Защита от ионизирующих излучений

Оренбургский  государственный  аграрный университет

Институт  управления рисками и БЖД в  АПК

Кафедра управления рисками и БЖД в  ЧС 
 
 

Курсовая  работа

На  тему: «Защита от ионизирующих излучений» 
 

                                                                                   Выполнила: студентка 24 гр.

                                                                                 экономического факультета 

                                                                         (отд. бух.. учет и аудит)

                                                          Зацепина Е.А

                                                                           Проверила: Ильина Е.К.  
 
 
 

Оренбург-2007

План

Введение………….…………………………………………….……………3

1. глава: Общие сведения об ионизирующих излучениях и воздействие на человека……………………………………………………………4
1. Определение, источники, виды, физические характеристики ионизирующих излучений………………………………………..4
2. Биологические действия ионизирующих излучений……………8
3. Последствия облучения ионизирующими излучениями………..10

2.глава:  Основные принципы нормирования  и меры защиты, приборы контроля ионизирующих излучений……………………………………13

3.глава:  Обеспечение безопасности от  ионизирующих излучений…...20

3.1Способы  защиты……………………………………………………...22

3.2.Средства  индивидуальной защиты…………………….……………23

3.3.Службы  радиационной безопасности………………..….…………..24

3.4. Основные  задачи……………………………………….……………24

Заключение……………………………………………………………….26

Литература……………………………………………………………….27 
 

Введение

В своей  работе, я хочу выявить, что представляют собой ионизирующие излучения, их воздействие на человека, методы и средства защиты. В целях исключения массовых ионизирующих поражений и облучения людей сверхустановленных доз действия рабочих, служащих, личного состава формирований ГО и остального населения строго регламентируются и подчиняются определенному режиму ионизирующей защиты. Под этим понимается порядок действия людей, применение средств и способов защиты в зонах ионизирующего заражения, предусматривающей максимальное уменьшение возможных доз облучения.   Продолжительность непрерывного пребывания людей в защитных сооружениях и соблюдение режима защиты, я считаю, зависит от следующих факторов: времени выпадения ионизирующих веществ, мощности дозы на местности, защитных свойств убежища, противорадиационных укрытий, производственных и жилых зданий, а также установленных (допустимых) доз облучения. С их учетом и на основе закономерностей спада мощности дозы и ее накопления разрабатываются режимы противоионизирующей защиты населения, рабочих, служащих, объектов экономики, личного состава формирований ГО. Соблюдение режима исключает ионизирующее поражение и облучение людей сверхустановленных доз при проживании или пребывании на радиоактивно загрязненной местности. 
 
 
 

1.глава: Общие сведения об ионизирующих излучениях и воздействие на человека.

1.1.Определение,  источники, виды, физические характеристики ионизирующих излучений.

Ионизирующие  излучения — это электромагнитные излучения, которые создаются при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образуют при взаимодействии со средой ионы различных знаков.

  Источники ионизирующих излучений. На производстве источниками ионизирующих излучений могут быть используемые в технологических процессах радиоактивные изотопы (радионуклиды) естественного или искусственного происхождения, ускорительные установки, рентгеновские аппараты, радиолампы.

  Искусственные радионуклиды в результате ядерных  превращений в тепловыделяющих элементах ядерных реакторов после специального радиохимического разделения находят применение в экономике страны. В промышленности искусственные радионуклиды применяются для дефектоскопии металлов, при изучении структуры и износа материалов, в аппаратах и приборах, выполняющих контрольно-сигнальные функции, в качестве средства гашения статического электричества и т.п.

  Естественными радиоактивными элементами называют радионуклиды, образующиеся из находящихся в природе радиоактивных тория, урана и актиния.

Виды  ионизирующих излучений.

  В решении производственных задач имеют место разновидности ионизирующих излучений как (корпускулярные потоки альфа-частиц, электронов (бета-частиц), нейтронов) и фотонные (тормозное, рентгеновское и гамма-излучение).

  Альфа-излучение  представляет собой поток ядер гелия, испускаемых главным образом естественным радионуклидом при радиоактивном распаде, имеют массу 4 У.Е. и заряд +2. Энергия альфа-частиц составляет 4—7 МэВ. Пробег альфа-частиц в воздухе достигает 8—10 см, в биологической ткани нескольких десятков микрометров. Так как пробег альфа-частиц в веществе невелик, а энергия очень большая, то плотность ионизации на единицу длины пробега у них очень высока (на 1 см до десятка тысяч пар-ионов).

