Противолучевые средства защиты
ГО объекта > Библиотечка ГО и ЧС 4 > Противолучевые средства защиты
1. Медико-тактическая характеристика радиоактивного загрязнения местности при радиационных катастрофах
При ядерных взрывах и при разрушении радиационноопасных объектов (РОО), прежде всего атомных электростанций (АЭС), может возникать радиоактивное загрязнение местности, опасное для жизни и здоровья людей. В момент взрывов и во время работы атомного реактора образуется большое количество радиоактивных веществ. В процессе деления ядер урана и плутония и последующих превращений возникает около 300 радиоактивных изотопов, в основном с высокой бета- или бета- и гамма-активностью и с периодом полураспада от долей секунды до нескольких десятков лет.
Ядерный взрыв. Общая масса радиоактивных веществ, образующихся во время ядерного взрыва, составляет несколько десятков граммов на килотонну мощности ядерного боеприпаса. Среди них в первые сутки после такого чрезвычайного происшествия наиболее значимыми источниками излучения являются: селен-83 стронций-91, цирконий-97 палладий-109, лантан-141, теллур-132 и ряд других соединений.
Ко второму источнику радиоактивного загрязнения можно отнести некоторую часть ядерного материала (урана-235 или плутония-239), которая не прореагировала в процессе цепной ядерной реакции и представляет собой альфа-излучатели. Активность неразделившейся части ядерного заряда по сравнению с активностью образовавшихся в момент взрыва радиоизотопов крайне ничтожна и не особенно опасна на открытой местности
Третьим источником радиоактивного загрязнения является так называемая наведенная радиация, возникающая вследствие взаимодействия высокоэнергетического нейтронного потока (от 1 до 10 МэВ). образующегося при ядерном взрыве, с грунтом местности, с ее флорой и фауной, а также с возведенными на территории сооружениями и проживающими на ней людьми. Наведенная активность формируется главным образом за счет бета-активности некоторых химических элементов: натрия, кремния, магния, алюминия и др. входящих в состав облучаемых материалов.
Значение наведенной активности как источника излучения на местности резко возрастает при наземных ядерных взрывах, когда огромные массы грунта (до десятков тыс. тонн) испаряются, превращаются под действием потока нейтронов в радиоактивные изотопы. При дальнейшем остывании огненного шара ядерного взрыва формируются относительно крупные аэрозольные частицы, в основном с коротким периодом распада бета- гамма-активности. Частицы грунта с наведенной активностью вместе с осколками ядерной реакции вовлекаются в облако взрыва и при выпадении на местности образуют радиоактивный след, далеко выходящий за пределы района взрыва (до сотен километров).
Наибольшая часть радиоактивных осадков выпадает в течение 10-20 ч после ядерного взрыва. Продолжительность этого процесса вслед за прохождением радиоактивного облака на том или другом участке местности зависит от мощности взрыва, скорости ветра и расстояния от происшествия. Вблизи от эпицентра выпадают наиболее крупные аэрозольные частицы
Зоны радиоактивного следа различаются между собой степенью загрязнения местности. Схематически их можно представить в виде нанизанных друг на друга эллипсов
Мощность дозы на внешней границе зон чрезвычайно опасного (Г), опасного (В), сильного (Б) и умеренного загрязнения (А) через 1 ч после ядерного взрыва составляет 8, 80, 240 и 800 Р/ч соответственно. Дозы излучения за время полного распада радиоактивного следа на указанных границах равны 40, 400, 1200 и 4000 Р. Распад радиоактивного следа происходит относительно быстро с резким спадом активности в первые часы после ядерного взрыва: через 30 мин - более чем в два раза, через 1 ч - в пять раз, через 2 ч - в десять раз, через 6 ч - в 30 раз. Через 7 ч после выпадения осадков мощность дозы на загрязненной местности по сравнению с первым часом снижается в десять раз, через 2 суток - в 100 раз. В этот промежуток времени нахождение людей на радиоактивно загрязненной местности наиболее опасно
Дозы и временные параметры внешнего облучения в указанной зоне достаточны для формирования у человека острой лучевой болезни, а при накожной аппликации радиоактивной пыли - для появления лучевых поражений кожи. За 3 суток люди могут получить около 60 процентов дозы за время полного распада. За последующие 30 суток она увеличивается только на 15 процентов. Поэтому защитные мероприятия для населения в описанных условиях необходимо осуществлять как можно раньше, прежде всего используя убежища и укрытия Слой грунта и кирпичной кладки толщиной в 25 см снижает облучение в восемь раз. В деревянных домах при выпадении осадков доза облучения практически не снижается, в то же время в подвалах деревянных домов она уменьшается в семь-восемь раз, в открытых траншеях - в три раза, а в перекрытых - в 40 раз. Наибольшая защита от радиации - в подвалах каменных многоэтажных зданий: там мощность дозы снижается в 400-500 раз, а в специальных убежищах - в тысячу раз. (Ниже приведены эффективности различных видов защитных сооружений, а также транспортных средств после осаждения радиоактивных выпадений на местности.)
 
Таблица 1 Коэффициенты ослабления гамма-излучения от выпавших радиоактивных осадков
Автомобильные средства.....................................................................0,5
Поезда.....................................................................................................0,4
Деревянный дом....................................................................................0,4
Блочный или кирпичный дом, не более чем двухэтажный..............0,2
Трех- или четырехэтажные здания на первом и втором этажах.......0,05
Верхние этажи многоэтажных зданий.................................................0,01
 
Аварии и разрушения на РОО. Высокая потенциальная опасность АЭС в случае аварии и их разрушения связана в основном с выбросом в окружающую среду радиоактивных продуктов деления, накопленных в реакторе за время его работы, В качестве ядерного топлива на АЭС используется двуокись урана-238, обогащенная до 2 - 4% ураном-235, В активной зоне реактора осуществляется реакция деления ядер урана-235, В результате торможения осколков деления их кинетическая энергия превращается в тепловую. За время цикла работы реактора 2/3 массы урана-235 превращаются в продукты деления. Одновременно под действием потока нейтронов крайне незначительная часть урана-238 (тысячные доли процентов) переходит в плутоний-239, плутоний-241, аме-риций-241, нептуний-237 и кюрий-242.
Ядерное топливо размещается в тепловыделяющих элементах (твэлах), представляющих собой цилиндрические конструкции из сплавов нержавеющей стали или с цирконием При достаточном теплосъеме в активной зоне 98% радионуклидов удерживаются в твэлах. Значительный выход радионуклидов за пределы защитных барьеров может произойти при сильном перегреве ядерного топлива или его частичном оплавлении. Это имеет место при снижении скорости теплосъема ниже допустимого значения либо в результате возрастания энерговыделения и выхода его за верхний предел работы системы теплосъема.
Высокая энергонапряженность ядерного топлива в реакторах сопровождается большими температурами: до 2000Т внутри сердечников твэлов и 250-55СГС - на их поверхности Эти температуры достаточны для плавления и возгонки многих продуктов деления урана. В обычном режиме работы реактора вода при 270-290°С подается в активную зону под давлением 12-16 МПа. препятствующим ее закипанию. На выходе из этой зоны температура воды поднимается до 300-320°С.
При самопроизвольном разгоне цепной реакции и перегреве твэлов вода, работающая в качестве теплоносителя, превращается в пар, который под большим давлением вызывает тепловой взрыв с выбросом в окружающую среду оплавленных твэлов и радионуклидов в виде аэрозолей из активной зоны реактора. Дополнительные контуры и защитные колпаки эту опасность не устраняют.
Состав радионуклидов в аварийном выбросе примерно соответствует их составу, накопленному в активной зоне реактора за время его эксплуатации, с преобладанием в нем в процентном соотношении летучих продуктов деления. Среди радиоактивных газов доминируют изотопы криптона и ксенона. Они представляют наибольшую угрозу для персонала в производственных помещениях и в пределах санитарной зоны РОО из-за создаваемой ими высокой мощности дозы гамма- бета-излучения
Подвижной частью среди твердых компонентов твэлов являются аэрозоли радиоактивного йода, по содержанию которого в аварийном выбросе определяют масштабы аварии, В ядерном реакторе накапливается до 9-10!~Бк радиойода на 1 МэВ тепловой мощи реактора. За ним по уровню выброса идут радиоактивный цезий, рутений, теллур, стронций, барий и кальций. Доля тугоплавких элементов невелика. Среди них наибольшее значение имеют плутоний, церий, цирконий.
Состав аварийного выброса из АЭС и разрушенных РОО существенно отличается от продуктов, формирующих радиоактивный след после наземного ядерного взрыва. При этом подавляющую часть радиоактивного облака составляют радионуклиды с коротким периодом полураспада, предопределяющие описанный выше быстрый спад мощности дозы излучения на радиоактивном следе. Рассматривая случай аварии на АЭС, необходимо обратить внимание на то, что в процессе производственного цикла распада урана-235 образующиеся короткоживущие радиоизотопы со временем элиминируются из-за непродолжительности своей жизни. В общей массе накапливающихся радионуклидов в твэлах увеличивается доля долгоживущих элементов. При аварийной разгерметизации твэлов окружающая среда в основном загрязняется радионуклидами, имеющими длительный период полураспада. Вследствие этого мощность дозы на загрязненной местности не превышает несколько миллирентген в час. что на 7 порядков ниже, чем на оси радиоактивного следа.
Среди наиболее значимых радионуклидов, определяющих последствия радиационной аварии, йод-131 имеет короткий период полураспада (Т-50 = 8,04 суток), вследствие чего он полностью распадается через 1,5-2 месяца. Остальные радионуклиды выброса (до 90%) долгоживущие. Можно выделить ряд временных периодов самоочищения местности от радионуклидов в результате их физического распада. В течение второго полугодия после аварии на АЭС резко снижается активность церия-141. рутения-103. циркония-95, ниобия-95, В течение одного-трёх лет идет распад церия-144, рутения-106 и цезия-134, После трех лет остаются практически только цезий-137, стронций-90 и плутоний-239.
По степени радиоактивного загрязнения местности после аварии на АЭС выделяются те же зоны, что и при наземном ядерном взрыве: чрезвычайно опасного загрязнения (зона Г) опасного (зона В), сильного (зона Б), умеренного (зона А) и дополнительной радиационной опасности (зона М). По дозе за время полного распада радионуклидов при ядерном взрыве и годовой дозе после аварии на АЭС они весьма близки.
Различие между ними заключается в том, что при нахождении во всех зонах радиоактивного загрязнения после наземного ядерного взрыва есть опасность для развития острой лучевой болезни, В случае же загрязнения после аварии на АЭС такая опасность сохраняется в зонах Г и В: в зонах сильного (Б) и умеренного (А) загрязнений возможно только формирование подострой и хронической лучевой болезни.
В зоне чрезвычайно опасного загрязнения (Г) за 1 ч поглощенная доза может составить 500 мЗв (исходная мощность дозы более 14 Р/ч), за сутки - более 3 Зв. Находиться в ней можно только через несколько суток. В зоне опасного загрязнения (В) мощность дозы - от 4.2 до 14 Р/ч. Доза 500 мЗв формируется за 5 ч пребывания на открытой местности, 1 Зв - за 1 сутки. В зоне сильного загрязнения (Б) мощность дозы на местности равна 1,4-4,2 Р/ч, За 12 ч на открытой местности поглощенная доза достигает 500 мЗв, при пребывании на ней в течение 10 суток она увеличивается до 1,5 Зв и за 1 месяц достигает более 2,5 Зв, В зоне умеренного загрязнения (А) исходная мощность дозы на местности равна 140-1400 мР/ч.
За 1 сутки облучение может составить до 300 мЗв: за 1 месяц - в среднем 500 мЗв
В зоне радиационной опасности (М) мощность дозы гамма-излучения составляет 14-140 мР/ч. При пребывании в течение года на такой местности поглощенная доза составит 50-500 мЗв, что не превышает допустимых уровней по НРБ-99 для определенных категорий персонала при аварийных работах. Персонал в этих условиях должен действовать под дозиметрическим контролем, с респираторами, йодной профилактикой, санитарной обработкой и дезактивацией обмундирования и техники.
Другое различие между ядерным взрывом и разрушением РОО заключается в том, что после наземного взрыва ядерного боеприпаса след формируется преимущественно относительно крупными оплавленными частицами грунта с наведенной радиоактивностью, которые не растворимы в воде, а после аварийного выброса из АЭС местность загрязняется мелкодисперсными радиоактивными аэрозолями, среди которых большой вклад вносят растворимые в воде и активно поглощаемые биоценозом радиоактивный йод, цезий, стронций. Они, помимо формирования гамма-активности на местности и угрозы внешнего облучения людей, могут после ингаляции или поступления внутрь с продуктами питания и водой вьзывать внутреннее облучение.
Анализ пространственных и временных параметров и закономерностей развития радиационной катастрофы позволяет выделить следующие зоны
1) с высокой вероятностью гибели людей и возникновения острых эффектов от поражения радиацией;
2) с вероятностью получения несмертельных доз радиации при подостром и хроническом воздействии низкоинтенсивного техногенного излучения от загрязненной радионуклидами промышленной площадки или местности при проведении персоналом аварийных работ на РОО;
3) зоны, где невозможна или затруднена нормальная жизнедеятельность населения;
4) зоны с осложненной санитарно-гигиенической обстановкой, в которых необходимо проведение санитарно-гигиенических мероприятий;
5) зоны с нормальными санитарно-гигиеническими условиями.
 
2. Защитные мероприятия по снижению радиационного воздействия на персонал и население при радиационных катастрофах
Защитные мероприятия направлены на снижение радиационного воздействия на персонал и население при следующих вариантах:
  • внешнее бета-, бета-воздействие благородными газами и аэрозолями во время выброса радионуклидов и при дальнейшем загрязнении радионуклидами местности;
  • внешнее гамма-, гамма -облучение при наружном радиоактивном загрязнении кожи и слизистых продуктами деления
  • внутреннее облучение организма вследствие ингаляции радионуклидов;
  • внутреннее облучение организма при поступлении радионуклидов в желудочно-кишечный тракт с продуктами питания.
К мерам по снижению радиационного воздействия относятся:
  • своевременное оповещение населения;
  • укрытие граждан;
  • контроль за радиационной обстановкой и дозами облучения;
  • применение средств индивидуальной защиты;
  • применение медицинских средств защиты, стабильного йода, противолучевых препаратов
  • санитарная обработка;
  • эвакуация или временное переселение населения
  • установление регламентов поведения населения и временно допустимого уровня радионуклидов в воде и пищевых продуктах;
  • контроль загрязнения пищевых продуктов и воды;
  • контроль доступа людей в район загрязнения
  • медицинская помощь и углубленное медицинское обследование
При радиационных катастрофах и загрязнении окружающей среды осуществляются защитные мероприятия, которые однако, могут повлечь за собой нарушение нормальной жизнедеятельности людей и оказывать на них сильное психологическое воздействие. Поэтому проведение защитных мероприятий должно основываться на следующих двух принципах: первый - принести как можно больше пользы (принцип обоснования вмешательства), второй - форма, масштаб и длительность вмешательства должны быть оптимальными (принцип оптимизации вмешательства)
 
3. Средства индивидуальной защиты
К средствам индивидуальной защиты (СИЗ) относятся респираторы (Р-2. РМ-2, «Лепесток-Апан», «Лепесток-А»), пленочные: бахилы, рукавицы и плащ с капюшоном.
Современные респираторы изготовлены на основе фильтрующего материала, представляющего собой гидрофобный полимер из ультратонких волокон полихлорвиниловой, полистероловой или метилметакрилатной ткани со стойким электростатическим зарядом, притягивающим аэрозольные частицы (фильтры Петрянова). Респиратор Р-2 предназначен для защиты органов дыхания от аэрозолей радиоактивных веществ и биологических средств; он является модификацией Р-2 с более широкими возможностями, позволяющими защищать органы дыхания также от паров радиоактивного йода и полония.
В экстренных случаях применяют простейшие средства защиты органов дыхания: носовые платки, бумажные салфетки, другие бытовые вещи, которыми можно прикрыть рот и нос. Влажный носовой платок, хлопчатобумажная рубашка снижают ингаляционное поступление радиоактивных аэрозолей размером частиц 1-5 мкм до трёх раз, махровое полотенце -до четырёх раз.
Для медицинского персонала предназначен медицинский комплект СИЗ, в который входят: костюм со шлемом из хлопчатобумажной или смешанной ткани или комбинезон со шлемом из хлопчатобумажной ткани; белье хлопчатобумажное; носки хлопчатобумажные; ботинки с верхом из лавсановой ткани; респиратор РМ-2 (допускается «Лепесток-А или «Лепесток-Апан»); пленочный полухалат с капюшоном: пленочные бахилы; перчатки резиновые с вкладышами.
Средства защиты от внешнего облучения
В первые минуты и часы радиационной катастрофы возможны наибольшие лучевые нагрузки. В этих условиях определяющим фактором для развития острого лучевого поражения является внешнее облучение. Для профилактики его в состав индивидуальной аптечки АИ-2 входит цистамин, относящийся к медицинским средствам индивидуальной защиты. Этот препарат принимают в один приём - шесть таблеток по 0,2 г за 30-60 мин до воздействия ионизирующего излучения. Он является радиопротектором кратковременного действия и назначается однократно при угрозе непрогнозируемой дозы облучения с учётом оптимального его действия в течение 2 ч и снижения эффективности в последующие 4 ч. Повторный приём препарата рекомендуется не ранее чем через 4-6 ч. Механизм радиопротекторов кратковременного действия проявляется либо в снижении фармакологическим путём содержания кислорода в клетке, либо в прямом участии тиольных групп молекул серосодержащих радиопротекторов в конкурентных реакциях с кислородом.
Применение радиопротекторов показано, если по медико-тактической характеристике зон радиоактивного загрязнения возможны дозы внешнего облучения, вызывающие острую лучевую болезнь. Наибольшая их эффективность отмечается при профилактике типичной (костно-мозговой) формы острой лучевой болезни, лучевых поражений кожи и в меньшей степени - при лучевых поражениях кишечника. Радиопротекторы неэффективны для профилактики токсемического синдрома острой лучевой болезни и церебральной формы лучевого поражения. При дозах излучения ниже 1 Гр реальный вклад их в снижение реализации радиационного эффекта прогрессивно уменьшается. В то же время при тяжелой форме острой лучевой болезни радиопротектор может резко повысить вероятность выживания в этих условиях.
В противорадиационную индивидуальную аптечку для персонала предприятий атомной энергетики включен радиопротектор экстренного действия - индралин, принятый на снабжение в ВМФ, ВВС и др.
Преимуществом индралина как радиопротектора в аварийных ситуациях перед цистамином является то, что при его перораль-ном применении противолучевой эффект препарата начинается уже через 5 мин, а через 10-15 мин достигается его максимальное действие. Препарат следует принимать в дозе 0,45 г (три таблетки по 0,15 г) при проведении экстренных работ по ликвидации аварии или эвакуации персонала из аварийной зоны. Продолжительность его действия - около 1 ч, В аптечке имеется вторая доза индралина, которую можно принять через 1 ч после первой
Радиопротектор вызывает острую циркуляторную и тканевую гипоксию в радиочувствительных тканях и таким образом снижает тяжесть лучевого поражения кроветворной ткани костного мозга, кишечника и кожи.
Небольшой гипертензивный эффект индралина хорошо переносится здоровыми людьми. Он не вызывает диспептических осложнений, свойственных цистамину, не влияет на работоспособность персонала при гипоксии, повышенной температуре и большой физической нагрузке. Индралин не снижает переносимость факторов лётного труда (продольные и поперечные перегрузки, гипоксия, вибрация и вестибулярные нагрузки) и работоспособность при управлении летательными аппаратами, что важно при привлечении лётного состава к ликвидации последствий аварий. В частности, препарат использовался в качестве радиопротектора лётчиками вертолётной авиации при выполнении полётных заданий над аварийным блоком Чернобыльской АЭС в первые дни и недели работ по ликвидации последствий катастрофы.
Средства профилактики (купирования) первичной лучевой реакции
Для профилактики (купирования) первичной лучевой реакции, в том числе пострадиационной рвоты, которая развивается при острых лучевых поражениях в течение первых суток после общего облучения в дозах, превышающих 1 Гр, большое значение имеет подбор средств медицинской защиты. К эффективным противорвотным препаратам относятся нейтролептики из группы фенотиазина и бутирофенона и антагонисты серотониновых рецепторов.
В аптечку АИ-2 входит этаперазин - нейролептик из ряда фенотиазина. Этот препарат принимают при проявлении первичной реакции для предупреждения рвоты в дозе 0,006 г (одна таблетка). В противорадиационную индивидуальную аптечку для персонала предприятий атомной энергетики включен препарат латран, регулирующий рвотные рефлексы. Применение его рекомендовано в дозе 0,008 г (2 таблетки) профилактически или сразу после лучевого воздействия. Максимальный эффект отмечается через 1 ч после приема медикамента.
К противорвотным препаратам также относятся метоклопрамид (церукал, реглан) и диметпрамид. Они оказывают регулирующее и стимулирующее влияние на двигательную активность желудочно-кишечного тракта. Метоклопрамид применяется для профилактики и купирования рвоты перорально в дозе 10 мг (одна таблетка). При отсутствии должного эффекта препарат вводят внутримышечно или внутривенно медленно по 2 мл через 2 ч три раза в день. Диметпрамид назначают внутрь по одной таблетке (20 мг) или внутримышечно по 1 мл три раза в день.
Лекарственные препараты, повышающие резистентность организма к облучению и к другим неблагоприятным факторам внешней среды
При проведении персоналом аварийных работ в условиях пролонгированного воздействия низкоинтенсивного излучения на радиоактивно загрязнённой местности при дозах радиации 150-200 мЗв назначают средства субстратной терапии, способствующие ускорению пострадиационных репаративных процессов в организме. С этой целью рекомендуется применять рибоксин, аминотетравит, тетрафолевит и препараты с янтарной кислотой. В настоящее время разработан новый противолучевой препарат - индометафен, предназначенный для защиты персонала от низкоинтенсивного гамма- излучения, прежде всего от лучевого поражения системы кроветворения
Эффект этих препаратов проявляется в виде повышения радиорезистентности организма, его устойчивости к экстремальным и неблагоприятным факторам внешней среды. Механизм реализации их противолучевого действия непосредственно связан с адаптивными реакциями на организменном и клеточном уровнях с неизбежным вовлечением и мобилизацией возможностей иммуногормональной системы регуляции организма, с перестройкой её функционирования в новых условиях. Одновременно лекарственные соединения воздействуют на радиорезистентность организма.
Для населения, находящегося на загрязнённой территории, при уровнях радиации, временно установленных допустимыми при аварийных ситуациях, целесообразно назначать лечебно-профилактические природные антиоксиданты, адаптогены и иммуномодуляторы. Из поливитаминных препаратов - аминотетравит, тетрафолевит, глутамевит, гексавит амивис, ундевит и др. Важно обеспечить полноценное питание, обогащенное витаминами и полноценными животными белками. Рекомендуется также принимать настойки женьшеня, китайского лимонника и элеутерококка (по нескольку капель один раз в день). Положительный результат медикаментозных лечебно-профилактических мероприятий достигается через неделю и продолжается до двух недель после их прекращения.
 
Публикация материалов возможна при ссылке на http://gochs.info
© Сергей Кульпинов 2003
Яндекс.Метрика