18 июл. 2011 г.

[Человек] Уровни облучения человека в нормальных условиях и условиях, связанных с аварией на Чернобыльской АЭС

Указать уровни облучения населения категории Б, которое не работает непосредственно с источниками ионизирующего излучения, но проживает на территории, прилегающей к ядерно или радиационно опасным объектам и может подвергаться воздействию радиоактивных веществ и других источников излучения, применяемых в них или выделяемых во внешнюю среду, для нормальной обстановки достаточно трудно. Они зависят от совершенства средств радиационной защиты на АЭС, исследовательских реакторах, ускорителях, медицинских и промышленных облучательных установках, станциях для хранения и захоронения радиоактивных материалов, испытательных ядерных полигонах, экологической чистоты технологий предприятий атомной промышленности и т.п.

Население подвергается облучению от малоинтенсивных естественных и техногенных фоновых источников излучения (последние являются результатом антропогенной деятельности). Человек подвергается внешнему и внутреннему облучениям. Облучение от некоторых источников ионизирующего излучения, которому человек подвергается в естественных условиях в течение нескольких тысячелетий, исключить невозможно.

На открытой местности на уровне моря и для средних широт среднегодовая эффективная эквивалентная доза (ЭЭД), обусловленная внешним космическим излучением, составляет около 0,37 мЗв (37 мбэр). ЭЭД от внешних бета- и гамма-источников облучения земного происхождения (в основном естественного радионуклида калий-40 — бета- и гамма-излучателя с максимальной энергией бета-частиц 1,3 МэВ и гамма-квантов с энергией 1,46 МэВ и радионуклидов урана, тория и дочерних продуктов их распада, особенно радия, излучающих набор линий гамма-квантов с энергией от 0,09 до 2,62 МэВ), содержащихся в земной коре, составляет около 0,3 мЗв (30 мбэр). Среднегодовая эффективная эквивалентная доза от внутренних бета-, гамма- и альфа-источников облучения естественного происхождения, находящихся в теле человека (в основном радионуклид калий-40, присутствующий в мышечной ткани) и поступающих в организм с воздухом, водой и пищей (в основном радионуклид калий-40 и в меньшей степени - изотопы уранового и ториевого рядов), составляет около 0,4 мЗв (40 мбэр).
Рис. 1. Средние значения эффективных эквивалентных доз облучения, получаемых ежегодно отдельным лицом от природных источников излучения в районах с нормальным фоном и от искусственных источников излучения (по данным Международного Агентства по атомной энергии - МАГАТЭ)

Наиболее значительными источниками облучения являются радон-222 и радон-220, представляющие собой короткоживущие газообразные продукты распада природного урана-238 и тория-232. Радон (в основном радон-222) и дочерние продукты его радиоактивного распада (альфа-излучатели с энергией альфа-частиц около 5,5 МэВ), вдыхаемые с воздухом, подвергают радиационному воздействию в большей степени за счет альфа-излучения, клетки и ткани дыхательного тракта (рис. 1). Основную часть ЭЭД от радона [1,3 мЗв (130 мбэр)] человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении. Радон проникает из грунта через фундамент и пол или выделяется строительными материалами минерального происхождения (гранитом, глиноземом, фосфогипсом, кальций-силикатным шлаком, кирпичом из красной глины, отходами урановых рудников, используемыми в строительстве) . Опасность представляют попадание паров воды (вода из скважин) с высоким содержанием радона в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, например в ванной комнате, а также повышенная концентрация радона в кухне от плиты или в помещении с нагревательным элементом на природном газе. Другие источники внутреннего облучения (торон и продукты его распада, а также рубидий) вносят меньший вклад во внутреннее облучение за счет вдыхания с воздухом.

Таким образом, средняя эффективная эквивалентная доза, которую человек получает ежегодно от естественных источников излучения различных видов, составляет примерно 2,4 мЗв (240 мбэр), а за 70 лет жизни "среднего" человека будет равна примерно 0,17 Зв (17 бэр). Ранее среднее значение годовой ЭЭД принималось равным 2 мЗв.

Как видно из рис. 1, средняя эффективная эквивалентная доза внутреннего облучения примерно в 2,5 раза больше дозы внешнего облучения. Коллективная ЭЭД с учетом того, что население СССР составляет около 280 млн. человек, оценивается в 6,7 • 10^5 чел•Зв (6,7 х 10^7 чел • бэр).

