Ядерная опасность Семипалатинского полигона

К нестохастическим соматическим эффектам относят поражения, вероятность возникновения и степень тяжести которых растут по мере увеличения дозы облучения и для возникновения которых существует дозовый порог. К таким эффектам относят, например, локальное незлокачественное повреждение кожи (лучевой ожог), катаракта глаз (потемнение хрусталика), повреждение половых клеток (кратковременная или постоянная стерилизация) и др. Время появления максимального эффекта также зависит от дозы: после более высоких доз он наступает раньше.

ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ  ЧЕЛОВЕКА

Гибель  клетки и утрата функций тканей и  органов приводят к по-явлению клинических симптомов у облученного человека, называемых радиационными синдромами. В связи с различием в радиочувствитель-ности клеток, структуре и функциях каждой ткани дисфункция органов начинается в разные сроки и после различных доз. Теоретически при од-нородном облучении всего тела дозой, превышающей некоторый порог, можно выделить три основных синдрома; нервно-васкулярный, желудочно-кишечный и гематологический. На практике эти синдромы часто сливаются и их трудно распознать в отдельности.

Лучевую болезнь подразделяют на острую и хроническую. Течение лучевой болезни различной степени тяжести может проходить в стертой или явно выраженной форме, что зависит от суммарной дозы и ритма облучения.

В выраженной форме лучевой болезни четко  различают период пер-вичной реакции, скрытый (латентный) период формирования болезни, восстановительный период и период отдаленных последствий и исходов заболевания.

Первоначальные  явные симптомы облучения всего  тела проявляются в течение первых 48

ч. К ним относятся желудочно-кишечные (анорексия, тошнота, рвота, диарея, кишечные спазмы, повышенное слюноотде-ление, дегидратация) и нервно-мышечные (чувство усталости, апатия, повышенное потоотделение, головные боли, гипотензия). Вероятность н длительность до момента проявления этих симптомов зависят от до-зы. Например, доза, вызывающая рвоту у 50 % облученных, составляет около 2 Гр, а период до ее появления примерно 3 ч; доза 3 Гр вызы-вает рвоту у 100 % облученных через 2 ч.

Дозы  порядка нескольких грей приводят к костно-мозговому син-дрому и лейкопении. Концентрация лимфоцитов — самый ранний чувст-вительный симптом поражения крови, причем дозы 1—2 Гр снижают в их концентрацию примерно до 50 % нормы через 48 ч после облучения .

Время проявления первичной реакции  зависит от дозы облучения. Лучевая  болезнь возникает при дозе более 1 Гр у большинства постра-давших.

Латентный период—кажущееся клиническое благополучие—ко-леблется у человека от 14 до 32 сут в зависимости от тяжести поражения. При дозе существенно большей 10 Гр после первичной реакции почти сразу наступает последняя фаза болезни. При дозе менее 1 Гр клинические симптомы острой лучевой болезни не развиваются.

В период кажущегося клинического благополучия, как правило, уменьшается общая  слабость, исчезает сонливость, улучшается аппетит, самочувствие становится вполне удовлетворительным. Однако эти улучшения  находятся в явном противоречии с состоянием кроветворных ор-ганов (снижается число лейкоцитов и тромбоцитов в крови, опустоша-ется костный мозг), кожи, желудочно-кишечного тракта и гонад.

По степени тяжести  острая лучевая болезнь разделяется  на ряд групп в зависимости  от дозы на все тело: I—легкая (1—2 Гр), И—средняя (2—1 Гр), III—тяжелая (4— 6 Гр), крайне тяжелая (6 Гр и более).

Радионуклиды, попавшие в организм человека, вызывают различные последствия, схожие с  последствиями от внешнего облучения  пр равных поглощенных дозах.

В зависимости от природы  нуклида и особенностей его локализации  в организме могут возникать  радиационные поражения (гипопластическая анемия, пневмосклерозы,

гепатиты, остеиты, опухоли различной локализации, лейкозы и т. п.).

а

Острая  форма местного лучевого поражения (от локального облу-чения) характеризуется большой длительностью течения заболевания и может приводить к образованию рецидивирующих отеков, раку кожи.

Хроническая лучевая болезнь формируется  постепенно при длительном облучении  дозами, значительно превышающими предельно  до-пустимые для профессионального облучения. Эта форма болезни может возникнуть как при общем облучении (внешнем или внутреннем) всего тела, так и при преимущественном поражении отдельных органов или систем организма. Период формирования хронической лучевой болезни совпадает со временем накопления дозы облучения. После снижения об-лучения до допустимого уровня или полного прекращения наступает пе-риод восстановления, а затем следует длительный период последствий хронической болезни.

Хроническая лучевая болезнь от общего облучения  подразделяется на следующие степени:

I степень  (легкая) характеризуется нерворегуляторными нарушени-ями сердечнососудистой системы и нестойкой умеренной лейкопенией и реже тромбоцитопенией.

«I

При II степени (средней) наблюдается углубление нерворегуляторных нарушений с появлением функциональной недостаточности пище-варительных желез, сердечнососудистой и нервной системы, нарушение некоторых обменных процессов: стойкая умеренная лейко- и тромбоцитопения.

При III степени (тяжелой) появляется резкая лейко-, тромбоцитепения, развивается анемия, возникают атрофические процессы в слизис-той ЖКТ.

При длительном облучении отдельных  органов хроническая лучевая  болезнь характеризуется той  или иной степенью их поражения. Только в наиболее тяжелых случаях в  связи с недостаточностью функций  по-раженного органа возникает комплекс вторичных изменений других ор-ганов и систем.

Отдаленными последствиями хронической  лучевой болезни мот быть лейкоз, опухоли, гипопластическая анемия.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ РАДИОНУКЛИДОВ, ПОПАВШИХ ВНУТРЬ ОРГАНИЗМА, И ДОЗА ВНУТРЕННЕГО  ОБЛУЧЕНИЯ

Повышенная  опасность радионуклидов, попавших внутрь организ-ма, обусловлена несколькими причинами. Одна из них — способность некоторых нуклидов избирательно накапливаться в отдельных органах тела, называемых критическими (например, до 30 % иода депонируется в щитовидной железе, которая составляет только 0,03 % массы тела), и, таким образом, отдавать свою энергию относительно небольшому объему ткани. Другая причина — значительная продолжительность облучения до момента выведения нуклида из органа или уменьшения ак-тивности вследствие радиоактивного распада нуклида. Скорость биологического выведения (при допущении, что выведение радиоактивных веществ из органов происходит по экспоненциальному закону) характери-зуется постоянной б, а эффективная скорость—суммой постоянных эф = б + р, где р—постоянная радиоактивного распада. Тогда эф-фективный период полувыведения нуклида из организма равен

Тэф = 0,693/эф = Тб Т1/2 / Тб + Т1/2,

Третья  причина — рост опасности воздействия  высокоионизирующих - и -излучений, которые не действенны или малодейственны для внутренних органов при внешнем облучении ввиду низкой проникаю-щей способности.

Рассматриваются три пути проникновения радиоактивных  веществ в организм: через органы дыхания, через ЖКТ и через  кожу или по-вреждения кожи. Этими путями нуклиды вначале попадают в кровь, а затем током крови разносятся по всему телу или преимущественно в критические органы.

В некоторых  случаях критическим органом  становится ЖКТ, его от-дельные участки, а также легкие. Наиболее опасен первый путь, поскольку за рабочую смену человек, как это рекомендуют принимать в расчетах НРБ —76/87, вдыхает за 6 рабочих часов 9 м3 воздуха (в целом за 1 сут 20 м3), а с пищей по-требляет только 2,2 л воды.

Кроме того, усвоение и отложение в организме  нуклидов, попадаю-щих через органы дыхания, как правило, выше, чем при заглатывании. Усвоение через неповрежденную кожу в 200—300 раз меньше, чем че-рез ЖКТ, и не имеет существенного значения по сравнению с первыми двумя путями. Только оксид трития, а также нитрат уранила и изотопы иода легко проникают через кожу и всасываются в кровь.

ФОНОВОЕ ОБЛУЧЕНИЕ  ЧЕЛОВЕКА

Фоновое облучение человека создается космическим  излучением, естественными и искусственными радиоактивными веществами, содержащимися  в теле человека и в

>}

окружающей среде. Облучение от естественных источников превосходит  облучение от многих других источников и является важным фактором мутагенеза, существенного для эволюции живых  организмов в биосфере,

ДОЗА КОСМИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Космическое излучение подразделяют на галактическое излучение в  солнечное, которое связано с  солнечными вспышками. Солнечное кос-мическое излучение играет важную роль за пределами земной атмосфе-ры, но из-за сравнительно низкой энергии (примерно до 40 МэВ) не приводит к заметному увеличению дозы излучения на поверхности зем-ли. Следует различать первичные космические частицы, вторичные и фотонные излучения, которые образуются в результате взаимодействия первичных частиц с ядрами атомов атмосферы.

Первичные космические частицы  составляют в основном протоны, а  также более тяжелые ядра, обладающие чрезвычайно высокой энер-гией (отдельные частицы до 1019 эВ). Взаимодействуя с атмосферой Земли, эти частицы проникают до высоты 20 км над уровнем моря и об-разуют вторичное высокоэнергетическое излучение, состоящее из мезо-нов, нейтронов, протонов, электронов, фотонов и т. п.

