Тема 3. Основы радиационной, химической, пожарной безопасности

Вопросы:

1. Основные понятия. Фоновое облучение человека и его величина. Лучевая болезнь. Отдаленные последствия облучения. Источники, объекты и действия, от ионизирующих излучений.

2. Основы химической безопасности. Источники химического загрязнения. Виды АХОВ, характер их воздействия на людей и окружающую среду. Общие сведения о химически опасных объектах и последствия аварий на них.

3. Общие понятия о горении и взрыве. Степени пожарной опасности горючих веществ. Пожаро-взрывоопасные объекты и характеристика их очагов поражения.

Список рекомендуемой литературы:

1. Чрезвычайные ситуации: защита населения и территорий. Москва, 2000. Учебное пособие.

2. Чрезвычайные ситуации, краткая характеристика и классификация. Москва. 1997.

3. Емельянов В.М., Коханов В.Н., Некрасов П.А. «Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях». Москва, 2003.

Вопрос 1.Основные понятия. Фоновое облучение человека и его величина. Лучевая болезнь. Отдаленные последствия облучения. Источники, объекты и действия, от ионизирующих излучений.

РОО - объект, на котором перерабатывают, используют, тран­спортируют радиоактивные вещества СРВ, при аварии, на котором или его разрушении может произойти облучение ионизирующим излуче­нием или радиоактивное загрязнение людей, сельскохозяйственных животных и растений, объектов экономики, а также окружающей природной среды.

Такими объектами в России являются: 69 энергоблоков на 9 АЭС, из исследовательских ядерных установок, 13 промышленных предприя­тий ядерно-топливного цикла, около 13 других предприятий, осу­ществляющих деятельность с использованием РВ.

Несмотря на принимаемые меры полностью избежать аварий на РОО пока не удается.

Радиационная авария (РА) - авария на РОО приводящая к выходу или выбросу радиоактивных веществ и ионизирующих излучений за предусмотренные проектом данного объекта, границы в количествах, превышающих установленные пределы безопасности его эксплуатации.

Последствия РА обусловлены ее поражающими факторами. Основ­ными ПФ радиационной аварии являются радиационное воздействие и радиационное загрязнение.

Поражающими факторами аварии, как правило, будут:

- на объекте аварии – ионизирующее излучение как непосредственно при выбросе радиоактивных веществ, так и при радиоактивном загрязнении территории объекта; ударная волна (при наличии взрыва при аварии); тепловое воздействие и воздействие продуктов сгорания (при наличии пожаров при аварии);

- вне объекта аварии – ионизирующее излучение как поражающий фактор радиоактивного загрязнения окружающей среды.

Из всех поражающих факторов, возникающих в результате аварии на РОО (ЯОО), наибольшую и специфическую опасность для жизни и здоровья людей представляет ионизирующее излучение (ИИ).

Ионизирующие излучения – квантовые (электромагнитные) или корпускулярные (поток элементарных частиц) излучения, под воздействием которых в среде из нейтральных атомов и молекул образуются положительно или отрицательно заряженные частицы – ионы.

При искусственно вызванном распаде ядер вещества (ядерный взрыв, работа ядерного реактора или ускорителя электронных частиц и т.д.) имеет место также нейтронное излучение.

Число пар ионов, создаваемых ионизирующими излучениями в данной среде, отнесённое к единице расстояния, характеризует её удельную ионизацию, а расстояние пройденное от места их образования до места потери частицей избыточной энергии, длину её пробега. Эти характеристики зависят от энергии частиц, их размеров, скорости, а также от среды (вещества), в которой они перемещаются.

Радиоактивность, наблюдающаяся у ядер элементов, существующих в природных условиях, называется естественной, а у изотопов, полученных в результате ядерных реакций, - искусственной.

Виды ионизирующих излучений. Радиоактивные вещества в ходе их распада испускают альфа-, бета-частицы, гамма-излучения и нейтроны.