Значения естественного радиационного фона (мощности эквивалентной дозы) колеблются в зависимости от местности или района города и в основном составляют 0,05—0,2 мкЗв/ч (5 - 20 мкбэр/ч) . В аномальных местах, где близко к поверхности подходят гранитные массивы, грунты или водные источники, содержащие повышенные концентрации естественных радионуклидов, вблизи домов, облицованных гранитом, достигает 0,4 мкЗв/ч (40 мкбэр/ч) и более высоких уровней. Кроме того, население Земли, проживающее в высоких широтах, ежегодно получает примерно в 2 раза большие дозы, чем население экваториальных областей, а население высокогорных районов - в 5—10 большие дозы, чем население, проживающее на территориях, находящихся на уровне моря. Однако Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) не имеет данных о влиянии повышенного естественного фона на смертность и здоровье людей.

Пребывание в помещении приводит к ослаблению уровня внешнего облучения. Коэффициент ослабления (экранирования) для каменных домов равен 10, а для деревянных - 2.

С другой стороны, здания увеличивают дозы облучения за счет радионуклидов, находящихся в строительных материалах, из которых они построены. Например, в кирпичных, каменных и панельных домах мощность дозы в 2-3 раза больше, чем в деревянных.

Однако человек не постоянно находится в помещениях. Обычно считают, что человек 80% времени находится в помещении и 20% вне его. На открытой местности и в сельских условиях, где пока еще преобладают деревянные дома, и в городских условиях, где в основном дома каменные, экранирование домами и другими зданиями различно. Поэтому коэффициент ослабления с учетом экранирования принимают равным 4 для городского населения и оставляют неизменным и равным 2 для сельского.

Внешний радиационный фон может быть увеличен в результате научно-технической деятельности человека. Это техногенный фон от ядерных испытаний, ядерных взрывов народнохозяйственного значения, широкого применения источников ионизирующих излучений в народном хозяйстве, медицине и постепенного загрязнения радионуклидами земли, воды, воздушной среды, растительности, предметов, металла, строительных и других материалов. Радиационный фон повышается за счет накопления золы и шлаков от ТЭЦ и печей, выбрасывания в окружающую среду радионуклидов с отходами атомной, горнодобывающей, нефтяной и газовой промышленности, увеличения запасов калийных удобрений и т.д.

Радиационный уровень, соответствующий естественному фону 0,1-0,2 мкЗв/ч, признано считать нормальным, уровень 0,2-0,6 мкЗв/ч считается допустимым, а уровень свыше 0,6-1,2 мкЗв/ч с учетом коэффициента экранирования считается повышенным.

В процессе жизни (во время отдыха, перелетов на самолетах, при медицинской диагностике и терапии, космических полетах в составе экипажа пассажиров, не являющихся космонавтами, например научных работников или технических специалистов, журналистов, корреспондентов и репортеров газет, журналов, радио, кино и телевидения, учителей или преподавателей, артистов и др.) отдельные лица подвергаются или могут подвергаться дополнительному облучению. Значения эффективной эквивалентной дозы для различных видов возможного облучения приведены в табл. 1.

Вклад в годовую эффективную эквивалентную дозу облучения радиоактивных выпадений в результате испытаний ядерного оружия не превышает 1 %, от атомной энергетики — менее 0,1 % естественного фонового облучения (см. рис. 1).

Годовые дозы медицинского облучения в разных странах зависят от уровня развития в них здравоохранения. В СССР на 1000 человек приходится в среднем около 958 рентгенологических исследований. Эффективная эквивалентная доза от всех видов таких исследований в среднем на одного человека составляет 1,5 мЗв/год (150 мбэр/год), что несколько больше среднемирового показателя.

Интенсивность радиационного риска для естественного радиационного фона или за счет медицинских рентгеновских процедур составляет около 2 • 10^(-5) в год, что соответствует смерти двух человек на 1 год действия источника на каждые 100 тыс. населения. Поэтому во всех случаях принимаются или должны быть приняты меры по ограничению облучения населения снижением дозы у отдельных лиц, подвергающихся облучению. В частности, это касается ограничения облучения при проживании на загрязненной местности, при медицинских рентгенорадиологических исследованиях населения, особенно беременных женщин (особенно на ранних стадиях беременности во время закладки органов и систем плода, т.е. на 7-15-й неделе беременности), детей и подростков. Причем следует учитывать, что чем моложе организм, тем при прочих равных условиях он более чувствителен к воздействию радиации. При неизбежности облучения должно выполняться требование поддерживать дозу "так низко, как это разумно достижимо" (в большинстве случаев значительно ниже дозовых пределов) с учетом экономических и социальных факторов при ограничении, что ни одно лицо не будет подвергаться чрезмерному риску. Это основная предпосылка в рекомендациях МКРЗ.

Таблица 1. Эффективные эквивалентные дозы облучения от различных естественных и техногенных источников излучения
Примечание. Компьютерная томография позволяет в 5-50 раз уменьшить дозы облучения при обследовании по сравнению с обычным рентгенодиагностическим методом.
Определенную опасность для отдельных лиц представляют приборы со светящимися шкалами, циферблатами (часы и т.п.), светящиеся указатели старого типа, детекторы дыма и т.д., если в них применены радиоактивные изотопы радия-226 или трития-3.

В месте с тем целесообразно знать, что раковые заболевания радиационной природы от всех источников облучения составляют менее 2% общего числа умирающих от всех опухолей. При дозах общего облучения всего тела до 80-100 бэр, полученных за короткий срок (часы, сутки), не возникают существенные изменения в общем состоянии здоровья, каким-либо образом влияющие на нормальное функционирование органов и систем организма, а также на работоспособность человека. Минимальная абсолютная летальная доза около 600 бэр.

Эти значения доз признаны МКРЗ. При промежуточных значениях доз наряду с процессами радиационного поражения в организме протекают и восстановительные процессы, зависящие от функционального состояния и степени поражения организма, а также от временных факторов (длительности, интенсивности, повторяемости и т.д.). Хроническая лучевая болезнь может развиваться при многолетнем облучении всего тела дозами 0,5-1 Зв/год (50-100 бэр/год) и более. Основным количественным критерием внутреннего облучения является годовое поступление, а внешнего - доза, полученная организмом в год (а не мощность дозы в определенный момент). Различий в последствиях от внешнего и внутреннего облучения при равных ЭЭД не наблюдается.

В последнее время МКРЗ и некоторые страны пересматривают санитарные нормы по уровням облучения. Например, в Великобритании на основе новых медико-биологических исследований Национальным управлением радиологической защиты рекомендованы следующие уровни облучения:
  • для населения предельно допустимая годовая доза облучения от радиоактивных выбросов одной АЭС в наиболее подверженной облучению группе не должна превышать 0,5 мЗв (50 мбэр) по сравнению с 1 мЗв (100 мбэр) в год (не считая дозы от медицинских исследований и естественного фона), рекомендованной МКРЗ в 1985 г.;
  • для персонала эквивалентная доза не должна превышать 15 мЗв (1,5 бэр) вместо 50 мЗв (5 бэр), также рекомендованной ранее МКРЗ.
Аварии на АЭС "Три Майл Айленд" в 1979 г. и ЧАЭС в 1986 г., инцидент в г. Гояния (Бразилия) в 1988 г., связанный с потерей и рассеянием в окружающей среде цезиевого источника, показали, что контролем радиационной обстановки и дозиметрическими измерениями на длительное время могут быть охвачены значительные территории и большие контингенты населения.

Остановимся на радиационной обстановке до и после аварии на Чернобыльской АЭС по внешнему облучению.

До аварии естественный радиационный фон в регионе ЧАЭС составлял 0,1-0,15 мкЗв/ч (10-15 мкбэр/ч).

Доза жителей г.Припяти до эвакуации не превысила 3-4 бэр. Радиоактивный выброс, произошедший в результате аварии, состоял из 20% иода-131 (Т1/2 = 8,1 сут, Eβмакс = 0,61 МэВ, Eγ = 0,16-0,7 МэВ), 13% цезия-137 (T1/2 = 27 лет, Eγ = 0,662 МэВ, Eβмакс = 0,52 МэВ), 10% цезия-134 (T1/2 = 2,3 года, Eβмакс =0,66 МэВ, Eγ = 0,8-2 МэВ), 4% стронция-90 (T1/2 = 28 лет, Eβмакс = 2,26 МэВ) и др.

Радиационное воздействие на людей определялось в основном радиоактивным облаком, гамма-излучением загрязненной осадками поверхности земли и растительности, а также радионуклидами, попавшими в органы дыхания и пищеварительную систему.

По данным карты мощности дозы гамма-излучения территории, прилегающей к ЧАЭС, и приведенным к 10.05. 1986 г., были определены изолинии эвакуации населения (> 5 мбэр/ч), зона отчуждения (20 мбэр/ч) и зона контроля (3-5 мбэр/ч) с временным отселением части населения (беременных женщин и детей).

Из зоны отселения и некоторых участков местности, прилегающих к ней, в первый год были эвакуированы жители 186 населенных пунктов (116 тыс.чел.).

Для населения районов, подвергшихся радиационному воздействию, были установлены аварийные пределы доз общего индивидуального облучения: за первый год до 10 бэр (5 бэр внешнего и 5 бэр внутреннего), за второй - 3 бэр и за третий год - 2,5 бэр. Индивидуальные дозы облучения, включая и внутреннее облучение, полученные к осени 1988 г. большинством жителей, составили в среднем 5,3 бэр. Около 60% ожидаемой коллективной дозы населения страны приходилось на внешнее гамма-облучение людей выпавшими на местность радионуклидами аварийного выброса. Среднегодовая ожидаемая доза облучения населения страны составила около 120 мбэр. Поскольку основным компонентом загрязнения в зоне контроля после проведения комплекса дезактивационных и других работ остались долгоживущие радионуклиды цезия-137 и частично стронция-90, Минздрав СССР в ноябре 1988 г. принял решение об установлении предела пожизненного облучения населения, проживающего на территории, подвергшейся загрязнению радиоактивными веществами в результате аварии на ЧАЭС (от момента аварии до 2060 г.), т.е. фактически "приемлемого риска", 35 бэр.

В связи с установлением указанного предела в качестве безопасного норматива загрязнения местности по цезию-137 придерживались значения 15 Ки/км2, а при выполнении дезактивации, медицинском контроле, завозе чистых продуктов и агромелиоративных мероприятий доза 35 бэр обеспечивается на загрязненных территориях и до 40 Ки/км^2.

Соотношение между уровнем радиоактивного загрязнения местности и уровнем мощности дозы на местности зависит от многих факторов: состава радионуклидов в наземном следе от аварийного выброса и его изменения во времени, выхода гамма-квантов при распаде радионуклидов, энергии гамма-квантов и бета-частиц, эффективности их регистрации детектором, способа обработки почвы, погодных условий (осадков, ветрового переноса почвы) и др. Оно определяется с точностью до коэффициента 2—3. Например, загрязнение местности только цезием-137 на уровне 1 Ки/км2 соответствует увеличению мощности дозы (она обычно измеряется на высоте 1 м от земли) на 3 - 10 мкбэр/ч.

За три послеаварийных года у 62,1 % населения зоны контроля дозы общего облучения оказались в пределах от 1 до 5 бэр, у 33,6% - 5- 10 бэр, у 3,1% - 10-15 бэр и у 1,2% населения - от 15 до 17,3 бэр.

В настоящее время радиационный фон на большей части региона составляет 20-30 мкбэр/ч. У 79,4% населения контролируемых районов предел 35 бэр будет выдержан; на территории, где проживает 14,1 % 20 населения, необходимо провести дополнительные мероприятия. Однако у 6,5% населения ожидаемая доза может превысить установленный предел, и поэтому рассматривается вопрос об отселении жителей этих населенных пунктов.

По проведенной оценке суммарные дозы внешнего и внутреннего облучения населения за 50-70 лет после аварии не превысят 20-30% дозы фонового облучения. Следует отметить, что если доза внешнего облучения поддается прогнозу, так как спад уровней радиации происходит по строгой закономерности с учетом радионуклидного состава, то доза внутреннего облучения обусловлена поступлением радионуклидов в организм, которое зависит ог многих мероприятий, проводимых после аварии, и ее прогноз весьма сложен.



0 коммент.:

Отправить комментарий

Понравился блог или статья? Поделить с друзьями в социальных сетях!
Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites More