Радиоактивность. Природные и искусственные источники

Значительную  группу радиационно-опасных объектов составляют объекты Минобороны России, в том числе атомные подводные  лодки и специальные виды вооружений.

В процессе функционирования радиохимических предприятий, атомных  реакторов АЭС, судов атомного флота и некоторых других ядерно-физических установок образуется большое количество радиоактивных отходов и отработанных материалов. Интенсивность накопления радиоактивных отходов возрастает в связи с истечением плановых сроков эксплуатации энергетических ядерных реакторов, снятием с вооружения большого количества атомных подводных лодок и ликвидацией значительного количества ядерных боеголовок.

Проблема безопасного  обращения с радиоактивными отходами и надёжной защиты биосферы от их воздействия до сих пор не нашла удовлетворительного решения. Временные хранилища, в которых они сегодня находятся, не всегда отвечают требованиям безопасности.

Так, в результате ряда инцидентов, связанных с неудовлетворительным обращением с радиоактивными отходами в Челябинском производственном объединении «Маяк», оказались существенно загрязнёнными несколько районов Челябинской и Свердловской областей, в которых проживает более полумиллиона человек. Аналогичная ситуация имела место и в г. Виндскейл (переименован в Сэллафилд) в Великобритании. Поэтому хранилища радиоактивных отходов и места их захоронения требуют тщательного наблюдения и контроля как потенциальные высокоактивные источники радионуклидного загрязнения среды.

Старение оборудования, финансовые и материально-технические  трудности в проведении плановых профилактических и ремонтных работ, снижение уровня технологической дисциплины, отток квалифицированных кадров приводят к повышению вероятности возникновения аварийных ситуаций на радиационно-опасных объектах.

Внедрение радиационных технологий и методов в промышленность, медицину и науку привело к широкому распространению радиоизотопных источников. В настоящее время примерно в 13 тысячах учреждений и предприятий эксплуатируются источники ионизирующих излучений. Общее их количество по данным Госатомнадзора России превышает 700 тысяч единиц, а активность некоторых из них достигает десятков кКюри. Как свидетельствует международная практика, такие источники могут быть причиной серьёзных радиационных ситуаций, причиняющих значительный вред здоровью населения и окружающей среде. Социально-политические и экономические изменения в стране создали дополнительные предпосылки для возникновения радиоэкологических ситуаций, связанных с попаданием радиоактивных веществ этих источников в окружающую среду в результате небрежного обращения с ними или преднамеренного вскрытия изотопных источников.

Во все более  возрастающих масштабах осуществляются перевозки радиационно-опасных грузов по территории страны, в том числе в связи с реализацией программы частичного уничтожения ядерного оружия в соответствии с международными договорённостями. Существенное увеличение общего числа случаев нарушения правил безопасности на транспорте, отмечаемое в последнее время в стране из-за падения уровня трудовой и технологической дисциплины, требует повышения эффективности радиационного контроля на транспорте.

В настоящее время  создалась реальная угроза радиоактивного загрязнения морей в экономической зоне страны. В декабре 1992 года Россия официально признала факты захоронения радиоактивных отходов и отработанных ядерных реакторов атомных подводных лодок и ледоколов на дне морей. По состоянию на начало 1993 года в 20 местах захоронения в Баренцевом, Охотском, Карском и Японском морях затоплено 17 ядерных реакторов, несколько сотен контейнеров с радиоактивными отходами и слиты тысячи кубометров жидких радиоактивных отходов. Радиоактивное загрязнение омывающих Россию морей обусловлено также сбросами и захоронениями радиоактивных отходов Японией (Японское море), Англией, Францией и Бельгией (Балтийское, Баренцево и Карское моря). Контрольные замеры, проводимые радиологическими службами Северного и Тихоокеанского флотов, фиксируют превышения фоновых уровней по цезию-137 до 10-15 раз, а также появление других техногенных радионуклидов (например, кобальт-60), что может быть связано с процессами разрушения конструкционных элементов затопленных реакторов с невыгруженным топливом. Следует отметить, что официальное признание фактов морских захоронений и сливов радиоактивных отходов означает и принятие Россией ответственности за ликвидацию их возможных последствий.

