8401

141

В России действует более 30 энергоблоков (реакторов) на 10 АЭС, функционирующих в соответствии с правилами и нормами безопасности (табл.14). Однако на большинстве из них высокая степень износа (более 65%) основных производственных фондов. Медленно и слабо ведутся работы по модернизации, ремонту и профилактике оборудования. В силу социальных и иных причин снижается производственная и технологическая дисциплина на станциях. Все это в своей совокупности приводит к возникновению на них нештатных ситуаций. А ведь большинство АЭС расположены в густонаселенной европейской части страны, и в их 30-км зонах проживает более 4 млн человек.

После распада СССР обострилась проблема радиационной опасности кораблей, судов с ЯЭУ и обслуживающими их плавсредствами. Это связано, в первую очередь, с сокращениями Вооруженных Сил РФ, в т.ч. и ВоенноМорского флота. Так, по разным данным мы имеем до 150-170 списанных

142

атомных подводных лодок различных типов и назначения, 120 из них (а это более 200 реакторов) стоят с невыгруженными отходами ядерного топлива. В этом отношении особую озабоченность вызывает территория Кольского полуострова и акватория прилегающих к нему морей. Здесь в эксплуатации на атомных кораблях ВМФ находятся более 180 ЯЭУ (примерно 394 реактора), около 133 из них выработали свой ресурс и подлежат утилизации. На этой же территории расположено 15 хранилищ с радиоактивными отходами, 6 специализированных судоремонтных предприятий, Кольская АЭС, базируются атомные ледоколы. 15 реакторов, 3 АПЛ, более 10000 контейнеров с радиоактивными отходами покоятся на дне прилегающих морей, представляя потенциальную угрозу радиоактивного загрязнения огромных территорий.

Нельзя не сказать еще об одном факторе. Как известно, за период с 1955 по 1990 гг. с целью совершенствования ядерного оружия в стране произведено 715 ядерных взрывов. В СССР больше всего досталось Казахстану (496) и России (214). Только на Новой Земле произведено 132 ядерных испытаний. Перепало также Украине (2), Узбекистану (2) и Туркменистану (1).

Радиационная обстановка в России определяется наличием территорий, загрязненных радиоактивными веществами вследствие произошедших в предыдущие годы радиационных аварий на предприятиях атомной промышленности и энергетики. Главным образом это аварии и катастрофы в г. Кыштым (Челябинск-40 на объединении «Маяк»), г. Томске, бухте Чажма на Дальнем Востоке и на Чернобыльской АЭС. Свой вклад в это внесли и вносят испытания ядерного оружия, а также невыполнение принятой Правительством РФ в 1992 году доктрины утилизации АПЛ и судов и других подобных решений.

143

9.2. Единицы измерения радиоактивности и основные нормы РБ на мирное время в контролируемых условиях

Характерной особенностью ионизирующих излучений является то, что они никак себя не проявляют – не имеют ни звука, ни запаха, ни вкуса, ни цвета. Поэтому без специальных приборов нельзя судить ни о величине радиационной опасности, ни даже о ее наличии или отсутствии. А следовательно, и о грозящей опасности.

Основная физическая величина, которая характеризует любой радиоактивный источник, – это число происходящих в нем распадов в единицу времени. Такая единица была названа АКТИВНОСТЬЮ. Активность того или иного вещества, в дальнейшем речь будет идти о радиоактивных изотопах, определяется количеством атомов, распадающихся в единицу времени, например за одну секунду. Следовательно, число испускаемых веществом радиоактивных частиц прямо пропорционально его активности. В качестве единицы активности в Международной системе единиц “СИ” выбран Беккерель (Бк). Активность в один беккерель соответствует одному распаду в секунду. Однако в практической дозиметрии и радиационной физике чаще используется другая (внесистемная) единица активности – Кюри (обозначается – Ки). Кюри в 37 миллиардов раз больше одного беккереля, т.е. соответствует 37 миллиардам распадов в секунду. Именно такое число распадов происходит в одном грамме радия – 226, исторически первого вещества, в котором были изучены законы радиоактивного распада. Следовательно, 1 Ки = 37 · 109 Бк.

Из курса физики известно, что благодаря распаду количество радиоактивных атомов в первоначальной массе вещества с течением времени уменьшается. Соответственно снижается и активность. Время (период), когда число радиоактивных атомов в веществе уменьшается вдвое, называется периодом полураспада. У разных радиоактивных веществ период полураспада меняется в очень широких пределах: от миллионных долей секунды до нескольких миллиардов лет. Например, период полураспада

144

урана-238 равен 4,5 млрд лет, плутония-239 – около 25 тысяч лет, йода-131 – около 8 суток, цезия-137 – 30,2 лет, стронция-90 – около 28 лет, стронция-89

– 50,5 суток.

При ядерных взрывах и авариях с ядерными установками последние четыре изотопа из более чем 200 выделяемых долго и короткоживущих изотопов 36 элементов средней части таблицы Менделеева способны доставить наибольшие неприятности. Они представляют собой летучие продукты деления и поэтому легко попадают в атмосферу и образуют аэрозоли, которые разносятся воздушными потоками на большие расстояния, загрязняя огромные территории. Радиационная авария на объединении «Маяк» 1957 года и Чернобыльская трагедия 1986 года подтвердили, что если йода-131 через несколько месяцев остается ничтожно мало – он практически весь распадается, то цезий-137 и стронций-90 вместе с другими выпавшими долгоживущими изотопами еще долго сохраняют способность загрязнять местность. На практике активность рассматривается как

поверхностная, объемная и удельная. Поверхностная активность –

активность источника излучения на единице площади. Она служит для определения степени загрязнения больших площадей. Измеряется в Бк/м2

или Ки/км2.

Считается нормальной поверхностная активность до 1 Ки/км2. Например, площадь загрязненной территории (свыше 1 Ки/км2) в результате Чернобыльской аварии составила 160 тыс. км2. При этом в некоторых местах Лукояновского и Б.Болдинского районов Нижегородской области поверхностная активность достигала 5 Ки/км2. Объемная активность – это активность источника излучения в единице объема. Применяется для определения степени загрязнения различных объектов. Измеряется в Бк/м3; Бк/л; Ки/м3; Ки/л. Удельная активность – это активность источника излучения в единице массы вещества. Служит для определения степени загрязнения твердых материалов (продуктов питания, строительных и других материалов). Измеряется в Бк/кг.

145

Однако активность вещества не в полной мере позволяет связать ионизационный эффект с биологическим, а также с поглощением энергии живой тканью организма. Поражающее действие проникающей радиации характеризуется дозой излучения, т.е. количеством энергии ионизирующих излучений, поглощенной единицей массы облучаемой среды, например воздуха, экспозиционной дозой излучений. Поэтому в 1928 году в качестве единицы измерения радиации, которая в достаточной для того времени мере была лишена перечисленных выше недостатков, был принят рентген (обозначается Р).

Один рентген – эта такая доза рентгеновского или гамма-излучения, которая создает в 1 см3 атмосферного воздуха при нормальных условиях 2,08·109 пар ионов, несущих положительный или отрицательный заряд в одну электростатическую единицу. На практике часто применяют и более мелкие единицы: миллирентген (мР), равный 0,001 Р и микрорентген (мкР), равный 0,000001 Р. Степень радиоактивного заражения местности характеризуется мощностью дозы излучений (уровнем радиации) на определенное время после наступления события. УРОВНЕМ РАДИАЦИИ называется мощность экспозиционной дозы на высоте 0,7-1,0 м над зараженной поверхностью. Он измеряется в рентгенах (милли или микрорентгенах) в час. Экспозиционная доза достаточно надежно характеризует потенциальную опасность воздействия ионизирующих излучений при общем и равномерном облучении тела человека. Вместе с тем, в последующем было установлено, что применение рентгена для оценки поглощенной дозы живой тканью энергии по ряду причин создавало ряд неудобств. Поэтому в современной дозиметрии рентген рассматривается только как единица, определяющая ионизирующую способность рентгеновского или гамма-излучений в 1 см3

воздуха. На этом принципе сконструированы и отградуированы абсолютное большинство дозиметрических приборов.

Под действием излучений, испускаемых радиоактивными изотопами, в облучаемом объекте (организме) накапливаются различные нарушения.

146

Принято считать (хотя это сегодня все чаще подвергается сомнению), что изменения, происходящие в облучаемом веществе, полностью определяются поглощенной энергией радиоактивного излучения. Она служит довольно удобной физической величиной, характеризующей действие радиации на живой организм. И вот в 1953 году на XII Международном конгрессе радиологов в Копенгагене было рекомендовано энергию любого вида излучения, поглощенную в одном грамме вещества, называть

ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗОЙ. В качестве единицы поглощенной дозы был выбран "рад" по первым буквам английского словосочетания "radiation absorbed dose" – радиации поглощенная доза. Один рад соответствует такой поглощенной дозе, при которой количество энергии, выделяемой в одном грамме любого вещества, равно 100 эрг независимо от вида и энергии ионизирующего излучения, т.е. 1 рад = 100 эрг/г = 0,01 Дж/кг. Поглощенная доза, образуемая в единицу времени, называется мощностью поглощенной дозы и измеряется в единицах: рад/с, рад/мин, рад/ч и т.д. Рад, так же как и Кюри – внесистемные единицы. В системе СИ за единицу поглощенной дозы принят 1 грей (Гр), который в 100 раз больше, чем рад., т.е.

1 Гр = 100 рад= 1 Дж/кг.

Мощность поглощенной дозы в системе СИ – Гр/с, Гр/ч, мГр/ч и т.д.

