Захист довкілля від іонізуючого випромінювання

аким чином, хронічне опромінювання за потужності поглиненої дози 0,0001 Гр/добу (0,01 рад/добу) протягом кількох років не призводить до будь-яких змін у кровотворній системі, адже кровотворна система належить до систем, у яких зменшення потужності дози опромінення завжди зумовлює переважання відновних процесів, завдяки чому малі відхилення в її функціях відбуваються без віддалених патологічних наслідків.

2.3 Опромінення і репродуктивна функція людини

Хронічний вплив випромінювання на статеві залози відомий в основному за результатами експериментів із різними лабораторними тваринами і значно меншою мірою -- зі спостережень за людьми. Результати в обох випадках добре узгоджуються між собою.

Можна вважати, що в людини потужність поглиненої дози випромінювання 0,001 Гр/добу (0,1 рад/добу) через 1--2 роки призводить до зміни формули еякуляту і несталих дегенеративно-дистрофічних явищ у вигляді атрофії яєчок. Сумарна доза досягає в цих випадках 1--2,25 Гр (100 -- 225 рад). Якщо потужність дози становить 0,005 -- 0,1 Гр/добу (0,5--10 рад/добу), можна очікувати помітного зниження кількості активних сперматозоонів у еякуляті і зменшення маси яєчок, що потім змінюється поступовим відновленням нормального стану статевих залоз. Розвиток стійкої необоротної чоловічої стерильності можливий лише в осіб, що зазнали опромінення на ділянку яєчок (наприклад, під час променевої терапії) унаслідок поглинання дози до 30--40 Гр. Проте, якщо рефлекторні механізми статевого акту в чоловіків цілком сформувалися до опромінення, вони істотно не порушуються навіть у разі настання променевої стерильності. Причинами настання імпотенції звичайно є загальні гормонально-нервові розлади, що супроводжують хронічне опромінювання. Закономірності ураження і динаміки відновлення сперматогенезу відповідають закономірностям більшої чутливості до опромінення менш зрілих і менш диференційованих клітин органів, що формуються, і тканин [13].

На відміну від сперматогенезу, при оогенезі практично всі яйцеклітини, що містяться в яєчниках жінок, виникають ще в ембріональний період розвитку, а потім лише дозрівають. Тому, починаючи від потужності поглиненої дози випромінювання близько 0,01 Гр/добу (1 рад/добу), відбувається лише зменшення кількості первинних фолікулів яєчника, ступінь якого помітно не прогресує внаслідок щоденного зростання поглиненої дози випромінювання до 0,1 Гр (10 рад). Для виникнення жіночої стерильності сумарна поглинена доза випромінювання для яєчників має бути досить великою -- близько 10 Гр (1000 рад). Проте жіноча стерильність набуває необоротного характеру внаслідок загибелі всіх первинних фолікулів, що мають приблизно однакову радіочутливість. Гормональні порушення, що впливають на цикли розвитку первинних фолікулів, можуть спостерігатися вже в разі потужності поглиненої дози випромінювання 0,001--0,01 Гр/добу (0,1 -- 1 рад/добу) і сумарної дози у кілька десятих грея (десятків рад). Це, очевидно, майже не впливає на репродуктивну здатність організму жінок. Усі автори, що описують функцію статевого апарату жінок, які зазнали хронічного опромінювання за потужності поглинених доз 0,00001 --0,0001 Гр/добу (0,001--0,01 рад/добу) і сумарних поглинених доз близько 0,4 Гр (40 рад), констатують незначні і порівняно рідкі зміни тривалості менструального циклу без будь-яких істотних відхилень у перебігу вагітностей, пологів і часу настання клімаксу. Стан немовлят у таких матерів також не відрізняється від норми. Це пов'язане як із внутрішньоутробним "добором" ушкоджених яйцеклітин, так і з досить високою їх стійкістю до опромінення порівняно, наприклад, з ембріонами у віці 2--3 місяців.

2.4 Онкогенні наслідки опромінення людини

Розглянемо такі наслідки опромінення, як злоякісні пухлини різного гістогенезу, насамперед лейкоз.