Альфа частицы – это тяжёлые положительно заряженные ядра гелия, обладающие высокой ионизирующей, но крайне слабой проникающей способностью. Длина их пробега в воздухе составляет 2.5 см, а в биологической ткани – 31 мкм.

Бета-частицы – электроны, имеющие меньшую, чем у альфа- частиц, ионизирующую, но большую проникающую способность. Длина их пробега в воздухе более 15 см. Вместе с тем, они в значительной степени задерживаются одеждой, обувью и кожным эпителием человека.

Гамма и рентгеновское излучение – электромагнитные излучения высокой энергии и сравнительно слабой ионизирующей способности. Они могут проходить сотни метров в воздухе, проникать через преграды из вещества с большой плотностью, в том числе и через тело человека.

Нейтронное излучение – поток энергетически нейтральных частиц – нейтронов, способных вследствие этого беспрепятственно проникать вглубь атомов облучаемого вещества. Достигая ядер атомов, нейтроны либо поглощаются ими, либо рассеиваются на них, теряя значительную часть энергии и скорость. Особенно большое количество энергии (до 50%) нейтроны теряют при столкновении с почти равными им по весу ядрами атомов элементов. Поэтому вещества, имеющие минимальное количество электронов вокруг ядра (вода, графит, азот), широко используются как для защиты от нейтронного излучения, так и для замедления движения нейтронов.

Нейтронный поток так же, как и гамма-излучение, обладает большой проникающей способностью через различные вещества и преграды, в том числе и через тело человека. При этом в результате облучения нейтронами атомных ядер химических элементов окружающей среды возникает наведенная радиация, когда последние сами становятся источниками ионизирующих излучений.

Источники ионизирующих излучений. Все источники ионизирующих излучений делятся на природные (естественные) и техногенные, связанные с деятельность человека. К естественнымисточникамотносятся космические источники и природные радионуклиды, создающие природный радиационный фон, за счёт которого человек получает за год дозу около 1,5 мЗв. Источники ионизирующих излучений техногенного характера можно условно разделить на технологические (дающие ионизирующие излучения как побочный продукт) и генерирующие (специально генерирующие ионизирующее излучение). Излучения техногенного характера дают среднегодовую дозу около 1 мЗв. В целом среднее значение суммарной годовой дозы за счёт излучения естественных и техногенных источников составляет 2 – 3 мЗв. Это так называемый естественный техногенно-изменённый радиационный фон (радиационный фон).

Воздействие ионизирующих излучений на население. Облучение, не превышающее значений нормального радиационного фона, не оказывает влияния на здоровье людей. Однако, если облучение вызвано ионизирующим излучением, превышающем значения нормального фона, его воздействие может вызвать серьёзные заболевания и даже лучевую болезнь, вплоть до летального исхода.

Радиационное воздействие на человека.

Вредное воздействие ионизирующего излучения на человеческий организм возможно в результате как внешнего облучения, когда источник излучения находиться вне организма, так и внутреннего, возникающего при попадании радиоактивных веществ внутрь организма (с пищей, пылью или водой). При этом в результате внешнего облучения человек подвергается воздействию ионизирующего излучения только во время пребывания его вблизи от источника излучения. Внутреннее облучение действует длительно, до тех пор, пока радиоактивные вещества не будут выведены из организма естественным путём или в результате радиоактивного распада.

Последствия облучения организма заключаются: в разрыве молекулярных связей; в изменении химической структуры соединений, входящих в состав организма; в образовании химически активных радикалов, обладающих высокой токсичностью; в нарушении структуры генного аппарата клетки. В результате изменяется наследственный код и происходят мутагенные изменения, приводящие к возникновению и развитию злокачественных образований, к наследственным заболеваниям, к врождённым порокам развития детей и появлению мутантов в последующих поколения. Все они могут быть разделены на соматические, когда эффект облучения возникает у облучённого, и наследственные, если он проявляется у потомства.

