Застосування ризик-орієнтованого підходу для побудови імовірнісних структурно-логічних моделей виникнення та розвитку

Половину річний індивідуальної ефективної еквівалентної дози опромінення від земних джерел радіації людина отримує від невидимого, що не має смаку і запаху важкого газу радону. У природі радон зустрічається в двох основних формах: радон-222, член радіоактивного ряду, утвореного продуктами розпаду урану-238, і радон-220, члена радіоактивного ряду торію-232.

Радон у 7,5 рази важчий за повітря і є альфа-радіоактивним з періодом напіврозпаду 3,8 доби. Після альфа-розпаду ядро ​​радону перетворюється в ядро ​​полонію. Це також альфа-радіоактивний ізотоп з періодом напіврозпаду 3 хвилини і наявністю додаткового електричного заряду. Наступні елементи цього ланцюжка радіоактивних розпадів мають такі ж характеристики. Закінчується ряд стабільним ізотопом свинцю. Концентрація радону в різних точках земної кулі неоднакова.

Основну частину дози опромінення від радону людина одержує, перебуваючи в закритому, непровітрюваному приміщенні, де підвищена його концентрація

Радон може проникати крізь тріщини у фундаменті, через підлогу з поверхні Землі і накопичується в основному на нижніх поверхах житлових приміщень, створюючи там підвищену радіацію. Одним з джерел радонової радіації можуть бути конструкційні матеріали, використовувані в будівельному виробництві. До них в першу чергу відносяться матеріали з підвищеною радіоактивністю - граніт, пемза, глинозем, фос-фогіпс.

Залежність концентрації радону від виду будівельних матеріалів і від якості вентиляції можна простежити за таблицею 2.3 (Хол).

Вода, що використовується для побутових і харчових цілей, зазвичай містить мало радону, проте глибоко залягають водяні пласти можуть мати підвищену його концентрацію. Висока концентрація радону утворюється у ванних кімнатах, де радон, випаровуючись з гарячої води при прийнятті душу або ванни, потрапляє в організм з повітрям

Основними заходами щодо усунення впливу радону, зменшення його концентрації та зниження дозообразующих чинника є: закладення швів, тріщин в фундаментах будинків, відмова від будівельних матеріалів, які містять радон, обклеювання, забарвлення покриттів стін пластиковими матеріалами, кип'ятіння води для харчових потреб, особливо з глибоких артезіанських свердловин і колодязів, часте провітрювання приміщень на нижніх поверхах, ванних кімнат.

У процесі розвитку матеріального виробництва, технологій, людина може локально змінити розподіл природних джерел радіації, що призводить до підвищеного опромінення. Такими прикладами є польоти на літаках, застосування матеріалів з підвищеною концентрацією радіонуклідів, використання кам'яного вугілля та природного газу. Спостережувані при цьому підвищені рівні випромінювання називаються технологічно підвищеним природним радіаційним фоном (ТПЕРФ).

Внесок у загальну дозу від природної радіації вносить вугілля яке спалюється як на теплових електростанціях, так і для звичайних побутових потреб. В 1 кг вугілля міститься до 50 Бк урану, близько 300 Бк торію, 70 Бк калію-40 та інших радіоактивних елементів. Якщо вугілля містить невелику кількість радіонуклідів, то у вугільних шлаках може бути висока їх концентрація. У зв'язку з цим, недоцільно використовувати шлаки вугілля як наповнювачі до цементів і бетонів, а золу - для поліпшення грунтів. Тому теплові електростанції є серйозним джерелом зовнішнього і внутрішнього опромінення населення, що проживає на прилеглих територіях.

Інше джерело ТПЕРФ - промислове використання продуктів переробки фосфоритів. Поклади фосфоритів містять, як правило, продукти розпаду U -238 в порівняно високих концентраціях. При цьому слід врахувати, що видобуток фосфорної руди в світі дуже велика і з року в рік зростає. Процес переробки фосфорної руди екологічно небезпечний, оскільки відходи руди містять радіонукліди. Застосування фосфорних добрив у сільському господарстві, стимулює засвоєння природних радіонуклідів рослинами з грунту. Використання відходів фосфорного виробництва в якості будматеріалів (гіпсу) також є можливим додатковим джерелом опромінення. Так, зокрема, в житловому будинку, при будівництві якого замість звичайних матеріалів використовувалися гіпсові відходи, додаткова річна доза опромінення мешканців складе  мГр (Хол).

Збільшення радіаційного грунтів можуть дати фосфорні добрива, особливо що вносяться в рідкому вигляді. У даному випадку дуже важливо дотримання термінів, по закінченню яких можна використовувати під випаси сільськогосподарські угіддя після агрохімії фосфором.

Людство в усьому світі все ширше для побутових потреб використовує велику кількість споживчих товарів, що містять природні радіонукліди. До таких товарів можна віднести годинник зі світловим циферблатом, що містить радій, спеціальні оптичні прилади, апаратуру, яка застосовується в аеропортах і митному огляді і т.д.

Не можна недооцінювати іонізуюче випромінювання від телевізорів і, особливо, від дисплеїв комп'ютерів. Це випромінювання, в деяких випадках, може перевищувати природні фонові рівні. У зв'язку з цим не рекомендується дуже близько дивитися телепередачі або тривалий час знаходиться в дисплея комп'ютера, особливо дітям. Показано, що середньорічна доза, обумовлена ​​використанням виробів, що містять радіонукліди, складає менше  мЗв (1 мбер).

Додаткове опромінення від природних джерел радіації становить близько 1% колективної дози, хоча в деяких випадках для окремих груп людей цей внесок може стати суттєвим у порівнянні з природним фоном.

Штучні джерела радіації

Відкриття радіоактивності послужило поштовхом для прикладного використання цього фізичного явища.

У результаті господарської діяльності за останні кілька десятиліть людина створила штучні джерела радіоактивного випромінювання і навчився використовувати енергію атома в самих різних цілях: медицині, для виробництва енергії та атомної зброї, для пошуку корисних копалин та виявлення пожеж. Мирний атом застосовується в сільському господарстві та археології. З кожним роком збільшується кількість штучних джерел випромінювання, які використовуються в сфері діяльності людини, які дають додаткову дозове навантаження.

Дози, отримані кожною окремою людиною від штучних джерел радіації дуже різняться. У більшості випадків вони невеликі, але іноді техногенне опромінення виявляється досить значним, хоча і його значно легше контролювати.

Зовсім інша ситуація склалася на територіях, постраждалих від Чорнбильської катастрофи, між штучними та природними джерелами опромінення, про що докладніше зупинимося нижче.

Випромінювання в медицині

Медичні процедури і методи лікування, які пов'язані з застосуванням радіоактивного випромінювання вносять основний внесок серед техногенних джерел радіації. Розрізняють три самостійні напрямки застосування радіації в медицині.

1. Використання  випромінювання в діагностичних  цілях. Найбільш поширеним з них  є рентгенівські промені. Принцип  рентгенографії заснований на  здатності рентгенівських променів  проходити крізь людський організм. Як правило, вони легше проходять  крізь м'які тканини і важче  крізь кістки. Результат фіксується  на фотоплівці або моніторі  комп'ютера.

У розвинених країнах в середньому кожна людина раз на два роки проходить рентгенівські обстеження, не рахуючи рентгенологічних обстежень зубів і масової флюорографії. У більшості країн близько половини обстежень припадає на частку грудної клітини, але в міру зменшення захворювань-ня на туберкульоз інтенсивність масових обстежень знижується.

Розвиток комп'ютерної техніки дозволило поєднати рентгеноскопію з сучасними методами обробки інформації. Комп'ютерна томографія знаходить все більш широке застосування. Така методика при обстеженні нирок дозволила зменшити дози опромінення шкіри в 5 разів, а яєчників - у 25 разів у порівнянні зі звичайними методами.

В даний час розроблено новий метод діагностики на основі ядерно-магнітного резонансу. У таких установках використовують не рентгенівське випромінювання, а дуже інтенсивне магнітне поле і електромагнітні хвилі радіочастотного діапазону, цей вид діагностики особливо важливий в умовах чорнобильського фактора, так як не дає додаткової дозового навантаження.

2. Введення  радіоактивних ізотопів в організм  людини. Метод заснований на реєстрації  випромінювання зовні організму  після того, як ізотопи сконцентруються  в певному органі, розташованому  в глибині тіла.

Область використання радіоактивних речовин для діагностики або лікування називають радіоізотопної медициною. Величину випромінювання оцінюють за допомогою лічильників та визначають локалізацію, кількість і характер розподілу введеного ізотопу. Така інформація дуже важлива для діагностики ряду медичних порушень. Завдяки високій чутливості лічильників, що визначають випромінювання, в організмі людини вводять дуже невелика кількість радіоактивних речовин, що не порушує нормальної рівноваги речовин.

Річна ефективна еквівалентна доза від даних видів досліджень на думку японських вчених становить 20 мкЗв на людину.

3. В даний  час іонізуючі випромінювання  використовують для боротьби  із злоякісними хворобами. Променева  терапія заснована на здатності  рентгенівських променів (або інших  видів іонізуючих випромінювань) впливати на клітини біологічної  тканини за допомогою усунення  їх здатності до поділу і  розмноження. Успішне лікування  залежить від точного напрямку  променя і забезпечення суворого  режиму опромінення дозами, які  розподілені протягом тривалого  періоду часу 

У світі налічується кілька тисяч радіотерапевтичних установок, які використовуються для лікування раку. Сумарні дози для кожної людини досить великі, однак їх отримує невелика кількість людей. Тому їх внесок у колективну дозу незначний.

Середня ефективна еквівалентна доза, що отримується від всіх джерел опромінення в медицині в промислово розви-тих країнах близько 1 мЗв на кожного жителя, тобто приблизно половина середньої дози від природних джерел. Цей показник є неоднаковим у різних країнах і визначається рівнем соціального розвитку країни, доступністю медичної допомоги та охоплення населення медичними заходами, матеріально-технічною базою рентгенологічної служби, тобто якістю і конструктивними особливостями рентгенівської апаратури.

 Ядерні  вибухи 

Будь-яке наукове відкриття, як показав історичний досвід, може бути використано на благо чи на шкоду людської цивілізації. Одним з прикладів цього є розробка і застосування ядерної зброї.

Випробування ядерної зброї в атмосфері, розпочаті після другої світової війни, є додатковим джерелом опромінення населення Землі. Найбільша кількість випробувань було проведено в 1954-1958 і 1961-1962 роках. З 1963 року проводяться в основному підземні випробування, які зазвичай не супроводжуються утворенням радіоактивних опадів. На рис. 2.9 наведені дані про кількість випробувань в атмосфері різними державами в період 1954-1962г.г.

У результаті вибухів на планеті утворилася величезна кількість радіонуклідів. Частина радіоактивного матеріалу випала неподалік від місця вибуху (локальні опади). Тропосферні опади випали на відстані кількох сотень тисяч кілометрів протягом місяця після вибуху. Їх поширення залежить від погодних умов на даній широті. Велика частина радіоактивного матеріалу зосередилася в стратосфері (10-50 км від поверхні Землі), обумовлюючи глобальне радіоактивне забруднення навколишнього середовища протягом багатьох років. Радіоактивні опади складаються з декількох сотень різних радіонуклідів, але найбільше значення для формування доз опромінення населення Землі мають такі: вуглець-14, цезій-137, церій-144, стронцій-90, рутеній-106, цирконій-95, тритій і йод-131 . Дози опромінення від цих та інших радіонуклідів неоднакові у різні періоди часу після вибуху, так як різну швидкість їх розпаду.

 Енергетика 

Атомна електростанція (АЕС) - новий сучасний тип підприємств з виробництва електроенергії. В основі її виробництва лежать ланцюгові реакції поділу важких ядер.

Ядерним пальним служать ізотопи урану  -235 І  -238, _ Рі-239, Th -232, але для більшості АЕС використовується тільки U - 235,  238, одержувані з уранової руди.

При розпаді цих елементів виділяється значна енергія і, що особливо важливо, звільняються два-три ній-'трону, що володіють кінетичною енергією порядку декількох МеВ; їх називають "швидкими", на відміну від "повільних" нейтронів (Е <1 МеВ) і " теплових "нейтронів (Е <0,01 еВ).

Випущення при поділі ядер  -235,  239 і £ / -233 кількох нейтронів робить можливим здійснення ланцюгової реакції. Кожен з нейтронів, що утворилися при одному акті поділу, якщо він буде захоплений ядром, викличе появу нових нейтронів, здатних, у свою чергу, викликати реакції поділу і т.д. Таким чином буде відбуватися лавиноподібне наростання нейтронів ділення і розвивається ланцюжок діляться ядер (ланцюгова реакція). У дійсності, ця картина не завжди має місце: частина вторинних нейтронів потрапляє в ядра атомів тих речовин, які присутні в обсязі, де розвивається реакція, але не є діляться, інша частина може просто вийти за межі активної зони - простору, де йде реакція.

Умовою, необхідною для виникнення ланцюгової реакції, є розмноження вторинних нейтронів. Коефіцієнтом розмноження нейтронів називають відношення числа нейтронів в даному поколінні до числа нейтронів в попередньому поколінні. Величина цього коефіцієнта визначається значенням середнього числа нейтронів, що утворюються при одному акті поділу, ймовірностями різних процесів взаємодії нейтронів з ядрами речовини, що ділиться і домішок, а так само розмірами системи, в якій відбувається реакція.