Радиоактивное излучение

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

История радиоактивности.

Радиоактивное излучение. Его виды.

Воздействие радиации на ткани живого организма

Предельно допустимые дозы облучения

Естественные источники радиации

Космическое излучение

Внутреннее облучение от радионуклидов земного происхождения

Радиация от источников, созданных человеком

Испытания ядерного оружия

Атомная энергетика

Воздействие радиации на человека

Радиационный риск при облучении в малых дозах

Меры защиты

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Радиация играет огромную роль в развитии цивилизации на данном историческом этапе. Благодаря явлению радиоактивности был совершен существенный прорыв в области медицины и в различных отраслях промышленности, включая энергетику.

Но одновременно с этим стали всё отчётливее проявляться негативные стороны свойств радиоактивных элементов: выяснилось, отрицательное влияния радиации на здоровье. Подобный факт не мог пройти мимо внимания общественности. И чем больше становилось известно о действии радиации на человеческий организм и окружающую среду, тем противоречивее становились мнения о том, насколько большую роль должна играть радиация в различных сферах человеческой деятельности.

К сожалению, отсутствие достоверной информации вызывает неадекватное восприятие данной проблемы. Радиоактивность следует рассматривать как неотъемлемую часть нашей жизни, но без знания закономерностей процессов, связанных с радиационным излучением, невозможно реально оценить ситуацию.

Таким образом, проблема радиационного загрязнения стала одной из наиболее актуальных проблем нашего времени.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

История радиоактивности

В 1895 г. Вильгельм Рёнтген открыл рентгеновские лучи, а в 1896 г. Антуан Беккерель открыл радиоактивность. В 1903 г. Джозеф Томсон зафиксировал радиоактивность колодезной воды. Позже оказалось, что воды многих известных курортных источников тоже радиоактивны. В 1898 г. Пьер и Мария Кюри открыли радий. Радиоактивность целебной воды была объяснена "эманацией радия" (радиоактивным газом, который мы сегодня называем радоном). Врачи перечисляли болезни, которые лечит эта живая вода: различных форм подагры и ревматизма, невралгию, желудочную диспепсию, хронический понос, хронические поражения кожи. Радиоактивность предотвращает безумие, вызывает благородные эмоции, замедляет приход старости и позволяет радоваться жизни.

Однако воду из целебных источников приходилось использовать на месте. Радон из бутылок улетучивался в атмосферу и довольно быстро распадался. Решение было найдено. Например, в продажу поступили бутылочки с раствором радия (в основном радия-226). В каждой бутылочке 60 см2 воды с растворенным в ней 2 мкг радия. Радий постоянно распадался, образовывался радон. [4]

В 1920-х и начале 1930-х, в продажу, например в США, поступили содержащие радий мази, косметические кремы, зубные пасты (считалось, что они помогают против кариеса и улучшают пищеварение), беруши, шоколадные батончики, мыло, суппозитории, и даже противозачаточные средства.

Впервые природу воздействия радиации на живой организм установили в 1925 году русские ученые Р.С.Филиппов и Р.А Надсон, изучая дрожжи. Два года спустя их открытие подтвердил американский генетик Г.Д.Меллер на дрозофиле. Оказалось, что радиоактивное излучение оказывает сильное мутагенное воздействие на живые клетки, многократно ускоряя их спонтанные мутации.

Международный знак радиации впервые появился в 1946 году в радиационной лаборатории университета Калифорнии в Беркли. В то время знак был пурпурным на синем фоне. Современная версия -- чёрный знак на жёлтом фоне. 19 февраля 2007 года IAEA и ISO анонсировали новый символ ионизирующей радиации в придачу к традиционному. (Рис. 6 и 7) [8]

Радиоактивное излучение. Его виды

Радиамция (от лат. radiвtiф «сияние», «излучение») - обобщенное понятие. Оно включает различные виды излучений, часть которых встречается природе, другие получаются искусственным путем.

Прежде всего следует различать корпускулярное излучение состоящее из частиц с массой отличной от нуля, и электромагнитное излучение. Корпускулярное излучение может состоять как из заряженных, так и из нейтральных частиц.

Различают следующие виды корпускулярного излучение:

1. Альфа-излучение - представляет собой ядра гелия, которые испускаются при радиоактивном распаде элементов тяжелее свинца или образуются в ядерных реакциях.

2. Бета-излучение - это электроны или позитроны, которые образуются при бета-распаде различных элементов от самых легких (нейтрон) до самых тяжелых.

3. Космическое излучение приходит на Землю из космоса. В его состав входят преимущественно протоны и ядра гелия. Более тяжелые элементы составляют менее 1%. Проникая вглубь атмосферы, космическое излучение взаимодействует с ядрами, входящими состав атмосферы, и образует потоки вторичных частиц (мезоны, гамма-кванты, нейтроны и др.).

4. Нейтроны образуются в ядерных реакциях (в ядерных реакторах и в других промышленных и исследовательских установках, а также при ядерных взрывах).

5. Продукты деления содержатся в радиоактивных отходах переработанного топлива ядерных реакторов.

6. Протоны, ионы. В основном получаются на ускорителях.