Характер действия ионизирующих излучений на организм зависит от величины поглощённой дозы, времени облучения, мощности дозы, площади или объёма облучаемых тканей и органов и вида облучения. Опасными являются любые дозы облучения, даже на уровне фоновых. При малых дозах облучения биологический эффект носит стохастический (вероятностный) характер, причём вероятность его пропорциональна дозе, но не имеет дозового порога, а тяжесть заболевания не зависит от неё. При относительно больших дозах облучения биологический эффект носит нестохастический характер, когда имеется наличие дозового порога, выше которого тяжесть поражения уже зависит от величины дозы. Учитывая это обстоятельство, а также то, что вероятность заболевания при малых дозах облучения (в целом) крайне мала, при рассмотрении вопросов защиты населения имеется в виду, в основном, нестохастический характер облучения, когда отрицательные последствия облучения могут быть предотвращены установлением порога дозы.

Фактор времени имеет важнейшее значение для последствий облучения в связи с процессом восстановления, протекающим в тканях и органах. При малой мощности дозы скорость развития поражений соизмерима со скоростью восстановительных процессов. С увеличением мощности дозы процессы восстановления отстают от разрушительных процессов, а это приводит к ускоренному развитию лучевой болезни.

По характеру распределения дозы во времени различают острое пролонгированное, одноразовое и фракционированное облучение. Под острым понимают кратковременное облучение при высокой мощности дозы (децигрей в минуту и более), под пролонгированным – относительно продолжительное облучение при низкой мощности дозы (доли грея в час и менее).

Как острое, так и пролонгированное облучение может быть однократным или фракционированным, когда между дозами облучения имеются интервалы. Кроме того, известно хроническое облучение, проходящее длительно и в малых дозах.

Так как альфа- и бета-излучения обладают незначительной проникающей способностью, они не могут проходить через одежду и кожный покров к внутренним органам человека. Вместе с тем, облучение бета-частицами открытых участков тела человека способно вызывать лучевые ожоги («ядерный загар»), последствиями которых могут быть различные заболевания кожи, вплоть до онкологических. Кроме того, частицы, обладающие наибольшей энергией (в первую очередь бета-частицы), могут проникать через кожу непосредственно в кровоток. Однако наибольшую опасность корпускулярные излучения представляют при внутреннем облучении – попадании их источников внутрь организма (с пищей, водой и пылью). Обладая высокой биологической активностью (особенно α - частицы), альфа- и бета-излучения воздействуют непосредственно на внутренние органы и кровоток. Защита от их воздействия обеспечивается исключением попадания радиоактивных веществ на кожные покровы (защищают любые виды одежды) и внутрь организма (контроль загрязнения воды и продуктов, применение СИДОЗ).

Вследствие способности фотонных излучений и нейтронного потока проходить через преграды, одежду и тело человека, ионизируя все его структуры, они представляют одинаковую опасность и при внешнем, и при внутреннем облучении.

При фотонном облучении степень поражения организма, кроме поглощённой дозы, в значительной мере зависит от площади облучаемой поверхности. Чем меньше её размеры, тем меньше биологический эффект. Так, например, при облучении участка тела площадью 6 см² с дозой 4-5 Зв заметного биологического эффекта не наблюдается, при такой же дозе на всё тело – 50% облучённых может погибнуть.

Считается, что радиация не имеет ни вкуса, ни запаха, однако это справедливо лишь при относительно небольших мощностях дозы. Те, кому приходилось работать при значительных уровнях радиации, заметили, что в этом случае имеются и органолептические её воздействия. Исследования показали, что при мощности дозы более 250 мЗв/ч на воздухе (20 мЗв/ч – в помещении) и по мере дальнейшего её нарастания могут ощущаться: специфический запах (озон), учащение пульса и металлический привкус во рту, наступление эйфории, раздражение носоглотки и глаз, и, наконец, рябь в глазах и чувство уплотнения воздуха, свидетельствующие об очень высоких уровнях радиации (500-1000 мЗв/ч и более).

