Радиация, ее воздействие на человека

 

Выход некоторых продуктов деления при ядерном взрыве.
Элемент	Заряд	Период полураспада	Выход на одно деление,%	Активность на 1 Мт, (1015 Бк)
Стронций-89	38	50.5 сут	2.56	590
Стронций-90	38	28.6 лет	3.5	3.9
Цирконий-95	40	64 сут	5.07	920
Рутений-103	44	39.5 сут	5.2	1500
Рутений-106	44	368 сут	2.44	78
Иод-131	53	8 сут	2.90	4200
Цезий-136	55	13.2 сут	0.036	32
Цезий-137	55	30.2 лет	5.57	5.9
Барий-140	56	12.8 сут	5.18	4700
Церий-141	58	32.5 сут	4.58	1600
Церий-144	58	284 сут	4.69	190
Водород-3	1	12.3 лет	0.01	2.6·10-2

 

9. Атомная энергетика 

 Источником облучения, вокруг  которого ведутся наиболее интенсивные  споры, являются атомные электростанции. Преимущество атомной энергетики  состоит в том, что она требует  существенно меньших количеств  исходного сырья и земельных  площадей, чем тепловые станции (табл.24), не загрязняет атмосферу дымом  и сажей. Опасность состоит в  возможности возникновения катастрофических  аварий реактора, а также в  реально не решенной проблеме  утилизации радиоактивных отходов  и утечке в окружающую среду  небольшого количества радиоактивности.

К концу 1984 г. в 26 странах работало 345 ядерных реакторов, вырабатывающих электроэнергию. Их мощность составляла 220 ГВт или 13% суммарной мощности всех источников электроэнергии. К 1994 году в мире работало 432 атомных реактора, их суммарная мощность составила 340 ГВт.   

Данные о работающих и строящихся АЭС на конец 1994 года
Страна	Эксплуатируется		Строится		Доля АЭС в выработке электроэнэргии  %
	Кол-во блоков АЭС	Электри - ческая мощность МВт	Кол-во блоков АЭС	Электри - ческая мощность МВт
Аргентина	2	935	1	692	13.8
Бельгия	7	5527	-	-	55.8
Болгария	6	3538	-	-	45.6
Бразилия	1	626	1	1245	0.01
Великобритания	34	11720	1	1188	25.8
Венгрия	4	1729	-	-	43.7
Германия	21	22657	.	-	29.3
Индия	9	1493	5	1010	1.4
Иран	-	-	2	2146	-
Испания	9	7105	-	-	35.0
Казахстан	1	70	-	-	0.6
Канада	22	15755	-	-	19.1
Китай	8	2100	-	-	1.5
Корея Южная	10	8170	-	-	35.5
Литва	2	2370	-	-	76.4
Мексика	2	1308	-	-	3.2
Нидерланды	2	504	.	.	4.9
Пакистан	1	125	1	300	1.0
Россия	29	19843	4	3375	11.4
Румыния	-	-	5	3250	-
Словакия	4	1632	4	1552	49.0
Словения	1	632	-	-	38.0
США	109	98784	1	1165	22.0
Тайвань	6	4980	-	-	31.7
Украина	15	12679	б	5700	34.2
Финляндия	4	2310	-	-	29.5
Франция	56	58493	4	5810	75.3
Чехия	4	1648	2	1824	28.2
Швейцария	5	2985	-	-	36.8
Швеция	12	10002	-	-	51.1
Южная Африка	2	1842	-	-	5.7
Япония	49	38875	5	4799	30.7

 

 

   В условиях нормальной эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов во внешнюю среду незначительны и состоят в основном из радионуклидов йода и инертных радиоактивных газов (Хе, Сг), периоды полураспада которых (за исключением изотопа 85Кг) в основном не превышают нескольких суток.

90% всей  дозы облучения, возможной в результате  выброса на атомной станции  и обусловленной короткоживущими  изотопами (йод, ИРГ), население получает  в течение года после выброса, 98% - в течение 5 лет. Почти вся доза  приходится на людей, живущих  вблизи АЭС. Дозы облучения обычно  значительно ниже установленных пределов для отдельных лиц из населения (0.5 бэр/год). 
      Долгоживущие продукты выброса (137Сз, 90Ce,85Кг и др.) распространяются по всему земному шару. Оценка ожидаемой коллективной эквивалентной дозы от облучения такими изотопами составляет 670 чел-Зв на каждый ГигаВатт вырабатываемой электроэнергии. 
      Приведенные выше оценки получены в предположении, что ядерные реакторы работают нормально. Вклады различных источников облучения в этом случае приведены на рисунке 8. Количество радиоактивных веществ, поступивших в окружающую среду при аварии, существенно больше. Известно, что за период с 1971 по 1984 гг. в 14 странах мира произошла 151 авария на АЭС. 
      26 апреля 1986 г. на Чернобыльской атомной электростанции произошла авария с разрушением активной зоны реактора, что привело к выбросу части накопившихся в активной зоне радиоактивных продуктов в атмосферу. 
     Ниже показана схема загрязнения территории в районе Чернобыльской АЭС. В качестве условной границы загрязненной территории принята изолиния мощности дозы  -излучекия 0.05 мР/год на 10 июня 1986г. 
      В таблицах приведены ежесуточные выбросы радиоактивных веществ в атмосферу из аварийного блока (без радиоактивных инертных газов) и оценка радионуклидного состава выброса.

 

Оценка радионуклидного состава выброса из аварийного блока   Чернобыльской АЭС.
Элемент*	Период полураспада	Активность выброса, МКи		Доля активности, выброшенная из :реактора. к 6 мая 86 г.,%
		26.04.86	06.05..85**
133Xе	5.2 сут	5	45	ВОЗМОЖНО < 100
85mKr радионуклид	4.4 ч 10.15	0,15	-	-
85Kг радионуклид	10.76 лет	-	0.9	-
131I йод 131	8.05 сут	4.5	7.3	20
132Tе	78.2 ч	4	1.3	15
134Cs	2.05 лет	0.15	0.5	10
137Cs	30 лет	0.3	1.0	13
99Mо радионуклиид	66.7ч	0.45	3.0	2.3
95Zr	65.5 сут	0.45	3.8	3.2
103Ru Лоуренсий	39.5 сут	0.6	3.2	2.9
106Ru	368 сут	0.2	1.6	2.9
140Bа	12.8 сут	0.5	4.3	5.6
141Се	32.5 сут	0.4	2.8	2.3
144Cе	284 сут	0.45	2.4	2.8
89Sr стронций	52.7 сут	0.25	2.2	4.0
90Sr стронций 90	27.7 сут	0.015	0.22	4.0
238Pu изотоп плутония	86.4 лет	0.4	8*10-4	3.0
239Pu изотоп плутония	24390 лет	10-4	7 *10-4	3.0
240Pu изотоп плутония	6580 лет	2*10-4	10-3	3.0
241Pu изотоп плутония	13.2 лет	0.02	0.14	3.0
242Pu изотоп плутония	3.79*105 лет	3 10-7	2*10-6	3.0
242Cm  изотоп кюрия	162.5 сут	3*10-3	2.1*10-2	3.0
239Nр  Плутоний	2.35 сут	2.7	1.2	3.2

* Приведены  данные об активности основных  радионуклидов,  
определяемых при радиометрическом анализе. 
** Суммарный выброс к 6 мая 1986г.

Схема загрязненной территории  в районе Чернобыльской АЭС:  0.05 -условная граница загрязненной территории.

 

10. Воздействие радиации  на человека 

Эффекты воздействия радиации на человека обычно делятся на две категории (рис. 10): 
    1) Соматические (телесные) - возникающие в организме человека, который подвергался облучению. 
    2) Генетические - связанные с повреждением генетического аппарата и проявляющиеся в следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки человека, подвергшегося облучению.

Радиационные эффекты облучения человека
Соматические эффекты	Генетические эффекты
Лучевая болезнь	Генные мутации
Локальные лучевые поражения	Хромосомные аберрации
Лейкозы
Опухоли разных органов

 

Рис. 10. Радиационные эффекты облучения человека.   

 Различают  пороговые (детерминированные) и стохастические  эффекты. Первые возникают когда число клеток, погибших в результате облучения, потерявших способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором заметно нарушаются функции пораженных органов. Зависимость тяжести нарушения от величины дозы облучения :

Воздействие различных доз облучения на человеческий организм
Доза, Гр	Причина и результат воздействия
(0.7 - 2) 10-3	Доза от естественных источников в год
0.05	Предельно допустимая доза профессионального облучения в год
0.1	Уровень удвоения вероятности генных мутаций
0.25	Однократная доза оправданного риска в чрезвычайных обстоятельствах
1.0	Доза возникновения острой лучевой болезни
3- 5	Без лечения 50% облученных умирает в течение 1-2 месяцев вследствие нарушения деятельности клеток костного мозга
10 - 50	Смерть наступает через 1-2 недели вследствие поражений главным образом желудочно кишечного тракта
100	Смерть наступает через несколько часов или дней вследствие повреждения центральной нервной системы

 

    Хроническое облучение слабее  действует на живой организм  по сравнению с однократным  облучением в той же дозе, что  связано с постоянно идущими  процессами восстановления радиационных  повреждений. Считается, что примерно 90% радиационных повреждений восстанавливается. 
    Стохастические (вероятностные) эффекты, такие как злокачественные новообразования, генетические нарушения, могут возникать при любых дозах облучения. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления.

Радионуклиды накапливаются в органах неравномерно. В процессе обмена веществ в организме человека они замещают атомы стабильных элементов в различных структурах клеток, биологически активных соединениях, что приводит к высоким локальным дозам. При распаде радионуклида образуются изотопы химических элементов, принадлежащие соседним группам периодической системы, что может привести к разрыву химических связей и перестройке молекул. Эффект радиационного воздействия может проявиться совсем не в том месте, которое подвергалось облучению. Превышение дозы радиации может привести к угнетению иммунной системы организма и сделать его восприимчивым к различным заболеваниям. При облучении повышается также вероятность появления злокачественных опухолей. 
    Организм при поступлении продуктов ядерного деления подвергается длительному, убывающему по интенсивности, облучению. 
    Наиболее интенсивно облучаются органы, через которые поступили радионуклиды в организм (органы дыхания и пищеварения), а также щитовидная железа и печень. Дозы, поглощенные в них, на 1-3 порядка выше, чем в других органах и тканях. По способности концентрировать всосавшиеся продукты деления основные органы можно расположить в следующий ряд:

щитовидная железа > печень > скелет > мышцы.   

  Так, в щитовидной железе накапливается  до 30% всосавшихся продуктов деления, преимущественно радиоизотопов  йода. 
    По концентрации радионуклидов на втором месте после щитовидной железы находится печень   

   Сведения о накоплении некоторых  радиоактивных элементов в организме  человека:

Органы максимального накопления радионуклидов.
Элемент		Наиболее чувствительный   орган или ткань.	Масса органа или ткани, кг	Доля полной дозы *
Водород	H	Все тело	70	1.0
Углерод	C	Все тело	70	1.0
Натрий	Nа	Все тело	70	1.0
Калий	К	Мышечная ткань	30	0.92
Стронций	Sr	Кость	7	0.7
Йод	I	Щитовидная железа	0.2	0.2
Цезий	Сs	Мышечная ткань	30	0.45
Барий	Ва	Кость	7	0.96
Радий	Rа	Кость	7	0.99
Торий	Тh	Кость	7	0.82
Уран	U	Почки	0.3	0.065
Плутоний	Рu	Кость	7	0.75