5.3. ЗАЩИТА ЛЮДЕЙ ОТ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Воздействие ионизирующих излучений на организм человека

Ионизирующие излучения применяют для исследования изношенности деталей машин, выявления дефектов в отливках, поковках и сварных швах, испытания смазочных масел и контроля автоматизированных технологических процессов при ремонте машин.
При проведении указанных исследований применяют рентгеновские лучи и радиоактивные изотопы.
Так, например, изношенность деталей двигателей внутреннего сгорания исследуют методом радиоактивных индикаторов (меченых атомов). В данном случае радиоактивные изотопы предварительно вводят в трущиеся поверхности деталей. По мере износа этих деталей частицы металла, содержащие радиоактивную примесь, попадают в смазку, которая становится радиоактивной. По интенсивности излучения смазки определяют степень и скорость износа деталей.
К ионизирующим излучениям относятся рентгеновское, альфа-, бета-, гамма-излучения и др.
Альфа-излучение представляет собой поток ядер атомов гелия. Проникающая способность альфа-частиц, т.е. способность проходить через слой какого-либо вещества определенной толщины, небольшая. Поэтому внешнее воздействие альфа-частиц на живой организм не является опасным. Однако альфа-частицы обладают высокой ионизирующей способностью, и их попадание внутрь организма через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт или раны вызывает серьезные заболевания.
Бета-излучение состоит из потока электронов. Они имеют значительно большую проникающую, но меньшую ионизирующую способность по сравнению с альфа-частицами. Именно высокая проникающая способность электронов является опасным фактором при облучении этими частицами.
Гамма-лучи представляют собой электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны. Они не только глубоко проникают в организм, но и оказывают сильное ионизирующее воздействие. Вследствие этого гамма-излучение чрезвычайно опасно для человека.
Ионизация тканей организма приводит к их разрушению в связи с расщеплением воды (ее содержание в живой ткани составляет 72%) и вступлением образовавшихся веществ в химическую реакцию с белковыми соединениями.
Чувствительность различных организмов к ионизирующему излучению неодинакова. Так, экспозиционная доза рентгеновского излучения, при которой гибнет половина организмов, подвергнувшихся облучению, равна для людей 500Р. Смертельной для человека является доза гамма- или рентгеновских лучей, составляющая 500...600Р.
Облучение может вызвать выпадение волос, ломкость ногтей, нарушение деятельности желудочно-кишечного тракта, появление катаракты, изменения в наследственных функциях, острую или хроническую лучевую болезнь.
В течение жизни человек подвергается воздействию радиоактивного излучения, исходящего от почвы и сооружений, но оно, как правило, не вызывает существенных изменений в организме.

Нормы радиационной безопасности

Мощность экспозиционной дозы естественного радиационного фона составляет 3...25мкР/ч в зависимости от местных условий, а среднегодовой естественный фон колеблется в пределах от 70 до 150мР. В горных районах, где радиоактивные вещества встречаются
в природных условиях, естественный фон выше, чем в равнинных.
При выполнении расчетов полагают, что мощность дозы естественного радиационного фона равна 10мкР/ч, или 240мкР/сут.
В соответствии с требованием обеспечения безопасных условий при работе с радиоактивными веществами и ионизирующими излучениями Нормами радиационной безопасности НРБ-76/89 установлены предельно допустимые дозы (ПДД) ионизирующих излучений и среднегодовые допустимые концентрации (СДК) радиоактивных веществ в воде и в воздухе.
С учетом последствий влияния ионизирующих излучений на организм человека выделены три категории облучаемых лиц:
• категория А - персонал (лица, которые непосредственно работают с источниками ионизирующих излучений или по роду своей работы могут подвергнуться облучению);
• категория Б - отдельные лица, проживающие на территории, где дозы излучения могут превысить установленные предельные значения;
• категория В - население в целом.
Предельно допустимые дозы при внешнем и внутреннем облучении установлены для четырех групп критических органов или тканей:
• I группа - все тело, хрусталик, красный костный мозг;
• II группа - мышцы, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и др.
• III группа - костная ткань, щитовидная железа и кожный покров (кроме кожи, костей, предплечий, лодыжек и стоп);
• IV группа - кости, предплечья, лодыжки и стопы.
Предельно допустимые дозы для персонала и отдельных представителей населения регламентированы НРБ-76/87. Согласно этим нормам предельно допустимая мощность эквивалентной дозы ионизирующего излучения для всего организма составляет 5бэр в год, или 100мбэр в неделю. Бэр представляет собой биологический эквивалент рентгена, равный количеству энергии любого вида излучения, которое, будучи поглощено в биологической ткани единичной массы, вызывает такой же биологический эффект, что и доза гамма- или рентгеновских лучей, равная одному рентгену.
Предельная экспозиционная доза ионизирующего излучения для всего организма при работе непосредственно с радиоактивными источниками, определяется по формуле где D - доза, бэр; N - возраст, годы; 18 лет - минимальный возраст персонала.