Радиационные поражения человека с высокой степенью вероятности могут возникать при облучениях, превышающих определённый предел. Так, при общем однократном облучении с дозой в 1 Зв и более у каждого пострадавшего развивается острая лучевая болезнь (ОЛБ). Облучение с дозой 6-10 Зв ведёт к крайне тяжёлой форме ОЛБ, когда без лечения возможен летальный исход. Однако при современных методах лечения надежда на выздоровление есть и при облучении более 6 Зв. Доза в 10 Зв и более считается абсолютно смертельной.

Облучение с эффективной дозой свыше 200 мЗв в течение года рассматривается как потенциально опасное. Лица, подвергшиеся такому облучению, должны немедленно выводиться из зоны облучения и направляться на медицинское обследование.

Ещё раз подведём итог вышеизложенному, рассмотрим радиационное воздействие на человека. Оносостоит в ионизации тка­ней его тела и возникновении лучевой болезни различных степеней.

При этом, прежде всего, поражаются кроветворные органы, в результате чего наступает кислородный голод тканей, резко снижа­ется иммунная защищенность организма, ухудшается свертываемость крови.

Поражающее действие ПР на людей заключается в ионизации атомов и молекул биологической ткани гамма - излучением и нейтро­нами, в результате чего нарушается нормальный обмен веществ и изменяется характер жизнедеятельности клеток, отдельных органов и систем организма, что приводит к возникновению специфического заболевания - лучевой болезни.

В зависимости от поглощенной биологическими тканями организ­ма дозы различаются четыре степени лучевой болезни.

Поглощенная доза (Д) характеризуется количеством энергии, поглощенной тканями организма человека.

Единицей ее измерения в системе СИ является Грэй (Гр), а внесистемной - рад. I Гр = 100 рад = I Дж/кг.

Лучевая болезнь первой степени возникает при Д = 150-200 рад., скрытый период продолжается 2-3 недели, после чего появляются недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, периодическое повышение температуры. Болезнь излечима.

Лучевая болезнь второй степени возникает при Д = 250-400рад. скрытый период длится около недели. Признаки заболевания выражены более ярко. При активном лечении излечение наступает через 1,5-2 месяца.

Лучевая болезнь третьей степени наступает при Д =400-700 рад, Болезнь протекает интенсивно и тяжело. Выздоровление может насту­пить через 6-8 месяцев.

Лучевая болезнь четвертой степени наступает при Д более 700 рад. Является наиболее опасной. Без лечения оканчивается смертью в течение 2 недель.

Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, посто­янно подвергаются воздействию ионизирующих излучений (ИИ) от естественных источников космических излучений и естественных РВ, распространенных на поверхности и в недрах Земли, в атмосфе­ре, воде, растениях и организмах: всех живых существ, населяю­щих планету.

Естественные источники ИИ образуют радиационный фон.

Воздействие ионизирующих лучей на окружающую среду.

Радиоактивное загрязнение среды приводит к выводу из хозяйственного оборота значительных площадей на длительные сроки (пять периодов полураспада основных загрязнителей) и требует больших материальных затрат на проведение мероприятий по защите населения, проживающего на данной территории, и принятие мер по локализации и ликвидации загрязнения.

Ситуация приобретает чрезвычайный характер, когда в результате радиационных аварий радиоактивные вещества попадают в окружающую среду в большом количестве и загрязнению подвергаются обширные территории. Крупнейшими радиационными авариями в России (в СССР) являлись: взрыв ёмкостей с жидкими радиоактивными отходами на предприятии «Маяк» в 1957г., который привёл к выбросу активностью 2 Мки, загрязнению территории площадью в 20 тыс. км² и отселению 10,5 тыс. человек, а также катастрофа на ЧАЭС с выбросом активностью 70 Мки, приведшая радиоактивному загрязнению обширных территорий Белоруссии, Украины и России.