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辐射危险设施的紧急情况。 安全生活的基础
放射性物质（RS）和电离辐射源广泛应用于日常生活、生产和医学中。 例如，核反应堆可满足俄罗斯高达13%的电力需求。 它们启动涡轮机、船舶； 确保一些空间物体的运行。 这是机械工程中铸造接缝的质量控制、医学检查和点照射，但除此之外，这是一种具有巨大破坏力的武器，可以摧毁文明。 核燃料循环（NFC）可分为几个阶段：
铀矿开采和破碎、铀浓缩的结果是生产量如山，其中：
开采的矿石中铀 235 含量较低（0,7%），不允许其用于核能：需要对这种矿石进行浓缩，即使用非常复杂和昂贵的设备以及大量的能源成本来增加铀 235 的含量。 在原子水平上分离铀 233、铀 235、铀 238 同位素后，可以进行浓缩。 天然铀以氧化铀（压缩黄棕色粉末）的形式供应到市场，而浓缩铀则以氧化铀片或气态六氟化铀（钢瓶装）的形式供应。 在铀矿开采场，大部分垃圾场都是细沙山，其中混有天然放射性核素，主要排放 RA 气体氡气 222（产生 α 辐射），增加患肺癌的可能性。 到1982年，美国已积累了约175亿吨辐射低于标准的沙子。 迄今为止，数千座用这些材料建造的房屋、学校和其他建筑物已被拆除。 地球上的铀总储量约为15万吨，正在开发的矿床储量高达2,7万吨，前苏联占世界铀储量的45%，几乎均匀分布在俄罗斯、乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦之间。 辐射危险设施 (RAHO) 是指因事故可能导致大量辐射释放或对生物体和植物造成损害的 MA。 RAOO的类型：
在核反应中，高达 99% 的核燃料会变成 RA 废物（钚、锶、铯、钴），这些废物无法销毁，因此必须储存起来。 与核燃料、核废料、能量载体、燃料元件 (TVEL) 和其他 RA 产品的接触可以保护建筑物、设备和运输。 如果特殊治疗不能将他们的感染水平降低到MPC（MPC）以下，那么他们也需要埋葬。 核反应堆是核电站和核发动机的主要部分。 它是一个用于加热冷却剂（水、燃气）的大型锅炉。 热源是受控核反应。 必须记住，0,5克核燃料相当于15车煤炭用于能源生产，而且燃烧时会向大气中释放大量致癌物质。 浓缩核燃料以规则的燃料元件束（约 700 件）网格形式放置在反应堆堆芯中。 TVEL 是一根直径为 10 mm、长度为 4 m 的棒，带有锆护套，不断用水冲洗。 水充当冷却器和中子吸收剂（如果使用“重水”，那么它只会减慢中子速度，但不会吸收它们，也就是说，在这种情况下，可以使用天然铀。这种类型的反应堆仅使用释放能量的1％）。 有慢中子和快中子的核反应堆。 慢中子反应堆可以用普通水冷却，例如RBMK-高功率反应堆、通道； VVER - 压水堆，或“重”水或气体，例如HTGR - 高温氦冷堆。 快中子反应堆称为增殖反应堆（R-R）。 如果 VVER 使用 5% 的核燃料，那么快中子反应堆（例如 BN-600）将使用高达 55% 的核燃料。 反应堆的操作，即堆芯中的棒相对于吸收中子的物质的运动，由操作员或自动系统控制。 反应堆（图 5.2）有两个水回路。 在一次回路（提供7 kPa的压力）中，即使在330°C的温度下，水仍保持液态，并通过热交换器（蒸汽发生器），向第二回路的水放出热量。 电抗器的第一和第二电路彼此可靠隔离。 在反应堆的第二回路中，水处于蒸气状态，因为这里的压力是大气压。 这种蒸汽驱动涡轮发电机发电。 在氦冷反应堆（HTGR）中，使用石墨块来缓和中子，并使用温度为70℃的二氧化碳或氦气作为冷却剂（这些气体不允许金属腐蚀）。 热量通过热交换器传递到第二回路，其中蒸汽温度达到 540°C。
