ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КУРС ЛЕКЦИЙ профессор Юрасова Т.И. Москва 2006 АКАДЕМИЯ ТРУДА И СОЦИАЛЬНЫХ ОТНОШЕНИЙ ОТКРЫТЫЙ ИНСТИТУТ ОХРАНЫ ТРУДА, ПРОМЫШЛЕННОЙ. - презентация

1 ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КУРС ЛЕКЦИЙ профессор Юрасова Т.И. Москва 2006 АКАДЕМИЯ ТРУДА И СОЦИАЛЬНЫХ ОТНОШЕНИЙ ОТКРЫТЫЙ ИНСТИТУТ ОХРАНЫ ТРУДА, ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИИ КАФЕДРА ОХРАНЫ ТРУДА АКАДЕМИЯ ТРУДА И СОЦИАЛЬНЫХ ОТНОШЕНИЙ ОТКРЫТЫЙ ИНСТИТУТ ОХРАНЫ ТРУДА, ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИИ КАФЕДРА ОХРАНЫ ТРУДА

2 ПЕРВОТКРЫВАТЕЛИ ЯВЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ А.Беккерель ( ) М. Склодовская-Кюри ( )

3 Вильгельм К. Рентген ( года) немецкий физик, удостоенный в 1901 г. Нобелевской премии по физике за открытие лучей, названных его именем Вильгельм К. Рентген ( года) немецкий физик, удостоенный в 1901 г. Нобелевской премии по физике за открытие лучей, названных его именем ПЕРВОТКРЫВАТЕЛИ…

4 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ Мирное Военное

5 НУКЛИД (ИЗОТОП) – АТОМ ЛЮБОГО ЭЛЕМЕНТА, В ЯДРЕ КОТОРОГО СТРОГО ПОСТОЯННОЕ ЧИСЛО ПРОТОНОВ ( Z ), НО НЕСКОЛЬКО МЕНЯЮЩЕЕСЯ ЧИСЛО НЕЙТРОНОВ ( N ) НУКЛИД (ИЗОТОП) – АТОМ ЛЮБОГО ЭЛЕМЕНТА, В ЯДРЕ КОТОРОГО СТРОГО ПОСТОЯННОЕ ЧИСЛО ПРОТОНОВ ( Z ), НО НЕСКОЛЬКО МЕНЯЮЩЕЕСЯ ЧИСЛО НЕЙТРОНОВ ( N ) ПОНЯТИЕ НУКЛИД

6 СТРОЕНИЕ ЯДЕР НУКЛИДОВ Протон ( o р 1 ) Нейтрон ( o n 1 ) Ядро нуклида любого химического элемента состоит из протонов и нейтронов Атомное ядро - положительно заряженная центральная часть атома, имеющая объем, в котором сосредоточена основная его масса Атомное ядро - положительно заряженная центральная часть атома, имеющая объем, в котором сосредоточена основная его масса

7 ХАРАКТЕРИСТИКА НУКЛИДА A N + Z A – массовое число, а.е. N – число нейтронов Z – число протонов A – массовое число, а.е. N – число нейтронов Z – число протонов Z U A, 92 U 238,235,236…

8 ПРЕВРАЩЕНИЯ НУКЛИДОВ 1. Ядерные реакции 2. Радиоактивный распад

9 ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ Превращения ядер при взаимодействии с различными частицами, в том числе и с гамма квантами Превращения ядер при взаимодействии с различными частицами, в том числе и с гамма квантами +3 Li d 2 +2 He He 4

10 РАСПАД РАДИОАКТИВНЫХ НУКЛИДОВ Семейство урана-238 Процесс самопроизвольного превращения неустойчивых нуклидов одного химического элемента в другой

11 ВИДЫ РАСПАДА НУКЛИДОВ -распад 2 o n p 1 = (He 2+ ) o n 1 +1 p o + +1 p 1 o n o + Эти процессы сопровождаются выделением энергии, уносимой преимущественно различного рода излучениями (,, ) Эти процессы сопровождаются выделением энергии, уносимой преимущественно различного рода излучениями (,, )

12 ВИДЫ ИЗЛУЧЕНИЙ, СОПРОВОЖДАЮЩИХ РАСПАД НУКЛИДОВ АЛЬФА ( ) - ИЗЛУЧЕНИЕ БЕТА ( ) - ИЗЛУЧЕНИЕ ГАММА ( ) - ИЗЛУЧЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ НЕЙТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ АЛЬФА ( ) - ИЗЛУЧЕНИЕ БЕТА ( ) - ИЗЛУЧЕНИЕ ГАММА ( ) - ИЗЛУЧЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ НЕЙТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

13 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЙ С ВЕЩЕСТВОМ ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ-ЛЮБОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОТОРОГО СО СРЕДОЙ ПРИВОДИТ К ОБРАЗОВАНИЮ ЗАРЯДОВ РАЗНЫХ ЗНАКОВ (ЭЛЕКТРОНОВ, ИОНОВ) Треки (колонки ионов) альфа частицТреки (колонки ионов) протонов Если увеличить…

14 АЛЬФА - ИЗЛУЧЕНИЕ 1. ЭТО ИЗЛУЧЕНИЕ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ПОТОК БЫСТРО ЛЕТЯЩИХ ЯДЕР ГЕЛИЯ С НИЗКОЙ ПРОНИКАЮЩЕЙ И ВЫСОКОЙ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ. 1. ЭТО ИЗЛУЧЕНИЕ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ПОТОК БЫСТРО ЛЕТЯЩИХ ЯДЕР ГЕЛИЯ С НИЗКОЙ ПРОНИКАЮЩЕЙ И ВЫСОКОЙ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ. 2. ПРОБЕГ АЛЬФА- ЧАСТИЦ В ВОЗДУХЕ СОСТАВЛЯЕТ 1-12 см, А В ПЛОТНЫХ МАТЕРИАЛАХ - ЕЩЕ МЕНЬШЕ (СОТЫЕ ДОЛИ мм) 2. ПРОБЕГ АЛЬФА- ЧАСТИЦ В ВОЗДУХЕ СОСТАВЛЯЕТ 1-12 см, А В ПЛОТНЫХ МАТЕРИАЛАХ - ЕЩЕ МЕНЬШЕ (СОТЫЕ ДОЛИ мм)

15 БЕТА - ИЗЛУЧЕНИЕ 1. ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ПОТОК БЫСТРО ДВИГАЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРОНОВ ИЛИ ПОЗИТРОНОВ (ЭЛЕКТРОНОВ С ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ЗАРЯДОМ) 2. ПРОБЕГ БЕТА-ЧАСТИЦ В ВОЗДУХЕ КОЛЕБЛЕТСЯ В ПРЕДЕЛАХ ОТ НЕСКОЛЬКИХ САНТИМЕТРОВ ДО НЕСКОЛЬКО МЕТРОВ (В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭНЕРГИИ БЕТА-ЧАСТИЦ) 1. ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ПОТОК БЫСТРО ДВИГАЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРОНОВ ИЛИ ПОЗИТРОНОВ (ЭЛЕКТРОНОВ С ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ЗАРЯДОМ) 2. ПРОБЕГ БЕТА-ЧАСТИЦ В ВОЗДУХЕ КОЛЕБЛЕТСЯ В ПРЕДЕЛАХ ОТ НЕСКОЛЬКИХ САНТИМЕТРОВ ДО НЕСКОЛЬКО МЕТРОВ (В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭНЕРГИИ БЕТА-ЧАСТИЦ)

16 ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

17 ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ - ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, ВОЗНИКАЮЩЕЕ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АТОМНОГО ЯДРА ИЛИ ПРИ АННИГИЛЯЦИИ (ИСЧЕЗНОВЕНИИ) ЧАСТИЦ. ОБЛАДАЕТ БОЛЬШОЙ ПРОНИКАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ И ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ВЕЩЕСТВОМ ВЫЗЫВАЕТ ЕГО ИОНИЗАЦИЮ ЗА СЧЕТ ТРЕХ ЭФФЕКТОВ – ФОТО, КОМПТОН И ОБРАЗОВАНИЯ ПАР

18 Бумага задерживает только -излучение Стекло задерживает α-излучение и β-излучение Стальной лист задерживает α-излучение, β-излучение и γ-излучение О ПРОНИКАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ АЛЬФА, БЕТА И ГАММА ИЗЛУЧЕНИЙ

19 НЕЙТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ПОТОК НЕЙТРАЛЬНЫХ, НЕЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, ОБЛАДАЮЩИХ ОГРОМНОЙ ПРОНИКАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ. В БОЛЬШИНСТВЕ СЛУЧАЕВ ПОГЛОЩЕНИЕ ЯДРАМИ НЕЙТРОНОВ ПРИВОДИТ К ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЮ ПОТОК НЕЙТРАЛЬНЫХ, НЕЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, ОБЛАДАЮЩИХ ОГРОМНОЙ ПРОНИКАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ. В БОЛЬШИНСТВЕ СЛУЧАЕВ ПОГЛОЩЕНИЕ ЯДРАМИ НЕЙТРОНОВ ПРИВОДИТ К ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЮ Бетонная плита задерживает α-излучение, β-излучение, γ-излучение и нейтронное излучение

20 ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА N t =N t=0 e - t =0.693/T 1/2 N t =N t=0 e - t =0.693/T 1/2 - постоянная распада, T 1/2 – период полураспада T 1/2

21 АКТИВНОСТЬ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ 1 Кюри (Cu) = 3.7×10 10 распадов/с 1 Беккерель (Бк) = 1 распад/с 1 Кюри (Cu) = 3.7×10 10 распадов/с 1 Беккерель (Бк) = 1 распад/с

22 ДОЗА ИЗЛУЧЕНИЯ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ Экспозиционная доза – 1 рентген Поглощенная – 1 рад, 1 Грей Эквивалентная - 1 Бэр, 1 Зиверт Эффективная – 1 Зиверт Предел доз – 1 Зиверт Экспозиционная доза – 1 рентген Поглощенная – 1 рад, 1 Грей Эквивалентная - 1 Бэр, 1 Зиверт Эффективная – 1 Зиверт Предел доз – 1 Зиверт

23 ДОЗА ИЗЛУЧЕНИЯ. ВЗВЕШИВАЮЩИЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА: для и = 1, для = 20, n ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА: для и = 1, для = 20, n ЭФФЕКТИВНАЯ ДОЗА: Кожа, кости = 0.01 гонады – 0.20 ЭФФЕКТИВНАЯ ДОЗА: Кожа, кости = 0.01 гонады – 0.20

24 РАСЧЕТЫ ДОЗЫ ГАММА ИЗЛУЧЕНИЯ ДОЗА (D) ОТ ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА: I - ионизационная постоянная, С – активность источника, t – время экспозиции, R – расстояние от источника. I - ионизационная постоянная, С – активность источника, t – время экспозиции, R – расстояние от источника.

25 ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА ИОНИЗАЦИОННЫЙ ЭФФЕКТ ОБРАЗОВАНИЕ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА ОБРАЗОВАНИЕ «НАВЕДЕННОЙ» АКТИВНОСТИ ИОНИЗАЦИОННЫЙ ЭФФЕКТ ОБРАЗОВАНИЕ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА ОБРАЗОВАНИЕ «НАВЕДЕННОЙ» АКТИВНОСТИ ТРИ ЭФФЕКТА:

26 ЛУЧЕВЫЕ ПОРАЖЕНИЯ ОСТРАЯ ФОРМА ХРОНИЧЕСКАЯ ФОРМА ОСТРАЯ ФОРМА ХРОНИЧЕСКАЯ ФОРМА ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ

27 ФОРМЫ ОСТРОЙ ЛУЧЕВОЙ БОЛЕЗНИ Легкая, доза 1 2 Гр Средней тяжести, доза 2 4 Гр Тяжелая, доза 4 6 Гр Легкая, доза 1 2 Гр Средней тяжести, доза 2 4 Гр Тяжелая, доза 4 6 Гр

28 ФОРМЫ ХРОНИЧЕСКОЙ ЛУЧЕВОЙ БОЛЕЗНИ ФОРМЫ ХРОНИЧЕСКОЙ ЛУЧЕВОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКАЯ СРЕДНЯЯ ТРЕТЬЯ ЧЕТВЕРТАЯ ЛЕГКАЯ СРЕДНЯЯ ТРЕТЬЯ ЧЕТВЕРТАЯ Хроническая лучевая болезнь вызывается повторными облучениями организма в малых дозах, суммарно превышающих 100 рад, при этом большое значение имеет не только суммарная доза облучения, но и ее мощность, то есть срок облучения, в течение которого произошло поглощение дозы радиации в организме. Хроническая лучевая болезнь обычно не является продолжением острой. Чаще всего развивается у работников рентгенологической и радиологической службы при плохом контроле за источниками радиации, нарушении персоналом техники безопасности в работе с рентгенологическими установками. Хроническая лучевая болезнь вызывается повторными облучениями организма в малых дозах, суммарно превышающих 100 рад, при этом большое значение имеет не только суммарная доза облучения, но и ее мощность, то есть срок облучения, в течение которого произошло поглощение дозы радиации в организме. Хроническая лучевая болезнь обычно не является продолжением острой. Чаще всего развивается у работников рентгенологической и радиологической службы при плохом контроле за источниками радиации, нарушении персоналом техники безопасности в работе с рентгенологическими установками.

29 СООТНОШЕНИЕ ФОНОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ С ДОПУСТИМЫМИ И ОПАСНЫМИ УРОВНЯМИ ОБЛУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА 4,5 зв Тяжелая степень лучевой болезни (погибает 50% облученных) 1 зв Нижний уровень развития легкой степени лучевой болезни 0,75 зв Незначительное кратковременное изменение состава крови 0,3 зв Облучение при рентгеноскопии желудка 0,2 зв Допустимое, с разрешения СЭС, аварийное облучение персонала

30 СООТНОШЕНИЕ ФОНОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ С ДОПУСТИМЫМИ И ОПАСНЫМИ УРОВНЯМИ ОБЛУЧЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА 50мзв Допустимое облучение персонала в нормальных условиях за год 30мзв Облучение во время рентгеноскопии зуба 5 мзв Допустимое облучение населения в нормальных условиях за год 1 мзв Фоновое облучение за год 0,01мзв Просмотр одного хоккейного матча по ТВ или перелет на 2400 км в самолете

31 ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭФФЕКТ ОБЛУЧЕНИЯ Доза облучения Величина облучаемой поверхности Вид облучения (излучения) Индивидуальная чувствительность Характер облучения Доза облучения Величина облучаемой поверхности Вид облучения (излучения) Индивидуальная чувствительность Характер облучения

32 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ЗАЩИТЫ ОТ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ 1. Принцип обоснования 2. Принцип нормирования 3. Принцип оптимизации 1. Принцип обоснования 2. Принцип нормирования 3. Принцип оптимизации

33 первая категория вторая категория третья категория четвертая категория первая категория вторая категория третья категория четвертая категория степень потенциальной опасности для населения степень потенциальной опасности для населения КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ

34 ДЕЗАКТИВАЦИЯ Дезактивация-удаление или снижение радиоактивного загрязнения с какой-либо поверхности или из какой-либо среды Радиоактивное загрязнение может быть неснимаемое (фиксированное) и снимаемое (нефиксированное) Дезактивация-удаление или снижение радиоактивного загрязнения с какой-либо поверхности или из какой-либо среды Радиоактивное загрязнение может быть неснимаемое (фиксированное) и снимаемое (нефиксированное)

35 КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Первичные Вторичные Многократные Поверхностные загрязнения за счет адгезии и адсорбции Глубинные загрязнения за счет диффузии и каплями, содержащими радиоактивные вещества Первичные Вторичные Многократные Поверхностные загрязнения за счет адгезии и адсорбции Глубинные загрязнения за счет диффузии и каплями, содержащими радиоактивные вещества

36 ЧЕРНОБЫЛЬСКАЯ АЭС После катастрофы, 1986 Карта загрязнений

37 КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ДЕЗАКТИВАЦИИ Жидкостные Безжидкостные Комбинированные Жидкостные Безжидкостные Комбинированные совокупность операций с использованием средств дезактивации по удалению радиоактивных загрязнений с объектов или по изоляции поверхностей этих объектов совокупность операций с использованием средств дезактивации по удалению радиоактивных загрязнений с объектов или по изоляции поверхностей этих объектов СПОСОБ ДЕЗАКТИВАЦИИ

38 ЧЕРНОБЫЛЬ, 1986 Дезактивация по-чернобыльски "Чернобыльские яблони" в садах, которые не дазактивировались

39 ЧЕРНОБЫЛЬ, 1986 Дезактивация по-чернобыльски

40 ЕСТЕСТВЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН Обусловлен космическим излучением, приходящим из межзвездного пространства и естественными радиоактивными веществами, распределенными на поверхности и в недрах Земли, в атмосфере, растениях и организме всех живых существ, населяющих нашу планету Структура формирования естественного радиационного фона

41 ИСТОЧНИКИ РАДОНА В ЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

42 Среднегодовые эффективные дозы облучения от естественных и техногенных источников радиации Источники радиацииСреднегодовые дозы облучения, мЗв Естественные2 Источники, используемые в медицине 0,4 Радиоактивные осадки0,02 Атомная энергетика0,001

43 ЗАХОРОНЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ Газы и аэрозоли Твердые отходы Жидкости Газы и аэрозоли Твердые отходы Жидкости

44 ЗАЩИТА ПРИ РАБОТЕ С РАДИОАКТИВНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ альфа источники бета источники гамма источники нейтронные источники работа с открытыми и закрытыми радиоактивными источниками альфа источники бета источники гамма источники нейтронные источники работа с открытыми и закрытыми радиоактивными источниками

45 НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ НРБ-99 Нормы радиационной безопасности ОСПОРБ-99 Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности СПОРО-2002 Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами СанПиН Санитарные правила по радиационной безопасности персонала и населения при транспортировании радиоактивных материалов (веществ) НРБ-99 Нормы радиационной безопасности ОСПОРБ-99 Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности СПОРО-2002 Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами СанПиН Санитарные правила по радиационной безопасности персонала и населения при транспортировании радиоактивных материалов (веществ)