По происхождению источники ИИ подразделяются на естественные и искусственные.
Совокупность потоков ИИ, происходящих из естественных источников, называется природным радиационным фоном Земли. На организм воздействует, преимущественно, γ-излучение, источником которогоявляются радиоактивные вещества, присутствующие в земной коре. В каменных зданиях интенсивность внешнего γ-облучения в несколько раз ниже, чем на открытой местности, что объясняется экранирующими свойствами конструкционных материалов. Используя специальные приёмы экранирования, удаётся практически полностью устранить внешнее γ-облучение организма. По мере увеличения высоты над поверхностью моря роль земных источников внешнего облучения уменьшается. При этом возрастает космическая составляющая природного радиационного фона.
Искусственные (техногенные) источники ИИ включают в себя рентгеновские трубки, ускорители заряженных частиц, а также устройства, содержащие радионуклиды, которые подразделяются на скрытые (имеющие непосредственный контакт с атмосферой) и закрытые (заключённые в герметичную оболочку) источники ИИ.
Атомная энергетика составляет основу промышленного потенциала развитых стран. Ядерно-энергетический комплекс представляетсобой производственный цикл, который включает добычу и обогащение природного материала до “ядерного топлива”, производство технологических элементов для ядерных энергетических установок (ЯЭУ), сбор и хранение отработанного ядерного топлива и других радиоактивных технологических конструкций (твердых и жидких радиоактивных отходов). На сегодня промышленность не может отказаться от ядерной энергетики, тем не менее следует признать, что радиационный фактор стал фактором, во многом определяющим качество среды обитания человека. Во-первых, радиоактивные отходы имеют длительный (порой - многовековой) период своего распада, что требует размещения их в специальных хранилищах- “могильниках”, - которые в некоторых регионах (например, сейсмooпacныx) представляют постоянную угрозу. Во-вторых, как показал более чем полувековой опыт эксплуатации объектов ядерно-энергетического комплекса, к сожалению, исключить полностью аварии на энергетических установках не представляется возможным. В разных странах возникали радиационные аварии, при которых персонал получал высокие, порой смертельные дозы облучения, а обширные территории подвергались загрязнению радиоактивными продуктами в опасных для здоровья человека количествах.
Широко используются ионизирующие излучения в медицинской практике. Это и рентгенодиагностические, и радиоизотопные виды исследований. Активно применяются различные виды лучевой терапии в онкологической практике.
Люди подвергаются облучению в процессе профессиональной деятельности, при применении радиоактивных источников в промышленном производстве и научных исследованиях.
К сожалению, до тех пор, пока существуют запасы ядерного оружия, полностью исключить вероятность его применения не представляется возможным. Человечество получило наглядный урок последствий применения ядерного оружия: 6 и 9 августа 1945 г. США произвели ядерную бомбардировку японских городов Хиросима и Нагасаки.
В современном мире характер угроз насилия изменился. Появился новый вид гуманитарного насилия - международный терроризм. В части касающейся радиационного фактора нельзя исключить попытки террористических организаций применить с целью устрашения или насилия радиоактивные вещества или другие источники ионизирующего излучения.
Таким образом, в настоящее время основными источниками радиоактивного загрязнения окружающей среды являются:
- урановая промышленность, которая занимается добычей, переработкой, обогащением и приготовлением ядерного топлива. Основным сырьём для этого топлива является уран - 235. Аварийные ситуации могут возникнуть при изготовлении, хранении и транспортировке тепловыделяющих элементов. Однако вероятность их незначительная;
- ядерные реакторы разных типов, в активной зоне которых сосредоточены большие количества радиоактивных веществ;
- радиохимическая промышленность, на предприятиях которой производится регенерация (переработка и восстановление) отработанного ядерного топлива. Они периодически сбрасывают сточные радиоактивные воды, хотя и пределах допустимых концентраций, но, тем не менее, в окружающей среде неизбежно могут накапливаться радиоактивные загрязнения. Кроме того, некоторое количество радиоактивного газообразного йода (йод-131) всё-таки попадает в атмосферу;
- места переработки и захоронения радиоактивных отходов из-за случайных аварий, связанных с разрушением хранилищ, также могут явиться источниками загрязнения окружающей среды;
- использование радионуклидов в народном хозяйстве в виде закрытых радиоактивных источников в промышленности, медицине, геологии, сельском хозяйстве и других отраслях. При нормальном хранении и транспортировке этих источников загрязнения окружающей среды маловероятно. Однако в последнее время появилась определённая опасность в связи с использованием радиоактивных источников в космических исследованиях и астронавтике. При запуске ракет-носителей, а также при посадке спутников и космических кораблей возможны аварийные ситуации. Так при аварии Челенджера (США) сгорели радионуклидные источники тока, работающие на стронции-90. Также произошло загрязнение атмосферы над Индийским океаном в июне 1969 г., когда сгорел американский спутник, на котором генератор тока работал на плутонии-238. Тогда в атмосферу попали радионуклиды с активностью 17 тыс. кюри.
