Средняя удельная активность строительных материалов, применяемых в различных странах

Строительные материалы	Содержание радия и тория, Бк/кг	Строительные материалы	Содержание радия и тория, Бк/кг
Дерево (Финляндия)	1,1	Зольная пыль (ФРГ)
Природный гипс (Великобритания)		Глинозем (Швеция)
Песок и гравий (ФРГ)	около 34	Фосфогипс (ФРГ)
Портландцемент (ФРГ)	около 45	Кальций-силикатный шлак (США)
Кирпич (ФРГ)		Отходы урановых обогатительных предприятий (США)
Гранит (Великобритания)

Из искусственных источников радиации наибольшее значение имеет облучение в процессе медицинских процедур (рентгенодиагностика, рентгено- и радиотерапия). Средняя индивидуальная доза за счет этого источника составляет около 1,4 мЗв в год. Облучение населения за счет глобальных радиоактивных выпадений, после прекращения ядерных испытаний в атмосфере в 1963 г. стали уменьшаться, и годовые дозы составили 7% дозы от естественных источников в 1966 г., 2% в 1969 г., 1 % в начале 80-х годов. Следует отметить, что телезритель у цветного телевизора получает среднюю годовую дозу около 0,25 мЗв, что составляет 25% естественного фона.

Эксплуатация АЭС при нормальных режимах приводит к средней эффективной эквивалентной дозе персонала промышленных реакторов равной 7,5 — 10 мЗв/год, а для населения, проживающего вблизи АЭС к средней дозе 0,002—0,01 мЗв/год.

Эти цифры отражают ситуацию при нормальной эксплуатации АЭС. Однако всегда существует опасность аварий, последствия которых могут привести к значительно большим поражениям населения. Возможные величины этих поражений иллюстрируют последствия аварии на Чернобыльской АЭС.

Воздействие ионизирующего излучения на организм человека можно условно подразделить на внешнее, контактное, внутреннее и хроническое. Хотя в практике работы на АЭС встречаются случаи и комплексного воздействия.

Внешнее облучение подразделяют на облучение всего тела, местное, дробное и острое. Величина поражающего действия внешнего облучения определяются не только дозой и коэффициентом качества, но и глубиной проникновения радиации в ткани организма. Так космические и гамма лучи пронизывают человека насквозь. Бета-излучение радиоактивных изотопов проникает на глубину до 4 — 5 см. Альфа-частицы излучающих изотопов не преодолевают уже роговой слой кожи человека толщиной 0,1 — 0,3мм.

Внешнее облучение всего тела, с учетом его вклада в индивидуальные и коллективные дозы является основным на АЭС. Его источники: это γ-излучение ядерного реактора, технологических контуров, оборудования с радиоактивными средами и любые поверхности, загрязненные радиоактивными веществами. Существенно меньший вклад во внешнее облучение персонала АЭС вносят нейтронное и β-излучение.

Местное (локальное) облучение — облучение части организма.

Дробное облучение — облучение, совершаемое многократно с интервалами между отдельными воздействиями.

Острое облучение — однократное кратковременное облучение, когда организм получает значительную дозу. Оно может произойти в результате радиационной аварии или грубых нарушений правил радиационной безопасности.

Хроническое облучение — постоянное действие ионизирующего излучения в течение длительного времени.

Контактное облучение — это разновидность внешнего облучения, когда радиоактивное вещество или источник ионизирующего излучения соприкасается с кожным покровом организма. Например, это может произойти, если человек возьмет незащищенными руками радиоактивное вещество или источник ионизирующего излучения. Кожа рук при этом подвергнется интенсивному облучению. Глубина и величина поражения будут в этом случае зависеть от дозы, вида и энергии ионизирующих излучений. Характер и прочность фиксации радиоактивных веществ поверхностью кожного покрова в мелких бороздках, порах, протоках потовых и сальных желез зависит от физических особенностей и химического состава радиоактивного вещества и состояния кожного покрова. Чем сильнее растворяемость загрязняющего вещества, тем больше вероятность тесного контакта его с кожным покровом.

При непосредственном воздействии на кожу ионизирующего излучения на ней могут появиться отдельные или сгруппированные пузырьки, наблюдается сглаженность рисунка кожи, обильное потоотделение на пальцах при сухости ладоней. В случае хронического поражения кожи ионизирующим излучением позже могут появиться доброкачественные новообразования, старческое увядание кожи. Длительное воздействие ионизирующих излучений является часто причиной хронических дерматитов. При своевременной дезактивации загрязненных участков кожи лучевые поражения, как правило, не имеют места.

Внутреннее облучение происходит за счет радионуклидов, проникших внутрь организма через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) и кожные покровы.

Биологический эффект при внутреннем облучении организма значительно выше. В этом случае увеличивается время облучения (облучение происходит постоянно), уменьшается геометрическое ослабление потока энергии (источник расположен вплотную), невозможно применение зашиты и происходит концентрация радионуклидов в отдельных органах избирательно.

Наиболее опасен ингаляционный путь поступления радиоактивных веществ — из-за большого объема легочной вентиляции и более высокого коэффициента захвата и усвоения изотопов из воздуха (табл.4.5).

При проникновении радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания в виде пыли, газов, паров часть из них осаждается на слизистой оболочке верхних дыхательных путей, откуда затем может попасть в желудок. Но наибольшую опасность представляют те,которые осаждаются в альвеолах легких (частицы размером менее 5 мкм), и особенно часть тонкодисперсных частиц (размер менее 1 мкм, до 70% задерживается в легких), которые могут проникать в общий кровоток, а затем избирательно отлагаются в различных тканях. Попадание радионуклидов в легкие в количествах значительно превышающих допустимые может сопровождаться различными изменениями в легочной ткани (например, пневмосклероз), а при длительном воздействии может возникнуть рак легких.

Инертные радиоактивные газы (аргон, ксенон, криптон и др.) попадая через легкие в кровь, через некоторое время полностью удаляются из организма. Присутствие их в воздухе определяет радиационную опасность только внешнего облучения.

Можно назвать такие источники аэрозольного загрязнения воздуха на АЭС: испарение радиоактивных веществ и конденсация их на неактивных частицах, загрязнение неактивной пыли при протечках теплоносителя, активация нерадиоактивных частиц потоками нейтронов, загрязнение воздуха при его движении под действием вентиляторов через помещения, где имеются загрязнения поверхности полов, стен, оборудования.

Мелкодисперсные радиоактивные вещества загрязняют не только воздух, а также спецодежду, кожные покровы и с них могут попадать в желудочно-кишечный тракт. При всасывании из ЖКТ, также как и из легких, долю веществ поступающую в кровь характеризует коэффициент всасывания (табл.4.5). Далее они, в соответствии с их химическими свойствами, накапливаются в отдельных органах, подвергая их облучению. Например: радий, фосфор, стронций, барий накапливаются в костях; церий, прометий, америций, кюрий, лантан — в печени, плутоний — в легких, костях; йод — в щитовидной железе; уран — в легких, почках, костях; тритий, углерод, натрий, кобальт, цезий распределяются в организме равномерно.

Наиболее опасными при попадании внутрь организма оказываются α-излучающие радионуклиды. Пробег α-частиц мал и их энергия полностью поглощается вблизи места нахождения радионуклида. Степень опасности радионуклида также характеризуется скоростью его выведения из организма. Как правило, не задерживаются в организме те радионуклиды, которые одинаковы с элементами употребляемыми человеком с пищей (натрий, хлор, калий и др.). Они выводятся вместе с такими же веществами. Некоторые же элементы, попав в организм, трудно из него удаляются (уран, торий, плутоний).

Время, в течение которого количество данного химического элемента в организме уменьшается вдвое вследствие физиологического обмена, называется периодом биологического полувыведения T_б. Для радионуклида время нахождения в организме зависит также и от периода полураспада. Поэтому для радионуклидов введено понятие эффективного периода полувыведения.

Эффективным периодом полувыведения Т_эфф называется время, в течение которого количество радионуклида (его активность) в организме уменьшается вдвое:

Т_эфф = Т_1/2Т_б/(T_1/2 + T_б), (4.1)

где Т_1/2 — период полураспада радионуклида.

Из (4.1) следует, что если период полураспада мал, а период биологического полувыведения велик, то Т_эфф будет определяться Т_1/2 и наоборот. В качестве примера в табл. 4.5 приведены значения эффективного периода полувыведения некоторых
радионуклидов.

Некоторые радионуклиды с течением времени достигают равновесного состояния в организме. 20 радионуклидов не достигают равновесия в организме за период жизни человека (50 — 70 лет) (в табл.4.5. обозначены — *). Радионуклиды с большим периодом полураспада производят постоянное облучение организма, даже после прекращения работы с ними. Особенно опасны те из них, которые концентрируются вблизи костного мозга, в костях (стронций, плутоний).

Сочетание физических и химических свойств данного радионуклида определяют степень его радиотоксичности и, соответственно, величины дозовых пределов.