 |
|
Физические способы защиты человека от радиации
Проживая на радиоактивно загрязненной территории, следует помнить; что вы можете уменьшить степень своего облучения, ограничивая время пребывания на наиболее опасных участках территории, а также используя в качестве экранов жилые помещения, кабины транспортных средств и т.п. В ряде случаев можно использовать и защиту расстоянием. Можно использовать и другие способы защиты.
Наиболее эффективным способом физической защиты является дезактивация.Сущность дезактивации заключается в удалении радиоактивных веществ с различных поверхностей, из продуктов питания, воды и т.д. Так как основными продуктами питания являются продукты местного производства, то наиболее актуальная задача - дезактивация этих продуктов.
После аварии на ЧАЭС законодательные и исполнительные органы власти Республики Беларусь приняли ряд мер по противорадиационной защите и обеспечению радиационной безопасности населения. Мероприятия по защите людей проводились с первого дня после аварии и продолжают вестись в настоящее время. Радиоактивные загрязнения воздействуют на человека в результате попадания на кожные покровы, облучения, при вдыхании воздуха и с пищей. Помимо средств индивидуальной защиты (СИЗ) для профилактики загрязнения кожных покровов открытых участков тела разработаны и применяются изолирующие пленки в виде мазей, паст и специальных кремов. Они же могут выполнять и дезактивирующие функции. При загрязнении кожных покровов соединениями плутония применяют высококонцентрированные (96 %) глиняные пасты с добавкой некоторых ПАВ и карбосиметилцеллюлозы. Для других радионуклидов вместо глины вводят каолин, а в качестве остальных добавок — хозяйственное мыло и кальцинированную соду.
Изолирующие пленки предотвращают радиоактивные загрязнения открытых участков кожи, но не исключают бета- и гамма-облучения людей. Для снижения этой опасности служит биозащита. Принцип действия биозащиты заключается в поглощении излучения изолирующим слоем, который упомянут ранее.
Биозащита может быть индивидуальной и групповой. Первая из них нашла применение в защитной одежде с накладками из свинца (жилеты, фартуки, плавки, юбки и др.), а также путем применения экранов из различных материалов.
Групповая биозащита в технических системах состоит из экранированных кабин техники.
При облучении тела человека разрушаются клетки и молекулы ДНК, нарушаются жизненные процессы в организме. Замечено, что при вводе в организм некоторых химических или биологических веществ (перед облучением) последние препятствуют разрушению и (или) стимулируют процессы восстановления клеток и молекул ДНК. Такие вещества называют радиопротекторами.
К радиопротектору предъявляются ряд требований:
• должен сохранять жизнь человека при возможно высоких дозах облучения;
• должен быть нетоксичным (не иметь побочных эффектов, не разрушать и не отравлять отдельные органы и системы);
• должен действовать быстро и достаточно долго (в течение 2-8 часов);
• при повторном применении он не должен накапливаться и вызывать длительных изменений в организме;
• по возможности он должен защищать от разных видов радиации;
• должен быть эффективным как при растянутом, так и при фракционном облучении;
• не должен снижать устойчивость организма к другим неблагоприятным воздействиям внешней и внутренней среды;
• не должен терять своих защитных свойств, по крайней мере, 3 месяца.
Человечество пока не располагает ни одним препаратом, который бы удовлетворял всем этим требованиям. Тем не менее есть много препаратов, соответствующих ряду требований.
Различают следующие виды радиопротекторов:
1.Серосодержащие(аминотиолы, меркаптоалкиламины). К ним можно отнести цистеин, цистеамин. Эти препараты необходимо принимать за 30-45 минут до об лучения. При этом за счет нейтрализации свободных радикалов доза подавляется примерно в 2 раза, а продолжительность защитного действия составляет около 1 ч. Эффективны только при гамма- и рентгеновском облучении, неэффективны при нейтронном облучении. Очень токсичны поэтому необходимо соблюдать нормы приема. Лучше вводить в организм внутривенно, так как таблетки быстро разрушаются в кислой среде желудка.
2. Биогенные амины. К ним можно отнести триптамин, серотонин, мегафен, аминазин, мексамин и др. Эти препараты создают кислородное голодание, замедляют обмен веществ и обладают радиопротекторными свойствами. Но у них имеется и недостаток - они не защищают половые клетки.
3. Антибиотики(пенициллин, актиномицин и др.). Эти препараты увеличивают сопротивляемость организма бактериям. Особенностью антибиотиков является то, что
они способны восстанавливать пептидные связи. Этим объясняются их радиопротекторные свойства.
4.Фенольные соединения. Они имеют полимерную структуру. Учеными США был выделен препарат меланин. В сочетании с витамином С он показал достаточно
высокую эффективность. Меланин содержится в кофе, какао, красном вине, винограде, грибах.
Учеными США было замечено, что высоко в горах растут растения в условиях значительного УФ-облучения Солнца. Исследования показали, что значительное количество меланина в сочетании с витамином С и обеспечивает их выживание. В дальнейшем возникла проблема сырья для промышленного изготовления медицинского препарата. В качестве сырья начали использовать бычий глаз. Стоимость одного грамма меланина в 1990 г. составляла 60 долларов США.
5. Некоторые продукты, растения и вещества, обладающие радиопротекторными свойствами.К продуктам, обладающим некоторыми радиопротекторными свойствами, можно отнести вещества-адаптогены: экстракты женьшеня, китайского лимонника. Активными радиопротекторами являются также: меллитин-полицептид из пчелиного яда, аминокислоты, некоторые углеводы, липиды И витамины. Противолучевой эффект адаптогенов, как и витаминов, проявляется при длительном их введении в организм за много дней и даже недель до облучения.
6. Другие радиопротекторы. Наиболее изучены радиопротекторы, рассмотренные выше, однако научными коллективами всего мира были исследованы тысячи других противолучевых препаратов. Они также обладают радиопротекторными свойствами. Это вытяжки из растений, микроорганизмов и других биологических объектов, сильнодействующие биологически активные вещества в малых концентрациях (яд змей, бактериальные эндотоксины, эстрогены), цианистые соединения, нитрит натрия, пор-фирины, их металлокомплексы и др. Установлено, что радиопротекторными свойствами обладают также микроэлементы кальция, пищевого железа и селена.
Механизм действия радиопротекторов до конца не изучен. Имеется только ряд гипотез, которые объясняют механизм воздействия некоторых радиопротекторов. В частности, радиозащитные средства:
• взаимодействуют со свободными радикалами и переводят их в неактивное состояние;
• являются донорами электронов;
• адсорбируются на клеточных макромолекулах и препятствуют их повреждению;
• восстанавливают поврежденные радиацией молекулы;
• создают клеточную гипоксию;
• обладают антиокислительными свойствами;
• вызывают биохимический шок;
• оказывают комплексное биохимическое действие;
• повышают в клетках содержание сульфгидрильных групп;
• влияют на эндогенный фон радиорезистентности.
Людям, постоянно проживающим на радиоактивно загрязненной территории, применять радиопротекторы без рекомендаций врача нежелательно, так как большинство радиопротекторов токсичны или имеют побочные эффекты. Применять радиопротекторы необходимо только при угрозе облучения в течение короткого промежутка времени высокими уровнями радиации.
5. «Защита количеством», т.е. проведение работ с минимальным количеством радиоактивных веществ, основывается на уменьшении мощности излучения в прямой пропорции. Этот способ защиты не имеет широкого применения, так как он ограничен требованиями того или иного процесса технологии. Кроме того, уменьшение активности источника увеличивает сроки облучения различных объектов, подвергаемых воздействию ионизирующей радиации, что не всегда приемлемо по технологическим и экономическим соображениям.
«Защита временем» основывается на тех же закономерностях, что и «защита количеством». Сокращая сроки работы с источниками, можно в значительной степени уменьшить дозы облучения персонала. Этот принцип защиты находит особенно частое применение при работе с источниками относительно малой активности, при прямых манипуляциях с ними персонала. Так, медицинский персонал при работе с источниками в виде цилиндров и бус обучается выполнению манипуляций с ними на примере таких же цилиндров и бус, но не содержащих γ-излучатель. Это позволяет добиться высокой степени автоматизма выполняемых операций, и тем самым значительно сократить «активное время» персонала («активное время» - время работы с радиоактивным источником). Велика значимость временного фактора и при использовании рентгеновских аппаратов в медицинской практике, особенно при диагностических процедурах. Повышение квалификации врачебных кадров позволяет сократить время работы рентгеновской трубки и, следовательно, уменьшить дозовые нагрузки персонала и обследуемых больных.
«Защита расстоянием» - простой и надежный способ защиты. Она обеспечивается достаточным удалением работающих от излучателя. Насколько эффективен этот принцип защиты, можно видеть на следующем примере. При работе с точечным источником из б0Со активностью 5 мг-экв Ra в течение 1 мин и использовании при этом пинцетов длиной 8 см пальцы кисти работающего могут получить дозу около 10 мР, а при тех же манипуляциях, но с пинцетом длиной 25 см доза облучения составит всего 1 мР. Таким образом, применение менее удобного удлиненного инструментария, хотя и может повлечь за собой некоторое увеличение времени, необходимого на выполнение операций, тем не менее, оно дает определенные преимущества в поисках путей снижения доз. Для работы с источниками большой активности применяются манипуляторы различного вида и сложного устройства, в некоторых случаях управляемые с большого расстояния.
Наряду со специальными, часто сложными манипуляторами достаточную эффективность могут иметь и такие простые приспособления, как небольшие тележки с длинной ручкой для перевозки внутри помещений контейнеров с радиоактивными препаратами, и т.д.
Следует отметить, что хотя принципы защиты временем и расстоянием нашли на практике большее применение, чем принцип защиты количеством, широкое осуществление этих принципов защиты ограничено требованиями технологии применения источников. Так, в одних случаях требуется облучение тех или иных объектов в течение длительного времени (несколько часов и более), в других - сокращение времени работы с источниками уменьшает экономический эффект от их эксплуатации (например, сокращение сроков работы рентгеновской трубки при дефектоскопии стальных слитков уменьшит производительность труда бригады дефектоскопистов), а при работе с мощными источниками ионизирующей радиации возникает необходимость удаления персонала от излучателей на такие расстояния, что принцип защиты расстоянием как единственный самостоятельный способ защиты теряет всякий смысл. В этих случаях при создании условий, обеспечивающих радиационную безопасность работ с закрытыми источниками, большую роль играет принцип «защиты экранами», используемый в комбинации с принципом «защиты расстоянием».
В зависимости от вида ионизирующих излучений для изготовления экранов применяются различные материалы, а их толщина определяется мощностью излучений. Так, лучшими для защиты от рентгеновского и γ-излучений, позволяющими добиться нужного эффекта по кратности ослабления при наименьшей толщине экрана, являются материалы с большим Z, например, свинец, уран. Однако, учитывая высокую стоимость свинца и урана, могут применяться экраны из более легких материалов - просвинцованного стекла, железа, бетона, баритобетона, железобетона и даже воды. И этом случае, естественно, эквивалентная толщина экранов много превосходит ту, которая могла бы обеспечить нужную кратность ослабления с помощью свинца или урана. Кирпич, бетон, баритобетон, железобетон и другие строительные материалы часто используются в качестве исходного сырья для изготовления экранов в тех случаях, когда экраны одновременно являются строительными конструкциями сооружений. Вода - весьма дешевый защитный материал, поэтому создание защитных экранов из нее на практике - нередкое явление. Следует подчеркнуть, что при устройстве эффективных экранов для защиты от рентгеновского и γ-излучений в первую очередь исходят из соображений технологии производства и возможных экономических затрат (стоимости экранов из тех или иных материалов).
При выполнении производственных операций с радиоактивными источниками в открытом виде (открытый источник - источник излучения, при использовании которого возможно попадание радиоактивных веществ в окружающую среду) возможно не только внешнее, но и дополнительное внутреннее облучение персонала. Такие условия могут иметь место при поступлении радиоактивных изотопов в окружающую рабочую среду в виде газов, аэрозолей, а также в виде твердых и жидких радиоактивных отходов. Выполняемые по ходу технологии производства процессы и операции, связанные с возможностью образования радиоактивных аэрозолей, часто имеют ведущее значение.
Важно отметить, что наряду с обычными механизмами возникновения аэрозолей, которые сопровождают работы с неактивными материалами (например, при механической обработке, химических и металлургических процессах и др.) при операциях с радиоактивными веществами в открытом виде имеются и определенные особенности. К ним относятся: а) образование радиоактивных аэрозолей - дочерних продуктов распада - при распаде радона, торона и актинона, поступающих в воздух при работе с радием, торием и актинием, криптона-89 и криптона-90, ксенона-133, возникающих на атомных реакторах и других объектах; б) образование радиоактивных аэрозолей за счет выбрасывания в воздух с загрязненных радиоактивными изотопами поверхностей ядер отдачи; даже в том случае, когда возникающие при распаде ядра отдачи неактивны, они часто способны механически увлекать в воздух частицы активного материнского элемента; указанный процесс образования аэрозолей называется «агрегатной отдачей», он встречается чаще всего при распаде на поверхностях радия, полония и плутония; в) возникновение радиоактивных аэрозолей в результате активации частиц обычной пыли при воздействии на них интенсивных потоков нейтронов.
Таким образом, источниками образования радиоактивных аэрозолей могут быть не только выполняемые производственные операции, но и загрязненные радиоактивными веществами рабочие поверхности, спецодежда и обувь.
Все объекты, которые представляют собой потенциальную опасность в смысле загрязнения радиоактивными веществами рабочей среды, можно условно разделить на две группы.
К первой из них относятся многочисленные лаборатории, учреждения и предприятия, на которых использование радиоактивных веществ в открытом виде предусмотрено самой технологией производства. Так, например, в медицинских учреждениях открытые источники широко применяются для целей лечения и диагностики ряда заболеваний; в лабораториях сельскохозяйственного профиля - для изучения процессов усвоения растениями вносимых в почву удобрений, оценки роли микроэлементов в питании растений и решения других научно-исследовательских задач: в лабораториях промышленного профиля - для изучения износа деталей различных устройств в машиностроении, для оценки процесса шлакообразования и динамики плавки металлического лома в мартеновских печах и т. д.
Ко второй группе относятся такие объекты, на которых радиоактивные вещества в открытом виде образуются как неизбежные, а в отдельных случаях и как побочные нежелательные продукты технологического процесса. Это - рудники по добыче радиоактивных руд и заводы по их переработке, атомные электростанции и экспериментальные реакторы, мощные ускорители заряженных частиц и др.