  Бета-излучение  — поток электронов или позитронов при радиоактивном распаде. Бета-частицы имеют массу, равную 1/1838 массы атома водорода, единичный отрицательный (бета-частица) или положительный (позитрон) заряды. Энергия бета-излучения не превышает нескольких МэВ. Пробег в воздухе составляет от 0,5 до 2 м, в живых тканях — 2— 3 см. Их ионизирующая способность ниже альфа-частиц (несколько десятков пар-ионов на 1 см пути).

  Нейтроны  — нейтральные частицы, имеющие массу атома водорода. Они при взаимодействии с веществом теряют свою энергию в упругих (по типу взаимодействия биллиардных шаров) и неупругих столкновениях (удар шарика в подушку).

  Гамма-излучение  — фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер, при ядерных превращениях или при аннигиляции частиц. Источники гамма-излучения, используе-

мые в  промышленности, имеют энергию от 0,01 до 3 МэВ. Гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью и малым ионизирующим действием (низкая плотность ионизации на единицу длины).

  Рентгеновское излучение — фотонное излучение, состоящее из тормозного и (или) характеристического излучения, возникает в рентгеновских трубах, ускорителях электронов, с энергией фотонов не более 1 Мэв. Тормозное излучение — фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. Характеристическое излучение — это фотонное излучение с дискретным энергетическим спектром, возникающее при изменении энергетического состояния электронов атома. Рентгеновское излучение, так же как и гамма-излучение, имеет высокую проникающую способность и малую плотность ионизации среды.

Физические  характеристики ионизирующего  излучения.

  Активность. Количество радионуклида принято называть активностью. Активность — число самопроизвольных распадов радионуклида за единицу времени.

  Единицей  измерения активности в системе  СИ является беккерель (Бк).

1Бк = 1 распад/с.

  Внесистемной  единицей активности является ранее  используемая величина Кюри (Ки).

1Ки = 3,7 • 10¹⁰Бк.

  Дозы  излучения. Когда ионизирующее излучение проходит через вещество, то на него оказывает воздействие только та часть энергии излучения, которая передается веществу, поглощается им. Порция энергии, переданная излучением веществу, называется дозой.

  Количественной  характеристикой взаимодействия ионизирующего излучения с веществом является поглощенная доза.

  Поглощенная доза D— это отношение средней энергии Е, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к единице массы m вещества в этом объеме:

  D=Е\m

 
В системе СИ в качестве единицы поглощенной дозы принят грей (Гр), названный в честь английского физика и радиобиолога Л. Грея. 1 Гр соответствует поглощению в среднем 1 Дж энергии ионизирующего излучения в массе вещества, равной 1 кг- 1 Гр = 1 Дж/кг.

  Экспозиционная  доза. До последнего времени в качестве характеристики поля фотонного излучения при его воздействии на среду использовали экспозиционную дозу D_э, которая определяет ионизационную способность только рентгеновского и у-излучений в единственном веществе, в воздухе.

  Экспозиционная  доза фотонного излучения — это  отношение суммарного заряда Q всех ионов одного знака в воздухе при полном торможении электронов и позитронов, которые были образованы фотонами в элементарном объеме воздуха и массе m воздуха в этом объеме:

  Dэ=Q\m

 
  Единицей  экспозиционной дозы в системе СИ является кулон на 1 кг воздуха.

  Внесистемной  единицей экспозиционной дозы является рентген (Р), при котором суммарный заряд Q, образующийся в воздухе, равен одной электростатической единице количества электричества в 0,001293 г-атмосферного воздуха при 0° С и давлении 760 мм рт.ст. 1Р = 2,58 х 10"⁴ Кл/кг.

  При переходе к СИ экспозиционная доза стала не совсем удобной единицей дозы и поэтому изъята из арсенала дозиметрических величин.

  Доза  эквивалентная Н  — поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения Wr: 

  Ht,r=Wr*Dt,r 

где Dt,r — средняя поглощенная доза в органе или ткани Т, Wr — взвешивающий коэффициент для излучения К. Если поле излучения состоит из нескольких излучений с различными величинами Wr, то эквивалентная доза определяется в виде:

Hm=Wr*Dtr 
 

  Единицей  измерения эквивалентной дозы является Дж \ кг, имеющий специальное название зиверт (Зв).

