Источники радиации 
Радиоактивные
осадки содержат несколько сотен различных радионуклидов, однако большинство из
них имеет ничтожную концентрацию или быстро распадается; основной вклад в
облучение человека дает лишь небольшое число радионуклидов. Вклад в ожидаемую
коллективную эффективную эквивалентную дозу облучения населения от ядерных
взрывов, превышающий 1 %, дают только четыре радионуклида. Это углерод-14,
цезий-137, цирконий-95 и стронций-90.
Атомная
энергетика
Источником
облучения, вокруг которого ведутся наиболее интенсивные споры, являются атомные
электростанции, хотя в настоящее время они вносят весьма незначительный вклад в
суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы
радиоактивных материалов в окружающую среду очень невелики.
Атомные
электростанции являются лишь частью ядерного топливного цикла, который
начинается с добычи и обогащения урановой руды. Следующий этап-производство
ядерного топлива. Отработанное в АЭС ядерное топливо иногда подвергают
вторичной обработке, чтобы извлечь из него уран и плутоний. Заканчивается цикл,
как правило, захоронением радиоактивных отходов.
На
каждой стадии ядерного топливного цикла в окружающую среду попадают
радиоактивные вещества.
Доза
облучения от ядерного реактора зависит от времени и расстояния. Чем дальше
человек живет от атомной электростанции, тем меньшую дозу он получает. Несмотря
на это, наряду с АЭС, расположенными в отдаленных районах, имеются и такие,
которые находятся недалеко от крупных населенных пунктов. Каждый реактор
выбрасывает в окружающую среду целый ряд радионуклидов с разными периодами полураспада.
Большинство радионуклидов распадается быстро и поэтому имеет лишь местное
значение. Однако некоторые из них живут достаточно долго и могут
распространяться на значительные расстояния, а определенная часть изотопов
остается в окружающей среде практически бесконечно.
Примерно
половина всей урановой руды добывается открытым способом, а половина - шахтным.
И рудники, и обогатительные фабрики служат источником загрязнения окружающей
среды радиоактивными веществами. Обогатительные же фабрики создают проблему
долговременного загрязнения: в процессе переработки руды образуется огромное
количество отходов - «хвостов».
Эти
отходы будут оставаться радиоактивными в течение миллионов лет. Таким образом,
отходы являются главным долгоживущим источником облучения населения, связанным
с атомной энергетикой. Однако их вклад в облучение можно значительно уменьшить,
если отвалы заасфальтировать или покрыть их поливинилхлоридом. Конечно,
покрытия необходимо будет регулярно менять.
В
мировом масштабе примерно 10% использованного на АЭС ядерного топлива
направляется на переработку для извлечения урана и плутония с целью повторного
их использования. Сейчас имеются лишь три завода, где занимаются такой
переработкой в промышленном масштабе: в Маркуле и Ла-Аге (Франция) и в
Уиндскейле (Великобритания).
До
сих пор мы совсем не касались проблем, связанных с последней стадией ядерного
топливного цикла - захоронением высокоактивных отходов АЭС. Эти проблемы
находятся в ведении правительств соответствующих стран. В некоторых странах
ведутся исследования по отверждению отходов с целью последующего их захоронения
в геологически стабильных районах на суше, на дне океана или в расположенных
под ними пластах. Предполагается, что захороненные таким образом радиоактивные
отходы не будут источником облучения населения в обозримом будущем.
90%
всей дозы облучения, обусловленной короткоживущими изотопами, население
получает в течение года после выброса, 98 %-в течение 5 лет. Почти вся доза
приходится на людей, живущих не далее нескольких тысяч километров от АЭС.
Люди,
проживающие вблизи ядерных реакторов, без сомнения, получают гораздо большие
дозы, чем население в среднем. Тем не менее в настоящее время эти дозы обычно
не превышают нескольких процентов естественного радиационного фона.
Все
приведенные выше цифры, конечно, получены в предположении, что ядерные реакторы
работают нормально. Однако количество радиоактивных веществ, поступивших в
окружающую среду при авариях, может оказаться гораздо больше.
Профессиональное
облучение
Самые
большие дозы облучения, источником которого являются объекты атомной
промышленности, получают люди, которые на них работают. Профессиональные дозы
почти повсеместно являются самыми большими из всех видов доз.
Оценки
показывают, что доза, которую получают рабочие урановых рудников и
обогатительных фабрик, составляет в среднем 1 чел./Зв на каждый гигаватт-год
электроэнергии. Примерно 90% этой дозы приходится на долю рудников, причем
персонал, работающий в шахтах, подвергается большему облучению. Коллективная эквивалентная
доза от заводов, на которых получают ядерное топливо, также составляет 1
чел./Зв на гигаватт-год.
Дозы,
которые получают люди, занятые научно-исследовательской работой в области
ядерной физики и энергетики, очень сильно различаются для разных предприятий и
разных стран. Коллективная доза на единицу полученной электроэнергии для разных
стран может различаться в 10 раз. В Японии и Швейцарии, например, она мала, а в
Великобритании - относительно высока. Разумная оценка в среднем по всем странам
составляет ~ 5 чел./Зв на гигаватт-год.
Некоторые
работники подвергаются воздействию более высоких доз естественной
радиации. Самую большую группу таких работников составляют экипажи самолетов.
Полеты совершаются на большой высоте, и это приводит к увеличению дозы из-за
воздействия космических лучей. Примерно 70.000 членов экипажей в США и 20.000-в
Великобритании получают дополнительно 1-2 мЗв в год.
Внизу,
под землей, повышенные дозы получают шахтеры, добывающие каменный уголь,
железную руду и т.д. Индивидуальные дозы сильно различаются, а при некоторых
видах подземных работ (исключая работы в каменноугольных шахтах) эти дозы могут
быть даже выше, чем в урановых рудниках. Очень высокие дозы - более 300 мЗв в
год, что в 6 раз выше международного стандарта, принятого для работников
атомной промышленности, - получает персонал курортов, где применяются радоновые
ванны и куда люди едут, чтобы поправить свое здоровье.
Другие
источники облучения
В
заключение следует отметить, что источником облучения являются и многие
общеупотребительные предметы, содержащие радиоактивные вещества.
Едва
ли не самым распространенным источником облучения являются часы со светящимся
циферблатом. Они дают годовую дозу, в 4 раза превышающую ту, что обусловлена
утечками на АЭС.
Обычно
при изготовлении таких часов используют радий, что приводит к облучению всего
организма, хотя на расстоянии 1 м от циферблата излучение в 10.000 раз слабее,
чем на растоянии 1 см. Радиоактивные изотопы используются также в светящихся
указателях входа-выхода, в компасах, телефонных дисках, прицелах и т.п.
В
США продаются антистатические щетки для удаления пыли с пластинок и
фотопринадлежностей, действие которых основано на испускании a-частиц.
Принцип
действия многих детекторов дыма также основан на использовании a-излучения.
При
изготовлении особо тонких оптических линз применяется торий, который может
привести к существенному облучению хрусталика глаза. Для придания блеска
искусственным зубам широко используют уран, который может служить источником
облучения тканей полости рта.
Источниками
рентгеновского излучения являются цветные телевизоры, однако при правильной
настройке и эксплуатации дозы облучения от современных их моделей ничтожны.
Рентгеновские аппараты для проверки багажа пассажиров в аэропортах также
практически не вызывают облучения авиапассажиров.
Радиация
по самой своей природе вредна для жизни. Малые дозы облучения могут “запустить”
не до конца еще установленную цепь событий, приводящую к раку или к
генетическим повреждениям. При больших дозах радиация может разрушать клетки,
повреждать ткани органов и явиться причиной скорой гибели организма.
Повреждения,
вызываемые большими дозами облучения, обыкновенно проявляются в течение
нескольких часов или дней. Раковые заболевания проявляются спустя много лет
после облучения, как правило, не ранее чем через одно-два десятилетия. А
врожденные пороки развития и другие наследственные болезни, вызываемые
повреждением генетического аппарата, проявляются лишь в следующем или
последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки индивидуума,
подвергшегося облучению.
В
то время как идентификация быстро проявляющихся (“острых”) последствий от
действия больших доз облучения не составляет труда, обнаружить отдаленные
последствия от малых доз облучения почти всегда оказывается очень трудно.
Частично это объясняется тем, что для их проявления должно пройти очень много
времени. Но даже и обнаружив какие-то эффекты, требуется еще доказать, что они
объясняются действием радиации, поскольку и рак, и повреждения генетического
аппарата могут быть вызваны не только радиацией, но и множеством других причин.
Чтобы
вызвать острое поражение организма, дозы облучения должны превышать
определенный уровень. Однако, даже при относительно больших дозах облучения
далеко не все люди обречены на эти болезни: действующие в организме человека
репарационные механизмы обычно ликвидируют все повреждения. Точно так же любой
человек, подвергшийся действию радиации, совсем не обязательно должен заболеть
раком или стать носителем наследственных болезней; однако вероятность, или риск,
наступления таких последствий у него больше, чем у человека, который не был
облучен. И риск этот тем больше, чем больше доза облучения.
Острое
поражение
Большое
количество сведений острого поражения было получено при анализе результатов
применения лучевой терапии для лечения рака. Многолетний опыт позволил медикам
получить обширную информацию о реакции тканей человека на облучение. Эта
реакция для разных органов и тканей оказалась неодинаковой, причем различия
очень велики. Величина же дозы, определяющая тяжесть поражения организма,
зависит от того, получает ли ее организм сразу или в несколько приемов.
Большинство органов успевает в той или иной степени залечить радиационные
повреждения и поэтому лучше переносит серию мелких доз, нежели ту же суммарную
дозу облучения, полученную за один прием.
“Первыми
признаками поражения организма человека большими дозами гамма-облучения,
порядка 500 р. являются внезапно развивающаяся тошнота, за которой вскоре
наступает рвота, а иногда и понос. У некоторых людей эти симптомы проявляются
через полчаса после облучения, у других - через несколько часов. Эти признаки
исчезают обычно через два-три дня. Однако у небольшого числа людей эти симптомы
не исчезли; рвота и понос усиливались, за этим следовало истощение, высокая
температура и иногда бредовое состояние. В таких случаях пострадавший умирал
примерно через неделю после облучения”.
“Те,
кто перенес описанные выше стадии лучевой болезни, чувствуют себя довольно
хорошо, хотя анализ их крови показывает, что произошло уменьшение числа белых
кровяных клеток. Однако между второй и четвертой неделями у некоторых из пострадавших
наступает новое обострение, которому предшествует постепенное нарастание
недомогания. Первым признаком такого обострения является, вероятно, частичное
или полное выпадение волос. Затем, начиная приблизительно с третьей недели,
наблюдаются кровоизлияния в кожном покрове и слизистой оболочке рта, что может
создать склонность к легкому возникновению кровоподтеков и кровотечений из
десен. В это же время во рту и горле образуются изъязвления. Образование
подобных изъязвлений в кишечнике может явиться причиной возобновления поноса.
Вскоре болезнь еще больше усугубляется; у пострадавшего постоянно повышается
температура, он полностью теряет аппетит и худеет. Кормление такого больного
через рот невозможно, так как это повело бы к вскрытию заживающих язв и занесению
в них инфекции”.
“На
этой стадии лучевой болезни число красных кровяных клеток ниже нормы, и такого
рода анемия быстро прогрессирует до четвертой или пятой недели после облучения.
Падение числа белых кровяных клеток, отмечавшееся в течение первых двух дней
после облучения, продолжается и в период относительно хорошего самочувствия; к
этому времени количество подобных клеток достигает своего минимума. Изменения в
составе крови значительно уменьшают способность организма противостоять
инфекции. Наблюдения, проведенные в городах Хиросима и Нагасаки, показывают,
что среди жертв атомных бомбардировок свирепствовали инфекционные заболевания,
в результате чего многие из больных умирали на данной стадии лучевой болезни, а
у тех, кто выживал, процесс восстановления клеток шел медленно и выздоровление
было длительным. Даже в том случае, когда выздоровление казалось очевидным,
смерть могла наступить внезапно в результате инфекционного заражения,
последствия которого у здорового человека были бы незначительными”.
Разумеется,
если доза облучения достаточно велика, облученный человек погибнет. Очень
большие дозы облучения порядка 100 Гр. вызывают настолько серьезное поражение
центральной нервной системы, что смерть, как правило, наступает в течение
нескольких часов или дней. При дозах облучения от 10 до 50 Гр. при облучении
всего тела поражение ЦНС может оказаться не настолько серьезным, чтобы привести
к летальному исходу, однако облученный человек скорее всего все равно умрет
через одну-две недели от кровоизлияний в желудочно-кишечном тракте. При еще
меньших дозах может не произойти серьезных повреждений желудочно-кишечного
тракта или организм с ними справится, и тем не менее смерть может наступить
через один-два месяца с момента облучения главным образом из-за разрушения
клеток красного костного мозга - главного компонента кроветворной системы
организма: от дозы в 3-5 Гр. при облучении всего тела умирает примерно половина
всех облученных.
Красный
костный мозг и другие элементы кроветворной системы наиболее уязвимы при
облучении и теряют способность нормально функционировать уже при дозах
облучения 0,5-1 Гр. Однако, они обладают способностью к регенерации, и если
доза облучения не настолько велика, чтобы вызвать повреждения всех клеток,
кроветворная система может полностью восстановить свои функции. Если же
облучению подверглось не все тело, а какая-то его часть, то уцелевших клеток
мозга бывает достаточно для полного возмещения поврежденных клеток.
Репродуктивные
органы и глаза также отличаются повышенной чувствительностью к облучению.
Однократное облучение семенников при дозе всего лишь в 0,1 Гр. приводит к
временной стерильности мужчин, а дозы свыше двух грэев могут привести к
постоянной стерильности: лишь через много лет семенники смогут вновь
продуцировать полноценную сперму. Яичники гораздо менее чувствительны к
действию радиации, по крайней мере у взрослых женщин. Но однократная доза >
3 Гр. все же приводит к их стерильности.
Наиболее
уязвимой для радиации частью глаза является хрусталик. Чем больше доза, тем
больше потеря зрения. Помутневшие участки хрусталика могут образоваться при
дозах облучения 2 Гр. и менее. Прогрессирующая катаракта - наблюдается при
дозах около 5 Гр.
Дети
также крайне чувствительны к действию радиации. Относительно небольшие дозы при
облучении хрящевой ткани могут замедлить или вовсе остановить у них рост
костей, что приводит к аномалиям развития скелета. Чем меньше возраст ребенка,
тем сильнее подавляется рост костей. Оказалось также, что облучение мозга
ребенка при лучевой терапии может вызвать изменения в его характере, привести к
потере памяти, а у очень маленьких детей даже к слабоумию и идиотии. Кости и
мозг взрослого человека способны выдерживать гораздо большие дозы.
Крайне
чувствителен к действию радиации и мозг плода, особенно если мать подвергается
облучению между восьмой и пятнадцатой неделями беременности. В этот период у
плода формируется кора головного мозга, и существует большой риск того, что
родится умственно отсталый ребенок.
Большинство
тканей взрослого человека относительно мало чувствительны к действию радиации.
Почки выдерживают суммарную дозу около 23 Гр., полученную в течение пяти
недель, без особого для себя вреда; печень - по меньшей мере 40 Гр. за месяц;
мочевой пузырь - по меньшей мере 55 Гр. за четыре недели, а зрелая хрящевая
ткань-до 70 Гр. Легкие - гораздо более уязвимы, а в кровеносных сосудах
незначительные, но, возможно, существенные изменения могут происходить уже при
относительно небольших дозах.
Конечно,
облучение в терапевтических дозах, как и всякое другое облучение, может вызвать
заболевание раком в будущем или привести к неблагоприятным генетическим
последствиям. Облучение в терапевтических дозах, однако, применяют обыкновенно
для лечения рака, когда человек смертельно болен, а поскольку пациенты в среднем
довольно пожилые люди, вероятность того, что они будут иметь детей, также
относительно мала.
Рак
Рак
- наиболее серьезное из всех последствий облучения человека при малых дозах.
Обширные обследования, охватившие около 100.000 человек, переживших атомные
бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, показали, что пока рак является
единственной причиной повышенной смертности в этой группе населения.
Почти
все данные о частоте заболевания раком в результате облучения получены при
обследовании людей, получивших относительно большие дозы облучения -1 Гр. и
более. Имеется весьма немного сведений о последствиях облучения при дозах,
связанных с некоторыми профессиями, и совсем отсутствуют прямые данные о
действии доз облучения, получаемых населением Земли в повседневной жизни.
Поэтому нет никакой альтернативы такому способу оценки риска населения при
малых дозах облучения, как экстраполяция оценок риска при больших дозах (уже не
вполне надежных) в область малых доз облучения.
НКДАР
ООН, равно как и другие учреждения, занимающиеся исследованиями в этой области,
в своих оценках опирается на два основных допущения, которые пока что вполне
согласуются со всеми имеющимися данными. Согласно первому допущению, не
существует никакой пороговой дозы, за которой отсутствует риск заболевания
раком. Любая сколь угодно малая доза увеличивает вероятность заболевания раком
для человека, получившего эту дозу, и всякая дополнительная доза облучения еще
более увеличивает эту вероятность. Второе допущение заключается в том, что вероятность,
или риск, заболевания возрастает прямо пропорционально дозе облучения: при
удвоении дозы риск удваивается, при получении трехкратной дозы - утраивается и
т.д. НКДАР полагает, что при таком допущении возможна переоценка риска в
области малых доз, но вряд ли возможна его недооценка. На такой заведомо
несовершенной, но удобной основе и строятся все приблизительные оценки риска
заболевания различными видами рака при облучении.
Страницы: 1, 2, 3
|
|
