Экология. Рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. Часть 4
D.4)
Промежуток времени, в течение которого распадается полови-
на данного количества радиоактивного нуклида, называется пе-
риодом полураспада Т1/2- Радионуклиды, известные в настоящее
вРемя, характеризуются значениями Тщ в диапазоне от 10~7 с до
Ю!олет. Так, для 212Ро период полураспада Т1/2 равен 3 ¦ 10~7с, для
232Th - 1,3 • 1010 лет.
Приведем свойства наиболее часто встречающихся радионукли-
дов.
• Цезий-137 (период полураспада 30 лет) и Цезий-134 (период
Полураспада два года), часто называемые «радиоцезием»: излуча-
• р. и у-излучение. Их химические свойства подобны свойствам
; они способны замещать калий во всех клетках, особенно в
^Ускульной массе (биологический период полувыведения около
ДвУх месяцев).
Йод-131 (период полураспда восемь суток), часто называе-
«радиойодом»: испускает р-частицы и у-излучение. Непре-
образуется и распадается в процессе работы реактора. Ра-
231
диойод потребляется и усваивается жвачными животными
тично переходит в молоко и может накапливаться в Щитовиг, 9Сч
железе человека. Для предотвращения облучения загрязнен
травой коров на пастбища не выгоняют и кормят в течение неко °**
рого времени заранее заготовленными кормами. Накоплению °\"
диойода в щитовидной железе можно препятствовать применен *
ем так называемой «йодной диеты», то есть введением в рацион ч^
ловека на определенный период специальных таблеток, содер*6\"
щих нерадиоактивный (стабильный) йод.
• Калий-40 (период полураспада 1,3 млрд лет). Испускает В- и
у-излучения. Встречается в естественном виде в природе и замеща-
ется вместе со стабильным калием во всех растениях и животных
• Углерод-14 (период полураспада 5500 лет). Основной вид из-
лучения — р-излучение. Встречающийся в природе естественный
радиоактивный изотоп углерода используется, в частности, для
определения возраста археологических материалов. Обычно уча-
ствует в процессах жизнедеятельности таким же образом, как и
стабильные изотопы углерода-12 и углерода-13.
• Криптон-85 (период полураспада 10 лет). Испускает р-части-
цы и у-излучение. Тяжелый благородный газ. Как важный продукт
распада входит в состав «остывающего» топливного элемента. Ко-
гда тепловыделяющие элементы вскрывают для переработки,
криптон-85 может легко выделиться и тем самым увеличить фон
облучения.
• Плутоний-239 (период полураспада 24 000 лет). Испускает
Р-частицы. Элемент с химически токсичным действием. Длитель-
ный период полураспада и другие свойства плутония создают наи-
большие проблемы с плутонийсодержащими радиоактивными от-
ходами, не прошедшими эффективной очистки.
• Радий-226 (период полураспада 1600 лет). Встречающийся в
природе радионуклид с химическими свойствами, аналогичными
свойствам кальция и бария. Испускает а-, р-частицы и у-излуче-
ние, при его распаде образуется радон-222.
• Радон-222 (период полураспада 3,8 суток). Благородный газ»
испускающий у-излучение. Непрерывно образуется в некоторы
горных породах. Представляет опасность в шахтах и жилищах н
богатых ураном грунтах или построенных из материалов с вЫС°
ким содержанием радия.
• Стронций-90(период полураспада 29 лет). ИспускаетР\"изЛ\\.
чение. Металл, обладающий свойствами, подобными свойств
кальция. Один из основных продуктов деления в радиоактивиь
232
одах. При ядерных испытаниях в атмосфере большие количест-
о^ тронция-90 распространились по всему земному шару. Через
03доко стронций-90 эффективно проникает в костные ткани.
Nt° g целях сокращения поступления радионуклидов в организм
[говека и животных необходимо снижать интенсивность их во-
Ч!ечения в биологический круговорот через растения. Например,
losr и 137Cs концентрируются, как правило, в верхнем слое почвы
[ около 5 см (до 70—80 %), их можно перевести глубокой
д
сгташкой в нижние слои почвенного слоя B5—30 см), до которых
не доходит корневая система растений. Применение некоторых
агротехнических мероприятий, таких, как внесение в почву орга-
нйческих удобрений и извести, существенно снижает поступление
радионуклидов в растения.
Рассмотрим взаимодействие основных видов излучений с веще-
ством.
• а-частицы. Пробег а-частиц в воздухе не превышает 11 см, в
более плотных средах он еще меньше, так, в мягких тканях челове-
ка пробег а-частиц составляет микроны. Проходя через вещество,
а-частицы испытывают упругое рассеяние на электронах и ядрах
атомов и неупругие столкновения с орбитальными электронами.
При неупругих столкновениях электрическое поле а-частицы,
взаимодействуя с внешними электронами, ионизует атомы и мо-
лекулы. При этом а-частицы теряют свою энергию.
• ^-частицы. Взаимодействуя с веществом, р-частицы прохо-
дят вблизи атомных ядер. Под влиянием положительного заряда
ядра отрицательно заряженная р-частица резко тормозится, при
этом потерянная энергия излучается в виде тормозного рентгенов-
ского излучения. Наиболее высокоэнергетические р-частицы мо-
гУт пройти слой алюминия до 5 мм. Ионизирующая способность
их меньше, чем а-частицы.
• у-излучение. Механизм взаимодействия у-излучения с веще-
ством зависит как от свойств среды, так и от энергии излучения.
Энергия фотонов определяется частотой (длиной волны).
С увеличением энергии излучения (Е = /zco) меняется меха-
низм взаимодействия квантов с атомами и молекулами среды до их
Полного разрушения, у-излучение обладает большой проникаю-
щей способностью, изменяющейся в широких пределах, лимити-
Р°Ванной энергией излучения.
• Нейтроны. В зависимости от энергии нейтронов преоблада-
ет Те или иные виды их взаимодействия с веществом. По уровню
эНергии нейтроны условно делятся на пять групп (табл. 4.1).
\' \'¦\' .¦\',.¦¦¦/¦, ¦. .¦ \' ¦ ¦¦. . ¦¦¦¦ 233
Таблица
Группа нейтронов
Холодные
Тепловые
Промежуточные
Быстрые
Сверхбыстрые
Характеристика
Энергия нейтронов
< 0,025 эВ
0,025-0,05 эВ
0,025-0,05 кэВ
0,2-20 МэВ
20-300 МэВ
групп нейтронов
Свойства ~~~
Слабые взаимодействия с вещество»?
В поглощенной среде обычно идет ре
акция захвата холодных и тепловых ней-
тронов
Процесс взаимодействия с веществсщ
выражен упругим рассеянием
Характеризуется как упругим, так и не-
упругим рассеянием и возникновением
ядерных реакций
Отличается ядерными реакциями с вы-
летом большого числа частиц
При расчете защиты от нейтронного излучения следует пом-
нить, что защита основывается на поглощении тепловых и холод-
ных нейтронов, а быстрые нейтроны должны сначала замедлиться.
Защитные свойства материалов определяются их замедляющей и
поглощающей способностями. Для замедления быстрых нейтро-
нов используют материалы, имеющие водородосодержащие веще-
ства (вода, бетон, пластмассы и др.). Для эффективного поглоще-
ния тепловых нейтронов используют материалы, обладающие
большим сечением захвата (борная сталь, борный графит, сплав
кадмия со свинцом).
Важным фактором при воздействии любого ионизирующего
излучения на организм является время облучения. С увеличением
мощности дозы поражающее действие возрастает. Чем более дроб-
но излучение по времени, тем меньше его поражающее действие.
Внешнее облучение а- и р-частицами менее опасно. Они име-
ют небольшой пробег в ткани и не достигают кроветворных и ДРУ\'
гих внутренних органов. При внешнем облучении необходимо
учитывать, что у- и нейтронное облучение проникают в ткань на
большую глубину и разрушают ее.
Важно отметить, что никакой вид энергии (тепловой, электр*1\'
ческой и др.), поглощенной биологическим объектом в том же к°\"
личестве (Дж/кг), не приводит к таким изменениям, какие вызЫ\"
вает ионизирующее излучение. Например, смертельная доза Я
низирующего излучения для млекопитающих равна 5 Гр E00 ?&>\'
что соответствует поглощенной энергии излучения 5 Дж/кг. ЕсЛ
эту энергию подвести в виде тепла, то она нагрела бы тело e#B^ д
на 0,001 °С. Именно ионизация и возбуждение атомов и молей\'
234 , : ¦ \' .
т
обусловливают специфику действия ионизирующего излу-
Влияние радионуклида на организм существенно зависит от era
^цзических свойств (тип и энергия излучения), дозы, формы вво-
димого соединения, пути и ритма поступления, особенностей рас-
пределения, эффективного периода полураспада, определяющего
ддительность лучевого воздействия, физиологических и генетиче-
ских особенностей организма. В зависимости от перечисленных
факторов один и тот же радионуклид может либо существенно или
Уверенно уменьшать естественную продолжительность жизни
вида> либо не оказывать влияния или даже несколько увеличивать
ее по сравнению с адекватным контролем (на 10—15 %).
Промежуток времени, в течение которого распадается полови-
на данного количества радиоактивного нуклида, называется пе-
риодом полураспада Т1/2- Радионуклиды, известные в настоящее
вРемя, характеризуются значениями Тщ в диапазоне от 10~7 с до
Ю!олет. Так, для 212Ро период полураспада Т1/2 равен 3 ¦ 10~7с, для
232Th - 1,3 • 1010 лет.
Приведем свойства наиболее часто встречающихся радионукли-
дов.
• Цезий-137 (период полураспада 30 лет) и Цезий-134 (период
Полураспада два года), часто называемые «радиоцезием»: излуча-
• р. и у-излучение. Их химические свойства подобны свойствам
; они способны замещать калий во всех клетках, особенно в
^Ускульной массе (биологический период полувыведения около
ДвУх месяцев).
Йод-131 (период полураспда восемь суток), часто называе-
«радиойодом»: испускает р-частицы и у-излучение. Непре-
образуется и распадается в процессе работы реактора. Ра-
231
диойод потребляется и усваивается жвачными животными
тично переходит в молоко и может накапливаться в Щитовиг, 9Сч
железе человека. Для предотвращения облучения загрязнен
травой коров на пастбища не выгоняют и кормят в течение неко °**
рого времени заранее заготовленными кормами. Накоплению °\"
диойода в щитовидной железе можно препятствовать применен *
ем так называемой «йодной диеты», то есть введением в рацион ч^
ловека на определенный период специальных таблеток, содер*6\"
щих нерадиоактивный (стабильный) йод.
• Калий-40 (период полураспада 1,3 млрд лет). Испускает В- и
у-излучения. Встречается в естественном виде в природе и замеща-
ется вместе со стабильным калием во всех растениях и животных
• Углерод-14 (период полураспада 5500 лет). Основной вид из-
лучения — р-излучение. Встречающийся в природе естественный
радиоактивный изотоп углерода используется, в частности, для
определения возраста археологических материалов. Обычно уча-
ствует в процессах жизнедеятельности таким же образом, как и
стабильные изотопы углерода-12 и углерода-13.
• Криптон-85 (период полураспада 10 лет). Испускает р-части-
цы и у-излучение. Тяжелый благородный газ. Как важный продукт
распада входит в состав «остывающего» топливного элемента. Ко-
гда тепловыделяющие элементы вскрывают для переработки,
криптон-85 может легко выделиться и тем самым увеличить фон
облучения.
• Плутоний-239 (период полураспада 24 000 лет). Испускает
Р-частицы. Элемент с химически токсичным действием. Длитель-
ный период полураспада и другие свойства плутония создают наи-
большие проблемы с плутонийсодержащими радиоактивными от-
ходами, не прошедшими эффективной очистки.
• Радий-226 (период полураспада 1600 лет). Встречающийся в
природе радионуклид с химическими свойствами, аналогичными
свойствам кальция и бария. Испускает а-, р-частицы и у-излуче-
ние, при его распаде образуется радон-222.
• Радон-222 (период полураспада 3,8 суток). Благородный газ»
испускающий у-излучение. Непрерывно образуется в некоторы
горных породах. Представляет опасность в шахтах и жилищах н
богатых ураном грунтах или построенных из материалов с вЫС°
ким содержанием радия.
• Стронций-90(период полураспада 29 лет). ИспускаетР\"изЛ\\.
чение. Металл, обладающий свойствами, подобными свойств
кальция. Один из основных продуктов деления в радиоактивиь
232
одах. При ядерных испытаниях в атмосфере большие количест-
о^ тронция-90 распространились по всему земному шару. Через
03доко стронций-90 эффективно проникает в костные ткани.
Nt° g целях сокращения поступления радионуклидов в организм
[говека и животных необходимо снижать интенсивность их во-
Ч!ечения в биологический круговорот через растения. Например,
losr и 137Cs концентрируются, как правило, в верхнем слое почвы
[ около 5 см (до 70—80 %), их можно перевести глубокой
д
сгташкой в нижние слои почвенного слоя B5—30 см), до которых
не доходит корневая система растений. Применение некоторых
агротехнических мероприятий, таких, как внесение в почву орга-
нйческих удобрений и извести, существенно снижает поступление
радионуклидов в растения.
Рассмотрим взаимодействие основных видов излучений с веще-
ством.
• а-частицы. Пробег а-частиц в воздухе не превышает 11 см, в
более плотных средах он еще меньше, так, в мягких тканях челове-
ка пробег а-частиц составляет микроны. Проходя через вещество,
а-частицы испытывают упругое рассеяние на электронах и ядрах
атомов и неупругие столкновения с орбитальными электронами.
При неупругих столкновениях электрическое поле а-частицы,
взаимодействуя с внешними электронами, ионизует атомы и мо-
лекулы. При этом а-частицы теряют свою энергию.
• ^-частицы. Взаимодействуя с веществом, р-частицы прохо-
дят вблизи атомных ядер. Под влиянием положительного заряда
ядра отрицательно заряженная р-частица резко тормозится, при
этом потерянная энергия излучается в виде тормозного рентгенов-
ского излучения. Наиболее высокоэнергетические р-частицы мо-
гУт пройти слой алюминия до 5 мм. Ионизирующая способность
их меньше, чем а-частицы.
• у-излучение. Механизм взаимодействия у-излучения с веще-
ством зависит как от свойств среды, так и от энергии излучения.
Энергия фотонов определяется частотой (длиной волны).
С увеличением энергии излучения (Е = /zco) меняется меха-
низм взаимодействия квантов с атомами и молекулами среды до их
Полного разрушения, у-излучение обладает большой проникаю-
щей способностью, изменяющейся в широких пределах, лимити-
Р°Ванной энергией излучения.
• Нейтроны. В зависимости от энергии нейтронов преоблада-
ет Те или иные виды их взаимодействия с веществом. По уровню
эНергии нейтроны условно делятся на пять групп (табл. 4.1).
\' \'¦\' .¦\',.¦¦¦/¦, ¦. .¦ \' ¦ ¦¦. . ¦¦¦¦ 233
Таблица
Группа нейтронов
Холодные
Тепловые
Промежуточные
Быстрые
Сверхбыстрые
Характеристика
Энергия нейтронов
< 0,025 эВ
0,025-0,05 эВ
0,025-0,05 кэВ
0,2-20 МэВ
20-300 МэВ
групп нейтронов
Свойства ~~~
Слабые взаимодействия с вещество»?
В поглощенной среде обычно идет ре
акция захвата холодных и тепловых ней-
тронов
Процесс взаимодействия с веществсщ
выражен упругим рассеянием
Характеризуется как упругим, так и не-
упругим рассеянием и возникновением
ядерных реакций
Отличается ядерными реакциями с вы-
летом большого числа частиц
При расчете защиты от нейтронного излучения следует пом-
нить, что защита основывается на поглощении тепловых и холод-
ных нейтронов, а быстрые нейтроны должны сначала замедлиться.
Защитные свойства материалов определяются их замедляющей и
поглощающей способностями. Для замедления быстрых нейтро-
нов используют материалы, имеющие водородосодержащие веще-
ства (вода, бетон, пластмассы и др.). Для эффективного поглоще-
ния тепловых нейтронов используют материалы, обладающие
большим сечением захвата (борная сталь, борный графит, сплав
кадмия со свинцом).
Важным фактором при воздействии любого ионизирующего
излучения на организм является время облучения. С увеличением
мощности дозы поражающее действие возрастает. Чем более дроб-
но излучение по времени, тем меньше его поражающее действие.
Внешнее облучение а- и р-частицами менее опасно. Они име-
ют небольшой пробег в ткани и не достигают кроветворных и ДРУ\'
гих внутренних органов. При внешнем облучении необходимо
учитывать, что у- и нейтронное облучение проникают в ткань на
большую глубину и разрушают ее.
Важно отметить, что никакой вид энергии (тепловой, электр*1\'
ческой и др.), поглощенной биологическим объектом в том же к°\"
личестве (Дж/кг), не приводит к таким изменениям, какие вызЫ\"
вает ионизирующее излучение. Например, смертельная доза Я
низирующего излучения для млекопитающих равна 5 Гр E00 ?&>\'
что соответствует поглощенной энергии излучения 5 Дж/кг. ЕсЛ
эту энергию подвести в виде тепла, то она нагрела бы тело e#B^ д
на 0,001 °С. Именно ионизация и возбуждение атомов и молей\'
234 , : ¦ \' .
т
обусловливают специфику действия ионизирующего излу-
Влияние радионуклида на организм существенно зависит от era
^цзических свойств (тип и энергия излучения), дозы, формы вво-
димого соединения, пути и ритма поступления, особенностей рас-
пределения, эффективного периода полураспада, определяющего
ддительность лучевого воздействия, физиологических и генетиче-
ских особенностей организма. В зависимости от перечисленных
факторов один и тот же радионуклид может либо существенно или
Уверенно уменьшать естественную продолжительность жизни
вида> либо не оказывать влияния или даже несколько увеличивать
ее по сравнению с адекватным контролем (на 10—15 %).