Характер воздействия аварии на пожаро- и взрывоопасном объекте на население и окружающую среду
При взрыве на ПВОО поражение людей и повреждения различной степени могут происходить как от прямого воздействия ударной волны, так и косвенно — от летящих обломков, камней, осколков стекла и т. п. Характер и степень поражения людей зависят от степени их защищенности. При пожарах и взрывах люди получают термические и механические повреждения. Характерны ожоги тела, верхних дыхательных путей, черепно-мозговые травмы, множественные переломы и ушибы, комбинированные поражения.
Возникновение и развитие пожаров сопровождается образованием зон задымления. Задымление представляет опасность для населения за счет содержания в воздухе окиси углерода (СО). При концентрации СО в воздухе 0,2% возможно смертельное отравление в течение 30-60 минут, а при концентрации 0,5-0,7% в течение нескольких минут. Задымление на открытой местности считается опасным, когда видимость не превышает 10 м.
Следует помнить, что СО поступает в организм через дыхательные пути. Первые признаки отравления - боль в висках и лобной области, шум в ушах, потемнение в глазах, затем - мышечная слабость, головокружение, затрудненное дыхание, тошнота, рвота, возбуждение (или оглушение), потеря сознания. При оказании первой медицинской помощи необходимо немедленно вынести пострадавшего из зоны заражения (если это не представляется возможным - надеть на него противогаз), дать вдохнуть нашатырный спирт, ингаляции кислорода. При остановке дыхания - искусственная вентиляция легких.
Поражения, наносимые людям, в зависимости от ДРФ принято разделять на:
легкие — 20-40 кПа (0,2-0,4 кгс/см2) — скоропреходящие нарушения функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль, возможные вывихи и ушибы);
средние — 40-60 кПа (0,4-0,6 кгс/см2) — вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей;
тяжёлые — 60-100 кПа (0,6-1 кгс/см2) – сильные контузии всего организма, потеря сознания, переломы конечностей, возможны повреждения внутренних органов;
крайне тяжёлые — более 100 кПа (1 кгс/см2) – переломы конечностей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга, потеря сознания, возможны смертельные исходы.
Избыточное давление, не превышающее 10 кПа, считается безопасным для расположенных на открытой местности людей, однако косвенные поражения за счет летящих камней и стекла могут наблюдаться даже при избыточном давлении 2 кПа.
Причины, определяющие число потерь при пожарах и взрывах:
масштабы пожара или мощность взрыва
характер и плотность застройки в населенных пунктах
огнестойкость зданий и сооружений
метеорологические условия (скорость ветра, осадки и др.)
время суток
плотность населения в зоне действия поражающих факторов.
Оценку разрушений элементов объекта, вызванных ВУВ, принято давать по степени этих разрушений. Для большинства элементов ОЭ, как правило, рассматриваются три степени разрушений:
слабое — объект не выходит из строя, необходим незначительный ремонт;
среднее — когда разрушены главным образом второстепенные элементы объекта, основные элементы могут быть восстановлены путем проведения среднего и капитального ремонта;
сильное — когда разрушены основные элементы объекта и объект не может быть восстановлен.
Для жилых и промышленных зданий обычно берётся еще и четвёртая степень — их полное разрушение.
Объем разрушений в городе и ОЭ зависит от характера строений, их этажности и плотности застройки.
Величины ДРФ, при которых наносятся слабое, среднее и сильное разрушения элементам объекта, приводятся в таблицах или определяются по формулам.
Остекление зданий разрушается при ДРФ = 2-7 кПа.
Особенно большие бедствия приносят аварии на объектах нефтегазодобывающей промышленности. Так, вырвавшийся нефтяной или газовый фонтан при воспламенении перебрасывает огонь на резервуары с нефтью, компрессорные установки и нефтепроводы, мастерские, гаражи, жилые дома и лесные массивы. Бушующее пламя горящего фонтана поднимается огромным смерчем к небу, тяжелый дым застилает окрестности. Температура внутри такого смерча настолько велика, что плавятся стальные буровые вышки и другие конструкции,
Следует учитывать, что пожары представляют серьезную опасность не только на объектах, имеющих в производстве и хранении взрыво- и пожароопасных компоненты, но и на объектах, которые не относятся к ПВОО.
Наиболее опасны пожары в административных зданиях, так как внутренние стены облицованы панелями из горючего материала, а потолочные плиты выполнены из горючих древесных плит. Часто возникновению возгорания способствует неудовлетворительная огнестойкость древесины и других строительных материалов, особенно пластиков.
Чрезвычайно опасен в пожарном отношении применяемый при изготовлении мебели поролон, который при горении выделяет ядовитый дым, содержащий цианистые соединения. Кроме того, в условиях стесненного производства становятся опасными вещества, считающиеся негорючими. Так, взрывается и горит древесная, угольная, торфяная, алюминиевая, мучная, зерновая и сахарная пыль, а также пыль хлопка, льна, пеньки, джута. Самовозгораются такие обычные химикаты, как скипидар, камфара, барий, пирамидон и многие другие.
Противопожарная профилактика — комплекс организационных и технических мероприятий по предупреждению, локализации и ликвидации пожаров, а также по обеспечению безопасной эвакуации людей и материальных ценностей в случае пожара.
Противопожарная профилактика в зданиях и на территории предприятий обеспечивается: правильным выбором степени огнестойкости объекта и пределов огнестойкости отделочных элементов и конструкций; ограничением распространения огня в случае возникновения очага пожара; применением систем противодымной защиты; безопасной эвакуацией людей; применением, средств пожарной сигнализации, извещения и пожаротушения; организацией пожарной охраны.
Наиболее частыми причинами пожаров являются нарушения правил пожарной безопасности и технологических процессов, неправильная эксплуатация электросети и оборудования, грозовые разряды.
Основные вопросы пожарной безопасности объектов (предприятий) изложены в Строительных нормах и правилах. Противопожарная защита объектов зависит от назначения зданий, их огнестойкости и режима эксплуатации, количества людей, одновременно находящихся в помещении, количества горючих материалов и веществ, находящихся на предприятиях, и других факторов.
Эффективная мера против распространения пожаров — противопожарные разрывы и преграды, а; также продуманная внутренняя планировка зданий и устройство различных противопожарных преград и отсеков, изолированных несгораемыми конструкциями.
С помощью противопожарных преград (противопожарных стен, перекрытий, дверей) можно в пределах одного здания или сооружения изолировать пожароопасные помещения от других, тем самым не допустить распространения огня.
Существенное значение для проведения противопожарных мероприятий имеет генеральная планировка территории предприятий и организаций. При этом важно предусмотреть размещение отдельных зданий и сооружений и взаимосвязь между ними с соблюдением установленных противопожарных норм и правил. На территории предприятий должны быть основные и вспомогательные дороги, позволяющие свободный подъезд и подход ко всем зданиям, сооружениям и другим объектам. Нормами установлена ширина проезда основной (6 м) и вспомогательной (4 м) дорог.
Для противопожарной профилактики все здания и сооружения оборудуют молниезащитными устройствами. Согласно СниП для защиты объектов от прямых ударов молнии устраивают молниеотводы.
Молниеотводы предназначены для принятия и отвода грозового разряда от защищаемого объекта в землю. Он состоит из молниеприемника, непосредственно принимающего на себя грозовой разряд, заземлителя для отвода тока молнии в землю и токоотвода, соединяющего молниеприемник с заземлителем.
Молниеотводы различают по месту расположения (отдельностоящие и установленные непосредственно на здании или сооружении), по типу (стержневые, тросовые и специальные), по количеству совместно действующих на одном сооружении (одиночные, двойные и многократные).
Выбор системы молниезащиты зависит от типа, расположения и назначения здания, а также наличия соответствующих материалов.
Пространство вокруг молниеотвода, в котором сооружение защищено от прямых ударов молнии, называется зоной защиты. Объект считается достаточно надежно защищенным, если все его части находятся в пределах этой зоны.
Большую опасность для возникновения пожаров представляет отопление помещений и сооружений. Согласно СниП торговые предприятия, как правило, должны быть оборудованы системой центрального водяного, парового или калориферного отопления. Установка печей в складских и торговых помещениях допускается только в том случае, когда невозможно устроить центральное отопление, а хранимые в них товары требуют поддержания определенной температуры. При этом топки печей должны быть вынесены в подсобные помещения или коридоры. Во всех случаях устройство отопления на складах и других предприятиях должно быть согласовано с органами Государственного пожарного надзора.
Противопожарные правила и нормы при устройстве отопления предусматривают защиту стен и перегородок в местах примыкания к ним печей и дымоходов негорючими теплоизоляционными материалами, применение качественного кирпича для кладки печей, устройство надежных фундаментов и др. Запрещается устройство горизонтальных дымоходов и прочистных отверстий в дымовых трубах. Дымовые трубы в зданиях со сгораемыми кровлями следует оборудовать искроуловителями. Дымовые и вентиляционные каналы необходимо выполнять строго вертикально, с перегородками между ними толщиной не менее чем полкирпича с тщательным заполнением швов раствором.
Системы вентиляции и кондиционирования воздуха должны изготавливаться из материалов, исключающих образование искр, и иметь надежное заземление.
Для каждого объекта устанавливается определенный противопожарный режим – совокупность определенных мер и требований пожарной безопасности, установленных для объекта и подлежащих обязательному выполнению всеми работниками данного объекта. Он определен правилами, инструкциями, приказами и распоряжениями руководителя предприятия.
Для предприятий разработаны и утверждены типовые правила пожарной безопасности, обязательные для всех предприятий и организаций. Этими правилами предусмотрены права и обязанности руководителей, рабочих и служащих по соблюдению норм и правил противопожарной защиты; содержание территории, зданий и помещений, отопления, освещения и эксплуатации электроприборов, а также меры противопожарной безопасности при хранении и обращении с отдельными товрами.