Защита от альфа-, бета- и гамма-излучений

Защита от ионизирующих излучений состоит в как можно большем снижении их интенсивности. Меры по обеспечению защиты от радиации включают в себя, в частности, выполнение санитарно-гигиенических требований к помещениям, где находятся источники излучения, и соблюдение личной гигиены.
Толщина экрана, необходимая для полного поглощения потока альфа-излучения, превосходит длину пробега альфа-частиц в материале, из которого он изготовлен. Вместо применения защитного экрана практикуется удаление облучаемого объекта от источника альфа-излучения. Защита от бета-излучения также связана с ослаблением его воздействия при помощи экрана.
С помощью рис.5.3 можно проиллюстрировать характер изменения интенсивности гамма-излучения при его распространении в веществе.
Из графика следует, что кривая интенсивности у-излучения не пересекается с осью абсцисс. Это означает, что гамма-излучение не
может быть полностью поглощено, какой бы ни была толщина слоя вещества или экрана. Можно лишь в определенной степени ослабить его интенсивность. Так, например, при толщине экрана d_0.5 интенсивность излучения ослабляется в 2 раза, а при толщине d_0.1 - в 10 раз.
Экраны, защищающие от воздействия у-излучения, изготавливают из свинца, вольфрама, нержавеющей стали, медных сплавов, чугуна, бетона и других материалов. Лучшими для этой цели считают вещества, имеющие большую атомную массу и значительную плотность.
Защитные экраны от гамма-лучей и нейтронов представляют собой сочетания материалов, имеющих большую плотность, с водой (например, свинец-вода, железо-вода или железо-графит).
Для смотровых иллюминаторов применяют прозрачные материалы, например свинцовые стекла или системы на основе жидкого наполнителя в стекле. Наполнителями в них могут служить бромистый и хлористый цинк.
Приемлемый уровень безопасности при работе с источником гамма-излучения достижим при определенных сочетаниях продолжительности
работы, расстояния до источника и его активности, которая зависит от массы вещества и убывает со временем.

Общие меры безопасности и радиационный контроль

Способы хранения и перевозки источников ионизирующих излучений, организация работы с ними и профилактические мероприятия по защите от облучения изложены в Основных санитарных правилах работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87. В соответствии с этими правилами при работе с источниками ионизирующих излучений необходимо проводить радиационный контроль - радио- и дозиметрический.
Методами радиометрического контроля можно определить загрязненность воздуха, одежды, поверхностей предметов и помещения радиоактивными веществами, тогда как дозиметрический контроль связан с измерением индивидуальных доз излучения, воздействующих на тех, кто работает с радиоактивными веществами, и интенсивность излучения на объектах, где эти вещества используются.
Радиометрический и дозиметрический контроль осуществляют ионизационным, сцинтилляционным, фотографическим и химическим методами.
В ионизационном методе используется свойство газов проводить электрический ток под действием радиоактивного излучения.
Сила тока, регистрируемая измерительным прибором, прямо пропорциональна интенсивности излучения. Сцинтилляционный метод основан на свойстве некоторых веществ люминесцировать под действием радиоактивного излучения. Фотоэмульсионный слой темнеет под действием радиоактивного излучения, причем степень потемнения зависит от дозы излучения. Это свойство используют в фотографическом методе контроля. Химический метод связан с изменением цвета некоторых растворов под действием излучения.
В зависимости от состояния радиоактивного вещества используют различные приборы и оборудование: рентгенометры, градуированные в рентгенах в час или миллирентгенах в час, и дозиметры, градуированные в рентгенах или радах.
Осуществляют три вида контроля: государственный, ведомственный и особый. Государственный контроль, выборочно проводимый радиологическим отделом территориального санэпиднадзора, направлен на выяснение общей радиационной обстановки путем анализа всех видов сырья и материалов, использующихся в данном регионе, от всех поставщиков.
При ведомственном контроле осуществляют систематическое наблюдение за содержанием радионуклидов в исходном минеральном сырье, строительных материалах, изделиях и конструкциях (при необходимости проводят контроль мощности экспозиционной дозы и объемной активности радона и дочерних продуктов его распада).
При особом контроле ведомственные организации осуществляют разовые проверки совместно со специальными отделами территориального санэпиднадзора.
Для измерения параметров радиоактивного излучения применяют различные приборы, в том числе индикаторный прибор СРП-68 или СРП-88Н (сцинтилляционный счетчик) и дозиметр типа ДРТ-ОГТ (газоразрядный счетчик).
Дозиметром ДРТ-ОГТ измеряют мощность экспозиционной дозы на рабочих местах, в смежных помещениях и на территории организаций, использующих радиоактивные вещества и другие источники ионизирующих излучений в санитарно-защитной зоне.
Он предназначен для работы в диапазоне температур 10...40°С при влажности воздуха до 90% (соответствует температуре 30°С) и атмосферном давлении 84...106,7кПа, в постоянных магнитных полях и интервале энергий фонов 0,05...3,0МэВ. Прибор измеряет мощность экспозиционной дозы в диапазонах 0,010...9,999мР/ч и 0,010...9,999Р/ч.
Типы и назначение дозиметрических приборов приведены ниже: