Доза облучения. Для измерения количества поглощаемой энергии вводится понятие дозы излучения, или сокращенно дозы. Под дозой понимается количество поглощаемой энергии в единице объема облучаемого вещества. Таким образом, доза равна: D=E/V эрг/см^3, где D – доза излучения, E-поглощенная энергия в эргах и V – величина облучаемого объема в кубических сантиметрах. Энергия, поглощенная в единице объема облучаемого вещества за единицу времени, называется мощностью
дозы. Она равна: P=D/t эрг/см^3*сек, где P-мощность дозы, D- доза излучения, t – время облучения. Дозы рентгеновских и гамма-лучей измеряются в международных единицах – рентгенах. Рентген – такое количество рентгеновых или гамма-лучей, под действием которого в 1 см^3 воздуха (при t = 0 и нормальном атмосферном давлении ) образуются ионы, несущие заряд в одну электростатическую единицу каждого знака. Биологическое действие излучения
В результате воздействия ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы. При попадание радиоактивных веществ внутрь организма поражающее действие оказывают в основном альфа-источники, а затем и бетта-источники, т.е. в обратной наружному облучению последовательности. Альфа-частицы, имеющие небольшую плотность ионизации, разрушают слизистую оболочку, которая является слабой защитой внутренних органов по сравнению с наружным кожным
покровом. Существует три пути поступления радиоактивных веществ в организм: при вдыхание воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку во-первых, объем легочной вентиляции очень большой, а во-вторых, значения коэффициента усвоения в легких более высоки. Пылевые частицы, на которых сорбированы радиоактивные изотопы, при вдыхании воздуха через верхние дыхательные пути частично оседают в полости рта и носоглотке. Отсюда пыль поступает в пищеварительный тракт. Остальные частицы поступают в легкие. Степень задержки аэрозолей в легких зависит от их дисперсионности. В легких задерживается около 20% всех частиц; при уменьшении размеров аэрозолей величина задержки увеличивается до 70%. При всасывании радиоактивных веществ из желудочно-кишечного тракта имеет значение коэффициент резорбции, характеризующий долю вещества, попадающего из желудочно-кишечного тракта в кровь.
В зависимости от природы изотопа коэффициент изменяется в широких пределах: от сотых долей процента(для циркония, ниобия), до нескольких десятков процентов (водород, щелочно-земельные элементы). Резорбция через неповрежденную кожу в 200-300 раз меньше, чем через желудочно-кишечный тракт, и, как правило, не играет существенной роли. При попадании радиоактивных веществ в организм любым путем они уже через несколько минут обнаруживаются в крови. Если поступление радиоактивных веществ было однократным,
то концентрация их в крови вначале возрастает до максимума, а затем в течение 15-20 суток снижается. Концентрации в крови долгоживущих изотопов в дальнейшем могут удерживаться практически на одном уровне в течение длительного времени вследствие обратного вымывания отложившихся веществ. Эффект воздействия ионизирующего излучения на клетку – результат комплексных взаимосвязанных и взаимообусловленных преобразований. Конечный эффект облучения является результатом не только первичного повреждения клеток,
но и последующих процессов восстановления. Предполагается, что значительная часть первичных повреждений в клетке возникает в виде так называемых потенциальных повреждений, которые могут реализовываться в случае отсутствия восстановительных процессов. Реализация этих процессов способствуют процессы биосинтеза белков и нуклеиновых кислот. Пока реализация потенциальных повреждений не произошла, клетка может в них "восстановиться". Это, как предполагается, связано с ферментативными реакциями и обусловлено энергетическим обменом. Считается, что в основе этого явления лежит деятельность систем, которые в обычных условиях регулируют интенсивность естественного мутационного процесса. Ионизирующие излучения способны вызывать все виды наследственных перемен. Спектр мутаций, индуцированных облучением, не отличается от спектра спонтанных мутаций. Средства защиты организмов от излучения… Так, например, для защиты от воздуха, заражённого радиоактивными
частицами можно применять противогазы и респираторы (для шахтёров). Также есть общие методы зажиты такие как:  увеличение расстояния между оператором и источником;  сокращение продолжительности работы в поле излучения;  экранирование источника излучения;  дистанционное управление;  использование манипуляторов и роботов;  полная автоматизация технологического процесса;  использование средств индивидуальной
защиты и предупреждение знаком радиационной опасности;  постоянный контроль над уровнем излучения и за дозами облучения персонала. К средствам индивидуальной защиты можно отнести противорадиационный костюм с включением свинца. Лучшим поглотителем гамма-лучей является свинец. Медленные нейтроны хорошо поглощаются бором и кадмием. Быстрые нейтроны предварительно замедляются с помощью графита.
