Ядерная опасность. Семипалатинский полигон

Отдаленными последствиями хронической лучевой болезни мот быть лейкоз, опухоли, гипопластическая анемия.

Биологическое действие радионуклидов, попавших внутрь организма, и доза внутреннего облучения

Повышенная опасность радионуклидов, попавших внутрь организ­ма, обусловлена несколькими причинами. Одна из них — способность некоторых нуклидов избирательно накапливаться в отдельных органах тела, называемых критическими (например, до 30 % иода депонируется в щитовидной железе, которая составляет только 0,03 % массы тела), и, таким образом, отдавать свою энергию относительно небольшому объему ткани. Другая причина — значительная продолжительность облучения до момента выведения нуклида из органа или уменьшения ак­тивности вследствие радиоактивного распада нуклида. Скорость биологического выведения (при допущении, что выведение радиоактивных ве­ществ из органов происходит по экспоненциальному закону) характери­зуется постоянной lб, а эффективная скорость—суммой постоянных lэф = lб + lр, где lр—постоянная радиоактивного распада. Тогда эф­фективный период полувыведения нуклида из организма равен

Тэф = 0,693/lэф == Tб Т1/2 / Тб + T1/2,

Третья причина — рост опасности воздействия высокоионизирующих a- и b-излучений, которые не действенны или малодейственны для внутренних органов при внешнем облучении ввиду низкой проникаю­щей способности.

Рассматриваются три пути проникновения радиоактивных веществ в организм: через органы дыхания, через ЖКТ и через кожу или по­вреждения кожи. Этими путями нуклиды вначале попадают в кровь, а затем током крови разносятся по всему телу или преимущественно в критические органы.

В некоторых случаях критическим органом становится ЖКТ,его от­дельные участки, а также легкие. Наиболее опасен первый путь, поскольку за рабочую смену человек, как это рекомендуют принимать в расчетах НРБ —76/87, вдыхаетза 6 рабочих часов 9 м3 воздуха (в целом за 1 сут 20 м3), а с пищей по­требляет только 2,2 л воды.

Кроме того, усвоение и отложение в организме нуклидов, попадаю­щих через органы дыхания, как правило, выше, чем при заглатывании. Усвоение через неповрежденную кожу в 200—300 раз меньше, чем че­рез ЖКТ, и не имеет существенного значения по сравнению с первыми двумя путями. Только оксид трития, а также нитрат уранила и изотопы иода легко проникают через кожу и всасываются в кровь.

Фоновое облучение человека

Фоновое облучение человека создается космическим излучением, естественными и искусственными радиоактивными веществами, содержащимися в теле человека и в окружающей среде. Облучение от естественных источников превосходит облучение от многих других источников и является важным фактором мутагенеза, существенного дляэволюции живых организмов в биосфере,

Доза космического излучения

Космическое излучение подразделяют на галактическое излучение в солнечное, которое связано с солнечными вспышками. Солнечное кос­мическое излучение играет важную роль за пределами земной атмосфе­ры, но из-за сравнительно низкой энергии (примерно до 40 МэВ) не приводит к заметному увеличению дозы излучения на поверхности зем­ли. Следует различать первичные космические частицы, вторичные и фотонные излучения, которые образуются в результате взаимодействия первичных частиц с ядрами атомов атмосферы.

Первичные космические частицы составляют в основном протоны, а также более тяжелые ядра, обладающие чрезвычайно высокой энер­гией (отдельные частицы до 1019 эВ). Взаимодействуя с атмосферой Земли, эти частицы проникают до высоты 20 км над уровнем моря и об­разуют вторичное высокоэнергетическое излучение, состоящее из мезо­нов, нейтронов, протонов, электронов, фотонов и т. п.

Интенсивность космического излучения зависит от солнечной актив­ности, географического расположения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря. Для средних широт на уровне моря до­за на открытой местности на мягкие ткани вследствие космического излучения (без нейтронной компоненты) составляет 0,28 мГр/год, ней­тронная компонента дает дополнительную дозу 3,5*10-6 Гр/год. Если коэффициент качества облучения нейтронами при­нять равным шести то эффективная эквивалентная доза космического излучения составляет примерно 300 мкЗв/год.

Доза от природных источников

В биосфере Земли содержится более 60 естественных радионукли­дов, которые можно разделить на две категории; первичные и космогенные. Первичные подразделены на две группы: радионуклиды уранорадиевого и ториевого рядов (табл. 3.2 и 3.3) и радионуклиды, нахо­дящиеся вне этих радиоактивных рядов.

В первую группу входит 32 радионуклида — продукты распада урана и тория; во вторую — 11 долгоживущих радионуклидов (40К, 87Rb и др.), имеющих T1/2 от 107 до 1015 лет.

Космогенные радионуклиды образуются в основном в атмосфере в результате взаимодействия протонов и нейтронов с ядра­ми N, О и Аr, а затем поступают на земную поверхность с атмосфер­ными осадками. К ним откосятся 3H, 14С, 7Be, 22Na и др. (всего 14 ра­дионуклидов).

Внешнее g-облучение человека от указанных естественных радио­нуклидов вне помещений (зданий) обусловлено их присутствием в раз­личных природных средах (почве, приземном воздухе, гидросфере и био­сфере). Основной вклад в дозу внешнего у-облучения дают у-излучаюшие нуклиды уранорадиевого и ториевого рядов, а также 40К.

Главными источниками внешнего у-облучения в воздухе ториевой серии радионуклидов являются 228Th и 238Ас, а в урановом ряду 99 % дозы определяется у-излучением 214Pb (RaB) и 214Bi (RaC). По непо­средственным измерениям в ряде стран мощность поглощенной дозы в воздухе (на высоте 1 м) от радионуклидов, находящихся во внешней среде, колеблется в пределах от 3,7 до 9,4*10-8 Гр/ч в зависимости от различных условий на местности.

Дозы облучения от испытаний ядерного оружия

Источником искусственной радиоактивности во внешней среде в за­метном количестве являются радиоактивные выпадения от испытатель­ных ядерных взрывов в атмосфере.

Испытания ядерного оружия в атмосфере были начаты США в 1945 г. Наибольший размах испытаний и выход радиоактивных продук­тов в атмосферу имел место в период 1954—1958 гг. и 1961—1962 гг. После этого испытания ядерного оружия (кроме подземных) были за­прещены в большинстве стран мира.

За период 1945—1962 гг. США, Великобританией, СССР и Фран­цией проведены испытания оружия общей мощностью эквивалентной 513 Мт тринитротолуола (тротилового эквивалента). После 1963г. испытания проводили Франция и Китай. Общая мощность испытаний до 1981 г. составила 32,5 Мт. Взрыву мощностью в 1 Мт соответствует 1,45*1026 актов деления ядерного топлива. Один акт деления эквива­лентен 3,2*10-11 Дж. 1 Вт==1 Дж/с=3,1*1010 актов деления в 1 с.

После атмосферного взрыва около 50 % образовавшихся активные продуктов выпадают в районе испытаний (в радиусе около 100 км) на земную или водную поверхность. Остальная часть уходит в тропосферу или стратосферу. В тропосферу попадают мелкие аэрозольные частицы и находятся в ней до 30 сут, в течение которых они выпадают на землю. Поэтому с точки зрения дозы облучения в результате выпаде­ний из тропосферы наибольшее значение имеют радионуклиды с перио­дом полураспада от нескольких суток до двух месяцев, такие, как 131I, 140Ва и 89Sr.