Граничні дози при загальному опроміненні, а також такі, що найчастіше спричинюють лейкоз, дуже близькі за значенням для різних джерел зовнішнього опромінення. Що більша потужність дози, то вища ймовірність розвитку лейкозу. Чітка залежність розвитку лейкозу від потужності дози випромінювання є, таким чином, першою особливістю онкогенної дії випромінювання. У разі загального опромінення розвиток пухлинних процесів в органах кровотворення зумовлений як неспецифічною онкогенною дією йонізуючого випромінювання, пов'язаною зі складними ендокринними перебудовами, так і безпосереднім його впливом на репродукцію клітин крові. Поєднання обох обставин пояснює той факт, що лейкоз спостерігається частіше від інших, спричинених опроміненням злоякісних новоутворень [3].

Як свідчать дослідження на пацюках, підвищення частоти лейкозу у кілька разів порівняно з контролем слід очікувати за поглиненої дози 5 -- 7 Гр у випадку одноразового загального опромінення і не менше ніж 12 -- 15 Гр при фракціонованому. Зі зменшенням разової дози (в разі фракціонованого опромінення) до 0,044 -- 0,088 Гр/добу (4,4 -- 8,8 рад/добу) при сумарному її рівні 17 -- 60 Гр частота лейкозу зростає порівняно з контролем в 1,2 -- 1,5 рази.

Іншою особливістю онкогенної дії йонізуючого випромінювання є те, що виникнення лейкозу зумовлює не локальна (наприклад, на лімфатичні вузли), а інтегральна доза випромінювання, поглинена всією масою кровотворної тканини.

З урахуванням цих обставин і оцінок середні лейкогенні дози при тривалому опромінюванні кісткового мозку людини оцінюють у 5 -- 35 Гр. Можна припустити, що загальне гостре опромінення за великих поглинених доз спричинює лейкоз значно частіше, ніж хронічний чи локальний вплив іонізуючого випромінювання, причому термін прояву променевого лейкозу від моменту опромінення звичайно становить близько 10 років. Так, кількість хворих на лейкоз у Хіросімі і Нагасакі серед осіб із поглиненою дозою випромінювання 10--14 Гр у 1960 -- 1980 pp. становила на рік на 1 млн. населення приблизно 563 -- 1366 чоловік, при дозі 0,02-0,14 Гр - 308-530, а при 0,3-2 Гр - 42-68 чоловік, що вже наближалося до контролю (10,7 чоловік на 1 млн. населення). Зрозуміло, що розвиток лейкозу можливий далеко не у всіх осіб, які зазнали опромінення [13].

Опромінення зазвичай спричинює розвиток злоякісних пухлин не тільки в органах кровотворення, айв інших органах і тканинах, що відрізняються особливо високою проліферативною активністю, -- яєчниках, яєчках і грудних залозах, шкірі. В усіх цих випадках загальне опромінення є більш канцерогенним, ніж локальне, а гостре опромінення -- більше, ніж хронічне. Граничними поглиненими дозами, що ще не спричинюють розвитку пухлин яєчників, можна вважати 0,35 Гр (35 рад) для гострого і близько 0,9 Гр (90 рад) для хронічного опромінювання (досліди на мишах), проте чітких залежностей частоти пухлин від дози (при подальшому її підвищенні) виявити не вдається. Це саме загалом стосується і онкогенної дії радіонуклідів йоду на щитоподібну залозу.

Можна вважати, що для людини граничні дози онкогенної дії випромінювання перебувають у межах 0,5 -- 5 Гр, однак точних "даних немає, адже зі зменшенням дози частота онкогенної дії випромінювання швидко знижується. За даними літератури, для вірогідного розходження з контролем у разі поглиненої дози 0,1 Гр (10 рад) потрібно обстежувати вибіркові групи по 50 тис. чоловік, а 0,01 Гр (1 рад) -- по 5 млн.

