Лушов К.А. Влияние ионизирующих излучений на биологические объекты

Подождите немного. Документ загружается.

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Курский государственный медицинский университет

Министерства здравоохранения и социального

развития Российской Федерации»

Кафедра неорганической, физической и коллоидной химии

К.А. Лушов, Е.А. Губарев, А.А. Хабаров

Влияние ионизирующих излучений на

биологические объекты

Курск 2006

УДК 614.8 (072)

ББК 51.26я7

К.А. Лушов, Е.А. Губарев, А.А. Хабаров. Воздействие

ионизирующих излучений на биологические объекты. – Курск: КГМУ,

2006. – 190 с.

Рецензенты: проф. Воротынцева Н.С., зав. кафедрой лучевой

диагностики КГМУ; д.м.н. Евдокимов В.И., зав. кафедрой медико-

профилактических дисциплин Белгородского Государственного

Университета.

В данной книге рассматривается широкий круг вопросов, связанных с

воздействием ионизирующих излучений на организм человека. Рассмотрены различные

виды излучений, способы их детектирования, защиты от вредного воздействия.

Большое внимание уделено использованию радиоизлучений в диагностической и

клинической практике.

Издание предназначено для студентов всех медицинских специальностей,

учащихся средних специальных образовательных учреждений медицинского профиля,

может

представлять интерес для практических работников в области медицины.

Приложение

Период полураспада и характер излучения некоторых наиболее часто

используемых радиоактивных изотопов

Изотоп Период полураспада Тип излучения или распада

H 12,46 лет

C 5725 лет

Na 15,05 ч

, γ

P 14,3 дня

S 89,0 дней

3,08

∗10

лет β

K 12,46 ч

, γ

Ca 165 дней

Mn 310 дней

γ, К-захват

Fe 1,94 года Рентгеновские лучи, К-захват

Fe 44,3 дня

, γ

Co 71,3 дня

, γ, К-захват

Co 5,24 лет

, γ

Ni 125 лет

Cu 12,9 ч

, β+, γ, К-захват

Zn 246,4 дня

, γ, К-захват

As 26,8 ч

, γ

Se 119,9 дня

γ, К-захват

Br 35,6 ч

, γ

Sr 50,5 дня

Mo 67 ч

, γ

111

Ag 7,5 дня

, γ

109

Cd 1,3 года

γ, К-захват

113

Sn 119 дней

γ, К-захват

124

Sb 60,9 дня

, γ

131

I 8,05 дня

, γ

133

Ba 10,7 лет

γ, К-захват

203

Hg 45,4 дня

, γ

210

Bu 5,0 дней

222

Rn 3,82 дня

226

Ra 1600 лет

235

7,04

∗10

лет

238

4,5

∗10

лет α, спонтанное деление

239

Pu 24065 лет

190

Содержание

Стр.

Введение 4

Терминология 5

Явления, лежащие в основе применения радиоактивных изотопов в

медицине и биологии.

Кинетика ядерного распада 9

Источники ионизирующих излучений. 10

Дозиметрия и радиометрия 12

Дозы и способы их измерения 16

Практическое использование ионизирующих излучений. 18

Применение радиоактивных изотопов в клинической практике с целью

диагностики.

Использование радиоактивных изотопов в клинической практике для

лечения некоторых

заболеваний

Влияние радиоактивного излучения на растения 36

Воздействие излучений на животных и человека 50

Гигиеническая регламентация облучения человека 77

Токсическое действие радиоизотопов различных групп 82

Организация экстренной медицинской помощи при радиационных авариях 157

Способы и виды противорадиационной защиты. 159

Радиоактивные загрязнения и организация питания 163

Радиофобия: стресс и здоровье 177

Радиационная обстановка в Курской области 181

Заключение 186

Список литературы

187

Приложение 190

Введение

Среди факторов окружающей среды, оказывающих негативное

воздействие на здоровье населения, наиболее значимым является

ионизирующее излучение. Существует несколько источников поступления

радионуклидов, но все они имеют техногенную природу. Если

рассматривать их в историческом аспекте, то на первое место необходимо

поставить последствия испытаний ядерного оружия в различных средах.

До сих пор на территории России

и стран СНГ имеются районы, уровень

облучения, в которых в десятки раз превышает естественный фон (Новая

Земля, Семипалатинский полигон). Определенную опасность

представляют территории, где складированы запасы урановых, радиевых и

ториевых руд, извлеченных на поверхность при проведении

геологоразведочных работ или при промышленной добыче. Одной из

таких территорий является район Алданского нагорья (

Республика Саха).

