Каким образом применяют свинец свинцовую резину бетон и сталь для защиты от ионизирующих излучений

Обновлено: 15.05.2024

Понятие о внешнем и внутреннем облучении. Защита от внешнего и внутреннего облучения.

— комплекс методов и средств, направленных на обеспечение безопасных условий труда персонала и жизни населения в условиях возможного воздействия ионизирующего излучения. Противолучевая защита осуществляется путем снижения уровней облучения до регламентируемых дозовых пределов с помощью защитных ограждений, использования дистанционных приспособлений и наиболее рациональной технологии, основанной на механизации и автоматизации отдельных операций и процессов, а также с помощью ряда лекарственных средств.

Методы и средства Противолучевой защиты зависят от характера работы, условий применения радиоактивных веществ и источников ионизирующего излучения (см.); они предусматривают защиту от внешнего и внутреннего облучения.

При работе с закрытыми источниками ионизирующего излучения, т. е. когда исключено попадание радионуклидов в окружающую среду, персонал может подвергнуться только внешнему облучению. Такие радиоактивные источники используют, как правило, в гамма-терапевтических аппаратах и в качестве аппликаторов, в гамма-дефектоскопических установках, приборах технологического контроля и др. Рентгеновские аппараты и ускорители заряженных частиц также являются источниками внешнего облучения. При внешнем облучении человек подвергается воздействию ионизирующего излучения только в течение того промежутка времени, когда он находится вблизи источника излучения.

При работе с открытыми радиоактивными источниками, напр. при радиоизотопной диагностике, переработке радиоактивных отходов, экспериментальных работах и др., возможно попадание радиоактивных веществ в окружающую среду. При этом они могут загрязнять оборудование, воздух производственных помещений, одежду и руки работающих, а также атмосферный воздух, почву, водоемы. В результате, кроме внешнего, возможно и внутреннее облучение вследствие попадания радиоактивных веществ внутрь организма. В этом случае человек может подвергаться воздействию ионизирующего излучения в течение того промежутка времени, пока радиоактивные вещества не будут выведены из организма в результате физиологических обменных процессов и радиоактивного распада.

Принципы, методы и средства защиты от ионизирующих излучений

Защита от ионизирующих излучений включает в себя

организационные мероприятия (выполнение требований безопасности при размещении предприятий, устройстве рабочих помещений и организации рабочих мест, при работе с закрытыми и открытыми источниками, при транспортировке, хранении и захоронении радиоактивных веществ, проведение общего и индивидуального дозиметрического контроля);

медико-профилактические мероприятия (сокращенный рабочий день, дополнительный отпуск, медицинские осмотры, лечебно-профилактическое питание и др.);

инженерно-технические методы и средства (защита расстоянием и временем, применение средств индивидуальной защиты, защитное экранирование и др.).

Средства индивидуальной защиты

Средства индивидуальной защиты предназначены

для защиты от попадания радиоактивных загрязнений на кожу тела работающих и внутрь организма, а также от альфа- и бета-излучений.

Для защиты всего тела

применяется спецодежда в виде халатов, шапочек, резиновых перчаток и др. При работах с изотопами большой активности (>10 мКи) применяются комбинезоны, спецбелье, пленочные хлорвиниловые фартуки и нарукавники, клееночные халаты, тапочки или ботинки, для защиты рук — перчатки из просвинцованной резины, а защиты ног — специальная пластиковая обувь.

Для защиты глаз

применяются очки, стекло которых может быть обычным (при альфа- и мягких бета-излучениях), силикатным или органическим (при бета-излучениях высоких энергий), свинцовое или с фосфатом вольфрама (при гамма-излучениях), с боросиликатом кадмия или фтористыми соединениями (при нейтронном облучении) и др.

При содержании радиоактивных веществ в паро-, газо- или пылевидном состоянии для защиты от них применяются очки закрытого типа с резиновой полумаской.

Для защиты органов дыхания

применяются респираторы или шланговые приборы (противогазы), пневмокостюмы и пнев-мошлемы.

Для предотвращения или частичного ослабления воздействия радионуклидов, попавших в организм

, а также для предупреждения отложения их в организме и ускорения выведения рекомендуются такие меры как промывание желудка и кишечника, использование адсорбентов, веществ для замещения радионуклидов или комплексообразования с последующим ускоренным их выведением из организма (сернокислый барий, глюканат кальция, хлористый кальций, хлористый аммоний, пентацин, йодная настойка или йодистый калий и др.).

Защитное экранирование

При проектировании и расчете защитных экранов определяют их материал и толщину, которые зависят от вида излучения, энергии частиц и квантов и необходимой кратности ослабления.

Расчет защитных экранов основывается

на особенностях и закономерностях взаимодействия различных видов излучения с веществом.

Для защиты от альфа-частиц

необходимо, чтобы толщина экрана превышала длину пробега альфа-частиц в данном материале экрана. Для защиты от внешнего облучения альфа-частицами обычно применяют тонкую металлическую фольгу (20-100 мкм), силикатное стекло, плексиглас или несколько сантиметров воздушного зазора.

Для защиты от бета-излучений

применяют экраны из материалов с малым атомным весом (алюминий, оргстекло, полистирол и др.), т.к. при прохождении бета-излучений через вещество, возникает вторичное излучение, энергия которого увеличивается с ростом атомного номера вещества.

При высоких энергиях бета-частиц (>3 МэВ), применяют двухслойные экраны, наружный слой которых выполняется из алюминия. Внутренняя облицовка экрана изготавливается из материалов с малым атомным номером, чтобы уменьшить первоначальную энергию электронов.

Толщина слоя различных материалов для поглощения бета-излучения определяется также максимальным пробегом бета-частиц.

При проектировании защитного экранирования от нейтронов

выбирают вещества с малым атомным номером (вода, полиэтилен, парафин, органические пластмассы и др.), т.к. при каждом столкновении с ядром нейтрон теряет тем большую часть своей энергии, чем ближе масса ядра к массе нейтрона.

При защите от нейтронного излучения необходимо учитывать

, что процесс поглощения эффективен для тепловых, медленных и резонансных нейтронов, поэтому быстрые нейтроны должны быть предварительно замедлены. Средняя потеря энергии при упругом рассеянии максимальна на легких ядрах (например, водороде) и минимальна на тяжелых. Вероятность потери энергии при неупругом рассеянии возрастает на тяжелых ядрах и с увеличением энергии нейтрона. Тепловые нейтроны диффундируют через защиту до тех пор, пока не будут захвачены или не выйдут за ее пределы, поэтому важно обеспечить быстрое поглощение тепловых нейтронов выбором наиболее эффективных поглотителей. После захвата тепловых нейтронов почти всегда возникает гамма-излучение, которое необходимо ослабить. Таким образом,
защита от нейтронов должна иметь в своем составе
водород или другое легкое вещество для замедления быстрых и промежуточных нейтронов при упругом рассеянии, тяжелые элементы с большой атомной массой для замедления быстрых нейтронов в процессе неупругого рассеяния и ослабления от захватного гамма-излучения, элементы с высоким эффективным сечением поглощения тепловых нейтронов.

Для защиты от гамма-лучей

применяются экраны из металлов высокой плотности (свинец, висмут, вольфрам), средней плотности (нержавеющая сталь, чугун, медные сплавы) и некоторые строительные материалы (бетон, баритобетон и др.).

В практике расчета защиты от гамма-излучения широко применяются универсальные таблицы

,
позволяющие определить толщину защиты
по заданному уменьшению мощности дозы, а при известной толщине защиты легко
найти кратность ослабления излучения
и определить допустимое время работы за защитой или допустимое значение активности источника.
По этим таблицам определяют также
дополнительную защиту к уже существующей, требуемый набор толщины слоев различных материалов, линейные или массовые эквиваленты отдельных защитных материалов, слои полуослабления в различных интервалах толщины материала и т.п. Однако указанные таблицы пригодны только для моноэнергетических источников гамма-излучения. В тех случаях, когда источник имеет сложный спектр излучения, расчет толщины защиты, обеспечивающий необходимую кратность ослабления, ведут методом «конкурирующих» линий.

При защите от рентгеновского излучения

толщина защитного экрана определяется необходимой степенью ослабления мощности дозы излучения.

Для экранирования от рентгеновского излучения используются

такие материалы как свинец, бетон, свинцовое стекло и др.

В отдельных случаях, когда по характеру выполняемых работ использование стационарной защиты затруднено, допускается обеспечение защиты путем использования переносных защитных ширм, экранов, а также средств индивидуальной защиты (защитные фартуки, рукавицы, щитки и пр.)

Защита высоковольтных электронных приборов или всей установки

, генерирующих мягкое рентгеновское излучение, достигается помещением этих приборов в металлические кожухи, шкафы или блоки.

Защита от действия ионизирующих излучений

Основные принципы радиационной безопасности заключаются в непревышении установленного основного дозового предела, исключении всякого необоснованного облучения и снижении дозы излучения до возможно низкого уровня. С целью реализации этих принципов на практике обязательно контролируются дозы облучения, полученные персоналом при работе с источниками ионизирующих излучений, работа проводится в специально оборудованных помещениях, используется защита расстоянием и временем, применяются различные средства коллективной и индивидуальной защиты.

Для определения индивидуальных доз облучения персонала необходимо систематически проводить радиационный (дозиметрический) контроль, объем которого зависит от характера работы с радиоактивными веществами. Каждому оператору, имеющему контакт с источниками ионизирующих излучений, выдается индивидуальный дозиметр 1 для контроля полученной дозы гамма-излучений. В помещениях, где проводится работа с радиоактивными веществами, необходимо обеспечить и общий контроль за интенсивностью различных видов излучений. Эти помещения должны быть изолированы от прочих помещений, оснащены системой приточно-вытяжной вентиляции с кратностью воздухообмена не менее пяти. Окраска стен, потолка и дверей в этих помещениях, а также устройство пола выполняются таким образом, чтобы исключить накопление радиоактивной пыли и избежать поглощения радиоактивных аэрозолей, паров и жидкостей отделочными материалами (окраска стен, дверей и в некоторых случаях потолков должна производиться масляными красками, полы покрываются материалами, не впитывающими жидкости, – линолеумом, полихлорвиниловым пластикатом и др.). Все строительные конструкции в помещениях, где проводится работа с радиоактивными веществами, не должны иметь трещин и несплошностей; углы закругляют для того, чтобы не допустить скопления в них радиоактивной пыли и облегчить уборку. Не менее одного раза в месяц проводят генеральную уборку помещений с обязательным мытьем горячей мыльной водой стен, окон, дверей, мебели и оборудования. Текущая влажная уборка помещений проводится ежедневно.

1 Устройство дозиметров описано ниже.

Для уменьшения облучения персонала все работы с этими источниками проводят с использованием длинных захватов или держателей. Защита временем заключается в том, что работу с радиоактивными источниками проводят за такой период времени, чтобы доза облучения, полученная персоналом, не превышала предельно допустимого уровня.

Коллективные средства защиты

от ионизирующих излучений регламентируются ГОСТом 12.4.120-83 «Средства коллективной защиты от ионизирующих излучений. Общие требования». В соответствии с этим нормативным документом основными средствами защиты являются стационарные и передвижные защитные экраны, контейнеры для транспортирования и хранения источников ионизирующих излучений, а также для сбора и транспортировки радиоактивных отходов, защитные сейфы и боксы и др.

Стационарные и передвижные защитные экраны предназначены для снижения уровня излучения на рабочем месте до допустимой величины. Если работу с источниками ионизирующих излучений проводят в специальном помещении – рабочей камере, то экранами служат ее стены, пол и потолок, изготовленные из защитных материалов. Такие экраны носят название стационарных. Для устройства передвижных экранов используют различные щиты, поглощающие или ослабляющие излучение.

Экраны изготавливают из различных материалов. Их толщина зависит от вида ионизирующего излучения, свойств защитного материала и необходимой кратности ослабления излучения k.

Величина
k
показывает, во сколько раз необходимо понизить энергетические показатели излучения (мощность экспозиционной дозы, поглощенную дозу, плотность потока частиц и др.), чтобы получить допустимые значения перечисленных характеристик. Например, для случая поглощенной дозы
k
выражается следующим образом:
(19.8)
где D –

мощность поглощенной дозы;

допустимый уровень поглощенной дозы.

Для сооружения стационарных средств защиты стен, перекрытий, потолков и т. д. используют кирпич, бетон, баритобетон и баритовую штукатурку (в их состав входит сульфат бария – BaSO4). Эти материалы надежно защищают персонал от воздействия гамма- и рентгеновского излучения.

Для создания передвижных экранов используют различные материалы. Защита от альфа-излучения достигается применением экранов из обычного или органического стекла толщиной несколько миллиметров. Достаточной защитой от этого вида излучения является слой воздуха в несколько сантиметров. Для защиты от бета-излучения экраны изготавливают из алюминия или пластмассы (органическое стекло). От гамма- и рентгеновского излучения эффективно защищают свинец, сталь, вольфрамовые сплавы. Смотровые системы изготавливают из специальных прозрачных материалов, например, свинцового стекла. От нейтронного излучения защищают материалы, содержащие в составе водород (вода, парафин), а также бериллий, графит, соединения бора и т.д. Бетон также можно использовать для защиты от нейтронов.

Защитные сейфы применяются для хранения источников гамма-излучения. Они изготавливаются из свинца и стали.

Для работы с радиоактивными веществами, обладающими, альфа- и бета-активностью, используют защитные перчаточные боксы.

Защитные контейнеры и сборники для радиоактивных отходов изготавливаются из тех же материалов, что и экраны – органического стекла, стали, свинца и др.

При проведении работ с источниками ионизирующих излучений опасная зона 1 должна быть ограничена предупреждающими надписями.

1 Опасная зона – это пространство, в котором возможно воздействие на работающего опасного и (или) вредного производственных факторов (в данном случае – ионизирующих излучений).

Принцип действия приборов, предназначенных для контроля за персоналом, который подвергается воздействию ионизирующих излучений, основан на различных эффектах, возникающих при взаимодействии этих излучений с веществом. Основные методы обнаружения и измерения радиоактивности – ионизация газа, сцинтилляционные и фотохимические методы. Наиболее часто используется ионизационный метод, основанный на измерении степени ионизации среды, через которую прошло излучение.

Сцинтилляционные методы

регистрации излучений основаны на способности некоторых материалов, поглощая энергию ионизирующего излучения, превращать ее в световое излучение. Примером такого материала может служить сульфид цинка (ZnS). Сцинтилляционный счетчик представляет собой фотоэлектронную трубку с окошком, покрытым сульфидом цинка. При попадании внутрь этой трубки излучения возникает слабая вспышка света, которая приводит к возникновению в фотоэлектронной трубке импульсов электрического тока. Эти импульсы усиливаются и подсчитываются.

Фотохимические методы,

или методы авторадиографии, основаны на воздействии радиоактивного образца на слой фотоэмульсии, содержащий галогениды серебра. Уровень радиоактивности образца оценивают после проявления пленки.

Особенности

Губительное воздействие ионизирующего излучения на живые ткани – общеизвестный факт, и с момента его открытия человечество работает над тем, чтобы защитить население и армию в случае применения вооружения определенного типа, аварий на производствах, работающих от энергии атома, космических лучей, представляющих опасность. Простой одежды, которая могла бы защитить человека от радиоактивного излучения, не существует, но некоторые успехи уже достигнуты – люди умеют обороняться от потока ионов разными способами.

Среди разработок есть биологическая и физическая защита, применяются расстояние, экранирование, время и химические соединения.

Материалы, которые в нем используются против губительного излучения, зависят от источника опасности:

от альфа-излучения защищают простые и доступные средства, вроде респиратора и резиновых перчаток;
предотвратить последствия воздействия бета-частиц можно с помощью защитного костюма, применяемого в армии, – в его состав входит противогаз, специальные ткани (стекло и плексиглас, алюминий, легкий металл способны уменьшить облучение);
от гамма-излучения применяют тяжелые металлы, некоторые из них эффективнее рассеивают опасные потоки энергии, поэтому чаще используется свинец, чем железо и сталь;
спасти от нейтронов могут синтетические материалы или толща воды, поэтому для радиационной защиты используют не свинец и сталь, а полимеры.

Используемый в создании костюма от радиации слой любого материала называется слоем половинного ослабления, если он способен в 2 раза уменьшить проникновение ионов к живым тканям. Любые средства антирадиационной защиты направлены на создание оптимального коэффициента защиты (он вычисляется измерением уровня радиации, существующего до момента создания противодействующего слоя, и его сравнением с тем, насколько интенсивно проникновение после того, как человек оказался в любом укрытии).

Создать универсальный костюм от радиации, который бы защищал от любого вида ионов, на данном уровне человеческих знаний невозможно, отсюда и разнообразие вариантов. Зато в дополнение к нему можно применять средства химической защиты, предотвращающие развитие повреждений, нанесенных живым клеткам.

Защита от радиации. Способы защититься от ионизирующего излучения

Опасность радиации все еще тщательно изучается учеными в наше время. Еще в первой половине прошлого века человек не подозревал о том, какую опасность в себе скрывает ионизирующее излучение. Сейчас же этот вопрос стоит особенно остро учитывая, что многие страны обладают ядерным оружием. Использование такого оружия может нанести не только огромный урон человечеству, но и всей планете.

Но человек может сталкиваться с радиацией и в повседневной жизни. Существует множество источников такого излучения. Это могут быть природные излучения или же излучения, вызванные деятельностью человека. Атомные электростанции и различные исследовательские лаборатории нередко тоже становятся причиной загрязнения окружающей среды радиоактивными частицами. Такие объекты должны проходить обязательные тщательные проверки, которые гарантируют безопасность как для рабочих, так и для проживающих рядом людей. Авария на Чернобыльской АЭС показала, какой урон может нанести нарушение норм эксплуатации такого объекта. До сих пор территории, зараженные в результате аварии, не пригодны для жизни. Длительное пребывание на зараженных территориях без средств индивидуальной защиты грозит появлением хронической лучевой болезни.

Важно знать какая доза является нормой человека, как выявить первые признаки влияния ионизирующих лучей на организм и какие существуют способы защиты от радиации. В случае чрезвычайно аварийной ситуации следует позаботиться и о том, где укрыться от наступившей опасности. Поэтому необходимо знать общие принципы защиты от ионизирующего излучения, которые могут спасти не только здоровье, но и жизнь.

Естественный радиоактивный фон

Ионизирующее излучение как природное явление присутствует повсеместно. Оно поступает на нашу Землю из космоса. Находится оно и в воде, попадая туда из воздуха. Радиоактивные изотопы космического происхождения проникают в живые организмы во время приема пищи и задерживаются в них.

От самого начала существования нашей планеты на ней имелось естественное ионизирующее излучение. Защита от излучений такого типа не требуется, и избежать их попросту невозможно. Естественная природная радиация сопровождает человека постоянно, не нанося ущерба здоровью.

Из чего состоит ядерный взрыв?

Ядерный взрыв представляет собой большой выброс в атмосферу радиоактивных веществ, обладающих максимальным зарядом. Именно поэтому такой взрыв наносит огромный урон всему окружающему. На месте взрыва повышается температура и давление, а ионизирующие частицы заражают не только воздух и почву, но и находящихся рядом людей. Но это еще не все, ведь во время выброса сначала появляется световая волна, а затем и взрывная. Эта взрывная волна способна нанести огромный ущерб всему, что будет у нее на пути. В зависимости от масштаба катастрофы урон от взрывной волны может быть самым разным.

Но такая катастрофа затрагивает не только место, где она произошла. За счет огромной силы световой и ударных волн радиоактивные вещества способны распространяться на многие территории. Таким образом даже отдаленные территории могут пострадать. После аварии на ЧАЭС радиоактивные дожди наблюдались и в городах, находившихся за многие тысячи километров от места аварии.

Следует сказать о том, какие последствия несет за собой такой взрыв. Так ударная и взрывная волны становятся причиной ожогов различной степени тяжести, головные боли, помутнение рассудка, нарушение слуха и зрения или же летальный исход.

Но даже если знать о том, какие средства защиты от радиации существуют, важно заметить, что многое зависит от того, насколько человек далеко от центра катастрофы. Ударная волна способна распространяться за несколько десятков секунд на огромные расстояния, нанося ущерб всему, что будет у нее на пути.

Территории в несколько десятков километров от места катастрофы обычно подвергаются наиболее сильным разрушениям и становятся непригодными для жизни в течение долгого времени. Такие показатели как скорость и мощность удара в первую очередь зависят от того, какую силу имели радиоактивные частицы в момент взрыва. Из-за того, что взрыв происходит молниеносно, необходимо как можно быстрее среагировать на опасность и применить средства защиты. Важную роль в этом играет информированность о том, какая есть защита от проникающей радиации.

Воздействие на организм

В зависимости от своего энергетического спектра радиоактивное излучение может обладать различной ионизирующей и проникающей способностью. От характера данного свойства и будет зависеть воздействие потока на живой организм. Частицы, проходящие через биологический объект, выделяют определенную энергию. При ее достаточно высоких значениях происходит разрушение химических связей молекул и атомов. Иными словами, само функционирование всех клеток, из которых состоит живая ткань, нарушает ионизирующее излучение. Защита от излучений в таком случае крайне важна. Она позволит сохранить человеку здоровье.

Свойства и применение радиационно-защитных материалов серии Абрис®

Среди всех источников ионизирующего излучения, влияющих на человека, медицинские занимают лидирующее положение. В годовой коллективной дозе облучения населения Российской Федерации на долю медицинского облучения приходится около 30%. Медицинское облучение имеет целый ряд особенностей, усугубляющих его действие: оно характеризуется высокой мощностью дозы излучения, на несколько порядков превышающей природное облучение; направлено на больной или ослабленный организм [1]. Защита от воздействия излучений является одной из наиболее значимых и актуальных проблем гигиены и экологии.

Для того чтобы избежать или свести к минимуму вредное воздействие излучения на человека в настоящее время в медицинской практике для устройства защиты используется главным образом листовой свинец, баритовая штукатурка, рентгенозащитная резина на основе свинца, смеси концентратов оксидов редкоземельных элементов или вольфрама и т.д. Ограничения на возможность и целесообразность применения для защиты от рентгеновского излучения листового свинца накладывают такие его свойства, как мягкость, текучесть, сложность обработки, токсичность.

Для эффективной защиты баритовой штукатуркой требуется нанесение толстого (до 60-120мм) слоя в несколько этапов, при этом каждый слой требует времени для его просушки, а также все нанесенные слои должны закрываться от сквозняков и холода и выдерживаться в таком состоянии не менее 7 дней, что приводит к существенному увеличению материалоемкости и стоимости работ.

Специалистами ООО “ЗГМ” разработан материал радиационно-защитный Абрис РЗ ТУ6990-012-52471462-2009, предназначенный для применения в качестве средства радиационной защиты конструкций зданий и сооружений от ионизирующих излучений; защиты радиационной техники медицинского и промышленного назначения от жесткого излучения. Материал радиационно-защитный Абрис® РЗ представляет собой композицию на основе полимерного связующего, наполнителя, пластификатора и технологических добавок. [2]. В качестве наполнителя используется барит или вольфрам. Технические характеристики радиационно-защитного материала Абрис ® РЗ представлены в таблице 1, 2, 3.

Таблица 1. Марки радиационно-защитного материала Абрис ® РЗ

Читайте также: