Одиниці вимірювання активності та дози випромінювання

Величина	Значення	Одиниці вимірювання	Співвідношення між одиниц. вимірювання
Система СІ	Позасистемна
Активність	Число радіоактивних перетворень за одиницю часу (1 Бк – це така активність речовини, за якої відбувається 1 розпад за 1 с).	Бекерель (Бк)	Кюрі (Кі)	1 Бк = 1 розп./с 1 Кі = 3,7∙1010 Бк 1 Бк = 2,703∙10-11 Кі
Експозиційна доза	Визначається сумарним зарядом всіх іонів одного знаку, які виникають в одиниці об’єму повітря. Визначається тільки для повітря (!), а точніше для рентгенівського випромінювання та γ-квантів.	Кулон на кілограм (Кл/кг)	Рентген (Р)	1 Р = 2,58∙10-4 Кл/кг 1 Кл/кг = 3,88∙103 Р
Поглинена доза	Кількість енергії випромінювання, яка поглинається одиницею маси речовини. Використовується для будь-яких видів випромінювання та будь-яких речовин.	Грей (Гр)	Рад (рад)	1 Гр = 1 Дж/кг 1 Гр = 100 рад 1 рад = 0,01 Гр 1 рад = 0,01 Дж/кг
Еквівалентна доза	Міра біологічної дії випромінювання на дану конкретну людину, тобто індивідуальний критерій небезпеки, обумовлений ІВ. (екв.доза = погл.доза ∙коеф.якості випром-ня (КЯ)). За еталон прийнято вплив на організм γ-випр., для якого КЯ=1; для нейтронів – 3, для α-частиць – 20, для b-частиць – 1.	Зіверт (Зв)	Бер (бер)	1 бер = 0,01 Зв 1 Зв = 100 бер 1 рад = 0,87 бер
Ефективна доза	Величина, яка використовується як міра ризику виникнення віддалених наслідків опромінення всього тіла людини та окремих його органів з урахуванням їх радіочутливості.	Зіверт (Зв)	Бер (бер)	1 бер = 0,01 Зв 1 Зв = 100 бер
Ефективна колективна доза	Величина, яка визначає повний вплив випромінювання на групу людей	Людино-зіверт (люд.-Зв)	Людино-бер (люд.-бер)	1 люд.-бер = 0,01 люд.-Зв 1 люд.-Зв = 100 люд.-бер

Крупномасштабні аварії на атомних установках відбуваються досить рідко, але їх емоційний вплив на населення важко переоцінити. В табл. 4.3 представлено найбільш значні аварії на АЕС. Дані таблиці показують масштаби аварій.

Таблиця 4.3

Найбільш крупні аварії на АЕС1

Місце аварії	Челябінськ-40, ПО «Маяк»	Віндскейл, Англія	Три Майл Айленд, штат Пенсильванія, США	Чорнобиль, СРСР (Україна)	Фукусіма І, Японія
Дата	29 вересня 1957 р.	10 жовтня 1957 р.	28 березня 1979 р.	26 квітня 1986 р.	11 березня 2011 р.
Викид радіо-активності,	20∙103 (Кі)	3∙104 йода-131 (Кі)	17,0 йода-131 (Кі)	20∙106, у т.ч. 7,3∙106 йода-131 (Кі)	1,3∙1017 йода-131 (Бк), 6,1∙1015 Цезія-137 (Бк)
Площа забруднення, км2	23 000		-	25 000	точні дані відсутні
К-ть евакуйованих, осіб	10 -12 тис.	-	Самоевакуація	116 000	понад 330 000 (уточнюються)
К-ть загиблих, осіб	-	-	-
Оцінка за шкалою INES

Радіоактивне забруднення – це забруднення поверхні землі, атмосфе­ри, води чи продовольства, харчової сировини, кормів і різних пред­метів РР в об’ємах, що перевищують рівень, встановлений нормами радіаційної безпеки і правилами робіт з радіоактивними речовинами. А територія чи акваторія, у межах якої рівні радіоактивного забруднення перевищують установлені норми радіаційної безпеки (ДСТУ 4933:2008 Безпека у надзвичайних ситуаціях. Техногенні надзвичайні ситуації. Терміни та визначення основних понять) називається зоною радіоактивного забруднення.

При аваріях на реакторах енергоблоків АЕС зони можливого радіоактивного забруднення характеризуються дозами опромінення за перший рік після аварії (рад) та потужністю дози опромінення через 1 годину після аварії (рад/год). Слід радіоактивного забруднення місцевості при аваріях на реакторах енергоблоків АЕС поділяється на 5 зон (рис. 4.3):

зона М – радіаційної небезпеки, характеризується дозою випромінювання на зовнішній межі 5 рад (0,014 рад/год), на внутрішній – 50 рад (0,14 рад/год), у середині – 16 рад;

зона А – помірного радіоактивного забруднення, характеризується дозою випромінювання на зовнішній межі 50 рад (0,14 рад/год), на внутрішній – 500 рад (1,4 рад/год), у середині – 160 рад;

зона Б – сильного радіоактивного забруднення, характеризується дозою випромінювання на зовнішній межі 500 рад (1,4 рад/год), на внутрішній – 1500 рад (4,2 рад/год), у середині 866 рад;

зона В – небезпечного радіоактивного забруднення, характеризується дозою опромінення на зовнішній межі – 1500 рад (4,2 рад/год), на внутрішній межі – 5000 рад (14 рад/год), у середині 2740 рад;

зона Г – надзвичайно небезпечного радіоактивного забруднення, характеризується дозою опромінення на зовнішній межі – 5000 рад (14 рад/год), у середині 9000 рад.

Рис. 4.3. Графічне відображення зон можливого радіоактивного зараження місцевості при аваріях на реакторах енергоблоків АЕС

Зони радіоактивного забруднення на місцевості характеризуються значними рівнями радіаціїі подідляються на зони: відчуження, безумовного відселення, гарантованого (добровільного) відселення і підвищеного радіоекологічного контролю.

Зона відчуження – це територія з якої проводиться евакуація насе­лення негайно після аварії і на ній не здійснюється господарська діяльність.

Зона безумовного відселення – це територія навколо АЕС, на якій щільність забруднення ґрунту довго живучими радіонуклідами цезію дорівнює 15,0 Кі/км² і більше, або стронцію – 3,0 Кі/км² і більше, або плутонію – 0,1 Кі/км² і більше, де розрахована ефективна доза опромінювання із урахуванням коефіцієнту міграції радіонуклідів в рослини перебільшує 5 мЗв (0,5 бер) на рік.

Зона гарантованого (добровільного) відселення – це територія, на якій щільність забруднення ґрунту радіонуклідами цезію від 5,0 до 15,0 Кі/км², або стронцію від 0,15 до 3,0 Кі/км² або плутонію від 0,01 до 0,1 Кі/км², де ефективна доза опромінювання із урахуванням кое­фіцієнту міграції радіонуклідів в рослини може перебільшити 6,5 м3в на рік.

Зона підвищеного радіоекологічного контролю – це територія із щільністю забруднення ґрунту радіонуклідами цезію від 1,0 до 5,0 Кі/км², або стронцію від 0,02 до 0,15 Кі/км², або плутонію від 0,005 до 0,01 Кі/км², де ефективна доза опромінювання із урахуванням коефіцієнту міграції радіонуклідів в рослини може пере­більшити 0,5 мЗв (0,05 бер) на рік.

Під дією ІВ на організм людини, атоми і молекули живих клітин іонізуються, в результаті чого відбуваються складні фізико-хімічні процеси, що впливають на характер їх подальшої діяльності. Іонізація атомів і молекул, що виникає під дією випромінювання, веде до розриву зв’язків у білкових молекулах, яка призводить до загибелі клітин і враження всього організму. Така дія ІВ називається прямою.

Крім прямої дії ІВ спричиняє також непряму дію, яка зумовлена радіолізом, тобто розпадом молекул води під дією іонізації. Вода, як відомо, становить до 70% маси тканин організму людини. Під час її іонізації утворюються вільні радикали Н⁺ та ОН^-, які мають високу реакційну спроможність і утворюють різні пероксидні сполуки (Н₂О₂, НО₂ тощо), що є сильними окислювачами; останні вступають у хімічну взаємодію з молекулами білків та ферментів, руйнують їх, у результаті чого утворюються сполуки невластиві живому організму. Це, в свою чергу, призводить до порушення обмінних процесів, пригноблення ферментних і окремих функціональних систем, тобто порушення життєдіяльності всього організму.

Дію радіоактивного випромінювання на організм людини можна уявити в дуже спрощеному вигляді таким чином. Припустимо, що в організмі людини відбувається нормальний процес травлення. Їжа, що надходить, розкладається на більш прості сполуки, які потім надходять через мембрану усередину кожної клітини і будуть використані як будівельний матеріал для відтворення собі подібних, для відшкодування енергетичних витрат на транспортування речовин і їх переробку. Під час потрапляння на мембрану -випромінювання одразу ж порушуються молекулярні зв’язки, атоми перетворюються в іони. Крізь зруйновану мембрану в клітину починають надходити сторонні (токсичні) речовини, функціонування її порушується. Якщо доза випромінювання невелика, відбувається рекомбінація іонів, тобто повернення їх на свої місця. Молекулярні зв’язки відновлюються, і клітина продовжує виконувати свої функції. Якщо ж доза опромінення висока або опромінення повторюється багато разів, то електрони не встигають рекомбінувати; молекулярні зв’язки не відновляються; виходить з ладу велика кількість клітин; робота органів розладжується; нормальна життєдіяльність організму стає неможливою.

