недоліком даного засобу є те, що, поглинаючи іонізуючі випромінювання, екран сам стає радіоактивним.
Для профілактики і захисту від забруднення відкритих ділянок тіла застосовують ізолюючі плівки у вигляді спеціальних мазей, кремів, паст, які виконують роль екрана і не дають змоги радіоактивним речовинам досягти шкіри. Такі засоби звісно не виключають можливість гамма- і бета-опромінення.
Для захисту від гамма-променів та бета-частинок застосовують засоби індивідуального захисту, принцип дії яких полягає в поглинанні випромінювання ізолюючим шаром (наприклад, захисний одяг з накладками із свинцю – фартухи, жилети, плавки і т.ін.).
Захист від внутрішнього опромінення полягає в усуненні безпосереднього контакту працюючих з радіоактивними частинками й запобігання влученню їх у повітря робочої зони.
Щоб уникнути радіоактивного забруднення одягу використовують так званий плівковий одяг (нарукавники, штани, фартухи, рукавички, черевики), який надягається зверху звичайного. Він виготовляється з деяких видів пластику, органічного скла, гуми, тобто матеріалів, які легко очищуються від радіоактивного забруднення.
Для захисту органів дихання найкращими є шлангові протигази, також застосовуються респіратори, пневмошоломи.
Для захисту очей застосовують окуляри закритого типу зі спеціальним склом (яке містить фосфат вольфраму або свинець).
Хімічний тип захисту населення від іонізуючого випромінювання
Хімічний захист – це підвищення стійкості організму до дії іонізуючих випромінювань шляхом введення спеціальних хімічних речовин, що мають захисну дію (радіопротекторів).
Радіотоксини, що накопичуються в організмі після опромінення й зумовлюють його отруєння, не є специфічними, характерними тільки для процесів опромінення. При різних стресах, таких, як нервове потрясіння, надмірне м'язове навантаження, гіподинамія (малорухливий спосіб життя), голодування, опіки, інфекція, у печінці піддослідних тварин накопичуються однакові токсичні продукти переокиснення. Ці токсини — перша ознака порушеного обміну, вони неначе «запускають» процес розвитку всіх механізмів стресу, що дозволило назвати їх «стресоїнами». Виведення «стресоїнів» з організму необхідно для зняття пострадіаційного токсемічного синдрому.
Радіопроекторні речовини поділяються на такі групи:
антигістамінні засоби;
ендокринні препарати;
антигеморагічні засоби (ті, що перешкоджають кровотечі);
речовини, що відновлюють функції кровотворних органів;
препарати, що сприяють виведенню радіоактивних речовин і важких металів;
препарати, які нормалізують окремі ланки обміну речовин.
Радіопротектори суттєво знижують тяжкість променевого ураження. Їх корисна дія найбільше виражена на ранніх стадіях захворювання. Навіть якщо проміжок між уведенням препарату й опроміненням обчислюється хвилинами, протектор встигає проникнути в радіочутливий орган і почати діяти.
Прискорити виведення радіонуклідів можна шляхом їх заміщення або комплексоутворення. Так, для захисту від 226Ra, 90Sr, 140Ba використовують сірчанокислий барій, глюконат кальцію, хлористий кальцій; для 239Pu – пентацин; для 137Cs, 131I – йодистий калій або йодисту настоянку.
Біологічний тип захисту населення від іонизуючого випромінювання
Біологічний захист передбачає підвищення стійкості організму до дії іонізуючих випромінювань шляхом введення захисних речовин, виділених з живих організмів (лікарські рослини, вітаміни і т.д.).
Біологічні добавки природного походження практично позбавлені негативних ефектів, характерних для фармакологічний препаратів (токсичність, побічні дії), створюють захисний поріг в організмі та задовольняють енергетичні потреби.
Такі поживні речовини, як білки, деякі амінокислоти, поліненасичені жирні кислоти, складні некромальні вуглеводи, вітаміни (аскорбінова кислота, тіамін, рибофлавін, вітамін Р, каротин), мінеральні речовини (кальцій, калій, магній, йод, фосфор) мають виражені радіозахисні властивості. Тому збалансоване та різноманітне харчування має велике значення. Вченими доведено, що нестача цих речовин у раціоні сприяє накопиченню в організмі йоду, цезію, стронцію, плутонію, калію.
Якщо клітини організму насичені потрібними мінеральними речовинами, то можливість поглинання радіоактивних речовин зменшується. Оскільки стронцій є хімічним аналогом кальцію, то він може брати участь у тих самих реакціях. Тобто наш організм може використовувати для побудови кісток і зубів радіоактивний стронцій замість кальцію за умови нестачі останнього. Якщо ж кальцію в організмі достатньо, то стронцій практично повністю виводиться з організму. За подібним принципом цезій може заміщувати калій, а плутоній – залізо.
Застосування лікарських рослин-біостимуляторів є украй необхідним при впливі іонізуючих випромінювань. У критичній ситуації необхідно забезпечити швидку адаптацію організму за допомогою власних регуляторних механізмів клітини. Особливо корисними щодо цього є препарати тонізуючої дії або рослини-психостимулятори. До них відносять женьшень, золотий корінь, лимонник китайський, елеутерокок та ін. Після приймання препаратів із зазначених рослин розвивається підвищена опірність організму до променевих уражень, прискорюється пристосовність до екстремальних факторів, нервових стресів, нестачі кисню. Хворі відзначають підвищення загального тонусу й рівня працездатності, зникають скарги на млявість, швидку стомлюваність, головний біль і зниження апетиту. Поліпшується функціональна діяльність серцевосудинної системи.
Дезактивація
Ліквідацію радіоактивного забруднення здійснюють шляхом дезактивації, яка полягає у видаленні радіоактивних речовин із зараженої поверхні.
Розрізняють природну та штучну дезактивацію.
Природна дезактивація являє собою зменшення зараженості радіоактивними речовинами внаслідок перетворення атомів, що розпадаються в стабільні. Вона дозволяє без додаткових матеріальних затрат зменшити зараженість до допустимої межі або нижче. Істотним недоліком природної дезактивації є її повільність. Вона найбільш ефективна впродовж перших 15-20 діб після радіоактивного зараження, коли в суміші продуктів поділу наявні переважно короткоживучі радіонукліди.
Штучна дезактивація полягає в очищенні заражених об'єктів від радіоактивних речовин шляхом вилучення цих речовин із заражених поверхонь. Вона застосовується за необхідності ліквідації радіоактивної зараженості в найкоротший термін, але вимагає трудових і матеріальних затрат.
Існуючі види дезактивації можна класифікувати за різними ознаками, які, з одного боку, визначаються умовами радіоактивних забруднень, а з іншого - умовами проведення самої дезактивації. Вибір способу дезактивації диктується особливостями радіоактивних забруднень і самого об'єкта.
Залежно від агрегатного стану дезактивуючого середовища всі способи дезактивації можна поділити на рідинні і безрідинні (рис. 4). Для підвищення ефективності дезактивації використовуються комбіновані методи обробки, які являють собою поєднання рідинних і безрідинних методів.
Рисунок 4 – Класифікація способів дезактивації
Вилучення радіоактивних речовин ґрунтується на різних фізичних, фізико-хімічних і механічних процесах і явищах. З цієї точки зору розрізняють такі види дезактивації: механічна, фізична і фізико-хімічна.
Механічна дезактивація полягає в механічному вилученні радіоактивних речовин із заражених поверхонь шляхом змітання, струшування, здування або відсмоктування пилососом; у видаленні й вилученні поверхневого шару; в ізоляції зараженої поверхні шаром незараженого матеріалу (безрідинні способи).
Фізична дезактивація - це виділення порівняно слабо зв'язаних із поверхнею радіоактивних речовин струменем води під тиском, обмивання водою, протирання розчинниками, очищення заражених поверхонь фільтруванням, відстоюванням, перегонкою і т.д.
Фізико-хімічний вид дезактивації використовується для вилучення РР, більш міцно зв'язаних із зараженою поверхнею. Він ґрунтується на підвищеній змочувальній здатності води при додаванні в неї поверхнево-активних речовин, кислот, лугів, окиснювачів.
Способи очищення води
Більша частина радіоактивних речовин, що знаходяться у воді, міцно утримуються на частинках ґрунту або пилу і не розчиняються, решта радіонуклідів у вигляді аніонів і катіонів переходить у розчин.
Очищення води можна проводити різними способами (рис. 5).
Рисунок 5 – Способи очищення води
Осадження. Очищення води і повітря може бути здійснено шляхом седиментації або осадження. На основі принципу седиментації відбувається очищення рідких середовищ (води) від радіоактивного забруднення у випадку, коли радіонукліди знаходяться у вигляді нерозчинних частинок. Але седиментація - тривалий процес (до кількох діб). Для її прискорення у воду додають різні реагенти, які сприяють процесу коагулювання.
Коагулювання - це розчинення у воді спеціальних речовин - коагуляторів, які в результаті гідролізу утворюють розсипчастий пластівчастий відстій. У ролі коагуляторів застосовують солі алюмінію А12(SО4)3 або солі заліза FеSО4. Коагулянти у всьому об'ємі води утворюють пластівці, які при осадженні на дні відстійника захоплюють радіоактивні частинки. Після відстоювання заражена вода освітлюється і значною мірою дезактивується. Спосіб очищення води коагулюванням може застосовуватися як операція, що передує фільтруванню.
Фільтрацією називають очищення рідкого або газового середовища шляхом осадження домішок на поверхні фільтра. Як фільтр можна використовувати кварцовий пісок, дроблений антрацит, різні сорбенти (каолін, цеоліт) та іоніти.
Сорбенти, дія яких ґрунтується на іонному обміні, називаються іонітами. Іоніти здатні поглинати з розчину позитивні або негативні іони радіонуклідів в обмін на еквівалентну кількість іонів одного і того самого знаку (реакція заміщення). У результаті радіонукліди, що містяться у воді, утворюють нерозчинні сполуки з іонітами і тим самим звільняють від них заражену воду. У ролі іонітів використовуються іонітообмінні смоли, сульфовуглі, целюлоза.
Випарювання - це випаровування води, концентрування радіоактивних продуктів до утворення твердої маси. У результаті отримуємо чисту воду і концентрований відстій радіоактивних забруднень. Випарювання забезпечує високе очищення води (99,9%), однак цей спосіб потребує часу.
Фільтрація за допомогою сорбентів і випарювання дозволяє позбутися як радіоактивних частинок, особливо високодисперсних, так і розчинних радіонуклідів. За допомогою іонітових фільтрів і мембранної технології видаляються розчинні радіонукліди.
Способи очищення повітря
Основним способом очищення повітря від радіоактивних речовин є фільтрація. За ступенем ефективності очищення повітря від радіоактивного забруднення фільтруючі матеріали можна розташувати в такій послідовності: скловолокно, тканина, неткані волокнисті з металевих волокон, синтетичні і природні матеріали. Для підвищення ефективності очищення використовується електромагнітне поле.
Для очищення повітря у ході промислової експлуатації АЕС використовуються припливні, циркулярні і витяжні вентиляційні системи, при цьому здійснюється ступеневе очищення через різні фільтри.