В.Ф. Панин
Защита биосферы от энергетических воздействий
Конспект лекций. – Томск: ТПУ, 2009. – 62 с.

Глава 1. Защита окружающей среды от ионизирующих излучений

1.1. Некоторые понятия, термины, величины, единицы измерения

Приведенные далее понятия, термины, величины, единицы измерения соответствуют [25-29].

Радиоактивность – самопроизвольное превращение (распад) атомных ядер. При этом изменение атомного номера приводит к превращению одного химического элемента в другой, изменение массового числа – к превращению изотопов данного элемента. Каждый акт распада сопровождается испусканием a - или b - частицы, или нейтрона, или g - кванта (фотона), или определённым их сочетанием. Данные частицы способны прямо или косвенно ионизировать среду.

Нуклид - общее название атомов, различающихся числом нуклонов в ядре или, при одинаковом числе нуклонов, содержащих разное число протонов или нейтронов.

Радионуклид – нуклид, обладающий радиоактивностью.

Радиоактивное вещество (РВ) - вещество, имеющее в своём составе радионуклиды, следовательно, РВ – источник ионизирующего  излучения (ИИ). Ионизировать вещество могут также частицы (фотоны), испус-каемые специальными аппаратами, например, рентгеновскими аппаратами.

Активность радионуклида А в источнике – мера радиоактивности. Она равна числу спонтанных ядерных превращений в источнике за одну секунду. Единица активности – беккерель, Бк. 1 Бк равен одному ядерному превращению (распаду) за 1 секунду: 1 Бк = 1 расп./с. Часто используется удельная активность, Бк/кг, объёмная активность, Бк/л, поверхностная активность, Бк/м².

Внешнее облучение - облучение тела от находящихся вне его источников ИИ, внутреннее облучение тела – от находящихся внутри него источников ИИ.

Поглощённая доза Д – отношение энергии, которую ионизирующее излучение передало веществу, к массе данного вещества. Единица измерения – грэй, Гр,  1 Гр = 1 Дж/кг.

          Доза эквивалентная – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения:

H_T,R = Д_T,R W_R,

где  Д_T,R – средняя поглощенная доза в органе или ткани; W_R – взвешивающий коэффициент для излучения R; R – индекс вида и энергии излучения.

          Единица дозы эквивалентной – зиверт, Зв.

          Взвешивающий коэффициент W_R учитывает относительную эффективность различных видов излучений в индуцировании биологических эффектов. Значения его составляют:

1 – для электронного, позитронного, рентгеновского, гамма- и бета-излучений;

20 – для альфа-излучений;

5 – для протонов с энергией более 2 МэВ;

5-20 – для нейтронов с энергией от менее 10 кэВ до и более 20 МэВ.

          Доза эффективная – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности:

,

где    Н_Т  - эквивалентная доза в органе или ткани, Т; W_T – взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т для учета различной чувствительности разных органов и тканей в возникновении стохастических эффектов радиации.

          Единица дозы эффективной – зиверт, Зв.

          Значения W_T составляют:

·        0,2 – для гонад;

·        0,12 – для красного костного мозга, толстого кишечника, легких и желудка;

·        0,05 – для мочевого пузыря, грудной железы, печени, пищевода, щитовидной железы;

·        0,01 – для кожи и клеток костных поверхностей;

·        0,05 – для остальных органов.

          Если просуммировать индивидуальные эффективные эквивалентные дозы группы людей, то получится коллективная эффективная эквивалентная доза, на основе которой возможна оценка стохастического эффекта воздействия ионизирующих излучений на группы людей.

          Предел дозы (ПД) – величина годовой эффективности или эквивалентной дозы техногенного облучения, которая не должна превышаться в условиях нормальной работы.

          Предел годового поступления (ПГП) – допустимый уровень поступ-ления данного радионуклида в организм в течение года, который при многофакторном воздействии приводит к облучению условного человека ожидаемой дозой, равной соответствующему пределу годовой дозы.

          Для фотонного (рентгеновского и гамма – излучения) существует экспозиционная доза Д_х – отношение заряда одного знака, образо-вавшегося в данном объёме воздуха, к массе воздуха в данном объёме. Единица измерения – кулон/кг, Кл/кг. Внесистемная единица – рентген, Р, 1Р = 2,58×10^-4 Кл/кг.

Мощность дозы излучения Р – отношение приращения дозы за некоторый интервал времени к этому интервалу времени; единицы мощности дозы: Гр/с, Зв/с, Р/с.

          Естественный радиационный фон - мощность эквивалентной дозы ИИ, создаваемая космическим излучением и излучением природных радионуклидов, естественным образом распределённых в биосфере, в том числе в живом веществе и в организме человека. Для России он составляет 0,1…0,2 мкЗв/ч, что примерно соответствует годовой эквивалентной дозе 0,9 мЗв.

          Технологически изменённый естественный радиационный фон - связан с использованием материалов с повышенным содержанием естественных радионуклидов, сжиганием ископаемого топлива, приме-нением сельскохозяйственных удобрений и т.п.

          Техногенный или искусственный радиационный фон - сформировавшийся из радионуклидов, возникших при испытаниях ядерного оружия и ядерных авариях и поступающих в биосферу при работе предприятий ядерно-топливного цикла (ЯТЦ) и атомной промышленности.

Значит, люди подвергаются облучению за счёт естественного и ис-кусственного радиационных фонов, а также за счёт медицинских процедур.

          Категории облучаемых лиц включают:

- персонал (группы А и Б): А – лица, работающие с техногенными источниками излучения; Б – находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия;

- все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.

Санитарно–защитная зона (СЗЗ) – территория вокруг источника ИИ, на которой уровень облучения людей в условиях нормального (штатного) режима работы источника ИИ может превысить установленный предел дозы (ПД). В СЗЗ устанавливается режим ограничений и проводится радиационный контроль дозиметрической службой предприятия.

Зона наблюдения - территория вокруг источника ИИ, где возможно влияние радиоактивных сбросов и выбросов источника ИИ, и облучение проживающего населения может достигать ПД. Радиационный контроль проводится радиологическими службами СЭС.

Уровни воздействия источников ИИ регламентируются основным документом – “Нормы радиационной безопасности (НРБ)-99”. Согласно НРБ-99, дозовые пределы не включают в себя дозу, вызванную естественным радиационным фоном, и дозу, получаемую человеком при медицинских процедурах.

          Для категорий облучаемых лиц устанавливаются три класса нормативов:

·        основные пределы доз (ПД), приведенные в таблице 1.1;

·        допустимые уровни многофакторного воздействия (для одного радионуклида, пути поступления или одного вида внешнего облучения), являющиеся производными от основных пределов доз: пределы годового поступления (ПГП), допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА), среднегодовые удельные активности (ДУА) и др.;

Таблица 1.1 - Основные пределы доз

- контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности потоков и др.). Их значения должны учитывать достигнутый в организации уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воздействие будет ниже допустимого.

Основные пределы доз для персонала группы Б равны 1/4 значений для персонала группы А.

Порядок и правила работы с источниками ИИ регламентирует основной документ “Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ) – 99”. Согласно ОСПОРБ-99, к непосредственной работе с источниками ИИ допускаются лица не моложе 18 лет, без медицинских противопоказаний; женщины должны освобож-даться от работы с источниками ИИ с момента установления бере-менности и на период вскармливания ребёнка.       

          Нарушение НРБ-99 и ОСПОРБ - 99 влечёт дисциплинарную, адми-нистративную и уголовную ответственности.