„Джерела іонізуючого випромінювання.”

Скачати 1.37 Mb.

Назва	„Джерела іонізуючого випромінювання.”
Сторінка	8/9
Дата	17.03.2013
Розмір	1.37 Mb.
Тип	Лекція

bibl.com.ua > Біологія > Лекція

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Тема: „Процеси переносу радіонуклідів при випробуваннях ядерної зброї,

аваріях та їхня міграція”
План

1. Наслідки випробувань ядерної зброї.

2. Експлуатація реакторів та Чорнобильська катастрофа. Процеси переносу.

3. Очищення повітря від радіоактивних забруднень.
Наслідки випробувань ядерної зброї

За період з 1945 по 2000 роки здійснено більш як 400 ядерних вибухів у атмосфері; Найінтенсивніше випробування ядерної зброї проводилися. в 1957-1962 pp. (здійснено 128 вибухів атомних бомб, серед яких дуже потужні, й сумарна активність наступних випробувань приблизно в чотири рази меншою за радіоактивністю, що інжектована в атмосферу внаслідок цих випробувальних вибухів).

Випробування атомної зброї супроводжуються викидами великої кількості різних радіонуклідів, що виникають унаслідок поділу урану, а також у ядерних реакціях за участю нейтронів

Радіонукліди, що потрапляли й атмосферу внаслідок вибухів атомних бомб, розносилися вітрами по всій земній кулі й урешті-решт випадали на поверхню Світового океану та континентів, забруднюючи води, ґрунти, рослинність. Ці радіоактивні опади належать до так званих глобальних. Найінтенсивнішими вони були в середніх широтах Північної півкулі (випробування зброї колишнім СРСР). Південна півкуля забруднена глобальними радіоактивними опадами, які супроводжували випробування атомної зброї СПІА.

Щільність поверхневого забруднення територій континентів (поверхневу активність) виражають у бекерелях на квадратний метр (Бк/м²). Оскільки випадання радіонуклідів на поверхню Землі було тісно пов'язане з метеорологічними умовами під час поширення радіоактивних хмар, інтенсивність глобальних радіоактивних опадів у тих або інших місцях була неоднаковою. Тому забруднення носили плямистий характер.

Зберігання руди та інших матеріалів, які утворюються в ході вилучення урану, також супроводжується радіоактивним забрудненням атмосфери. Зокрема, залишки урановмісних порід після флотаційного відокремлення збагачених ураном фракцій є досить потужним джерелом радіоактивних речовин, які розсіюються в довкіллі в регіонах розвитку уранодобувної промисловості До найнебезпечніших елементів, що потрапляють у довкілля в ході цих технологічних процесів, належить радон, ²¹⁰Рu і ^2І0Рb.

Уран і радіоактивні продукти його розпаду потрапляють у довкілля й у ході технологічних процесів підготовки мінеральної сировини для добування ядерного палива. Експлуатація реакторів неодмінно супроводжується викиданням у довкілля радіонуклідів, які входять до продуктів поділу урану, а також виникають унаслідок ядерних реакцій, що здійснюються за участю потоків нейтронів. До цих активованих нейтронами довгоіснуючих радіонуклідів належать ⁶⁰Со, ¹⁴С, ³H та деякі інші, які виявляються в зоні розташування атомних реакторів. Наведена радіоактивність з'являється в матеріалах, ядра атомів яких вступають у ядерні реакції з участю нейтронів, зокрема в контурі омолодження активної зони реактора. Серед продуктів поділу урану є благородні гази, наприклад ⁸⁵Кr і ¹³³Хе. Запобігти потраплянню їх у повітряне середовище дуже важко. Викидаються в довкілля також ізотопи йоду. Радіонукліди різняться здатністю дифундувати з ядерного палива: найвищою дифузійною здатністю характеризуються Cs, І, Хе, Кr, Rb, Br, Те, Mo, найнижчою — Sr, Ва, Zr, Се, а також рідкісноземельні елементи.

Переробляється лише незначна частина відпрацьованого ядерного палива. Решта ж зберігається в тимчасових сховищах (до ухвалення рішень щодо технології довготривалого зберігання радіоактивних матеріалів). Перебування дедалі більшої кількості радіоактивних відходів атомної енергетики в тимчасових сховищах і невирішеність питань надійного й довготривалого їх зберігання — це гострі проблеми, що мають екологічні й політичні аспекти. Не менш нагальною є проблема транспортування радіоактивних матеріалів для ядерного паливного циклу.

Чорнобильська катастрофа

26 квітня 1986 р. на Чорнобильській АЕС (ЧАЕС) сталася аварія, яка за масштабами викиду з довкілля радіоактивних речовин не має аналогів у світі. Аварія була наслідком недосконалості власне конструкції реактора (РБМК-1000) та істотних відхилень, у режимі його експлуатації. Катастрофа розпочалася різким зростанням нейтронного потоку, збільшенням енерговиділення, що призвело до руйнування активної зони реактора, диспергування ядерного палива й різкого підвищення температури. При цьому утворилися суміші речовин, які спричинили потужні вибухи, що вщент зруйнували реактор, котрий і розгерметизувався, у зв'язку з чим розпочалося виділення радіоактивних речовин у довкілля. Утворився струмінь, який піднявся на висоту до 1,5 км й виносив із кори реактора оксиди, карбіди й атомарні форми продуктів поділу урану й радіоактивних речовин, що виникли під впливом нейтронів. У струмені були й аерозольні частинки, в яких також містилися радіоактивні речовини. Струмінь із реактора, що мав дуже високу температуру, діяв як своєрідна термохімічна колонка, в котрій відбувалося певне розділення різних радіонуклідів. Із цього радіоактивного струменя вітром відшматовувалися з різних висот маси радіоактивних речовин, які у радіоактивних хмарах розносилися в різних напрямах, й за напрямом руху окремих радіоактивних хмар радіонукліди випадали на поверхню Землі, забруднюючи території. Під час аварії у зруйнованому реакторі тривала ланцюгова реакція, а викиди радіонуклідів були дуже інтенсивними протягом 10 діб, поки жерло, крізь яке виривався струмінь, не було відповідним чином засипано,

Під час аварії в атмосферу було викинуто до 100% радіоактивних благородних газів, 20...50 % ізотопів йоду, 12...30 % ¹³⁴Cs, ^wCs І 3...4 % менш легких радіонуклідів від їх умісту в реакторі на момент аварії.

Зміни метеорологічних умов під час викидів із реактора радіоактивних матеріалів зумовили складну картину забруднення великих територій не лише в Україні, Білорусі й Росії, а також у багатьох країнах Європи.

Рух радіоактивних хмар, з яких радіонукліди у складі опадів потрапляли на поверхню Землі, спричинив формування так званих слідів. Найчіткіше проявився західний слід, що являє собою вузьку лінію, яка тягнеться до Польщі. Другим за інтенсивністю радіонуклідного забруднення є північний слід. Проте він набагато ширший, ніж західний, і тому загальна активність радіонуклідів тут істотно вища 3 цим слідом пов'язане забруднення радіонуклідами країн Скандинавії. Широким, віялоподібним є південний слід. Формування східного сліду зумовило забруднення кількох областей Росії. Зони з підвищеними активностями радіонуклідів, утворилися також на території Швеції, Фінляндії, Німеччині Австрії, Швейцарії, Греції, Болгарії, Румунії, Грузії.

Радіонуклідний склад забруднень, що виникли за різними слідами, неоднаковий, хоча спостерігається деяка кореляція між умістом ізотопів Pu й ²⁴¹Аm та щільністю забруднення ⁹⁰Sr.

Оскільки осідання радіонуклідів на поверхню Землі було значнішим у тих місцях, де під час проходження радіоактивних хмар випадали дощі, забруднення мають чітко виражений плямистий характер. Фізико-хімічні особливості радіонуклідних опадів були неоднаковими: певні радіоактивні речовини перебували в стані так званих (гарячих частинок — частинок ґратчастої структури паливного матеріалу або цирконію, які містили продукти поділу. З часом радіонукліди, які потрапили в довкілля (у водойми, в рослини, в ґрунти), додалися до речовин, що беруть участь у біогеохімічних перетвореннях, у русі трофічними ланцюгами. При цьому створилися умови, за яких зростає потужність дози зовнішнього й внутрішнього опромінення людей, котрі проживають на забруднених радіонуклідами територіях. Зовнішнє опромінення зумовлене тим, що збільшилася концентрація радіоактивних речовин, насамперед радіонукліда ¹³⁷Cs, який випромінює гамма-радіацію. Внутрішнє опромінення зумовлене надходженням радіоактивних речовин в організм людини разом із питною водою, їжею, а також за рахунок інгаляції радіоактивних речовин у складі повітря. В перші тижні після аварії дуже значний внесок в опромінення людини забезпечили радіонукліди йоду, насамперед його ізотоп ¹³¹І. За усередненими даними, співвідношення колективних ефективних доз внутрішнього й зовнішнього опромінення населення, яке проживає на забруднених унаслідок аварії на ЧАЕС територіях, накопичених за період з 1986 по 2000 pp., становить 65 : 35.

На територіях, забруднених унаслідок Чорнобильської катастрофи, опромінення в підвищених дозах зазнали не тільки люди, а й усі без винятку живі істоти будь-яких екосистем. Із понадфоновнм опроміненням, яке за характером передавання дози є хронічним, пов'язані певні, вже реалізовані радіобіологічні ефекти, й є підстави вважати, що в майбутньому проявляться негативні віддалені наслідки цього опромінення.

Внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС в Україні основним радіоактивнім забруднювачем - штучним довгоживучим радіонуклідом 137Cs за рівнів вище 1 Кі/км2, або 37 кБк/м2, була забруднена територія у 53,5 тис. км², або 5,35 млн. га, – 9% території країни. З них 4 млн. га - під лісом і 1,13 млн. га – під сільськогосподарськими угіддями. Решта – під населеними пунктами, дорогами, водоймами.