  Доза  эффективная Е  — величина, используемая как мера возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе H_tт на соответствующий коэффициент для данного органа или ткани:

  E= Wт * H_tт

где H_tт — эквивалентная доза в ткани за время т, а Wт — взвешивающий коэффициент для ткани Т. Единица измерения эффективной дозы - Дж \ кг, которая имеет специальное название — зиверт (Зв).

  Доза  эффективная коллективная S — величина, определяющая полное воздействие излучения на группу людей, определяется в виде:

  S=Ei*Ni 

где Е_i — средняя эффективная доза i-и подгруппы группы людей, Ni - число людей в подгруппе.

  Единица измерения эффективной коллективной дозы — человеко-зиверт (чел-Зв). 

   1.2 Биологическое действие  ионизирующих  излучений.

     Биологическое действие радиации на живой организм начинается на клеточном уровне. Живой организм состоит из клеток. Клетка животного состоит из клеточной оболочки, окружающей студенистую массу — цитоплазму, в которой заключено более плотное ядро. Цитоплазма состоит из органических соединений белкового характера, образующих пространственную решетку, ячейки которой заполняют вода, растворенные в ней соли и относительно малые молекулы липидов — вещества, по свойствам подобные жирам. Ядро считается наиболее чувствительной жизненно важной частью клетки, а основными его структурными элементами являются хромосомы. В основе строения хромосом находится молекула диокси-рибонуклеиновой кислоты (ДНК), в которой заключена наследственная информация организма. Отдельные участки ДНК, ответственные за формирование определенного элементарного признака, называются генами или «кирпичиками наследственности». Гены расположены в хромосомах в строго определенном порядке и каждому организму соответствует определенный набор хромосом в каждой клетке. У человека каждая клетка содержит 23 пары хромосом. При делении клетки (митозе) хромосомы удваиваются и в определенном порядке располагаются в дочерних клетках.

   Ионизирующее излучение вызывает поломку хромосом (хромосомные аберрации), за которыми происходит соединение разорванных концов в новые сочетания. Это и приводит к изменению генного аппарата и образованию дочерних клеток, неодинаковых с исходными. Если стойкие хромосомные аберрации происходят в половых клетках, то это ведет к мутациям, т.е. появлению у облученных особей потомства с другими признаками. Мутации полезны, если они приводят к повышению жизнестойкости организма, и вредны, если проявляются в виде различных врожденных пороков. Практика показывает, что при действии ионизирующих излучений вероятность возникновения полезных мутаций мала.

  Однако  в любой клетке обнаружены непрерывно действующие процессы исправления химических повреждений в молекулах ДНК. Оказалось также, что ДНК достаточно устойчива по отношению к разрывам, вызываемым радиацией. Необходимо произвести семь разрушений структуры ДНК, чтобы она уже не могла восстановиться, т. е. только в этом случае происходит мутация. При меньшем числе разрывов ДНК восстанавливается в прежнем виде. Это указывает на высокую прочность генов по отношению к внешним воздействиям, в том числе и ионизирующим излучениям.

  Разрушение  жизненно важных для организма молекул  возможно не только при прямом их разрушении ионизирующим излучением (теория мишени), но и при косвенном действии, когда сама молекула не поглощает непосредственно энергию излучения, а получает ее от другой молекулы (растворителя), которая первоначально поглотила эту энергию. В этом случае радиационный эффект обусловлен вторичным влиянием продуктов радиолиза (разложения) растворителя на молекулы ДНК. Этот механизм объясняется теорией радикалов. Повторяющиеся прямые попадания ионизирующих частиц в молекулу ДНК, особенно в ее чувствительные участки — гены, могут вызвать ее распад. Однако вероятность таких попаданий меньше, чем попаданий в молекулы воды, которая служит основным растворителем в клетке. Поэтому радиолиз воды, т. е. распад при действии радиации на водородный (Н) и гидроксильный (ОН) радикалы с последующим образованием молекулярного водорода и пероксида водорода, имеет первостепенное значение в радиобиологических процессах. Наличие в системе кислорода усиливает эти процессы. На основании теории радикалов главную роль в развитии биологических изменений играют ионы и радикалы, которые образуются в воде вдоль траектории движения ионизирующих частиц.

  Высокая способность радикалов вступать в химические реакции обусловливает процессы их взаимодействия с биологически важными молекулами, находящимися в непосредственной близи от них. В таких реакциях разрушаются структуры биологических веществ, а это в свою очередь приводит к изменениям биологических процессов, включая процессы образования новых клеток. 

  1.3. Последствия облучения людей ионизирующим излучением.

  Когда мутация возникает в клетке, то она распространяется на все клетки нового организма, образовавшиеся путем деления. Помимо генетических эффектов, которые могут сказываться на последующих поколениях (врожденные уродства), наблюдаются и так называемые соматические (телесные) эффекты, которые опасны не только для самого данного организма (соматическая мутация), но и его потомства. Соматическая мутация распространяется только на определенный круг клеток, образовавшихся путем обычного деления из первичной клетки, претерпевшей мутацию.

   Соматические  повреждения организма ионизирующим излучением являются результатом воздействия излучения на большой комплекс —коллективы клеток, образующих определенные ткани или органы. Радиация тормозит или даже полностью останавливает процесс деления клеток, в котором собственно и проявляется их жизнь, а достаточно сильное излучение, в конце концов убивает клетки. Разрушительное действие излучения особенно заметно проявляется в молодых тканях. Это обстоятельство используется, в частности, для защиты организма от злокачественных (например, раковых опухолей) новообразований, которые разрушаются под воздействием ионизирующих излучений значительно быстрее доброкачественных клеток. К соматическим эффектам относят локальное повреждение кожи (лучевой ожог), катаракту глаз (помутнение хрусталика), повреждение половых органов (кратковременная или постоянная стерилизация) и др.

  В отличие от соматических генетические эффекты действия радиации обнаружить трудно, так как они действуют на малое число клеток и имеют длительный скрытый период, измеряемый десятками лет после облучения. Такая опасность существует даже при очень слабом облучении, которое хотя и не разрушает клетки, но способно вызвать мутации хромосом и изменить наследственные свойства. Большинство подобных мутаций проявляется только в том случае, когда зародыш получает от обоих родителей хромосомы, поврежденные одинаковым образом. Результаты мутаций, в том числе и смертность от наследственных эффектов — так называемая генетическая смерть, наблюдались задолго до того, как люди начали строить ядерные реакторы и применять ядерное оружие. Мутации могут быть вызваны космическими лучами, а также естественным радиационным фоном Земли, на долю которого по оценкам специалистов приходится 1 % мутаций человека.

  Установлено, что не существует минимального уровня радиации, ниже которого мутации не происходит. Общее количество мутаций, вызванных ионизирующим излучением, пропорционально численности населения и средней дозе облучения. Проявление генетических эффектов мало зависит от мощности дозы, а определяется суммарной накопленной дозой независимо от того, получена она за 1 сутки или 50 лет. Полагают, что генетические эффекты не имеют дозового порога. Генетические эффекты определяются только эффективной коллективной дозой человеко-зиверты (чел-Зв), а выявление эффекта у отдельного индивидуума практически непредсказуемо.

  В отличие от генетических эффектов, которые вызываются малыми дозами радиации, соматические эффекты всегда начинаются с определенной пороговой дозы: при меньших дозах повреждения организма не происходит. Другое отличие соматических повреждений от генетических заключается в том, что организм способен со временем преодолевать последствия облучения, тогда как клеточные повреждения необратимы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 глава: Основные  принципы нормирования воздействий ионизирующих излучений и меры защиты от них.

   К основным правовым нормативам в области  радиационной безопасности относятся Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» №3-ФЗ от 09.01.96 г., Федеральный закон «О санитарно-эпиде-миологическом благополучии населения» № 52-ФЗ от 30.03.99 г., Федеральный закон «Об использовании атомной энергии» № 170-ФЗ от 21.11.95 г., а также Нормы радиационной безопасности (НРБ—99). Документ относится к категории санитарных правил ( СП 2.6.1.758 — 99),утвержден Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 2 июля 1999 года и введен в действие с 1 января 2000 года. Нормы радиационной безопасности включают в себя термины и определения, которые необходимо использовать в решении проблем радиационной безопасности. Они также устанавливают три класса нормативов: основные дозовые пределы; допустимые уровни, являющиеся производными от дозовых пределов; пределы годового поступления, объемные допустимые среднегодовые поступления, удельные активности, допустимые уровни загрязнения рабочих поверхностей и т. д.; контрольные уровни.

  Нормирование  ионизирующих излучений определяется характером воздействия ионизирующей радиации на организм человека. При этом выделяются два вида эффектов, относящихся в медицинской практике к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, аномалии развития плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).