Согласно правилам, на всех крупных предприятиях и оптовых базах должны создаваться специальные службы по противопожарной защите.
Средства тушения пожаров и пожарная сигнализаци.
На практике различают три стадии развития пожара:
Первая, или начальная, стадия развития пожара характеризуется неустойчивостью, сравнительно низкой температурой в зоне пожара, малой высотой факела пламени и небольшой площадью очага горения. Для второй стадии характерно значительное увеличение тепла, факела пламени и площади горения. Третья стадия пожара характеризуется высокой температурой, большой площадью горения, конвективными потоками, деформацией и обрушением конструкций.
Выбор средств и методов тушения пожаров зависит от стадии пожара и горючих веществ.
Процесс тушения пожаров подразделяется на локализацию и ликвидацию огня. Под локализацией пожаров понимают ограничение распространения огня и создание условий для его ликвидации. Под ликвидацией пожаров понимают окончательное тушение или полное прекращение горения и исключение возможности повторного возникновения огня.
Успех быстрой локализации и ликвидации пожара в его начальной стадии зависит от наличия средств тушения пжаров и умения пользоваться ими, средств пожарной связи и сигнализации для вызова пожарной команды и приведения в действие автоматических огнегасительных установок. Основные огнегасительные средства и вещества — это вода, пена, песок, инертные газы, сухие (твердые) огнегасительные вещества и др.
Средства пожаротушения разделяют на:
· - водяное пожаротушение;
· - порошковое пожаротушение;
· - пенное пожаротушение;
· - газовое пожаротушение;
· - аэрозольные установки тушения пожара;
· - комбинированные системы пожаротушения.
Пожаротушение, как правило, проектируется и устанавливается индивидуально для каждого конкретного объекта.
Водяное пожаротушение делят на спринклерное, предназначенное для локального тушения пожаров, и дренчерное – для тушения всей территории или ее части. Спринклерные установки включаются при повышении температуры, при этом подается струя распыленной воды.
Спринклерные установки в силу своей специфики - более эффективны для защиты помещений, пожар в которых может развиваться быстро. Дренчерные системы срабатывают по сигналу извещателя, позволяя ликвидировать пожар на ранних стадиях.
Порошковое пожаротушение использует специальный порошок. Установка работает как от сигнала пожарной сигнализации, так и в автономном режиме. Современные порошки термостойки, не токсичны, мало агрессивны, достаточно дешевы и удобны в обращении.
Пенное пожаротушение гасит пожар путем изолирования горючих веществ от воздуха. В зависимости от типа системы и используемого пенообразователя это происходит несколькими способами:
Пена покрывает поверхность, гася пламя;
Поверхность охлаждается, благодаря воде которая содержится в пене;
Газовое пожаротушение
В качестве огнетушащего вещества в последнее время все чаще используются современные хладоны и другие газы, образующие среду, пригодную для дыхания во время эвакуации людей. Для тушения газом требуется, чтобы помещение было герметично закрыто.
Аэрозольное пожаротушение
В качестве огнетушащего вещества используют тонкодисперсный порошок, который образуется в результате горения аэрозолеобразующего состава. Их по понятным причинам нельзя применять в помещениях взрывоопасных категорий. Из-за повышения температуры, давления газовой среды и резкого уменьшения видимости люди должны заблаговременно, еще до включения генератора аэрозоля, покинуть помещение. Впрочем, сам по себе аэрозоль вредного воздействия на кожу человека и его одежду не оказывает, а его огнетушащая способность велика.
Вода — самое распространенное средство тушения пожаров. Прокрывая поверхность веществ, она поглощает много тепла и охлаждает горящие вещества до температуры, при которой невозможно их горение. 1 л воды при нагревании от 0 до 100°С поглощает 100 ккал тепла, а при испарении — еще 539 ккал. Водяной пар разбавляет воздух до содержания в нем 14—15% кислорода, в результате чего горение прекращается. Механическое действие струи воды заключается в сбивании пламени с горящих поверхностей. Тушение пожаров может проводиться с применением компактных струй воды, либо распылением воды. При горении горючих жидкостей, электропроводов, а также некоторых химических веществ вода не применяется в связи с образованием вредных и взрывоопасных веществ, усиливающих горение.
Система подачи воды для тушения пожаров называется противопожарным водоснабжением. Воду для тушения пожара, можно подавать при помощи автонасосов из водоемов, рек и т. п. или непосредственно из водопровода. Устройство противопожарного водоснабжения на предприятиях определяется нормами строительного проектирования. В соответствии с этими нормами на объектах устанавливают противопожарный водопровод, объединенный с производственным или хозяйственно-питьевым водопроводом.
