Види радіаційних аварій

Незапланована подія на будь-якому об'єкті з радіаційною чи радіаційно-ядерною технологією кваліфікується як радіаційна аварія, якщо при виникненні цієї події виконуються дві необхідні і достатні умови:

(а) втрата регулюючого контролю над джерелом;

(б) реальне (або потенційне) опромінення людей, пов'язане з втратою регулюючого контролю над джерелом.

Усі радіаційні аварії поділяються на дві групи:

(а) аварії, які не супроводжуються радіоактивним забрудненням виробничих приміщень, проммайданчику об'єкта та навколишнього середовища;

(б) аварії, внаслідок яких відбувається радіоактивне забруднення середовища виробничої діяльності і проживання людей.

Класифікація радіаційних аварій за масштабами

Масштаб радіаційної аварії визначається розміром територій, а також чисельністю персоналу і населення, які втягнені до неї. За своїм масштабом радіаційні аварії поділяються на два великих класи: промислові і комунальні.

-До класу промислових відносяться такі радіаційні аварії, наслідки яких не поширюються за межі територій виробничих приміщень і проммайданчика об'єкта, а аварійне опромінювання може отримувати лише персонал.

-До класу комунальних відносяться радіаційні аварії, наслідки яких не обмежуються приміщеннями об'єкта і його проммайданчиком, а поширюються на оточуючі території, де проживає населення. Останнє стає, таким чином, об'єктом реального чи потенційного аварійного опромінювання категорію.

За масштабом комунальні радіаційні аварії більш детально поділяються на:

(а) локальні, якщо в зоні аварії проживає населення загальною чисельністю до десяти тисяч чоловік;

(б) регіональні, при яких в зоні аварії опиняються території декількох населених пунктів, один чи декілька адміністративних районів і навіть областей, а загальна чисельність утягненого в аварію населення перевищує десять тисяч чоловік;

(в) глобальні - це комунальні радіаційні аварії, внаслідок яких утягується значна частина (чи уся) території країни і її населення.

Фази аварії

Фаза аварії рання (гостра) - фаза комунальної аварії тривалістю від декількох годин до одного - двох місяців після початку аварії, яка включає наступні події:

(а) газо-аерозольні викиди і рідинні скиди радіоактивного матеріалу із аварійного джерела;

(б) процеси повітряного переносу і інтенсивної наземної міграції радіонуклідів;

(в) радіоактивні опади і формування радіоактивного сліду.

Фаза аварії середня (фаза стабілізації) - фаза комунальної аварії, яка починається через один - два місяці і завершується через 1 - 2 роки після початку радіаційної аварії, на якій відсутні (із-за радіоактивного розпаду) короткоживучі осколочні радіоізотопи телуру і йоду, 140Ba + 140La, але у формуванні гамма-поля зростає роль 95Zr + 95Nb, ізотопів рутенію і церію, 134Cs, 136Cs і 137Cs. Основними джерелами внутрішнього опромінення на середній фазі аварії є радіоізотопи цезію (134Cs, 136Cs, 137Cs) і стронцію (89Sr, 90Sr), які надходять з продуктами харчування, виробленими на радіоактивно забруднених територіях.

Фаза аварії пізня (фаза відновлення) - фаза комунальної аварії, що починається через 1 - 2 роки після початку аварії, коли основним джерелом зовнішнього опромінення є 137Cs у випадах на грунт, а внутрішнього - 137Cs і 90Sr в продуктах харчування, які виробляються на забруднених цими радіонуклідами територіях.

Метрологія іонізуючих випромінюван.

Іонізуюче випромінювання -це фізичні фактори зовнішнього середовища.

Іонізуючим випромінюванням називається випромінювання, взаємодія якого з речовиною призводить до утворення у цій речовині іонів різного знаку. Іонізуюче випроміювання складається із заряджених та незаряджених частинок, до яких відносяться також фотони. Енергію частинок іонізуючого випромінювання вимірюють у позасистемних одиницях – електрон-вольтах, еВ. 1 еВ = 1,6·10^-19 Дж.

Види іонізуючих випромінювань: α-, β-, γ- 1)α-(Альфа)-випромінювання- - корпускулярне випромінювання, що складається з ядер гелію (He).

2) Нейрони.

3) β-Бета-випромінювання - корпускулярне електронне або позитронне (протонне).

4) γ-(Гамма)-випромінювання - короткохвильове електромагнітне (фотонна) випромінювання довжина хвилі λ<0,1 нм.

5)Рентгенівське випромінювання - довжина хвилі λ= 0,0001 - 0,1 – нм (10 ^-5 - 10 ^-2 ).

Рентгенівське проміння - електромагнітне випромінювання, що виникає при гальмуванні швидких електронів в речовині (безперервний спектр), та при переходах електронів з зовнішніх електронних оболонок атома на внутрішні (лінійчастий спектр). Джерела - рентгенівська трубка, деякі радіоактивні ізотопи, прискорювачі та накопичувачі електронів (синхротронне випромінювання).

Ядерний матеріал (радіонуклідний джерело іонізуючої енергії) - це радіоактивна речовина, який здатний розщеплюватися за схемою ланцюгової реакції, наприклад, такі радіонукліди, як: плутонію -239, уран-235, 233; цезій 134, 136, 137, стронцій 89, 90.

Радіоактивність - властивість радіонуклідів спонтанно перетворюватися в атоми інших елементів (нукліди чи радіонукліди) внаслідок переходу ядра з одного енергетичного стану в інший, що супроводжується іонізуючим випромінюванням.

Радіоактивне забруднення - наявність або розповсюдження радіоактивних речовин понад їх природного вмісту в навколишньому середовищі та/чи у тілі людини.

Радіонуклід - радіоактивні атоми з даним масовим числом і атомним номером. Радіонукліди одного й того ж хімічного елемента називаються його радіоактивними ізотопами.

Активність - величина, яка визначається відношенням кількості спонтанних перетворень ядер dN за інтервал часу dt

A = dN/dt

Одиниця вимірювання - беккерель (Бк) - один розпад за секунду. За законом радіоактивного розпаду активність радіонуклідів знижується. Ця закономірність має математичне вираз, використовуючи яку завжди можна розрахувати залишилася активність від первісної. (Наприклад, період напіврозпаду йоду 131 = 8,06 доби. Була, наприклад, активність радіоактивного йоду 50 БК, а через 8,06 доби - стала 25 Bk.).

Позасистемна одиниця вимірювання активності - Кюрі (Ku) = 3,7х10¹⁰БК (Вк) розпадів в 1 сек (БК) (Вк). Або кількість розпадів 1г радію, що знаходиться в рівновазі з продуктами розпаду.

Ще одна позасистемна одиниця вимірювання активності - Резерфорд (Р) =10⁶БК (Вк).

Іонізуючі випромінювання характеризують за ушкодженням (іонізація) і проникаючою здатності в зовнішньому середовищі і в біологічних тканинах.

WR - радіаційний зважуючий фактор - коефіцієнт, який відображає відносну біологічну ефективність різних видів іонізуючих випромінювань/

α-випромінювання-(WR= 20) -ядра гелію, випускаються, наприклад, при радіоактивному розпаді полонію-214. Велика маса частинок має при проникненні в тканині високу іонізуючу активність, але величина пробігу масивних частинок невелика - всього 10 см. Проникаюча здатність - мкм. При енергії випромінювання 4МеВ-довжина пробігу в повітрі - 2,5 см, у біологічній тканині - 31 см.

Нейтрони - WR= 2 - 10.

β-випромінювання - (WR= 1 - 5) – корпускулярне електронне (чи позитронне). Маса електрона = 1/1840 маси протона. При середній енергії спектру = величина пробігу частинок 10 м. Проникаюча здатність = мм. При енергії випромінювання 4 МеВ - у повітрі пробіг частинок - 17,8 м, у воді - 2,6 см.

γ-випромінювання -(WR= 1) – короткохвильове електромагнітне (фотонне), виникає при розпаді радіоактивних ядер, переході ядер із збудженого стану в основний, при анігіляції електронно-позитронних пар тощо Пробіг 500-600м (в повітрі). Проникаюча здатність - пронизує організм наскрізь.

Радіоактивність не залежить від маси речовини. Так, наприклад, при активності в 1 кюрі маса радію складає 1 грам, урану - 570 кг, плутонію - 16 грам, кобальту - 60 міліграм, а радіоактивного натрію лише десяти мільйонні частки грама. Тому кількість радіонукліда не говорить про ступінь його небезпеки, орієнтиром служать свідчення відповідних приладів.

Дозиметрія іонізуючих випромінювань

Опромінення - вплив на людину іонізуючого випромінювання від джерел, що знаходяться поза організмом (зовнішнє опромінення), або від джерел, що знаходяться всередині організму (внутрішнє опромінення).

Зовнішнє опромінення - опромінення об'єкта (наприклад, тіла людини) від джерел іонізуючих випромінювань, які знаходяться поза цим об'єктом.

Внутрішнє опромінення - опромінювання тіла людини та окремих її органів і тканин від джерел іонізуючих випромінювань, що знаходяться в самому тілі.

Реалізація енергії іонізуючого випромінювання в матеріалі Kinetic energy released into material = KERM, виражена у греях.

Це відношення суми кінетичних енергій всіх заряджених частинок, утворених під впливом іонізуючого випромінювання в елементарному об'ємі речовини, до маси речовини в цьому об'ємі.

Реалізація енергії іонізуючого випромінювання в матеріалі або іншими словами, кількісна міра поглиненої енергії , або ДОЗА.

В повітрі-Експозиційна доза= це відношення приросту сумарного заряду одного знаку, утворених в елементарному об'ємі повітря, до його маси.

Х = Q / m .

Експозиційній дозі відповідає 2,08 . 10⁹ пар іонів. Рентген є позасистемною одиницею, при якій сполучена корпускулярна емісія в 1 см³ сухого атмосферного пвітря робить іони, що несуть заряд у 1 електростатичну одиницю кожного знака.

Реалізація енергії іонізуючого випромінювання в твердій речовині-Поглинена доза - це відношення приросту середньої енергії, переданої випромінюванням речовині (твердого тіла) в елементарному об'ємі, до маси m. Одиниця вимірювання поглиненої дози – Рад. 1 рад = ерг/г.

Д=Е / m Системна одиниця Грей (Гр).

Грей-1дж/кг; Гр=100рад=100 ерг/г.

Реалізація енергії іонізуючого випромінювання в біологічній тканині-Еквівалентна доза - добуток поглиненої дози на середній коефіцієнт якості в даній точці тканини (біологічний об'єкт).

Доза еквівалентна НТ = Дт . WR. (отримання поглиненої дози в певній точці окремого органа або тканини).

Одиниця виміру-бер - біологічний еквівалент рада - доза поглиненої енергії будь-якого виду випромінювання біологічний ефект від якого буде відповідати дії рентгенівського і гамма-випромінювання. Системна одиниця - Зіверт - це відношення поглиненої дози на коефіцієнт якості (Q). 1Зв = 1 Гр : Q=100 рад (100 бер).

Реалізація енергії іонізуючого випромінювання в біологічному об'єкті (в цілому організмі)

Ефективна доза - сума отриманих еквівалентних доз цілісним організмом.

Доза ефективна Е = ∑(НТ · WT).

Сума отриманих еквівалентних доз в окремих органах і тканинах помножені на відповідний тканинний зважуючий фактор.

Шкода - термін, що застосовується для означення несприятливих ефектів для здоров'я людини, що клінічно спостерігаються - стохастичні та детерміністичні ефекти опромінення.

Ризик - кількісна міра (імовірність) завдати шкоду внаслідок певних подій, в тому числі внаслідок опромінення. Визначається кількістю випадків на певну кількість населення.

Тканинний зважуючий фактор - коефіцієнт, який відбиває відносний стохастичний ризик опромінення окремої тканини.

WT: гонади - 0, 20; кістковий мозок (червоний) - 0,12 (товстий кишечник, легені, шлунок); сечовий міхур - 0,05 (молочна залоза, печінка, стравохід, щитовидна залоза, інші органи), шкіра та кістки - 0,01.

Потужність поглиненої дози (Р) - приріст поглиненої дози (Д) за малий проміжок часу (t) і поділена на цей проміжок. Одиниця виміру мбер/год.

Отже, доза іонізуючих випромінювань - величина їх радіоактивної енергії.