Однако рад и грей не учитывают те биологические эффекты, которые производит проникающая радиация при взаимодействии с веществом (организмом). К тому же тяжесть всяческих нарушений в организме сильно зависит от типа излучения. Следовательно, знания поглощенной дозы совершенно недостаточно для оценки радиационной опасности. Более того, измерить поглощенную дозу непосредственно в живой ткани чрезвычайно трудно. Да и отклик живого организма на облучение определяется не только поглощенной дозой, но и распределением поглощенной энергии по чувствительным структурам живых клеток, например гонады, костный мозг, легкие, печень, желудок, щитовидная железа и т.п. Поэтому возникла

147

необходимость ввести такую величину, которая учитывала бы не только выделение энергии, но и биологические последствия облучения.

Чтобы можно было сравнивать воздействие того или иного излучения на организм с биологическим эффектом от рентгеновского или гаммаизлучения, вводится ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА. Она определяется как произведение поглощенной дозы на некоторой взвешивающий коэффициент, зависящий от вида излучения. Он приближенно равен единице для гаммаизлучения и протонов высокой энергии. Для тепловых нейтронов равен 5, а для быстрых нейтронов – 10. Следовательно, эквивалентная доза представляет собой поглощенную дозу, в которой учтена разница эффективностей биологического воздействия на живой организм данного вида излучения и гамма излучения. Этот учет происходит за счет взвешивающего коэффициента, который характеризует качество излучения и показывает, во сколько раз данный вид излучения эффективней при биологическом воздействии, чем гамма – излучение (при одинаковой дозе в тканях тела человека).

Таким образом, эквивалентная доза – это поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения. Она измеряется в бэрах (бэр – биологический эквивалент рентгена). В системе СИ эта единица установлена относительно недавно и называется «зиверт» (Зв): 1 Зв = 1 Дж/кг = 100 бэр.

Для определения меры риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности используют ЭФФЕКТИВНУЮ ДОЗУ. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе или ткани на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани. Единицы измерения эффективной дозы те же самые, что и для эквивалентной дозы (бэр, зв).

148

Т а б л и ц а 15

Взвешивающие коэффициенты для тканей или органов при расчете эффективной дозы

Организм в целом________________ 1,00 В принципе, особой необходимости в специальной единице

эквивалентной и эффективной доз нет. Они могут измеряться в тех же единицах, что и поглощенная доза, поскольку коэффициенты качества – безразмерные. Тем не менее, учитывая важность проблемы биологического действия ионизирующих излучений, в радиационной физике, в законодательстве и в нормативных документах стали использовать единицу эквивалентной и эффективной доз – зиверт.

Из приведенных значений взвешивающих коэффициентов следует, что одни органы и ткани человека более чувстительны к радиоактивным излучениям, чем другие. Это означает, что при одинаковой дозе облучения заболевание гонад, например, более вероятно, чем заболевание кожи, щитовидной железы и т.п.

Общеизвестно, что на практике при работе с ИИИ используется дозиметрическая аппаратура для измерения экспозиционной дозы (дозы излучения), отградуированная в: P, мP, мкР, Р/ч, мР/ч, мкР/ч. Это обязывает производить перерасчет характеристик поля излучений из внесистемных единиц измерения в "системные". С этой целью принято считать, что поглощенная доза излучения, равная 1 раду, будет равна 1,1 рентгена гамма– излучений (для воздуха). Еще меньше отличается это соотношение от единицы для биологической ткани человека (около 1,04 Р). В практической дозиметрии величиной 0,04 пренебрегают и считают, что 1 рад = 1 Р гамма– излучений. Следовательно, правомерно использовать соотношения:

150

Ограничение облучения населения природных ИИИ

Вся наша планета и все населяющее ее живое постоянно подвержены воздействию облучения от так называемого естественного (природного) радиационного фона (ЕРФ). Он обусловлен ИИИ природного происхождения, находящимися в почве, присутствующими в жилищах, шахтах, в источниках минеральных вод; и излучениями, приходящими из космоса. При этом величина ЕРФ в конкретных районах относительно постоянна на протяжении многих миллионов лет. На большей территории России его величина колеблется от 5 до 15 мкР/час, что обусловливает годовую дозу облучения человека 0,1 – 0,15 бэр (примерно 1 мЗв в год). В ряде районов за счет близкого залегания от поверхности земли урановых руд или ториевых песков, а также из-за выхода на поверхность радоновых источников ЕРФ может достигать до 25 мкР/час и более.

Допустимое значение эффективной дозы, обусловленной суммарным воздействием природных ИИИ, для населения не устанавливается. Она обычно не превышает 1 мЗв (0,1 бэр в год), что соответствует годовой дозе от техногенных источников. Доза космического излучения не ограничивает возможность проживания в данной местности, но она должна учитываться при подсчете дозы, обусловленной всеми ИИИ.

В целом среднее значение суммарной годовой дозы излучения естественных и техногенных источников составляет 2-3 мЗв (0,2-0,3 бэр). Уровень радиации, соответствующей этой дозе составляет до 30 мкР/час, принято считать нормальным.

Ограничение медицинского облучения населения

При проведении профилактических медицинских рентгенологических, а также научных исследований практически здоровых лиц, не имеющих медицинских противопоказаний, годовая эффективная доза облучения не должна превышать 1 мЗв. Что же касается больных лиц, особенно для лечения которых применяется лучевая терапия, то