Скандинавская компания Handy-fashions.com занимается разработкой защиты от излучения мобильных телефонов, так, например, в этом (2003) году она представила жилет, кепку и шарф предназначенные для защиты от вредного изучения мобильных телефонов. Для их производства используется специальная антирадиационная ткань. Только карман на жилетке выполнен из обычной ткани для устойчивого приёма сигнала. Стоимость полного защитного комплекта от 300 долларов. З ащита от внутреннего облучения заключается в устранении непосредственного контакта работающих с радиоактивными частицами и предотвращение попадания их в воздух рабочей зоны. Необходимо руководствоваться нормами радиационной безопасности, в которых приведены категории облучаемых лиц, дозовые пределы и мероприятия по защите, и санитарными правилами, которые регламентируют размещение помещений и установок, место работ, порядок получения, учета и хранения источников излучения, требования
к вентиляции, пылегазоочистке, обезвреживанию радиоактивных отходов и др. Также для защиты помещений с персоналом, в Пензенской государственной архитектурно-строительной академии ведутся разработки по созданию «высокоплотной мастики для защиты от радиации». В состав мастик входят: связующее – резорцино-формальдегидная смола ФР-12, отвердитель – параформальдегид и наполнитель – материал высокой плотности.
Известно, что и в медицине для лечения рака применяется способ лучевой терапии, т.е. облучения раковых клеток. Облучение уничтожает раковые клетки, но убивает и только что пересаженные из костного мозга донора стволовые клетки. Решением этой проблемы занялся институт Паттерсона в Манчестере под руководством доктора Радж Чопра (Raj Chopra). Они усовершенствовали метод пересадки стволовых клеток донора больному, который
применяется в некоторых случаях при неэффективности стандартных схем. Этим клеткам была добавлена защита от лучевой терапии. Ученые предложили вводить при помощи вируса в донорские клетки специальный ген, который защищает их от повреждающего действия лучевой терапии. Манчестерские ученые, которым удалось на практике создать такие устойчивые к радиации клетки, надеются, что их присутствие в организме поможет активизировать противоопухолевый иммунитет. Также разрабатываются и законодательные меры защиты. С начала 1996 года в РФ действует Закон «О радиоактивной безопасности населения». Принципиальная основа Закона РФ заключается в новой стратегии радиационной защиты. Атомное оружие. Атомное оружие – самое мощное оружие на сегодняшний день, находящееся на вооружении пяти стран-сверхдежав: России, США, Великобритании,
Франции и Китая. Существует также ряд государств, которые ведут более-менее успешные разработки атомного оружия, однако их исследования или не закончены, или эти страны не обладают необходимыми средствами доставки оружия к цели, что делает его бессмысленным. Индия, Пакистан, Северная Корея, Ирак, Иран имеют разработки ядерного оружия на разных уровнях, ФРГ, Израиль, ЮАР и Япония теоретически обладают необходимыми мощностями для создания ядерного оружия
в сравнительно короткие сроки. Трудно переоценить роль ядерного оружия. С одной стороны, это мощное средство устрашения, с другой – самый эффективный инструмент укрепления мира и предотвращения военного конфликтами между державами, которые обладают этим оружием. С момента первого применения атомной бомбы в Хиросиме прошло 52 года. Мировое сообщество близко подошло к осознанию того, что ядерная война неминуемо приведет к глобальной
экологической катастрофе, которая сделает дальнейшее существование человечества невозможным. В течение многих лет создавались правовые механизмы, призванные разрядить напряженность и ослабить противостояние между ядерными державами. Так например, было подписано множество договоров о сокращении ядерного потенциала держав, была подписана Конвенция о Нераспространении Ядерного Оружия, по которой страны-обладателя обязались не передавать технологии производства этого оружия другим странам, а страны, не имеющие ядерного оружия, обязались не предпринимать шагов для его разработки; наконец, совсем недавно сверхдержавы договорились о полном запрещении ядерных испытаний. Очевидно, что ядерное оружие является важнейшим инструментом, который стал регулирующим символом целой эпохи в истории международных отношений и в истории человечества. Атомные бомбы, тротиловый эквивалент которых равен 1- 50 тыс. т, относят к классу тактических атомных