Специфічність дії іонізуючого випромінювання полягає в тому, що інтенсивність хімічних реакцій, індукованих вільними радикалами, підвищується, й до них втягуються багато сотень і тисячі молекул, не порушених опроміненням. Таким чином, ефект дії іонізуючого випромінювання обумовлений не кількістю поглиненої енергії об’єктом, що опромінюється, а формою, в якій ця енергія передається. Ніякий інший вид енергії (теплова, електрична та ін.), що поглинається біологічним об’єктом у тій самій кількості, не призводить до таких змін, яке спричиняє іонізуюче випромінювання.

Необхідно зазначити деякі особливості дії ІВ на організм людини:

ü органи чуття не реагують на випромінювання;

ü малі дози випромінювання можуть сумуватися і накопичуватися в організмі (кумулятивний ефект);

ü випромінювання діє не тільки на даний живий організм, але і на нащадків (генетичний ефект);

ü різні органи організму мають певну чутливість до випромінювання.

Найсильнішому впливу піддаються клітини червоного кісткового мозку, щитовидна залоза, легені, внутрішні органи, тобто органи, клітини яких мають високий рівень розподілу. Природно, що за однієї і тієї ж дози випромінювання у дітей вражається більше клітин, ніж у дорослих, тому що у дітей всі клітини знаходяться в стадії поділу.

Небезпека різних радіоактивних елементів для людини визначається спроможністю організму їх поглинати і накопичувати. Радіоактивні ізотопи надходять до організму з пилом, повітрям, їжею або водою і поводяться по-різному: деякі ізотопи розподіляються рівномірно в організмі людини (тритій, вуглець, залізо, полоній), деякі накопичуються в кістках (радій, фосфор, стронцій), інші залишаються в м’язах (калій, рубідій, цезій), щитовидній залозі (йод), у печінці, нирках, селезінці (рутеній, полоній, ніобій) і т.д.

Ефекти, викликані дією іонізуючих випромінювань (радіації), систематизуються по видах ушкоджень і часу прояву. По видах ушкоджень класифікуються на 3 групи: соматичні, соматико-стохатичні (випадкові, ймовірні), генетичні. За часом прояву виділяють дві групи ураження – ранні і пізні. Ранні ураження бувають тільки соматичні. Це призводить до смерті або променевої хвороби. Розрізняють дві форми променевої хвороби – гостру і хронічну. Гостра форма виникає в результаті опромінення великими дозами в короткий проміжок часу. За доз порядку тисяч рад ураження організму може бути миттєвим. Хронічна форма розвивається в результаті тривалого опромінення дозами, що перевищують гранично допустимі. Більш віддаленими наслідками променевого враження можуть бути променеві катаракти, злоякісні пухлини та інше. В табл. 4.9 представлено залежність тяжкості променевої хвороби від дози опромінення.

Радіаційна безпека

Для вирішення питань радіаційної безпеки населення, в першу чергу, викликають інтерес ефекти, що спостерігаються при малих дозах опромінення – порядку декілька сантизивертів на годину, що реально зустрічаються при практичному використанні атомної енергії.

Таблиця 4.4

Залежність тяжкості променевої хвороби від дози опромінювання людини

Доза опромінювання	Тяжкість захворювання	Клінічна форма хвороби
Зв	бер
1-2,5	100-250	І – легка
2,5-4	250-400	ІІ – середня	кістково-мозкова
4-6	400-600	ІІІ – тяжка
6-10 10-80 > 80	600-1000 1000-8000 > 8000	ІV – дуже тяжка	перехідна кишкова церебральна

У нормах радіаційної безпеки НРБУ-97, введених у 1998 році, в одиницях часу використовується рік або поняття річної дози опромінення. Це викликано, як було показано раніше, ефектом накопичення «малих» доз і їх сумарного впливу на організм людини.

Існують різноманітні норми радіоактивного зараження: разові, сумарні, граничнодопустимі і т.д. Всі вони викладені в спеціальних довідниках.

Граничнодопустимою дозою (ГДД) загального опромінення людини вважається доза, що у світлі сучасних знань не повинна викликати значні ушкодження організму протягом життя.

Норми радіаційної безпека визначають три категорії осіб, які можуть зазнавати опромінення:

ü категорія А (персонал) – особи, які постійно або тимчасово безпосередньо працюють з джерелами ІВ;

ü категорія Б (персонал) – особи, які безпосередньо не зайняті роботою з джерелами ІВ, але можуть у зв’язку з розташуванням робочих місць зазнавати додаткового опромінення;

ü категорія В – все населення.

Річний ліміт ефективної дози випромінювання: категорія А – 20 мЗв; категорія Б – 2 мЗв; категорія В – 1 мЗв. Ці норми також рекомендують при річній ефективній дозі опромінення від медичних джерел – не більше 1 мЗв.

Допустимий радіаційний фон в Україні: для недавно побудованих будинків – 30 мкР/год, а в давно побудованих – не більше 50 мкР/год.