米。 5.1. 核电站的原理：1-涡轮机； 2 - 交流发电机； 3——混凝土保护； 4——电容器； 5——循环泵； 6 - 铀棒; 7-反应器； 8 - 来自活性区的伽马辐射； 9 - 主持人； 10——控制棒； 11——冷却液； 12 - 蒸汽发生器
米。 5.2. 核反应堆的工作原理 为了紧急关闭反应堆，其堆芯可以从特殊的水库中充满含有中子吸收剂的水（硼或除水之外的含氢物质），而无需操作员干预。 这种水在正常模式下不会与工作冷却剂混合，并且仅在事故急剧发展的情况下“抑制”反应堆。 （在正常模式下，装有水的管道被淹没到一定深度。随着其中出现蒸汽，管道漂浮，这提高了泵的生产率。如果泵无法应对压死，则反应堆堆芯将被应急专用水库中的成分淹没：反应堆被“压死”。）每年对核电站人员健康造成损害的概率为5x10-6 从癌症和 10'6 从辐射病。 为了确保保护，核电站有适当的安全保障、机械障碍、电子防盗警报器、电力自给自足。 为了跟上国际社会的步伐，俄罗斯必须发展自己的核电工业。 俄罗斯核电站发展前景如表所示。 5.1. 表 5.1。 规划核电厂机组的调试
为了获得受控的热核反应，科学家们采取了多种方法。 其中一个导致了托卡马克的创建，另一个导致了带有“开放”陷阱的反应堆的方案。 1968年，托卡马克装置取得了震惊世界的可喜成果，主要资金开始投入到这个方向。 但第二种方式的支持者认为他们的方案更可取：用开放式陷阱制造反应堆的核心要容易得多（其真空室可以在车床上加工）； 这种反应堆更容易维修（它们不需要像圆形托卡马克那样拆卸）； 在开放式陷阱的基础上，更容易制造新一代反应堆（无中子，放射性安全）。 新西伯利亚 Akademgorodok 的科学家展示了 GOL-3 装置——一个 12 米长的陷阱，其中等离子体由电子束加热，而 AMBAL-M 则由于静电势而使等离子体保持在纵向。 1967年1987月，世界上第一座轨道热电子核电站“黄玉”（“活动区热电子实验转换器”）被发射到太空，其中核衰变的能量直接转化为电流。 XNUMX 年 XNUMX 月，第二个此类装置被发射到太空，并在那里工作了一年多。 “黄玉”是由奥布宁斯克物理与能源研究所（IPPE）的科学家们共同创造的。 快中子核反应堆（RR）的一个特点是它能够产生比消耗的更多的核燃料。 在这种情况下，铀 238 棒被放置在繁殖区（将活性区围成一个环）。 在这里，由于中子的撞击，一些U-238原子转化为Pu-239原子。 如果将这种混合物（U-238和Pu-239）放入堆芯中，那么它的“燃烧”将产生“武器级”钚，因为天然铀将得到浓缩。 这些循环可以重复几次，产生的电力比慢中子反应堆多 40 倍。 此外，与慢中子反应堆相比，RR 的效率明显更高。 它更有效地使用核燃料，产生更少的 RA 废物，并且在更低的压力下运行，这意味着它不太可能减压（“泄漏”）。 但它也有一个严重的缺点：快中子的撞击会导致金属“弱化”（钢膨胀并变脆）。 R-R是“杂食性”的：只有它们能够处理任何核燃料和废料，销毁裁军期间释放的钚。 IPPE（奥布宁斯克）是快中子反应堆开发的主要领导者之一。 他的实验反应堆 BR-10 长期以来一直是著名的托卡马克装置的有力竞争对手。 IPPE 拥有世界上最大的核能领域研究中心。 世界上第一辆工业 R-R 在舍甫琴科建造。 它是 BN-350，自 1980 年以来，别洛亚尔斯克核电站一直在运行 BN-600。 现在它是世界上唯一能够将武器级钚转化为电力的反应堆。 1994 年，计划在南乌拉尔核电站启动三台 BN-800 中的第一台。 运行核电站的经验表明，压水旁路反应堆是最危险的——由于结构、连接处、冷却系统中使用的材料存在缺陷，以及由于反应堆内部的腐蚀而导致“泄漏”。蒸汽发生器和人员错误。 棒的密封性可能会破裂，并且会过热，从而导致从水中释放的氢气发生爆炸。 由于核反应产物释放出的水蒸气所产生的巨大压力，不排除反应堆破裂的可能性。 亚美尼亚共和国核电站中储存的液态废物也是一个严重的危险，因为混凝土储罐的保证使用寿命为 40 年，而许多核电站的使用寿命已接近尾声。 RA废物的危害性比铀矿石高出数千倍，因为它是最小的灰尘，最轻微的风就能将其带到大片地区，感染它们数百年并在那里产生高水平的辐射。 专门的仓库用于废物储存。 一座容量为 1000 MW 的反应堆每年可将 30 吨铀燃料转化为 RA 废物。 德国 21 座核电站每年清除 300 吨废旧燃料元件。 1986年，美国储存了超过12吨乏燃料元件，预计到000年将达到2000吨。 处理RA废物的方法有很多，但尚未找到绝对可靠的方法。 直到最近，他们才拒绝将液体 RA 废物泵入深井（许多自流井遭到损坏）。 我们必须拒绝它们在太平洋、大西洋和北冰洋的泛滥。 特殊储存设施（墓地、特殊多边形）的安全性也无法得到保证，这些设施即使是在严格定义的土壤层上建造的，也是一个非常复杂的工程综合体。 装有 RA 废物的容器是密封的。 墓地需要让渡大片土地。 它们还包含来自组织的 RA 废物。 VR-400 反应堆产生的废物被送去处理以提取铀或钚，然后返回核燃料循环。 再生残留物以玻璃化形式储存在混凝土仓库中。 将 RA 废物送入太空深处也不是一个选择：任何火箭在发射到轨道期间发生故障都将导致钚的扩散，其致命剂量为 0,01 克。用于建造天然气和石油储存设施、形成湖泊和河流转向的“和平”核爆炸同样危险。 除火灾和爆炸外，放射性废物事故的主要破坏因素是放射性污染。 放射性物质无臭、无色、无味，不被感官捕捉。 辐射是原子结构变化的结果，原子核由于内部不稳定性而自发衰变并导致介质电离的性质。 核衰变会产生几种类型的辐射： α粒子 - 氦原子核的流动。 它们的电荷为+2，质量为4，也就是说，对于微观世界来说，它是一个非常重的粒子，可以很快找到目标。 经过一系列碰撞后，α粒子失去能量并被某个原子捕获。 它们的相互作用类似于台球或电荷的碰撞。 这些颗粒的外部暴露是微不足道的，但如果它们进入人体则极其危险。 β-粒子 - 电子（正电子）的流动，其电荷为-1（或+1），质量比α粒子小7,5倍。 β 粒子更难在辐射介质中找到目标，因为它主要只影响其电荷。 在这种情况下，外部照射不大（（3-粒子被窗玻璃保留）。 γ-辐射 - 它是高频电磁辐射。 由于不可能提供完全的防护，因此使用由能够衰减辐射通量的材料制成的屏幕。 如果材料使流量衰减 2 倍，则称其具有半衰减系数。 实际中使用的正是这个比例。 质子和质子-中子对作用于辐照介质，类似于α粒子。 中子 - 这些粒子不带电荷，但质量巨大，当人体受到辐射时能够造成不可挽回的伤害。 它们仅与原子核相互作用（该过程类似于两个台球的碰撞）。 经过几次此类碰撞，中子失去能量并被被照射物质的原子核之一捕获。 暴露于电离辐射对身体造成的损害取决于放射性辐射 (RAI) 传输到身体的能量。 这被作为他们测量的基础。 考虑这些单位中最常见的。 拉德是 RAI 的剂量单位，在该单位下，100 克生物体吸收 1 尔格的能量。 吸收剂量的SI单位是一戈瑞（Gy），每公斤受辐照物质吸收一焦耳的能量，即100 Gy对应XNUMX拉德。 由于吸收剂量很难测量，因此经常使用另一个单位——伦琴。 伦琴是暴露（辐射）剂量的系统外单位。 它是由 RAI 对空气（在这种情况下相当于活体组织）的作用决定的，空气会导致电离，即出现电荷，并使用测量仪器记录下来。 暴露剂量表征了人体在一般均匀照射的情况下暴露于AI的潜在危险。 1 X 射线 - 1 cm 处的 X 射线或伽马辐射剂量3 温度为 0°C、压力为 760 mm Hg 的干燥空气。 艺术。 创建 2,08x109 离子对携带每个符号电量的一个静电单位。 在 SI 系统中，暴露剂量以库仑每千克 (C/kg) 为单位进行测量。 在这种情况下，2,58 伦琴等于 10-XNUMX-4 C/公斤。 某个区域的相对湿度程度用给定时间点的辐射水平（剂量率）来表征，以 R/h 或 rad/h 为单位进行测量。 因此，400小时内1拉德的辐射剂量会导致严重的辐射损伤，而数年接受相同的剂量则会产生可治愈的疾病，也就是说，辐射强度起着巨大的作用。 辐射对身体的伤害取决于辐射通量的密度及其能量（硬度）。 由于辐射产物的衰变，随着时间的推移，辐射水平会发生下降，遵循衰变定律RA： Pt = P.0 (吨/吨0)-1.2 其中P0 - 事故或爆炸时的辐射水平 t； 磷t - 给定时间 t 的辐射水平。 放射性物质的含量不是通过重量来判断的，而是通过其活度来判断的，即单位时间内物质衰变原子核的数量。 测量单位是每秒 1 次衰减，在 SI 系统中为贝克勒尔 (Bq)。 测量活度的系统外单位是1居里（Ci）——每秒有37亿个原子核衰变作用的RV量的活度，即1 Ci×3,7 * 1010 乙q。 由于RA原子数量随时间减少，RV的活性也随之降低，即 Ct = C.0e-λt = C.0e-0,693吨/吨 其中 Ct - 给定时间 t 后的 RV 活动； C0 - 物质在初始时刻 t 的活度0; λ 和 T - RS 的衰减常数和半衰期。 所考虑的 RAI 单位反映了问题的能量方面，但没有考虑 RAI 对身体的生物学影响。 照射类型和粒子能量极大地改变了图像！ 仅仅知道吸收剂量还不够，还需要知道身体因接触辐射而发生的变化，即辐射的生物学后果。 生物组织的电离导致分子键断裂并导致其化合物的化学结构发生变化。 许多分子化学成分的变化导致细胞死亡。 辐射将组织中的水分解成 H（原子氢）和 OH（羟基）。 反应的结果是，H2O2 （过氧化氢）和许多其他产品。 它们都具有很高的化学活性，在体内开始发生一些分子的氧化、还原以及与其他组织分子的结合等反应。 这导致形成不属于身体活组织（包括免疫系统）特征的化合物。 所有这些都会导致体内生物过程的正常过程受到干扰。 了解此类 RAI 的生物危害系数就足以确定人体所接受的剂量。 为此，引入了 rem 单位 - rad 的生物等效值，它与伽马辐射剂量的不同之处在于品质因数 (QC) 的值。 它有时被称为给定类型和辐射强度的 RBE（相对生物效率）。 伽马辐射被视为等效单位，因为对于这种情况，有参考源并且已经制定了测量技术。 不同辐射的QC值是根据参考书确定的。 其中一些比率是：
由于不同的 RV 被人体吸收的方式不同，因此从体内去除 RV 的复杂性更加严重。 RA钠、钾、铯几乎均匀分布在器官和组织中； 镭、锶、磷积聚在骨骼中； 钌、钋 - 在肝脏、肾脏、脾脏中，碘 131 专门积聚在甲状腺 - 最重要的内分泌器官，调节身体的新陈代谢、生长和发育。 甲状腺吸收所有进入体内的碘，直至完全饱和。 RA 碘的积累会导致甲状腺激素状态紊乱。 这种饱和对于儿童来说尤其危险，因为甲状腺在他们的生活中比成人发挥着更重要的作用。 这就是为什么在照射前和照射后的最初几个小时内，为了保护甲状腺，有必要为身体提供过量的中性碘。 接受一定剂量的 RA 碘辐射后，该腺体可能会出现急性荷尔蒙紊乱； 在极端情况下，会观察到甲状腺被完全破坏。 人类一直暴露在自然辐射之下。 其价值 - 取决于地点 - 每年从 100 mrem 到 1,2 rem 不等。 俄罗斯联邦的平均值为每年 300 mkrem，其中部地区的辐射本底为 10...30 mkrem/h。 经大气衰减，辐射来自太空，从地球升起，由花岗岩建筑物和人体内的化学元素发射。 飞行高度越高，大气保护层越薄（在13公里高度飞行时，人受到的辐射剂量为1 mR/h，如果太阳上有黑斑，这个剂量就会增加）。 在某些地区，从地球内部爆发的辐射总剂量高于切尔诺贝利地区，其主要份额（高达 70%）是氡。 它诞生于铀和钍的RA族，该系列元素的衰变产物无处不在（在石头、混凝土、土壤、水中）。 公寓内氡气浓度的近似分布（Bq/m3)：来自建筑材料 - 6,4； 来自家用燃气 - 0,3； 来自街道的空中 - 5； 来自建筑物下的土壤 - 41,7； 来自水 - 0,1。 每分钟有数百万个氡原子进入我们的肺部，引起痛苦的症状。 人们很早就注意到，在一些地区甚至个别住宅中，恶性疾病的比例要高得多。 如果室内空气中的辐射高于 200 Bq/m3，那么有必要采取措施密封房屋免受地下辐射。 辐射会导致体内发生生物学变化，这种疾病本身称为放射病。 放射病是身体对吸收能量的数量和强度的复杂反应：重要的是辐射类型、身体的哪些部位和器官受到影响、发生了什么样的辐射（内部还是外部）、主要造血器官骨髓是否受到影响。 持续接触低剂量（即使净化不完全）可能会导致慢性放射病或在生命后期产生负面后果。 同样的结果是RV通过呼吸器官、伤口、烧伤、食物、液体摄入体内造成的。 这种形式的放射病是可以治愈的，但必须停止照射。 急性放射病的特征如表中的数据所示。 5.2. 人工智能标准化方面的指导性文件是《辐射安全标准NRB-96》和《人工智能工作基本卫生规则》RV和III OSP-72/87”。这里的决定因素是最大允许剂量（MAD）——50年均匀暴露不会对暴露者及其后代的健康状况造成不利变化的年暴露水平。 接触者类别：
对于不同组的关键器官和组织，外部和内部暴露的 SDA 是不同的 [46, 47]。 18岁以上的人员允许在RS和IRS工作，而特定年龄的“A”类人员的累积暴露剂量由公式D≥5（N-18）（rem）确定，其中N是年龄（以岁为单位）。 整个人群从所有来源接受的具有遗传意义的辐射剂量在 5 年内每人不应超过 30 rem。 表 5.2。 放射病主要形式的特征
体内、水和空气中RS的年平均允许浓度是每单位体积或质量的RA同位素的最大允许量，在通过自然方式接收到该量后，身体不会接收超过SDA的辐射剂量。 使用房车工作时，它们可能会污染工作表面和工人的身体，从而成为内部或外部暴露的来源。 皮肤和物体表面污染的 MPC 是根据 RS 工作经验通过卫生规范（规则）建立的，并通过每分钟每单位面积排放的颗粒数进行测量。 这决定了采取保护和疏散措施的决定（表5.3、5.4）。 表 5.3。 决定 RA 负荷 (mSv) 的标准
笔记。 临时PDU RZ（粒子/分钟*米2）：皮肤、内衣——10； 外衣、鞋子、物体和物体的内表面 - 100； 服务场所的内表面、运输 - 200； 车辆外表面 - 400。 由于无法获得“清洁”产品、加工和销售这些产品，因此需要重新安置。 迄今为止积累的材料表明，用 25 rem 剂量对全身进行单次照射，没有观察到健康状态和血液（主要对照射做出反应）的变化。 当接受 25 ... 50 rem 的单剂量时，可以观察到血液的暂时变化，但很快就会恢复正常。 当接受50 ... 100 rem剂量的照射时，可能会出现轻微的一级放射病症状，但不丧失工作能力，并且10%的受照射者可能会呕吐。 很快他们的状况就会恢复正常。 根据实验材料，可以认为每天辐射损伤后的恢复率达到累积剂量的2,5%，损伤的不可逆部分为10%（即照射后40天，残留剂量为10%，而不是零）。 示例：一个人接受了 200 rem 的剂量，40 天后他的剩余剂量为 20 rem。 50天后，他再次接受了200雷姆的剂量，也就是说，他有220雷姆。 为了评估长时间暴露的影响，引入了“有效剂量”的概念（考虑了恢复效应的结果）。 它小于整个期间接受的总剂量。 据信，身体对辐射的反应可以在长期（10 ... 20 年之后）显现出来。 这些是白血病、肿瘤、白内障、皮肤损伤，它们并不总是与辐射暴露有关。 同样的疾病可能是其他非辐射性有害因素造成的。 数据分析（日本核弹爆炸的结果，放射治疗）表明，当暴露于相对较大剂量的放射线时（剂量超过70雷姆时，患肺癌的风险会增加）会观察到长期影响。剂量超过 100 rem 时会增加 - 白血病）。 表 5.4。 RD，Ci/km情况下的移民决定标准2
接受 X 射线检查（辐射）的人不可能检测到健康状况的变化，其中剂量比自然背景大数百倍（胃透视可达 3 rem，肺 - 高达 0,2 rem，肩部 - 高达 1 rem）。 自然 RA 背景的成分：
人类活动的背景：
RAOO 事故特点及预防[J]. 核电站被认为是一级危险的RAOO，拥有核反应堆和核站的研究机构被认为是二级危险。 为了确定放射性废物的危险性，国际原子能机构（IAEA）制定了七点量表。 RAOO 事故的各个阶段： 早期——从事故开始到放射性物质停止释放并在地面上形成微量放射性物质结束（根据具体天气情况，可以是“点”的形式） 。 该阶段的持续时间长达两周。 伽马辐射和贝塔粒子的外部暴露以及通过食物、水、空气的内部暴露的可能性很高。 中——从早期阶段结束到民众采取保护措施。 该阶段的持续时间为数年。 在这种情况下，外部辐射源是沉积在地面上的放射性物质。 不排除通过食物、空气进行内部暴露。 晚——直到保护措施终止和所有限制解除。 辐射危害程度取决于多种因素：放射性废物的危险程度、核反应堆的类型、释放的产物（放射性核素）的可能数量、风向（盛行风向）、为预防和消除放射性废物事故后果而制定的措施以及民防部队及时执行这些措施的能力。 有必要区分“短寿命”放射性核素（RA碘131）和“长寿命”放射性核素（锶、铯）造成的危险。 当RAOO周围领土的电离. 第一区——紧急防护措施区——全身外照射剂量不超过1雷姆，内照射剂量不超过75雷姆的区域。 这是核电站周围250公里的区域。 第二区 - 预防措施 - 全身外部照射剂量不超过 2 rem 的区域，内部（特别是甲状腺） - 25 rem 的区域。 第三区-限制区-全身外部照射剂量不超过3雷姆的区域，内部照射剂量不超过10雷姆的区域。 如果预计境内一年的外照射剂量超过10雷姆，则有必要引入适当的辐射防护制度，并从核电站周围30公里区域疏散人员（可能会在评估实际情况后返回）。 事故预防措施：
作者：Grinin A.S.、Novikov V.N.
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