Как уже говорилось, основой таких поражающих факторов, как проникающая радиация и радиоактивное заражение местности являются ионизирующие излучения различной природы ( - , - и - излучения и нейтроны), которые не обнаруживаются органами чувств людей, а их негативное проявление маскируется скрытым периодом действия.
Вследствие этих особенностей возникает необходимость в проведении определенных мероприятий для выявления и своевременной оценки их воздействия на людей с целью принятия необходимых мер защиты.
Одним из таких мероприятий, входящих в радиационную защиту населения, является радиационный и дозиметрический контроль (РиДК).
Радиационный и дозиметрический контроль предназначен для решения следующих задач:
Установление факта и степени радиоактивного заражения (загрязнения) любых элементов и объектов окружающей среды (местности, воздуха, воды, одежды, продовольствия, техники, зданий, сооружений и т.п.)
Выявления зон радиоактивного заражения (загрязнения) местности и видов ИИ.
Определение качества дезактивации зараженных объектов.
Определение доз облучения, получаемых людьми при нахождении в зонах радиоактивного заражения (загрязнения).
Первые три задачи входят в радиационный контроль (в военное время - в радиационную разведку). Четвертая задача является одной из задач контроля облучения (дозиметрического контроля ).
Радиационный контроль проводится приборными средствами: индикаторами, рентгенометрами и радиометрами.
Контроль облучения (дозиметрический контроль) подразделяется на индивидуальный и групповой , причем индивидуальный контроль облучения проводится приборными средствами, а групповой контроль может вестись как приборными средствами, так и расчетным методом .
Для индивидуального дозиметрического контроля применяются индивидуальные дозиметры, а для группового приборного контроля – дозиметрические сигнализаторы и дозиметры.
Индивидуальный контроль проводится для получения конкретных данных о дозах облучения каждого человека, работающего в зонах радиоактивного загрязнения.
Групповой контроль служит для получения данных о средних дозах облучения, получаемых персоналом и формированиями при работе в зонах радиоактивного заражения и населением при нахождении на загрязненных территориях.
Групповой контроль расчетным методом вводится для части населения, не охваченной контролем с помощью технических средств. Он заключается в определении дозы облучения по средним уровням радиации с учетом продолжительности облучения и защищенности людей.
Учет доз облучения при любом виде дозиметрического контроля ведется уполномоченными органами (чаще всего медицинскими) и обязательно отражается в соответствующих журналах и карточках учета.
Приборы радиационного и дозиметрического контроля.
Методы обнаружения и измерения ионизирующих излучений.
Принцип обнаружения ионизирующих излучений основан на их способности ионизировать вещество среды, т.е. изменять его физические и химические свойства, которые могут быть обнаружены и измерены. Такими свойствами являются: засвечивание фотоматериалов, изменение окраски некоторых химических растворов, люминесценция некоторых веществ, изменение электропроводности газов. Перечисленные изменения в веществах составляют основу методов обнаружения и измерения ИИ.
Фотографический метод основан на сравнении степени почернения фотоэмульсии под воздействием ИИ с эталоном. На этом принципе основаны индивидуальные фотодозиметры.
Химический метод заключается в том, что под действием ИИ в химическом растворе происходят реакции окисления или разложения и образовавшиеся вещества вступают в реакцию с индикаторным веществом, меняющим цвет раствора. По интенсивности окраски судят о поглощенной дозе. Этот метод используется в химических дозиметрах.
Сцинтилляционный метод основан на свойствах некоторых веществ под действием ИИ либо светиться (радиолюминисценция), либо накапливать энергию, которая под действием УФ- или ИК-излучения вызывает видимое свечение (радиофотолюминисценция и радиотермолюминисценция соответственно). Свойство радиолюминисценции используется в измерителях мощности дозы, а два других свойства – в индивидуальных дозиметрах.
Ионизационный метод использует свойство ионизированного газа под действием сил электрического поля проводить ионизационный ток, который позволяет судить об интенсивности ионизирующих излучений.
Приборы, работающие на основе ионизационного метода, имеют принципиально одинаковое устройство (см. Рис.1.). В простейшем случае этот прибор состоит из двух электродов, пространство между которыми заполнено газом. К электродам приложена разность потенциалов, создающая между ними электрическое поле. Положительные и отрицательные ионы, образовавшиеся под действием ИИ, движутся к электродам, что и вызывает протекание ионизационного тока в цепи.
Ионизационный ток пропорционален интенсивности излучения, но сложным образом: зависит от напряжения, приложенного к электродам. Эта зависимость называется вольт-амперной характеристикой прибора и показана на рис.2..
