58. Радиационное излучение, загрязнение и защита биосферы. Механизм излучений. Действие радиации на человека.

Среди опасностей, угрожающих человеку, особо необходимо выделить ионизирующую радиацию.

Главными источниками ионизирующих излучений и радиоактивного загрязнения (заражения) являются предприятия ядерного топливного цикла:

• атомные станции (реакторы, хранилища отработанного ядерного топлива, хранилища отходов);

• предприятия по изготовлению ядерного топлива (урановые рудники и гидрометаллургические заводы, предприятия по обогащению урана и изготовлению тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ);

• предприятия по переработке и захоронению радиоактивных отходов (радиохимические заводы, хранилища отходов);

• исследовательские ядерные реакторы,

• военные объекты.

Необходима оптимизация топливного цикла ЯЭУ- ядерных энергетических установок, способов переработки облученного топлива и обращения с полученными при этом радиоактивными отходами.

Механизм излучений

Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относят к разновидностям одного и того же химического элемента и называют изотопами. Ядра всех изотопов образуют группу нуклидов. Большинство нуклидов нестабильны, все время превращаются в другие нуклиды. Самопроизвольный распад нуклидов является радиоактивным, а такие нуклиды называют радионуклидами. Ионизирующее излучение разделяют на корпускулярное (альфа-, бета-, нейтронное) и фотонное (рентгеновское, гамма-).

Испускание ядром двух протонов и двух нейтронов — α -излучение, испускание электронов (позитронов) — β-излучение, испускание квантов энергии перевозбужденными нестабильными нуклидами — γ-излучение. Иными словами, ос-частицы — ядра гелия, их энергия 3 — 9 МэВ (1 эВ = 1,6 * 10-19Дж), пробег такой частицы в воздухе 8 — 9 см, а в мягких биологических тканях — десятки микрометров; Р-излучение возникает при радиоактивном распаде. Его энергия 0,0005 — 3,5 МэВ; ионизирующая способность β -частиц ниже, а проникающая — выше, чем α -частиц; максимальный пробег в воздухе — 1,8 м, в тканях — 2,5 см; γ -лучи — результат высокочастотного электромагнитного излучения, возникающего в процессе ядерного распада, — обладают большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием; их энергия 0,01 — 3 МэВ.

Указанные излучения, таким образом, характеризуются ионизирующей и проникающей способностями. Эти свойства и определяют их воздействие на биологические объекты.

Таблица 7.1 Основные свойства α-, β- и γ-излучений естественных радиоактивных веществ.

Излучение	Природа	Заряд	Способность
			ионизирующая	проникающая
α	Ион Не+	+	Очень высокая	Низкая: слой воды 0,1 мм, толщина листа бумаги
β	Электрон	-	Высокая	Высокая: слой алюминия 0,5 мм
γ	Электромагнитное излучение	Нейтральное	Низкая	Очень высокая: слой свинца в несколько сантиметров

Действие радиации на человека

Биологическое действие ионизирующего излучения заключается в том, что поглощенная энергия расходуется на разрыв химических связей и разрушение клеток живой ткани. Облучение кожи в зависимости от величины дозы вызывает ожоги разной степени, а также перерождение кровеносных сосудов, возникновение хронических язв и раковых опухолей со смертельным исходом через 6 — 30 лет.

Смертельная доза у-излучения 600 + 100 Р. Так называемая «смерть под лучом» наступает при дозе около 200 кР. Доказано, что облучение может иметь генетические последствия, вызывать мутации. При дозах внешнего облучения не более 25 бэр никаких изменений в организмах и тканях человека не наблюдается. При внутреннем облучении опасны все виды излучения, так как они действуют непрерывно и практически на все органы.

Некоторые эффекты внешнего воздействия ионизирующих излучений на человека

Условия облучения	Доза (накопленная) или мощность дозы	Эффект
Однократное острое, пролонгированное, дробное, хроническое — все виды	Любая, ≠0	Увеличение риска отдален­ных последствий и генетических нарушений
Хроническое в течение ряда лет	>0,1 Зв (10 бэр)/год	Снижение неспецифической резистентности организма
	>0,5 3в (50 бэр)/год	Специфические проявления лучевого воздействия, снижение иммунореактивности, катаракта (при дозах > 30 бэр)
Острое однократное	> 1,0 Зв (100 бэр)	Острая лучевая болезнь разной степени тяжести
	>4,5 3в (450 бэр)	Острая лучевая болезнь со смертельным исходом для 50 % облученных
Пролонгированное, 1—2 мес, на щитовидную железу	> 10,0 Зв (1000 бэр)	Гипофункция щитовидной железы, возрастание до 1 % риска развития опухолей (аденом и раковых)

Внутреннее облучение, вызванное источниками, входящими в состав организма или попавшими в него с воздухом, водой или пищей, во много раз опаснее, чем внешнее, при тех же количествах радионуклидов по следующим причинам:

1. Время облучения увеличивается и совпадает со временем пребывания радиоактивного вещества в организме; такие вещества, как 226Ra или 239Pu, из организма практически не выводятся, и облучение длится всю жизнь.

2. Доза облучения резко возрастает из-за бесконечно малого расстояния до ионизируемой ткани.

3. Отсутствует защитное действие кожного покрова; α-частицы из полностью безопасных при внешнем облучении становятся наиболее опасными.

4. Нельзя использовать методы защиты, разработанные для внешнего облучения.

При внешнем облучении α и β частицы из-за малой проникающей способности вызывают в основном поражения кожи, γ-излучение может вызвать гибель организма при отсутствии внешних изменений кожных покровов.