2.5 Опромінення і тривалість життя людини

Зазначене вище дає підстави вважати, що вихідний фон ендокринно-вегетативної регуляції є одним із найважливіших чинників, які зумовлюють як наслідки впливу на людину низьких доз випромінювання, так і дуже значні відмінності у чутливості до такого впливу різних індивідуумів. Стан ендокринної системи може мати велике значення й у прояві таких наслідків опромінення, як тривалість циклів розвитку і зміна клітинних популяцій у тканинах різних органів (кровотворні органи, епітелій слизових оболонок та ін.). Інтегрально все це може призводити до деякого скорочення тривалості життя при хронічних променевих впливах. Як свідчать розрахунки, в разі щоденного впливу поглиненої дози випромінювання 0,001 -- 0,0001 Гр (0,1 -- 0,01 рад) середня тривалість життя може зменшитися приблизно на 150 днів, тобто на 0,5 -- 0,6 %, що навряд чи можна виявити на фоні інших коливань цього показника. Проте вірогідно встановлено, що сумарна поглинена доза 1,5 -- 4 Гр (150 -- 400 рад) при хронічному опромінюванні осіб старших вікових груп може прискорити вікові зміни кришталика і судин ока [13].

На відміну від людини, вплив опромінення на тривалість життя досить добре вивчено на мишах і пацюках. Так, випромінювання дозою 0,1 ЛД5о призводить до скорочення загальної тривалості життя цих тварин на 2 --3 %, і цей рівень зростає прямо пропорційно поглиненій дозі випромінювання. У разі хронічного впливу гамма-випромінювання (потужність поглиненої дози -- 0,1 Гр, або 10 рад за тиждень) чи нейтронів (потужність дози -- 0,01 Гр, або 1 рад за тиждень) спостерігається зменшення середньої тривалості життя приблизно на 10 %. Зменшення потужності поглиненої дози при хронічному опромінюванні нижче за 0,01 Гр/добу (1,0 рад/добу) не призводить до відмінності від контролю, а нижче за 0,001 Гр/добу (0,1 рад/добу) навіть трохи збільшує цей показник. Тому важко сказати, чи буде і як буде впливати на тривалість життя людини хронічне опромінювання, наприклад за потужності поглиненої дози 0,001 -- 0,01 Гр/добу (0,1 -- 1 рад/добу).

РОЗДІЛ 3. ДОЗИМЕТРИЧНИЙ КОНТРОЛЬ ТА ЗАХИСТ ДОВКІЛЛЯ ВІД ІОНІЗУЮЧИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ

3.1 Методи визначення іонізуючих випромінювань

Виявлення радіоактивних речовин та іонізуючих (радіоактивних) випромінювань (нейтронів, гамма-променів, бета- і альфа-частинок), ґрунтується на здатності цих випромінювань іонізувати речовину середовища, в якій вони поширюються.

Під час іонізації відбуваються хімічні та фізичні зміни у речовині, які можна виявити і виміряти. Іонізація середовища призводить до: засвічування фотопластинок і фотопаперу, зміни кольору фарбування, прозорості, опору деяких хімічних розчинів, зміни електропровідності речовин (газів, рідин, твердих матеріалів), люмінесценції (світіння) деяких речовин.

В основі роботи дозиметричних і радіометричних приладів застосовують такі методи індикації: фотографічний, сцинтиляційний, хімічний, іонізаційний, калориметричний, нейтронно-активізаційний.

Крім цього, дози можна визначати за допомогою біологічного і розрахункового методів.

Фотографічний метод оснований на зміні ступеня почорніння фотоемульсії під впливом радіоактивних випромінювань. Гамма-промені, впливаючи на молекули бромистого срібла, яке знаходиться в фотоемульсії, призводять до розпаду і утворення срібла і брому. Кристали срібла спричиняють почорніння фотопластин чи фотопаперу під час проявлення. Одержану дозу випромінювання (експозиційну або поглинуту) можна визначити, порівнюючи почорніння плівки паперу з еталоном.

Сцинтиляційний метод полягає в тому, що під впливом радіоактивних випромінювань деякі речовини (сірчистий цинк, йодистий натрій) світяться. Спалахи світла, які виникають, реєструються, і фотоелектронним посилювачем перетворюються на електричний струм. Вимірюваний анодний струм і швидкість рахунку (рахунковий режим) пропорційні рівням радіації.

Хімічний метод базується на властивості деяких хімічних речовин під впливом радіоактивних випромінювань внаслідок окислювальних або відновних реакцій змінювати свою структуру або колір. Так, хлороформ у воді під час опромінення розкладається з утворенням соляної кислоти, яка вступає в кольорову реакцію з барвником, доданим до хлороформу. У кислому середовищі двовалентне залізо окислюється в тривалентне під впливом вільних радикалів НО2 і ОН, які утворюються у воді при її опроміненні. Тривалентне залізо з барвником дає кольорову реакцію. Інтенсивність зміни кольору індикатора залежить від кількості соляної кислоти, яка утворилася під впливом радіоактивного випромінювання, а її кількість пропорційна дозі радіоактивного випромінювання. За інтенсивністю утвореного забарвлення, яке є еталоном, визначають дозу радіоактивних випромінювань. За цим методом працюють хімічні дозиметри ДП-20 і ДП-70 М.

Іонізаційний метод полягає в тому, що під впливом радіоактивних випромінювань в ізольованому об'ємі відбувається іонізація газу й електрично нейтральні атоми (молекули) газу розділяються на позитивні й негативні іони. Якщо в цьому об'ємі помістити два електроди і створити електричне поле, то під дією сил електричного поля електрони з від'ємним зарядом будуть переміщуватися до анода, а позитивно заряджені іони -- до катода, тобто між електродами проходитиме електричний струм, названий іонізуючим струмом і можна робити висновки про інтенсивність іонізаційних випромінювань. Зі збільшенням інтенсивності, а відповідно й іонізаційної здатності радіоактивних випромінювань, збільшиться і сила іонізуючого струму.

Калориметричний метод базується на зміні кількості теплоти, яка виділяється в детекторі поглинання енергії іонізуючих випромінювань.

Нейтронно-активаційний метод зручний під час оцінювання доз в аварійних ситуаціях, коли можливе короткочасне опромінення великими потоками нейтронів. За цим методом вимірюють наведену активність, і в деяких випадках він є єдино можливим у реєстрації, особливо слабких нейтронних потоків, тому, що наведена ними активність мала для надійних вимірювань звичайними методами.

Біологічний метод дозиметрії ґрунтується на використанні властивостей випромінювань, які впливають на біологічні об'єкти. Дозу оцінюють за рівнем летальності тварин, ступенем лейкопенії, кількістю хромосомних аберацій, зміною забарвлення і гіперемії шкіри, випаданню волосся, появою в сечі дезоксицитидину. Цей метод не дуже точний і менш чутливий, ніж фізичний.

Розрахунковий метод визначення дози опромінення передбачає застосування математичних розрахунків. Для визначення дози радіонуклідів, які потрапили в організм, цей метод є єдиним.

На основі іонізаційного методу розроблені прилади, які мають однакову будову і складаються зі сприймаючого пристрою (іонізаційної камери або газорозрядного лічильника), підсилювача іонізуючого струму (електричної схеми), реєстраційного пристрою (мікроамперметр) і джерела живлення (сухі елементи або акумулятори).

Сприймаючий пристрій призначений для перетворення енергії радіоактивних випромінювань в електричну.

В основу роботи дозиметричних приладів покладено принцип іонізації газів.

Як відомо, гази є провідниками електричного струму. Під впливом радіоактивних випромінювань, вони в результаті іонізації починають проводити струм. На цій властивості газів і ґрунтується робота сприймаючого пристрою дозиметричних приладів -- іонізаційної камери та газорозрядного лічильника.

Іонізаційна камера має вигляд прямокутної коробки або трубки, виготовленої з алюмінію або пластмаси. В останньому випадку внутрішню поверхню стінок вкривають струмопровідним матеріалом. У середині коробки або трубки розміщується графітовий чи алюмінієвий стержень.

Отже, в іонізаційній камері є два електроди: до стінки камери підключається позитивна напруга від джерел живлення, яка виконує роль позитивного електрода, а до графітового чи алюмінієвого стержня, який виконує роль негативного електрода і розміщений у середині камери -- негативна напруга. Простір у камері між електродами заповнений повітрям. Сухе повітря, що заповнює іонізаційну камеру, є добрим ізолятором. Ось чому у звичайних умовах електричний струм через камеру не проходить. У зоні радіоактивних забруднень у камеру проникають гамма-випромінювання і бета-частинки, які спричиняють іонізацію повітря. Іони, що утворилися під дією електричного поля, починають спрямовано рухатися, а саме: негативні іони рухаються до позитивного електрода (анода), а позитивні іони -- до негативного електрода (катода). Таким чином, у ланцюгу камери виникає іонізуючий струм.

Проте безпосередньо виміряти силу іонізуючого струму неможливо, бо вона дуже мала. У зв'язку з цим для посилення іонізуючого струму застосовують електричні підсилювачі, після чого струм проходить через вимірювальний прилад, шкала якого проградуйована у відповідних одиницях вимірювання.

Газорозрядний лічильник призначений для вимірювання малої інтенсивності у десятки тисяч разів меншої тієї, яку можна виміряти іонізаційною камерою. Через це газорозрядні лічильники застосовуються у приладах для вимірювання рівня радіації на місцевості (рентгенметрах), у приладах (радіометрах) для вимірювання ступеня забрудненості різних предметів, продуктів, урожаю, кормів альфа-, бета- і гамма-активними речовинами.

Газорозрядні лічильники відрізняються від іонізаційних камер як конструктивним оформленням, так і характером іонізації, що відбувається в них. Лічильник складається з тонкостінної металевої (з нержавіючої сталі) трубки довжиною 10--15 см і діаметром 1--2 см. По осі трубки протягнуто дуже тонку вольфрамову нитку. До електродів лічильника, тобто до вольфрамової нитки і стінок трубки, підведено напругу від джерела живлення. Простір між стінками трубки і металевою ниткою заповнений інертним газом (неоном, аргоном або їх сумішшю), з невеликою добавкою галогенів (хлору, брому).

Тиск газового наповнення в лічильнику понижений -- близько 1330 Па (10 мм рт. ст.).

Іонізаційна частинка, потрапляючи всередину лічильника, створює принаймні одну пару іонів: позитивний іон і електрон. Під дією електричного поля позитивний іон рухається до катода (стінки трубки), а електрон -- до анода (нитки лічильника). Рух іонів спричиняє в ланцюгу лічильника стрибок (імпульс) струму, який після посилення може бути зареєстрований вимірювальним приладом (мікро-амперметром).

Реєструючи кількість імпульсів струму, які виникають за одиницю часу, можна знайти інтенсивність радіоактивних випромінювань.

Проходження в газовому лічильнику імпульсів напруги можна почути в головних телефонах у вигляді клацань, які при сильному забрудненні РР поверхні переходять у шум (тріск).

Підсилювач іонізуючого струму призначений для посилення слабких сигналів, які виробляються сприймаючим пристроєм, до рівня, необхідного для роботи реєстраційного (вимірювального) пристрою. Як підсилювач застосовують електрометричні лампи.

Реєстраційний пристрій призначений для вимірювання сигналів, які виробляються сприймаючим пристроєм. Шкали приладів градуйовані безпосередньо в одиницях тих величин, для вимірювання яких призначений прилад (відповідної характеристики радіоактивних випромінювань).

Джерело живлення забезпечує роботу приладу. Для цієї мети застосовують сухі елементи або акумулятори.

3.2 Класифікація дозиметричних приладів

Дозиметричні прилади за своїм призначенням поділяються на чотири основних типи

Індикатори застосовують для, виявлення радіоактивного забруднення місцевості та різних предметів. Деякі з них дають змогу також вимірювати рівні радіації Р- і у-випромінювань.

Датчиком служать газорозрядні лічильники. До цієї групи приладів належать індикатори ДП-63, ДП-63А, ДП-64.

Рентгенметри призначені для вимірювання рівнів радіації на забрудненій радіоактивними речовинами місцевості. Датчиками в цих приладах застосовують іонізаційні камери або газорозрядні лічильники. Це загальновійськовий, рентгенметр ДП-2, рентгенметр "Кактус", ДП-3, ДП-ЗБ, ДП-5А, Б і В, МКС-У та ін.

Радіометри використовують для вимірювання ступеня забруднення поверхонь різних предметів радіоактивними речовинами, головним чином 3- і у-частинками. Датчиками радіометрів є газорозрядні й сцинтиляційні лічильники.

Найбільш поширені прилади цієї групи ДП-12, бета-, гамма-радіо-метр "Луч-А", радіометр "Тисе", радіометричні установки ДП-100М, ДП-ЮОАДМ та ін.

Дозиметри призначені для вимірювання сумарних доз опромінення, одержаних особовим складом формувань цивільного захисту та населенням, головним чином у-опромінення. Вони поділяються за видом вимірюваних випромінювань (З, і у- і а-частинок та нейтронного потоку.

Такі дозиметри індивідуального призначення мають датчиками іонізаційні камери, газорозрядні, сцинтиляційні й фотолічильники.

Набір, який складається з комплекту камер і зарядно-вимірювального пристрою; називають комплектом індивідуального дозиметричного контролю. Комплектами індивідуальних дозиметрів є: ДК-0,2, ДП-22В, ДП-24, ІД-1, ІД-11 та ін.

На оснащенні формувань цивільного захисту знаходяться табельні прилади радіаційної розвідки, контролю опромінення і забруднення радіоактивними речовинами: ДП-5В (ДП-5А, ДП-5Б) для вимірювання потужності дози (рівня радіації і ступеня радіоактивного забруднення); ДП-22В, ДП-24, ІД-1, ІД-11 -- комплекти індивідуальних дозиметрів, призначених для визначення доз опромінення.

Якщо немає приладів нових модифікацій, можна користуватися приладами, виготовленими раніше, які були табельними приладами в ЦО і зберігаються на об'єктах, а саме: індикатором-сигналізатором ДП-64, рентгенметром ДП-3, ДП-ЗБ, вимірювачем потужності дози ИМД-21, ИМД-21Б, ИМД-21С, радіометром ДП-11Б, ДП-12, індикаторами радіоактивності ДП-63, ДП-63А.

Для вирішення завдань цивільного захисту можна застосовувати прилади, які використовуються на об'єктах атомної енергетики, в геології, медицині та інших галузях. До таких приладів належать переносний медичний рентгенметр ПМР-1, ПМР-1М, переносний медичний мікрорентгенметр МРМ-1, МРМ-2, переносний рентгенметр РП-1, гамма-рентгенметр "Карагач-2", універсальний радіометр РУП-1, РУСИ-7, аерозольний радіометр РВ-4, бета-гамма радіометр ГБР-3, перерахункові прилади ПП-16, ПП-9-2М, ПСО-2-4, переносні універсальні радіометри СРП-68-01, СРП-88-01, СРП-68-02, комплекти індивідуального дозиметричного контролю КИД-4, КИД-6, ИФКУ-1, ИКС, "Гнейс" та ін.

Останніми роками виготовляють багато побутових дозиметрів і радіометрів: дозиметри "Рось", РКС-104, ДРГ-01Т, ДСК-04 ("Стриж"), МКС-05 "Терра-П", ДКГ-21П "Ecotest CARD", радіометри "Прип'ять", "Десна", "Бриз", дозиметр-радіометр "Белла" та ін. Деякі з них без будь-яких конструктивних змін можна використовувати для вимірювання потужності експозиційної дози іонізуючих випромінювань під час ведення радіаційної розвідки, поглинутої дози опромінення людей, тварин, а також для сигналізації про наявність радіоактивних речовин.

Страницы: 1, 2, 3, 4