Электромагнитное излучение имеет широкий спектр энергий и различные источники: гамма-излучение атомных ядер и тормозное излучение ускоренных электронов, радиоволны (табл.1). [2]

Различные виды радиации по разному взаимодействуют с веществом в зависимости от типа испускаемых частиц, их заряда, массы и энергии. Заряженные частицы ионизируют атомы вещества, взаимодействуя с атомными электронами. Нейтроны и гамма-кванты, сталкиваясь с заряженными частицами в веществе, передают им свою энергию, в случае гамма-квантов возможно также рождение электрон-позитронных пар. Эти вторичные заряженные частицы, тормозясь в веществе, вызывают его ионизацию.

Воздействие излучения на вещество на промежуточном этапе приводит к образованию быстрых заряженных частиц и ионов. Радиационные повреждения вызываются в основном этими вторичными частицами, так как они взаимодействуют с большим количеством атомов, чем частицы первичного излучения. В конечном итоге энергия первичной частицы трансформируется в кинетическую энергию большого количества атомов среды и приводит к ее разогреву и ионизации.

Воздействие радиации на ткани живого организма

В реакции организма на облучение можно выделить четыре фазы.

Первая, физическая фаза ионизации и возбуждения атомов длится 10-13 сек (все фазы занимают примерно такое же время). Вo второй, химико-физической фазе образуются высокоактивные в химическом отношении радикалы, которые, взаимодействуя с различными соединениями, дают начало вторичным радикалам, имеющим значительно большие по сравнению с первичными сроки жизни. В третьей, химической фазе, образовавшиеся радикалы, вступают в реакции с органическими молекулами клеток, что приводит к изменению биологических свойств молекул.

Описанные процессы первых трех фаз являются первичными и определяют дальнейшее развитие лучевого поражения. В следующей за ними четвертой, биологической фазе химические изменения молекул преобразуются в клеточные изменения. Наиболее чувствительным к облучению является ядро клетки, а наибольшие последствия вызывает повреждение ДНК, содержащей наследственную информацию. Время протекания четвертой фазы очень различно и в зависимости от условий может растянуться на годы или даже на всю жизнь.

Различные виды излучений характеризуются различной биологической эффективностью, что связано с отличиями в их проникающей способности (рис. 1) и характером передачи энергии органам и тканям живого объекта, состоящего в основном из легких элементов.

Альфа-излучение имеет малую длину пробега частиц и характеризуется слабой проникающей способностью. Оно не может проникнуть сквозь кожные покровы. Пробег альфа-частиц с энергией 4 Мэв в воздухе составляет 2.5 см, а в биологической ткани лишь 31 мкм. Альфа-излучающие нуклиды представляют большую опасность при поступлении внутрь организма через органы дыхания и пищеварения, открытые раны и ожоговые поверхности.

Бета-излучение обладает большей проникающей способностью. Пробег бета-частиц в воздухе может достигать нескольких метров, а в биологической ткани нескольких сантиметров. Так пробег электронов с энергией 4 Мэв в воздухе составляет 17.8 м, а в биологической ткани 2.6 см.

Гамма-излучение имеет еще более высокую проникающую способность. Под его действием происходит облучение всего организма. [5]

Предельно допустимые дозы облучения

Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. Для его количественной оценки введены специальные единицы, которые делятся на внесистемные и единицы в системе СИ. (Табл. 2)

По отношению к облучению население делится на 3 категории.

Категория А облучаемых лиц или персонал (профессиональные работники) - лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений.

Категория Б облучаемых лиц или ограниченная часть населения - лица, которые не работают непосредственно с источниками ионизирующего излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений.

Категория В облучаемых лиц или население - население страны, республики, края или области.

Устанавливается три группы критических органов:

1 группа - все тело, гонады и красный костный мозг.

2 группа - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам.

3 группа - кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы.

Дозовые пределы облучения для разных категорий лиц даны в таблице 3.

Помимо основных дозовых пределов для оценки влияния излучения используют производные нормативы и контрольные уровни. Расчет допустимого содержания радионуклида в организме проводят с учетом его радиотоксичности и непревышения ПДД в критическом органе. Контрольные уровни должны обеспечивать такие низкие уровни облучения, какие можно достичь при соблюдении основных дозовых пределов.

Для категории А (персонала) установлены:

- предельно допустимое годовое поступление ПДП радионуклида через органы дыхания;

- допустимое содержание радионуклида в критическом органе ДСА;

- допустимая мощность дозы излучения ДМДА;

- допустимая плотность потока частиц ДППА;

- допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида в воздухе рабочей зоны ДКА;

- допустимое загрязнение кожных покровов, спецодежды и рабочих поверхностей ДЗА .

Для категории Б (ограниченной части населения) установлены:

- предел годового поступления ПГП радионуклида через органы дыхания или пищеварения;

- допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида ДКБ в атмосферном воздухе и воде;

- допустимая мощность дозы ДМДБ;

- допустимая плотность потока частиц ДППБ;

- допустимое загрязнение кожных покровов, одежды и поверхностей ДЗБ .

Численные значения допустимых уровней в полном объеме содержатся в "Нормах радиационной безопасности". [3]

Естественные источники радиации

Жизнь на Земле возникла и продолжает развиваться в условиях постоянного облучения. Радиационный фон Земли складывается из трех компонентов :

1. космическое излучение;

2. излучение от рассеянных в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды природных радионуклидов;

3. излучение от искусственных (техногенных) радионуклидов.

