Радиация и радиационная безопасность: природа излучения, защита и профилактика

Виды и физическая природа ионизирующего излучения

Под понятием «радиация» в практическом контексте подразумевают ионизирующее излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию ионов. Радиоактивность представляет собой процесс самопроизвольного превращения атомов одних элементов в другие, сопровождающийся излучением.

Выделяют несколько основных видов излучения:

• Альфа-излучение: поток положительно заряженных ядер гелия (масса 4 а.е.м., заряд 2, скорость порядка 10^7 м/с). Имеет слабую проникающую способность, задерживается обычным листом бумаги;
• Бета-излучение: поток электронов или позитронов, отклоняется магнитным полем. Задерживается тонкой алюминиевой пластинкой;
• Гамма-излучение: высокоэнергетическое электромагнитное излучение со скоростью света и частотой порядка 10^20 Гц. Обладает высокой проникающей способностью, для защиты требуется тяжелая преграда (например, свинцовый лист толщиной не менее 15 см);
• Рентгеновское излучение: электромагнитное излучение с частотой порядка 10^18 Гц;
• Нейтронное излучение: поток электрически нейтральных частиц высокой энергии, возникающий преимущественно вблизи работающих ядерных реакторов или при ядерных взрывах.

Энергия, поглощенная веществом при прохождении излучения, определяется поглощенной дозой. Ионизация воздуха измеряется экспозиционной дозой (в системе СИ — кулон на килограмм, Кл/кг).

Признаки высокого радиационного фона и косвенное обнаружение

Несмотря на распространенное мнение о невозможности почувствовать радиацию органами чувств, ликвидаторы и специалисты отмечают ряд физиологических и физических эффектов при сильном фоне:

• Появление ощущения свежего воздуха (запах озона, схожий с воздухом после грозы). Озон образуется в результате ионизации атомов кислорода заряженными частицами при альфа-, бета- или нейтронном воздействии;
• Ощущение кислого привкуса во рту, онемение корня языка или металлический привкус, а также ощущение песка во рту при экстремальных дозах;
• При запредельных концентрациях излучения воздух может приобретать зеленовато-рыжий оттенок с резким запахом оксидов азота;
• Высокий уровень ионизации воздуха вызывает микропробои, порождающие радиоимпульсы. В результате обычный радиоприемник на всех диапазонах начинает принимать сплошной треск и помехи.

Поражающие факторы и правила поведения в зараженной зоне

При радиационной аварии на АЭС или применении ядерного оружия поражение населения формируется в следующей последовательности: внешнее облучение от проходящего облака, ингаляционное попадание радиоактивных частиц в легкие, контактное загрязнение кожи и одежды, внешнее излучение от земли и сооружений, а затем внутреннее облучение через пищу и воду .

Основные рекомендации по поведению на радиоактивной местности:

• Укрытие: при взрыве или аварии наиболее мощное излучение рекомендуется переждать в герметичном убежище, подвале или закрытом помещении первые 5–10 суток. Окна, двери, вентиляционные каналы и дымоходы герметизируются;
• Защита органов дыхания: радиоактивная пыль опасна при ингаляции, поскольку изотопы задерживаются в легких и облучают ткани изнутри. Обязательно использование респираторов или марлевых повязок;
• Движение по местности: основная масса радиоактивных осадков оседает на почве. Требуется максимально быстрое прохождение опасных участков. Запрещено садиться или ложиться на землю, следует обходить стороной крупные металлические конструкции и избегать попадания под осадки;
• Санитарная обработка: после выхода из зараженной зоны верхняя одежда очищается или утилизируется (пористая ткань удерживает радионуклиды активнее металла). Обувь отмывают, используют липкие маты, принимают душ минимум дважды. Отмечается необходимость сбривания волос на голове, так как пыль с них практически не вымывается.

Йодная профилактика и правила приема препаратов

В период радиационной аварии или взрыва первоочередную угрозу представляет радиоактивный изотоп йод-131 с периодом полураспада 8 суток (общий период «йодной опасности» составляет 40–60 суток). Организм накапливает его в щитовидной железе

Прием стабильного йода направлен на насыщение щитовидной железы, чтобы предотвратить усвоение радиоактивного изотопа. Однако участники дискуссии подчеркивают различия в препаратах:

• Применяются специализированные таблетированные формы солей стабильного йода (йодид калия, препараты типа «Йодомарин 200» или «Йод-актив»);
• Использование 5%-го аптечного спиртового раствора йода внутрь опасно. Чистый йод токсичен (смертельная доза составляет 3 г), обжигает желудочно-кишечный тракт и может вызвать системное отравление и отек легких;
• Бесконтрольный прием йодсодержащих веществ нарушает выработку гормонов щитовидной железы. Профилактику проводят перед подходом радиоактивного облака или в первые часы после выброса.

Рацион питания и антиоксидантная поддержка

Радиационное поражение запускает окислительные процессы и угнетает кроветворение. Для снижения биологического ущерба и связывания радионуклидов рассматриваются следующие пищевые факторы:

• Натуральное сухое красное вино не выводит радиацию, но выступает антиоксидантом, подавляющим свободные радикалы. Рекомендованная медицинская доза — не более 150–200 мл в день. Крепкий алкоголь (водка) радиопротекторным действием не обладает и ослабляет иммунитет;
• Витамин C (аскорбиновая кислота) в объеме до 1,5 г в сутки стимулирует защитные ресурсы организма;
• В рацион включают растительную пищу с клетчаткой и пектинами (морковь, яблоки, ягоды, топинамбур, ламинария), а также продукты с витаминами A, E и каротиноидами;
• В качестве табельных радиозащитных средств в инструкциях упоминается препарат «Цистамин».

Электромагнитный импульс (ЭМИ) и устойчивость аппаратуры

При ядерных взрывах (в особенности высотных) образуется мощный электромагнитный импульс. Наведенное высокое напряжение выводит из строя полупроводниковые компоненты (происходит разрушение p-n переходов), повреждает воздушные и подземные кабельные линии связи.

Интенсивность импульса спадает с удалением от эпицентра по закону обратных квадратов

$$\text{Ослабление интенсивности ЭМИ подчиняется закону } I \propto \frac{1}{r^2}$$

Ламповая аппаратура и простая автотехника без сложной электроники (например, карбюраторные автомобили) показывают более высокую стойкость. Экранирование, отключение антенн и отсутствие внешней кабельной связи повышают вероятность выживания оборудования.