Воздействие радиоактивного заражения местности на людей, технику и постройки

Воздействие радиоактивного заражения местности на людей, технику и постройки

1.1 ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ  ИЗЛУЧЕНИЙ

Ионизирующее излучение - поток заряженных или нейтральных частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов или молекул среды. Они возникают в результате естественных или искусственных радиоактивных распадов веществ, ядерных реакций деления в реакторах, ядерных взрывов и некоторых физических процессов в космосе.

Ионизирующие излучения состоят из прямо или косвенно ионизирующих частиц или смеси тех и других. К прямо ионизирующим частицам относятся частицы (электроны, б-частицы, протоны и др.), которые обладают достаточной кинетической энергией, чтобы осуществить ионизацию атомов путём непосредственного столкновения. К косвенно ионизирующим частицам относятся незаряженные частицы (нейтроны, кванты и т.д.), которые вызывают ионизацию через вторичные объекты.

В настоящее время известно около 40 естественных и более 200 искусственных б-активных ядер. б-распад характерен для тяжелых элементов (урана, тория, полония, плутония и др.).

б-частицы - это положительно заряженные ядра гелия. Они обладают большой ионизирующей и малой проникающей способностью и двигаются со скоростью 20000 км / с.

в-излучение - это поток отрицательно заряженных частиц (электронов), которые выпускаются при в-распаде радиоактивных изотопов. Их скорость приближается к скорости света. Бета-частицы при взаимодействии с атомами среды отклоняются от своего первоначального направления. Поэтому путь, проходимый в-частицей в веществе, представляет собой не прямую линию, как у б-частиц, а ломаную. Наиболее высокоэнергетические в-частицы могут пройти слой алюминия до 5 мм, однако ионизирующая способность их меньше, чем у б-частицы. г-излучение, испускаемое атомными ядрами при радиоактивных превращениях, обладает энергией от нескольких тысяч до нескольких миллионов электрон-вольт. Распространяется оно, как и рентгеновское излучение, в воздухе со скоростью света. Ионизирующая способность г-излучения значительно меньше, чем у б- и в-частиц.

г-излучение - это электромагнитные излучения высокой энергии. Оно обладает большой проникающей способностью, изменяющейся в широких пределах.

Все ионизирующие излучения по своей природе делятся на фотонные (квантовые) и корпускулярные.

К фотонному (квантовому) ионизирующему излучению относятся гамма-излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или аннигиляции частиц, тормозное излучение, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц, характеристическое излучение с дискретным энергетическим спектром, возникающее при изменении энергетического состояния электронов атома и рентгеновское излучение, состоящее из тормозного и / или характеристического излучений.

К корпускулярному ионизирующему излучению относят б-излучение, электронное, протонное, нейтронное и мезонное излучения. Корпускулярное излучение, состоящее из потока заряженных частиц (б-, в-частиц, протонов, электронов), кинетическая энергия которых достаточна для ионизации атомов при столкновении, относится к классу непосредственно ионизирующего излучения. Нейтроны и другие элементарные частицы непосредственно не производят ионизацию, но в процессе взаимодействия со средой высвобождают заряженные частицы (электроны, протоны), способные ионизировать атомы и молекулы среды, через которую проходят. Соответственно, корпускулярное излучение, состоящее из потока незаряженных частиц, называют косвенно ионизирующим излучением.

Нейтронное и гамма излучение принято называть проникающеё радиацией или проникающим излучением.

Ионизирующие излучения по своему энергетическому составу делятся на моноэнергетические (монохроматические) и немоноэнергетические (немонохроматические).

Моноэнергетическое (однородное) излучение - это излучение, состоящее из частиц одного вида с одинаковой кинетической энергией или из квантов одинаковой энергии.

Немоноэнергетическое (неоднородное) излучение - это излучение, состоящее из частиц одного вида с разной кинетической энергией или из квантов различной энергии. Ионизирующее излучение, состоящее из частиц различного вида или частиц и квантов, называется смешанным излучением.

Практическое использование ионизирующих излучений.

