Промислова екологія - Апостолюк C.O. - Джерела іонізуючого випромінювання

Дія іонізуючого випромінювання на людину може відбуватися в результаті зовнішнього та внутрішнього опромінювань. Зовнішнє опромінювання спричиняють джерела рентгенівського, у-випромінювання та потоки протонів і нейтронів, що знаходяться поза організмом людини. Внутрішнє опромінювання викликають а- і р-частинки, які потрапляють в організм людини з радіоактивними речовинами через органи дихання та травний тракт.

Для прикладу наведемо основні джерела іонізуючого опромінювання людини в навколишньому середовищі та середні еквівалентні дози опромінювання для населення України на рівній місцевості, мкЗв/рік:

Природний фон:

— космічне опромінювання 300

— опромінювання від природних джерел

зовнішні 320

внутрішні 1050

Антропогенні джерела:

— медичне обслуговування 1500

— ТЕС (у радіусі 20 км) 5,3

— АЕС (у радіусі 10 км) 1,35

— радіоактивні опади 75—200

— телевізори, дисплеї 4—5 при 1—2 м

— авіаційний транспорт на висоті 12 км 5.

Для людей, які проживають у промислово розвинутих регіонах, річна сумарна еквівалентна доза опромінювання під час рентгенівських обстежень досягає 3000—3500 мкЗв/рік (середня доза опромінювання на Землі становить 2400 мкЗв/рік); гранично допустима доза для професіоналів дорівнює 0,05 Зв/рік.

Розвиток техніки супроводжується зростанням кількості та потужності джерел іонізуючого випромінювання. Це стосується насамперед підприємств, які добувають і переробляють ядерне паливо, атомних електростанцій (АЕС), сховищ відходів, науково-дослідних установ, випробовувальних полігонів тощо.

Дози опромінювання мешканців, які проживають навколо підприємств з переробки ядерного палива на відстані до 200 км, коливаються від 0,1 до 65 % залежно від природного фону опромінювання.

Найбільшу радіоактивну небезпеку створюють аварійні режими роботи АЕС. У світі працюють більше 370 енергетичних реакторів, на яких трапилося 150 аварій [6] з витіканням радіоактивних речовин. Так, катастрофа на четвертому енергоблоці Чорнобильської АЕС у перші дні після аварії призвела до підвищення рівня радіації порівняно з природним фоном до 1000—1500 разів у зоні біля станції, і до 10—20 разів у радіусі 200—250 км. При аваріях усі продукти ядерного поділу звільняються у вигляді аерозолів (за винятком рідких газів та йоду) і поширюються в атмосфері залежно від сили та напрямку вітру.

На жаль, Чорнобильська катастрофа спричинила загрозу здоров'ю нації. Радіоактивні продукти створили високий радіоактивний фон і спричинили зовнішнє опромінювання людей, багато з них потрапили в організм через органи дихання, травлення, шкіру. Після катастрофи основним радіонуклідом був радіоактивний йод, що нагромаджується у щитовидній залозі, а потім здійснює кругообіг в організмі, відщеплюється в печінці і частково виводиться через нирки. Радіоактивний цезій відкладається переважно в м'язах, проникає в клітини і рівномірно опромінює організм. Плутоній є дуже небезпечним елементом, він переходить в америцій і поглинається організмом, викликаючи дуже важкі захворювання.

Проблема переробки радіоактивних відходів виникла понад 40 років тому, одночасно з початком освоєння атомної енергії, але до цього часу не знайдено промислових методів їх утилізації.

Допустимі норми впливу антропогенних джерел іонізуючих випромінювань (без урахування доз від природного фонового опромінювання і медичного обстеження) на населення і навколишнє середовище визначені нормами радіоактивної безпеки НРБ-76/87. Відповідно до цих норм, особи, які не працюють безпосередньо з джерелами іонізуючих випромінювань, поділяються на дві категорії [1]:

— обмежена частина населення (категорія В), що за умов проживання або розміщення робочих місць може піддаватися впливу радіоактивних речовин та інших джерел випромінювання, що застосовуються в установках, і які потрапляють у навколишнє середовище;

— населення області, країни (категорія В).

Для категорії Б нормами визначена межа дози (МД) опромінювання за календарний рік (табл. 2.26).

Таблиця 2.26. Межа дози опромінювання населення категорії Б за календарний рік

Примітка. Група критичних органів: 1 — усе тіло, гомілки та червоний кістковий мозок; II — м'язи, щитоподібна залоза, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кристалики ока та інші органи, за винятком тих, що належать до І і III груп; III — шкірний покрив, кісткова тканина, кисті, передпліччя та стопи.

Дотримання МД досягається регламентацією та контролем допустимих рівнів, встановлених НРБ-76/87:

— при внутрішньому опроміненні: межа річного надходження (МРН) радіонукліда через органи дихання і травлення, допустима об'ємна концентрація (ДКб) радіонукліда в атмосферному повітрі й у воді;

— при зовнішньому опроміненні: допустима потужність дози (ДПДб), допустима щільність потоку часток (ДШПб), допустиме забруднення (ДЗб).

Допустиму об'ємну концентрацію ДКб розраховують як відношення МРН радіоактивної речовини до об'єму води або повітря, із яких вона надходить в організм людини протягом року. Для категорії Б об'єм повітря становить 7,3 х 10е л/рік; води — 800 л/рік.

У реальних умовах на людину можуть впливати декілька радіоактивних речовин та джерел іонізуючих випромінювань, створюючи при цьому зовнішнє і внутрішнє опромінювання. При спільній дії зовнішнього і внутрішнього опромінювань для кожного критичного органу повинна дотримуватися така умова [1]:

де ям£ — середньорічна потужність максимальної еквівалентної дози; С, — середньорічна концентрація у-го радіонукліда в повітрі; Ск — середньорічна концентрація Л-го радіонукліда в раціоні; н — середньорічне надходження у-го радіонукліда в органи дихання; Ни — середньорічне надходження И-то радіонукліда з раціоном.