Характеристика источников чрезвычайных ситуаций

Радиоактивное заражение

В отличие от других поражающих факторов, действие которых проявляется в течение относительно короткого времени, радиоактивное заражение является долговременным поражающим фактором ядерного взрыва.

Источниками радиоактивного заражения при ядерном взрыве являются:

• продукты деления (осколки деления) ядерных взрывчатых веществ (Pu-239, U-235, U-238);
• неразделившаяся часть ядерного заряда;
• наведенная активность - радиоактивные изотопы (радионуклиды), образующиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов в районе взрыва.

Все эти радионуклиды являются источниками ионизирующих излучений. При нахождении на местности, зараженной этими веществами, личный состав подвергается внешнему и внутреннему облучению. Особую опасность представляют РВ, попадающие в организм с вдыхаемым воздухом, с водой и пищей, а также через кожу.

Наряду с гамма-излучением и нейтронным к ионизирующим излучениям относятся:

• альфа-излучение, состоящее из альфа-частиц (ионизированных ядер гелия);
• бета-излучение - электронное (и позитронное) излучение с непрерывным энергетическим спектром.

При наземном ЯВ высокотемпературная светящаяся область касается поверхности земли. Восходящие за огненным шаром воздушные потоки подхватывают и поднимают значительное количество радиоактивных и неактивных частиц, размеры которых колеблются от нескольких микрон до нескольких миллиметров, образуя грибовидное радиоактивное облако. При оседании с облака РВ на местности образуется радиоактивный след.

Форма следа радиоактивного облака зависит от рельефа местности, направления и скорости среднего ветра. На равнинной местности при постоянном направлении и скорости ветра радиоактивный след имеет форму вытянутого эллипса.

На следе облака ЯВ по степени опасности принято выделять четыре зоны (А, Б, В, Г), а радиационной аварии - пять (М, А, Б, В, Г). Параметры зон (мощность дозы через 1 час и дозы излучения) представлены на рис. 2.4.

увеличить изображение
Рис. 2.4. Характеристика зон заражения на следе радиоактивного облака

Зоны ограничиваются изолиниями мощности дозы излучения на 1 час после взрыва и дозой излучения за время полного распада РВ при ЯВ и за первый год при радиационных авариях.

Мощность дозы - отношение приращения дозы (экспозиционной, поглощенной, эквивалентной, эффективной) dX, dD, dH, dE за интервал времени dt к этому интервалу времени или, по физическому смыслу, - это скорость накопления дозы или доза отнесенная ко времени:

P_x = dX/dt (А/кг);

P_D = dD/dt (Гр/с);

P_H = dH/dt (Зв/с);

P_E = dE/dt (Зв/с).

Связь между дозой излучения за время полного распада Д и мощностью дозы P в момент выпадения радиоактивных веществ на местности с достоверной точностью выражается простым соотношением, Д = 5Pt_вып, которое позволяет рассчитать дозу излучения за время полного распада РВ на том или ином участке следа.

Так, если выпадение РВ произошло через один час после взрыва и на это время мощность дозы составляла 100 р/ч, то доза за время полного распада в этой точке составит:

Д = 5Pt_вып = 5 x 100 x 1 = 500 рад.

С течением времени, вследствие самопроизвольного распада РВ, мощности дозы радиации на местности уменьшаются. Спад мощности дозы описывается степенной или экспоненциальной зависимостью:

после ядерных взрывов Р = Р₀x t-1,2;

после радиационных аварий Р = Р₀x t-0,5,

где P - мощность дозы на любое заданное время;

P₀ - мощность дозы на 1 час после взрыва.

В соответствии с этими уравнениями установлено довольно простое правило "семь-десять", характеризующее спад мощностей дозы во времени: каждое семикратное увеличение времени, прошедшего после ядерного взрыва приводит к снижению мощности дозы в 10 раз. Правило справедливо для районов загрязнения, где формирование следа завершается в первые часы после взрыва (аварии). При РА действует правило "семь-два".

Так, если через 1 час после взрыва принять мощность дозы равной 100 рад/ч, то через 7 часов она составит 10 рад/ч, через 49 часов ( 2 дня) - 1 рад/ч, через 343 часа ( две недели) - 0,1 рад/ч. Через 10 часов мощности доз на внешних границах зон А, Б, В и Г соответственно составят - 0,5; 5; 15 и 50 рад/ч.

В военное время считается безопасной мощность дозы излучения 0,5 рад/ч, а в мирное время - 5 мрад/ч.

Ионизирующие излучения при воздействии на организм человека могут вызвать два вида эффектов, которые клинической медициной относятся к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь (I, II, III, IV), лучевой ожог, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).

Степень поражения зависит от вида облучения (внешнее или внутреннее), дозы облучения, времени, в течение которого эта доза получена, площади облучения тела, общего состояния организма. В системе радиационной безопасности различают 4 вида доз: экспозиционная, поглощенная, эквивалентная и эффективная (единицы измерения доз см. в п. 3.1.1).

Экспозиционная доза Х - удельная плотность электрического заряда, создаваемого в веществе при его ионизации излучением.

Поглощенная доза D - удельная плотность энергии ионизирующих излучений, поглощенной единицей массы облучаемой среды.

Доза эквивалентная Н_T,R - поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения, W_R.

Доза эффективная Е - как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе (в ткани Т) Нt_т за время t на соответствующий взвешивающий коэффициент (W_т) для данного органа или ткани.

Радиационное облучение от радиоактивного заражения, как и от проникающей радиации, может вызвать лучевую болезнь. Если облучение от проникающей радиации носит одномоментный характер (до 15 с), то от радиоактивного заражения может быть растянуто во времени.

Одна и та же доза, полученная в различные промежутки времени или с перерывами, оказывает различный биологический эффект. Так, доза в 600 рад является смертельной при однократном воздействии ИИ на все тело, но не вызовет смерти и выраженных расстройств в организме, при облучении в течение 30 лет.

У одних людей заболевания и смерть могут наступить после однократного облучения дозой 200 рад, в то время как другие останутся живы после облучения дозой 400 рад.

В связи с этим различают однократное, многократное (равномерное), хроническое и острое облучение людей.

Однократным считается облучение, полученное в течение первых четырех суток. Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, является многократным. Острым облучением называют облучение людей однократной дозой в 100 рад и более.

Возможные последствия облучения людей в зависимости от времени и полученной дозы приведены в табл. 2.12.

Из таблицы 2.12 видно, что допустимыми дозами облучения людей (не приводящими к поражению и снижению работоспособности) являются:

• при однократном облучении - 50 рад;
• при многократном равномерном облучении - за месяц - 100 рад, квартал - 200 рад и год - 300 рад.

Радиоактивные вещества, заражая элементы объектов (технологическое оборудование, приборы и т. п.), создают опасность радиоактивного облучения для обслуживающего персонала. Попадая в материалы (жидкие, газообразные, сыпучие), радиоактивные вещества изменяют их свойства, что может привести к отклонению технических характеристик изделий, особенно элементов радиоэлектроники. Готовые изделия мало подвержены вредному влиянию радиоактивного заражения, поскольку в них чувствительные элементы чаще всего защищены от альфа- и бета-частиц покрытиями, а гамма-излучение невысокой интенсивности не создает необратимых изменений.