Область применения ионизирующих излучений очень широка:

- в промышленности - это гигантские реакторы для атомных электростанций, для опреснения морской и засолённой воды, для получения трансурановых элементов; также их используют в активационном анализе для быстрого определения примесей в сплавах, металла в руде, качества угля и т.п.; для автоматизации различных процессов, как то: измерение уровня жидкости, плотности и влажности среды, толщины слоя;

- на транспорте - это мощные реакторы для надводных и подводных кораблей;

- в сельском хозяйстве - это установки для массового облучения овощей с целью предохранения их от плесени, мяса - от порчи; выведение новых сортов путём генетических мутаций;

- в геологии - это нейтронный каротаж для поисков нефти, активационный анализ для поисков и сортировки металлических руд, для определения массовой доли примесей в естественных алмазах;

- в медицине - это изучение производственных отравлений методом меченых атомов, диагностика заболевания при помощи активационного анализа, метода меченых атомов и радиографии, лечение опухолей -лучами и - частицами, стерилизация фармацевтических препаратов, одежды, медицинских инструментов и оборудования -излучением и т.д.

Применение ионизирующих излучений имеет место даже в таких сферах деятельности человека, где это, на первый взгляд, кажется совершенно неожиданным. Например, в археологии. Кроме того, ионизирующие излучения используются в криминалистике (восстановление фотографий и обработка материалов).

 

1.2 Характеристика радиоактивного  заражения местности

Возникает вследствие выпадения из радиоактивного облака осколков деления ядерного горючего, непрореагировавшей части ядерного заряда и частиц фунта с наведенной радиоактивностью. Степень заражения местности ионизирующей радиацией местности и различных объектов оценивается уровнями радиации, которые принято измерять в рентгенах в час (р / ч); степень зараженности техники и вооружения в мр / ч (микрорентген в час).

Поражение личного состава определяется дозой облучения, измеряемой в рентгенах. Заражение (загрязнение) местности характеризуется количеством радиоактивного вещества на единице поверхности (кюри / м2). Уровню радиации на местности 1р / ч соответствует примерно 0,2 Ки / м2.

Величина уровня радиации после ядерного взрыва определяется в основном радионуклидами, имеющими короткий период полураспада. Поэтому посленачала радиоактивного загрязнения происходит быстрый спад уровня радиации. Продолжительность радиоактивного заражения можно оценить исходя из экспоненциальной закономерности радиоактивного распада. Если уровень радиации через час после взрыва принять за 100%, то через 2 ч он равен 43, через 5 ч - 15, через 10 ч - 6,46, через 1 сутки - 2,2, а через 2 суток - 1,1%. Зараженными участками местности в военное время принято считать такие, на которых уровень радиации составляет 0,5 р / ч. Приготовление пищи на зараженной местности допускается при уровне радиации менее 1 р / ч, а прием пищи на открытой местности или в оборонительных сооружениях - до 5 р / ч.

Это связано с тем, что наибольшую опасность для человека представляют радионуклиды, попавшие внутрь организма.

Загрязнение воды, воздуха и продовольствия характеризуют концентрацией радиоактивных веществ, которую измеряют в кюри на литр и распадах в минуту на 1 г вещества (Ки / л и распУмин.г).

Прогноз радиационной обстановки проводят для снижения вредных последствий, возникающих после нанесения ядерного удара или радиационной аварии. Под радиационной обстановкой в этом случае понимают масштабы и степень радиоактивного заражения местности. Масштабы и степень заражения зависят от мощности и вида ядерных взрывов, метеоусловий и времени с момента нанесения ядерного удара.

Прогноз начинают с определения сектора распространения радиоактивного облака, образовавшегося в результате взрыва.

Ось следа ориентируют по направлению среднего ветра на высоте формирования облака и в зависимости от скорости ветра и мощности взрыва определяют размеры зон радиоактивного заражения. Сектора в отличие от зон радиоактивного заражения называются зонами возможного заражения.

Расстояние от дальних границ этих зон принимается равным длинам соответствующих зон на эллиптическом следе облака. Учитывая, что прогноз радиационного заражения местности носит ориентировочный характер, он должен уточняться радиационной разведкой городов, районов, объектов народного хозяйства (ОНХ). Зоны заражения характеризуются величиной дозы облучения на местности за время до нормализации радиационной обстановки.

Радиоактивное заражение возникает в результате выпадения радиоактивных веществ (РВ) из облака ядерного взрыва.

 

1.3 ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ  И ЕДИНИЦЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ

Физические величины, функционально связанные с радиационным эффектом, называются дозиметрическими.

Основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия, является поглощенная доза ионизирующего излучения D -отношение средней энергии , переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

Единица поглощенной дозы в СИ - грей (Гр). Грей равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения, равная 1 Дж, т.е. 1 Гр = 1 Дж / кг.