Одним из источников возможных радиационных загрязнений территории страны являются трансграничные (главным образом атмосферные) переносы радиоактивных веществ с сопредельных территорий. Примером могут быть систематически фиксируемые выпадения радиоактивных загрязнений в различных местах нашей территории после проведения продолжающихся до сих пор испытательных ядерных взрывов на полигоне Лобнор, расположенном на примыкающей территории Китая. Всего там было произведено около 50 ядерных взрывов.

Радионуклидное загрязнение окружающей среды происходит также в результате проникновения в неё и радионуклидов естественного происхождения. К источникам таких загрязнений и соответствующих дозовых нагрузок на население относятся тепловые электростанции, работающие на угле. По данным сравнительных исследований, уровни дозовых нагрузок от этих станций могут в десятки раз превышать уровни, создаваемые атомными станциями при их нормальной эксплуатации. Активность радионуклидных выбросов крупных электростанций, работающих на угле, составляет от 8 до 20 Кюри в сутки.

Источниками радиоактивного загрязнения, территорий и поверхностных вод естественными радионуклидами являются также отвалы горных пород на горнодобывающих и перерабатывающих предприятиях. Причём радиоэкологическую опасность представляют не только предприятия по добыче и переработке расщепляющихся материалов, но и предприятия добычи неурановых руд и органических энергоносителей. Отмечены случаи крупномасштабных радиационных загрязнений естественными радионуклидами в районах добычи нефти и газа (например, на нефтепромыслах Ставропольского края). Добавим к этому усиливающуюся политическую нестабильность в мире. Все это означает, что вторая глобальная авария АЭС чернобыльского масштаба может случиться в пределах 10-20 лет. Это вызывает необходимость организации действенного контроля за техногенным проникновением радионуклидов естественного происхождения в биосферу.

Таким образом, представленные материалы позволяют констатировать, что опасность, которую представляет собой ионизирующее излучение, обуславливает необходимость осуществления не просто контроля, а непрерывного наблюдения (мониторинга), как за источниками ионизирующих излучений, так и за их распространением в окружающей среде.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ЧЕЛОВЕКА

 

Жизнь на Земле  возникла и развивалась на фоне ионизирующей радиации. Поэтому биологическое действие её не является каким-то новым раздражителем в пределах естественного радиационного фона. Считают, что, часть наследственных изменений и мутаций у животных и растений связана с радиационным фоном.

В основе повреждающего  действия ионизирующих излучений лежит  комплекс взаимосвязанных процессов. Ионизация и возбуждение атомов и молекул дают начало образованию  высокоактивных радикалов, вступающих в последующем в реакции с различными биологическими структурами клеток. В повреждающем действии радиации важное значение имеют возможный разрыв связей в молекулах за счёт непосредственного действия радиации, а также внутри- и межмолекулярной передачи энергии возбуждения. В последующем развитие лучевого поражения проявляется в нарушении обмена веществ с изменением соответствующих функций.

Реакция человеческого  организма на ионизирующее облучение  зависит от дозы и времени облучения, размера поверхности тела, подвергшегося облучению, типа излучения и мощности дозы. Степень чувствительности человеческих тканей к облучению различна. Их чувствительность в порядке уменьшения следующая: кроветворные органы, половые органы, ткань кожного покрова внутренних и наружных органов, ткань мозга и мышечная ткань, костные и хрящевые клетки, клетки нервной ткани. Чем моложе человек, тем выше его чувствительность к облучению. Человек в возрасте 30-50 лет наиболее устойчив к облучению.

Для категорий  облучаемых лиц устанавливаются три класса нормативов:

- основные пределы  доз (ПД);

- допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного радионуклида, пути поступления или одного вида внешнего облучения), являющиеся производными от основных пределов доз: пределы годового поступления (Я/77), допустимые среднегодовые объёмные активности (ДОА), среднегодовые удельные активности (ДУА) и другие;

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

Устанавливаются следующие категории облучаемых лиц:

- персонал (группы 4 и Б);

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

Контроль за облучением при всех нормальных условиях необходимо осуществлять путём контроля за источником, а не за окружающей средой.

