Источники и особенности радиационного загрязнения окружающей среды

Федеральное агентство по образованию

Государственное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский Торгово-Экономический Институт

Кафедра Физического Воспитания и БЖД

Реферат

на тему:

ВлИсточники и особенности радиационного загрязнения окружающей средыВ»

Выполнил: студент группы 343 Бичан Георгий

Проверил: Волокобинский М.Ю.

СПб.

2008

CОДЕРЖАНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ

2, ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ЧЕЛОВЕКА. БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

3. СРЕДСТВА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАДИАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА

1. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ

АДИОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ

Источники радиации разделяют на естественные и искусственные (техногенные), созданные человеком. Ниже описываются основные источВнники ионизирующего, излучения (ИИЙ), а также тот вклад, который они вносят, в среднем, в облучение населения.

Космическая радиация и космические радионуклиды. Космическое пространство пронизывается ионизирующим излучением различного проВнисхождения и энергии. Первичная космическая радиация солнечного или галактического происхождения состоит, в основном, из протонов с энергиВней, изменяющейся в очень широком диапазоне. Вторичная космическая радиация включает продукты взаимодействия первичной радиации и атмоВнсферы Земли. Глобальная годовая эффективная доза от космической раВндиации на одного человека составляет около 0,38 мЗв (38 мбэр), однако сильно зависит от абсолютной высоты (например, около 0,27мЗв (27 мбэр) на уровне моря (г. Мехико) и около 2 мЗв (200 мбэр) на высоте 3,9 км над уровнем моря (Ла-Пас, Боливия)). Космическое излучение в результате взаимодействия с элементами в атмосфере образует разнообразные радиоВннуклиды. Наиболее значимым является углерод-74, который, попадая в орВнганизм, приводит к образованию годовой индивидуальной эффективной дозы около 0,012мЗв (1,2мбэр) [1].

Земная радиация. Только долгоживущие радионуклиды с периодом полураспада, соизмеримым с возрастом Земли, до сих пор существуют в ее веществе. Воздействие земной радиации может осуществляться тремя пуВнтями: прямое воздействие внешнего облучения, внутреннее облучение при потреблении пищи и внутреннее облучение при вдыхании воздуха. ГодоВнвая индивидуальная эффективная доза от внешнего облучения составляет около 0,46мЗв (46мбэр), хотя эта величина может значительно изменяться в зависимости от местных геологических условий; в некоторых регионах доза может оказаться больше в 10 раз, а для ряда ограниченных территоВнрий - в 100 раз. Доза, вызванная поступлением естественных радионуклиВндов из воздуха, продуктов питания и воды (исключая вдыхания радона), составляет около 0,23 мЗв (23 мбэр); калий-40 вместе с радионуклидами уранового и ториевого рядов составляет около 75% от этой дозы. Доза от калия-40 варьируется обычно незначительно, тогда как доза от урана и тоВнрия может изменяться значительно [2]

Радон представляет собой наиболее опасный природный источник радиации [3]. Он является инертным газом и представлен двумя изотопаВнми: радоном-222, радиологически наиболее значимым (продукт распада радия-226), и радоном-226, который часто называют тороном (продукт распада радия-225). Уровень концентрации радона в помещениях зависит от скорости его образования, определяемой концентрацией радия-226 в почве и других материалах, а также от интенсивности, с которой он переВнносится в воздух помещений и удаляется из них. На эти процессы влияют многие факторы (местные геологические условия, характеристики почвы, строительные материалы, тип постройки, тип вентиляционной системы и т.д.). В зависимости от этих факторов эффективная доза от вдыхания радо-на-222 и его дочерних продуктов оценивается в 1,2 мЗв (120 мбэр) и приВнмерно в 0,07 мЗв (7 мбэр) - от вдыхания торона. Однако в некоторых геоВнграфических районах индивидуальная доза может в 10 раз превышать среднюю. Особенности геологического строения земной коры в регионе, а также тип постройки могут оказаться причиной увеличения дозы внутри помещения в несколько сот раз по сравнению со средними значениями. Поэтому снижение поступления радона в помещение является одной из главных задач в области радиационной экологии.

Основным путем решения этой задачи является оценка потенциальВнной радоноопасности территорий застройки с целью определения требуеВнмой радонозащиты зданий и сооружений. Концептуально подход к оценке потенциальной радоноопасности очевиден. Он должен быть основан на анализе фактических значений объемной активности (OA) радона в воздуВнхе помещений, изучении зависимости между плотностью потока радона с поверхности грунта и OA радона в помещениях и, наконец, установлении закономерностей процесса выделения радона с поверхности земли.

Искусственные источники. Определение групп населения, подверВнгающихся воздействию облучения от искусственных источников, и оценка степени этого облучения производятся исходя из сведений о способе проВнизводства этих источников и характере их использования. Персонал, непоВнсредственно связанный с производством и применением источников раВндиации, подвергается воздействию облучения в процессе работы. НаселеВнние подвергается как прямому (например, в медицине), так и косвенному (например, в результате выброса радиоактивных материалов в окружаюВнщую среду при штатной работе ядерных установок или в аварийных сиВнтуациях) воздействию.

В медицине ионизирущее излучение широко применяется как для диагностики, так и при лечении травм и заболеваний (рис.1). ИндивидуВнальная годовая эффективная доза в Европе при диагностике (рентгеновское излучение при медицинских обследованиях) составляет около 1,1 мЗв (ПО мбэр). Средние дозы в европейских странах сильно меняются (от 0,4 до 1,6 мЗв, или 40-160 мбэр). Индивидуальная эффективность терапии составляет около 0,7 мЗв (70 мбэр) (исключая воздействие на органа или ткани, спеВнциально подвергшиеся терапии) и значительно меняется по странам.

Атмосферные испытания ядерного оружия. Атмосферные испыВнтания ядерного оружия начались в 1945 г. и продолжались до 80-х гг.; боВнлее интенсивные периоды испытаний приходились на 50-е годы и начало 60-х годов. В результате таких испытаний в атмосферу были выброшены огромные количества радиоактивных продуктов. Прежде чем выпасть на земную поверхность, они равномерно рассеялись в стратосфере в глобальВнном масштабе. Во время испытаний ядерного оружия в атмосферу выбраВнсывались самые разнообразные продукты деления, образовавшиеся при взрыве, но современное глобальное загрязнение представлено наиболее долгоживущими радионуклидами. В основном это цезий-737 и стронций-90, имеющие период полураспада около 30 лет. Наиболее значительное облучение происходило в периоды испытаний ядерного оружия; с прекраВнщением испытаний в 60-х гг. оно сильно уменьшилось. Индивидуальная годовая эффективная доза в 7996 г. на 40-50В° северной широты (где уровни глобального загрязнения самые высокие) составляет около 0,009 мЗв (0,9 мбэр); при этом основной вклад вносит цезий-757 [4].Удобрения. Большинство разрабатываемых фосфатных месторождений содержат уран в довольно высокой концентрации. В процессе добычи и переработки руды выделяется радон. Удобрения также радиоактивны и содержащиеся в них радиоизотопы проникают из почвы в пищевые культуры. Радиоактивное загрязнение в этом случае обычно незначительно, но возрастает, если удобрения вносят в землю в жидком виде или содержащие фосфаты вещества скармливают скоту.ВаВаВаВаВаВаВа

Другие источники. К другим источники облучения относится проВнизводство атомной энергии в мирных и военных целях, исключая топливВнный цикл (добыча урана, его обогащение, изготовление топлива, работа реактора, регенерация топлива и т.д.), производство ядерного оружия и раВндиоизотопов, падение спутников с ядерными двигателями, использование промышленных источников радиации (например, промышленная радиоВнграфия, стерилизация, скважинный каротаж) и т.д. В целом, за исключениВнем крупных аварий (таких как Чернобыльская), влияние этих источников на формирование полной индивидуальной дозы по сравнению с другими источниками облучения невелико. По состоянию на конец 80-х - начало 90-х гг. годовая индивидуальная эффективная доза, вызванная производстВнвом атомной энергии, оценивается в 0,1 мкЗв, а вызванная производством радиоизотопов - в 0,02 мкЗв. Несколько более высокие дозы получают люВнди, проживающие вблизи ядерных установок. Так, проживающие вблизи работающих ядерных реакторов, могут получить дозу до 1-20 мкЗв, проВнживающие вблизи крупных регенерационных установок - до нескольких сот мкЗв (несколько десятков мбэр). Источником облучения являются и многие общеупотребительные предметы, содержащие радиоактивные веВнщества. Едва ли не самый распространенный - часы со светящимся циферВнблатом. Они дают годовую дозу, в 4 раза превышающую обусловленную утечками на АЭС. Обычно при изготовлении таких часов используют раВндий, что приводит к облучению всего организма, хотя на расстоянии 1 мот циферблата излучение в 10 ООО слабее, чем на расстоянии 7 см. Сейчас пыВнтаются заменить радий тритием, облучение от которого меньше. РадиоакВнтивные изотопы используют также в светящихся указателях входа-выхода, компасах, телефонных дисках, прицелах и т.д.

При изготовлении особо тонких оптических линз применяют торий, который может привести к существенному облучению хрусталика глаза. Для придания блеска искусственным зубам широко используется уран, коВнторый может служить источником облучения тканей полости рта.

Источниками рентгеновского излучения являются цветные телевиВнзоры, однако при правильной настройке и эксплуатации дозы облучения от современных их моделей ничтожны. При ежедневном просмотре передач по 4 ч доза за год составит 7 мбэр. Рентгеновские аппараты для проверки багажа пассажиров в аэропортах также практически не вызывают облучеВнния пассажиров.

Расчетные годовые дозы облучения человека показаны на рис.2 [5].

В результате реализации в послевоенные десятилетия широкомасВнштабных программ использования атомной энергии в целях развития воВненной техники и мирных технологий существенно возросло влияние анВнтропогенных источников радиоактивных загрязнений окружающей среды.

■ земная радиация

■ космическая радиация

Рис. Расчетные годовые дозы облучения человека: 1- космические лучи (0,37мЗв); 2 - радионуклиды (0,015 мЗв); 3 - калий-*0 (0,33 мЗв); 4 - другие элементы (из серии V-238, Th-232) (0,4мЗв); 5-радон (1,3 мЗв); 6 - рубидий 87 (0,006мЗв)

Так, только на Центральном (Новая Земля) и Семипалатинском исВнпытательных полигонах за это время было произведено 586 ядерных взрыВнвов (атмосферных, подводных и подземных). Общее же количество ядерВнных испытаний и взрывов за период с 1949 по 1990 годы составило 715 [б].

По данным Госатомнадзора России, в настоящее время на территоВнрии России расположено свыше 60 радиационно-опасных для населения и окружающей среды промышленных объектов, главным образом, предприВнятий ядерно-топливного и ядерно-оружейного циклов. К концу 1993 года на территории России работало 9 атомных электростанций с 29 энергоблоВнками и реакторами различных типов. На Европейской части России атомВнными электростанциями вырабатывается около 25% всей электроэнергии. Поскольку более эффективной альтернативы атомной энергетике в наВнстоящее время нет, в ближайшей перспективе предусматривается увеличеВнние доли атомных электростанций в выработке электроэнергии до 35-37 %.

С ростом количества ядерных реакторов и взаимодействующих с ними обогатительных комбинатов повышается опасность того, что число стран, владеющих ядерным оружием, увеличивается [7]. Именно по этой причине была создана международная организация под эгидой ООН-МАВнГАТЭ (Международное Агентство по Атомной Энергии). Потенциал разВнрушающего военного применения ядерных технологий привел общественВнность к учреждению дорогого и сложного органа контроля.

