Защита от ионизирующих излучений

К ведущим принципам радиационной защиты в профессиональных условиях относятся защита временем, защита расстоянием, экранирование.

Выбор конкретных мероприятий по защите от ионизирующего излучения зависит от

a) вида облучения (внешнее, внутреннее),

b) активности источника,

c) количества радиоактивного вещества,

d) вида радиоактивного вещества,

e) характеристик технологического процесса.

Доза облучения может быть уменьшена при:

- снижении времени облучения (принцип защиты временем); варианты реализации этого принципа различны: сокращенный рабочий день (5 ч у врачей-рентгенологов), дополнительный отпуск (12, 18, 24 рабочих дня) и выход на пенсию на 10 лет раньше (у них же и не только), равномерное распределение между членами бригады времени контакта с радиоактивными источниками и пр.,

- увеличении расстояния до источника (защита расстоянием), практическая реализация принципа в применении манипуляционных захватов, дистанционных манипуляторов, систем дистанционного управления,

- уменьшении активности вещества (применение защитных экранов).

Проектирование защитных экранов заключается в подборе материала и расчете толщины экрана. Материал выбирают исходя из вида излучения. Для защиты от рентгеновского и гамма-излучения применяют сталь, свинец, просвинцованное стекло, алюминий, бетон. Роль защитных экранов исполняют также защитные контейнеры для радиоактивных препаратов, щитки из оргстекла, просвинцованные перчатки, очки из просвинцованного стекла.

Содержание некоторых защитных мероприятий может быть определено на основе анализа выражения для определения дозы D излучения точечного источника

D = (jγAt) / l², (2.25)

где iγ - ионизационная постоянная данного изотопа, Гр·м²/(с·Бк); А – активность источника, Бк; t - время облучения, ч; l – расстояние от рабочего места до источника, м.

Из формулы (2.25) видно, что доза облучения уменьшается при снижении времени облучения t (отсюда «защита временем» - уменьшение времени контакта с источником излучения), увеличении расстояния l («защита расстоянием» - применение ручных манипуляционных захватов, дистанционных манипуляторов, систем дистанционного управления). Для уменьшения активности А источников («защита количеством») применяют защитные экраны.

При расчете защиты от внешнего облучения исходят из того, что мощность эквивалентной дозы излучения Р на поверхности защиты не должны превышать (в Зв/ч):

Р = 0,005D/t, (2.26)

где D – предельно допустимая доза облучения по нормам, Зв (в год);

t – продолжительность работы персонала, ч (в год).

Общий коэффициент ослабления гамма-излучения K (т.е. во сколько раз уменьшается само излучение) сложной защитной конструкцией определяют по формуле

(2.27)

где K_i – коэффициент ослабления i-ого защитного слоя, который равен

(8.39)

где h_i – толщина i-ого защитного слоя;

h_пол.i – толщина защитного слоя, обеспечивающая половинное ослабление излучения. Для бетона h_пол = 10 см, дерева – 25, грунта – 13, свинца – 2, стекла – 16,5, железа, стали – 3,0, кирпичной кладки – 14,4.

Помещения, в которых ведутся работы с радиоактивными веществами, должны иметь скругленные углы, уплотненные полы, покрытие из материалов, не впитывающих жидкость, вентиляцию с не менее чем пятикратным воздухообменом. Только при этих условиях составляется акт приемки помещения и выдается специальный паспорт, предоставляющий право на выполнение работ с радиоактивными материалами сроком на 3 года. Паспорт оформляется также на машины, предназначенные для перевозки радиоактивных материалов.

Места захоронения радиоактивных отходов должны быть удалены на 20 км и более от городов и представлять собой специальные пункты, включающие бетонные могильники, место для очистки машин и контейнеров, санпропускник и дозиметрический пункт.

На двери помещений, где проводятся работы с источниками ионизирующих излучений, на спецмашины, на контейнеры наносят специальный предупреждающий знак радиационной опасности – см. рис. 2.10.

Рис. 2.10. Знак радиационной опасности:

1 – красное поле; 2 – желтое поле; 3 – место для текста

Однако указанные выше способы являются второстепенными в случае экосистемного воздействия радиационного фактора. Регистрируемый рост заболеваний жителей радиоактивных территорий, деформация экосистем указывают на необходимость разработки основ популяционной радиационной защиты. Принцип ограничения радиационной опасности может быть использован вместе с новыми методиками противорадиационной защиты.

Собственно противорадиационная защита населения радиоактивных территорий строится на трех основных принципах: введение конкурентов, введение мишеней, ионная защита.

Введение конкурентов осуществляется через коррекцию питания и предупреждает накопление в организме радионуклидов при неизбежном риске их проникновения с водой, пищей, воздухом. В основу положено свойство конкурентности обмена радиоактивных веществ и их нерадиоактивных аналогов. И те и другие вещества способны включаться в метаболические процессы до точки насыщения реакций. После насыщения атомы (ионы) любого из конкурирующих веществ не включаются в обмен и в биохимические структуры клеток. Если насыщение будет осуществлено за счет стабильных веществ, радиоактивные вещества в состав клеток тканей органов не включаются.

Так для защиты щитовидной железы от ¹³¹I необходимо насыщение организма обычным нерадиоактивным йодом, который конкурируя со своим радиоактивным аналогом и находясь в более выгодном количественном положении блокирует «вакантные» места поступления ¹³¹I. В результате конкурентной блокады радионуклид, мигрирующий только в щитовидную железу, выводится из организма.

Конкурентами цезия является калий (содержится в значительном количестве в какао порошке, фасоли, сухом молоке) и в меньшей степени – натрий. Конкурентом стронция – кальций (сыры, сухое молоко), магний, медь. Поступление конкурентов в организм осуществляется через диету с постоянным преобладанием продуктов, содержащих эти вещества.

Выбирая в качестве радиопротекторов те или иные продукты, содержащие конкурентные вещества, следует помнить, что если они будут выращены на радиоактивной почве, то сыграют совершенно противоположную роль, так как именно они будут накапливать конкурентные радионуклиды.

Введение мишеней, или принцип внутриклеточного гашения энергий частиц, реализуется за счет внесения в организм клетки металлов «мишеней» избирательного захвата (поглощения) энергии излучения. Закономерное смещение реакций внутриклеточного взаимодействия в сторону фотоэффекта ведет, как показывает накопленный статистический материал, к достоверной защите.

Экспериментальное введение в организм мелкодисперсного порошка железа до облучения абсолютно летальной дозой резко повышает устойчивость лабораторных животных к радиационному фактору (средняя продолжительность жизни увеличивается в 2 раза). Предварительное введение солей кобальта ведет к выживаемости 15-60% подопытных животных после их облучения абсолютно летальной дозой. Расчетное увеличение средней продолжительности жизни человека, перенесшего радиационную аварию, при применении специальных диет достигает 6,5 – 7 лет. К основным источникам «мишеней» относятся мак, халва, свиная печень, чечевица, горох, гречиха. Эти продукты богаты железом, кобальтом, медью.

Ионная защита относится к наименее апробированным, но наиболее эффективным методам защиты. Автор ионной защиты (В.В. Спиридонов) считает, что разрушающим началом биологического действия радиации (на уровне клеток) является разрушение нормального ионного потенциала внутриклеточных мембран. Упорядоченный мембранный транспорт (калий - натриевый перенос) ионов играет немалую роль в процессах обмена. В норме на любой биологической мембране преобладают отрицательные ионы, а здоровая клетка имеет отрицательный потенциал. Положительный потенциал – атрибут раковых клеток. Во время и непосредственно после облучения на мембранах облучившихся клеток преобладает положительный потенциал. Если его вовремя «снять» - действие радиации резко снижается. Сделать это можно, помещая организм в среду, насыщенную отрицательными ионами. Отрицательные ионы воздуха корректируют ионный потенциал клеточных мембран. Для этого следует рекомендовать прогулки в числом хвойном лесу либо специальную ионизацию, обеспечивающую насыщение воздуха отрицательными ионами.