При установлении допустимых доз излучения учитывают, что облучение может быть однократным или многократным. Однократным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, является многократным. При однократном облучении организма человека в зависимости от полученной экспозиционной дозы различают четыре степени лучевой болезни.
Лучевая болезнь первой (легкой) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 100 - 200 Р. Скрытый период может продолжаться две-три недели, после чего появляется недомогание, общая слабость, чувство тяжести в голове, стеснение в груди, повышение потливости, может наблюдаться периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание лейкоцитов. Лучевая болезнь первой степени излечима.
Лучевая болезнь второй (средней) степени возникает при общей экспозиционной дозе излучения 200 - 400 Р. Скрытый период длится около недели. Лучевая болезнь проявляется в более тяжелом недомогании, расстройстве функций нервной системы, головных болях, головокружениях, вначале часто бывает рвота, понос, возможно повышение температуры тела; количество лейкоцитов в крови, особенно лимфоцитов, уменьшается более чем наполовину. При активном лечении выздоровление наступает через 1,5 - 2 месяца. Возможны смертельные исходы - до 20%.
Лучевая болезнь третьей (тяжелой) степени возникает при общей экспозиционной дозе 400 - 600 Р. Скрытый период - до нескольких часов. Отмечают тяжелое общее состояние, сильные головные боли, рвоту, понос с кровянистым стулом, иногда потерю сознания или резкое возбуждение, кровоизлияния в слизистые оболочки и кожу, некроз слизистых оболочек в области десен. Количество лейкоцитов, а затем эритроцитов и тромбоцитов резко уменьшается. Ввиду ослабления защитных сил организма появляются различные инфекционные осложнения. Без лечения болезнь в 20 - 70% случаев заканчивается смертью, чаще от инфекционных осложнений или от кровотечений.
При облучении экспозиционной дозой более 600 Р развивается крайне тяжелая четвертая степень лучевой болезни, которая без лечения обычно заканчивается смертью в течение двух недель.
Лучевые болезни у животных развиваются при экспозиционных дозах: 150 - 250 Р — легкой степени, 250 - 400 Р — средней степени, 400 - 600 Р — тяжелой степени.
Радиационные повреждения. При воздушных (приземных) и наземных ядерных взрывах плотности потоков (дозы) проникающей радиации на тех расстояниях, где ударная волна выводит из строя здания, сооружения, оборудование и другие элементы производства, в большинстве случаев для объектов являются безопасными. Но с увеличением высоты взрыва все большее значение в поражении объектов приобретает проникающая радиация. При взрывах на больших высотах и в космосе основным поражающим фактором становится импульс проникающей радиации.
Проникающая радиация может вызывать обратимые и необратимые изменения в материалах, элементах радиотехнической, электротехнической, оптической и другой аппаратуры. В космическом пространстве эти повреждения могут наблюдаться на расстояниях десятков и сотен километров.
Необратимые изменения в материалах вызываются нарушениями структуры кристаллической решетки вещества вследствие возникновения дефектов (в неорганических и полупроводниковых материалах), а также в результате прохождения различных физико-химических процессов. Такими процессами являются: радиационный нагрев, происходящий вследствие преобразования поглощенной энергии проникающей радиации в тепловую; окислительные химические реакции, приводящие к окислению контактов и поверхностей электродов; деструкция и “сшивание” молекул в полимерных материалах, приводящие к изменению физико-механических и электрических параметров; газовыделения и образование пылеобразных продуктов, которые могут вызвать вторичные факторы воздействия (взрывы в замкнутых объемах, запыление отдельных деталей приборов и т.д.). В результате радиационного захвата нейтронов возможно образование примесей радиоактивных веществ. В процессе распада образовавшихся радиоактивных ядер происходит радиационное излучение, которое может оказывать воздействие на электрические параметры элементов и схем, а также затруднять ремонт и эксплуатацию аппаратуры. Наиболее опасны по вторичному излучению изделия, изготовленные из материалов, содержащих бор, марганец, кадмий, индий, серебро и др.
Обратимые изменения, как правило, являются следствием ионизации материалов и окружающей среды. Они проявляются в увеличении концентрации носителей тока, что приводит к возрастанию утечки тока, снижению сопротивления в изоляционных, полупроводниковых, проводящих материалах и газовых промежутках. Обратимые изменения в материалах, элементах и аппаратуре в целом могут возникать при мощностях экспозиционных доз 1000 Р/с. Проводимость воздушных промежутков и диэлектрических материалов начинает существенно увеличиваться при мощностях доз 10 000 Р/с и более.