Внесистемной единицей поглощенной дозы ионизирующего излучения является рад (рад). Рад равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения, равная 100 эрг. Таким образом, 1 рад = 0,01 Гр.

Поглощенная доза ионизирующего излучения является мерой ожидаемых последствий облучения объектов как живой, так и неживой природы. Она не зависит от вида ионизирующего излучения (, , , X, n и др.) и его энергии, но для одного и того же вида и энергии излучения зависит от вида вещества.

Поэтому, когда говорят о поглощенной дозе, необходимо указывать, к какой среде это относится: к воздуху, воде или другой среде.

В повседневной жизни человек подвергается хроническому облучению естественными и искусственными источниками ионизирующих излучений в малых дозах. Установлено, что в этом случае биологический эффект облучения зависит от суммарной поглощенной энергии и вида (качества) излучения.

По этой причине для оценки радиационной безопасности при хроническом облучении человека в малых дозах, т.е. дозах, не способных вызвать лучевую болезнь, используется эквивалентная доза ионизирующего излучения Hт - произведение «тканевой дозы» (дозы на орган) Dт на взвешивающий коэффициент wR для излучения R:

Hт = wRDт.

При этом доза на орган - средняя поглощенная доза в определенной ткани или органе человеческого тела задается в виде:

где mт - масса ткани или органа,

D - поглощенная доза в  элементе dm.

Если в пределах органа или ткани D = const, то Dт = D.

Если поле излучения состоит из нескольких излучений с различными значениями wR, то эквивалентная доза определятся в виде:

1.4 ЗАКОН СПАДА УРОВНЯ  РАДИАЦИИ

Спад уровней радиации - непрерывное уменьшение мощности доз ионизирующего излучения на местности, загрязненной радиоактивными веществами в результате их естественного распада. Спад уровня радиации оценивается на основе прогнозирования и по данным радиационной разведки и дозиметрического контроля.

Постепенно уровень радиации на местности снижается ориентировочно в 10 раз через отрезки времени, кратные 7. Например, через 7 часов после взрыва уровень радиации уменьшается в 10 раз, а через 49 часов почти в 100 раз.   Спад уровней радиации интенсивнее происходит после взрыва.

 

 

 ЗОНЫ РЗМ

Границами зон загрязнения являются изолинии, соединяющие точки с равными дозами радиации за время полного распада радиоактивных веществ на местности. След облака делится на четыре зоны загрязнения - А, Б, В и Г

Зона умеренного заражения (А). Экспозиционная доза излучения за время полного распада (Д) колеблется от 40 до 400 Р. Уровень радиации на внешней границе зоны через 1 час после взрыва - 8 Р / ч: через 10 ч. - 0,5 Р / ч. В зоне А работы на объектах, как правило, не прекращаются. Работы на открытой местности, расположенной в ередине зоны или у ее внутренней границы, должны быть прекращены на несколько часов. Обозначается она синим цветом.

Зона сильного заражения (Б). Экспозиционная доза излучения за время полного распада (Д) колеблется от 400 до 1200 Р. Уровень радиации на внешней границе зоны через 1 час после взрыва - 80 Р / ч: через 10 ч. - 5 Р / ч. В зоне Б работы на объектах прекращаются до 1суток, рабочие и служащие укрываются в защитных сооружениях ГО, подвалах или иных защитных сооружениях. Обозначается зеленым цветом.

Зона опасного заражения (В). Экспозиционная доза излучения за время полного распада (Д) составляет 1200 Р. На внутренней границе - 4000 Р. Уровень радиации на внешней границе зоны через 1 час после взрыва - 240 Р / ч: через 10 ч. - 15 Р / ч. В зоне В работы на объектах прекращаются от 1 до 3-4 суток, рабочие и служащие укрываются в защитных сооружениях ГО. Обозначается красным цветом.

Зона чрезвычайно опасного заражения (Г). Экспозиционная доза излучения за время полного распада (Д) составляет 4000 Р. Уровень радиации через 1 час после взрыва - 800 Р / ч: через 10 ч. - 50 Р / ч. В зоне Г работы на объектах прекращаются на четверо и более суток, рабочие и служащие укрываются в защитных сооружениях ГО. Обозначается черным цветом.

Единица эквивалентной дозы в СИ - зиверт (Зв).

Зиверт равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани стандартного состава на взвешивающий коэффициент wR равно 1Дж / кг. Следовательно, 1Зв = 1 Гр / wR.