бомб и предназначают для решения оперативно-тактических задач. К тактическому оружию относят также артиллерийские снаряды с атомным зарядом мощность 10 – 15 тыс. т. и атомные заряды (мощностью около 5 – 20 тыс. т) для зенитных управляемых снарядов и снарядов, используемых для вооружения истребителей. Атомные и водородные бомбы мощностью свыше 50 тыс. т относят к классу стратегического оружия. Нужно отметить, что подобная классификация атомного оружия является лишь условной, поскольку
в действительности последствие применения тактического атомного оружия могут быть не меньшими, чем те, которые испытало на себе население Хиросимы и Нагасаки, а даже большими. Сейчас очевидно, что взрыв только одной водородной бомбы способен вызвать такие тяжелые последствия на огромных территориях, каких не несли с собой десятки тысяч снарядов и бомб, применявшихся в прошлых мировых войнах. А нескольких водородных бомб вполне достаточно, чтобы превратить в зону пустыни огромные
территории. Ядерное оружие подразделяется на 2 основных типа: атомное и водородное (термоядерное). В атомном оружии выделение энергии происходит за счет реакции деления ядер атомов тяжелых элементов урана или плутония. В водородном оружии энергия выделяется в результате образования (или синтеза) ядер атомов гелия из атомов водорода. Атомные электростанции Получение ядерной энергии в больших количествах впервые было достигнуто в цепной реакции деления ядер урана. Когда изотоп уран-235 поглощает нейтрон, ядро урана распадается на две части и при этом вылетают два – три нейтрона. Если из числа нейтронов, образующихся после каждого акта деления, в следующем участвует в среднем более одного нейтрона, то процесс экспоненциально нарастает, приводя к неуправляемой цепной реакции. Для преобразования ядерной энергии в электрическую этот процесс необходимо замедлить и сделать управляемым; тогда его можно использовать для получения тепла, которое затем превращается в электричество.
Ядерный реактор – это своего рода “печка”. Вероятность деления ядра урана-235 велика, если последний движется сравнительно медленно (со скоростью около 2 км/c). Для замедления нейтронов в ядерный реактор помещают специальные материалы, называемые замедлителями. Ядерные реакторы: классификация. Ядерные реакторы можно классифицировать по типу применяемых в них замедлителей: реакторы на графите, на воде и на тяжелой воде.
Тяжелой называется вода, в которой обычный водород заменен его тяжелым изотопом – дейтерием. Тяжелая вода поглощает значительно больше электронов, чем обычная. Для поддержания цепной реакции необходимо определенное количество делящегося вещества. Если в реакторе теряется в результате поглощения или испускания больше нейтронов, чем возникает, то реакция не будет самоподдерживающейся. Если же, наоборот, нейтронов возникает больше, чем теряется,
то реакция становится самоподдерживающейся и нарастающей. Минимальное количество вещества, обеспечивающее самоподдерживающееся протекание реакции, называется критической массой . Для нормальной работы ядерного реактора поток нейтронов должен поддерживаться постоянным на требуемом уровне. Режим работы реактора регулируют, вдвигая и выдвигая стержни из поглощающего материала. Чернобыльская авария и ее последствия Чернобыль. В ночь на 26 апреля 1986 г. один из реакто¬ров АЭС взорвался от давления пара. На реакторе возник пожар. Из разрушенного реактора и от разбросанных взрывом его радио¬активных обломков исходило интенсивное излучение. Почти две недели выбрасывались радиоактивные вещества, которые разнесло ветром на многие сотни и тысячи километров. Их осаждению на почву способствовали дожди, вызывая "пятнис¬тость" радиоактивного загрязнения. Обширные территории надол¬го оказались загрязненными радиоактивными нуклидами.
Чернобыльская катастрофа по своим последствиям влияния на жизни людей и природу относится к экологическим катастрофам планетарного масштаба. Вот горькие факты: высокую дозу облучения получили 20 млн. чел.; погибли десятки тысяч от лучевой болезни; нанесен материальный ущерб 4,8 млн. чел.; перемена места жительства коснулась 200 тыс. чел.; заражена Территория на 130 тыс. м2. Радиоактивный йод сделал свое черное дело. В первые месяц-два он приводил к облучению щитовидной железы.
Потом радио¬активный йод исчез из-за своего распада. В организм людей радиоактивный йод попадал поначалу с вды¬хаемым воздухом, позже – с молоком и молочными продуктами. Попав внутрь, он активно захватывался из крови щитовидной железой, приводя к местному облучению в дозах, способных по¬влиять на функции этого органа. К сожалению, высокие дозы на щитовидную железу получили многие тысячи людей.
При этом сильнее взрослых от облучения щитовидной железы пострадали дети. После облучения щитовидной железы временно нарушается вы¬работка ею гормонов, регулирующих важные стороны жизнедея¬тельности организма. У некоторых функция щитовидной железы может нарушиться надолго, привести к длительно протекающему заболеванию. Облучение всего тела, а также таких органов, как легкие и ко¬сти, за счет долгоживущих радионуклидов, началось вскоре после аварии, создастся радиационный риск отдаленных последствий дня проживающих там людей. Борьба ученых за мирный атом Во второй половине XX века человечество столкнулось с опасностью радиационного загрязнения окружающей природной среды, которая поставила под угрозу существование всего живого на Земле. О последствиях радиоактивного загрязнения международная общественность хорошо информирована. Описания трагических последствий атомных взрывов в
Японии, выступления против испытаний ядерного оружия широко известны. Принятие международно-правовых мер против испытаний ядерного оружия встречает активную поддержку. Основным актом, решающим задачу предотвращения радиоактивного загрязнения среды является Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой, который был подписан 5 августа 1963 г. в Москве и в котором в настоящее время участвует более 10 государств.
Московский Договор оказал благоприятное воздействие на состояние радиоактивного фона Земли, радиоактивность нашей планеты снизилась. Однако после серии взрывов в атмосфере, проведенных в 1969—1970 гг. Францией и КНР содержание стронция-90 в атмосфере вновь поднялось на 20 процентов. Дают о себе знать и подземные ядерные взрывы, которые еще не запрещены. Явления, сопутствующие взрывам атомных и водородных бомб, влияют на погоду, являются причиной изменения
направления ветров, внезапных ливней, бурь и паводков. По мнению ученых, ядерные взрывы изменяют напряженность электрического поля атмосферы и могут стать серьезной причиной климатических нарушений, в частности неожиданных похолоданий в районах, где обычно низкие температуры не наблюдались. Доказано, что ядерные взрывы на поверхности Земли и в атмосфере не только отрицательно отражаются на здоровье ныне живущих людей, но и угрожают последующим поколениям. Все эти обстоятельства диктуют необходимость дальнейшей последовательной борьбы за полное запрещение ядерных испытаний, а также принятие необходимых мер защиты окружающей среды от загрязнения в результате мирного использования атомной и ядерной энергии. Проблема предотвращения и устранения радиоактивного загрязнения природной среды проявилась в новых драматических чертах после аварии на Чернобыльской
АЭС 26 апреля 1986 г. Авария подтолкнула и правовую сферу ядерной безопасности, вызвав к жизни, помимо прочего, большой комплекс новых международных экологических правоотношений. В частности 26 сентября 1986 г. в Вене были приняты Конвенция об оперативном оповещении о ядерной аварии и Конвенция о помощи в случае ядерной аварии или радиационной аварийной ситуации.
Участники конвенций взяли на себя обязательства строго следить за состоянием ядерных объектов, а в случае возникновения ядерных аварий или аварийных ситуаций, наряду с принятием защитных мер, немедленно оповещать другие договаривающиеся стороны. Они обязались также оказывать разнообразную техническую, социальную и иную помощь (оперативно и в долгосрочном контексте) тем государствам и народам, которые оказались жертвами ядерной аварии или аварийной ситуации.
Было принято и осуществляется множество программ, связанных с реализацией международных экологических правоотношений в этой области развития атомной энергетики и обеспечения радиационной безопасности.