Проникающая радиация, проходя через различные среды (материалы), ослабляется. Степень ослабления зависит от свойств материалов и толщины защитного слоя. Нейтроны ослабляются в основном за счет столкновения с ядрами атомов. Вероятность процессов взаимодействия нейтронов с ядрами количественно характеризуется эффективным сечением взаимодействия и зависит главным образом от энергии нейтронов и природы ядер мишени.
Энергия гамма-квантов при прохождении их через вещества расходуется в основном на взаимодействие с электронами атомов. Поэтому степень их ослабления практически обратно пропорциональна плотности материала.
Защитные свойства материалов характеризуются слоем половинного ослабления, при прохождении которого интенсивность гамма-лучей или нейтронов уменьшается в два раза.
Если защитная преграда состоит из нескольких слоев разлмчных материалов, например грунта, бетона и дерева, то подсчитывают степень ослабления для каждого слоя в отдельности и результаты перемножают:
К = 2 h/dпол; Косл = К1 * К2 * ... * Кn
где К - коэффициент ослабления одного защитного слоя преграды (материала); Косл - общий коэффициент защиты преграды, состоящей из n-го количества слоев различных материалов; h - толщина слоя материала; dпол - толщина слоя материала, ослабляющего излучение в два раза, см.
Толщина слоя половинного ослабления для нейтронного излучения определяется по справочным данным, для гамма-излучения может быть вычислена по плотности материала:
dпол = 23 / r
где r - плотность материала, г/см3; 23 см - слой воды (плотность 1 г/см3), ослабляющей гамма-излучения в два раза.
Защитные сооружения ГО надежно обеспечивают защиту людей от проникающей радиации. Расчет защитных свойств этих сооружений производится по гамма-излучению, так как доза гамма-излучения значительно выше дозы нейтронного излучения, а слои половинного ослабления для строительных материалов приблизительно одинаковы.
На объектах, оснащенных электронной, электротехнической и оптической аппаратурой, следует предусматривать меры по защите этой аппаратуры от воздействия проникающей радиации. Повышение радиационной стойкости аппаратуры может быть достигнуто путем:
· применения радиационностойких материалов и элементов;
· создания схем малокритичных к изменениям электрических параметров элементов, компенсирующих и отводящих дополнительные токи, выключающих отдельные блоки и элементы на период воздействия ионизирующих излучений;
· увеличения расстояния между элементами, находящимися под электрической нагрузкой, снижения рабочих напряжений на них;
· регулирования тепловых, электрических и других нагрузок;
· применения различного рода заливок, не проводящих ток при облучении;
· размещения на объектах специальных защитных экранов или использования элементов конструкций объекта для ослабления действия ионизирующих излучений на менее радиационностойкие детали.
Определение режимов защиты. Под режимом защиты понимается порядок применения средств и способов защиты людей, предусматривающий максимальное уменьшение возможных экспозиционных доз излучения и наиболее целесообразные их действия в зоне радиоактивного заражения.
Режимы защиты для различных уровней радиации и условий производственной деятельности, пользуясь расчетными формулами, определяют заранее, т.е. до радиоактивного заражения территории.
Определение допустимой продолжительности пребывания людей на зараженной местности:
5Pвхtвх - 5Pвыхtвых
D = —————————£Dзад ;
Косл
Рвых = Рвх (tвых/tвх)-1,2 ; tвых = tвх + T ,
получаем зависимость:
Dзад* Kосл
T = f (——————; tвх)
Pвх
где Dзад - заданная экспозиционная доза излучения; Pвх - уровень радиации к моменту входа на зараженный участок; tвх и tвых - время, прошедшее после взрыва до момента входа и выхода соответственно; T - продолжительность облучения. На основании этой зависимости составляют различного рода таблицы.
Например, для рабочих и служащих, использующих для защиты убежища с коэффициентом ослабления Косл³ 1000 при уровне радиации через 1 ч после взрыва 240 Р/ч соответствует режим защиты, согласно которому работы на объектах прекращаются и люди находятся в убежищах 6 ч. По истечении 6 ч работа восстанавливается и продолжается посменно.