Защита от ионизирующих излучений на производстве

Среди большого разнообразия ионизирующих излучений в промышленности встречаются: α-, β- и нейтронное излучение, которые являются корпускулярными, (потоки частиц), а также у- и рентгеновское излучение, представляющие собой электромагнитные волны высокой частоты.

α-излучение является потоком ядер гелия (Не), испускаемых при радиоактивном распаде ядер некоторых веществ. Длина пробега α-частицы в воздухе составляет от 2 до 12 см, а с повышением плотности материала проникающая способность α-излучения резко уменьшается. В твердых веществах длина пробега α-частицы не превышает нескольких микрон, задерживается листом бумаги. β-излучение состоит из потока электронов или позитронов ядерного происхождения, возникающих при радиоактивном распаде ядер. Ионизирующая способность β-частиц низка, а проникающая выше, чем у α-частиц. Длина пробега электрона в воздухе — до 160 см, в биотканях — 2,5 см, свинце — 0,04 см. Поток β-частиц задерживается металлической фольгой.

Нейтронное излучение является потоком электронейтральных частиц ядра. Так называемое вторичное излучение нейтрона, когда он сталкивается с каким-либо ядром или электроном, оказывает сильное ионизирующее воздействие. Ослабление нейтронного излучения эффективно осуществляется на ядрах легких элементов, особенно водорода, а также на материалах, содержащих такие ядра, — воде, парафине, полиэтилене и др.

Рентгеновское и γ-излучения представляют электромагнитные волны, способные глубоко проникать в вещество. Ионизирующие способности их невелики (примерно как у β-излучения). Замедление рентгеновского и γ-излучения наиболее интенсивно происходит на тяжелых элементах, например свинце (пробег 20...25 см), железе, тяжелом бетоне и др.

Источниками ионизирующих излучений в промышленности могут быть высоковольтные электровакуумные установки, установки рентгеновского анализа, радиоизотопные термоэлектрические генераторы, радиационные приборы (дефектоскопы, плотномеры, влагомеры, измерители и сигнализаторы уровня жидкости) и другие устройства.

Количество ионизирующего излучения в охране труда оценивается дозой и мощностью дозы. Различают экспозиционную, поглощенную и эквивалентную дозы облучения.

Экспозиционная доза характеризует излучение по эффекту ионизации и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха. В системе СИ экспозиционная доза выражается в кулон/кг (Кл/кг). Внесистемной единицей экспозиционной дозы γ- или рентгеновского излучения является рентген (Р). 1 Р соответствует образованию 2,1·109 пар ионов в 1 см3 воздуха при 0°С и давлении 760 мм рт. ст. 1 Р соответствует 2,58·10-4 Кл/кг.

Поглощенная доза дает количественную оценку действия, производимого любым ионизационным излучением в любом облученном веществе, и показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы облучаемого вещества. За единицу поглощенной дозы в системе СИ принят грэй (Гр). 1 Гр равняется дозе излучения, при которой в 1 кг вещества поглощается энергия, равная 1 Дж. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад — энергия в 100 эрг, поглощенная в 1 г вещества: 1 рад = 0,01 Гр.

Эквивалентная доза служит для оценки радиационной опасности облучения человека от разных видов излучения и определяется как произведение поглощенной дозы на коэффициент качества излучения К:

Дэкв = Дпогл. К (3.44)

Коэффициент качества дает количественную оценку биологического действия каждого вида излучения, которая зависит от его ионизирующей способности.

Значения коэффициента качества К

Для излучений, К которых равен 1, т.е. для γ-, β- и рентгеновского излучений, значения поглощенной и эквивалентной доз будут равны.

В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах, внесистемной единицей служит БЭР (биологический эквивалент рада); 1зв = 100 БЭР.

Мощность дозы показывает, какую дозу облучения получает среда за единицу времени. Большинство дозиметрических приборов измеряет мощность экспозиционной дозы. По ее значению можно судить об изменении интенсивности излучения. В системе СИ единицей мощности экспозиционной дозы является ампер на килограмм (А/кг), мощности поглощенной дозы — Гр/с (грэй/с); мощности эквивалентной дозы — Зв/с (зиверт/с). Внесистемными единицами служат соответственно Р/с (рентген/с); рад/с и бэр/с.

В настоящее время в нашей стране действуют «Нормы радиационной безопасности», выпущенные в 1996 г. (НРБ—96). Эти нормы определяют ПДД1 как «наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при котором равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами». Допустимые уровни облучения установлены для трех категорий лиц.

К категории А относятся профессиональные работники, постоянно или временно работающие непосредственно с источниками ионизирующих излучений. Для них установлена ПДД. К категории Б относится ограниченная часть населения, которая не работает непосредственно с источниками радиоактивного излучения, но по условиям проживания или профессиональной деятельности может подвергаться действию радиоактивных веществ. Для категории Б устанавливается предельная доза облучения (ПД). В категорию В включено остальное население страны.

Степень поражения человека зависит не только от вида, но и от характера облучения. Различают внешнее облучение человека, когда источник излучения размещается вне организма, внешне по отношению к человеку, и внутреннее, когда радиоактивная пыль или аэрозоль вместе с воздухом или пылью попадают во внутренние органы человека, становясь источником излучения и создавая повышенную опасность для человека.

По степени радиочувствительности органы человека разделяются на три группы (критические органы). К I группе относятся гонады, костный мозг; ко II — мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и другие органы; к III — кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

Допустимые пределы суммарного внешнего и внутреннего облучения, бэр, за календарный год, согласно НРБ—96, представлены в таблице.

