Основы радиационной безопасности

1. Что такое ионизирующее излучение?

Ионизирующее излучение (далее - ИИ) это излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию ионов разных знаков, то есть к ионизации среды (см. рисунок 1). Такими свойствами обладают радиоактивные излучения, излучения высоких энергий, рентгеновские лучи и др. Видимый свет и ультрафиолетовое излучение не относят к ионизирующим излучениям.

Рисунок 1. Ионизация среды
Рисунок 1. Ионизация среды.

По виду частиц, входящих в состав ИИ, различают 3 основных вида радиоактивного излучения:

  • Альфа-излучение представляет собой поток альфа-частиц (ядер атомов гелия). Относятся к сильно ионизирующим частицам, быстро теряющим свою энергию при взаимодействии с атомами вещества. По этой причине альфа-излучение имеет маленькую проникающую способность (путь в веществе) и не способно проникнуть даже через слой обычной бумаги или кожу человека. Альфа-частицы опасны лишь при внутреннем облучении органов и тканей.
Рисунок 2. Различные виды излученияРисунок 2. Различные виды излучения.
  • Бета-излучение представляет собой поток электронов. Из-за более низкой, чем у альфа-частиц, ионизирующей способности могут преодолеть большее расстояние в веществе (2-3 см. в биологической ткани).
  • Гамма-излучение не состоит из частиц как альфа- и бета-излучения. Оно, так же как и свет Солнца, представляет собой электромагнитную волну, распространяющуюся со скоростью света. Ионизирующая способность гамма-излучения низка. Проникающая способность самая большая (в биологических тканях гамма-кванты не задерживаются).

Также существует нейтронное излучение, но о нем немного позже.

2. Что такое нейтронное излучение?

Нейтронное излучение – это ядерное излучение, состоящее из потоков частиц с нейтральным зарядом (нейтронов). Проникающая способность нейтронов очень велика по причине отсутствия заряда и, как следствие, слабого взаимодействия с веществом. Но важно отметить, что характер взаимодействия нейтронов со средой сильно зависит от энергии частиц. По этой причине нейтроны разделяют на группы в зависимости от их энергии. Основные из них это тепловые и быстрые нейтроны. При этом энергия быстрых нейтронов в миллиарды раз больше энергии тепловых нейтронов. Больше значит лучше!?

Рисунок 3. Цепная реакция деления U-235 под действием нейтрона
Рисунок 3. Цепная реакция деления U-235 под действием нейтрона (синяя частица)

Но не в этом случае. Так, быстрые нейтроны, сталкиваясь со значительным количеством нуклонов (общее название для протонов и нейтронов в ядре), замедляются, а более медленные (тепловые) нейтроны, могут «спокойно» подойти к ядру и быть захваченными им, в результате происходит реакция превращения элемента. Именно эта реакция проложила дорогу к созданию ядерного реактора. В настоящее время тепловые нейтроны имеют большое значение не только для работы ядерных реакторов. Они широко используются для получения радиоактивных изотопов, изучения свойств ядер, структурного исследования кристаллов, исследования динамики атомов твердых тел, свойств молекул и т.д. (узнать больше).

3. Каковы медицинские аспекты воздействия ионизирующего излучения?

Радиоактивность – это самопроизвольное превращение атомных ядер, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или более лёгких ядер. Ядра, подверженные таким превращениям, называют радиоактивными, а процесс превращения радиоактивным распадом. Радиоактивность - не новое явление. Оно существовало во Вселенной всегда. Радиоактивные материалы входят в состав Земли, и даже человек слегка радиоактивен, т.к. в любой живой ткани присутствуют в малейших количествах радиоактивные вещества.

Радиация для большинства людей предмет непонятный. Радиация невидима и неосязаема, именно поэтому человек готов предполагать самое худшее, когда речь заходит о влиянии радиации на здоровье. Этот страх, в свою очередь, успешно эксплуатируется недобросовестными политиками, экологами и средствами массовой информации, которые заботятся не о том, чтобы правдиво и адекватно разъяснить населению, что же в действительности представляет собой радиация; наоборот, им зачастую выгодно создать вокруг этого явления негативный, зловещий ореол.

А если взглянуть с научной точки зрения что же известно о действии ионизирующего излучения на организм человека?

Живая клетка на 60–70% состоит из воды. Поэтому поток частиц ионизирующего излучения, проникая в организм, взаимодействует, прежде всего, с водой, что приводит к ее радиационному разложению этот процесс называется радиолизом воды.

Под действием радиации в клетках живых организмов образуются чужеродные химические соединения. Продукты радиолиза «атакуют» молекулярные структуры клеток, разрушают их, прерывают нормальное течение внутриклеточных процессов. В итоге, нормальное функционирование клеток нарушается, и при определенных дозах они гибнут. Но клетки человеческого организма обладают способностью «залечивать» радиационные повреждения.

Рисунок 4. Вклад искусственных и естественных источников в фоновое облучение человека
Рисунок 4. Вклад искусственных и естественных источников в фоновое облучение человека

Действительно, человек постоянно подвергается воздействию природной радиации, и в среднем облучается в год на 3,95 мЗв*. Кроме того, на Земле есть регионы, где природный фон превышает среднее по планете значение в разы и в десятки раз: в их число входят некоторые районы Франции, Финляндия, Швеция, Алтайский край, прибрежные территории юго-запада Индии, некоторые курорты Бразилии.

Миллионы жителей нашей планеты испытывают повышенную радиационную нагрузку за счет природных факторов, при этом, радиация не оказывает никакого влияния на их здоровье. Более того, многие районы с повышенным радиационным фоном являются признанными курортами (например, та же Финляндия, Кавказские Минеральные Воды, Карловы Вары и пр.).

Если перейти от слов к цифрам, то следует отметить следующее. Российские нормы — одни из самых жестких в мире. Так, Международное Агентство по Атомной Энергии (МАГАТЭ) признает безопасной для здоровья годовую дозу 50 мЗв. По российским нормам предельная годовая доза для персонала АЭС, работающего непосредственно в условиях воздействия ионизирующего излучения, составляет 20 мЗв. Контрольный уровень дозы, установленный в ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ КИ, составляет 18 мЗв. Облучение персонала контролируется с помощью современных индивидуальных дозиметров — специальных приборов, которые выдаются каждому сотруднику перед входом в «грязную» зону и выводят информацию на цифровое табло. Такие же дозиметры выдаются и экскурсионным группам, посещающим ядерные установки.

Необходимо также помнить, что в ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ КИ достаточно большой штат сотрудников, много отделов, множество видов работ, в большей части которых исключены дозовые нагрузки. Например, персонал, работающий в административном корпусе, вообще не подвергается облучению. Самые большие дозы получают рабочие, которые выполняют ремонтные работы на радиоактивно загрязненном оборудовании на них приходится более 70% коллективной дозы. Но и они получают меньше установленной в Институте пороговой безопасной дозы в 18 мЗв в год.

* - по данным Федерального государственного статистического наблюдения за 2010 год (Информационный сборник: «Дозы облучения населения Российской Федерации в 2010 году»).

4. Какие источники ионизирующего излучения есть в ФГБУ «ПИЯФ»?

ПИЯФ многопрофильный научный центр, на территории которого расположилось несколько научно-исследовательских комплексов и установок.

Высокопоточный исследовательский реактор ПИК

Рисунок 5. Помещение горизонтальных экспериментальных каналов Рисунок 5. Помещение горизонтальных экспериментальных каналов.

Реактор ПИК по своим параметрам должен стать одним из лучших пучковых исследовательских реакторов в мире. На данный момент пучковых реакторов подобного класса в мире по пальцам пересчитать: HFR (Франция), модернизированный HFIR (США), FRM II (Германия). Не трудно заметить, что ввод в эксплуатацию реакторного комплекса ПИК обеспечит существенное увеличение доли России на мировых рынках оказания высокотехнологичных услуг по использованию нейтронных и ядерных методов в разработке новых материалов и изделий.

Большинство экспериментов на новом реакторе будет выполняться на выведенных нейтронных пучках. Развитая система нейтроноводов обеспечит одновременную работу до 40 экспериментальных станций. Более подробная информация

Реактор ВВР-М

На реакторе ВВР-М уже более 50 лет идет активное и успешное освоение техники генерации холодных и ультрахолодных нейтронов. В настоящее время развернуты работы в области ядерной физики, физики твердого тела, воздействия излучения на электрические, механические и оптические свойства материалов. Кроме того, молодые специалисты установки, ставшие за короткий срок опытными операторами, ведут плодотворные исследования по физике и технике реактора, совершенствуют отдельные системы управления и защиты, исследуют водный режим, разрабатывают методики измерения активностей и загрязненностей и т.д. Подробнее. Скачать буклет.

Научно-исследовательский ускорительный комплекс СЦ-1000

Протонный синхроциклотрон СЦ-1000 является одной из базовых установок Института. Был введен в эксплуатацию в 1970 году и к сегодняшнему дню прошел уже несколько модернизаций.

Научно-исследовательский  комплекс на базе СЦ-1000 используется для исследований в области физики элементарных частиц, структуры атомного ядра и механизма ядерных реакций, физики твердого тела, а также в области прикладной физики. Скачать буклет. Видео.

Циклотрон Ц-80

Изохронный ускоритель протонов обеспечит производство чистых радионуклидов для медицины и лечения офтальмологических больных методами протонной терапии. Комплексный пуск систем Ц-80 был произведен в декабре 2013 года. Циклотроны Ц-80 предвещают мировые позиции по производству сверхчистых радионуклидов. Видео.

5. Как защищены жители г. Гатчина и окружающая среда от воздействия ядерных установок ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ КИ?

Ядерные установки ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ КИ эксплуатируются надежно и безопасно, что подтверждается результатами регулярных проверок независимых органов (Ростехнадзор). Высокая степень безопасности обеспечена множеством факторов. Основной из них последовательная реализация концепции глубоко эшелонированной защиты. Она основана на применении следующих систем:

  1. физические барьеры на пути распространения ионизирующего излучения и радиоактивных веществ в окружающую среду (матрица тепловыделяющих элементов, оболочки тепловыделяющих элементов, корпус реактора, защитные боксы и трубные коридоры с поддонами, контаймент);
  2. технические и организационные меры по защите этих барьеров и сохранению их эффективности;
  3. организационные меры по защите персонала, населения и окружающей среды.

Принцип глубокоэшелонированной защиты предполагает также наличие такой концепции безопасности, которая предусматривает не только средства предотвращения аварий, но и средства управления последствиями аварий, обеспечивающих локализацию радиоактивных веществ в пределах гермооболочки.

Необходимо отметить также применение активных (то есть требующих вмешательства человека и наличия источника энергоснабжения) и пассивных (не требующих вмешательства оператора и источника энергии) систем безопасности. Кроме того, в ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ КИ развита культура безопасности на всех этапах жизненного цикла: от выбора площадки (обязательно только в тех в местах, где отсутствуют запрещающие факторы) до вывода из эксплуатации.

Для защиты реактора от внешних воздействий сооружен железобетонный контейнер, часть которого находится внутри здания. При этом контейнер рассчитан на то, чтобы выдерживать колоссальные нагрузки падение самолета, смерч, ураган, землетрясение или взрыв. Помимо основных функций, контейнер используется в качестве комплекса герметичных помещений (системы удержания радиоактивности).

На территории ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ КИ и в близлежащих районах ведется мониторинг радиационной обстановки. Контроль радиационной обстановки осуществляет отдел радиационной безопасности Института. Подробнее - читать ответ на вопрос 6.

6. Как и чем обеспечивается контроль радиационной безопасности в ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ КИ?

Обеспечение радиационной безопасности при эксплуатации установок является важной и приоритетной задачей персонала ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ КИ. Персоналом отдела радиационной безопасности управления ядерной и радиационной безопасности Института и объектовых служб радиационной безопасности ведется постоянный контроль за радиационной обстановкой как на отдельных установках и территории института, так и на территории санитарно-защитной зоны (СЗЗ) Института и за её пределами. Граница санитарно-защитной зоны Института по радиационному, физическому (не радиационному) и химическому факторам воздействия на население представляет собой форму неправильного эллипса с радиусами R1 = 1.1 км вокруг трубы реактора ВВР-М и R2 = 0.9 км вокруг трубы реактора ПИК.

СЗЗ ПИЯФ

Рисунок 6. План санитарно-защитной зоны ФГБУ «ПИЯФ»

Параметры радиационной обстановки отслеживаются за счет:

  • индивидуального дозиметрического контроля персонала;
  • отбора проб воздуха из рабочих помещений радиационных объектов;
  • контроля гамма-нейтронных полей;
  • контроля загрязнения радиоактивными веществами кожных покровов, спецодежды, обуви, средств индивидуальной защиты персонала, рабочих поверхностей оборудования и помещений;
  • контроля выбросов и сбросов радиоактивных веществ в окружающую среду;
  • использования автоматизированной  системы мониторинга радиационной обстановки  (АСМРО);
  • отбора проб окружающей среды на территории института, СЗЗ и за её пределами.

Радиационный контроль осуществляется с помощью стационарных блоков, устройств и установок; воздухоотборной системы; переносных и носимых приборов радиационного контроля.

Средние фоновые значения радиационной обстановки на территории Института, в СЗЗ и за её пределами находятся на уровне естественного радиационного фона порядка 0,12-0,16 мкЗв/ч (12-16 мкР/ч).

В Российской Федерации допустимые нормы облучения регламентируются Санитарными нормами и правилами СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-99/2009), согласно которым, годовая эффективная доза облучения населения не должна превышать 5 мЗв в год, а для персонала 50 мЗв в год.  Данное ограничение дозы облучения не включает в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

С радиационной обстановкой на территории Северно-Западного региона можно ознакомиться на карте радиационного фона Северно-Западного региона от ФГБУ «Северо-Западное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» http://www.meteo.nw.ru/weather/lo_radiationd.php.

7. Кто и как контролирует безопасность ядерных установок ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ КИ?

Ядерные установки (далее ЯУ) на всех этапах своей жизнедеятельности обязаны удовлетворять установленным требованиям безопасности. Это достигается, в том числе, соблюдением требований норм и правил в области использования атомной энергии и условий действия выданных Институту лицензий на вид деятельности в области использования атомной энергии.

Контролирующим органом выступают Северо-Европейское Межрегиональное Управление по надзору за ядерной и радиационной безопасностью Ростехнадзора и Федеральное медико-биологическое агентство. Надзорные органы ставят для себя следующие основные задачи:

  • следить за соблюдением требований ядерной, радиационной, технической и пожарной безопасности при обращении с ядерными материалами, а также с радиоактивными веществами и радиоактивными отходами.
  • организовывать и осуществлять проверки (плановые и внеплановые инспекции) и контроль за соблюдением поднадзорными ЯУ и организациями законодательства Российской Федерации нормативных правовых актов, норм и правил в области использования атомной энергии, требований технических регламентов в области использования атомной энергии. Также проводятся проверки, направленные на оценку достоверности сведений, содержащихся в документах, обосновывающих обеспечение безопасности заявленной деятельности, представляемых организациями для получения лицензий Ростехнадзора.
  • участвовать в рассмотрении документов и в работе комиссий в процессе выдачи определенным категориям работников разрешений на право ведения работ в области использования атомной энергии.

8. В каких отношениях ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ КИ с экологическими движениями?

ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ КИ находится в тесных партнерских отношениях с Гатчинским экологическим движением. Движение зародилось в 1990 году и поставило своей целью вложить в молодое поколение экологические знания, с самого раннего детства привить бережное отношение к природе и окружающей среде. На лекциях и семинарах Школьной Экологической Инициативы юные исследователи знакомятся с проблемами современной экологии и путями их решения в интересной творческой форме.

Экологическое движение выпускает собственную публикацию. Познакомиться подробнее с экологическим движением можно на их официальном сайте http://www.eco.nw.ru/.

Адрес: Россия, 188300, Ленинградская обл., г.Гатчина, мкр. Орлова роща, д. 1,
НИЦ «Курчатовский Институт» - ПИЯФ

Тел.: +7(813-71) 46025, +7(813-71) 46047,
Факс: +7(813-71) 46047, +7(813-71) 36025

E-mail: dir@pnpi.nrcki.ru

Последнее обновление: 15.06.2015 - Пн  13:51
вебмастер: webadm@pnpi.nw.ru