Основна господарча спрямованість регіону аварії – зона Полісся, північна частина Лісостепу – аграрне виробництво. Відповідно, до 70% населення, що проживає у ньому, складають сільські жителі. Сільськогосподарська продукція, яка виробляється на забруднених радіонуклідами територіях, і продукти харчування, є одним з основних, а часом домінуючим джерелом дії іонізуючої радіації на людину. Дози опромінення сільського населення значно вищі, ніж міського, що визначається специфічним “сільським типом харчування”. Нарешті, мінімізація наслідків аварії у сільськогосподарській сфері, до котрих відноситься виконання радіозахисних заходів, або так званих контрзаходів, є одним з основних елементів системи радіаційної безпеки усього населення країни.

Саме тому радіоактивне забруднення сільськогосподарських угідь стало одним з найбільш тяжких наслідків аварії і вона з усіма підставами була названа «сільськогосподарською катастрофою». І завдання і проблеми, що стали перед радіоекологією, це у значній мірі завдання і проблеми окремого її напряму - сільськогосподарської радіоекології. Втім, відокремлювати ці завдання не слід, так як аварія, не перекресливши класичних фундаментальних завдань загальної радіоекології, пов’язаних з оцінкою кількості, визначенням концентрації та вивченням шляхів міграції природних і штучних радіонуклідів в об’єктах навколишнього середовища та впливом їх іонізуючих випромінювань на живі організми, висунула нові завдання і поставила нові проблеми, зумовлені надзвичайно великими масштабами і особливостями радіоактивного забруднення довкілля.

У теперішній час через 25 років після аварії головними завданнями як загальної радіоекології так і окремих її напрямів, слід вважати такі:

1. Широкий систематичний моніторинг території країни з метою виявлення лісних, сільськогосподарських, водогосподарських угідь та інших об’єктів, забруднених довгоживучими штучними радіонуклідами, в першу чергу ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr і ²³⁹Pu.

2. Вивчення особливостей міграції цих радіонуклідів в об’єктах навколишнього середовища, закономірностей їх надходження, транспортування, розподілу і перерозподілу в екосистемах з подальшою оцінкою їх накопичення в окремих ланках, у першу чергу в продукції рослинництва, тваринництва, лісівництва, харчових продуктах, як основних джерел формування дози опромінення людини.

3. Розробка основ раціонального використання забруднених радіонуклідами територій, головним чином сільськогосподарських і лісних угідь, для різних напрямів господарювання з урахуванням специфіки забруднення, географічних, ландшафтних, ґрунтово-кліматичних та інших умов регіонів.

4. Вивчення особливостей біологічної дії іонізуючих випромінювань інкорпорованих радіонуклідів на живі організми і, в першу чергу, людину.

5. Дослідження впливу інших антропогенних чинників, що привносяться у довкілля (важкі метали, кислотні дощі, добрива, пестициди та інші), на перехід радіонуклідів в рослини і організм тварин і людини, в тому числі з метою розробки заходів з мінімізації накопичення радіонуклідів в продукції рослинництва і тваринництва, продуктах харчування.

6. Довгострокове прогнозування поведінки радіонуклідів в біоценозах, в т.ч. на основі моделювання різних ситуацій, і розробка системи підтримки прийняття рішень щодо ведення окремих галузей господарювання в умовах радіоактивного забруднення.

7. Розробка науково-обґрунтованих систем ведення сільського, лісного, водного господарства, харчової і фармацевтичної промисловості, транспорту та деяких інших сфер діяльності, які забезпечують постійне зменшення рівня опромінення населення.

Вже в перше після аварійне десятиліття у рамках цілої низки наукових програм і проектів роботи з вивчення наслідків аварії та їх мінімізації у різних сферах виробництва і діяльності людини були розгорнуті у широкій мережі науково-дослідних інститутів і вищих навчальних закладів різних відомств. На превеликий жаль, у другому десятилітті з-за багатьох об’єктивних причин вони абсолютно невиправдано були скорочені. Проте, перші три завдання вирішувалися і вирішуються досить успішно, хоча постійно зустрічають фінансові складнощі. Обстежується ступінь забруднення території країни окремими радіонуклідами, створені і опубліковані карти радіоактивного забруднення за ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr и ²³⁹Pu, обласні і районні організації різних спрямувань озброєні картами-планами радіоактивного забруднення підлеглих територій, в усякому разі за ¹³⁷Cs, а в окремих випадках і за ⁹⁰Sr. При вивченні особливостей міграції радіонуклідів видокремлено трофічні ланцюги, котрі характеризуються особливо високою швидкістю їх пересування, наприклад, торфоболотні ґрунти–рослини, ґрунти–лучні рослини. Оцінені коефіцієнти накопичення і переходу окремих радіонуклідів для різних типів ґрунтів і видів рослин. Була розроблена система комплексу радіозахисних заходів (контрзаходів), які охопили всі напрями господарювання на забруднених територіях, зокрема сформульовано організаційні основи ведення агропромислового і лісового господарства в умовах радіоактивного забруднення. Все це знайшло відображення у серії рекомендацій з ведення окремих напрямів виробництва в таких умовах.