Интенсивность космического излучения  зависит от солнечной актив-ности, географического расположения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря. Для средних широт на уровне моря до-за на открытой местности на мягкие ткани вследствие космического излучения (без нейтронной компоненты) составляет 0,28 мГр/год, нейтронная компонента дает дополнительную дозу 3,5*10-6 Гр/год. Если коэффициент качества облучения нейтронами при-нять равным шести то эффективная эквивалентная

доза  космического излучения составляет примерно 300 мкЗв/год.

щк

ДОЗА  ОТ ПРИРОДНЫХ источников

В биосфере Земли содержится более 60 естественных радионукли-дов, которые можно разделить на две категории; первичные и космогенные. Первичные подразделены на две группы: радионуклиды уранорадиевого и ториевого рядов (табл. 3.2 и 3.3) и радионуклиды, нахо-дящиеся вне этих радиоактивных рядов.

В первую группу входит 32 радионуклида — продукты распада урана и  тория; во вторую — 11 долгоживущих радионуклидов  (40K, 87Rb и др.), имеющих Т1/2 от 107 до 1015 лет.

Космогенные радионуклиды образуются в основном в атмосфере в результате взаимодействия протонов и нейтронов  с ядра-ми N, О и Аг, а затем поступают на земную поверхность с атмосфер-ными осадками. К ним откосятся ЗН, 14С, 7Ве, 22Na и др. (всего 14 ра-дионуклидов).

Внешнее -облучение человека от указанных естественных радио-нуклидов вне помещений (зданий) обусловлено их присутствием в раз-личных природных средах (почве, приземном воздухе, гидросфере и био-сфере). Основной вклад в дозу внешнего у- облучения дают у-излучаюшие нуклиды уранорадиевого и ториевого рядов, а также 40К.

Главными источниками внешнего у-облучения в воздухе ториевой серии радионуклидов являются 228Th и 238Ас, а в урановом ряду 99 % дозы определяется у-излучением 214РЬ

(RaB) и 214Bi (RaC). По непо-средственным измерениям в ряде стран мощность поглощенной дозы в воздухе (на высоте 1 м) от радионуклидов, находящихся во внешней среде, колеблется в пределах от 3,7 до 9,4*10-8 Гр/ч в зависимости от различных условий на местности.

ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ  ОТ ИСПЫТАНИЙ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

Источником  искусственной радиоактивности  во внешней среде в за-метном количестве являются радиоактивные выпадения от испытатель-ных ядерных взрывов в атмосфере.

Испытания ядерного оружия в атмосфере были начаты США в 1945 г. Наибольший размах испытаний и выход радиоактивных  продук-тов в атмосферу имел место в период 1954—1958 гг. и 1961—1962 гг. После этого испытания ядерного оружия (кроме подземных) были за-прещены в большинстве стран мира.

За период 1945—1962 гг. США, Великобританией, СССР и  Фран-цией проведены испытания оружия общей мощностью эквивалентной 513 Мт тринитротолуола (тротилового эквивалента). После 1963г. испытания проводили Франция и Китай. Общая мощность испытаний до 1981 г. составила 32,5 Мт. Взрыву мощностью в 1 Мт соответствует 1,45*1026 актов деления ядерного топлива. Один акт деления эквива-лентен 3,2*10-11 Дж. 1 Вт==1 Дж/с=3,1* 1010 актов деления в 1 с.

После атмосферного взрыва около 50 % образовавшихся активные продуктов выпадают в районе испытаний (в радиусе около 100 км) на земную или водную поверхность. Остальная часть уходит в тропосферу или стратосферу. В тропосферу попадают мелкие аэрозольные частицы и находятся в ней до 30 сут, в течение которых они выпадают на землю. Поэтому с точки зрения дозы облучения в результате выпаде-ний из тропосферы наибольшее значение имеют радионуклиды с перио-дом полураспада от нескольких суток до двух месяцев, такие, как 1311,140Ва и 89Sr.

В стратосферу  уходит большая часть радионуклидов, которые гло-бально перемешиваются в стратосфере и затем долгое время выпада-ют в различном количестве на различные участки поверхности всего земного шара. Поэтому глобальные выпадения из стратосферы в убы-вающем порядке значимости определяются долгоживущими продуктами деления — 14С, 137Cs, 95Zr, 90Sr, 106Ru, 144Ce, ЗН и 239Pu, 240Pu, 241Am, причем три последних нуклида вносят 0,1 % общей дозы.

Облучение людей радиоактивными продуктами, образовавшимися  после испытаний ядерного оружия, складывается из внут-реннего облучения (ингаляция радионуклидов с приземным воздухом и поступления их с пищей и водой) и внешнего облучения (излучение радионуклидов, содержащихся в приземном воздухе и на поверхности земли).

Внешнее облучение  дает около 0,7 мЗв.

ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ  ОТ ВЫБРОСОВ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНОЙ  ЭНЕРГЕТИКИ

В конце 1989 г. в 26 странах эксплуатировалось  в общей сложно-сти 416 энергетических реакторов общей мощностью 274 МВт. 100 реакторов строится.