На характеристике выделяются три области. Первая область характеризуется тем, что с ростом напряжения растет ионизационный ток, т.к. все большее число ионов достигает электродов и не рекомбинирует. Это область рекомбинации.
В области II все образовавшиеся ионы достигают электродов. Поэтому при увеличении напряжения от V 1 до V 2 ток в цепи не изменяется. Это область насыщения, в ней работают ионизационные камеры , измеряющие поглощенные или экспозиционные дозы ИИ.
Увеличение напряжения на электродах выше V 2 приводит к возрастанию ионизационного тока. Это происходит потому, что в сильных электрических полях энергия ионов, приобретаемая ими на длине свободного пробега, становится столь большой, что они сами уже способны производить ионизацию при столкновении с нейтральными молекулами. В результате количество пар ионов, достигающих электродов, будет превышать то количество, которое образовалось под воздействием ИИ. Эта область напряжений называется областью ударной ионизации. Приборы, которые работают в этой области, называются газоразрядными счетчиками. Они используются для измерения мощности дозы ИИ малой интенсивности, т.к. обладают чувствительностью в 10 4 раз выше, чем в ионизационной камере.
Дозиметрический контроль – это система мероприятий, организуемых для контроля радиоактивного облучения населения и определения степени радиоактивного загрязнения техники, производственного оборудования, продовольствия, воды и т.д.
Дозиметрический контроль включает контроль облучения и контроль радиоактивного загрязнения.
Контроль облучения проводится с целью своевременного получения данных о поглощенных дозах населения при проведении спасательных работ. По данным контроля устанавливается факт внешнего воздействия ионизирующих излучений, оценивается работоспособность людей и определяются их радиационные поражения с целью определения необходимости лечения в медицинских учреждениях. Контроль облучения в свою очередь подразделяется на групповой и индивидуальный.
Индивидуальный контроль проводится с целью получения данных о дозах облучения каждого человека (с помощью индивидуального дозиметра ИД-11), определения степени внутреннего радиоактивного загрязнения. Каждому выдается индивидуальный дозиметр.
Групповой контроль проводится с целью получения данных о средних дозах облучения групп населения, находящихся в одинаковых условиях и определения их категорий трудоспособности. 1-2 дозиметра выдаются на группу в 14-20 чел. В зависимости от полученной дозы и продолжительности облучения устанавливаются следующие категории трудоспособности: трудоспособность полная, трудоспособность сохранена, трудоспособность ограничена, трудоспособность существенно ограничена.
Учет полученных доз ведется в индивидуальной карточке учета доз облучения и в журнале контроля облучения (дозы записываются нарастающим итогом).
Контроль радиоактивного загрязнения проводится для определения степени радиоактивного загрязнения людей (кожных покровов и одежды), техники, транспорта, оборудования и других материальных средств. Этот контроль проводится, как правило, при выходе людей из загрязненных районов, при проведении полной специальной обработки.
Лекция № 5
Основные источники облучения человека
5.1. Понятие о радиационном фоне
Все живые существа, населяющие нашу планету, постоянно подвергаются воздействию ионизирующей радиации путем внешнего и внутреннего облучения от естественных (космическое излучение и природные радиоактивные вещества) и искусственных (отходы атомной промышленности, радиоактивные изотопы, используемые в биологии, медицине, сельском хозяйстве и др.) источников ионизирующих излучений. Т.е. развитие жизни на Земле происходило и происходит в присутствии радиационного фона.
Под радиационным фоном принято понимать ионизирующие излучения от природных (естественных) источников космического и земного происхождения, а также от искусственных радионуклидов, рассеянных в биосфере в результате деятельности человека. Радиационный фон обусловлен факторами окружающей среды и не включает облучение лиц, которые работают с источниками ионизирующего излучения, а также излучение, применяемое с диагностическими и лечебными целями.
Различают естественный радиационный фон, искусственный радиационный фон, технологически измененный (повышенный) радиационный фон. Все источники радиационного фона делятся на две основные группы: естественные и искусственные.
Естественный радиационный фон (ЕРФ) является основным компонентом радиационного фона. Источниками ЕРФ являются ионизирующие излучения, которые действуют на человека на поверхности Земли от внешних естественных источников неземного происхождения (космических излучений), внешних естественных источников земного происхождения (присутствующих в земной коре, воде, воздухе), а также от внутренних источников (т.е. радионуклидов естественного происхождения, которые содержатся в организме человека). Большинство естественных источников такое, что избежать облучения от них совсем невозможно. От естественных источников радиации мы получаем 78% облучения.
