Проникающая радиация: источники, понятие дозы облучения, способы защиты от проникающей радиации

10. Проникающая радиация: источники, понятие дозы облучения, способы защиты от проникающей радиации.

Проникающая радиация. Это один из поражающих факторов ядерного оружия, представляющий собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва. Кроме гамма-излучения и потока нейтронов выделяются ионизирующие излучения в виде альфа- и бета-частиц, имеющих малую длину свободного пробега, вследствие чего их воздействием на людей и материалы пренебрегают. Время действия проникаю­щей радиации не превышает 10—15 с с момента взрыва.

Основные параметры, характеризующие ионизирующие излуче­ния,— доза и мощность дозы излучения, поток и плотность потока частиц.

Ионизирующая способность гамма-лучей характеризуется экс­позиционной дозой излучения. Единицей экспозиционной дозы гам­ма-излучения является кулон на килограмм (Кл/кг). Согласно стан­дарту, кулон на килограмм — экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучений, при которой сопряженная корпускулярная эмиссия на 1 кг сухого атмосферного воздуха производит в воздухе ионы, несущие заряд в один кулон электричества каждого знака. В практике в качестве единицы экспозиционной дозы применяют несистемную единицу рентген (Р). Рентген — это такая доза (количество энергии) гамма-излучения, при поглощении которой в 1 см³ сухого воздуха (при температуре 0 °С и давлении 760 мм рт. ст.) образуется 2,083 миллиарда пар ионов,

Единица мощности экспозиционной дозы — ампер на килограмм (А/кг), рентген в секунду (Р/с) и рентген в час (Р/ч). Ампер на кило­грамм равен мощности экспозиционной дозы, при которой за время, равное одной секунде, сухому атмоссрерному воздуху передается экспозиционная доза кулон на килограмм:

1 Р/с=2,58-10-⁴ А/кг; 1 А/кг=3876 Р/с или 1 А/кг»3900 Р/с= =14-10^е Р/ч; 1 Р/ч=7,167-Ю"⁸ А/кг. Процесс ионизации атомов нейтронами отличен от процесса ионизации гамма-лучами. Поток нейтронов измеряется числом нейтронов, приходящихся на квад­ратный метр поверхности,— нейтрон /м2. Плотность потока -— нейтрон/(м2хс).

Степень тяжести лучевого поражения главным образом зависит от поглощенной дозы. Для измерения поглощенной дозы любого вида ионизирующего излучения Международной системой измере­ний «СИ» установлена единица грэй (Гр); в практике применяется внесистемная единица — рад. Грэй равен поглощенной дозе излучения, соответствующей энергии 1 Дж ионизирующего излучения лю­бого вида, переданной облучаемому веществу массой 1 кг. Для:

типичного ядерного взрыва один рад соответствует потоку нейтро­нов (с энергией, превышающей 200 эВ) порядка 5-Ю¹⁴ нейтрон /м² [5]: 1 Гр=1 Дж/кг=100 рад=10000 эрг/г.

Распространяясь в среде, гамма-излучение и нейтроны ионизи­руют ее атомы и изменяют физическую структуру веществ. При ионизации атомы и молекулы клеток живой ткани за счет наруше­ния химических связей и распада жизненно важных веществ по­гибают или теряют способность к дальнейшей жизнедеятель­ности.

При воздействии проникающей радиации у людей и животных может возникнуть лучевая болезнь. Степень поражения зависит от экспозиционной дозы излучения, времени, в течение которого эта доза получена, площади облучения тела, общего состояния организма. Экспозиционная доза излучения до 50—80 Р (0,013—0,02 Кл/кг), полученная за первые четверо суток, не вызывает поражения и потери трудоспособности у людей, за исключением некоторых изменений крови. Экспозиционная доза в 200—300 Р, полученная за короткий промежуток времени (до четырех суток), может вызвать у людей средние радиационные по­ражения, но такая же доза, полученная в течение нескольких меся­цев, не вызывает заболевания. Здоровый организм человека спосо­бен за это время частично вырабатывать новые клетки взамен по­гибших при облучении [6, 7].

При установлении допустимых доз излучения учитывают, что облучение может быть однократным или многократным. Однократ­ным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, является многократным. При однократном облучении организма человека в зависимости от полученной экспозиционной дозы раз­личают четыре степени лучевой болезни.

Лучевая болезнь первой (легкой) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 100—200 Р (0,026—0,05 Кл/кг). Скрытый период может продолжаться две-три недели, после чего появляются недомогание, общая слабость, чувство тяжести в го­лове, стеснение в груди, повышение потливости, может наблюдаться периодическое повышение температуры. В крови уменьшается со­держание лейкоцитов. Лучевая болезнь первой степени излечима.

Лучевая болезнь второй (средней) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 200—400 Р (0,05—0,1 Кл/кг). Скры­тый период длится около недели. Лучевая болезнь проявляется в бо­лее тяжелом недомогании, расстройстве функций нервной системы, головных болях, головокружениях, вначале часто бывает рвота, понос, возможно повышение температуры тела; количество лейко­цитов в крови, особенно лимфоцитов, уменьшается более чем на­половину. При активном лечении выздоровление наступает через 1,5—2 мес. Возможны смертельные исходы—до 20 %.

Лучевая болезнь третьей (тяжелой) степени возникает при об­щей экспозиционной дозе 400—600 Р (0,1—0,15 Кл/кг). Скрытый период — до нескольких часов. Отмечают тяжелое общее состоя­ние, сильные головные боли, рвоту, понос с кровянистым стулом, иногда потерю сознания или резкое возбуждение, кровоизлияния в слизистые оболочки и кожу, некроз слизистых оболочек в области десен. Количество лейкоцитов, а затем эритроцитов и тромбоцитов резко уменьшается. Ввиду ослабления защитных сил организма появляются различные инфекционные осложнения. Без лечения болезнь в 20—70 % случаев заканчивается смертью, чаще от ин­фекционных осложнений или от кровотечений.

При облучении экспозиционной дозой более 600 Р (0,15 Кл/кг) развивается крайне тяжелая четвертая степень лучевой болезни, которая без лечения обычно заканчивается смертью в течение двух недель.

При взрывах ядерных боеприпасов средней и большой мощности зоны поражения проникающей радиации несколько меньше зон поражения ударной волной и световым излучением. Для боеприпа­сов малой мощности, наоборот, зоны поражения проникающей ра­диации превосходят зоны поражения ударной волной и световым излучением. Ориентировочные радиусы зон поражения для различ­ных экспозиционных доз гамма-излучений и мощностей взрывов ядерных боеприпасов в приземном слое приведены в табл. 5.

Радиационные повреждения. При воздушных (приземных) и наземных ядерных взрывах плотности потоков (дозы) проникающей радиации на тех расстояниях, где ударная волна выводит из строя здания, сооружения, оборудование и другие эле­менты производства, в большинстве случаев для объектов являются безопасными. Но с увеличением высоты взрыва все большее зна­чение в поражении объектов приобретает проникающая радиация. При взрывах на больших высотах и в космосе основным поражаю­щим фактором становится импульс проникающей радиации.

Проникающая радиация может вызывать обратимые и необрати­мые изменения в материалах, элементах радиотехнической, электро­технической, оптической и другой аппаратуры. В космическом про­странстве эти повреждения могут наблюдаться на расстояниях де­сятков и сотен километров от центра взрывов мегатонных боепри­пасов.

Необратимые изменения в материалах вызываются нарушения­ми структуры кристаллической решетки вещества вследствие воз­никновения дефектов (в неорганических и полупроводниковых ма­териалах), а также в результате прохождения различных физико-химических процессов. Такими процессами являются: радиацион­ный нагрев, происходящий вследствие преобразования поглощен­ной энергии проникающей радиации в тепловую; окислительные химические реакции, приводящие к окислению контактов и по­верхностей электродов; деструкция и «сшивание» молекул в поли­мерных материалах, приводящие к изменению физико-механиче­ских и электрических параметров; газовыделения и образование пылеобразных продуктов, которые могут вызвать вторичные фак­торы воздействия (взрывы в замкнутых объемах, запыление отдель­ных деталей приборов и т. д.).

Обратимые изменения, как правило, являются следствием иони­зации материалов и окружающей среды. Они проявляются в увели­чении концентрации носителей тока, что приводит к возрастанию утечки тока, снижению сопротивления в изоляционных, полупро­водниковых, проводящих материалах и газовых промежутках. Об­ратимые изменения в материалах, элементах и аппаратуре в целом могут возникать при мощностях экспозиционных доз 1000 Р/с. Проводимость воздушных промежутков и диэлектрических мате­риалов начинает существенно увеличиваться при мощностях доз 10 000 Р/с и более.

Проникающая радиация, проходя через различные среды (мате­риалы), ослабляется. Степень ослабления зависит от свойств мате­риалов и толщины защитного слоя. Нейтроны ослабляются в ос­новном за счет столкновения с ядрами атомов. Вероятность процес­сов взаимодействия нейтронов с ядрами количественно характери­зуется эффективным сечением взаимодействия и зависит главным образом от энергии нейтронов и природы ядер мишени.

Энергия гамма-квантов при прохождении их через вещества рас­ходуется в основном на взаимодействие с электронами атомов. По­этому степень их ослабления практически обратно пропорциональна плотности материала.

Защитные свойства материала характеризу­ются слоем половинного ослабления, при прохождении которого интенсивность гамма-лучей или нейтронов уменьшается в два раза (табл. 22).

Если защитная преграда состоит из нескольких слоев различ­ных материалов, например грунта, бетона и дерева, то подсчитывают степень ослабления для каждого слоя в отдельности и результаты перемножают:

Защитные сооружения ГО надежно обеспечивают защиту людей от проникающей радиации. Расчет защитных свойств этих сооруже­ний производится по гамма-излучению, так как доза гамма-излуче­ния значительно выше дозы нейтронного излучения, а слои поло­винного ослабления для строительных материалов приблизительно одинаковы.

На объектах, оснащенных электронной, электротехнической и оптической аппаратурой, следует предусматривать меры по защите этой аппаратуры от воздействия проникающей радиации. Повыше­ние радиационной стойкости аппаратуры может быть достигнуто путем [5]:

применения радиационностойких материалов и элементов;

создания схем малокритичных к изменениям электрических параметров элементов, компенсирующих и отводящих дополнитель­ные токи, выключающих отдельные блоки и элементы на период воздействия ионизирующих излучений;

увеличения расстояний между элементами, нахо­дящимися под электричес­кой нагрузкой, снижения рабочих напряжений на них;

регулирования тепло­вых, электрических и дру­гих нагрузок;

применения различного рода заливок, не проводя­щих ток при облучении;

размещения на объек­тах специальных защит­ных экранов или использования элементов конструкций объекта для ослабления действий ионизирующих излучений на менее радиационно-стойкие детали.

Похожие работы

Шпоры по ТГП к ГОСАМ

Скачать

218806

0

0

... Всякое сопротивление власти не допустимо.+: способствует сплочению общества; уважению, подчинению гос.власти; культивирует дух родства, братства, взаимосвязанности членов общества, как членов семьи. Договорная теория происхождения гос-ва. Шпора. Теория насилия. Шпора. Органическая теория происхождения гос-ва. Шпора. Психологическая теория происхождения гос-ва. Петражицкий, Тард. Они объясняли ...

Шпора по конспектам 11-го класса

Скачать

59862

5

3

ствием, применением средств поражения, которые привели или могут привести к человеческим и материальным потерям. Авария – опасное воздействие техногенного (производственного) характера, которое происходит на объекте или территории, угрожает жизни и здоровью людей, приводит к разрушению зданий, сооружений, транспортных средств. Катастрофа – масштабная авария, которая приводит к тяжелым ...

Шпоры по праву

Скачать

217154

0

0

... (насильственного воздействия), в том числе: Регулирование трудовых отношений и иных непосредственно связанных с ними отношений в соответствии с общепризнанными принципами и нормами международного права, международными договорами РФ, Конституцией РФ, федеральными конституционными законами осуществляется трудовым законодательством (включая законодательство об охране труда) и иными нормативным ...

Шпоры по Гражданскому праву Украины (общая часть)

Скачать

493484

0

0

... определения гражданско-правовой от­ветственности, то оно является предметом спора в юри­дической литературе уже не один десяток лет (см. об этом, например: Гражданское право Украины. X., 1996, ч. 1, с. 414-415; Цивільне право. Ч. 1. К., 1997, с. 204-205). Среди многочисленных вариантов наибольшую под­держку получило, пожалуй, определение гражданско-правовой ответственности, сформулированное О.С. ...