Допустимые пределы радиационного облучения, БЭР

При отсутствии источника внешнего излучения ПДД определяется внутренним облучением, которое ограничивается годовым предельно допустимым поступлением (ПДП) радиоактивных веществ в организм человека, а для отдельных лиц из населения (категории Б) — пределом годового поступления (ПГП). Исходя из этих величин, определяется среднегодовая допустимая концентрация (ДК) (в Бк/л) данного радиоактивного вещества в атмосферном воздухе или воде:

(3.45)

(3.46)

где 2,5·106 и 7,3·106 — соответственно средние объемы воздуха, вдыхаемого за год профессиональным работником (категория А) и взрослым человеком (категория Б), л/год.

Величины ДК, ПДП, ПГП для 245 радиоактивных изотопов приведены в НРБ—96.

Меры снижения опасности биологического воздействия ионизирующих излучений включают комплекс мероприятий, снижающих суммарную дозу от всех источников внутреннего и внешнего облучения до уровня, который не превышает предельно допустимой дозы (ПДД). Основные положения об организации работ и защитных мероприятий при использовании источников ионизирующих излучений установлены в «Основных санитарных правилах работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений».

Методы защиты от воздействия ионизирующих излучений принципиально однотипны. В то же время при выборе технических средств защиты необходимо учитывать, в каких условиях работает человек (при внешнем или внутреннем облучении).

Защита от внешнего облучения предусматривает создание таких защитных ограждений, которые бы снижали дозу внешнего облучения до предельно допустимых значений. Ограждения могут быть выполнены стационарными или передвижными. К стационарным ограждениям относятся защитные стены, перекрытия пола и потолка, двери, смотровые окна и др. Передвижные защитные ограждения — это различного типа ширмы, экраны, тубусы, диафрагмы, контейнеры для хранения и транспортировки радиоактивных веществ.

Использование защитных ограждений обязательно, если мощность дозы, измеренная на расстоянии 0,1 м от источника, превышает 103 м·3 в/ч.

В первую очередь при выборе защитных сооружений учитываются: спектральный состав излучения, его интенсивность, а также расстояние от источника и время пребывания под воздействием излучений.

Вследствие малых пробегов α- и β-частицы не представляют серьезной опасности как источники внешнего излучения (для защиты достаточно обеспечить расстояние 8...10 см от источника α-излучения, a для β-излучения применить защитную конструкцию из плексигласа, алюминия или стекла толщиной, превышающей максимальный пробег β-частиц).

Сложнее осуществить защиту от внешнего γ-излучения, проникающая способность которого гораздо выше. Защитные устройства позволяют только снизить в любое число раз величину дозы этого излучения. Материалом защитных устройств служат вещества, имеющие большую плотность (свинец, уран, бетон и др.). В последнее время используют воду, которая позволяет без помех проводить перезарядку и зарядку установок, выполнять ремонтные работы.

При использовании источников γ-излучения малой мощности более распространенными являются «защита расстоянием» (манипуляторы) и «защита временем» (такой регламент работ, при котором доза, полученная за время выполнения работ, не превысит предельно допустимую).

Для защиты от нейтронного излучения обычно используют воду или полиэтилен.

Рабочая часть стационарных установок ионизирующих излучений, как правило, размещается в отдельном здании или изолированном его крыле, пульт управления располагают в смежном помещении, соединенном с основным дверью, которая снабжается блокировкой, исключающей возможность случайного облучения персонала. Кроме того, предусматривается устройство принудительного помещения источника в положение хранения в случае аварии. При работе с радиоактивными веществами в открытом виде, учитывая возможность поступлений излучений (кроме обеспечения защиты от внешнего облучения), предъявляются особые требования к планировке, отделке и оборудованию помещений, а также к системе вентиляции. Специфика этих требований зависит от класса работ, определяемого по группе радиационной опасности вещества и по фактической его активности на рабочем месте.

Установлено четыре группы радиационной опасности (А, Б, В, Г) и три класса работ (I, II, III).

Для защиты персонала широко используются и индивидуальные средства зашиты.

При работах I класса и отдельных работах II класса работники обеспечиваются комбинезонами или костюмами, тапочками, спецбельем, носками, легкой обувью или ботинками, перчатками, бумажными полотенцами и носовыми платками разового пользования, а также средствами защиты органов дыхания; при работах II и III классов работники снабжаются халатами, тапочками, легкой обувью, перчатками и при необходимости средствами защиты органов дыхания (фильтрующими или изолирующими респираторами).

Защита от внутреннего облучения обеспечивается содержанием радиоактивных веществ в герметичных сосудах или запаянных ампулах; работой с ними в вытяжных шкафах или боксах; мощной вентиляцией (5...10-кратный обмен воздуха в час); средствами индивидуальной защиты, дозиметрическим контролем, дезактивацией спецодежды и рук после работы.

Лаборатории и предприятия, предназначенные для работ с источниками ионизирующих излучений (установками, хранилищами радиоактивных веществ), перед вводом их в эксплуатацию должны быть приняты комиссией, включающей представителей заинтересованных организаций, органов санитарного надзора, технических инспекций труда и органов МВД.

На основании акта комиссии местные органы санитарного надзора оформляют на срок в три года санитарный паспорт, разрешающий проведение соответствующих работ.

Администрация еще до получения источников радиационных излучений определяет перечень лиц, которые будут работать с этими источниками, а также инструктирует и обучает их и назначает работников, ответственных за радиационный контроль, учет и хранение источников. В каждом подразделении администрацией разрабатывается инструкция безопасного ведения работ, учета, хранения и выдачи источников излучения, а также сбора и хранения радиоактивных отходов.

Наладка, ремонт, монтаж ионизирующих источников осуществляются только специальными учреждениями, имеющими разрешение на производство таких работ.

Перед допуском к работе с источником ионизирующих излучений администрация обязывает персонал пройти предварительный медицинский осмотр. Только при отсутствии медицинских противопоказаний эти лица допускаются к работе.

В отличие от механических колебаний электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме, но они ведут себя подобно механическим волнам, в частности имеют конечную скорость и переносят энергию. Наибольшая скорость электромагнитных волн характерна для вакуума (скорость света 2,998 -10 8 м/с). Энергия электромагнитного поля (ЭМП) пропорциональна четвертой степени частоты его колебаний.

Длина электромагнитных волн - от 107 км до 10 -11 см. В зависимости от длины и частоты волн принято выделять ионизирующие излучения - гамма- и рентгеновское излучение, излучения оптического диапазона - ультрафиолетовое, видимый свет, инфракрасное, радио- и низкочастотный диапазон.

Излучения с различной длиной волны сильно отличаются друг от друга по интенсивности и степени поглощения их веществом. Наиболее интенсивное ионизирующее излучение, особенно гамма-излучение, не поглощается веществами, непрозрачными для волн оптического диапазона.

Гамма-излучение имеет длину волны 10 -13 ... 10~ 10 м, что соответствует частоте 3 10 21 ...3 10 18 Гц. Высокая проникающая и ионизирующая способность гамма-квантов объясняется их большой энергией, которая изменяется в пределах 12,4...0,012 МэВ.

Радиационная безопасность - это комплекс мер, обеспечивающий защиту персонала и населения от вредного воздействия ионизирующих излучений и радиоактивных загрязнений при эксплуатации радиационно опасных объектов или при работе с радиоактивными веществами.

Главной целью радиационной защиты является предотвращение вредных последствий соматических, стохастических и генетических эффектов до некоторого уровня, который считают приемлемым. Этому уровню отвечают нормированные пределы доз (ПД). Дополнительная цель заключается в обосновании целесообразности деятельности, связанной с облучением.

Нормирование ионизирующих излучений определяется характером воздействия ионизирующей радиации на организм человека. В России с 2009 г. введены в действие Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009), а с 2010 г. действуют Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-20Ю), основанные на международных нормах.

Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009 применяют для обеспечения безопасности человека во всех условиях воздействия на него ионизирующего излучения искусственного или природного происхождения. Они включают в себя определения и термины радиационной безопасности, устанавливают основные дозовые пределы (ПД), ПДК радиоактивных веществ в воздушной зоне, воде открытых водоемов, допустимое содержание радиоактивных веществ в органах человека и т. п.

Установлены следующие категории облучаемых лиц: персонал - лица, работающие с техногенными источниками (группа Л) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б) все население, включая лиц из персонала вне сферы и условий их производственной деятельности.

Доза ионизирующего облучения, создаваемая антропогенными источниками, невелика по сравнению с естественным фоном ионизирующего облучения, что достигается применением средств коллективной защиты промышленных источников излучения. В тех случаях, когда на объектах экономики нормативные требования и правила радиационной безопасности не соблюдаются, уровни ионизирующего воздействия резко возрастают.

Принципы обеспечения радиационной безопасности :

• нормирование - непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения;
• обоснование - запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда;
• оптимизация - под держание на возможно низком и достижимом уровне индивидуальных доз облучения и числа облученных лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения. Основные принципы радиационной безопасности реализуют с

помощью уменьшения мощности источников излучения до минимальных значений {защита количеством ); сокращения времени работы с источниками {защита временем ); увеличения расстояния от источника до работающих {защита расстоянием)", экранирования источников излучения материалами, поглощающими ионизирующее излучение {защита экранами).

Самый простой способ защиты от гамма-излучения - это удаление персонала от источника излучения на достаточно большое расстояние, так как интенсивность ионизации обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Если перечисленные способы (первые три) неосуществимы или недостаточны, то применяют материалы, эффективно ослабляющие излучение, т. е. используют экранирование. Проходя через вещество защиты, ионизирующее излучение ослабляется.

Коэффициент (кратность) ослабления излучения К определяют из соотношения

где X - измеренная или рассчитанная мощность экспозиционной дозы в данной точке рабочего пространства; - допустимая

мощность экспозиционной дозы.

Коэффициент радиационной защиты равен

где Г> + и D~ - мощность поглощенной дозы при отсутствии и наличии защиты; р - линейный коэффициент ослабления, м -1 ; 8 - толщина защитного экрана, м.

Эффективность радиационной защиты, дБ, в этом случае можно найти по формуле

Основными мерами по защите населения от ионизирующих излучений является ограничение поступления в окружающую атмосферу, воду, почву отходов производства, содержащих радионуклиды. В случае необходимости создают санитарно-защитную зону и зону наблюдения.

Выбор защитного экрана зависит от вида ионизирующего излучения. Особой простотой отличается защита от а- и (3-частиц, так как их пробеги в веществе относительно невелики.

Для защиты от a-излучения применяют экраны из стекла, органического стекла толщиной в несколько миллиметров, слой воздуха в несколько сантиметров. Полное поглощение а-частиц, испускаемых a-активными препаратами, обеспечивается слоем воздуха в

8...9 см или листом бумаги.

Пробег (3-частиц в воздухе значительно больше, например, при энергии р-частиц более 3 МэВ он превышает 3 м. В случае р-излуче- ния используют материалы с малой атомной массой (алюминий) и комбинированные. Например, от потока р-частиц с энергиями до 4 МэВ надежно защищает слой пластмассы толщиной 2,5 мм.

Для у-квантов и нейтронов, проникающая способность которых значительно выше, необходима более массивная защита (рис. 7.11).

Рис. 7.11.

Схема прохождения излучений сквозь защиту:

• 7 - излучение, прошедшее защиту; 2 - однократно взаимодействующее излучение;
• 3 - многократно взаимодействующее излучение;
• 4 - рассеянное излучение;
• 5, 6 - излучение, поглощенное в среде; 7,8 - изменение траектории за защитной средой; 9 - отраженное излучение

Ослабление пучка у-квантов, проходящих защиту, не рассеиваясь в ней (такой пучок называют узким), описывает известный экспоненциальный закон

где Nq и N - интенсивность излучения без защиты и за защитой толщиной 5 ; р - линейный коэффициент ослабления, зависящий от энергии частиц и применяемого для защиты материала.

Для защиты от у-излучений и рентгеновского излучения применяют материалы с большой атомной массой и высокой плотностью (свинец, вольфрам, сталь, чугун, бетон). Для замедления и поглощения нейтронов используют водородосодержащие вещества (вода, парафин).

Часто встречаются случаи смешанного излучения, состоящего из нейтронов и у-квантов. В природе не встречаются элементы, которые достаточно эффективно ослабляют такие смешанные потоки. Защиту от них создают из смеси веществ с малыми и большими атомными номерами. В случае воздействия у-излучения и нейтронных потоков применяются комбинированные экраны (свинец - вода, свинец - полиэтилен, железо - вода и др.). Примером может служить железоводная защита или тяжелый бетон (смесь бетона с железной или свинцовой дробью).

Противорадиационная защита населения включает: оповещение о радиационной опасности, использование коллективных и индивидуальных средств защиты, соблюдение режима поведения населения на зараженной радиоактивными веществами территории. Защиту продуктов питания и воды от радиоактивного заражения, использование медицинских средств индивидуальной защиты, определение уровней заражения территории, дозиметрический контроль за облучением населения и экспертизу заражения радиоактивными веществами продуктов питания и воды.

По сигналам оповещения Гражданской обороны «Радиационная опасность» население должно укрыться в защитных сооружениях. Как известно, они существенно (в несколько раз) ослабляют действие проникающей радиации.

Из-за опасности получить радиационное поражение нельзя приступать к оказанию первой медицинской помощи населению при наличии на местности высоких уровней радиации. В этих условиях большое значение имеет оказание само- и взаимопомощи самим пострадавшим населением, строгое соблюдение правил поведения на заражённой территории.

На территории, заражённой радиоактивными веществами, нельзя принимать пищу, пить воду из заражённых водоисточников, ложиться на землю. Порядок приготовления пищи и питания населения определяется органами Гражданской обороны с учётом уровней радиоактивного заражения местности.

Для защиты от воздуха, заражённого радиоактивными частицами можно применять противогазы и респираторы (для шахтёров). Также есть общие методы защиты такие как:

ь увеличение расстояния между оператором и источником;

ь сокращение продолжительности работы в поле излучения;

ь экранирование источника излучения;

ь дистанционное управление;

ь использование манипуляторов и роботов;

ь полная автоматизация технологического процесса;

ь использование средств индивидуальной защиты и предупреждение знаком радиационной опасности;

ь постоянный контроль над уровнем излучения и за дозами облучения персонала.

К средствам индивидуальной защиты можно отнести противорадиационный костюм с включением свинца. Лучшим поглотителем гамма-лучей является свинец. Медленные нейтроны хорошо поглощаются бором и кадмием. Быстрые нейтроны предварительно замедляются с помощью графита.

Скандинавская компания Handy-fashions.com занимается разработкой защиты от излучения мобильных телефонов, так, например, она представила жилет, кепку и шарф предназначенные для защиты от вредного изучения мобильных телефонов. Для их производства используется специальная антирадиационная ткань. Только карман на жилетке выполнен из обычной ткани для устойчивого приёма сигнала. Стоимость полного защитного комплекта от 300 долларов.

Защита от внутреннего облучения заключается в устранении непосредственного контакта работающих с радиоактивными частицами и предотвращение попадания их в воздух рабочей зоны.

Необходимо руководствоваться нормами радиационной безопасности, в которых приведены категории облучаемых лиц, дозовые пределы и мероприятия по защите, и санитарными правилами, которые регламентируют размещение помещений и установок, место работ, порядок получения, учета и хранения источников излучения, требования к вентиляции, пылегазоочистке, обезвреживанию радиоактивных отходов и др.

Также для защиты помещений с персоналом, в Пензенской государственной архитектурно-строительной академии ведутся разработки по созданию «высокоплотной мастики для защиты от радиации». В состав мастик входят: связующее - резорцино-формальдегидная смола ФР-12, отвердитель - параформальдегид и наполнитель - материал высокой плотности.

Защита от альфа-, бета -, гамма-лучей.

Основные принципы радиационной безопасности заключаются в непревышении установленного основного дозового предела, исключении всякого необоснованного облучения и снижении дозы излучения до возможно низкого уровня. С целью реализации этих принципов на практике обязательно контролируются дозы облучения, полученные персоналом при работе с источниками ионизирующих излучений, работа проводится в специально оборудованных помещениях, используется защита расстоянием и временем, применяются различные средства коллективной и индивидуальной защиты.

Для определения индивидуальных доз облучения персонала необходимо систематически проводить радиационный (дозиметрический) контроль, объем которого зависит от характера работы с радиоактивными веществами. Каждому оператору, имеющему контакт с источниками ионизирующих излучений, выдается индивидуальный дозиметр1 для контроля полученной дозы гамма-излучений. В помещениях, где проводится работа с радиоактивными веществами, необходимо обеспечить и общий контроль за интенсивностью различных видов излучений. Эти помещения должны быть изолированы от прочих помещений, оснащены системой приточно-вытяжной вентиляции с кратностью воздухообмена не менее пяти. Окраска стен, потолка и дверей в этих помещениях, а также устройство пола выполняются таким образом, чтобы исключить накопление радиоактивной пыли и избежать поглощения радиоактивных аэрозолей. Паров и жидкостей отделочными материалами (окраска стен, дверей и в некоторых случаях потолков должна производиться масляными красками, полы покрываются материалами, не впитывающими жидкости, - линолеумом, полихлорвиниловым пластикатом и др.). Все строительные конструкции в помещениях, где проводится работа с радиоактивными веществами, не должны иметь трещин и несплошностей; углы закругляют для того, чтобы не допустить скопления в них радиоактивной пыли и облегчить уборку. Не менее одного раза в месяц проводят генеральную уборку помещений с обязательным мытьем горячей мыльной водой стен, окон, дверей, мебели и оборудования. Текущая влажная уборка помещений проводится ежедневно.

Для уменьшения облучения персонала все работы с этими источниками проводят с использованием длинных захватов или держателей. Защита временем заключается в том, что работу с радиоактивными источниками проводят за такой период времени, чтобы доза облучения, полученная персоналом, не превышала предельно допустимого уровня.

Коллективные средства защиты от ионизирующих излучений регламентируются ГОСТом 12.4.120-83 «Средства коллективной защиты от ионизирующих излучений. Общие требования». В соответствии с этим нормативным документом основными средствами защиты являются стационарные и передвижные защитные экраны, контейнеры для транспортирования и хранения источников ионизирующих излучений, а также для сбора и транспортировки радиоактивных отходов, защитные сейфы и боксы и др.

Стационарные и передвижные защитные экраны предназначены для снижения уровня излучения на рабочем месте до допустимой величины. Если работу с источниками ионизирующих излучений проводят в специальном помещении - рабочей камере, то экранами служат ее стены, пол и потолок, изготовленные из защитных материалов. Такие экраны носят название стационарных. Для устройства передвижных экранов используют различные щиты, поглощающие или ослабляющие излучение.

Экраны изготавливают из различных материалов. Их толщина зависит от вида ионизирующего излучения, свойств защитного материала и необходимой кратности ослабления излучения k. Величина k показывает, во сколько раз необходимо понизить энергетические показатели излучения (мощность экспозиционной дозы, поглощенную дозу, плотность потока частиц и др.), чтобы получить допустимые значения перечисленных характеристик. Например, для случая поглощенной дозы k выражается следующим образом:

где D - мощность поглощенной дозы; D0 - допустимый уровень поглощенной дозы.

Для сооружения стационарных средств защиты стен, перекрытий, потолков и т.д. используют кирпич, бетон, баритобетон и баритовую штукатурку (в их состав входит сульфат бария - BaSO4). Эти материалы надежно защищают персонал от воздействия гамма- и рентгеновского излучения.

Для создания передвижных экранов используют различные материалы. Защита от альфа-излучения достигается применением экранов из обычного или органического стекла толщиной несколько миллиметров. Достаточной защитой от этого вида излучения является слой воздуха в несколько сантиметров. Для защиты от бета-излучения экраны изготавливают из алюминия или пластмассы (органическое стекло). От гамма- и рентгеновского излучения эффективно защищают свинец, сталь, вольфрамовые сплавы. Смотровые системы изготавливают из специальных прозрачных материалов, например, свинцового стекла. От нейтронного излучения защищают материалы, содержащие в составе водород (вода, парафин), а также бериллий, графит, соединения бора и т.д. Бетон также можно использовать для защиты от нейтронов.

Защитные сейфы применяются для хранения источников гамма-излучения. Они изготавливаются из свинца и стали.

Для работы с радиоактивными веществами, обладающими, альфа- и бета-активностью, используют защитные перчаточные боксы.

Защитные контейнеры и сборники для радиоактивных отходов изготавливаются из тех же материалов, что и экраны - органического стекла, стали, свинца и др.

При проведении работ с источниками ионизирующих излучений опасная зона должна быть ограничена предупреждающими надписями.

Опасная зона - это пространство, в котором возможно воздействие на работающего опасного и (или) вредного производственных факторов (в данном случае - ионизирующих излучений).

Принцип действия приборов, предназначенных для контроля за персоналом, который подвергается воздействию ионизирующих излучений, основан на различных эффектах, возникающих при взаимодействии этих излучений с веществом. Основные методы обнаружения и измерения радиоактивности - ионизация газа, сцинтилляционные и фотохимические методы. Наиболее часто используется ионизационный метод, основанный на измерении степени ионизации среды, через которую прошло излучение.

Сцинтилляционные методы регистрации излучений основаны на способности некоторых материалов, поглощая энергию ионизирующего излучения, превращать ее в световое излучение. Примером такого материала может служить сульфид цинка (ZnS). Сцинтилляционный счетчик представляет собой фотоэлектронную трубку с окошком, покрытым сульфидом цинка. При попадании внутрь этой трубки излучения возникает слабая вспышка света, которая приводит к возникновению в фотоэлектронной трубке импульсов электрического тока. Эти импульсы усиливаются и подсчитываются.

Существуют и другие методы определения ионизирующих излучений, например калориметрические, которые основаны на измерении количества тепла, выделяющегося при взаимодействии излучения с поглощающим веществом.

Приборы дозиметрического контроля делятся на две группы: дозиметры, используемые для количественного измерения мощности дозы, и радиометры или индикаторы излучения, применяемые для быстрого обнаружения радиоактивных загрязнений.

Из отечественных приборов применяются, например, дозиметры марок ДРГЗ-04 и ДКС-04. Первый используется для измерения гамма- и рентгеновского излучения в диапазоне энергий 0,03-3,0 МэВ. Шкала прибора проградуирована в микрорентген/секунду (мкР/с). Второй прибор используется для измерения гамма- и бета-излучения в энергетическом диапазоне 0,5- 3,0 МэВ, а также нейтронного излучения (жесткие и тепловые нейтроны). Шкала прибора проградуирована в миллирентгенах в час (мР/ч). Промышленость выпускает также бытовые дозиметры, предназначенные для населения, например, бытовой дозиметр «Мастер-1» (предназначен для измерения дозы гамма-излучения), дозиметр-радиометр бытовой АНРИ-01 («Сосна»).

ядерный радиационный смертельный ионизирующий

В последнее время всё более широкое применение получают установки, работа которых сопровождается ионизирующим излучением (рентгеновские установки, атомные реакторы и т. д.). Радиоактивные изотопы получили широкое распространение в приборостроении и других отраслях народного хозяйства.

Очевидно, что с расширением использования атомной энергии в мирных целях возрастает число людей, подвергающихся опасности облучения, соответственно всё большее значение приобретает рациональная организация труда и применение защитных средств при работе с источниками радиоактивных излучений.

Виды радиоактивных излучений

К основным видам радиоактивных излучений относятся:

-излучение – этопоток ядер гелия, испускаемый радиоактивным веществом. Значительная масса-частиц ограничивает их скорость и увеличивает число столкновений в веществе, поэтому-частицы обладают высокой ионизирующей и малой проникающей способностью. Пробег-частиц в воздухе составляет всего до 8…9 см;

-излучение – это поток электронов или позитронов, возникающий при радиоактивном распаде. По сравнению с-частицами-частицы обладают значительно меньшей массой и большей скоростью распространения в веществе, следовательно, у них меньше ионизирующая, но больше проникающая способность. Пробег-частиц в воздухе составляет до 18 м;

-излучение представляет собой электромагнитное (фотонное) излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. Другими словами, это электромагнитные колебания высокой частоты (10 20 …10 22 Гц);-излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием;

рентгеновское излучение (как и-излучение) представляет собой электромагнитные колебания высокой частоты (10 17 …10 20), возникающие при торможении быстрых электронов в веществе;

нейтронное излучение – поток незаряженных частиц, которые могут взаимодействовать только с ядрами атомов, не проявляя при этом непосредственного ионизирующего воздействия. Однако при этом образуются заряженные частицы (ядра отдачи) либо-лучи (при захвате нейтронов ядрами атомов), которые производят ионизацию. Нейтронное излучение обладает очень большой проникающей способностью.

Параметры ионизирующих излучений

В процессе прохождения через вещество ионизирующие излучения вызывают ионизацию этого вещества, теряя при этом часть своей энергии, поглощаемой веществом. Степень ионизации и количество энергии, поглощённой веществом, является мерой взаимодействия ионизирующих излучений с веществом. Для характеристики этого взаимодействия применяются следующие понятия и определения:

период полураспада – время, в течение которого распадается половина ядер радиоактивного вещества;

активность изотопа – количество атомов изотопа, распадающихся в 1 с. Измеряется в Кюри (Ки); 1 Ки – это активность изотопа, в котором за 1 с происходит 3,710 10 актов распада;

энергия излучения – единицей измерения является электрон-вольт (эВ); 1 эВ – это кинетическая энергия, которую получает 1 электрон при разности потенциалов в 1 В;

доза излучения – величина, характеризующая ионизационную способность радиоактивного препарата. Доза в 1 рентген () – такая доза рентгеновского, или -излучения, при которой сопряжённая корпускулярная эмиссия в 1 см 3 атмосферного воздуха (при t = 0 С и Р = 760 мм рт. ст.) производит ионы, несущие заряд в одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака;

мощность дозы – доза излучения, поглощённая в массе вещества за единицу времени;

поглощённая доза – энергия любого вида излучения, поглощённая единицей массы облучаемого вещества. Единица измерения – рад. Доза в 1 рад соответствует 0,01 Дж энергии, поглощённой 1 кг массы вещества;

относительная биологическая эффективность – ОБЭ. Применяется для сравнения биологического действия излучений различного вида. ОБЭ излучения показывает, во сколько раз биологическое действие данного излучения отличается от биологического действия-излучения, принятого за единицу;

биологический эквивалент рада – бэр. Служит для оценки дозы облучения с учётом вида излучения; 1 бэр – это такая поглощённая доза любого вида излучения, которая вызывает такой же биологический эффект, что и доза в 1 рад-излучения:

1 бэр = 1 рад · ОБЭ.

Действие ионизирующих излучений на организм человека

Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. Изменения в химическом составе значительного числа молекул приводят к гибели клеток.

Под влиянием излучения в живой ткани происходит расщепление воды на атомарный водород Н и гидроксильную группу ОН, которые, обладая высокой химической активностью, вступают в соединения с другими молекулами ткани и образуют новые химические соединения, не свойственные здоровой ткани. В результате происшедших изменений нарушаются нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ.

Под влиянием ионизирующих излучений в организме может происходить торможение функций кроветворных органов, нарушение нормальной свёртываемости крови и увеличение хрупкости кровеносных сосудов, расстройство деятельности желудочно-кишечного тракта, истощение организма, снижение сопротивляемости организма инфекционным заболеваниям и др.

Необходимо различать внешнее облучение и внутреннее. Под внешним облучением следует понимать такое, когда источник расположен вне организма и исключена вероятность попадания радиоактивного вещества внутрь организма (работа на рентгеновских аппаратах; с источниками, заключёнными в герметичные ампулы, и др.). Внутреннее облучение происходит при попадании радиоактивного вещества внутрь организма при вдыхании воздуха, через пищеварительный тракт и, в редких случаях, через кожу. При попадании радиоактивного вещества внутрь организма человек подвергается непрерывному облучению до тех пор, пока радиоактивное вещество не распадётся или не выведется из организма в результате физиологического обмена. Это облучение очень опасно, так как вызывает долго не заживающие язвы, поражающие различные органы.

Однократное облучение в дозе 25…50 бэр приводит к незначительным, скоро проходящим изменениям в крови; при дозах облучения 80…120 бэр появляются начальные признаки лучевой болезни, но смертельный исход отсутствует. Острая лучевая болезнь развивается при однократном облучении дозой 270…300 бэр, смертельный исход возможен в 50 % случаев. Смертельный исход в 100 % случаев наступает при дозах 550…700 бэр.

Заболевания, вызванные радиацией, могут быть острыми и хроническими. Острые поражения наступают при облучении большими дозами в течение короткого промежутка времени. Характерной особенностью острой лучевой болезни является цикличность её протекания, в которой можно выделить 4 периода:

первичная реакция: через несколько часов после облучения появляется тошнота, рвота, головокружение, вялость, учащённый пульс, иногда повышается температура на 0,5…1,5С. Происходит увеличение числа белых кровяных телец (лейкоцитоз);

скрытый период (период видимого благополучия): болезнь протекает скрыто. Продолжительность этого периода зависит от полученной дозы (от нескольких дней до двух недель). Обычно чем короче скрытый период, тем тяжелее исход заболевания;

разгар болезни: появляются тошнота и рвота, сильное недомогание, поднимается высокая температура (40…41С), появляется кровотечение из дёсен, носа и внутренних органов. Число лейкоцитов резко снижается, смертельный исход чаще всего наступает между двенадцатым и восемнадцатым днями после облучения;

выздоровление: наступает через 25…30 дней после облучения. Далеко не всегда происходит полное восстановление организма. Очень часто наступает раннее старение, обостряются прежние заболевания.

Хронические поражения развиваются всегда в скрытой форме в результате систематического облучения дозами больше предельно допустимых.

Различают три степени хронической лучевой болезни. Для первой, лёгкой степени, характерны незначительные головные боли, вялость, слабость, нарушение сна и аппетита. При второй степени указанные признаки заболевания усиливаются, возникают нарушения обмена веществ, сосудистые и сердечные изменения, расстройство пищеварительных органов, кровоточивость и др. Третья степень характеризуется ещё более резким проявлением перечисленных симптомов. Нарушается деятельность половых желёз, происходят изменения центральной нервной системы, наблюдаются кровоизлияния, выпадение волос. Отдалённые последствия лучевой болезни – повышенное предрасположение к злокачественным опухолям и болезням кроветворных органов.

Нормирование ионизирующих излучений

В настоящее время предельно допустимые уровни ионизирующего облучения определяются «Нормами радиационной безопасности» НРБ–2009 и «Основными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений». В соответствии с НРБ–2009 установлены следующие категории облучаемых лиц: категория А – персонал; категория Б – ограниченная часть населения; категория В – всё остальное население.

Категория А (персонал) – лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений. В качестве основного дозового предела для лиц категории А установлена годовая предельно допустимая доза (ПДД). ПДД для персонала не должна превышать 5 бэр в год. ПДД – наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы в год, которое при равномерном воздействии в течение 50 лет не вызовет в состоянии здоровья персонала (категории А) неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами. Эквивалентная дозаН (бэр), накопленная в организме за времяТ (лет) с начала профессиональной работы, не должна превышать значения, получаемого по формулеН = ПДДТ . В любом случае доза, накопленная к 30 годам, не должна превышать 12 ПДД.

Категория Б (ограниченная часть населения) – лица, которые не работают непосредственно с источниками излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию радиоактивных веществ и других источников излучения, применяемых в учреждениях и удаляемых во внешнюю среду с отходами. В качестве дозового предела для лиц категории Б устанавливается годовой предел дозы (ПД). Все другие нормы, связанные с ионизирующими излучениями, в том числе допустимые уровни загрязнения кожных покровов, наружных частей оборудования и т. д. радиоактивными веществами, установлены НРБ–99 и ОСП-72/90.

В табл. 11 приведены основные дозовые пределы облучения. Пределы облучения персонала и населения, указанные в таблице, не включают в себя дозы от природных и медицинских источников ионизирующего излучения, а также дозы, полученные в результате радиационных аварий. На эти виды облучения в НРБ–99 устанавливаются специальные ограничения.

Таблица 11

Основные дозовые пределы облучения (извлечение из НРБ–2009)

Защита от ионизирующих излучений

Защита работающих с радиоактивными изотопами от ионизирующих излучений осуществляется системой технических, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий. Основными методами защиты являются:

защита временем: чем меньше время облучения, тем меньше полученная доза;

защита экранированием: д ля защиты от-излучения достаточен лист бумаги. Применяют также экраны из плексигласа и стекла толщиной в несколько миллиметров. Экраны для защиты от-излучений изготовляют из материалов с малой атомной массой (алюминий) либо из плексигласа и карболита. Для защиты от-излучений применяют материалы с большой атомной массой и высокой плотностью: свинец, вольфрам и т. п. Для защиты от нейтронного излучения применяют материалы, содержащие водород (вода, парафин), а также бериллий, графит и др. Толщина защитных экранов определяется по специальным таблицам и номограммам.

Важное значение имеет организация работ с источниками ионизирующих излучений. Помещения, предназначенные для работы с радиоактивными изотопами, должны быть отдельными, изолированными от других помещений и специально оборудованными. Желательно в одном помещении проводить работу с веществами одной активности, что облегчает устройство защитных средств. Стены, потолки и двери делают гладкими, чтобы они не имели пор и трещин. Все углы в помещении закругляют для облегчения уборки помещений от радиоактивной пыли. Стены покрывают масляной краской на высоту 2 м, а при возможности поступления в воздушную среду помещений радиоактивных паров или аэрозолей как стены, так и потолки покрывают масляной краской полностью.

Полы изготовляют из плотных материалов, которые не впитывают жидкости, применяя для этого линолеум, полихлорвиниловый пластикат и т. п. Края линолеума и пластиката поднимают на высоту 20 см по стенам и тщательно заделывают.

В помещении необходимо предусматривать воздушное отопление. Обязательно устройство приточно-вытяжной вентиляции не менее чем с пятикратным обменом воздуха. В рабочих помещениях ежедневно проводят влажную уборку и не реже 1 раза в месяц – генеральную уборку с мытьём горячей мыльной водой стен, окон, дверей и всей мебели. Уборочный инвентарь из помещений не выносят и хранят в закрывающихся шкафах или металлических ящиках.

Средства индивидуальной защиты

При работе с радиоактивными изотопами в качестве спецодежды можно применять халаты, комбинезоны и полукомбинезоны из неокрашенной хлопчатобумажной ткани, а также хлопчатобумажные тапочки.

При опасности значительного загрязнения помещения радиоактивными изотопами поверх хлопчатобумажной одежды следует надевать плёночную одежду (нарукавники, брюки, фартук, халат, костюм), закрывающие всё тело или только места наибольшего загрязнения.

При использовании средств индивидуальной защиты следует обращать внимание на последовательность их надевания и снятия. Несоблюдение этого ведёт к загрязнению рук, одежды, оборудования.

Надевать и снимать перчатки следует так, чтобы их внешняя сторона не коснулась внутренней и чтобы голые пальцы не притрагивались к внешней загрязнённой стороне.

Дозиметрический контроль

Безопасность работы с источниками излучений можно обеспечить, организуя систематический дозиметрический контроль за уровнями внешнего и внутреннего облучения персонала, а также за уровнем радиации в окружающей среде.

В настоящее время существуют следующие методы контроля за радиоактивными излучениями:

ионизационный – основан на способности некоторых газов под воздействием излучений становиться проводниками тока;

сцинтилляционный – основан на способности некоторых твёрдых и жидких веществ люминесцировать под воздействием излучений;

фотографический – основан на способности фотоэмульсионного слоя под воздействием излучений темнеть после проявления;

химический – основан на способности некоторых веществ под воздействием излучений изменять свой цвет.

Все дозиметрические приборы делятся на две группы:

индикаторные – для быстрого обнаружения источников излучения;

измерительные – для количественных измерений дозы и мощности излучения.

В правилах ОСП-72/80 оговорён строгий порядок радиационного контроля, в том числе и индивидуального, цель которого – контроль соблюдения норм радиационной безопасности, санитарных правил и получение информации о дозе облучения персонала.

Во всех учреждениях, где проводятся работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений, служба радиационной безопасности проводит дозиметрический и радиометрический контроль. Частоту дозиметрических замеров и характер необходимых измерений устанавливает администрация по согласованию с местными органами санитарного надзора.

В зависимости от характера проводимых работ контролю подлежат:

уровень загрязнения радиоактивными веществами поверхностей и оборудования, кожных покровов и одежды работающего;

выбросы радиоактивных веществ в атмосферу;

сбор, удаление и обезвреживание радиоактивных твёрдых и жидких отходов;

уровень загрязнения объектов внешней среды за пределами учреждения;

уровень загрязнения радиоактивными веществами транспортных средств.

Если при профессиональном облучении индивидуальные дозы могут превышать 0,3 годовых ПДД, то устанавливают индивидуальный дозиметрический контроль и специальное медицинское наблюдение. При меньших значениях доз ограничиваются контролем мощности дозы внешних потоков излучения и концентрации радиоактивных веществ в рабочих помещениях.