Для контроля за облучением используют дозиметрические приборы. В помещениях для работы с излучениями устанавливают дозиметры — приборы для измерения доз излучения в данном месте помещения, их часто обеспечивают устройством, автоматически подающим звуковой или световой сигнал, если доза излучения превышает допустимое значение. Каждый человек при работе с радиоактивными веществами должен иметь при себе контрольный прибор, показывающий дозу, полученную им в течение рабочего дня. С этой целью в специальные кассеты вкладывают кусочки фотопленки и заряженную кассету кладут в карман. В конце рабочего дня (или недели) пленки проявляют и по степени ее почернения определяют полученную дозу. В качестве карманных дозиметров используют также интегрирующие ионизационные камеры, напоминающие по форме авторучку.
В Украине бытовые дозиметрические приборы начали выпускать после аварии на Чернобыльской АЭС. Дозиметрические приборы подразделяют по назначению на индикаторы - простые приборы для обнаружения излучения и приблизительной оценки его интенсивности («Рось», «СОЭКС» и т. п.); рентгенометры — предназначены для измерения дозы у-излучения («Стриж-Ц», «ДП» и т. п.); радиометры - универсальные приборы, которые могут измерять дозы основных видов излучения, активность образцов почвы и пищевых продуктов, радиоактивное загрязнение поверхностей («ТЕРРА», «СТОРА», «Бета» и т. п.).
Отметим, что лишь радиометры со свинцовыми камерами (например, радиометр «Бета») дают достоверные значения измерений. Работа дозиметрических приборов основывается на физических методах регистрации ионизирующего излучения.
На рисунке 254 показаны дозиметры разных типов.
Поскольку радиоактивное излучение вредно влияет на живые клетки, то необходимо организовывать защиту от него. Для этого надо иметь конкретные сведения о действии радиоактивного излучения и радиоактивных осадков на человека и окружающую среду.
С этой целью Генеральная Ассамблея ООН в декабре 1955 г. создала Научный комитет по действию атомной радиации (НКДАР) для оценки в мировом масштабе доз облучения, их эффекта и связанного с ним риска.
С учетом проведенных исследований установлены предельно допустимые дозы облучения. Для населения любого возраста, независимо от места проживания, предельно допустимая доза облучения равна 0,05 Гр в год. Доза общего облучения человека 2 Гр приводит к лучевой болезни, 6 Гр и больше - почти всегда смертельна.
Для снижения дозы облучения вокруг источников радиоактивного излучения размещают биологическую защиту из веществ, сильно поглощающих излучение. Самым простым методом защиты является удаление от источников излучения на достаточное расстояние. Если это невозможно, то для защиты от излучения используют препятствия из поглощающих материалов, поскольку а-частицы имеют малые длины пробега. P-активные источники, даже малой активности, необходимо экранировать, например слоем пластмассы или специального стекла, содержащих свинец.
Для защиты от у-излучения нужна более мощная защита, как правило, свинцовые контейнеры. Работы с радиационными отходами проводятся с помощью манипуляторов в специальных камерах (рис. 255).
Для защиты от особенно мощных источников излучения (работающие реакторы, ускорители и т. п.) сооружают бетонные стены необходимой толщины.
Радиоактивные вещества могут попасть в организм при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными элементами, с загрязненными пищевыми продуктами или водой, через кожу. Вероятность попадания твердых частиц в органы дыхания зависит от их размеров. Частицы размерами более 5 мкм почти все задерживаются в носовой полости.
Если радионуклиды, попавшие в организм, однотипны с элементами, употребляемыми человеком с пищей, то они делятся на те, которые усваиваются организмом, то есть становятся его частью, и те, которые долго не задерживаются в организме и выводятся естественным путем.
Одни радиоактивные вещества, попадая в организм, распределяются в нем более или менее равномерно, другие - концентрируются в определенных внутренних органах. Элементы, химически связанные с тканями организма, очень медленно выводятся из него.
Чтобы в какой-то мере защитить организм от радиации, применяют вещества-оксиданты, являющиеся радиопротекторами (защитниками), но их необходимо употреблять до облучения. Организация постоянного медицинского контроля среди населения, соблюдение правил гигиены в местах проживания и личной гигиены значительно снижают риск для здоровья человека.
Биологическое действие радиации на организм человека можно оценить по результатам испытаний атомного оружия в атмосфере, а также радиационных катастроф, которые пережило человечество. Первой катастрофой был взрыв двух атомных бомб над городами Хиросимой и Нагасаки в 1945 г. В Японии людей, пострадавших от атомных взрывов, называют хибакуся. Одной из катастроф стал взрыв четвертого энергетического блока на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г.
Анализ последствий этих катастроф показал, что радиационное излучение влияет на функции организма и сопровождается активным делением клеток. Повреждаются также иммунная, кровеобразующая системы, эпителии кишечного тракта, бронхов, легких.
В Японии сначала наблюдался резкий рост заболеваемости лейкемией, раком желудка, молочной железы. Такие заболевания наблюдались и у пожарных и ликвидаторов аварии на ЧАЭС. В 1986 г. характерным следствием аварии был рак щитовидной железы (свыше 600 сверхфоновых заболеваний).