Облучение по критерию месторасположения источников излучения делится на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение обусловлено источниками, расположенными вне тела человека. Источниками внешнего облучения являются космическое излучение и наземные источники. Источником внутреннего облучения являются радионуклиды, находящиеся в организме человека. [2]

Космическое излучение

Космическое излучение складывается из частиц, захваченных магнитным полем Земли, галактического космического излучения и корпускулярного излучения Солнца. В его состав входят в основном электроны, протоны и альфа-частицы. Это так называемое первичное космическое излучение, взаимодействуя с атмосферой Земли, порождает вторичное излучение. В результате на уровне моря излучение состоит почти полностью из мюонов (подавляющая часть) и нейтронов.

Поглощенная мощность дозы космического излучения в воздухе на уровне моря равна 32 нГр/час и формируется в основном мюонами. Для нейтронов на уровне моря мощность поглощенной дозы составляет 0.8 нГр/час и мощность эквивалентной дозы составляет 2.4 нЗв/час. За счет космического излучения большинство населения получает дозу, равную около 0.35 мЗв в год.

Космическому внешнему облучению подвергается вся поверхность Земли. Однако облучение это неравномерно. Интенсивность космического излучения зависит от солнечной активности, географического положения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря. Наиболее интенсивно оно на Северном и Южном полюсах, менее интенсивно в экваториальных областях. Причина этого - магнитное поле Земли, отклоняющее заряженные частицы космического излучения. Наибольший эффект действия космического внешнего облучения связан с зависимостью космического излучения от высоты (рис.2).

Солнечные вспышки представляют большую радиационную опасность во время космических полетов. Космические лучи, идущие от Солнца, в основном состоят из протонов широкого энергетического спектра (энергия протонов до 100 МзВ), Заряженные частицы от Солнца способны достигать Земли через 15-20 мин после того, как вспышка на его поверхности становится видимой. Длительность вспышки может достигать нескольких часов.

Величина дозы радиоактивного облучения, получаемая человеком, зависит от географического местоположения, образа жизни и характера труда. Например, на высоте 8 км мощность эффективной дозы составляет 2 мкЗв/час, что приводит к дополнительному облучению при авиаперевозках.

При трансконтинентальном перелете на обычном турбовинтовом самолете, летящем со скоростью ниже скорости звука (Тполета ? 7.5 часа), индивидуальная доза, получаемая пассажиром (50 мкЗв), на 20 % больше, чем доза, полученная пассажиром сверхзвукового самолета (Тполета ? 2.5 часа) (40 мкЗв), хотя последний подвергается более интенсивному облучению из-за большей высоты полета. Коллективная эффективная доза от глобальных авиаперевозок достигает 104 чел-Зв, что составляет на душу населения в мире в среднем около 1 мкЗв за год, а в Северной Америке около 10 мкЗв. [2]

Космогенные радионуклиды

В результате ядерных реакций, идущих в атмосфере (а частично и в литосфере) под влиянием космических лучей, образуются радиоактивные ядра - космогенные радионуклиды. Например:

n + 14N 3H + 12C , p + 14N n + 14C

В создание дозы наибольший вклад вносят 3H, 7Be, 14C и 22Na которые поступают вместе с пищей в организм человека (табл.3)

Взрослый человек потребляет с пищей 95 кг углерода в год при средней активности на единицу массы углерода 230 Бк/кг. Суммарный вклад космогенных радионуклидов в индивидуальную дозу составляет около 15 мкЗв/год.

Внутреннее облучение от радионуклидов земного происхождения

В организме человека постоянно присутствуют радионуклиды земного происхождения, поступающие через органы дыхания и пищеварения. Наибольший вклад в формирование дозы внутреннего облучения вносят 40К, 87Rb, и нуклиды рядов распада 238U и 232Th (табл.4).

Средняя доза внутреннего облучения за счет радионуклидов земного происхождения составляет 1.35 мЗв/год. Наибольший вклад (около 3/4 годовой дозы) дают не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ радон и продукты его распада. Поступив в организм при вдохе, он вызывает облучение слизистых тканей легких. Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрации в наружном воздухе существенно различается для различных точек Земного шара. Однако большую часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом непроветриваемом помещении. В зонах с благоприятным климатом концентрация для радона в закрытых помещениях в среднем примерно в 8 раз выше, чем в наружном воздухе. Источниками радона являются также строительные материалы. Так, например, большой удельной радиоактивностью обладают гранит и пемза, кальций-силикатрий, шлак и ряд других материалов. Радон проникает в помещение из земли и через различные трещины в межэтажных перекрытиях, через вентиляционные каналы и т.д. Источниками поступления радона в жилые помещения являются также природный газ и вода (табл. 5).

Доля домов, внутри которых концентрация радона и его ядерных продуктов равна от 103 до 104 Бк/см3, составляет от 0.01 до 0.1% в различных странах. Это означает, что значительное число людей подвергаются заметному облучению из-за высокой концентрации радона внутри домов, где они живут.

В качестве удобрений ежегодно используются несколько десятков млн. тонн фосфатов. Большинство разрабатываемых в настоящее время фосфатных месторождений содержит уран, присутствующий в довольно высокой концентрации. Содержащиеся в удобрениях радиоизотопы проникают из почвы в пищевые продукты, приводят к повышению радиоактивности молока и других продуктов питания.