  Обеспечение радиационной безопасности определяется следующими основными принципами:

1. Принцип нормирования — непревышение допустимых пределов 
   индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирую 
   щего излучения.
2. Принцип обоснования — запрещение всех видов деятельности по 
   использованию источников ионизирующего излучения, при которых по 
   лученная для человека и общества польза не превышает риск возможного 
   вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному 
   фону облучения.
3. Принцип оптимизации — поддержание на возможно низком и до 
   стижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов инди 
   видуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании 
   любого источника ионизирующего излучения.

  Индивидуальный  и коллективный пожизненный риск возникновения стохастических эффектов определяется соответственно:

  Ric=SPi(E)*r*EdE, R=ric

 
 
где r,R — индивидуальный и коллективный пожизненный риск соответственно; Е — индивидуальная эффективная доза; Pi(E)dE- вероятность для i-го индивидуума получить годовую эффективную дозу от Е до Е + dE ,r — коэффициент пожизненного риска сокращения длительности периода полноценной жизни в среднем на 1 5 лет на один стохастический эффект (от смертельного рака, серьезных наследственных эффектов и несмертельного рака, приведенного по вреду к последствиям от смертельного рака), равный

для производственного  облучения:

ге  = 5,6 х 10"² 1/чел-Зв при Е <200 мЗв/год;

г_е = 1,1 х 10'¹  1/чел-Зв при Е >200 мЗв/год;

для облучения  населения:

г_е = 7,3 х 10"² 1/чел-Зв при Е <200 мЗв/год;

г_е = 1,5 х 10'¹  1/чел-Зв при Е >200 мЗв/год.

  Для целей радиационной безопасности при  облучении в течение года индивидуальный риск сокращения длительности периода полноценной жизни в результате возникновения тяжелых последствий от детерминированных эффектов консервативно принимается равным:

  Ri,Д=Pi{D,Д}

где— вероятность для i-го индивидуума быть облученным с дозой больше D при обращении с источником в течение года; Д — пороговая доза для детерминированного эффекта.

  Потенциальное облучение коллектива из N-индивидуумов оправдано, если

{(ri,Oc+ri* Oд )ct<=V-Y-P,

^где Oc — среднее сокращение длительности периода полноценной жизни. Результате возникновения стохастических эффектов, равное 1 5 лет; Oд — среднее сокращение длительности периода полноценной жизни в Результате возникновения тяжелых последствий от детерминированных объектов, равное 45 лет; с_t — денежный эквивалент потери 1 чел-года жизни населения; V— доход от производства; Р — затраты на основное производство, кроме ущерба от защиты; У — ущерб от защиты.

  НРБ—99 подчеркивают, что снижение риска  до возможно-низкого уровня (оптимизацию) следует осуществлять с учетом двух обстоятельств:

• предел риска регламентирует потенциальное облучение от всех 
  возможных источников. Поэтому для каждого источника при оптимиза 
  ции устанавливается граница риска;
• при снижении риска потенциального облучения существует мини 
  мальный уровень риска, ниже которого риск считается пренебрежимым и 
  дальнейшее снижение риска нецелесообразно.

  Предел  индивидуального риска для техногенного облучения лиц из персонала принимается 1,0 • 10"³ за 1 год, а для населения 5,0-10"⁵ за 1 год.

  Уровень пренебрежимого риска разделяет  область оптимизации риска и область безусловно приемлемого риска и составляет 10"* за 1 год.

НРБ—99 вводят следующие категории облучаемых лиц:

• персонал и лица, работающие с техногенными источниками (груп 
  па А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (груп 
  па Б);
• все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их 
  производственной деятельности дозовых пределов.

  Основные  дозовые пределы облучаемых лиц  из персонала и населения не включают в себя дозы от природных, медицинских источников ионизирующего излучении и дозу вследствие радиационных аварий. На _эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

  НРБ — 99 предусматривают, что при одновременном  воздействии источников внешнего и внутреннего облучения должно выполняться условие, чтобы отношение дозы внешнего облучения к пределу дозы и отношение годовых поступлений нуклидов к их пределам в сумме не превышали 1.

  Для женщин из персонала в возрасте до 45 лет эквивалентная доза в коже на поверхности нижней части живота не должна превышать 1 мЗв в месяц, а поступление радионуклидов в организм не должно превышать за год 1/20 предела годового поступления для персонала. При этом эквивалентная доза облучения плода за 2 месяца невыявленной беременности не превышает 1 мЗв.

  При установлении беременности женщин из персонала работодатели должны переводить их на другую работу, не связанную с излучением.

  Для студентов в возрасте до 21 года, проходящих облучение с источниками ионизирующего излучения, годовые накопленные дозы не должны превышать значений, установленных для лиц из населения.