Основные пределы  доз облучения не включают в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

Эффективная доза для персонала не должна превышать  за период трудовой деятельности (50 лет) – 1000 мЗв, а для населения за период жизни (70 лет) – 70 мЗв. Начало периодов вводится с 1 января 2000 года.

При одновременном  воздействии на человека источников внешнего и внутреннего облучения годовая эффективная доза не должна превышать пределов доз, установленных в табл.1.

Особую опасность  представляют радиоактивные вещества, попавшие внутрь организма в виде пара, газа, брызг и пыли вместе с  воздухом, пищей и водой, а также через раны, кожные дефекты и даже через здоровую кожу. Вредное воздействие радиоактивных веществ, попавших в организм, сильно зависит от степени их радиоактивности, скорости их распада и выведения из организма. Если радионуклиды, попавшие в организм, однотипны элементам, которые потребляет человек с пищей (натрий, хлор, калий, вода и т.п.), то они не задерживаются длительное время в организме и удаляются вместе с продуктами выделения.

Радиоактивные вещества распределяются в организме более  или менее равномерно, но отдельные из них концентрируются во внутренних органах избирательно. Например, в костных тканях откладываются радий, уран, плутоний (альфа-источники), щитовидной железе – йод, селезёнке и печени – полоний, лёгких – радон. Все радиоактивные элементы с большим атомным номером долгое время задерживаются в организме. Так, период полувыведения радия из организма достигает 45 лет и в течение всего времени пребывания в костной ткани он интенсивно поражает костный мозг. Легче всего из организма удаляются газообразные радиоактивные вещества.

Чрезмерное местное  внутреннее облучение обычно вызывает злокачественные новообразования (рак, саркому) через разные сроки (10-20 лет  при введении небольших количеств).

Основные особенности  действия излучений:

- отсутствие первичных ощущений у человека при облучении;

- видимые поражения проявляются спустя некоторое время;

- большие однократные дозы вызывают смерть или серьёзные заболевания, малые дозы, получаемые ежедневно, переносятся в течение длительного времени.

Так, пороговая  величина, которая вызывает помутнение роговицы и ухудшение зрения при остром облучении рентгеновскими и гамма-лучами, составляет 200-1000 рад/год, при хронической многолетней экспозиции – 15 рад/год.

Большие дозы облучения  приводят к комплексу болезненных  явлений в органах и системах человеческого организма – лучевой болезни:

- менее 50 рад  – явного лучевого поражения не происходит;

- 50-200 рад – рвота у 50% облучённых через 24 ч после облучения, снижение работоспособности, смертность – до 5% вследствие различных осложнений. Это – признаки лучевой болезни первой степени, она излечима с восстановлением работоспособности;

- 200-400 рад – лучевая болезнь средней тяжести, смертность – до 50%, потеря работоспособности;

- 400-600 рад – тяжёлая лучевая болезнь, смертность – от 50% до 95% к концу второй недели болезни;

- свыше 1000 рад – молниеносная форма болезни, смертность, как правило, 100% в течение нескольких часов или дней.

Соматические  последствия облучения проявляются  через много месяцев или лет  после облучения. К ним относятся: лейкемия (рак крови), сокращение продолжительности жизни, катаракты, стерильность, рак различных органов. Кратковременное местное облучение кожи в дозе свыше 1000 рад может вызвать рак кожи. Как показывают эксперименты на животных, каждый рентген (0,96 рад) общего лучевого воздействия укорачивает среднюю продолжительность жизни на 1-10 дней.

В промышленно  развитых странах, продолжительность  жизни в которых составляет, в среднем, 70 лет, около 20% смертных случаев приходится на рак. Рак – наиболее серьёзное из всех последствий облучения человека при малых дозах. Обширные обследования, охватившие около 100000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 г., показали, что пока рак является единственной причиной повышенной смертности в этой группе населения.

Самые распространённые виды рака, вызываемые действием радиации – рак молочной железы и рак щитовидной железы. По оценкам, примерно у 10 человек из 1000 облучённых отмечается рак щитовидной железы, у 10 женщин из 1000 - рак молочной железы (в расчёте на каждый грэй (Гр) индивидуальной поглощённой дозы).