Основы радиационной безопасности

Радиационная безопасность населения - состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения (Федеральный закон " О радиационной безопасности населения"). Основные нормативы облучения (допустимые пределы доз) конкретизируются и уточняются в санитарно-гигиенических федеральных нормах и правилах, таких как НРБ - 99/2009, ОСПОРБ - 99/2010 и др.

Ионизирующим считается любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков.

Естественный радиационный фон – доза излучения, создаваемая космическими лучами и излучением природных радионуклидов, естественно распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека. Радиоактивный фон присутствует везде и всегда - где-то его уровень больше обычной нормы, где-то меньше. Человеческий организм не способен с помощью своих органов чувств воспринимать наличие радиоактивных веществ и их излучения (до несмертельных значений), поэтому необходимы специальные измерительные приборы – дозиметрическая и радиометрическая аппаратура.

Уровни безопасных величин поглощённой дозы излучения измеряемые радиометром или дозиметром, для населения Естественный радиационный фон везде свой, в зависимости от высоты территории над уровнем моря и геологического строения каждого конкретного района. Безопасным считается уровень радиации до величины, приблизительно 0.5 микрозиверт в час (до 50 микрорентген в час).

До 0.2 микрозиверт в час (соответствует значениям до 20 микрорентген в час) – это наиболее безопасный уровень внешнего облучения тела человека, когда "радиационный фон в норме". Верхний предел допустимой мощности дозы – примерно 0.5 мкЗв/час (50 мкР/ч).

Сократив время непрерывного нахождения до нескольких часов – люди могут без особого вреда своему здоровью перенести излучение мощностью в 10 мкЗв/ч (соответствует 1 миллирентген в час), а при времени экспозиции до нескольких десятков минут – относительно безвредно облучение с интенсивностью до нескольких миллизивертов в час (при медицинских исследованиях - флюорография, небольшие рентгеновские снимки и др.).

Поглощённая доза облучения накапливается в организме, и за всю жизнь, сумма не должна превышать 100 – 700 мЗв (для жителей высокогорий и районов с повышенной естественной радиактивностью почв, подземных вод и горных пород – привычные им дозы будут находиться в верхнем пределе допустимых значений).

• Средняя "годовая доза ионизирующих излучений", и внешних и внутренних источников (вдыхаемый воздух, вода, еда), на человека, приблизительно, составляет:
  солнечная радиация и космические лучи – от 0.300 миллизивертов в год (на высоте 2000м – втрое больше, чем на уровне моря)
• почва и горные породы – 0.250 - 0.600 мЗв/г (на гранитах светит больше - около 1 миллизиверт в год)
• жилище, строения – от 0.300
• еда – от 0.020
• вода – от 0.010 до 0.100 миллизиверт (при ежедневном потреблении воды в объёме 2 литра)
• в воздухе (радон 222Rn, торон 220Rn и короткоживущие продукты их распада) – 0.2 - 2 мЗв/год.
  
  

В сумме, обычная средняя годовая эффективная эквивалентная доза от естественных ВНЕШНИХ источников радиации, действующей на одного человека, составляет 2 - 3 миллизиверта в год (третья часть, из которых, обусловлена радоном). В зависимости от высоты территории над уровнем моря и геологических условий - фактические значения могут варьировать в широком диапазоне.

Внутренний фон:

• накопленные в костях организма отложения радионуклидов – 0.100 - 0.500 мЗв/г о д.
• внутреннее облучения за счет калия-40 в организме – 0,100 - 0,200 мЗв.
• вдыхаемый радон (источник альфа-излуч.) – 0.100 - 0.500 мЗв/год

В сумме, приблизительно – три-четыре миллизиверта в год на одного человека. Это "безопасная суммарная средняя индивидуальная эффективная эквивалентная годовая доза для населения", учитывающая и внешние и внутренние источники облучения (естественные природные, техногенные, медицинские и прочие). В СССР – её величина принималась около 4мЗв/год (приблизительно 0.4 Р/год).

Рентгенодиагностика

Разовые, "вынужденные облучения" в диагностических исследованиях (средняя эффективная доза за одно обследование, с использованием медицинских источников ионизирующего излучения):

Единицы измерения, в приведённой ниже таблице – миллизиверт на одну процедуру (однократное облучение взрослого человека).

• цифровая флюорограмма, 1 проекция – 0,030-0,060 мЗв (минимум и максимум, в зависимости от класса аппаратуры и применяемой методики). Это новый, наиболее безопасный метод для поведения профилактических процедур. Лучшие современные малодозовые аппараты высокого разрешения – излучают на уровне естественного природного радиационного фона – от 0,002мЗв.
• флюорограмма (ФГ / ФЛГ, обычная плёночная флюорография), 1 проекция – 0,150-0,250мЗв (на фоточувствительную плёнку; используют более жёсткое облучение, чем при рентгенографии). На старых рентгеновских аппаратах, доза – до 0,600–0,800мЗв.
• рентгенография (РГ / РТГ) органов грудной клетки ("рентген легких") – 0.150-0.400 мЗв (метод точнее и информативнее чем обычная флюор. и излучение помягче; используется широкая рентген-чувствительная пленка – снимки большие, размеры изображения соответствуют анатомическим).
• дентальный (зубной) рентген – 0,150-0,350мЗв (на цифр. аппарате - облучение на порядок меньше)
• рентгеноскопия (РС, R-обследование) области грудной клетки, в течение 5 мин – 2.5-3.5мЗв. В гастроэнтерологии, при диагностике патологии желудочно-кишечного тракта – эффективные дозы варьируют от 2 до 6 мЗв (миллизивертов) на процедуру, проводимую в течение 2-15 минут.
• радионуклидные исследования (РН), 1 проц. – 2-5 мЗв. Примененяются радиофармпрепараты (РФП) на основе короткоживущих радионуклидов.
• при рентгеновской компьютерной томографии (КТ, РКТ), на обычных аппаратах, доза составит: 1 - 2 мЗв – череп, голова; 6 – 11мЗв – органы грудной клетки, почки, печень (в зависимости от аппаратуры; низкодозная техника даёт меньшее облучение).

Максимально допустимая доза радиации – 150 мЗв в год. Её получают только люди, нуждающиеся в регулярном рентгенологическом контроле или по жизненным показаниям (авария, тяжёлая травма, внутреннее кровотечение). Если же делать только обычные диагностические обследования – флюорографию, маммографию, рентген у стоматолога – в год, в сумме, будет около 15 мЗв.

Врачи городской поликлиники, по итогам очередного обследования, выдают пациенту, на руки, листок с печатью, где указано, примерно, следующее: "цифровая флюорография Ф.И.О. 0,050 мЗв.

Соотношение величин (для проведения расчётов): 10 миллизиверт = 1 бэр = 1.14 рентген

Перелёт на самолёте – 0,005- 0.020 миллизивертов в час (основной вклад в дозу - от солнечной радиации, на высоте полёта дальней авиации - около 10 км.; при сильных вспышках на Солнце, в годы его максимальной активности в 11-летнем цикле - бывают наибольшие значения излучения). Сканеры (интроскопы) в аэропортах - до 0.001 мЗв за один акт проверки пассажира.

Согласно норм Федерального закона "О радиационной безопасности населения" Статья 9. п.2, зффективная доза для человека, в сумме, за период его жизни (принимаемый в расчетах равным 70 лет) - не должна превышать 70 мЗв, что никак не скажется на здоровье и считается безопасным уровнем поглощённой радиации.

Радоновая проблема

Наиболее весомым из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха) радон. Согласно текущей оценке НКДАР ООН, радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответствен примерно за ³/₄ годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех естественных источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях.

В природе радон встречается в двух основных формах: в виде радона-222, члена радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада урана-238, и в виде радона-220, члена радиоактивного ряда тория-232. По-видимому, радон-222 примерно в 20 раз важнее, чем радон-220 (имеется в виду вклад в суммарную дозу облучения), однако для удобства оба изотопа в дальнейшем будут рассматриваться вместе и называться просто радоном. Вообще говоря, большая часть облучения исходит от дочерних продуктов распада радона, а не от самого радона.

Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно различается для разных точек земного шара (рис. 3.5). Как ни парадоксально это может показаться на первый взгляд, но основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в среднем примерно в 8 раз выше, чем в наружном воздухе. Для тропических стран подобные измерения не проводились; можно, однако, предположить, что, поскольку климат там гораздо теплее и жилые помещения намного более открытые, концентрация радона внутри их ненамного отличается от его концентрации в наружном воздухе.

Радон концентрируется в воздухе внутри помещений лишь тогда, когда они в достаточной мере изолированы от внешней среды (рис. 3.7). Поступая внутрь помещения тем или иным путем (просачиваясь через фундамент и пол из грунта или, реже, высвобождаясь из материалов, использованных в конструкции дома), радон накапливается в нем. В результате в помещении могут возникать довольно высокие уровни радиации, особенно если дом стоит на грунте с относительно повышенным содержанием радионуклидов или если при его постройке использовали материалы с повышенной радиоактивностью. Герметизация помещений с целью утепления только усугубляет дело, поскольку при этом еще более затрудняется выход радиоактивного газа из помещения.

Очень высокие концентрации радона регистрируют последнее время все чаще. В конце 70-х годов строения, внутри которых концентрация радона в 5000 раз превышала среднюю его концентрацию в наружном воздухе, были обнаружены в Швеции и Финляндии. В 1982 году, ко времени выхода последнего доклада НКДАР, строения с уровнями радиации, в 500 раз превышающими типичные значения в наружном воздухе, были выявлены в Великобритании и США, а с тех пор в обеих странах были обнаружены жилища с концентрацией радона, примерно равной его максимальной концентрации в жилых домах в скандинавских странах. При дальнейших обследованиях такого рода выявляется все больше домов с очень высокой концентрацией радона.

Внутреннее облучение

В среднем примерно ²/₃ эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с пищей, водой и воздухом.

Совсем небольшая часть этой дозы приходится на радиоактивные изотопы типа углерода-14 и трития, которые образуются под воздействием космической радиации. Все остальное поступает от источников земного происхождения. В среднем человек получает около 180 микрозивертов в год за счет калия-40, который усваивается организмом вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Однако значительно большую дозу внутреннего облучения человек получает от нуклидов радиоактивного ряда урана-238 и в меньшей степени от радионуклидов ряда тория‑232.

Некоторые из них, например нуклиды. свинца-210 и полония-210, поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди, потребляющие много рыбы и других даров моря, могут получить относительно высокие дозы облучения.

Десятки тысяч людей на Крайнем Севере питаются в основном мясом северного оленя (карибу), в котором оба упомянутых выше радиоактивных изотопа присутствуют в довольно высокой концентрации. Особенно велико содержание полония-210. Эти изотопы попадают в организм оленей зимой, когда они питаются лишайниками, в которых накапливаются оба изотопа. Дозы внутреннего облучения человека от полония-210 в этих случаях могут в 35 раз превышать средний уровень. А в другом полушарии люди, живущие в Западной Австралии в местах с повышенной концентрацией урана, получают дозы облучения, в 75 раз превосходящие средний уровень, поскольку едят мясо и требуху овец и кенгуру.

Наиболее опасны радионуклиды, имеющие большой период полураспада и плохо выводящиеся из организма, на пример радий-266, плутоний-239. На поражающий эффект влияет место депонирования радионуклидов: стронций-89 и стронций-90 - кости; цезий-137 – мышцы. Места депонирования наиболее опасных радионуклидов представлены в таблице №2.

Таблица. Места накопления радионуклидов в организме человека

Органы (ткани) человека	Радионуклиды
Легкие	Криптон-85; плутон-238,239; радон-222; уран-233; ксенон-133,135
Щитовидная железа	Йод-129,131; технеций-99
Печень	Цезий-137; кобальт-58,60; нептуний-239; плутоний-238,239,241
Кожа	Сера-35
Селезенка	Полоний-210
Почки	Цезий-134,137; рутений-106
Яичники	Барий-140; цезий-134,137; кобальт-58,60; йод-131; криптон-85; плутоний-239; калий-40,42; рутений-106; иттрий-90; цинк-65
Кости	Барий-140; углерод-14; европий-154,155; фосфор-32; плутоний-238,239,241; прометий-147; радий-226; стронций-89,90; торий-234; уран-233; иттрий-90; цинк-65
Мышцы	Цезий-134,137; европий-154,155; калий-40,42