Важлива проблема – радіаційне ураження живих організмів на забруднених радіонуклідами територіях. Вважається, що на теперішній час радіаційна небезпека як для людини, так і для інших видів тварин і рослин за межами зон відчуження і відселення не існує. Проте, певні питання виникають при вивченні можливих ефектів низьких (так званих „малих” і навіть „надмалих” доз) хронічного опромінення інкорпорованих радіонуклідів, яке формується місяцями, роками. Якщо говорити про можливість прояву у цих умовах радіаційного гормезису і розглядати ці дози як потенційний фактор прискорення росту й розвитку, то слід допускати, що в умовах агроценозів стимуляційні явища можуть торкатися не тільки культурних рослин, але й бур’янів і між рослинами, які відрізняються за радіочутливістю, можуть складатися досить незвичайні взаємовідносини. Зокрема, не впливаючи на культурні рослини і навіть пригнічуючи їх, малі дози іонізуючих випромінювань можуть стимулювати розвиток бур’янів, котрі, як правило, мають більш високу радіостійкість.

Крім того, у рослин, що ростуть на забруднених радіонуклідами землях, у тварин, що утримуються на них, нерідко спостерігається невідповідність порівняно низьких доз, які формуються у тих умовах, тим радіобіологічним ефектам, які реєструються. Це є наслідком нерівномірного розподілу радіонуклідів в рослинному чи тваринному організмі, за рахунок чого утворюються місця їх високої концентрації і формуються часом дуже високі дози локального опромінення у зонах критичних органів. Більш того, є рослини, які здатні накопичувати радіонукліди у десятки разів більших кількостях, ніж інші. Це призводить до їх сильних радіаційних уражень. Саме це, можливо, є причиною випадіння деяких видів на забруднених радіонуклідами територіях.

Велика кількість радіонуклідів, зокрема ¹³⁷Cs, може накопичуватися у квіткових бруньках і квітках. Безперечно, під час запліднення радіочутливі статеві клітини отримують значні дози опромінення. Це може негативно сказатися не тільки на продуктивності рослин, але й призводити до уражень у наступних поколіннях, виникненню мутацій.

Традиційно вважається, що ⁹⁰Sr, накопичуючись разом з кальцієм у скелеті, створює загрозу тільки для клітин червоно кісткового мозку – депо всіх клітин крові. Але добре відомо, що кальцій є основним мінеральним компонентом оболонок рослинних клітин і у підвищених кількостях накопичується у ядерних оболонках усіх типів клітин. Є всі підстави вважати, що разом з ним накопичується і 90Sr, піддаючи опроміненню ядра як соматичних, так і статевих клітин. Тому слід переглянути деякі загальні і дещо спрощені погляди відносно розподілу певних радіонуклідів в рослинах і в організмі тварин і людини. Особливо це стосується радіоцезію, про який склалася тверда упереджена думка, що він, накопичуючись у м’язах тварин, рівномірно розподіляється за організмуом, визначаючи опромінення, аналогічне зовнішньому. Аналогічна думка існує і за відношенням до розподілу цезію в рослинах.

Важливу проблему утворюють радіонукліди альфа-випромінюючих трансуранових елементів (ТУЕ), особлива небезпека яких добре відома радіобіологам. Якщо абсолютна кількість радіонуклідів у навколишньому середовищі, як це прийнято вважати, з роками зменшується за рахунок фізичного розпаду, то це у даній ситуації відноситься тільки до ⁹⁰Sr і ¹³⁷Cs, періоди напіврозпаду котрих складають, відповідно, 29 і 30 років, і кількість яких за 25 роки зменшилася лише трохи більше, як на третину. Однак, це не відноситься до ТУЕ, таким як плутоній і америцій, у деяких ізотопів котрих періоди напіврозпаду вимірюються сотнями і тисячами років і відносна частка котрих з роками буде зростати. Традиційно вважається, що вони в основному являють загрозу лише при інгаляційному надходженні в організм, так як дуже повільно пересуваються звичайними транспортними шляхами з ґрунту, „застряючи на вході” у ланці ґрунт–рослина і надходять до організму людини лише з бульбо- і коренеплодами. Однак, зараз це положення переглядається. Є дані про те, що ТУЕ можуть транспортуватися за допомогою переносників кальцію, заліза, марганцю і коефіцієнти їх накопичення рослинами можуть на порядок-два перевищувати відомі. Особливу небезпеку являє 241Am, кількість якого за рахунок відносно швидкого розпаду 241Рu (період піврозпаду 14,4 року) до 2059 р. зросте у 40 разів порівняно з кількістю викинутого під час аварії, так як внесок 241Рu у сумарну радіоактивність ТУЕ, що була накопичена у реакторі, складає близько 83 %.