Человек подвергается облучению двумя способами:
Внешнее облучение – облучение от источников радиоактивного излучения, находящегося вне организма. Оно может производиться всеми видами излучения, но практическое значение имеют лишь гамма- и рентгеновское излучение, быстрые и медленные нейтроны, бета- излучение. Альфа- излучение ввиду ничтожной проникающей способности практического значения не имеют.
Внутреннее облучение – облучение организма, происходящее от источника радиоактивного облучения (радиоактивного вещества), находящегося внутри организма. Оно продолжается непрерывно до тех пор, пока находящееся в организме радиоактивное вещество не распадется или же не будет выведено из организма. Внутреннее облучение в значительной степени зависит от распределения радиоактивного вещества в организме, от характера излучения (L - , β - , γ - излучателя), энергии излучения, периода полураспада и периода полувыведения.
Естественный радиационный фон является неотъемлемым фактором внешней среды и играет значительную роль в жизнедеятельности человека. Естественные радиоактивные элементы вошли в состав Земли с самого ее образования. Эволюционное развитие показывает, что в условиях естественного радиационного фона обеспечиваются оптимальные условия для жизнедеятельности растений, животных и человека. Способность радиоактивного излучения вызывать мутации послужила, наверное, одной из главных причин эволюции биологических видов в сторону повышения их организации.
Естественный радиационный фон на поверхности Земли не является строго постоянной величиной. Его изменения связаны как с глобальными, так и с локальными аномалиями. Они обусловлены циклическими колебаниями космического фона и аналогичных процессов, которые приобрели характер глобальных катастроф.
Локальные аномалии наблюдаются в отдельных районах Индии, Бразилии, Ирана, Египта, а также на территории США, Франции, стран СНГ (в том числе на Украине). Они являются следствием геологических процессов, когда в результате интенсивной вулканической деятельности и горообразования тяжелые естественные радионуклиды, прежде всего уран и торий, а также продукты их распада переместились из недр на поверхность Земли. Поэтому одни из жителей Земли получают более значительные дозы, чем другие, в зависимости от того, где они живут. Там, где залегают радиоактивные породы, уровень радиации (радиационный фон) значительно выше средних величин, в других местах может быть соответственно ниже средних величин. В Белоруссии средняя эквивалентная доза облучения от естественных источников составляет 2,4 мЗв/год. В некоторых районах Бразилии эта доза достигает 10мЗв в год, а в штате Кералла (Индия) даже до 28 мЗв/год.
Доза облучения зависит также от образа жизни людей. Применение некоторых строительных материалов (асбест), использование природного газа для приготовления пищи, герметизация помещений – все это увеличивает облучение за счет естественных источников.
Дозиметрический и радиометрический контроль его организация и практическое осуществление одна из важных составных частей общей проблемы обеспечения радиационной безопасности.
Основной задачей дозиметрии в гражданской обороне является выявления и оценка степени опасности ионизирующих излучений для населения, войск и невоенизированных формирований ГО в целях обеспечения их действия в различных условиях радиационной обстановки.
С её помощью осуществляются:
Обнаружение и измерение мощности экспозиционной поглощенной дозы излучения для обеспечения жизнеспособности населения и успешного проведения неотложных аварийно-спасательных работ в очагах поражения;
Измерение активности радиоактивных веществ, плотности, потока ИИ, удельной объёмной, поверхностной активности различных объектов для определение необходимости
Как известно, фактическое состояние радиационной безопасности можно оценить в результате изучения радиационной обстановки в рабочих и смежных помещения, на рабочих и смежных помещениях, путём анализа уровней облучения персонала и загрязнённости окружающей среды. Эти материалы позволяют контролировать выполнение установленных нормативов, выявлять и устранять дефекты в системе радиационной безопасности, учитывать различные факторы разового воздействия на персонала и принимать необходимые меры по уменьшению указанного облучения персонала до минимально возможных значений.
Согласно действующим нормативным актам и документам контроль за условиями труда на пунктах захоронения радиационных отходов, оценку доз внутреннего и внешнего облучения, уровней загрязненности окружающей среды осуществляет служба радиационной безопасности.
Повседневный контроль проводится в соответствии с заранее разработанным графиком, утвержденным администрацией учреждения и согласовано с органами Госсаннадзора. Графики радиационного контроля для зоны строго режима, санаторно-защитной зоны и зоны наблюдения составляется отдельно.
Организация дозиметрического контроля в ОВД заключается в обеспечение личного состава дозиметрами, в своевременном снятии показании дозиметров и их перезарядке, поддержании технической исправности приборов и систематическом учете доз радиоактивного облучения, полученным личным составом. Контроль облучения в подразделениях ОВД осуществляется групповым и индивидуальным способом.