В Японии через 25-30 лет после бомбардировки увеличилось количество сердечно-сосудистых заболеваний. Это явление наблюдается также и в Украине. У хибакуся средняя продолжительность жизни равна 82-83 годам, то есть они являются долгожителями, несмотря на радиационное облучение.
Период полураспада Йода-131 равен 8,04 суток. Через 8 суток после аварии на ЧАЭС осталась половина его исходного количества, еще через 8 суток - 1/4, потом - 1/8, 1/16 и т. д. То есть за 2 месяца активность йода снизилась почти до нуля. Его же биологическое действие на организм человека проявилось лишь через 3 года.
Следствием ядерных превращений стало появление радиоактивного цезия. У него период полураспада больше, чем у йода, поэтому интенсивность излучения меньше.
Особенно опасны для человека и животных изотопы Стронция и Цезия. Химические свойства Sr-90 и Cs-137 подобны свойствам соответственно кальция и калия, которые входят в состав костей и мышц человека и животных. Содержание калия в массе мышц составляет 0,3 %, а кальция -14,7 % массы костей.
Если человек потребляет загрязненные цезием и стронцием пищевые продукты, а в его рационе недостаточно калия (богаты калием - фасоль, горох, бобы, картофель, помидоры, шпинат, абрикосы, изюм, яблоки) или кальция (богаты кальцием - капуста, орехи, горох, сыр, яйца, рыба, морковь, овсяная крупа), то в организме человека атомы Цезия в мышцах замещают атомы Калия, а атомы Стронция - в костях замещают атомы Кальция.
Период полураспада Sr-90 составляет 28 лет, а период, на протяжении которого организм человека освобождается от половины стронция, составляет 50 лет (физиологический период полувывода изотопа из организма). Практически стронций, попавший в кости человека или животных, из них уже не выходит. До испытаний ядерного оружия в организме человека цезий не был обнаружен.
Об отдаленных последствиях действия в малых дозах радиоактивного излучения на живые организмы можно сделать определенные выводы, наблюдая за растениями. Отклонения в развитии растений становятся заметными через несколько поколений после их облучения.
Исследователи брали пшеницу, выросшую близ реактора. В первый год высева не происходило никаких изменений. Чернобыльские «гены» проявились, начиная с третьего поколения. С каждым высевом количество мутантов возрастает.
Следовательно, радиоактивное излучение может поражать человеческий организм тремя способами: 1) внешним действием - поражение высокой дозой радиации большого количества клеток организма. В этом случае тяжелые повреждения живой ткани и признаки лучевой болезни проявляются в течение нескольких дней. Если организм подвергся очень тяжелому поражению, то человек умирает. Степень болезни зависит от уровня радиации и способности организма противостоять радиации; 2) внутренним действием - через органы пищеварения, если туда попадают радиоактивно «загрязненные» пища и вода. Поражение имеет продолжительный характер и наступает вследствие повреждения отдельной клетки. Поврежденная клетка может выжить и оставаться в «сонном» состоянии много лет, однако это значительно измененная клетка. Со временем начинают развиваться генетические мутации, приводящие к тяжелым болезням; 3) внутренним действием через легкие, если человек вдыхает радиоактивную пыль.
В результате действия ионизирующего излучения в организме человека происходят сложные физические, химические и биологические процессы, приводящие к изменениям в функциональной деятельности разных органов и систем организма в целом. Влияние разных доз облучения на организм человека представлено в таблице.
|
Дозы облучения |
Причина и последствия влияния |
|
(0,7-2,0) ■ 10_3 Гр |
Доза от естественных источников в год |
|
5 ■ 10“3 Гр |
Допустимое облучение населения в нормальных условиях за год |
|
0,03 Гр |
Облучение при рентгенографии зубов |
|
0,05 Гр |
Допустимое облучение персонала АЭС в нормальных условиях за год |
|
0,1 Гр |
Уровень удваивания вероятности генных мутаций |
|
0,25 Гр |
Однократная доза оправданного риска при чрезвычайных обстоятельствах |
|
0,3 Гр |
Облучение при рентгеноскопии желудка (местное) |
|
0,75 Гр |
Кратковременные незначительные изменения состава крови, нарушения функции нервной системы |
|
1,0 Гр |
Доза возникновения острой лучевой болезни |
|
3-5 Гр |
Без лечения 50 % облученных умирают в течение 1-2 месяцев вследствие нарушения деятельности клеток мозга |
|
10-50 Гр |
Смерть наступает через 1-2 недели в результате внутреннего кровотечения, главным образом желудочно-кишечного тракта |
|
100 Гр |
Смерть наступает через несколько часов или дней вследствие повреждения центральной нервной системы |
ВОПРОСЫ К ИЗУЧЕННОМУ
1. Какие типы дозиметров вы знаете?
2. Расскажите, как радиационное излучение влияет на организм человека.
3. О каких радиационных катастрофах вы знаете? Когда они произошли?
4. Объясните, чем опасны стронций и цезий.
5. В чем заключается действие радиоактивного излучения на живой организм?
Это материал учебника Физика 9 класс Сиротюк