Таким образом, эффективная доза от внутреннего облучения за счет естественных источников (1.35 мЗв/год) в среднем примерно в два раза превышает дозу внешнего облучения от них (0.65 мЗв/год). Следовательно, суммарная доза внешнего и внутреннего облучения от естественных источников радиации в среднем равна 2 мЗв/год. Для отдельных контингентов населения она может быть выше. Причем максимальное превышение над средним уровнем может достигать одного порядка. [6]

Радиация от источников, созданных человеком

В результате деятельности человека во внешней среде появились искусственные радионуклиды и источники излучения. В природную среду стали поступать в больших количествах естественные радионуклиды, извлекаемые из недр Земли вместе с углем, газом, нефтью, минеральными удобрениями, строительными материалами. Сюда относятся геотермические электростанции, создающие в среднем выброс около 4*1014 Бк изотопа 222Rn на 1 ГВт выработанной электроэнергии; фосфорные удобрения, содержащие 226Ra и 238U (до 70 Бк/кг в Кольском апатите и 400 Бк/кг в фосфорите); уголь, сжигаемый в жилых домах и электростанциях, содержит естественные радионуклиды 40К, 232U и 238U в равновесии с их продуктами распада. Роль различных искусственных источников излучений в создании радиационного фона иллюстрируется таблицей 6.

За последние несколько десятилетий человек создал несколько тысяч радионуклидов и начал использовать их в научных исследованиях, в технике, медицинских целях и др. Это приводит к увеличению дозы облучения, получаемой как отдельными людьми, так и населением в целом.

В настоящее время основной вклад в дозу от источников, созданных человеком, вносит внешнее радиактивное облучение при диагностике и лечении. В развитых странах на каждую тысячу населения приходятся от 300 до 900 таких обследований в год, не считая массовой флюорографии и рентгенологических обследований зубов.

Для исследования различных процессов, протекающих в организме и для диагностики опухолей используются также радиоизотопы, вводимые в организм человека. В промышленно развитых странах ориентировочно проводится 10 - 40 обследований на 1 млн. жителей в год. Коллективные эффективные эквивалентные дозы составляют 20 чел-Зв на 1 млн. жителей в Австралии и 150 чел-Зв в США.

Средняя эффективная эквивалентная доза, получаемая от всех источников облучения в медицине, в промышленно развитых странах составляет 1 мЗв в год на каждого жителя, т.е. примерно половину средней дозы от естественных источников. [7]

Испытания ядерного оружия

Радиологические последствия испытаний ядерного оружия определяются количеством испытаний, суммарными энерговыделением и активностью осколков деления, видами взрывов (воздушные, наземные, подводные, надводные, подземные) и геофизическими факторами окружающей среды в период испытаний (район, метеообстановка, миграция радионуклидов и др.). Испытания ядерного оружия, которые особенно интенсивно проводились в период 1954-1958 и 1961-1962 гг. стали одной из основных причин повышения радиационного фона Земли и, как следствие этого, глобального повышения доз внешнего и внутреннего облучения населения.

В США, СССР, Франции, Великобритании и Китае в общей сложности проведено не менее 2060 испытаний атомных и термоядерных зарядов в атмосфере, под водой и в недрах Земли, из них непосредственно в атмосфере 501 испытание. Испытания в атмосфере в СССР были завершены в 1962 г., подземные взрывы на Семипалатинском полигоне - в 1989 г., на Северном полигоне - в 1990 г. Франция и Китай до последнего времени продолжали испытывать ядерное оружие. По оценкам во второй половине 20-го века за счет ядерных испытаний во внешнюю среду поступило 1.81*1021 Бк продуктов ядерного деления (ПЯД), из них на долю атмосферных испытаний приходится 99.84 %. Распространение радионуклидов приняло планетарные масштабы (Рис. 3, 4 ).

Продукты ядерного деления (ПЯД) представляют собой сложную смесь более чем 200 радиоактивных изотопов 36 элементов (от цинка до гадолиния). Большую часть активности составляют короткоживущие радионуклиды. Так, через 7, через 49 и через 343 суток после взрыва активность ПЯД снижается соответственно в 10, 100 и 1000 раз по сравнению с активностью через час после взрыва. Кроме ПЯД радиоактивное загрязнение обусловлено радионуклидами наведенной активности ( 3Н,14С, 28Al, 24Nа, 56Mn, 59Fe, 60Cо и др.) и неразделившейся частью урана и плутония. Особенно велика роль наведенной активности при термоядерных взрывах.

При ядерных взрывах в атмосфере значительная часть осадков (при наземных взрывах до 50%) выпадает вблизи района испытаний. Часть радиоактивных веществ задерживается в нижней части атмосферы и под действием ветра перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе примерно месяц, радиоактивные вещества во время этого перемещения постепенно выпадают на Землю. Большая часть радионуклидов выбрасывается в стратосферу (на высоту 10-15 км), где происходит их глобальное рассеивание и в значительной степени распад. Нераспавшиеся радионуклиды выпадают по всей поверхности Земли. Дозы облучения населения от глобальных выпадений незначительны (табл. 7). [7]

Атомная энергетика

радиоактивный облучение радионуклид организм

Источником облучения, вокруг которого ведутся наиболее интенсивные споры, являются атомные электростанции. Преимущество атомной энергетики состоит в том, что она требует существенно меньших количеств исходного сырья и земельных площадей, чем тепловые станции, не загрязняет атмосферу дымом и сажей. Опасность состоит в возможности возникновения катастрофических аварий реактора, а также в реально не решенной проблеме утилизации радиоактивных отходов и утечке в окружающую среду небольшого количества радиоактивности.

К концу 1984 г. в 26 странах работало 345 ядерных реакторов, вырабатывающих электроэнергию. Их мощность составляла 220 ГВт или 13% суммарной мощности всех источников электроэнергии. К 1994 году в мире работало 432 атомных реактора, их суммарная мощность составила 340 ГВт.

В процессе работы ядерных реакторов в них накапливается огромное количество продуктов ядерного деления и трансурановых элементов.

В условиях нормальной эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов во внешнюю среду незначительны и состоят в основном из радионуклидов йода и инертных радиоактивных газов (Хе, Сг), периоды полураспада которых (за исключением изотопа 85Кг) в основном не превышают нескольких суток. Эти нуклиды образуются в процессе деления урана и могут просачиваться через микротрещины в оболочках твэлов (тепловыделяющие элементы, содержащие внутри себя уран).

90% всей дозы облучения, возможной в результате выброса на атомной станции и обусловленной короткоживущими изотопами (йод, ИРГ), население получает в течение года после выброса, 98% - в течение 5 лет. Почти вся доза приходится на людей, живущих вблизи АЭС.

Долгоживущие продукты выброса (137Сз, 90Ce,85Кг и др.) распространяются по всему земному шару. Оценка ожидаемой коллективной эквивалентной дозы от облучения такими изотопами составляет 670 чел-Зв на каждый ГигаВатт вырабатываемой электроэнергии.

Самая первая крупная авария на атомной электростанции произошла в штате Онтарио, Канада 12 декабря в 1952 году.

В результате перегрева и частичного расплавления активной зоны огромное количество продуктов деления попали в окружающую среду, а радиоактивно загрязнённая вода была сброшена прямо на землю около реки Оттава.

В результате утечки радиоактивных материалов из лаборатории по производству плутония (Ливерпуль, Великобритания), заболели раком и погибли 39 человек.

В 1969 году в Швейцарии на подземном ядерном реакторе произошла значительная утечка радиации. В этом же году во Франции при перегрузке топлива на работающем реакторе АЭС «Сант-Лаурен» по ошибке оператора в топливный канал была загружена не тепловыделяющая сборка, а устройство для регулирования расхода газов. По этой причине около 50 килограммов расплавленного топлива попало внутрь корпуса реактора и произошёл выброс радиации во внешнюю среду. Реактор остановили на один год.

20 марта 1975 года произошёл пожар на одной из самых крупных атомной электростанции Америки в г.Декатур произошёл пожар. Он длился 7 часов и за это время были выведены из строя более чем на год два реакторных блока. Этот пожар произошёл из-за воспламенения кабельных вводов, проходивших через стену реакторного зала, что явилось следствием несоблюдения мер безопасности при герметизации вводов.

30 ноября этого же года произошла авария на Ленинградской атомной электростанции в г.Сосновый Бор. Из-за расплавления нескольких тепловыводящих элементов в одном из технологических каналов, частично разрушилась активная зона реактора первого энергоблока и произошёл выброс большого количества радиоактивных веществ. На этой же атомной электростанции в 1987г. Произошло несанкционированное увеличение мощности реактора и выброс радиоактивных веществ в окружающую среду.

На чехословацкой атомной электростанции в г.Ясловске-Богунице произошли сразу две аварии в 1976 и 1977 годах. Первая авария случилась из-за перегрузки топлива, вторая - при загрузке ядерного топлива на первом энергоблоке. После этих аварий электростанция была закрыта.

В результате сбоев в работе оборудования и ошибок операторов на втором энергоблоке атомной электростанции Three Vile Island в г.Харрисбург в США произошла крупнейшая авария. Произошло расплавление 53 процентов активной зоны реактора и в атмосферу попали радиоактивные газы - ксенон и йод. В протекающую рядом реку было сброшено 185 кубометров слаборадиоактивной воды, были эвакуированы 200 тысяч человек из близлежащих районов. На атомной электростанции TVA Sequoyah произошла утечка 40 тыс. литров радиоактивных материалов.

В 1981 года при аварии на электростанции Tsugura в Японии разные дозы радиации получили 56 рабочих, ещё 278 работников атомной электростанции получили повышенное радиоактивное облучение при аварийно-восстановительных работах. Пострадали люди при повреждении контейнера с радиоактивными веществами на электростанции Kerr - McGee в США.

Но, наверное, самая страшная авария произошла на атомной электростанции в Чернобыле. В результате двух мощных взрывов на четвёртом блоке атомной электростанции разрушились часть реакторного блока и машинного зала.

Трагедия случилась 26 апреля 1986 года. В окружающую среду было выброшено около 190 тонн радиоактивных веществ. Разные дозы радиоактивного заражения получили десятки тысяч человек, многие из которых впоследствии стали инвалидами, сразу погибли 28 человек (пожарные и работники станции), более 400 тысяч человек были эвакуированы из зоны заражения. Огромные территории (более 160 тыс. квадратных километров) были подвергнуты сильному радиоактивному заражению.

Считается, что эта авария самая масштабная в истории развития ядерной энергетики. Помимо гибели людей и загрязнения окружающей среды страна потеряла крупнейшую энергостанцию. На тот момент она действительно была крупнейшей в СССР. В результате возник энергетический кризис, который долгое время не могли решить.

Ещё две аварии на Чернобыльской атомной электростанции произошли в этом же году - пожар на аварийном четвёртом блоке и сход с рельсов спецвагона с отработанным ядерным топливом. [8]

Авария на АЭС Фукусима-1 -- крупная радиационная авария (по заявлению японских официальных лиц -- 7-го уровня по шкале INES), произошедшая 11 марта 2011 года в результате сильнейшего в истории Японии землетрясения и последовавшего за ним цунами. Землетрясение и удар цунами вывели из строя внешние средства электроснабжения и резервные дизельные генераторы, что явилось причиной неработоспособности всех систем нормального и аварийного охлаждения и привело к расплавлению активной зоны реакторов на энергоблоках 1, 2 и 3 в первые дни развития аварии.

Воздействие радиации на человека

Эффекты воздействия радиации на человека обычно делятся на две категории (Табл. 9):

1) Соматические (телесные) - возникающие в организме человека, который подвергался облучению.

2) Генетические - связанные с повреждением генетического аппарата и проявляющиеся в следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки человека, подвергшегося облучению.

Различают пороговые (детерминированные) и стохастические эффекты. Первые возникают когда число клеток, погибших в результате облучения, потерявших способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором заметно нарушаются функции пораженных органов. Зависимость тяжести нарушения от величины дозы облучения показана в таблице 10.

Хроническое облучение слабее действует на живой организм по сравнению с однократным облучением в той же дозе, что связано с постоянно идущими процессами восстановления радиационных повреждений. Считается, что примерно 90% радиационных повреждений восстанавливается.

Стохастические (вероятностные) эффекты, такие как злокачественные новообразования, генетические нарушения, могут возникать при любых дозах облучения. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления. Для количественной оценки частоты возможных стохастических эффектов принята консервативная гипотеза о линейной беспороговой зависимости вероятности отдаленных последствий от дозы облучения с коэффициентом риска около 7 *10-2 /Зв.

Радионуклиды накапливаются в органах неравномерно. В процессе обмена веществ в организме человека они замещают атомы стабильных элементов в различных структурах клеток, биологически активных соединениях, что приводит к высоким локальным дозам. При распаде радионуклида образуются изотопы химических элементов, принадлежащие соседним группам периодической системы, что может привести к разрыву химических связей и перестройке молекул. Эффект радиационного воздействия может проявиться совсем не в том месте, которое подвергалось облучению. Превышение дозы радиации может привести к угнетению иммунной системы организма и сделать его восприимчивым к различным заболеваниям. При облучении повышается также вероятность появления злокачественных опухолей.

Организм при поступлении продуктов ядерного деления подвергается длительному, убывающему по интенсивности, облучению.

Наиболее интенсивно облучаются органы, через которые поступили радионуклиды в организм (органы дыхания и пищеварения), а также щитовидная железа и печень. Дозы, поглощенные в них, на 1-3 порядка выше, чем в других органах и тканях. По способности концентрировать всосавшиеся продукты деления основные органы можно расположить в следующий ряд:

щитовидная железа > печень > скелет > мышцы.

Так, в щитовидной железе накапливается до 30% всосавшихся продуктов деления, преимущественно радиоизотопов йода.

По концентрации радионуклидов на втором месте после щитовидной железы находится печень. Доза облучения, полученная этим органом, преимущественно обусловлена радионуклидами 99Мо,132Te,131I, 132I, 140Bа, 140Lа.

Основным начальным звеном многих пищевых цепей является загрязнение поверхности почвы и растений. Продукты питания животного происхождения - один из основных источников попадания радионуклидов к человеку. (Рис.6)

Исследования, охватившие примерно 100000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, показывают, что рак - наиболее серьезное последствие облучения человека при малых дозах. Первыми среди раковых заболеваний, поражающих население, стоят лейкозы (рис. 7).

Данные по генетическим последствиям облучения весьма неопределенны. Ионизирующее излучение может порождать жизнеспособные клетки, которые будут передавать то или иное изменение из поколения в поколение. Однако анализ этот затруднен, так как примерно 10% всех новорожденных имеют те или иные генетические дефекты и трудно выделить случаи, обусловленные действием радиации. Экспертные оценки показывают, что хроническое облучение при дозе 1 Грей, полученной в течение 30 лет, приводит к появлению около 2000 случаев генетических заболеваний на каждый миллион новорожденных среди детей тех, кто подвергался облучению. [1]

Радиационный риск при облучении в малых дозах

О биологическом значении естественного фона Земли существуют противоречивые суждения. Согласно одним воззрениям фоновое облучение вредно, согласно другим оно является необходимым фактором возникновения и эволюции жизни на Земле.

Облучение от антропогенных источников ИИ, как и от естественных, носит хронический комбинированный характер - сочетание внешнего и внутреннего облучения от радионуклидов, поступающих в организм преимущественно с продуктами питания.

Дозы облучения населения от техногенных источников, в подавляющем большинстве случаев можно отнести к категории малых. Малыми дозами можно считать дозы в 0,1 Зв и меньше с мощностью дозы 0,1 Зв/год и меньше.

Оценка стохастических эффектов, главным образом канцерогенных, в настоящее время базируется на линейной беспороговой концепции (ЛБК). Считают, что ИИ независимо от дозы и мощности дозы являются абсолютно вредным фактором. Облучение в любой дозе, отличной от нуля, связано с риском возможного канцерогенного действия, проявляющегося в отдалённые сроки после облучения. Тяжесть стохастических эффектов таким образом не зависит от дозы. Вероятность их возникновения повышается с дозой, начиная с нуля, достигая даже 100 % с возрастанием дозы, а затем убывает вследствие гибели всё большего числа трансформированных клеток от облучения. Этой концепции придерживаются МКРЗ, НКДАР при ООН и Национальная КРЗ РФ. Прямых доказательств такого подхода к оценке малых доз радиации и низких мощностей доз нет.

Среди материалов эпидемиологических наблюдений особое значение имеют наблюдения за пострадавшими при атомных бомбардировках в Японии. По данным многолетних наблюдений заболеваемость у лиц, облучённых в дозах ниже 200 мГр, статистически недостоверно отличается от заболеваемости в контрольной группе необлучённых и даже отмечается тенденция к её более низкому уровню. В официальных публикациях НКДАР, основанных на ретроспективных оценках, отмечается, что для общей когорты пострадавших, включая все возрастные группы на момент облучения, нижней границей достоверного повышения риска смерти от рака является доза 200 мГр. При этом не учитываются другие осложняющие вредные агенты и прежде всего сильный эмоциональный стресс не только в момент бомбардировки, но и в последующие сроки. Тем не менее существуют данные медицинских наблюдений, свидетельствующие о высокой радиочувствительности плода.

Обширные материалы экспериментальных исследований получены на разных видах животных с большим набором дозовых нагрузок, условий облучения и разнообразным набором используемых тестов оценки последствий облучения. Исследования, как правило, характеризуются точностью доз облучения и причин гибели животных. Показано, что лишь при превышении определённого порога наблюдается статистическая достоверность гибели животных.

Теоритически в основу ЛБК действия ИИ положены в первую очередь особенности действия радиации. Считают, что даже одна повреждённая клетка может быть источником стохастического эффекта.

Многие исследователи считают, что для стохастических эффектов существует порог. Для обоснования концепции выдвигаются не только теоретические соображения, но и материалы эпидемиологических наблюдений и экспериментальных исследований.

* есть основания считать, что радиация была одним из физических факторов возникновения жизни на Земле;

* жизнь на Земле продолжает эволюционировать в условиях постоянного воздействия естественного радиационного фона - космических и земных ИИ;

* не произошло накопление генетического груза в растительных и животных организмах, включая человека, не совместимого с их существованием в процессе смены бесчисленного количества поколений;

* на Земле имеются районы (Индия, Бразилия, Китай, Иран, Франция, Кавказ и др.), где естественный радиационный фон в 10 и более раз превышает среднеземной (» 0,1 бэр/год). Многочисленные комплексные медицинские исследования не выявили нарушений в состоянии здоровья местного населения по сравнению с регионами со среднеземным уровнем ЕРФ, в том числе по таким показателям, как уровень онкологической заболеваемости, состояние репродуктивного здоровья и др.

* радиация в больших дозах подавляет репликацию ДНК и пролиферацию клеток. Имеется много данных, полученных в опытах на животных и растениях, что малые дозы стимулируют клеточную пролиферацию (явление гормезиса). Повышается жизненная активность и плодовитость животных, улучшается состояние их здоровья, удлиняется продолжительность жизни, а предпосевное облучение семян повышает урожайность. Явление гормезиса можно связать со снижением эффекта спонтанных повреждений ДНК, действием свободных радикалов, перестройкой клеточных мембран. Вредное действие радиации проявляется лишь после превышения определённого порога, что вписывается в общебиологический закон Арндта-Шульца и правило Парацельса - нет ядов и лекарств, их делают только дозы;

* в организме человека в процессе эволюции выработались мощные системы защиты. Биота адаптировалась к слабому действию ИИ. Выработалась и генетически закрепилась система восстановления и элиминации повреждённых молекул и клеток (репарация повреждений ДНК, мембран, регуляция межклеточных отношений, апоптоз и др.).

Существует мнение, в основе которого лежат эпидемиологические наблюдения, экспериментальные и теоретические исследования, что радиация в малых дозах при низкой мощности дозы является необходимым фактором жизни на Земли. Американский учёный Б. Коэн провёл обширные исследования влияния содержания радона (газообразного нуклида) в жилых помещениях на смертность жителей от рака лёгких. Выборка составила около 200 млн. человек (80 % населения США). Концентрация радона в помещениях была от 20 до 250 Бк/м3. Выяснилось, что у жителей с более высокой концентрацией радона в помещениях смертность от рака лёгких была ниже, чем у жителей с более низкой концентрацией. Выводы Коэна подтверждены и другими исследователями. Очевидно, что защита от радона связана со стимуляцией образования соответствующих ферментов репарации ДНК, повреждённых не только радиацией, но и другими вредными агентами, широко распространёнными во внешней среде. [4]

Меры защиты

Радиационная гигиена -- наука, изучающая условия, вид и последствия воздействия источников ионизирующих излучений (ИИИ) на человека и разрабатывающая мероприятия, направленные на охрану его здоровья. Радиационная гигиена ставит перед собой такие важные проблемы как защита человека от поражающего действия ИИИ, обеспечение нормальных (оптимальных) санитарно-гигиенических условий при любых контактах людей с ИИИ в процессе профессиональной деятельности или нахождения в окружающей среде.

Проблемы защиты населения от действия ионизирующих излучений имеют глобальный, международный характер, и поэтому соответствующие научно-исследовательские и организационные мероприятия разрабатываются не только в отдельных странах, но и в мировом масштабе. В мире существуют несколько организаций занимающихся проблемами радиационной безопасности человека. В 1950 году была создана Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ). МКРЗ состоит из главной комиссии, и в ее состав входят национальные комиссии. В своей работе МКРЗ тесно сотрудничает с другими организациями: ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения), МКРЕ (Международная комиссия по радиационным измерениям), НКДАР (Научный комитет по действию атомной радиации при ООН). НКДАР осуществляет сбор и анализ всей информации на планете о различных аспектах действия ионизирующих излучений на живые системы. Все эти организации являются неправительственными (общественными), в своих документах они разрабатывают и предлагают рекомендации по основным принципам регламентации правил при использовании источников ионизирующей радиации. Однако, все законодательные акты и официальные документы отдельных стран основываются на тех принципах, которые разработаны и рекомендованы этими организациями. Существует официальная международная (межправительственная) организация, которая занимается вопросами радиационной безопасности при мирном использовании атомной энергии - МАГАТЭ (международное агентство по атомной энергетике). МАГАТЭ является официальной структурой Организации объединенных наций, и все страны-члены ООН обязаны выполнять утвержденные ею нормы и правила обращения с источниками ионизирующих излучений.

В Российской Федерации вопросами нормирования ионизирующих излучений и контроля за соблюдением норм радиационной безопасности занимается Государственный комитет санитарно-эпидемиологического надзора РФ (Госкомсанэпиднадзор). Основными документами, регламентирующими вопросы использования естественных и искусственных источников ионизирующего излучения, являются «Нормы радиационной безопасности» НРБ-99 и «Основные санитарные правила обращения с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений» (ОСПОР-99). Эти документы составлены с учетом требований Международных Основных норм безопасности для защиты от ионизирующих излучений и безопасности источников излучений, принятых в 1994 году совместно международными организациями: МАГАТЭ, НКДАР, ВОЗ, Международной Организацией труда, Продовольственной и Сельскохозяйственной организацией ООН, Агентством по ядерной энергии, Организацией экономического сотрудничества и развития. НРБ - 99 и ОСПОР-99 являются основополагающими документами, регламентирующими требования законов об ограничении облучения человека: «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и «О радиационной безопасности населения». Никакие частные нормативные и методические инструкции не должны противоречить положениям этих документов. [8]

Меры защиты направлены на:

- предотвращение возникновения детерминированных эффектов путем ограничения облучения дозой ниже порога возникновения этих эффектов (нормирование годовой дозы);

- принятие обоснованных мер по снижению вероятности индуцирования отдаленных стохастических последствий (онкологических и генетических) с учетом экономических и социальных факторов.

Целью мер защиты является обеспечение высоких показателей здоровья населения, которые включают: продолжительность жизни, интегральные по времени характеристики физической и умственной работоспособности, самочувствие и функцию воспроизводства.

Меры защиты включают:

- снижение облучения населения от всех основных источников излучения;

- ограничение вредного действия на население нерадиационных факторов физической и химической природы;

- повышение резистентности и антиканцерогенной защищенности жителей;

- медицинскую защиту населения;

- повышение уровня радиационно-гигиенических знаний населения, психологическую помощь населению, помощь в преодолении преувеличенного восприятия опасности радиации;

- формирование здорового образа жизни населения;

- повышение социальной, экономической и правовой защищенности населения.

В случаях аварийных ситуаций принимаются дополнительные меры защиты, обеспечивающие снижение дозы облучения населения загрязненной территории и включающие:

- отселение жителей (временное или постоянное);

- отчуждение загрязненной территории или ограничение проживания и функционирования населения на этой территории;

- дезактивацию территории, строений и других объектов;

- систему мер в цикле сельскохозяйственного производства по снижению содержания радионуклидов в местной растительной и животной пищевой продукции;

- нормирование, радиационный контроль и выбраковку сельскохозяйственных и природных пищевых продуктов с последующей переработкой их в радиационно чистые продукты, а также снабжение населения радиационно чистыми пищевыми продуктами;

- внедрение в практику специальных правил поведения жителей и ведения ими приусадебного хозяйства. [2]

Дополнительные меры также включают оптимизацию медицинского обслуживания населения и снижение доз облучения от других источников, в частности за счет ограничения поступления радона в жилые и производственные помещения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одно из серьезнейших упущений сегодня является отсутствие объективной информации. Тем не менее, уже проделана огромная работа по оценке радиационного загрязнения, и результаты исследований время от времени публикуются как в специальной литературе, так и в прессе. Но для понимания проблемы необходимо ясно представлять целостную картину.

Мы не имеем права и возможности уничтожить основной источник радиационного излучения, а именно природу, а также не можем и не должны отказываться от тех преимуществ, которые нам дает наше знание законов природы и умение ими воспользоваться. Таким образом, необходимо предпринимать все возможные меры по достижению наиболее эффективного и безопасного использования этого явления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Г. И. Румянцев “Гигиена”, М., ГЭОТАР-Медиа. 2009

2. О.И. Василенко и др. "Радиация", М., Изд-во Московского университета. 1996.

3. О.И. Василенко. - "Радиационная экология" - М.: Медицина, 2004.

4. Э. Кэбин “Радиация. Страхи реальные и ложные”, М., Изд-во Московского университета. 1996.

5. В. И. Архангельский “Радиационная гигиена” М., ГЭОТАР-Медиа. 2009

6. И.Н.Бекман “Радон: враг, врач и помощник” М.: Медицина, 2008

Сайты:

7. http://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/risc.htm

8. http://gendocs.ru/

Размещено на Allbest.ru