Выветривание сформированных отвалов, рассеивание и вторичная

аккумуляция радиоактивных компонентов, налагаясь на другие типы

неблагоприятных воздействий, могут ухудшить общую экологическую

ситуацию района.

Еще одной причиной радиоактивного загрязнения объектов

окружающей среды могут явиться аварийные ситуации при производстве и

практическом использовании радионуклидов. По косвенным признакам

таких аварий в СССР за время освоения

«мирного атома» было несколько,

но в открытой печати речь идет лишь об одной, происшедшей на заводе

«Маяк» Челябинской области. В результате, загрязнению подверглись

обширные площади земной и воздушной поверхности. Масштабы

негативных последствий этой аварии во много раз возросли в связи с тем,

что проживающие на этой территории люди, в течение

длительного

времени не были информированы об аварии и её последствиях.

В последнее время наибольшую потенциальную опасность

представляют предприятия ядерной энергетики. На первый взгляд, это

утверждение звучит довольно парадоксально. В условиях нормальной

эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов в окружающую среду весьма

незначительны. Доза облучения населения составляет всего 0,005% от

дозы, обусловленной естественными источниками.

В настоящее время на

Земле эксплуатируются более 400 ядерных реакторов, вырабатывающих

16,4% всей электроэнергии, а в некоторых странах доля АЭС достигает 40-

60%. В России на десяти АЭС функционируют более 30 энергоблоков. Но

при этом нельзя забывать и тот факт, что за небольшую историю развития

атомной энергетики в 14 странах мира произошло более 150 аварий

различных категорий

, наиболее частыми причинами, которых были грубые

нарушения технологических процессов и правил безопасности

(“человеческий фактор”). В ряду этих аварий беспрецедентной по

сложности и масштабам последствий является авария на Чернобыльской

АЭС (апрель1986г.) Суммарный выброс радиоактивных продуктов

лекарственных препаратов природного происхождения». Миккели,

Финляндия 21-23 июня 2004 г. Материалы Съезда. СПб.: ВВМ, 2004.

– С.429-431.

34. А.В. Железнов. О селекции растений на устойчивость к

«загрязнителям» окружающей среды. /Вестник ВОГиС, 1999, №8,

статья №3.

35. Л.П. Захаренко. О генетическом мониторинге при загрязнении

местности малыми дозами радиации. /Вестник ВОГиС, 1999, №10,

статья №5.

36.

Ю.Е. Дуброва, Р.И. Берсимбаев, Л.Б. Джансугурова, М.К.

Танкиманова, З.Ж. Мамырбаева, Р. Мустонен, К. Линдхолм, М.

Хултен, С. Саломаа.

Испытания ядерного оружия и уровень мутации

эмбрионов человека. //Сайнс Мэгэзин, том 295, 8 февраля 2002.

37. Доклад 2003: качество природной среды и состояние природных

ресурсов. /«Курский вестник», Курск, 2004, с. 24-34.

38. Д.Э. Гродзенский. Изотопы в биологии и медицине. М.:

«Атомиздат», 1969, 206. с.

189

18. David M. Taylor. Environmental Plutonium in Humans. //Appl. Radiat.

Isot., 1995, V. 46, №11, pp. 1245-1252.

19. H. Brunner. Radiation induced mutations for plant selection. //Appl.

Radiat. Isot., 1995, V. 46, №6/7, pp. 589-594.

20. S. M. Vakulovsky, I. I. Kryshev, A. I. Nikitin. Radioactive Contamination

of the Yenisei River. //J. Environ. Radioactivity, 1995, Vol. 29, №3, pp.

225-236.

21. F. Carini. Radionuclides in plants bearing fruit: an overview. //J. Environ.

Radioactivity, 1999, Vol. 46, pp. 77-99.

22. M.S. Baxter. Technologically Enhanced Radioactivity: An Overview. //J.

Environ. Radioactivity, 1996, Vol. 32, №1-2, pp. 3-17.

23. J. Roed, K.G. Andersson, C.L. Fogh, A.N. Barkovski, B.F. Vorobiev,

V.N. Potapov, A.V. Chesnokov. Triple digging — a simple method for

restoration of radioactively contaminated urban soil areas. //J. Environ.

Radioactivity, 1999, Vol. 45, pp. 173-183.

24. G. Lujaniene, B.I. Ogorodnikov, A.K. Budyka, V.I. Skitovich, V.

Lujanas. An Investigation of Changes in Radionuclide Carrier Properties.

//J. Environ. Radioactivity, 1997, Vol. 35, №1, pp. 71-90.

25. Birgitta Ahman. Effect of Bentonite and Ammonium-ferric(III)-

hexacyanoferrate(II) on Uptake and Elimination of Radiocaesium in

Reindeer. //J. Environ. Radioactivity, 1996, Vol. 31, №1, pp. 29-50.

26. M.C. Roca, V.R. Vallejo. Effect of Soil Potassium and Calcium on

Caesium and Strontium Uptake by Plant Roots. //J. Environ.

Radioactivity, 1995, Vol. 28, №2, pp. 141-159.

27. V. Ipatyev, I. Bulavik, V. Baginsky, G. Goncharenko, A. Dvornik. Forest

and Chernobyl: forest ecosystems after the Chernobyl nuclear power plant

accident. //J. Environ. Radioactivity, 1999, Vol. 42, pp. 9-38.

28. Lene H. S. Veiga, Eliana C. S. Amaral & Horst M. Fernandas. Human

Health Risk Screening of Radioactive and Nonradioactive Contaminants

Due to Uranium Industry Operation. //J. Environ. Radioactivity, 1998,

Vol. 39, №1, pp. 69-85.

29. Jun Sato. Natural radionuclides in volcanic activity. //Appl. Radiat. Isot.,

2003, V. 58, pp. 393-399.

30. P.A. Wahid. Radioisotope studies of root activity and root-level

interactions in tree-based production systems: a review. //Appl. Radiat.

Isot., 2001, V. 54, pp. 715-736.

31.

M. Neves*, A. Kling, R.M. Lambrecht. Radionuclide production for

therapeutic radiopharmaceuticals. //Appl. Radiat. Isot., 2002, V. 57, pp.

657-664.

32. Seyed K. Imam. Advancements in cancer therapy with alpha-emitters.

//Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., 2001, Vol. 51, №1, pp. 271-278.

33. О.В. Евдокимова, М.В. Кашникова, О.Б. Громова, Н.Г. Баронец, О.В.

Стуловская. Влияние ионизирующих излучений на качество

лекарственного растительного сырья. /VIII Международный съезд

Фитофарм 2004 «Актуальные проблемы создания новых

188

составил 3,5% от общего их количества, скопившегося в реакторе в

процессе его эксплуатации, и в абсолютных цифрах составляло 50 млн.

кюри, что в несколько раз превысило суммарную мощность бомб,

сброшенных американцами в Японии. Выброс радиоактивных веществ из

активной зоны реактора представлял растянутый по времени процесс. И

если в первые дни это были преимущественно

короткоживущие

радионуклиды йода, теллурия, бария и т.д., то в последствие основными

дозообразующими факторами стали Sr-90 и особенно Cs-137, имеющий

длительный период полураспада и определяющий 90-95% суммарной

активности. В результате изменения направления ветра образовался

широкий разброс радионуклидов. Там, где выпали осадки во время

прохождения радиоактивного облака, образовались «пятна» повышенного

уровня загрязнения. В России

в связи с аварией на ЧАЭС радиационному

загрязнению подверглись территории 12 областей – 1,553 млн. жителей,

Украина – 1, 462 млн., Беларусь – 1, 86 млн.

С момента аварии прошло около 20 лет, однако, до настоящего

времени вызванные ею нарушения естественных биогеоценозов оказывают

существенное влияние на процессы роста и развития представителей

флоры и фауны этих ареалов, в том числе и на

миллионы жителей этих

территорий. Представленные в настоящей монографии материалы дают

возможность определить основные направления действий, позволяющих

минимизировать негативные последствия в аналогичных ситуациях.

Терминология

Авария радиационная – потеря управления источником

ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования,

неправильными действиями персонала, стихийными бедствиями, или

иными причинами, которые могли привести или привели к облучению

людей или радиоактивному загрязнению окружающей среды,

превышающему величины, регламентированные для контролируемых

условий.

Активность – мера радиоактивности, выражаемая числом

спонтанных превращений от данного энергетического уровня за интервал

времени. В системе СИ её единицей измерения является короткая секунда,

(С в минус первой степени), имеющая специальное название Беккерель

(Бк).

Ионизирующее излучение – любой вид излучения, взаимодействие

которого со средой вызывает образование зарядов разных знаков.

Источник закрытый – радионуклидный источник ионизирующего

излучения, устройство которого исключает поступление содержащихся в

нем радионуклидов в окружающую среду в условиях применения и износа,

на которые он рассчитан.

Источник ионизирующего излучения – устройство или

радиоактивное вещество, испускающее или способное испускать

ионизирующее излучение.

Источник открытый – радионуклидный источник, при

использовании которого возможно поступление содержащихся в нем

радионуклидов в окружающую среду.

Критический орган – жизненно важный орган, в котором создается

наиболее опасная доза или в связи с особой чувствительностью данного

органа, или избирательного накопления в нем радионуклида.

Облучение – воздействие на людей ионизирующего излучения,

которое может быть внешним воздействием от источников, находящихся

вне тела человека и опасными для него только в случаях нахождения его в

зоне их действия, и внутренним воздействием от источников, попадающих

внутрь его организма, продолжительность воздействия которого

определяется его периодом полураспада и периодом полувыведения.

Персонал – лица, работающие с техногенными источниками

(группа А), или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия

(группа Б).

Поглощенная доза – доза любого ионизирующего излучения,

соответствующая количеству энергии, передаваемому веществу на

единицу массы в данной точке. Измеряется в джоулях, деленных на

килограмм (Дж/кг), и имеет специальное название – грей (Гр. ).

Поступление радионуклидов – числовое значение величины

активности радионуклидов, проникших внутрь организма при вдыхании,

заглатывании или через кожу.

Радионуклид – радиоактивные атомы с разным массовым числом и

атомным номером, а для изомерных атомов с данным энергетическим

состоянием атомного ядра.

Радионуклидный источник – источник ионизирующего излучения,

содержащий радионуклид или смесь радионуклидов.

Эквивалентная доза – поглощенная доза в органе или ткани,

умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для

данного излучения. Единица измерения в системе СИ имеет название

зиверт (Зв).

Экспозиционная доза – доза квантового излучения, определяемая по

ионизации воздуха в условиях электрического равновесия. В системе СИ

единица измерения – Кл/кг.

Эффективная доза – величина, используемая как мера риска

возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и

отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Единица

измерения - зиверт (Зв).

Эффекты излучения детерминированные - биологические эффекты

излучения (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, лучевое

бесплодие, аномалии в развитии плода), в отношении которых

предполагается существование порога, выше которого тяжесть эффекта

зависит от дозы.

Эффекты излучения стохастические – вредные биологические

эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни), не

Список литературы

1. В.А. Баженов, Л.А. Булдаков, И.Я. Василенко и др. Вредные

химические вещества. Радиоактивные вещества. Ленинград, 1990.

2. В. Уильямс, Х. Уильямс. Физическая химия для биологов. М., 1976.

3. В.Ф. Черкасов. Меченые атомы в физиологии и медицине. М., 1989.

4. П.П. Кукин, В.Л. Лапин. Основы радиационной

безопасности в

жизнедеятельности человека. Курск, 1995.

5. В.П. Машкович, А.М. Панченко. Основы радиационной

безопасности. М., 1990.

6. В.П. Борисов. Неотложная помощь при острых радиационных

воздействиях. М., 1976.

7. Нормы радиационной безопасности НРБ – 76/87 и основные

санитарные правила работы с радиоактивными веществами и

другими источниками ионизирующих излучений ОСП – 72/87. М.,

1988.

8. О.И.

Салимов. Оптимальное размещение постов радиационного

контроля на местности /Всесоюз. науч.-техн. конф. "Проблемы

измерений", Ленинград, 11 - 13 июня , 1989 г.: Материалы конф. - Л.,

1989. - С. 176-177.

9. В.И. Булатов, Т.И. Калюжная, Л.И. Кузубова, О.И. Лаврик

Радиоактивные отходы: экологические проблемы и управление.

// Экологические проблемы: обзор мировой литературы. 1998, Вып.

49, С. 1-225.

10. В.

С. Смирнов, В.И. Ващенко, В.Г. Морозов. Состояние иммунной

системы у людей через 2 года после воздействия факторов

радиационной аварии. // Иммунология. 1990,- № 6.- С. 63-65.

11. К.А. Лушов, Е.А. Губарев, А.А. Хабаров. Токсическое воздействие

радиоизотопов на организм человека. Курск, КГМУ, 2004.

12. P.S. Plasjak, K. Kim, W. Meyer J.R., J. Divel, M. Der, W.C. Eckelman.

An Automated Radiopharmaceutical Dispenser. //Appl. Radiat. Isot.,

1997, V. 48, №3, pp. 345-348.

13. J. B. Reitnan, U. Baverstam, G. N. Kelly. Radiation Risk, Risk Perception

and Social Constructions. //Appl. Radiat. Isot., 1997, V. 48, №3, pp.

1023-1024.

14.

W.J. Bair. Radiobiology and Dosimetry of Inhaled Radionuclides. //Appl.

Radiat. Isot., 1996, V. 47, №5/6, pp. 603-604.

15. A. Dadi, A. Fahli. Simulation of absorbed dose and application to image

processing. //Appl. Radiat. Isot., 1995, V. 46, №6/7, pp. 439-440.

16. R. J. Pentreath. The Analysis of Pu in Environmental Samples: A Brief

Historical Perspective. //Appl. Radiat. Isot., 1995, V. 46, №11, pp. 1279-

1285.

17. D. S. Popplewell. Biokinetics and Absorption of Actinides in Human

Volunteers: A Review. //Appl. Radiat. Isot., 1995, V. 46, №5, pp. 279-

286.

187

Заключение

Радиоактивные изотопы нашли широкое применение в современной

медицине и биологии. Именно благодаря применению радиоактивных

изотопов можно представить весь комплекс и всю сложность процессов,

протекающих в живых организмах. В течение многих лет ученые

пытаются найти причины возникновения и наиболее эффективные

средства для лечения болезней человека. Каждый год перед медициной

открываются

новые возможности в диагностике и лечении тех болезней,

которые раньше не поддавались лечению.

Однако не следует забывать и о другой стороне медали. Если даже

отрешится от мысли об опасности использования атомной энергии в

военных целях, то и тогда перед медициной встает множество сложных

проблем, связанных с защитой населения от поражающего действия

радиоактивного излучения. Регулярные аварии на атомных

электростанциях, применение радиоактивных изотопов в различных

отраслях промышленности и медицины вынуждают врачей заняться

разработкой средств и способов лечения последствий радиационного

поражения, в том числе и психологических.

186

имеющие дозового порога и вероятность возникновения этих эффектов

пропорциональна дозе, а тяжесть их проявления не зависит от дозы.

Явления, лежащие в основе применения радиоактивных

изотопов в медицине и биологии

Стабильные и радиоактивные изотопы. Длительное время считалось,

что ядра атомов всегда остаются неизменными. Действительно, строение

ядер атомов подавляющего числа окружающих нас

веществ остается

постоянным. Элементы, ядра которых не претерпевают изменений, были

названы стабильными или устойчивыми. В 1896 г. французский ученый

Анри Беккерель, исследуя свойства рентгеновских лучей случайно

обнаружил, что соли урана испускают невидимые лучи, способные

проникать через светонепроницаемую черную бумагу и даже через металл

и засвечивать фотопластинку. Так был открыт первый радиоактивный

элемент – уран. Вскоре после этого были открыты и другие радиоактивные

элементы – радий, актиний и т.д. При этом было установлено, что

радиоактивные излучения, кроме проникающей способности, обладают

еще и способностью ионизировать воздух, т.е. делать его проводником

электричества, хотя известно, что в обычных условиях воздух является

диэлектриком. В соответствии с их

свойствами, излучения, испускаемые

радиоактивными веществами, называются проникающими или

ионизирующими. Говоря о радиоактивности следует иметь в виду, что

радиоактивность – это свойства ядер, в то время как обычные химические

процессы связаны с взаимодействием электронов, находящихся на орбитах

атомов.

Таким образом, имеется два вида изотопов – радиоактивные и

стабильные. При исследовании излучений, испускаемых радиоактивными

изотопами, было установлено, что имеется несколько видов излучений.

Если пучок лучей, испускаемых ураном, поместить в сильное

электрическое поле, то он разделится на три части, причем одна из них

отклонится к отрицательному полюсу, другая к положительному, а третья

пройдет не отклоняясь. Первую из них назвали альфа-лучами, вторую –

бета-лучами, третью – гамма

-лучами и обозначили греческими буквами α,

β, γ.

В настоящее время известно около 40 естественных и более 200

искусственных α-активных ядер. α-распад характерен для тяжелых

элементов (урана, тория, полония, плутония и др.). α-частицы - это

положительно заряженные ядра гелия. Они обладают большой

ионизирующей и малой проникающей способностью и двигаются со

скоростью 20000 км/с.

β-излучение - это поток отрицательно заряженных частиц

(электронов), которые выпускаются при β-распаде радиоактивных

изотопов. Их скорость приближается к скорости света. β-частицы при

взаимодействии с атомами среды отклоняются от своего первоначального

направления. Поэтому путь, проходимый β-частицей в веществе,

представляет собой не прямую линию, как у α-частиц, а ломаную.

Наиболее высокоэнергетические β-частицы могут пройти слой алюминия

до 5 мм, однако ионизирующая способность их меньше, чем у α-частицы.

γ-излучение, испускаемое атомными ядрами при радиоактивных

превращениях, обладает энергией от нескольких тысяч

до нескольких

миллионов электрон-вольт. Распространяется оно, как и рентгеновское

излучение, в воздухе со скоростью света. Ионизирующая способность γ-

излучения значительно меньше, чем у α- и β -частиц. γ-излучение - это

электромагнитное излучения высокой энергии. Оно обладает большой

проникающей способностью, изменяющейся в широких пределах.

Все ионизирующие излучения по своей природе

делятся на

фотонные (квантовые) и корпускулярные. К фотонному (квантовому)

ионизирующему излучению относятся гамма-излучение, возникающее при

изменении энергетического состояния атомных ядер или аннигиляции

частиц, тормозное излучение, возникающее при уменьшении кинетической

энергии заряженных частиц, характеристическое излучение с дискретным

энергетическим спектром, возникающее при изменении энергетического

состояния электронов атома и рентгеновское излучение, состоящее из

тормозного и/или характеристического излучений. К корпускулярному

ионизирующему излучению относят α-излучение, электронное, протонное,

нейтронное и мезонное излучения. Корпускулярное излучение, состоящее

из потока заряженных частиц (α-, β-частиц, протонов, электронов),

кинетическая энергия которых достаточна для ионизации атомов при

столкновении, относится к классу непосредственно ионизирующего

излучения. Нейтроны и другие элементарные частицы

непосредственно не

производят ионизацию, но в процессе взаимодействия со средой

высвобождают заряженные частицы (электроны, протоны), способные

ионизировать атомы и молекулы среды, через которую проходят.

Соответственно, корпускулярное излучение, состоящее из потока

незаряженных частиц, называют косвенно ионизирующим излучением.

Нейтронное и гамма излучение принято называть проникающеё

радиацией или проникающим излучением.

Ионизирующие излучения по своему

энергетическому составу

делятся на моноэнергетические (монохроматические) и

немоноэнергетические (немонохроматические). Моноэнергетическое

(однородное) излучение – это излучение, состоящее из частиц одного вида

с одинаковой кинетической энергией или из квантов одинаковой энергии.

Немоноэнергетическое (неоднородное) излучение – это излучение,

состоящее из частиц одного вида с разной кинетической энергией или из

квантов различной энергии. Ионизирующее излучение, состоящее

из

частиц различного вида или частиц и квантов, называется смешанным

излучением.

Общей для всех видов радиоактивных излучений является

способность к ионизации. Процесс ионизации заключается в том, что,

Удельная активность снега Бк/кг

Радионуклид Год

№1 №2 №4 №5 №7 №8 №10 №12 №13

2003 8.8 2.9 2.1 2.6 4.2 2.0 2.4 2.9 3.6

Cs-137

2002 19 1.6 3.8 1.2 1.8 1.0 1.2 0.9 2.6

2003 474 484 666 576 748 532 449 530 572

К-40

2002 458 371 463 526 563 596 371 399 418

2003 380 467 532 439 706 535 417 433 458

Сумма

2002

499 436 630 544 507 545 377 476 408

Результаты гамма-спектрометрического анализа показали наличие в

некоторых пробах воды радионуклида техногенного происхождения –

цезия-137. Удельная активность радионуклида на 4 порядка ниже уровня

вмешательства (НРБ-99). Активность естественных радионуклидов

(радия-226, тория-232, калия-40) на уровне предела обнаружения.

Растительность

Отбор проб растительности выполнялся при маршрутном

обследовании в 20-километровой зоне Курской АЭС в мае-августе в 8

пунктах, расположенных в разных направлениях от АЭС и фоновой пробы,

отобранной в пункте 13 на аэрологической станции Курск.

Среднегодовые значения активности техногенных, природных

радионуклидов и суммарной бета-активности незначительно отличаются

от средних значений 2002 года и фоновых.

Результаты радиационного мониторинга за 2003 год,

осуществляемого Курским ЦГМС-Р на территории Курской области,

указывают на то, что основными источниками загрязнения техногенными

радионуклидами являются:

- остаточное загрязнение территории и атмосферы радионуклидами

вследствие аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году;

- радиоактивные выбросы в атмосферу и жидкие стоки, связанные с

работой Курской атомной электростанции.

Для остаточного загрязнения продуктами аварии на Чернобыльской

АЭС наблюдается постепенное снижение активности, связанное с

распадом цезия-137 (основной продукт аварии в настоящее время) и

самоочищением атмосферы.

Радиоактивные выбросы в атмосферу и жидкие стоки, связанные с

работой Курской атомной электростанции прослеживались в объектах

окружающей природной среды. Несмотря на единичные превышения

фоновых значений активности, случаев превышения норм НРБ-99 и

критериев ЭВЗ, обусловленных выбросами (сбросами) Курской АЭС,

подразделениями Курского ЦГМС-Р в 2003 году не отмечено.

Радиационная обстановка в

Курске, Курчатове и в целом по Курской

области за последние годы оставалась стабильной.

185

В таблице, для сравнения, приведены данные по зоне 11 (зона, не

загрязнённая после катастрофы на Чернобыльской АЭС в 1986 году);

По пункту Курчатов в месячных пробах атмосферных выпадений из

техногенных радионуклидов определялись цезий-137, кобальт-60,

марганец-54; эпизодически – цезий-134, железо-59, цирконий-95, ниобий-

95, кобальт-58. По сравнению с 2002 годом выпадения техногенных

радионуклидов существенно не изменились.

Снежный покров

Отбор проб снега выполнялся при маршрутном обследовании в 20-

километровой зоне Курской АЭС в январе-марте в 8 пунктах,

расположенных в разных направлениях от АЭС и фоновой пробы,

отобранной в пункте 13 на аэрологической станции Курск.

Средние за год значения активности по пунктам наблюдения

находились на уровне значений фоновой пробы и 2002 года или

незначительно их превышали.

Поверхностные воды

Отбор проб воды выполнялся при маршрутном обследовании 20-км

зоны Курской АЭС ежемесячно.

Средние за год значения удельной суммарной бета-активности в

водных объектах, расположенных в зоне влияния Курской АЭС, были

близки к значениям в фоновых створах (п. 9 на р. Сейм и п. 2 на р. Реут)

или несущественно их превышали.

мма

ная бет

-активность атмос

ных выпадений, Бк/

(

∗

тки

)

нк

ур

чатов Льгов Обоянь Фате

ЧО Роси

Максимальная суточная

13 3.1 3.0 3.5 4.4

Максимальная среднемесячная

2.8 1.2 1.3 1.2 1.3 1.3

мма

ная бета-активность атмос

ных выпа

ений за го

д,

Бк/

(

м∗го

д)

2003 год 612 354 362 253 371 382

2002 год 502 378 372 362 366 366

Поверхностная активность техногенных радионуклидов, Бк/м

ур

чатов Зона 12 Зо

a ll

Период

наблюдения

Cs-137 Со-60

-54 Cs-137 Со-60 Cs-137

2003 год 3.9 16.7 5.4 2.0 0 2.0

2002 год 5.2 21.0 9.8 2.3 0.22 2.2

Суммарная поверхностная бета-активность снега Бк/м

нк

1 2 4 5 7 8 10 12 13

2003 год 0.38 0.51 0.52 0.61 0.62 0.35 0.66 0.53 0.44

2002 год 0.52 0.44 0.34 0.68 0.04 0.30 0.55 0.54 0.23

184

проходя через любое вещество, излучение радиоактивных изотопов

срывает электроны с оболочек атомов, в результате чего последние

приобретают положительный заряд и называются катионами. Оторванный

электрон захватывается нейтральным атомом, который при этом

становится отрицательно заряженным и называется анионом.

Следовательно, образуется пара ионов, один из которых заряжен

положительно, а другой – отрицательно. Следует, однако, иметь

в виду,

что механизм ионизации при действии разных видов излучений различен.

α- и β-частицы производят ионизацию непосредственно в результате

столкновения с электронами. γ-лучи при взаимодействии с веществом сами

образуют очень мало ионов. Однако электрон, выбитый с орбиты атома γ-

частицей, получает от нее большой запас энергии, в результате

чего

становится сам способным вызывать ионизацию. Это так называемая

вторичная ионизация.

Кинетика ядерного распада

Распад радионуклидов описывается кинетическим уравнением

первого порядка. Скорость распада зависит от числа присутствующих

ядер:

λ=

∂

−

где n – число присутствующих радиоактивных атомов,

∂

уменьшение этого числа во времени, λ - постоянная величина, называемая

константой распада. Интегрирование этого уравнения дает следующее

выражение:

lg303.2

λ=

Важной характеристикой радионуклида является период его

полураспада. Величина периода полураспада для реакции первого порядка

равна

693.0

Из этих формул видно, что период полураспада обратно

пропорционален константе распада и может быть легко из нее вычислен.

Существует 9 радионуклидов, период полураспада которых сравним

с известным возрастом Земли, равным около 4,5∗10

лет. Поэтому можно

считать, что они существуют от времени образования Земли. Другие

встречающиеся в природе радионуклиды с более короткими периодами

полураспада могли появиться уже после образования Земли в результате

некоторых естественных процессов, таких как распад долгоживущих

радиоактивных элементов. Некоторые же радиоактивные изотопы с еще

более короткими периодами полураспада, такие как

тритий или H

радиоактивный изотоп углерода , до сих пор постоянно образуются в

небольших количествах благодаря воздействию космических лучей на

атмосферу Земли. Периоды полураспада и характер излучения наиболее

часто используемых радионуклидов приведены в таблице в конце пособия.

Источники ионизирующих излучений.

Источником ионизирующего излучения называют объект,

содержащий радиоактивный материал, или техническое устройство,

испускающее или способное (при определенных

условиях) испускать

ионизирующее излучение.

Современные ядерно-технические установки обычно представляют

собой сложные источники излучений. Например, источниками излучений

действующего ядерного реактора, кроме активной зоны, являются система

охлаждения, конструкционные материалы, оборудование и др. Поле

излучения таких реальных сложных источников обычно представляется

как суперпозиция полей излучения отдельных, более элементарных

источников.

Любой источник излучения характеризуется

1. Видом излучения – основное внимание уделяется наиболее

часто встречающимся на практике источникам γ-излучения, нейтронов, α-,

-, β

-частиц.

2. Геометрией источника (формой и размерами) – геометрически

источники могут быть точечными и протяженными. Протяженные

источники представляют суперпозицию точечных источников и могут

быть линейными, поверхностными или объемными с ограниченными,

полубесконечными или бесконечными размерами. Физически точечным

можно считать такой источник, максимальные размеры которого много

меньше расстояния до точки детектирования и длины

свободного пробега

в материале источника (ослаблением излучения в источнике можно

пренебречь). Поверхностные источники имеют толщину много меньшую,

чем расстояние до точки детектирования и длина свободного пробега в

материале источника. В объемном источнике излучатели распределены в

трехмерной области пространства.

3. Мощностью и ее распределением по источнику – источники

излучения наиболее часто распределяются по

протяженному излучателю

равномерно, экспоненциально, линейно или по косинусоидальному закону.

4. Энергетическим составом – энергетический спектр источников

может быть моноэнергетическим (испускаются частицы одной

фиксированной энергии), дискретным (испускаются моноэнергетические

частицы нескольких энергий) или непрерывным (испускаются частицы

разных энергий в пределах некоторого энергетического диапазона).

5. Угловым распределением излучения – среди многообразия

угловых распределений излучений источников

для решения большинства

По результатам радиоизотопного анализа суточных и месячных проб

атмосферных аэрозолей в течение года в пробах регистрировались изотопы

радиоактивного йода-131, 132, 133; натрий-24, молибден-99, цезий-137,

кобальт-60, марганец-54, железо-59, хром-51 и другие техногенные

радионуклиды.

Средняя объёмная активность техногенных радионуклидов в

атмосферных аэрозолях зависит от преобладающего направления ветра в

пунктах Курск и Курчатов.

Атмосферные выпадения

Отбор проб радиоактивных атмосферных выпадений производился с

помощью горизонтальных планшетов путем наложения медицинской

отбеленной марли с суточной экспозицией.

Превышение критериев ЭВЗ в течение года не наблюдалось.

Критерий ЭВЗ для атмосферных выпадений - десятикратное превышение

среднего значения предыдущего месяца. Кроме этого, полученные

значения существенно не отличаются от значений 2002 года.

Суммарная среднемесячная активность техногенных долгоживущих радионуклидов

(ДЖ) и йода-131 в атмосферных аэрозолях в пункте Курск за 2000-2003 гг

ДЖ

I-131

Повышенный уровень суммарной бета-активности атмосферных

выпадений в Курске по сравнению с остальными пунктами наблюдения

области обусловлен регистрацией продуктов распада природного тория-

232: свинца-212 и таллия-208. Наибольшие активности выпадений

наблюдались при ЮЗ - З направлениях ветра.

Гамма-спектрометрический анализ проб атмосферных выпадений

выполнялся по объединенным за каждый месяц пробам пункта Курчатов и

объединенным месячным пробам трёх пунктов Курск, Льгов, Обоянь (зона

12), расположенным в зоне влияния Курской АЭС.

183