Групповой метод контроля применяется в отделениях, личный состав которых находится в примерно одинаковых условиях радиоактивного облучения. При этом виде контроля доза излучения измеряется одним или двумя индивидуальными дозиметрами и записывается каждому сотруднику в карточку учёта доз. Снятие показаний дозиметров должно быть снято не позже, чем через пять суток. После снятия показаний перезаряжаются и возвращаются в подразделение.
Дозы облучения, полученные личным составом учитываются в индивидуальных карточках учета доз облучения. Учет доз облучения ведется командирами подразделений. Значение доз записываются нарастающим итогом за каждый день.
Индивидуальный метод контроля облучения применяется офицерским составом и лицом, которое по условиям обстановки не включается в состав групп.
Применяемые радиометрические и дозиметрические приборы позволяют получать определенную информацию о состоянии радиационной обстановки её изменениях, а также о возникновении различного типа аварийных ситуациях. В зависимости от характера проводимых работ устанавливается следующая номенклатура радиационного контроля
- - мощность поглощенной дозы -излучения, мощность поглощенной дозы нейтронного излучения
- - объёмная активность газов, аэрозолей воздуха производственных помещений и атмосферного воздуха, плотность радиоактивных выпадений;
- - объёмная активность сточных вод;
- - удельная, -активность отходов, мощность поглощенной дозы - и нейтронного излучения от поверхности твердых и отвержденных радиоактивных отходов;
- - загрязнения -, - активными веществами поверхности помещений, оборудования, оснастки, дорог;
- - загрязнение, -активными веществами средств индивидуальной защиты персонала
- - индивидуальная доза внешнего облучения персонала, содержание радиоактивных веществ в организме человека.
Служба радиационной безопасности предприятия по согласованию с местными органами Госсаннадзора устанавливает оптимальный объём радиационного контроля, необходимой для получения достаточной информации об уровнях радиационного воздействия на персонал, о состоянии радиационной обстановки в учреждении, о состоянии загрязненности окружающей среды.
Классификация и общие принципы устройства дозиметрических приборов
Дозиметрические приборы можно классифицировать по назначению, типу датчиков, измерению вида излучения, характеру электрических- сигналов, преобразуемых схемой прибора.
По назначению все приборы разделяются на следующие группы.
Индикаторы- простейшие приборы радиационной разведки; при помощи их решается задача обнаружения излучения и ориентировочной оценки мощности дозы главным образом бета и гамма излучений. Эти приборы имеют простейшие электрические схемы со звуковой или световой сигнализацией. При помощи индикаторов можно установить, возрастает мощность дозы или уменьшается. Датчиком служат газоразрядные счетчики. К этой группе относят индикаторы ДП-63, ДП-63А, дп-64.
Рентгенметры- предназначены для измерений мощности дозы рентгеновского или гамма излучений.
Они имеют диапазон измерения от сотых долей рентгена до нескольких сот рентген в час.
В качестве датчиков в этих приборах применяют ионизационные камеры или газоразрядные счетчики. Такими приборами являются общевойсковой рентгенметр ДП-2, ДП-3 и др.
Радиометры- применяются для обнаружения и определения степени радиоактивного заражения поверхностей, оборудования, оружия, обмундирования, оружия главным образом альфа и бета частицами.
Датчиками радиометров являются газоразрядные и сцинтилляционные счетчики.
Эти приборы являются наиболее распространенными и имеют широкое применение.
Таким приборами являются ДП-2 базовые универсальные, бета-гамма-радиометр «Луч-А», радиометр «Тисс», радиометрические установки ДП-100М, ДП-100АДМ и др.
Дозиметры предназначены для определения суммарной дозы облучения, получаемой личным составом за время прохождения в районе действия, главным образом гамма-излучения.
Индивидуальные дозиметры представляют собой малогабаритные ионизационные камеры или же фотокассеты с пленкой.
Дозиметрические устройства могут быть разделены на две группы.
К первой группе относятся приборы, в которых частицы или фотоны контролируемого излучения преобразуются детекторами в последовательные короткие электрические сигналы. В этой группе электрические схема выполняет функцию преобразования и усиления импульсов.
Ко второй группе относятся дозиметрические приборы, в которых детектор преобразует воздействующее на него излучения в непрерывной постоянный ток. В этом случае электрическая схема служит для усиления и преобразования постоянного тока.
ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
Для проведения дозиметрического контроля применяют различного вида дозиметры, которые условно можно разделить на следующие группы:
- 1) рентгенометры - приборы, измеряющие мощность экспозиционной дозы ионизирующего излучения;
- 2) радиометры - приборы, измеряющие плотность потоков ионизирующих излучений;
- 3) индивидуальные дозиметры - приборы, измеряющие экспозиционную или поглощенную дозу ионизирующих излучений.
Действие дозиметрических приборов основано на измерении тока или электрического заряда на выходе пропорционального детектора, дающим информацию об энергии, потерянной ионизирующим излучением в чувствительном объеме детектора. Интегрирование «элементарных» зарядов, создаваемых в объеме детектора при воздействии отдельных частиц или квантов, производится как в самом детекторе, так и в измерительном устройстве. По величине суммарного заряда, накопленного за определенный промежуток времени, можно судить о величине дозы, энергии излучения и т.д., а по величине тока - о соответствующем значении мощности дозы, интенсивности и других энергетических величин, нормированных по времени.
Наиболее распространенным является ионизационный метод регистрации, основанный на измерении степени ионизации среды, через которое прошло излучение.
Сцинтилляционный метод регистрации излучений основан на измерении интенсивности световых вспышек, возникающих в люми- несцирующих веществах при прохождении через них ионизирующих излучений.
Фотографический метод контроля основан на непосредственном определении дозы ионизирующего излучения по оптической плотности почернения рентгеновской пленки с помощью денситометра (предварительно откалиброванного по контрольным пленкам).
Для обнаружения изменения радиационной обстановки по гамма- излучению, жесткому бета-излучению и нейтронам и измерения мощности экспозиционной дозы применяют индикатор ионизирующих излучений «Соловей». Прибор имеет индикаторы звуковой (для определения потоков излучений малой интенсивности) и световой (для определения потоков излучений больших интенсивностей).
Для измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения используют прибор «Кактус» - сетевой стационарный прибор с ионизационными камерами разных размеров. Сигнальное устройство автоматически срабатывает при превышении заданной мощности дозы. Портативный миллирентгенометр ПМР применяют для измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения.
Прибор Сигнал» - карманный радиометр для измерения мощности дозы, сигнализации о превышении допустимой мощности, а так же контроля загрязнений поверхностей бета- и гамма-активными веществами. Прибор имеет световую и звуковую сигнализации.
Для регистрации и сигнализации о превышении уровня загрязненности рабочих поверхностей, одежды, рук альфа- и бета-актив- ными веществами служит прибор ТИСС - универсальный радиометр, работающий от сети переменного тока. Прибор «Олеандр» (ИЗВ-1) предназначен для экспрессного определения содержания в воздухе неактивной пыли и недолгоживущих продуктов распада радона. В основу работы прибора положен метод концентрирования дисперсной фазы аэрозоля путем прокачки определенного объема воздуха через фильтрующую ленту и последующего измерения собственной активности отобранной пробы и толщины пылевого осадка на фильтре по поглощению альфа-частиц, испускаемых имеющимся в приборе источником.
Метод индивидуальной дозиметрии выбирают в зависимости от вида ионизирующего излучения, особенностей приборов, нужных диапазонов измерений, точности показаний, объема работ. Примерами таких дозиметров служат комплекты индивидуальных дозиметров КИД-1 для измерения интегральной дозы жесткого рентгеновского и гамма-излучения в диапазоне 0,02...2 Р; комплект индивидуального дозиметрического контроля ДК-0,2 для измерения суммарной дозы рентгеновского и гамма-излучений в диапазоне
0...0,2 Р. Индивидуальные прямопоказывающие дозиметры содержат в едином корпусе детектор и устройство отсчета и индикации величины дозы; они характеризуются небольшими габаритными размерами и массой.
Контрольные вопросы
- 1. Укажите основные виды ионизирующих излучений.
- 2. Какими параметрами характеризуется радиация и ее источники? Укажите единицы измерения радиационных доз и активности радионуклидов.
- 3. Когда возникает острая и хроническая лучевая болезнь?
- 4. Как воздействует радиация на организм человека и от чего зависит степень воздействия радиации?
- 5. Как и по каким параметрам осуществляется гигиеническое нормирование ионизирующего излучения?
- 6. Основные принципы обеспечения радиационной безопасности.
- 7. Каковы методы и средства защиты от радиации?
- 8. Как рассчитать необходимую толщину защитного экрана от ионизирующего излучения?
- 9. Какие материалы применяются от ионизирующих излучений различного вида?
- 10. В каком случае оправдан коллективный риск потенциального облучения?
- 11. Как определяются индивидуальный и коллективный пожизненный риск сокращения полноценной жизни от радиации?
- 12. Какие средства индивидуальной защиты применяются от ионизирующих излучений?