Іонізуючі випромінювання є потужнім імунодепресантом – чинником, який пригноблює захисні реакції організму. Чи впливають низькі дози хронічного опромінення на імунітет рослин, тварин, людини? Досвід радіобіології свідчить, що цей ефект не має порогу. І певне зростання захворюваності сільськогосподарських рослин і тварин в зонах радіаційного впливу аварії, а також і населення по країні в цілому у після аварійний період може бути пов’язане не тільки з наслідками опромінення у рік аварії, але й з дією радіації у теперішній час саме у такому аспекті.

При вирішенні п’ятого завдання було встановлено, що найбільш ефективними прийомами мінімізації надходження радіонуклідів в рослини на бідних кислих грунтах північно-західної частини України, яка у найбільшій мірі була піддана забрудненню, є вапнування і внесення підвищених рівнів фосфорно-калійних добрив. Завдяки їх здійсненню потоки надходження радіонуклідів в рослини зменшуються в 2-6 разів. Але ці заходи ускладнили серйозну місцеву проблему, так як виявилося, що під впливом вапнування і добрив зменшується надходження в рослини не тільки радіоактивних, але й інших елементів, зокрема багатьох мікроелементів, з якими кальцій вапна і фосфор добрив утворюють важко розчинні комплекси. Це призводить до зниження вмісту в рослинах, а, відповідно, кормах і продуктах харчування, в організмі продуктивних тварин і людини багатьох біологічно важливих мікроелементів, зокрема, йоду, фтору, кобальту, цинку, міді, марганцю.

Полісся належить до біогеохімічної провінції, де в ґрунтах і рослинах традиційно не вистачає перерахованих мікроелементів, що призводить до специфічних ензоотичним захворюванням тварин і людини – гіпомікроелементозам. Названі радіозахисні заходи, погіршуючи кормові і харчові якості продукції, посилюють цей дефіцит і загостряють ситуацію зі станом здоров’я тварин і населення.

Проте, у порівнянні з 1991 р. обсяги вапнування ґрунтів у теперішній час зменшилися у 15-20 разів, а внесення мінеральних добрив – у 5-10 разів, що привело нібито до вирішення проблеми загострення дефіциту мікроелементів. Але ще з більшою гостротою встала проблема радіонуклідного забруднення продукції.

Певні проблеми виникають при довгостроковому прогнозуванні поведінки радіонуклідів у біогеоценозах. Не дивлячись на те, що основні шляхи міграції радіонуклідів трофічними ланцюгами достатньо добре вивчені, залежно від типу грунту, форми радіонуклідного забруднення ґрунту, щільності забруднення, біологічних особливостей рослин, погодно-кліматичних умов кількість радіонуклідів, що надходить на цій первинній і найбільш відповідальній ланці та швидкість їх руху, може розрізнятися у багато разів. Тому важливим напрямом досліджень стає моделювання можливих радіоекологічних ситуацій в окремих ценотичних угрупованнях. Такі методи моделювання руху радіонуклідів дають можливість прогнозувати рівні їх накопичення у будь-якій ланці трофічного ланцюгу, в т.ч. в продукції рослинництва, кормовиробництва, тваринництва, продуктах харчування людини, що є дуже важливим у плані розробки і реалізації захисних заходів і реабілітації забруднених радіонуклідами територій, а також системи ведення окремих галузей виробництва в умовах радіоактивного забруднення.

Але слід визнати, що точність прогнозування за допомогою усіх існуючих методів і підходів не можна вважати достатньо високою. Серед об’єктивних причин цього основними є погодні умови року, клімату. Зокрема, в залежності від кількості атмосферних опадів протягом вегетаційного періоду, температури коефіцієнти переходу радіонуклідів з грунту в рослини можуть суттєво змінюватися. Саме тому точність прогнозу поведінки радіонуклідів в агроценозах, як і в інших угрупованнях, у значній мірі визначається точністю погодно-кліматичного прогнозу.

Останнє завдання об’єднує радіоекологію з радіаційною медициною, точніше, з окремим спеціальним її розділом – радіаційною гігієною, головним завданням якої є забезпечення радіаційної безпеки населення. Оцінка доз внутрішнього опромінення людини, яке у теперішній час на забруднених територіях досягає 90% загальної дози, обов’язково передбачає одержання інформації про перехід радіонуклідів трофічними ланцюгами з продуктами харчування до людини. У кінцевому підсумку захист людини від дії іонізуючої радіації є основним завданням радіоекології і у значній мірі окремого її напряму – сільськогосподарської радіоекології. Саме від реалізації радіозахисних заходів у сільському господарстві залежить виробництво продуктів харчування з мінімальним вмістом радіоактивних речовин. Це означає, що на сільське господарство фактично покладається відповідальність за радіаційну безпеку країни.

В цілому є всі підстави вважати вирішення завдань, які встали перед сучасною радіоекологією, вважати важливими і актуальними проблемами екології.