Вместе с тем, атомные электростанции являются потенциальными источниками катастрофической радиоэкологической опасности - особенВнно в случае запроектных аварий с разрушением активной зоны реакторов (6-7-й класс по шкале МАГЛТЭ). Примером такой аварии является авария на Чернобыльской АЭС (1986 г.) (рис.3), приведшая к крупномасштабным загрязнениям окружающей среды в 12 областях с населением более 5 млн.' человек только на территории Российской Федерации, большим материВнальным потерям, серьезным медико-биологическим и социально-экономиВнческим последствиям. Суммарная активность всего радиоактивного матеВнриала, выбросы которого произошли во время аварии, в настоящее время составляет, согласно оценкам, около 12В»10¹⁸ Бк, включая около 6-7В»10¹⁸ Бк активности инертных газов (количество конкретного радионуклида выраВнжается количественной величиной "активность", которая соответствует числу спонтанных ядерных превращений, испускающих излучение в едиВнницу времени). В выбросах содержалось около 3-4% топлива, находившеВнгося в реакторе во время аварии, а также до 100% инертных газов и 20-60% летучих радионуклидов. Эта современная оценка активности содержащеВнгося в выбросах материала превышает оценку активности, предложенную СССР, которая была сделана на основе суммирования активности матеВнриала, выпавшего на территории стран бывшего СССР [8]. ТридцатикилоВнметровая зона повышенного риска вокруг Чернобыля обрекла город на неВнопределенное будущее без каких-либо надежд на восстановление внутри десятикилометровой зоны. По подсчетам советского правительства, ущерб от катастрофы составил более 14 миллиардов долларов. Западные источВнники называют более высокие цифры [9]. По официальным данным, к апВнрелю 2000 года количество погибших в результате Чернобыльской катастВнрофы составило порядка 55 ООО человек. По масштабам воздействия на окВнружающую среду, здоровье и экономику Чернобыль также остается самой большой аварией в истории атомной индустрии.

Значительную группу радиационно-опасных объектов составляют объекты Минобороны России, в том числе атомные подводные лодки и специальные виды вооружений.

В процессе функционирования радиохимических предприятий, атомных реакторов АЭС, судов атомного флота и некоторых других ядерно-физических установок образуется большое количество радиоактивных отходов и отработанных материалов. Интенсивность накопления радиоакВнтивных отходов возрастает в связи с истечением плановых сроков эксплуаВнтации энергетических ядерных реакторов, снятием с вооружения большого количества атомных подводных лодок и ликвидацией значительного колиВнчества ядерных боеголовок.

Проблема безопасного обращения с радиоактивными отходами и наВндежной защиты биосферы от их воздействия до сих пор не нашла удовлеВнтворительного решения. Временные хранилища, в которых они сегодня находятся, не всегда отвечают требованиям безопасности.

Так, в результате ряда инцидентов, связанных с неудовлетворительВнным обращением с радиоактивными отходами в Челябинском производстВнвенном объединении "Маяк", оказались существенно загрязненными неВнсколько районов Челябинской и Свердловской областей, в которых прожиВнвает более полумиллиона человек. Аналогичная ситуация имела место и в г. Виндскейл (переименован в Сэллафилд) в Великобритании [10]. ПоэтоВнму хранилища радиоактивных отходов и места их захоронения требуют тщательного наблюдения и контроля как потенциальные высокоактивные источники радионуклидного загрязнения среды.

Старение оборудования, финансовые и материально-технические трудности в проведении плановых профилактических и ремонтных работ, снижение уровня технологической дисциплины, отток квалифицированВнных кадров приводят к повышению вероятности возникновения аварийных ситуаций на радиационно-опасных объектах.

Внедрение радиационных технологий и методов в промышленность, медицину и науку привело к широкому распространению радиоизотопных источников. В настоящее время примерно в 13 тысячах учреждений и предприятий эксплуатируются источники ионизирующих излучений. ОбВнщее их количество по данным Госатомнадзора России превышает 700 тыВнсяч единиц, а активность некоторых из них достигает десятков кКюри. Как свидетельствует международная практика, такие источники могут быть причиной серьезных радиационных ситуаций, причиняющих значительВнный вред здоровью населения и окружающей среде. Социально-полиВнтические и экономические изменения в стране создали дополнительные предпосылки для возникновения радиоэкологических ситуаций, связанных с попаданием радиоактивных веществ этих источников в окружающую среду в результате небрежного обращения с ними или преднамеренного вскрытия изотопных источников.

Во все более возрастающих масштабах осуществляются перевозки радиационно-опасных грузов по территории страны, в том числе в связи с реализацией программы частичного уничтожения ядерного оружия в соотВнветствии с международными договоренностями. Существенное увеличение общего числа случаев нарушения правил безопасности на транспорте, отВнмечаемое в последнее время в стране из-за падения уровня трудовой и техВннологической дисциплины, требует повышения эффективности радиационВнного контроля на транспорте.

В настоящее время создалась реальная угроза радиоактивного загВнрязнения морей в экономической зоне страны. В декабре 1992 года Россия официально признала факты захоронения радиоактивных отходов и отраВнботанных ядерных реакторов атомных подводных лодок и ледоколов на дне морей. По состоянию на начало 1993 года в 20 местах захоронения в Баренцевом, Охотском, Карском и Японском морях затоплено 17 ядерных реакторов, несколько сотен контейнеров с радиоактивными отходами и слиты тысячи кубометров жидких радиоактивных отходов. Радиоактивное загрязнение омывающих Россию морей обусловлено также сбросами и заВнхоронениями радиоактивных отходов Японией (Японское море), Англией, Францией и Бельгией (Балтийское, Баренцево и Карское моря). КонтрольВнные замеры, проводимые радиологическими службами Северного и ТихоВнокеанского флотов, фиксируют превышения фоновых уровней по цезию-137 до 10-15 раз, а также появление других техногенных радионуклидов (например, кобальт-60), что может быть связано с процессами разрушения конструкционных элементов затопленных реакторов с невыгруженным тоВнпливом. Следует отметить, что официальное признание фактов морских захоронений и сливов радиоактивных отходов означает и принятие РоссиВней ответственности за ликвидацию их возможных последствий.

Одним из источников возможных радиационных загрязнений терриВнтории страны являются трансграничные (главным образом атмосферные) переносы радиоактивных веществ с сопредельных территорий. Примером могут быть систематически фиксируемые выпадения радиоактивных заВнгрязнений в различных местах нашей территории после проведения проВндолжающихся до сих пор испытательных ядерных взрывов на полигоне Лобнор, расположенном на примыкающей территории Китая. Всего там было произведено около 50 ядерных взрывов [11].

Радионуклидное загрязнение окружающей среды происходит также в результате проникновения в нее и радионуклидов естественного происВнхождения. К источникам таких загрязнений и соответствующих дозовых нагрузок на население относятся тепловые электростанции, работающие на угле. По данным сравнительных исследований, уровни дозовых нагрузок от этих станций могут в десятки раз превышать уровни, создаваемые атомВнными станциями при их нормальной эксплуатации. Активность радионук-лидных выбросов крупных электростанций, работающих на угле, составВнляет от 8 до 20 Кюри в сутки.

Источниками радиоактивного загрязнения, территорий и поверхноВнстных вод естественными радионуклидами являются также отвалы горных пород на горнодобывающих и перерабатывающих предприятиях. Причем радиоэкологическую опасность представляют не только предприятия по добыче и переработке расщепляющихся материалов, но и предприятия доВнбычи неурановых руд и органических энергоносителей. Отмечены случаи крупномасштабных радиационных загрязнений естественными радионукВнлидами в районах добычи нефти и газа (например, на нефтепромыслах Ставропольского края). Добавим к этому усиливающуюся политическую нестабильность в мире. Все это означает, что вторая глобальная авария АЭС чернобыльского масштаба может случиться в пределах 10-20 лет [12]. Это вызывает необходимость организации действенного контроля за техВнногенным проникновением радионуклидов естественного происхождения в биосферу.

Таким образом, представленные материалы позволяют констатироВнвать, что опасность, которую представляет собой ионизирующее излучеВнние, обуславливает необходимость осуществления не просто контроля, а непрерывного наблюдения (мониторинга), как за источниками ионизиВнрующих излучений, так и за их распространением в окружающей среде.

2, ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ЧЕЛОВЕКА.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАДИАЦИОННОЙ

БЕЗОПАСНОСТИ

Жизнь на Земле возникла и развивалась на фоне ионизирующей раВндиации. Поэтому биологическое действие ее не является каким-то новым раздражителем в пределах естественного радиационного фона. Считают, .что, часть наследственных изменений и мутаций у животных и растений связана с радиационным фоном [13].

В основе повреждающего действия ионизирующих излучений лежит комплекс взаимосвязанных процессов. Ионизация и возбуждение атомов и молекул дают начало образованию высокоактивных радикалов, вступаюВнщих в последующем в реакции с различными биологическими структураВнми клеток. В повреждающем действии радиации важное значение имеют возможный разрыв связей в молекулах за счет непосредственного действия радиации, а также внутри- и межмолекулярной передачи энергии возбужВндения. В последующем развитие лучевого поражения проявляется в наруВншении обмена веществ с изменением соответствующих функций.

Реакция человеческого организма на ионизирующее облучение завиВнсит от дозы и времени облучения, размера поверхности тела, подвергшегоВнся облучению, типа излучения и мощности дозы. Степень чувствительноВнсти человеческих тканей к облучению различна. Чувствительность их в порядке уменьшения следующая: кроветворные органы, половые органы, ткань кожного покрова внутренних и наружных органов, ткань мозга и мышечная ткань, костные и хрящевые клетки, клетки нервной ткани. Чем моложе человек, тем выше его чувствительность к облучению. Человек в возрасте 30-50 лет наиболее устойчив к облучению.

Для категорий облучаемых лиц устанавливаются три класса норма-
тивов:ВаВаВаВаВаВаВаВаВа '

- основные пределы доз (ПД), приведенные в табл.1;

- допустимые уровни монофакторного воздействия (для одного раВндионуклида, пути поступления или одного вида внешнего облучения), явВнляющиеся производными от основных пределов доз: пределы годового поступления (Я/77), допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА), среднегодовые удельные активности (ДУА) и другие;

- контрольные уровни (дозы, уровни, активности, плотности потоков и др.). Их значения должны учитывать достигнутый уровень радиационной безопасности и обеспечивать условия, при которых радиационное воздейВнствие будет ниже допустимого [14].

Устанавливаются следующие категории облучаемых лиц:

- персонал (группы ,4 и Б);

- все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.

- Таблица 1

Нормируемые	Пределыдоз
величины*	Персонал (группа А)**	Население
Эффективная доза	20 мЗв в год в среднем	1 мЗв в год в среднем
	за любые последовательные	за любые последователь-
	5 лет, но не более 50мЗв	ные 5 лет, но не более
	в год	5мЗввтод
Эквивалентная доза за год:
в хрусталике глаза***	150мЗв	15мЗв

Вместе с этим смотрят:

РЖнформацiйнiсть як фактор ризику. Операцiя "Паганель"

РЖонiзуюче випромiнювання та його вплив на органiзм

Аварii на хiмiчно небезпечних об'iктах

Анализ вредных и опасных факторов на примере деятельности реставраторов произведений Графики Всероссийского художественного научно-реставрационного центра имени академика И.Э. Грабаря

Анализ государственных нормативных требований охраны труда, установленных действующим законодательством