После изучения темы кандидат должен знать следующее
- Описать природу различных видов ионизирующих и неионизирующих излучений.
- Объяснить действие неионизинрующих излучений на человека, меры контроля и измерений.
- Объяснить действие ионизирующих излучений на человека, меры контроля и измерений.
- Описать лазеры, которые могут использоваться на рабочих местах, классификацию лазеров и меры контроля лазерного излучения.
Тема 1. Описать природу различных видов ионизирующих и неионизирующих излучений
Радиация - это способ передачи энергии через пространство.
В зависимости от количества энергии, передаваемой радиацией, она делится на ионизирующую и неионизирующую. В случае ионизирующих излучений передаваемой энергии достаточно, чтобы вызвать ионизацию атомов. Энергии неионизирующих излучений недостаточно, чтобы вызвать ионизацию.
Спектр электромагнитных излучений
Излучение, как правило, представляет собой электромагнитную волну. Существуют также излучение в виде частиц, которые будут рассмотрены ниже.
Электромагнитный спектр включает в себя все диапазоны электромагнитных излучений, от радиоволн до гамма-излучений.
Ионизирующие излучения начинаются с длины волны 10^-7.
Курпускулярные излучения
Курпускулярные ионизирующие излучения это атомы или элементарные частицы, имеющие большую скорость.
Альфа- и бета-частицы обладают наибольшей ионизирующей способнсотью, т.к. они имеют электрический заряд и непосредственно взаимодействуют с электронной оболочкой атома за счёт кулоновских сил.
Нейтрон не имеет заряда и не взаимодействует с электронной оболочкой атомов, но попадая в ядро атома он выбивает заряженные частицы.
Альфа-частицы
Альфа-частицы - это имеющие большую скорость адра атомов гелия. Они состоят из двух протонов и двух нейтронов и лишены электронной оболочки. Поэтому их заряд +2. Альфа-частицы относительно крупные и имеют короткий “тормозной путь”. Их останавливает тонкий лист бумаги или несколько сантиметров воздушной прослойки. Также их останавливает кожный эпидермис, поэтому маловероятно, что они могут повредить ткани организма при облучении снаружи.
Основная опасность связана с вдыханием или проглатыванием радиоактивного материала, испускающего альфа-частицы. Одна альфа-частица из-за своей большой массы и заряда наносит ткани более значительные поверждения, чем одна бета-частица или квант гамма-излучения.
В промышленности источники альфа-излучения используются в детекторах дыма, некоторых антистатических составах или в составе газов-трейсеров (используются для поиска пробок в вентиляции, трубопроводов).
Бета-частицы
Бета-частицы это очень быстрые электроны. Соответственно, бета-частицы имеют отрицательный заряд. Это не разогнанные до высокой скорости электроны из электронной оболочки атома, а электрон, появляющийся в паре с протоном при распаде нейтрона.
Бета-частицы значительно легче альфа-частиц, но имеют куда больший свободный пробег в атмосфере, они преодолевают несколько метров. Они обладают большей проникающей способностью по сравнению с альфа-частицей, но наносят меньший ущерб тканям организма. Бета-частицы останавливает тонкий лист аллюминия. Соответственно, бета-частицы могут вызвать кожные ожоги или поражать глаза. Однако, их энергия недостаточна для поражения внутренних органов. Кожа останавливает их, если только бета-частица не была испущена внутри тела.
Примеры бета-излучающих радиоактивных материалов - это тритий, углерод-14 и фосфор-32. Все эти вещества используются как трейсеры. Также бета-частицы используются для измерения толщины материалов, например бумаги.
Нейтроны
Нейтроны излучаются ядрами атомов и образуются как при радиоактивном распаде, так и при синтезе ядер. Такие нейтроны имеют очень высокую скорость и очень высокую проникающую способность. Кроме того, нейтронные излучения это единственный вид излучений вызывающий вторичную радиоактивность облученных тел. Этот процесс называется нейтронной актвацией. В промышленности широко используются источники радиации созданные нейтронной активацией.
Из-за выоской проникающей способности нейтроны преодолевают большие расстояния по воздуху и требуют толстого слоя защиты. Материалы содержащие водород, например, вода и бор обеспечивают наилучшую защиту от нейтронов.
Нейтронное излучение наиболее сильно в ядерных и термоядерных реакторах, которые имеют толстый слой защиты, блокирующий их.
Роль международной комиссии радиационной защиты (ICRP)
Международная комиссия радиационной защиты
ICRP была учреждена в 1928 году на Втором конгрессе по радиологии в качестве ответа на растущее беспокойство медиков об эффектах ионизирующих излучений. В те времена этот орган назывался Международный комитет защиты от рентгеновских излучений и радия. В последствии комитет менял свой устав, начал регулировать не медицинские аспекты ионизирующих излучений и в 1950 году получил современное название.
ICRP это независимая международная организация, которая ведёт радиационные исследования в общественных интересах и даёт рекомендации и руководства по всем аспектам защиты от ионизирующих излучений. ICRP зарегистрирована как некоммерческая организация в Великобритании, а научный секретариат находится в Оттаве, Канада.
ICRP состоит из главной комиссии, научного секретариата, пяти постоянных комиссий (дозы, эффектов, медицины, применения и окружающей среды) и разнообразных рабочих групп.
Главная комиссия и научный секретариат работают вместе, чтобы направлять, организовывать и наблюдать за работой ICRP. Все отчёты ICRP направляются в главную комиссию перед публикацией.
Комиссии дают советы главной комиссии в своей области. Они непосредственно работают с рабочими группами и играют важную роль в обеспечении качества отчётов ICRP.
Рабочие группы учреждаются, чтобы выполнять отдельные задачи, как правило, для создания публикации ICRP. Они состоят из членов комитетов и приглашённых экспертов.
При подготовке рекомендаций ICRP учитывает фундаментальные принципы и расчёты перед тем, как выдать конкретные рекомендации по радиационной защите. Национальные регуляторы в области ионизирующих излучений отвечают за конкретные правила, рекомендации или законы, которые в наибольшей степени соответствуют потребностям конкретной страны.
Международная комиссия по защите от неионизирующих излучений (ICNIRP)
Источники неионизирующих излучений
Источники неионизирующих излучений от естественных и искусственных источников можно найти на многих рабочих местах.
Индустрия досуга использует оптические источники излучений (яркий свет), лазеры и источники ультрафиолета. Студии загара используют мощные источники ультрафиолетового излучения. Рации используются для коммуникации. Как правило, источники радио- и ультрафиолетового излучения не несут опасности из-за своей низкой мощности. Однако, мощные лазеры могут нести угрозу здоровью, например, если они светят людям в глаза.
Промышленность часто использует источники тепла, нагретые тела же являются источниками инфракрасного излучения. Инфракрасное излучение способно повреждать глаза и кожу. Для работы с мелкими деталями используются яркие источники света. Сварка также является источником ультрафиолетового излучения, которое вызывает повреждение глаз.
В телекоммуникациях используют мощные радио- и микроволновые излучения.
Измерение экспозиции радиации
Используется два вида дозиметров:
- Пассивные.
- Активные.
Использование пассивных дозиметров
Пассивные дозиметры используются для измерения коммулятивной дозы ионизирующих излучений. Распространены термолюминисцентные дозиметры (ТЛД). Это маленькая пластиковая кассеста с дисками из термолюминисцентного материала. Лица, работающие с радиоактивными материалами носят эти кассеты на себе. Раз в месяц или квартал, в зависимости от ожидаемой дозы излучения кассеты отправляются в лабораторию, где оценивается доза радиации, полученная устройством за период. По каждому подверженному действию радиации ведётся журнал, чтобы убедиться, что максимально допустимая экспозиционная доза не будет превышена. ТЛД носят на том участке, по которому ожидается, что он будет подвержен действию радиации в наибольшей степени. Если работник носит защитный костюм, то дозиметр носят под защитным костюмом.
Там где излучению подвержены палцы, например при работе с радиоактивными материалами дозиметр надевают на пальцы. Это называется измерением крайней дозы. Для таких измерений существуют специальные, надеваемые на пальцы, ТЛД. Также существуют дозиметры-кольца и дозиметры-браслеты. Измерительный элемент дозиметра должен быть повёрнут по направлению к источнику радиации.
Помимо того, что на русском языке это звучит довольно странно - такие случаи не оговорены российскими нормами и такое понятие отсутствует. Однако, общее требование измерять дозу радиации имеется, поэтому используются и пальцевые ТЛД и даже дозиметры для хрусталика.
Основной минус пассивных дозиметров в том, что они не предупреждают о превышении дозы. Считывание показаний проводится в лаборатории. Они пригодны лишь для мониторинга того, что экспозиция радиации за период времени не превысила установленных санитарных норм.
Исползование активых дозиметров
Активные дозиметры имеют экран, показывающий коммулятивную дозу излучения. Кроме того, как правило, они показывают экспозиционную дозу излучения и имеют другие функции. Такие как сигнализация при превышении допустимой экспозиционной дозы, поисковый режим и т.п. Они измеряют дозу радиации в реальном времени и предупреждают о превышении дозы сигналом. Такие дозиметры работают от батарейки. Они используются в условиях, когда возможны внезапные повышения уровня радиации.
Не требуется снабжать дозиметрами всех работников. Их используют только те, для кого вероятно превышение допустимой коммулятивной дозы радиации. Их также называют “классифицированным персоналом”. Размер дозы, при получении которой персонал становится “классифицированным” различается в разных странах. В Великобритании каждый, кто получает коммулятивную дозу больше 6 мЗв/год рассматривается как “классифицированный персонал”.
Работники до 18 лет не допускаются к работам с ионизирующими излучениями. Для кассифицированного персонала должны вестись записи с их персональной дозой излучения.
В некоторых странах, включая Великобританию,
Практические меры защиты от радиации
Чтобы уменьшить дозы радиации используются три меры контроля:
- экранирование;
- защита расстоянием;
- защита временем (уменьшение времени экспозиции).
Экранирование
В зависимости от природы ионизирующих излучений могут быть использованы разные виды защитных барьеров - экранов. Так как разные виды излучений обладают различной проникающей способностью. Наиболее часто используется свинец, он относительно недорог и имеет высокую плотность.
Защитный барьер может быть встроен в стену. Например, стенки рентгеновских кабинетов могут быть экранированы свинцовыми листами. Либо может использоваться кабинка со свинцовыми или толстыми металлическими стенками.