Очищення повітря від радіоактивних забруднень

Значна рухомість повітря і менша порівняно з водою густина обумовлює особливості його фільтрації. Ці особливості позначаються як на виборі фільтрів з різними принципами дії, так і на виборі фільтруючих матеріалів. За ступенем ефективності очищення від радіоактивного забруднення фільтруючі матеріали можна розташувати в такій послідовності: скловолокно, тканина, неткані волокнисті з металевих волокон, синтетичні і природні матеріали. Для збільшення ефективності використовується електромагнітне поле.

У засобах індивідуального захисту для фільтрації особливо високодисперсних аерозолів широко використовуються фільтри Петрянова. У них застосовуються волокнисті матеріали, які складаються з тонких ниток товщиною від десятих часток мікрометра до декількох мікрометрів. Волокна виготовляються з перхлорвінілу, ацетилцелюлози, поліакрилатів, фторполімерів та інших матеріалів. Волокна у вигляді шару товщиною в 1 мм і більше наносяться на підкладку (наприклад, марлю).

Для очищення повітря в ході промислової експлуатації АЕС використовуються приточні, циркулярні і витяжні вентиляційні системи, при цьому здійснюється ступінчасте очищення через різні фільтруючі системи.
Лекція 9

Тема: „Перенесення радіонуклідів у водному середовищі. та ступінь радіаційної небезпеки.”
План

1. Радіоактивність води.

2. Способи очищення води.

3. Радіаційний контроль.

4. Вимоги норм радіаційної безпеки.
Радіоактивність води

Вода відіграє надзвичайно важливу роль у життєдіяльності всіх живих організмів, тому що переносить мінеральні речовини, у тому числі РН. Унаслідок цього якість природних вод - один з основних чинників нормальної життєдіяльності людини. Рівень вмісту РН і хімічна сполука природних вод визначається кліматичними умовами і геологічною будовою місцевості. Природна радіоактивність вод визначається присутністю таких природних РН: ⁴⁰К, ^{234, 235, 238}U, ^{224, 226, 228}Ra, ²³²Th, ^{220, 222}Rn, ²¹⁰Po, ²¹⁰Pt.

Концентрація урану, торію і радію особливо велика в підземних водах.

Радіоактивність річкової води зумовлена в основному калієм, вміст якого залежить як від хімічної сполуки порід, що омиваються цими водами, так і від ряду кліматичних чинників.

У південних річках з високим рівнем мінералізації вміст урану в середньому складає 5 • 10^-5г • л^-1, тоді як у північних річках з відносно низькою мінералізацією концентрація урану знаходиться у межах від 2 • 10^-8 до 2 • 10^-7г • л^-1, тобто у 250-2500 разів менше.

Радіоактивність озерних вод тісно пов'язана з хімічним складом води їхніх приток і підземних вод.

Концентрація РН у дощовій воді невисока, виняток становлять ³Н і ⁷Ве, концентрація яких може досягати десятків пікокюрі на літр.

Природна радіоактивність річкової води в середньому складає 5 • 10^-11 Кі • л^-1 (1,85 Бк • л^-1).

Згідно ДР'97 допустимий рівень вмісту РН ⁹⁰Sr і ^I³⁷Cs в питній воді складає 2 Бк • л^-1.

Середній вміст солей у водах Світового океану відповідає близько 35 г • л^-1. Вміст калію в мінеральній складовій морської води складає 1 г • л^-1. Крім ⁴⁰К, у морській воді міститься велика кількість інших РН, вплив яких на сумарну активність морської воді досить різний.

Способи очищення води

Більша частина РР, що знаходяться у воді, у вигляді твердих радіоактивних частинок міцно утримуються на частинках ґрунту або пилу і не розчиняються, решта РН у вигляді аніонів і катіонів переходить у розчин.

Технологічну схему очищення води можна показати як сукупність різних способів (рис. 9.1).

Очищення води і повітря може бути здійснено шляхом седиментації або осідання. На основі принципу седиментації відбувається очищення рідких середовищ (води) від радіоактивного забруднення у випадку, коли РН знаходяться у вигляді нерозчинних частинок. Очищення води седиментацією - тривалий процес (до кількох діб). Для його прискорення у воду додають різні реагенти, які сприяють процесу коагулювання.

Коагулювання - це розчинення у воді спеціальних речовин - коагуляторів, які в результаті гідролізу утворюють розсипчастий пластівчастий відстій. У ролі коагуляторів застосовують солі алюмінію A1₂(SO₄)₃ або солі заліза FeSO₄, коагулянти у всьому об'ємі води утворюють пластівці, які при осадженні на дні відстійника захоплюють радіоактивні частинки. Після відстоювання заражена вода освітлюється і значною мірою дезактивується. Спосіб очищення води коагулюванням може застосовуватися як операція, що передує фільтруванню. Фільтрацією називають очищення рідкого або газового середовища шляхом осадження домішок на поверхні фільтра.

Рис. 9.1. Способи очищення води

Як фільтр може бути використаний кварцовий пісок, дроблений антрацит, різні сорбенти та іоніти.

Сорбенти застосовуються для добування РН з водних і газових середовищ (реакція поглинання). У ролі сорбентів звичайно використовуються пористі порошки на основі мінеральних речовин і вугільних матеріалів. До числа мінеральних відносяться глинясті сорбенти (бетоніти, каолін, цеоліт).

