Радиационная экология. Виды ионизирующего излучения. Методы радиационного контроля.

Радиоэкология – раздел экологии, изучающий накопление, распределение, миграцию радиоактивных веществ в биосфере и их влияние на организмы в среде их обитания. Радиоэкология сформировалась к середине 50-х гг. ХХ в. в связи с загрязнением окружающей среды радиоактивными веществами в результате ядерных испытаний, отходов атомной промышленности, аварий на атомных электростанциях и ядерных установках.

Основные направления:

1) изучение биологических эффектов радиации:

а) изучение гигиенических аспектов действия радиации, привело к созданию радиологии.

б) изучение биологических эффектов на всех других организмах (эксперименты), привело к созданию радиобиологии.

2) изучение радиоактивности объектов природной среды – Природный фон радиации изучался там, где есть выходы пород (урана, тория), где повышенный уровень радиации.

Каждое направление современной радиоэкологии имеет свои задачи и перспективы развития, но в практическом отношении наиболее важным является изучение закономерностей миграции радионуклидов по пищевым цепочкам в целях снижения их поступления в организм человека.

Наиболее значимые задачи радиоэкология:

· Продолжение изучения воздействия радиоактивного излучения на растительные и животные организмы, популяции и экосистемы и прогнозирование последствий радиоактивного загрязнения биосферы;

· Исследование путей распространения радиоактивных изотопов в природной среде;

· Разработка безопасных для живых организмов норм радиоактивного загрязнения компонентов природной среды.

· Изучение выживания и адаптации живых организмов в условиях хронического облучения радионуклидами;

· Исследование длительного действия на живые организмы малых доз радиации и прогнозирование отдельных последствий такого облучения;

· Популяризация науки среди широких слоёв общественности, поскольку радиационная опасность осознана далеко не всеми;

· Широкое использование экологического мониторинга, т.е. систему наблюдений за изменением состояния окружающей среды под действием её радиоактивного загрязнения.

Радиационный мониторинг – это система длительных регулярных наблюдений с целью оценки состояния радиационной обстановки, а также прогноза изменения ее в будущем. Радиационный мониторинг проводится с целью наблюдения за естественным радиационным фоном; радиационным фоном в районах воздействия потенциальных источников радиоактивного загрязнения, в том числе для оценки трансграничного переноса радиоактивных веществ; радиоактивным загрязнением атмосферного воздуха, почвы, поверхностных вод на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС.

Основными задачами мониторинга окружающей среды являются:

 наблюдение за компонентами окружающей среды;

 анализ и оценка состояния окружающей среды;

 прогнозирование состояния окружающей среды и ее компонентов;

 информационное обеспечение органов государственного управления.

Разновидности Радиационной Экологии:

v Сельскохозяйственная радиоэкология – изучает закономерности миграции радионуклидов по биологической цепочке в агропромышленной сфере и действие ионизирующего излучения на СХ растения, животных и агроценозы.

v Лесная радиоэкология – выявляет специфики лесных систем – разные типы леса обладают разной задерживающей способностью и самоочищением от радионуклидов.

v Морская радиоэкология – изучает динамическое состояние морских сообществ в связи с радиационной нагрузкой.

v Континентальная радиоэкология – изучает и выявляет миграции радионуклидов по пресноводным сетям континентов.

Виды ионизирующего излучения.

ионизация- процесс превращения нейтрального атома в активные ионы, потеря атомами электронов, в результате атом превращается в положительный ион. Это первичная ионизация. Вторичная – положительный ион превращается в отрицательный. ИИ - это излучения, взаимодействие которых со средой приводят к ионизации её атомов и молекул и образование ионов различных знаков (потоки частиц или квантов).

Альфа-излучение - представляет собой поток альфа-частиц — ядер гелия-4. Альфа-частицы, рождающиеся при радиоактивном распаде, могут быть легко остановлены листом бумаги. Представляет большую опасность при попадании в организм.

Бета-излучение распространяются со скоростью света, проникающая способность в воздухе до 25 метров, а в биологических тканях – до 1 см, в воздухе на 1 см пробега образует 50-100 пар ионов (редко ионизирующее излучение).

Гамма-излучение – это коротковолновое электромагнитное излучение, распространяется прямолинейно со скоростью света. Гамма-кванты испускаются при альфа- и бета-распадах ядра природных и искусственных радионуклидов, лишены массы покоя, не имеют заряда, поэтому проникающая способность в воздухе составляет 150 метров, в биологических тканях – десятки см.

Рентгеновское излучение также является электромагнитным излучением, возникает при торможении электронов в электрическом поле ядра атомов (тормозное рентгеновское излучение) или при перестройке электронных оболочек атомов при ионизации и возбуждении атомов и молекул (характеристическое рентгеновское излучение).

Радиационная безопасность - научно практическая дисциплина, решающая комплекс теоретических и практических задач, связанных с уменьшением возможности возникновения аварийных ситуаций и несчастных случаев на радиационно-опасных объектах.

Дозиметрический (радиационный) контроль – система мероприятий по обеспечению радиационной безопасности, включая контроль за радиационной обстановкой и уровнями излучений при радиоактивном заражении местности, воды, атмосферы и сооружений. Важную роль в получении информации о радиационной обстановке обеспечивают 3 метода:

Дозиметрические измерения на исследуемой местности в разных вариантах (пешеходный, автомобильный, самолетный);

γ – спектральный анализ почвы, воды или воздуха в лабораторных условиях с помощью γ – спектрометров.

Дистанционные измерения γ-спектров радионуклидов. С помощью γ-съемки можно определить количественное содержание всех изотопов – γ- излучателей в окружающей среде. Спектрометр устанавливается либо на автомобиле, но чаще на борту самолета, либо поднимается на шарах – зондах. Дозиметры – детекторы ядерных излучений, приборы для измерения величины дозы (экспозиционной, поглощенной, эквивалентной), а также мощности поглощенной дозы излучения. При измерении доз облучения используют различные физические и химические методы: 1) ионизационный – создание электрического тока ионизационной камеры. 2) калометрический – основан на измерение количества тепла, создаваемого поглощенной энергией излучения. 3) сцинтилляционный – основан на том, что световой выход ряда веществ (сцинтилляторов) линейно зависит от поглощенной дозы. Такие вещества плюс фотоэлектронный умножитель используют в качестве дозиметров. 4)химические методы дозиметрии – при облучении происходит окрашивание ряда веществ или, наоборот, обесцвечивание.

Радиометры – приборы для измерения плотности потока ионизирующих излучений и активности (удельной и объемной) радионуклидов. Датчиками служат газоразрядные сцинтилляционные счетчики, а также полупроводниковые счетчики и детекторы, использующие фотоэмульсии и др.

С помощью дозиметров и радиометров проводят измерения:

1. доз внешнего облучения (индивидуального и коллективного)

2. радиоактивности воздуха

3. потоков α- и β- частиц с загрязненных поверхностей

4. воды и пищевых продуктов

5. почв и растительности

Радиационные методы контроля основаны на регистрации и анализе ионизирующего излучения при его взаимодействии с контролируемым изделием. В зависимости от способа получения первичной информации различают: - радиографический; - радиоскопический (метод регистрации вторичных электронов); - радиометрический;

Радиографический метод основан на преобразовании радиационного изображения объекта контроля в радиографический снимок или записи этого изображения на запоминающее устройство с последующим преобразованием в световое изображение. Радиографический снимок представляет собой распределение плотности почернения или цвета на рентгеновской пленке или фотопленке, коэффициенте отражения света на ксеро-радиографической пленке, соответствующая радиационному изображению объекта контроля. В зависимости от детектора различают: - радиографию (регистрацию на пленке); - электрорадиографию (полупроводниковая пластина); - если используют цветной фотоматериал, то говорят о цветной радиографии.

Радиоскопический метод - метод РК, основанный на преобразовании радиационного изображения объекта контроля в световое изображение на экране рад.-оптического преобразователя. Полученное изображение анализируют в процессе контроля. Если в качестве преобразователя используют флуоресцентный экран или цветной монитор в замкнутой ТВ-системе, то говорят о флуороскопии или цветной радиоскопии.

Радиометрический метод основан на измерении одного или нескольких параметров ионизирующего излучения после его взаимодействия с объектом контроля. В зависимости от вида детектора различают: - сцинциляционный метод контроля (регистрация ионизирующего излучения сцинцил-ми счетчиками); - анизационный МК (регистрация заряженных частиц анизационной камерой, счетчиком Гейгера, пропорциональными счетчиками).