Вместе с тем, наибольшее загрязнение окружающей среды всё же создаёт сеть радиоизотопных лабораторий (которые имеются в очень многих странах мира), занимающихся использованием радионуклидов в открытом виде для научных и производственных целей. Сбросы радиоактивных отходов в сточные воды даже при концентрациях, меньше допустимых, с течением времени приведут к постепенному накоплению радионуклидов во внешней среде;
- ядерные взрывы и возникающее после взрыва радиоактивное загрязнение местности (могут быть как локальные, так и глобальные выпадения радиоактивных осадков). Масштабы и уровни радиоактивных загрязнений при этом зависят от типа ядерных боеприпасов, вида взрывов, мощности заряда, топографических и метеорологических условий.
1.3. Виды ионизирующих излучений и их свойства
Ионизирующие излучения (ИИ) получили своё название по своему характерному свойству - способности вызывать ионизацию атомов и молекул в облучаемом веществе. Все ИИ подразделяются на: электромагнитные и корпускулярные.
Электромагнитные ионизирующие излучения. В зависимости от источника электромагнитные ИИ подразделяются на рентгеновское (как совокупность тормозного и характеристического) и γ-излучение.
Рентгеновское излучение (икс-лучи) были открыты первыми из всех ионизирующих излучений и наиболее хорошо изучены (Карл Вильгельм Рентген, 1895 г.). У них та же физическая природа (электромагнитное поле) и те же свойства, что и у гамма-излучений. Их разделяют прежде всего по способу получения, и в отличие от гамма-лучей они имеют внеядерное происхождение. Излучение получают в специальных вакуумных рентгеновских трубках при торможении (ударе о специальную мишень) быстро летящих электронов.
Энергия квантов рентгеновских лучей несколько меньше, чем гамма-излучения большинства радиоактивных изотопов; соответственно несколько ниже их проникающая способность. Однако это второстепенные различия. Поэтому рентгеновские лучи широко используют вместо гамма-излучения, в частности для экспериментального облучения животных, семян растений и т.п. с этой целью применяют рентгеновские установки для облучения (просвечивания) людей.
Лучшими защитными материалами от рентгеновских лучей являются тяжёлые металлы и в частности свинец.
Гамма-излучение – это электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращениях. Оно, как правило, сопровождает бета-распад, реже альфа-распад. Гамма-излучение испускается отдельными порциями (квантами) и распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность его значительно меньше, чем у бета-частиц и тем более у альфа-частиц.
Зато гамма-излучение имеет наибольшую проникающую способность, и в воздухе может распространяться на сотни метров. Для ослабления его энергии в два раза необходим слой вещества (слой половинного ослабления) толщиной: воды - 23 см, стали - около 3 см, бетона - 10 см, дерева - 30 см.
Из-за наибольшей проникающей способности гамма-излучение является важнейшим фактором поражающего действия радиоактивных излучений при внешнем облучении.
Хорошей защитой от гамма-излучений являются тяжёлые металлы, например свинец, который для этих целей используется наиболее часто.
При прохождении электромагнитных ИИ через вещество интенсивность их потока уменьшается. Практически удобным показателем экранирующей способности материалов является толщина их слоя, ослабляющего излучение вдвое - слой половинного ослабления. Коэффициент ослабления электромагнитных ИИ растёт с увеличением порядкового номера в таблице Менделеева, а значит, и атомной массы входящих в вещество элементов. Поэтому наиболее эффективно экранируют от электромагнитных ИИ вещества, содержащие тяжёлые металлы (“защита экранированием”). Свинец и барий вводят в состав материалов, используемых при сооружении помещений для лучевой диагностики и терапии. “Защита экранированием” дополняется “защитой расстоянием”, основанной на зависимости интенсивности потока ИИ от расстояния до его источника, и “защитой временем” - минимизацией времени воздействия ИИ на персонал.
Таблица 1