Сорбенти, дія яких ґрунтується на іонному обміні, називаються іонітами. Іоніти здатні поглинати з розчину позитивні або негативні іони РН в обмін на еквівалентну кількість іонів одного і того ж знаку (реакція заміщення), у результаті РН, що містяться у воді, утворюють нерозчинні сполуки з іонітами і тим самим звільняють від них заражену воду. У ролі іонітів використовуються іонітообмінні смоли, сульфовуглі, целюлоза.

Випарювання (перегонка) - це випар води, концентрування радіоактивних продуктів до утворення твердої маси. У результаті отримуємо чисту воду і концентрований відстій радіоактивних забруднень, який потім видаляється в процесі дезактивації ємності. Випарювання забезпечує високе очищення води (99,9%), однак цей спосіб потребує часу.

Фільтрація за допомогою сорбентів і випарювання дозволяє позбутися як радіоактивних частинок, особливо високодисперсних, так і розчинних РН. За допомогою іонітових фільтрів і мембранної технології видаляються розчинні РН.

Радіаційний контроль - це контроль за дотриманням норм радіаційної безпеки і основних санітарних правил, одержання інформації про рівень опромінення людей, ступінь забруднення продуктів харчування, а також про стан радіаційної обстановки на підприємствах і в навколишньому середовищі.

Радіаційний контроль здійснюють на всіх підприємствах, які використовують джерела іонізуючого випромінювання.

Найбільших обсягів і значення набуває радіаційний контроль навколишнього середовища при випаданні радіоактивних продуктів ядерного поділу (наприклад, при аваріях на радіаційно небезпечних об'єктах).

У цьому випадку здійснюється експресний радіометричний контроль, на основі якого складається карта радіаційної обстановки на обстежуваній території і виявляються забруднені зони, які потребують особливо ретельного повсякденного контролю.

Для оцінки радіаційної обстановки потрібні прилади, які могли б реєструвати величину випромінюваних PP.

Вимоги норм радіаційної безпеки

Перші безпечні межі опромінення людей були визначені на початку XX ст. Оскільки в цей час променевих уражень зазнавала головним чином шкіра, то було запропоновано прийняти за безпечну десяту частину дози, яка викликала еритему (почервоніння) шкіри за 30 діб.

У 1934 році Міжнародна комісія з радіаційного захисту (МКРЗ) установила толерантну (таку, що не завдає шкоди організму) дозу - 0,2 Р на добу. У 1936 році ця доза була зменшена - 0,1 Р за добу.

У міру накопичення даних про віддалені наслідки впливів на людину термін толерантної дози був замінений виразом „гранично-допустима доза” (ГДД), а її величина встановлена в розмірі 0,05 Р за добу або 18 Р на рік.

У1958 році МКРЗ прийняла гіпотезу безпорогової лінійної залежності „доза-ефект”, за якою будь-які незначні дози опромінення можуть викликати небажані генетичні наслідки, причому ймовірність таких наслідків прямо пропорційна дозі. Для фахівців, що мають справу з IB, доза визначена 50 мЗв на рік.

Нині серед учених немає єдиної думки з питання про біологічні наслідки малих доз опромінення.

Деякі вчені вважають, що залежність „доза—ефект” має лінійний характер (гіпотеза безпорогової залежності). Інші вважають, що шкідливі ефекти опромінення проявляються, починаючи з певного порогу. Треті вважають, що малі дози опромінення корисні.

Слід зазначити, що немає безперечних доказів на користь будь-якої точки зору. Тим більше що вплив малих доз опромінення практично ще досконало не вивчено. У цьому випадку доцільно розглядати більш раціональну гіпотезу про лінійну залежність „доза-ефект” і для людей, що безпосередньо працюють з IB, дозу опромінення за рік прийняти рівну 20 мЗв, а для іншого населення - 1 мЗв • рік^-1.

„Норми радіаційної безпеки України - НРБУ-97” введені в дію з 1 січня 1998 р.

НРБУ розроблені відповідно до основних положень Конституції та Законів України «Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення», «Про використання ядерної енергії та радіаційну безпеку», «Про поводження з радіоактивними відходами». У цих документах з урахуванням вітчизняного досвіду використовуються основні рекомендації МКРЗ у сфері нормування.

При встановленні норм було взято за основу такий принцип: забезпечити захист від IB окремих людей, їх потомство і людство в цілому, а також створити відповідні умови для необхідної практичної діяльності людей, протягом якої вони можуть зазнавати впливу IB.

Дозові межі, встановлені НРБУ, не враховують:

- дозу, яку одержують при медичному обстеженні або лікуванні;

- дозу опромінення від природних джерел випромінювання;

- дозу, що пов'язана з аварійним опроміненням населення;

- дозу опромінення від техногенно-підсилених джерел природного походження.

В НРБУ проведена чітка різниця між дозовими межами для різних категорій населення, яке зазнає опромінення:

категорія А - персонал, безпосередньо працюючий з IB;

категорія Б - обмежена частина населення (люди, які безпосередньо не працюють з IB, але за умовами проживання

або розміщення робочих місць можуть зазнавати опромінення;

категорія В - населення.

Визначено три групи органів тіла людини, опромінення яких викликає різні наслідки:

1 - все тіло, червоний кістковий мозок, гонади;

2 - м'язи, щитовидна залоза, жирова тканина, внутрішні

органи;

3 - кісткова тканина, шкіряний покрив, кисті, передпліччя,

щиколотки і стопи.

В Україні згідно з нормами радіаційної безпеки НРБУ-97 установлені такі межі доз опромінення (табл. 9.1).

Таблиця 9.1.

Дозові межі опромінення, мЗв-рік^-1

	Категорії опромінюваних осіб
	А^1-2	Б¹	В¹
Межа ефективної дози Межі еквівалентної дози зовнішнього опромінення: - для кришталика ока; - для шкіри; - для кистей і стоп	20 150 500 500	2 15 50 50	1 15 50
Примітка

¹Розподіл дози опромінення протягом календарного року не регламентується.

² Для жінок дітородного віку (до 45 років) і для вагітних жінок діють такі обмеження:

- до вступу спеціальних нормативів для вагітних жінок на виробництві (категорії А, Б) установлені допустимі рівні у 20 разів нижчі, ніж для відповідних рівнів категорії А;

- для жінок дітородного віку, які віднесені до категорії А, вводиться додаткове обмеження опромінення: середня еквівалентна доза зовнішнього локального опромінення (зародка і плоду) за кожні два місяці не повинна перевищувати 1 мЗв. При цьому за весь період вагітності ця доза не повинна перевищувати 2 мЗв, а межа річного надходження для вагітних установлюється на рівні 1/20 допустимого надходження для категорії А;

³ У середньому за кожні послідовні 5 років, але не більше 50 мЗв за окремий рік.
Отже, для персоналу ефективна доза за період трудової діяльності (50 років) складає 50 х 20 = 1000 мЗв (1 Зв), а ефективна доза впродовж життя для населення (70 років) становить 70 мЗв. Цей рівень відповідає концепції безпечного проживання.

Співвідношення доз опромінення з небезпечними і допустимими рівнями опромінення людини

100 мЗв - допустиме разове аварійне опромінення населення категорії Б;

250 мЗв - допустиме разове аварійне опромінення персоналу (кат. А), при цьому відсутні явні ефекти ураження;

750 мЗв - величина одноразової дози, за якої не виникає серйозних відхилень у стані здоров'я, це нижчий рівень розвитку легкого ступеня променевої хвороби. Ця доза визнана МКРЗ і національними комісіями радіаційної безпеки і є тим порогом, вище якого виникають не стохастичні ефекти опромінення;

4,5 Зв - величина середньої смертельної дози (50/о виживання, тобто гине 50% опромінених);

6 Зв - мінімальна абсолютно смертельна доза, характеризує граничні можливості захисних механізмів організму;

10 Зв – 100-процентна летальність серед опромінених.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Схожі:

ЗАТВЕРДЖУЮ” Начальник Управління цивільного захисту ГУМНС України... Вимірник потужності дози ДП-5В призначений для виміру рівнів гамма-радіації і радіоактивного забруднення різних поверхонь по гамма-випромінюванню...	Рентгенівське та радіоактивне випромінювання Історія відкриття х променів Рентгенівське випромінювання – це електромагнітні хвилі з довжиною хвилі від 80 нм до нм і займає спектральну область між гамма і...
Рентге́нівське випромі́нювання Рентге́нівське випромі́нювання, - пулюївське випромінюванняабо Х-промені — короткохвильове електромагнітне випромінювання з довжиною...	Тема: «Джерела електричного струму». Варіант №1 При зарядці акумуляторів позитивний полюс акумулятора з’єднають з … полюсом джерела струму, а від’ємний полюс – з … полюсом джерела...
Розділ Проектування та виготовлення комплексного виробу Джерела та споживачі електричної енергії. Альтернативні джерела електричної енергії	Тема: 3 Джерела фінансового права. Фінансове законодавство Традиційно джерелами права вважаються нормативно-правові акти, санкціоновані звичаї, прецеденти (судові чи адміністративні), міжнародні...
Тема: «КВАНТОВІ ВЛАСТИВОСТІ ВИПРОМІНЮВАННЯ» Фотоефект. Дослідження О. Г. Столєтова. Квантова теорія фотоефекту. Фотоелементи та їх застосування	Тест з охорони праці Метеорологічні умови (температура, вологість, швидкість руху повітря, теплове випромінювання) внутрішнього середовища приміщень
Закон України про загальнообов’язкове соціальне страхування від нещасного випадку Характеристики впливу рентгенівського випромінювання на організм людини. Принципи нормування	Випуску: Іонізуюче випромінювання ефективний засіб лікування злоякісних пухлин 13 Українське незалежне інформаційне агентство новин (УНІАН). Засновано в березні 1993 року

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання