Специфические свойства радиоактивных веществ какие

Урок 18
Последствия радиационных аварий

Последствия радиационных аварий

Для аварий на радиационно опасных объектах характерен выброс радиоактивных продуктов в окружающую среду. Он приводит к радиационному загрязнению воздуха, воды, почвы и, следовательно, к облучению персонала объекта, а в некоторых случаях и населения (см. схему 11). При этом из атомных реакторов выбрасываются в атмосферу радиоактивные вещества в виде мельчайших пылинок и аэрозолей. Может произойти разлив жидкости, приводящий к радиоактивному загрязнению местности, водоемов.

Радиоактивные вещества имеют специфические свойства:

— у них нет запаха, цвета, вкусовых качеств или других внешних признаков, из-за чего только приборы могут указать на заражение людей, животных, местности, воды, воздуха, предметов домашнего обихода, транспортных средств, продуктов питания;
— они способны вызывать поражение не только при непосредственном соприкосновении, но и на расстоянии (до сотен метров) от источника загрязнения;
— поражающие свойства радиоактивных веществ не могут быть уничтожены химическим и/или каким-либо другим способом, так как их радиоактивный распад не зависит от внешних факторов, а определяется периодом полураспада данного вещества.

Период полураспада — это время, в течение которого распадается половина всех атомов радиоактивного вещества. Период полураспада различных радиоактивных веществ колеблется в широких временных пределах.

При радиационной аварии происходит загрязнение продуктов питания, воды и водоемов, что влечет за собой возникновение у людей и животных различных форм лучевой болезни, тяжелых отравлений, инфекционных заболеваний.

В результате аварийного выброса радиоактивных веществ в атмосферу возможны виды радиационного воздействия на людей и животных, приведеиные на рисунке.

Особенности радиоактивного загрязнения (заражения) местности

Радиоактивное загрязнение при аварии на предприятии (объекте) ядерной энергетики имеет несколько особенностей:

— радиоактивные продукты легко проникают внутрь помещений, так большая часть их находится в парообразном или аэрозольном состоянии;
— наибольшую опасность представляет внутреннее облучение, обусловленное попаданием радиоактивных веществ внутрь организма;
— при большой продолжительности радиоактивного выброса, когда направление ветра может многократно меняться, возникает вероятность радиоактивного загрязнения местности практически во все стороны от источника аварии.

Рассмотрим характерные особенности радиоактивного загрязнения местности при авариях на АЭС в отличие от радиоактивного загрязнения местности при ядерных взрывах.

При наземном ядерном взрыве в его облако вовлекаются десятки тысяч тонн грунта. Радиоактивные частицы смешиваются с минеральной пылью, оплавляются и оседают на местности. Воздух загрязняется незначительно. Формирование следа радиоактивного облака завершается за несколько часов. За это время метеорологические условия, как правило, резко не изменяются, и след облака имеет конкретные геометрические размеры и очертания. В этом случае главную опасность для людей, оказавшихся на следе радиоактивного облака, представляет внешнее облучение (90—95% общей дозы облучения). Доза внутреннего облучения незначительна. Она обусловлена попаданием внутрь организма радиоактивных веществ через органы дыхания и с продуктами питания.

При авариях на АЭС значительная часть продуктов деления ядерного топлива находится в парообразном или аэрозольном состоянии. Их выброс в атмосферу может продолжаться от нескольких суток до нескольких недель. Воздействие радиоактивного загрязнения окружающей среды на людей в первые часы и сутки после аварии определяется как внешним облучением от радиоактивного облака и радиоактивных выпадений на местности, так и внутренним облучением в результате вдыхания радионуклидов из облака выброса. В последующем в течение многих лет вредное воздействие и накопление дозы облучения у людей будет обусловлено вовлечением в биологическую цепочку выпавших радионуклидов и употреблением загрязненных продуктов питания и воды. Суммарную дозу облучения, прогнозируемую на 50 ближайших после аварии лет, в этом случае принято рассчитывать следующим образом: 15% —внешнее облучение, 85% — внутреннее облучение.

Характер поражения людей и животных.
Загрязнение сельскохозяйственных растений и продуктов питания

При авариях на ядерных энергетических установках сложно создать условия, полностью предохраняющие людей от облучения.

Однако, зная, что воздействие ионизирующих излучений на отдельные ткани и органы человека не одинаково, его можно значительно ослабить.

Итак, одни органы более чувствительны к воздействию ионизирующих излучений, другие — менее.

При сравнительно равномерном облучении организма ущерб здоровью определяют по уровню облучения всего тела, что соответствует первой группе критических органов.

К первой группе критических органов относят также половые органы и красный костный мозг.

Ко второй группе критических органов относят мышцы, щитовидную железу, жировую ткань, печень, почки, селезенку, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз.

Третью группу критических органов составляют кожный покров, костная ткань, кисти рук, предплечья, голени и стопы.

При действиях на местности, загрязненной радиоактивными веществами, устанавливают определенные допустимые дозы облучения на тот или иной промежуток времени, которые, как правило, не должны вызывать у людей радиоактивных поражений.

Степень лучевых (радиационных) поражений зависит от полученной дозы излучения и времени, в течение которого человек ему подвергался. Не всякая доза облучения опасна. Если она не превышает 50 Р, то исключена даже потеря трудоспособности. Доза в 200—300 Р, полученная за короткий промежуток времени, может вызвать тяжелые радиационные поражения. Однако такая же доза, полученная в течение нескольких месяцев, не приведет к заболеванию: здоровый организм человека способен за это время вырабатывать новые клетки взамен погибших при облучении.

При определении допустимых доз облучения учитывают, что оно может быть однократным или многократным.

Однократным считают облучение, полученное за первые четверо суток. Оно может быть импульсивным (при воздействии проникающей радиации) или равномерным (при облучении на загрязненной местности).

Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, считают многократным.

Соблюдение установленных пределов допустимых доз облучения исключает возможность массовых радиационных поражений в зонах радиоактивного заражения местности. В табл. 9, 10 приведены возможные последствия острого однократного и многократного облучения организма человека в зависимости от полученной дозы.

Образовавшиеся в процессе аварии ядерной энергетической установки радиоактивные продукты в виде пыли, аэрозолей и других мельчайших частиц оседают на местности. Их разносит ветер, заражая все вокруг. Если запасы продовольствия окажутся не укрытыми или будет нарушена целостность их упаковки, то радиоактивные вещества загрязнят их. Радиоактивные вещества могут быть также занесены в пищу при ее обработке с зараженных поверхностей тары, кухонного инвентаря и оборудования, одежды и рук.

Радиоактивные вещества, попадающие на поверхность продуктов, если они не упакованы, или через щели и неплотности тары, проникают внутрь: в хлеб и сухари — на глубину пор; в сыпучие продукты (муку, крупу, сахарный песок, поваренную соль) — в поверхностные (10—15 мм) и нижележащие слои в зависимости от плотности продукта. Мясо, рыба, овощи и фрукты обычно загрязняются радиоактивной пылью (аэрозолями) с поверхности, к которой она весьма плотно прилипает. В жидких продуктах крупные частицы оседают на дно тары, а мелкие образуют взвеси.

Наибольшую опасность представляет попадание радиоактивных веществ внутрь организма с зараженной ими пищей и водой, причем поступление их в количествах более установленных величин вызывает лучевую болезнь. Поэтому в целях исключения опасного внутреннего облучения организма человека установлены допустимые пределы радиоактивного загрязнения продуктов питания и воды (табл. 11). Их соблюдение необходимо строго контролировать.

Примечание: удельная активность радионуклида — отношение активности радионуклида в образце к массе образца. Активность радионуклида в образце измеряют в кюри (Ки). 1 Ки = 3, 7 • 1010 ядерных превращений в секунду.

Распространение радиоактивных веществ в подземных водах ограничивается способностью этих веществ к естест­венному распаду. Под влиянием указанного распада кон­центрация радиоактивных веществ в отходах и в загрязнен­ных подземных водах постепенно уменьшается согласно известному уравнению радиоактивного распада (1-3):

Где: С0 — начальная концентрация радиоактивного элемента в отходах или в загрязненной подземной воде;

Ct — концентрация радиоактивного элемента по прошествии вре­мени V,

Т — период полураспада радиоактивного элемента; е — основание натуральных логарифмов (е—2,718).

Уравнение (М) может быть представлено в другом виде:

Из уравнения (d-1) видно, что концентрация радиоак­тивного изотопа в воде загрязненного подземного потока зависит от периода полураспада этого изотопа. Для разных радиоактивных изотопов периоды полураспада колеблют­ся в очень больших пределах (см. табл. 1).

Радиоактивные элементы, которые могут иметь практическое значение при загрязнении прдземных вод

Весовое количество радиоактивных веществ, присутству­ющих в загрязненных подземных водах, весьма незначи­тельное. Даже в сильно загрязненных водах это количество измеряется сотыми и тысячными долями миллиграмма в 1 л. Связь между весом радиоактивного вещества Р в граммах и активностью С в единицах кюри выражается следующим уравнением (Н. Г. Гусев, 1956):

Где: А — атомный вес радиоизотопа,

Т — период полураспада в годах.

Единственным исключением является содержание в подземных водах естественного урана, концентрация кото­рого даже в природных незагрязненных водах в отдельных случаях может достигать десятков миллиграммов в 1 л (А. Н. Токарев и А. В. Щербаков, 1956).

Присутствие радиоактивных веществ в микроколичест­вах определяет характер поведения их в подземных водах и в реакциях взаимодействия этих вод с водовмещающими породами. Они ведут себя как метки соответствующих ста­бильных макрокомпонентов (см. главу II).

В зависимости от физико-химических свойств элементов радиоактивные изотопы сорбируются-или не сорбируются горными породами. Такие радиоизотопы, как сера-35 и йод-131, движутся в подземных потоках, почти не задер­живаясь породами. Но большинство продуктов деления в различной степени поглощается породами.

Из всех продуктов деления наибольшее практическое значение при решении санитарных вопросов охраны под­земных вод представляет миграция в них рутения-106, це — зия-137 и особенно стронция-90. Рутений-106 плохо сорбируется горными породами, а цезий-137 и строн — ций-90 являются долгоживущими радиоизотопами. Кроме того, стронций-90 имеет относительно повышенную мигра­ционную способность в подземных водах.

Специфический характер поведения в подземных водах имеет уран. В восстановительной среде уран находится в четырехвалентной, в очень плохо растворимой форме и практически не мигрирует в подземных водах. Наоборот, в окислительной среде он присутствует в хорошо раствори­мой шестивалентной форме и распространяется в подзем­ных потоках, большей частью не задерживаясь водовмеща­ющими породами.

1. В состав ионирующего излучения входят:
а) ультрафиолетовые лучи;
б) альфа-излучение;
в) бета-излучение;
г) тепловое излучение;
д) электромагнитное излучение;
е) гамма-излучение.

2. Самым опасным излучением для человека является:
а) альфа-излучение;
б) бета-излучение;
в) гамма-излучение.

3. За счет чего в основном образуется естественный радиацион­ный фон? Назовите правильный ответ:
а) за счет радиации Солнца, Земли, внутренней радиоактив­ности человека, рентгеновских исследований, флюорогра­фии, радиоактивных осадков от ядерных испытаний, про­водившихся в атмосфере;
б) за счет увеличения добычи радиоактивных материалов;
в) за счет роста химически опасных производств, использо­вания радиоактивных материалов на производстве, сжига­ния угля, нефти, газа на ТЭС.

5. Объект с ядерным реактором, завод, использующий ядерное топливо или перерабатывающий ядерный материал, а также его место хранения и транспортное средство, перевозящее ядерный материал или источник ионизирующего излучения, при аварии на котором или разрушении которого может про­изойти облучение людей, животных и растений, а также ра­диоактивное загрязнение окружающей природной среды, это:
а) объект экономики особой опасности;
б) экологически опасный объект;
в) радиационно-опасный объект;
г) объект повышенной опасности.

6. К радиационно-опасным объектам относятся:
а) взрывоопасные производства на промышленных предприя­тиях;
б) производства, связанные с применением, хранением и пере­работкой легковоспламеняющихся и горючих жидкостей;
в) предприятия по производству ядерного топлива;
г) атомные электростанции;
д) предприятия цветной и черной металлургии;
е) хранилища твердых и жидких радиоактивных отходов;
ж) транспортные ядерные энергетические установки;
з) предприятия нефтеперерабатывающей промышленности;
и) предприятия угольной промышленности;
к) научно — исследовательские организации, имеющие ядер­ные установки и стенды;
л) системы ядерного оружия, склады с ядерными боеприпа­сами и заводы по их производству.

7. Из предложенных вариантов ответов выберите те, которые характеризуют специфические свойства радиоактивных веществ:
а) стелются по земле на небольшой высоте и таким образом могут распространяться на несколько десятков километров;
б) не имеют запаха, цвета, вкусовых качеств или других внешних признаков;
в) способны вызвать поражение не только при непосредствен­ном соприкосновении с ними, но и на расстоянии (до со­тен метров) от источника загрязнения;
г) моментально распространяются в атмосфере независимо от скорости и направления ветра;
д) имеют специфический запах сероводорода;
е) поражающие свойства радиоактивных веществ не могут быть уничтожены химически и (или) каким-либо другим способом, так как радиоактивный распад не зависит от внешних факторов, а определяется периодом полураспада данного вещества.

8. Каковы пути проникновения радиоактивных веществ в орга­низм человека при внутреннем облучении? Назовите правиль­ные ответы:
а) через одежду и кожные покровы;
б) в результате прохождения радиоактивного облака;
в) в результате потребления загрязненных продуктов питания;
г) в результате вдыхания радиоактивной пыли и аэрозолей;
д) в результате радиоактивного загрязнения поверхности зем­ли, зданий и сооружений;
е) в результате потребления загрязненной воды.

9. Ткань, орган и часть тела, воздействие на который в условиях неравномерного облучения организма может причинить наибольший ущерб здоровью данного лица или его потомства, называют критическим. В порядке убывания радиочувствительности критические органы относятся к I, II или III группам. Определите, какие из приведенных критических органов относятся к I, II и III группам:
а) мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, поч­ки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрус­талики глаз;
б) кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы;
в) половые органы и красный костный мозг;

10. Внимательно прочитайте задание и определите, какие дозы облучения людей (в рентгенах) соответствуют следующим признакам поражения:
а) через несколько часов после облучения появляется лучевая болезнь III степени, которая в большинстве случаев при­водит к смертельному исходу;
б) после однократного облучения появляется рвота, чувство усталости, в организме сокращается количество белых кро­вяных телец; серьезной потери трудоспособности не насту­пает;
в) отсутствуют признаки поражения;
г) пораженные погибают в первые дни облучения в результате молниеносной формы лучевой болезни.