Вопросы безопасности при авариях на радиационно-опасных объектах
Радиация стала неотъемлемой частью среды обитания человека и на ее фоне проживает часть населения современного поколения, видимо будут жить в условиях повышенного радиационного фона еще и последующие поколения.
Радиация (ионизирующее излучение) представляет собой потоки заряженных частиц и электромагнитных излучений. При прохождении через вещество ионизирующее излучение вызывает в нем ионизацию, т.е. превращение нейтральных, устойчивых атомов и молекул вещества в электрически заряженные, возбужденные, неустойчивые частицы. Проникающая способность ионизирующих излучений различна.
Гамма - излучение считают самым опасным для человека. Главной характеристикой степени опасности ионизирующих излучений служит доза излучения: количество энергии ионизирующего излучения, поглощаемое 1 г. вещества. Дозу излучения принято измерять в рентгенах (Р). А для оценки последствий облучения человека различными видами излучений применяют специальную единицу измерения дозы облучения - бэр (биологический эквивалент рентгена).
Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, постоянно подвергаются воздействию ионизирующих излучений. Различают естественные и искусственные источники ионизирующих излучений.
Источники ионизирующих излучений делятся на природные (естественные) и техногенные, связанные с деятельностью человека. Радиоактивные излучения, образующиеся космическими лучами и долгоживущими радиоизотопами, рассеянными в земной коре, всегда существовали на Земле и играли важную роль в эволюции живого мира. В незначительном количестве естественные радиоизотопы встречаются в почвах. Больше всего их в гранитах, глиноземах, меньше—в песчаниках и известняках. Космические излучения и изотопы земной коры создают естественный радиационный фон, специфический для каждой местности. Годовая доза облучения людей естественными источниками составляет примерно 30-100 мбэр (0,03-0,1 бэр).
Источники ионизирующих излучений техногенного характера — медицинская аппаратура, используемая для диагностики и лечения, дает до 50% техногенных излучений; промышленные предприятия ядерно-топливного комплекса, а также последствия испытаний ядерного оружия. Среднегодовая доза техногенных излучений составляет около 0,9 мЗв (0,09 бэр). Среднее значение суммарной годовой дозы излучения естественных и техногенных источников составляет 2—3 мЗв (0,2—0,3 бэр). Это так называемый естественный фон. Уровень радиации (мощность дозы), соответствующие естественному фону, — 0,1—0,6 мкЗв/ч (10—60 мкбэр/ч), принято считать нормальным, свыше 0,6 мкЗв (60 мкбэр/ч) — повышенным.
Прямым следствием подписанного по инициативе СССР в 1963 г. Договора о прекращении испытаний ядерного оружия в трех средах явилось снижение количества радиоактивных осадков, выпадающих повсеместно на нашей планете. В результате этого уменьшалось и радиоактивное загрязнение растительности, включая сельскохозяйственные культуры. Однако радиоизотопы с длительным периодом полураспада продолжают накапливаться в почве и поступать в растительный мир. Следует учитывать, что отдельные страны, не подписавшие договор (Франция, КНР, Индия, Пакистан, Северная Корея), продолжали испытания ядерного оружия. Радиоактивное загрязнение среды обусловлено в основном испытаниями ядерного оружия, которые интенсивно проводились в 1945-1980 гг. В последнее время стала доступна информация о количестве и мощности таких взрывов. В отчете НКДАР при ООН приведены данные о числе ядерных испытаний: СССР - 219, США - 197, Франция - 45, Китай - 22, Великобритания - 21. Их суммарная мощность в мегатоннах составляла: СССР - 247,3, США - 153,8, Китай - 20,7, Франция - 10,2, Великобритания - 8,05, причем в тропосфере было произведено 16 взрывов, в стратосфере - 145.
В настоящее время практически любая отрасль экономики и науки использует радиоактивные вещества и источники ионизирующих излучений. Наиболее высокими темпами развивается ядерная энергетика, которая таит в себе огромные возможности, но вместе с тем представляют и большую опасность для людей и окружающей среды.
Источником дополнительного облучения явились испытательные ядерные взрывы. Серии термоядерных испытаний и крупные аварии на ядерно-энергетических установках привели к глобальной загрязненности радиоактивными веществами всей планеты.
Радиационно-опасный объект (РОО) – объект, на котором перерабатывают, используют, транспортируют РВ, при аварии на котором или его разрушении может произойти облучение ионизирующим излучением или радиоактивное загрязнение людей, сельскохозяйственных животных и растений, объектов экономики, а также окружающей среды.
Наиболее опасны для населения и объектов природной среды аварии на АС.
Радиационная авария (РА) — авария на радиационно-опасном объекте, приводящая к выходу или выбросу радиоактивных веществ и (или) ионизирующих излучений за предусмотренные проектом для нормальной эксплуатации данного объекта границы в количествах, превышающих установленные пределы безопасности его эксплуатации. РА могут начинаться и сопровождаться тепловыми взрывами и пожарами. Ядерные взрывы на АЭС практически исключены.
К типовым радиационно-опасным объектам следует отнести: атомные станции, предприятия по изготовлению ядерного топлива, по переработке отработавшего топлива и захоронению радиоактивных отходов, научно-исследовательские и проектные организации, имеющие ядерные реакторы, ядерные энергетические установки на транспорте. Таких объектов в РФ порядка 260 и ими являются: 29 энергоблоков на 9 АЭС, 113 исследовательских ядерных установок, 13 промышленных предприятий ядерно-топливного цикла (ПЯТЦ) и другие предприятия, осуществляющих деятельность с использованием РВ.
Несмотря на принимаемые технические и организационные меры, полностью избежать аварий на радиационно-опасных объектах, прежде всего на АЭС пока не удается.
Для классификации аварий на радиационноопасных объектах существует несколько подходов. Это обусловлено тем, что подобные аварии отличаются большим разнообразием присущих им признаков, а также объектов, на которых они могут происходить. В большинстве случаев аварии, сопровождающиеся выбросами радиоактивных веществ и формированием радиационных полей, классифицируют применительно к АЭС.
Возможные аварии на АЭС и других радиационно-опасных объектах классифицируют по двум признакам:
· по типовым нарушениям нормальной эксплуатации;
· по характеру последствий для персонала, населения и окружающей среды.
При анализе аварий используют цепочку "исходное событие — пути протекания — последствия".
Аварии, связанные с нарушениями нормальной эксплуатации, подразделяются на проектные, проектные с наибольшими последствиями и запроектные. Под нормальной эксплуатацией АЭС понимается ее состояние в соответствии с принятой в проекте технологией производства энергии, включая работу на заданных уровнях мощности, процессы пуска и остановки, техническое обслуживание, ремонты, перегрузку ядерного топлива.
Причинами проектных аварий, как правило, являются исходные события, связанные с нарушением барьеров безопасности, предусмотренных проектом каждого реактора. Именно в расчете на эти исходные события и строится система безопасности АЭС.
Первый тип аварий — нарушение первого барьера безопасности, а проще — нарушение герметичности оболочек твэлов (тепловыделяющих элементов) из-за кризиса теплообмена или механических повреждений. Кризис теплообмена — это нарушение температурного режима (перегрев) твэлов.
Второй тип аварий — нарушение первого и второго барьеров безопасности. При попадании радиоактивных продуктов в теплоноситель вследствие нарушения первого барьера дальнейшее их распространение останавливается вторым, который образует корпус реактора.
Третий тип аварий — нарушение всех барьеров безопасности. При нарушенных первом и втором барьерах теплоноситель с радиоактивными продуктами деления удерживается от выхода в окружающую среду третьим барьером — защитной оболочкой реактора. Под которой понимается совокупность всех конструкций, систем и устройств, которые должны с высокой степенью надежности обеспечить локализацию выбросов.
В результате аварий могут возникнуть обширные зоны радиоактивного загрязнения местности и происходить облучение персонала радиационно-опасных объектов (РОО) и населения, что характеризует создавшуюся ситуацию как чрезвычайную. Степень опасности и масштабы этой ЧС будут определяться количеством и активностью выброшенных радиоактивных веществ, а также энергией и качеством сопровождающих их распад ионизирующих излучений.
В зависимости от границ зон распространения радиоактивных веществ и радиационных последствий потенциальные аварии на АЭС делятся на 6 типов.
Локальная авария. Радиационные последствия аварии ограничиваются пределами объекта. При этом возможно облучение персонала и загрязнение зданий и сооружений, находящихся на территории АЭС, выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации.
Местная авария. Радиационные последствия аварии ограничиваются пределами пристанционного поселка и населенных пунктов в районе расположения АЭС. При этом возможно облучение персонала и населения выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации.
Территориальная авария. Радиационные последствия аварии ограничиваются пределами субъекта Российской Федерации, на территории которого расположена АЭС, и включают, как правило, две и более административно-территориальные единицы субъекта. При этом возможно облучение персонала и населения нескольких административно-территориальных единиц субъекта Российской Федерации выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации.
Региональная авария. Радиационные последствия аварии ограничиваются пределами двух и более субъектов Российской Федерации и приводят к облучению населения и загрязнению окружающей среды выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации.
Если при региональной аварии количество людей, получивших дозу облучения выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации, может превысить 500 человек, или количество людей, у которых могут быть нарушены условия жизнедеятельности, превысит 1000 человек, или материальный ущерб от аварии превысит 5 млн. минимальных размеров оплаты труда, то такая авария будет федеральной.
Трансграничная авария. Радиационные последствия аварии выходят за территорию Российской Федерации либо данная авария произошла за рубежом и затрагивает территорию Российской Федерации.
Радиоактивное заражение местности (РЗМ) приземного слоя атмосферы и воздушного пространства возникает в результате прохождения газоаэрозольного облака радиационной аварии (РА).
На следе облака радиационной аварии в зависимости от степени заражения и опасности поражения людей принято выделять и на картах (схемах) наносить пять зон (М, А, Б, В, Г) заражения.
Каждая зона характеризуется мощностью дозы излучения (Р) и дозой излучения за период полного распада РВ (Д°°) при ЯВ или дозой излучения за первый год облучения при радиационных авариях.
Зона А — «Умеренного заражения» наносится синим цветом.
Зона Б — «Сильного заражения» наносится зеленым цветом.
Зона В — «Опасного заражения» наносится коричневым цветом.
Зона Г — «Чрезвычайно опасного заражения» наносится черным цветом.
Радиационное воздействие на персонал и население в зоне радиоактивного загрязнения определяется дозами внешнего и внутреннего облучения людей.
Под внешним понимается прямое облучение человека от источников ионизирующего излучения, расположенных вне его тела, главным образом от источников гамма-излучения и нейтронов.
Внутреннее облучение происходит за счет ионизирующего излучения от источников, находящихся внутри человека, которые образуются в критических (наиболее чувствительных) органах и тканях. Внутреннее облучение происходит за счет источников альфа-, бета- и гамма-излучения.
Последствия РА обусловлены ее поражающими факторами (ПФ). Основными ПФ радиационной аварии являются радиационное воздействие и радиационное загрязнение.
Радиационное воздействие на человека заключается в ионизации атомов и молекул биологической ткани гамма-излучением и нейтронами, в результате чего нарушается нормальный обмен веществ и изменяется характер жизнедеятельности клеток, отдельных органов и систем организма, что приводит к возникновению специфического заболевания — лучевой болезни.
Степень поражения зависит от вида облучения (внешнее или внутреннее), дозы облучения, времени, в течении которого эта доза получена, площади облучения тела, общего состояния организма. В системе радиационной безопасности различают 4 вида доз: экспозиционная, поглощенная, эквивалентная и эффективная.
При радиоактивном загрязнении природной среды практически трудно создать условия, предохраняющие людей от облучения. Потому при действиях на местности, загрязненной радиоактивными веществами, устанавливаются допустимые дозы на тот или иной промежуток времени, которые, как правило, не должны вызывать у людей радиационных поражений.
Экспозиционная доза X — удельная плотность электрического заряда, создаваемого в веществе при его ионизации излучением.
Поглощенная доза D — удельная плотность энергии ионизирующих излучений, поглощенной единицей массы облучаемой среды.
Доза эквивалентная НТR — поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения, WR.
Доза эффективная Е — как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе (в ткани Т) НТRr за время t на соответствующий взвешивающий коэффициент (WT) для данного органа или ткани.
Радиационное облучение от радиоактивного заражения, как и от проникающей радиации, может вызвать лучевую болезнь. Если облучение от проникающей радиации носит одномоментный характер (до 15 с), то от радиоактивного заражения может быть растянуто во времени.
Одна и та же доза, полученная в различные промежутки времени или с перерывами, оказывает различный биологический эффект.
Так, доза в 600 рад является смертельной при однократном воздействии ИИ на все тело, но не вызовет смерти и выраженных расстройств в организме, при облучении в течение 30 лет.
У одних людей заболевания и смерть могут наступить после однократного облучения дозой 200 рад, в то время как другие останутся живы после облучения дозой 400 рад.
В связи с этим различают однократное, многократное (равномерное), хроническое и острое облучение людей.
Однократным считается облучение, полученное в течение первых четырех суток. Облучение, полученное за время, превышающее четверо суток, является многократным. Острым облучением называют облучение людей однократной дозой в 100 рад и более.
Возможные последствия облучения людей в зависимости от времени и полученной дозы приведены в табл. 2.12.
Из таблицы 2.12 видно, что допустимыми дозами облучения людей (не приводящими к поражению и снижению работоспособности) являются:
7. при однократном облучении — 50 рад;
8. при многократном равномерном облучении — за месяц — 100 рад, квартал — 200 рад и год — 300 рад.
Защита персонала и населения состоит в заблаговременном зонировании территорий вокруг радиационно-опасных объектов. При этом устанавливают следующие три зоны:
· зона экстренных мер защиты — это территория, на которой доза облучения всего тела за время формирования радиоактивного следа или доза внутреннего облучения отдельных органов может превысить верхний предел, установленный для эвакуации;
· зона предупредительных мероприятий — это территория, на которой доза облучения всего тела за время формирования радиоактивного следа или доза облучения внутренних органов может превысить верхний предел, установленный для укрытия и йодной профилактики;
· зона ограничений — это территория, на которой доза облучения всего тела или отдельных его органов за год может повысить нижний предел для потребления пищевых продуктов. Зона вводится по решению государственных органов.
В 1995 г. Государственная Дума приняла Федеральный закон "О радиационной безопасности населения", который регламентирует нормы в области обеспечения радиационной безопасности. В ст. 9 приведены пределы дозовых нагрузок для населения и персонала, причем более жесткие, нежели ранее действовавшие. Нормы введены в действие с 1 января 2000 г.
Основные гигиенические нормативы (допустимые пределы доз) облучения в результате использования источников ионизирующего излучения на территории России установлены следующие:
· для населения средняя годовая эффективная доза равна 0,001 зиверта (1 мЗв) или эффективная доза за период жизни (70 лет) — 0,07 зиверта (70 мЗв);
· для работников средняя годовая эффективная доза равна 0,02 зиверта (20 мЗв) или эффективная доза за период трудовой деятельности (50 лет) — 1 зиверт (1000 мЗв).
· для лиц, привлекаемых к ликвидации последствий аварии 200 мЗв (20 бэр) за время работы.
Считается, что облучение, не превышающее нормального (естественного) фона, не влияет на здоровье людей. Однако если облучение вызвано повышенной радиоактивностью, возникшей, например, в результате выброса РВ на ядерно-опасном объекте, когда дозы могут быть значительно выше годовой дозы радиационного фона, воздействие ионизирующего излучения на человека может сопровождаться серьезными заболеваниями и даже лучевой болезнью.
Вопрос о «допустимых уровнях облучения» научного смысла не имеет. Если бы радиобиология располагала сведениями о существовании некоторого порога, ниже которого облучение никак не влияет и безопасно, следовало бы просто всеми доступными средствами его придерживаться. К сожалению, такого порога не существует.
Согласно принятой Международным комитетом радиационной зашиты (МКРЗ) концепции безпороговости, которая предполагает, что не существует абсолютно безопасных доз и любое облучение сопряжено с риском возникновения неблагоприятных эффектов, сколь угодно малая доза облучения может служить причиной развития патологического процесса в организме человека.
Установление же пределов облучения необходимо для планирования защитных мероприятий в тех случаях, когда надфоновое облчение неизбежно.
В настоящее время оргны здравоохранения определили предельно допустимые концентрации радиоактивных веществ в окружающей среде и предельно допустимые дозы, (ПДД) облучения людей.
При авариях на ядерно-опасных объектах суммарную дозу облучения населения можно условно представить следующим образом:
Д = Двнешн. + Двнешн. (к) + Двнутр.(ингал) + Двнутр.(пища, вода)
где Двнешн. — доза внешнего облучения соответственно от радиоактивного облака и загрязненной местности;
Двнеш.(к) — доза внешнего облучения от радиоактивной пыли, попавшей на кожные покровы человека;
Двнутр(ингал) — доза внутреннего облучения, полученная через органы дыхания (йод-131);
Двнутр(пища, вода) — доза нутреннего облучения, полученная с пищей и водой, загрязненными радионуклидами долгоживущих элементов (цезия, стронция, плутония).
Медицинские последствия облученного человека могут носить различный характер. Воздействие различных видов излучения может вызывать изменения, как у облучающегося индивидуума, так и у его потомства.
Выделяют соматические эффекты, которые возникают при облучении человека - острая и хроническая лучевая болезнь, ожоги кожи;
Стохастические эффекты (вероятностные) — болезни крови, злокачественные новообразования, укорочение продолжительности жизни.
Генетические эффекты, развивающиеся в результате радиационного воздействия на зародышевые клетки организма и проявляющиеся у потомства.
Согласно нормам радиационной безопасности различным категориям населения (персонал атомных станций; сотрудники учреждений, где имеются источники рентгеновского и ионизирующего излучений и часть работающих к ним отношения не имеет, но может подвергаться воздействию повышенного радиационного фона; население, на которое влияет лишь естественный радиационный фон местности) определены допустимые дозовые нагрузки.
Но при авариях на радиационно-опасных объектах, что и наблюдалось при аварии на ЧАЭС, радиация не делила людей на категории, а затронула всех, подвергая воздействию доз намного больших, чем это допустимо даже для сотрудников данного объекта.
В зависимости от поглощенной биологическими тканями организма дозы различают четыре степени лучевой болезни.
Поглощенная доза (Д) характеризуется количеством энергии, поглощенной тканями организма человека. Единицей ее измерения в системе СИ является грэй (Гр), а внесистемной — рад. 1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг.
Лучевая болезнь первой степени возникает при Д = 150-200 рад. Скрытый период продолжается 2-3 недели, после чего появляются недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, периодическое пвышение температуры. В крови уменьшается содержание белых кровяных шариков (лейкоцитов). Лучевая болезнь первой степени излечима.
Лучевая болезнь второй степени возникает при Д = 250-400 рад. Скрытый период длится около недели. Признаки заболевания выражены более ярко. При активном лечении излечение наступает через 1,5-2 месяца.
Лучевая болезнь третьей степени наступает при Д = 400-700 рад. Скрытый период составляет несколько часов. Болезнь протекает интенсивно и тяжело. В случае благоприятного исхода выздоровление может наступить через 6-8 месяцев.
Лучевая болезнь четвертой степени наступает при Д более 700 рад и является наиболее опасной. Без лечения обычно оканчивается смертью в течение 2 недель.
Молниеносная форма лучевой болезни. Пораженные теряют работоспособность практически немедленно и погибают в первые дни после облучения более 1000
Тяжесть поражения в известной мере зависит от состояния организма до облучения и его индивидуальных особенностей.
Радиоактивное загрязнение окружающей среды является наиболее важным экологическим последствием радиационных аварий с выбросами радионуклидов, основным фактором, оказывающим влияние на состояние здоровья и условия жизнедеятельности людей на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению.
Степень опасности радиоактивно загрязненных поверхностей определяется радионуклидным составом загрязнений, плотностью загрязнений, характером загрязненных поверхностей, временем, прошедшим после загрязнения, и некоторыми другими характерными для соответствующего загрязнения причинами.
Наиболее характерные особенности имеет радиоактивное загрязнение вследствие аварий ядерных реакторов различного характера.
В соответствии с удельным весом в составе выбросов биологически наиболее значимых радионуклидов при аварии ядерных реакторов в развитии радиационной обстановки выделяют, как правило, два основных периода: "йодовой опасности", продолжительностью до 2-х месяцев, и "цезиевой опасности", который продолжается многие годы.
В "йодном периоде", кроме внешнего облучения (до 45% дозы за первый год), основные проблемы связаны с молоком и листовыми овощами - главными "поставщиками" радионуклида йода внутрь организма.
"Цезиевый период", наступающий по прошествии 10 периодов полураспада 131J, является периодом, когда цезий определяет основную причину радиационного воздействия на население и окружающую среду.
На первом этапе радиационное воздействие на людей складывается из внешнего и внутреннего облучений, обусловленных соответственно радиоактивными облучениями от загрязненных радионуклидами объектов окружающей среды и вдыханием радионуклидов с загрязненным воздухом, на втором этапе - облучением от загрязненных радионуклидами объектов окружающей среды и введением их в организм человека с потребляемой пищей и водой, а в дальнейшем - в основном за счет употребления населением загрязненных продуктов питания. Принято считать, что 85 % суммарной прогнозируемой дозы облучения на последующие 50 лет после аварии составляет доза внутреннего облучения, обусловленного потреблением продуктов питания, которые выращены на загрязненной территории, и лишь 15 % падает на дозу внешнего облучения.
При рассмотрении медицинских последствий воздействия ионизирующих излучений различной мощности дозы, с учетом контингента облучаемых лиц и вида лучевого воздействия на организм человека радиационные аварии разделяются на пять основных групп: малые, средние, большие, крупные и катастрофические.
К малым радиационным авариям относятся инциденты не связанные с серьезными медицинскими последствиями и характеризуются только экономическими потерями. При этом возможно облучение персонала различных категорий. Дозы лучевого воздействия не должны превышать установленных НРБ-99 лучевых нагрузок. Вторую и третью группы объединяют производственные радиационные аварии, то есть инциденты, связанные с поражением персонала; четвертая и пятая группы—это аварии и происшествия, при которых поражается население. Для радиационных аварий второй группы характерно только внешнее, а для третьей группы — внешнее и внутреннее облучение персонала. Для второй, третьей, четвертой и пятой групп радиационных аварий медицинские последствия будут выражены в виде острых и хронических лучевых поражений, неблагоприятных стохастических последствий.
Медицинская защита населения, проживающего в районе размещения АЭС, составляет важнейшую часть целого комплекса защитных мероприятий, проводимых в случае возникновения радиационной аварии. Основной целью планируемых мероприятий является сведение к минимуму количества облученных людей и доз их облучения, обусловленного прохождением радиоактивного облака или нахождением на радиоактивно загрязненной территории.
При прогнозе медико-санитарных последствий и планировании мер по защите населения следует выделять 3 фазы протекании аварии:
Ранняя фаза — период от начала аварии до момента прекращения выброса радиоактивных веществ в атмосферу и окончания формирования радиоактивного следа на местности (до суток). Доза внешнего облучения формируется излучением радионуклидов, содержащихся в облаке. Внутреннее облучение — ингаляционным поступлением в организм человека радионуклидов, а также с продуктами питания и питьевой водой.
Промежуточная фаза — от момента завершения формирования радиоактивного следа до принятия всех мер защиты населения (до месяца). Источником внешнего облучения являются РВ, осевшие на поверхность объектов внешней среды. Внутрь организма РВ поступают в основном при употреблении загрязненных продуктов питания и воды,
Поздняя фаза — длится до прекращения необходимости в выполнении защитных мер (до нескольких лет и десятилетий). Заканчивается одновременно с отменой ряда ограничений на жизнедеятельность населения на радиоактивно загрязненной территории и переходом к дозиметрическому контролю в обычном режиме. Источники внешнего и внутреннего облучения те же, что и в промежуточной фазе.