Rayonnement: risques, sécurité, protection

Le mot «rayonnement» dans la plupart des lecteurs d'aujourd'hui fait peur. Le rayonnement est associé à la mort. Un tueur invisible, inaudible, imperceptible, tuant lentement - peut-être vous aussi, lecteur? Dois-je avoir peur? La réponse se trouve dans cet article.
KDPV - extrait du livre "Les physiciens plaisantent".

Les premières "cloches"

La compréhension du fait que les rayonnements ionisants ont un certain effet physiologique sur le corps était déjà parmi ses premiers chercheurs. Le fait que les rayons X de Conrad provoquent des brûlures a été découvert sur sa peau par son assistant V. Grubbe presque immédiatement après leur découverte.

Le découvreur des rayons d'uranium, Henri Becquerel, a également ressenti leur effet sur lui-même lorsqu'il a mis l'ampoule avec du sel de radium dans sa poche pour la montrer à ses élèves: la peau autour de l'ampoule est devenue rouge et douloureuse, puis un ulcère qui n'a pas guéri depuis longtemps s'est formé. De nombreux patients qui ont subi une exposition aux rayons X et traité leurs médecins ont reçu des brûlures et des ulcères en raison des rayons X.Thomas Edison, un employé de laboratoire qui a longtemps travaillé sur une démonstration publique de rayons X, a perdu ses jambes des brûlures dues aux radiations et est décédé plus tôt d'un cancer de la peau plus tôt. En 1907, au moins sept décès dus aux rayonnements ionisants étaient déjà connus, et le nombre total de radiologues décédés des rayonnements dans les premières décennies de son utilisation atteignait des centaines.

Malgré cela, le public a rencontré le nouveau phénomène avec enthousiasme. La découverte de l'effet thérapeutique des rayons X et des rayons du radium sur une maladie aussi terrible et incurable que le cancer et la découverte de l'effet stimulant d'un rayonnement faible sur les processus de la vie ont conduit au fait que les gens ordinaires dans le radium ont vu une panacée. De l'eau minérale radioactive, des dentifrices et des cosmétiques radioactifs, des appareils pour saturer l'eau en radon contenant du radium ont été mis en vente. Heureusement, dans la plupart des cas, ils n'étaient radioactifs que dans la publicité. Cependant, le médicament Raditor, qui était sur les étagères des pharmacies depuis dix ans de 1918 à 1928 et contenait en fait un microgramme de radium-226 dans chaque bouteille.

Il a été recommandé de prendre une journée pour une bulle.

Pour référence: à une distance de 1 cm, les microgrammes de radium créent un débit de dose de 8,4 mr / h de rayonnement gamma seul. L'apport admissible de radium-226 par an (NRB-99) est de 35 nano grammes.

Le radiateur a été déclaré comme un remède contre toutes les maladies, sans exclure l'impuissance, les rhumatismes et la schizophrénie. On ne sait pas combien de vies il a réclamées - nous ne connaissons que la mort d'Eben Byers, un millionnaire et industriel américain d'un cancer de la bouche, qui s'est développé après avoir pris environ un millier et demi de vésicules pendant plusieurs années.

La victime des radiations la plus célèbre de l'époque était peut-être l'une des pionnières des sujets radioactifs - Maria Skłodowska-Curie, décédée d'une leucémie due aux radiations en 1934. Probablement, Henri Becquerel et Irène Joliot-Curie sont morts tôt des doses de rayonnement. Il est maintenant impossible de trouver les noms de tous ceux qui sont morts et sont tombés gravement malades, travaillant pendant ces années avec d'énormes activités sans aucune protection ni précaution, mais apparemment il y en avait beaucoup.

Seulement un peu plus de dix ans se sont écoulés depuis lors, lorsque le rayonnement mortel s'est manifesté de tous côtés à Hiroshima et Nagasaki. Puis il y a eu beaucoup de tout: la fille qui montait les grues, et les explosions tests, à travers les épicentres dont les compagnies des soldats ont été chassés, et les Mayak, et Tchernobyl ...

L'effet du rayonnement sur la matière et les tissus vivants

Tout commence par l'acte d'ionisation - l'un des électrons de l'atome reçoit une énergie qui dépasse l'énergie de sa liaison avec l'atome et s'envole, laissant l'atome avec une charge positive. Mais l'énergie d'un quantum de rayonnement gamma, une particule alpha ou bêta est trop élevée pour y mettre fin. L'énergie d'ionisation est mesurée en unités, le maximum des dix premiers électron-volts, et l'énergie d'une particule ou quantique peut être mégaélectron-volts. Par conséquent, à la suite d'un seul acte d'interaction, des milliers et des dizaines de milliers d'atomes sont ionisés. Les électrons émis par eux acquièrent également une énergie suffisante pour ioniser les autres atomes et tout continue jusqu'à ce que l'énergie des électrons suivants soit finalement inférieure à l'énergie d'ionisation.

Quel est le résultat? La transformation d'un atome neutre en ion, d'une part, affaiblit ou détruit les liaisons chimiques précédentes que cet atome a formées, d'autre part, fait de cet atome un centre de réaction extrêmement actif, qui forme instantanément de nouvelles liaisons chimiques.

En ce qui concerne les cristaux, cela conduit à la formation de défauts ponctuels dans le réseau cristallin - défauts de rayonnement, qui, au fur et à mesure que la dose s'accumule, modifient les propriétés du matériau. Le métal devient plus fragile, la conductivité du silicium augmente et la mobilité des charges diminue, les matériaux optiquement transparents deviennent moins transparents, deviennent colorés, les diélectriques commencent à «fuir» - les matériaux «se fatiguent» de la dose et sont détruits, cessent de fonctionner comme ils le devraient et fabriqués à partir d'eux les appareils échouent. A la limite, le cristal se transforme en une substance amorphe. De nombreux minéraux d'uranium et de thorium se trouvent dans cet état métamict : dans le temps écoulé depuis leur formation, le rayonnement émis par eux-mêmes détruit complètement le réseau cristallin, tandis que la forme des cristaux reste la même.

Et la matière vivante n'est pas meilleure en ce sens. Si l'un des acides aminés d'une molécule de protéine se transforme en quelque chose, même si la chaîne protéique ne se brise pas en même temps, une telle molécule de protéine ne remplira plus sa fonction. Si l'une des molécules lipidiques de la membrane, devenue un ion actif, réagit avec la molécule voisine et que le Frankenstein résultant cesse d'être un élément structurel de la membrane, un trou y restera. Des molécules supplémentaires qui ne remplissent plus leurs fonctions restent dans la cellule et interfèrent avec son travail, l'empoisonnent. Et pire encore, si la molécule la plus importante de la cellule est endommagée, une molécule d'ADN qui transporte des informations génétiques. Cela entraînera une distorsion de ce dernier, l'apparition de mutations.

L'ionisation, suivie de la neutralisation des fragments ionisés formés, conduit à la formation de radicaux libres qui interagissent avec les molécules voisines et les détruisent, leur donnant un électron non apparié et, avec lui, une réactivité. Et donc - jusqu'à ce que les deux radicaux se rencontrent ... Par conséquent, pour endommager la molécule, il n'est pas nécessaire qu'elle tombe directement sous l'influence d'une particule de haute énergie - les radicaux poursuivent leur travail destructeur. Le temps de leur existence est petit - de la nano- au microsecondes, mais il est beaucoup plus long que le temps de l'acte même d'interaction.

Ayant reçu un coup de rayonnement, la cellule essaie d'abord de récupérer. Les mécanismes d'élimination des "débris" moléculaires sont activés, les molécules mortes sont à nouveau synthétisées, les membranes trouées sont rapiécées, les mécanismes de réparation tentent de "réticuler" les chromosomes brisés. Si tout va très mal - la cellule lance un programme d'autodestruction - l'apoptose.

Le pire est pour les cellules qui se divisent activement. Tout est vulnérable en eux et ils sont difficiles à récupérer. Par conséquent, les tissus dans lesquels se produisent une division et une croissance continues des cellules - moelle osseuse, glandes sexuelles, tissus embryonnaires - sont les plus radiosensibles et les premiers à souffrir pendant l'irradiation.

Maladie des radiations

La mort massive de cellules et la suspension de survivants après une exposition aiguë affecte négativement le fonctionnement des organes affectés, et donc du corps dans son ensemble. Produits toxiques de la dégradation cellulaire, enzymes cellulaires libres, cytokines et autres molécules de signalisation, les produits de radiolyse sont libérés dans la circulation sanguine, ce qui aggrave la gravité de la lésion. La maladie des radiations aiguës se développe.

Son début ressemble à un empoisonnement est incompréhensible avec quoi, et c'est vraiment un empoisonnement avec tout ce qui immédiatement après l'irradiation est entré dans la circulation sanguine à la suite de dommages cellulaires massifs. Les vomissements commencent, la pression baisse, la température augmente - c'est la soi-disant réaction primaire. Cela passe et la personne s'améliore. Il semble que tout soit déjà en retard - mais en fait, les principaux problèmes ne se sont pas encore manifestés. Mais ils sont déjà graves: la moelle osseuse est morte partiellement ou complètement. À une dose de 100 rem, 20% des cellules de moelle osseuse ne sont pas viables. À une dose de 500-600 rem - la moelle osseuse est complètement morte. Tant que les cellules sanguines disponibles fonctionnent, tout va bien. Mais leur durée de vie est de quelques jours et ils ont besoin d'un changement. Et le changement ne viendra pas - de nulle part.
Le corps est sans défense contre les infections, le sang perd sa coagulabilité, sa capacité à transférer l'oxygène et le dioxyde de carbone diminue.

Les premiers signes du mal des rayons apparaissent avec une dose absorbée de rayonnement gamma d'environ 1 Gy. Des doses plus faibles ne provoquent pas de manifestations cliniques, bien que certains changements pathologiques des tests sanguins et de moelle osseuse soient détectés à des doses en dixièmes de gris. À des doses allant jusqu'à 5-6 Gy, alors que des cellules progénitrices fissiles viables restent dans la moelle osseuse, il existe un risque de guérison. À des doses inférieures à 2 Gy, cette chance est absolue et la récupération est complète, et jusqu'à 4 Gy ne risquent pas de mourir, mais les conséquences dans la moitié des cas resteront à jamais. Plus de 6 Gy - il est possible d'étirer une personne en appliquant une greffe de moelle osseuse d'un donneur, mais lorsque la dose dépasse 10 Gy - non seulement lui, mais aussi les cellules progénitrices épithéliales intestinales meurent. C'est absolument mortel. De plus, après que la réaction initiale au rayonnement ait eu lieu, la soi-disant phase d'un cadavre ambulant se produit souvent: une personne se sent assez bien, ne fait rien de mal, des forces lui sont revenues: le corps fonctionne sur les vieilles cellules sanguines, sur l'ancien épithélium intestinal. Quand ils prendront fin, et cela arrivera très bientôt, dans quelques jours voire quelques heures, la prétendue "santé" prendra fin (diarrhée sanglante, puis mort douloureuse).

A des doses très élevées de centaines de gris, les cellules les plus radiorésistantes meurent. Ceux qui ne se divisent pas sont nerveux, musclés. La victime de la radiation commence immédiatement à présenter des symptômes de lésions cérébrales: convulsions, agitation psychomotrice, suivies d'une dépression de la conscience jusqu'au coma, et en peu de temps (de plusieurs heures à plusieurs jours) - mort. La littérature populaire parle souvent de «mort sous le faisceau», de la mort instantanée de tout l'organisme juste au moment de l'irradiation, mais c'est plutôt une hypothèse théorique que les médecins n'ont pas encore rencontrée.

Je dois dire que 1000 Gy est une très grande dose en termes d'effet sur la matière vivante, mais même une telle dose est plutôt petite si vous regardez l'énergie absorbée, qui peut chauffer les tissus vivants de seulement 0,3 ° C.

Effets stochastiques ou maladies à faible dose

La maladie des radiations est une maladie qui a un seuil prononcé pour le début de sa manifestation, et sa gravité est proportionnelle à la dose de rayonnement. C'est ce que l'on appelle l'effet déterministe du rayonnement. Cependant, si la dose est insuffisante pour déclencher le mal des radiations, cela ne signifie pas que le rayonnement est passé sans laisser de trace. Mais la manifestation de cette «trace» laissée par le rayonnement devient fondamentalement différente.

La cause profonde de la mort des cellules de la moelle osseuse pendant l'irradiation est généralement un dommage grave à leur appareil génétique - les soi-disant aberrations chromosomiques. Les morceaux qui peuvent rejoindre d'autres chromosomes se détachent des chromosomes, des chromosomes en forme d'anneau se forment, etc. Mais pas toujours de tels dommages entraînent la mort immédiate des cellules. À la suite d'un réarrangement chromosomique, et parfois même à la suite d'une mutation ponctuelle - le remplacement d'un ou plusieurs nucléotides dans l'ADN - un ou plusieurs mécanismes de régulation de la division et de la différenciation cellulaire sont perturbés. La division cellulaire devient incontrôlable et donne naissance à une population de cellules tumorales qui , dans certaines circonstances, se transforme en tumeur maligne. Le plus facilement et rapidement causé par l'irradiation d'une tumeur du système hématopoïétique - la leucémie, moins souvent c'est un cancer d'un endroit différent. De plus, cela prend généralement un peu de temps entre le rayonnement et le développement de la leucémie - 1-2 ans, voire moins, et il faut souvent plus de dix ans pour développer un cancer avant qu'une tumeur détectable ou des manifestations cliniques n'apparaissent.

Mais l'occurrence même d'une mutation est le résultat d'un seul acte d'interaction du noyau cellulaire avec un quantum de rayonnement gamma ou une particule de haute énergie. Il en résulte une conséquence désagréable: des conséquences désagréables qui menacent la mort de tout le corps peuvent faire pénétrer une seule particule dans la cellule. Heureusement, avec une très faible probabilité. La deuxième conséquence est l'indépendance de la sévérité de la lésion par rapport à la dose et le fait que seule la probabilité de son développement en dépend. Cette probabilité est estimée à environ 5% pour chaque gris de la dose absorbée et, vraisemblablement, est proportionnelle à celle-ci.

En plus du cancer, il existe également des mutations des cellules germinales. Ici, tout est pareil: la gravité de la manifestation de la mutation ne dépend pas de la dose (elle dépend du gène et de la façon dont il s'est avéré endommagé, mais la particule nucléaire ne choisit pas la partie de la molécule d'ADN à frapper), seule la probabilité de mutations apparaît.

Ces effets, contrairement aux effets déterministes, sont appelés effets stochastiques , soulignant leur nature aléatoire et probabiliste

Y a-t-il un seuil ou pas de seuil?

En radiologie, depuis le tout début de son existence, un débat est en cours: existe-t-il un seuil d'effets stochastiques ou bien le fond naturel est-il la cause de l'oncologie? D'une part, les mécanismes de réparation fonctionnent constamment dans la cellule, qui parviennent à réparer rapidement tous ou presque tous les dommages, et les dommages catastrophiques avec aberrations chromosomiques sont extrêmement rares avec un niveau de rayonnement naturel. Et la grande majorité des études concernant la fréquence de manifestation des effets stochastiques ont été effectuées à des doses aiguës d'au moins quelques dixièmes de gris, lorsqu'il y a une forte probabilité de dommages multiples à la même cellule jusqu'à ce que son auto-réparation soit terminée. Par conséquent, il est probable que dans la région à faible dose, la fréquence des effets stochastiques par gris de la dose absorbée puisse être significativement plus faible que dans la région à forte dose. Mais est-ce le cas, il est très difficile à vérifier. La raison en est qu'une personne a un cancer et est déconnectée des radiations. Et souvent malade: avec le cancer, 20% de la population mondiale est confrontée. Dans ce contexte, il est extrêmement difficile de détecter un petit additif d'une dose de l'ordre du fond naturel (2,4 mSv / an pour 70 ans de vie - 168 mSv, ce qui contribue moins d'un pour cent à la fréquence totale d'oncologie) en raison de la diffusion statistique: il a fallu recueillir dans chacun des groupes (expérimental et témoin) au moins un million de sujets expérimentaux complètement sains vivant exactement dans les mêmes conditions.

En tout cas, de manière directe - en examinant la fréquence de l'oncologie dans des groupes vivant sous différents milieux de rayonnement naturel (et elle peut être de 3,5 à plusieurs centaines de μR / h à différents points de la Terre), il n'a pas été possible de révéler une corrélation distincte de l'un avec l'autre .

Un autre problème encore non résolu est la question: est-ce que ce que l'on appelle la loi de l'interchangeabilité fonctionne en photographie ici? C'est-à-dire - y a-t-il une différence entre la dose reçue par minute, par an ou pour toute une vie? À fortes doses, en ce qui concerne le mal des radiations, sans aucun doute - il y a une différence. Avec une exposition de courte durée, la dose qui cause le mal des radiations est bien inférieure à la dose qui cause le mal des radiations chroniques avec une exposition à long terme.

Jusqu'à ce que ces problèmes soient résolus, ils sont guidés par l'hypothèse que la fréquence des effets stochastiques est proportionnelle à la dose jusqu'à zéro et qu'il n'y a pas de différence entre les doses aiguës et chroniques lors de la résolution des problèmes de sécurité. Il s'agit du concept dit sans seuil, selon lui, il y a un risque de toute dose et nous fixons des limites d'exposition basées sur un risque acceptable .

Hormose ou vieillissement accéléré?

Dans le concept décrit ci-dessus, il n'y a pas de place pour des effets dose-dépendants déterminés à faibles doses. Néanmoins, des hypothèses sur leur existence ont été avancées. De plus, tant sur les effets nocifs que sur les effets bénéfiques.

Elle a déjà été remarquée par les premiers expérimentateurs dans le domaine de la radiobiologie: le rayonnement stimule la croissance des plantes, accélère la germination des graines, et dans les conditions d'un rayonnement de fond fortement réduit par rapport au naturel, la division ciliés-paramécie ralentit fortement. Ce phénomène a été appelé hormesis de rayonnement, et il a été suggéré que de petites doses de rayonnement peuvent agir sur les animaux supérieurs et les humains non nocifs, mais plutôt favorables. Certaines expériences le confirment - une augmentation de l'espérance de vie des rongeurs irradiés est notée par rapport au contrôle, et une augmentation de l'immunité. Les expériences humaines sont contradictoires: les résultats de certains montrent la présence de l'hormèse, tandis que d'autres le nient.

L'hypothèse inverse est que de petites doses, ne dépassant que légèrement le fond naturel, raccourcissent l'espérance de vie, réduisent l'immunité, provoquent des maladies cardiovasculaires et même neurologiques, ralentissent le développement des enfants et détériorent leur santé. Cette hypothèse a ses partisans, un certain nombre d'articles ont été publiés qui semblent la confirmer - mais toujours en très petits échantillons, sur lesquels les statistiques peuvent jouer une très mauvaise blague. Dans les grands échantillons, là encore, il n'y a pas de corrélation entre le fond de rayonnement naturel dans la zone et l'espérance de vie.

Avec cela, nous finirons de discuter des effets des radiations sur le corps et nous prendrons la protection et la sécurité.

À propos du niveau de rayonnement acceptable

Les opinions sur les instructions pour les dosimètres à usage domestique, les notes dans les journaux et les messages à la télévision et d'autres sources «fiables» varient: les chiffres étaient populaires à 30, 50, 60 μR / h. Je n'ai pas trouvé un seul document réglementaire indiquant de tels chiffres. De plus, le débit de dose seul n'a pas d'importance - la dose qu'une personne recrute sur de longs intervalles de temps - des années et des décennies - importe. En tout cas, alors que la situation radiologique est relativement calme.

C'est-à-dire qu'il n'y a rien de tel que si le dosimètre indique, par exemple, 0,15 μSv / h - vous pouvez marcher en toute sécurité ici, et tout à coup, il a montré 1,2 μSv / h et la terrible plaque rouge «Danger» - vous devez vous rincer rapidement. En fait, 1,2 µSv / h - les chiffres, bien sûr, ne sont pas très bons, mais seulement dans le cas d'un long séjour: pendant des mois, des années.

Dans notre pays, le document établissant les normes d'exposition acceptables sont les Normes de radioprotection ou NRB et les Règles sanitaires de base pour la radioprotection - OSPRB. Les versions actuelles de ces documents sont SanPin 2.6.1.2523-09 NRB-99/2009 et SP 2.6.1.2612-10 OSPORB-99/2010. La NRB considère deux groupes: les «civils», la population qui ne travaille pas avec des sources de rayonnement, et ceux dont le travail avec le rayonnement fait l'objet de leur activité professionnelle. La population pendant un an (en moyenne pendant cinq ans) est autorisée à collecter à partir de sources artificielles de rayonnementseulement 1 mSv. En termes de débit de dose, si vous comptez, il n'est que de 0,11 μSv / h, ce qui n'inclut pas le fond naturel. Et ce dernier peut être n'importe quoi. À cet égard, le NRB se lave les mains, proposant seulement de "limiter l'exposition aux sources naturelles individuelles" (tout d'abord, ce sont les restrictions sur la concentration de radon dans l'air et l'activité spécifique des radionucléides naturels dans les matériaux utilisés dans la construction). Ainsi, si le fond naturel est approximativement pris comme 0,1 μSv / h, alors le niveau acceptable de rayonnement agissant en continu et en continu peut être considéré comme 0,21 μSv / h.

Sachant que chaque sievert a 5% de chances de développer un cancer, nous obtenons que 1 mSv / an provenant de sources anthropiques, autorisé par l'UXR, représente un risque oncologique supplémentaire de 0,35% pour la vie (environ 70 mSv).

D'une part, cette approche est compréhensible en ce sens que le rayonnement de fond naturel, ainsi que l'irradiation interne associée au potassium-40, est une donnée avec laquelle il n'y a rien à faire, et il est nécessaire de minimiser exactement cette partie de la dose qui peut être affectée. Mais de l'autre - dans cette approche, il y a une certaine tromperie.

Cependant, dans l'OSPRB, un peu plus d'attention est accordée à la protection de la population contre les sources naturelles: là, 5 mSv / an est considéré comme un niveau d'exposition acceptable de ce dernier, et à un niveau supérieur à 10 mSv / an, des mesures prioritaires sont nécessaires pour la réduire. 5 mSv / an est de 0,55 μSv / h, mais n'oubliez pas que cela inclut l'exposition interne. Si nous supposons qu'il représentera environ la moitié de la dose, le dosimètre affichera 0,23 μSv / h.
Autrement dit, si, où vous habitez, les lectures du dosimètre dépassent environ 0,2-0,25 μSv / h (ou 20-25 μR / h) - c'est l'occasion de penser à changer de lieu de résidence, mais si vous vous êtes soudainement promené dans une promenade un endroit où le dosimètre affichait même des valeurs dix à vingt fois supérieures - vous ne devriez pas paniquer et vous précipiter chez vous pour boire de la vodka dans des verres pour "éliminer les radiations". Voici ce qu'il faut faire pour vérifier s'il reste de la saleté radioactive sur vos semelles.

Toutes ces normes ne s'appliquent pas au personnel travaillant avec des sources de rayonnements ionisants - leurs normes d'exposition autorisées sont beaucoup plus élevées - jusqu'à 20 mSv / an en moyenne pendant 5 ans, mais pas plus de 50 mSv / an, et pour toute la carrière - pas plus de 1 Sv .

À propos du temps, de l'espace et des briques en plomb

Mais que faire si le niveau de rayonnement est trop élevé? Ensuite, vous avez besoin de protection. Et la protection la plus simple et la moins chère est appelée «protection par le temps et la distance» - pour rester loin de la source et minimiser le temps de contact avec elle.

Le rôle du temps, je pense, ne nécessite aucune explication. Avec la distance - plus intéressant. Si la taille de la source est petite par rapport à sa distance, l'intensité de rayonnement de celle-ci obéit à la loi du carré inverse. Prenons par exemple une ampoule contenant un milligramme de radium. Comme nous le savons, à une distance d'un centimètre de celui-ci, le débit de dose d'exposition est de 8,4 R / h. En augmentant cette distance de 100 fois, c'est-à-dire à un mètre, nous réduirons le niveau de rayonnement de 10 mille fois, à 840 μR / h. Mais si nous, en violation de toutes les règles de la TB, prenons cette ampoule en main, nous réduirons la distance à l'épaisseur de la paroi de l'ampoule, par exemple, à 0,5 mm. Et nos doigts seront dans le champ de rayonnement avec un débit de dose 400 fois supérieur - 3360 R / h! C'est vraiment - "quelque chose qui n'a pas besoin d'être touché"! A titre de comparaison, si vous prenez la même ampoule avec une pince avec une longueur de manche de 30 cm, cela réduira le niveau de rayonnement dans$$$(600)^2 = 360000$



Les rayonnements alpha et bêta n'ont pratiquement pas de pouvoir pénétrant et leur protection n'est pas un problème. Le premier est absorbé dans plusieurs centimètres d'air, et la gamme de particules alpha dans les milieux solides ou liquides est mesurée en dizaines, voire en unités de microns. Les particules bêta ont généralement une plus longue portée, mais elles sont également imperméables à une plaque d'aluminium, de verre ou d'épaisseur de plastique, en fonction de l'énergie, de fractions d'un millimètre à un centimètre. Il est beaucoup plus difficile de se défendre contre les rayonnements gamma et les neutrons.

Le rayonnement gamma est principalement absorbé par les électrons. Plus il y a sur son chemin, c'est-à-dire plus le numéro atomique de la substance est grand, plus l'absorption sera forte. Dans la région à faible énergie, où l'effet photoélectrique est le principal mécanisme d'absorption, il est proportionnel au nombre atomique au cinquième (!) Degré; avec l'augmentation de l'énergie, la fraction d'absorption Compton augmente progressivement, ce qui dépend linéairement du nombre atomique. C'est pourquoi, pour se protéger contre les radiations, ils essaient de prendre des substances avec le numéro atomique le plus élevé. Le plomb est le matériau le plus connu pour la radioprotection, mais du béton et même de l'eau sont utilisés, car leur couche peut être beaucoup plus épaisse que la couche de plomb, qui, bien que n'étant pas le métal le plus cher, est toujours chère et nocive. Et vice versa - pour se protéger contre des sources petites mais malveillantes utilisées dans les détecteurs de défauts,l'uranium appauvri est souvent utilisé dans les usines de stérilisation, les appareils de radiothérapie, les RTG; Bien sûr, il est également radioactif, mais son risque d'irradiation n'est pas comparable au rayonnement de son contenu - une minuscule ampoule mortelle contenant de l'iridium-192, du césium-137 ou du cobalt-60. Parfois, ils utilisent du tungstène - il absorbe un rayonnement gamma plus faible que le plomb, mais presque deux fois plus de densité élimine cette différence.

Mais pour les neutrons, c'est l'inverse: le plomb est pratiquement transparent pour eux, mais ils sont bien retenus par les substances constituées d'atomes légers, en particulier celles qui contiennent beaucoup d'hydrogène. Lorsqu'un neutron entre en collision avec un proton, il reste en place, puis un proton vole. Mais ce dernier ne volera pas loin - ayant une charge, il transfère son énergie cinétique aux électrons et aux noyaux des atomes qui l'entourent. Le pouvoir de pénétration des protons ne dépasse pas largement celui des particules alpha. Certes, cela ne suffit pas pour se protéger des neutrons: en s'arrêtant, ils ne cessent pas d'être du tout et d'être nocifs en particulier. Mais à une telle faible énergie, les neutrons dits thermiques acquièrent la propriété d'être bien réfléchis par les matériaux légers - béryllium, aluminium, etc. Et un autre élément important dans la protection contre les neutrons est le bore.

Son noyau avec un nombre de masse de 10 (ce qui représente environ 20% de tous les atomes de bore) capture avidement un neutron, après quoi le noyau résultant se désintègre immédiatement en une particule alpha et un lithium-7 stable. Certes, le résultat est toujours la formation d'un rayonnement gamma avec une énergie de 0,48 MeV, qui doit également être protégé. Par conséquent, les matériaux composites modernes pour la protection neutronique comprennent le plastique, qui comprend du bore, et la charge est de l'oxyde de plomb. Il absorbe également les rayons gamma durs (2,18 MeV) des réactions assez rares de collision inélastique d'un neutron avec un proton avec la formation d'un noyau de deutérium.
Pour conclure cette section, je fournirai un lien utile vers une calculatrice pour calculer le débit de dose à une ou une autre distance de la source derrière et sans protection.

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Une source de rayonnement radioactif située dans une ampoule hermétiquement scellée ou autrement isolée de manière fiable de la sortie de la substance active vers l'extérieur est appelée source fermée. Il (en tout cas, jusqu'à ce qu'il soit détruit - écrasé, scié ou fondu, car les pièces arrivent avec des sources qui sont tombées dans la ferraille) est la source de rayonnement externe uniquement.

La situation est différente avec des sources de rayonnement ouvertes. Une solution d'une substance radioactive dans un verre ou un flacon, du minerai radioactif, des retombées, des aérosols, des eaux usées dans l'environnement - ce sont toutes des sources radioactives. Ils diffèrent des produits fermés en ce qu'il est possible qu'une substance radioactive puisse pénétrer dans le corps. Dans ce cas, nous avons le cas extrême opposé à la «protection par le temps et la distance»: la distance est nulle et chaque acte de décomposition cause des dommages, le temps est long voire tend vers l'infini.

En ce sens, le concept de radiotoxicité d'un radionucléide est considéré. Compte tenu de la «pharmacocinétique» et de la «pharmacodynamique» de la substance radioactive introduite dans l'organisme et de sa diminution due à l'excrétion et à la décomposition, ainsi que de l'énergie libérée lors de chaque désintégration, il est possible de déterminer quelle dose telle ou telle activité de ce nucléide donnera à différents organes tout au long de la vie, et à partir de là, évaluer le risque d'effets stochastiques et déterministes en fonction de la quantité de nucléide reçue.

Le coefficient de dose d'un radionucléide est la valeur de la dose supplémentaire d'exposition interne qu'une personne recevra, par unité d'activité de ce radionucléide. Sur la base de cette valeur, vous pouvez calculer la limite annuelle de l'apport de ce radionucléide dans le corps. J'ai donné dans le tableau les coefficients de dose et les recettes annuelles limitées de certains radionucléides pour la population lorsqu'ils sont ingérés avec de l'air et de la nourriture.



Les isotopes alpha-actifs ont la radiotoxicité la plus élevée. Cela est dû à la haute énergie des particules alpha et à un coefficient de qualité élevé - égal à 20 - des particules alpha. À l'autre extrémité de l'échelle se trouvent le tritium et le carbone-14, pendant la désintégration dont l'énergie libérée est faible (en particulier pour le tritium) et donc la dose créée est également faible. En plus de l'énergie de désintégration, un rôle important est joué par l'endroit où cette désintégration se produit. Ainsi, le césium-137, qui est distribué presque uniformément dans tout le corps, a une radiotoxicité beaucoup plus faible que le strontium-90, qui se concentre autour de la moelle osseuse ou de l'iode-131, qui se concentre presque tous dans la glande thyroïde.

Il est intéressant de noter que la radiotoxicité de l'uranium (en particulier appauvri) peut presque être négligée dans le contexte de sa toxicité chimique, par laquelle il est comparable au mercure. Cependant, les effets toxiques causés par l'uranium sont similaires à ceux causés par les radiations: ce métal lourd est un mutagène et un cancérogène.

Un artefact dangereux ou un jouet sûr pour un radiophile?

Vous pouvez souvent rencontrer sur le net une discussion sur la question: à quel point la possession d'un sujet radioactif particulier est-elle dangereuse. Voyons cela.

Divers objets possédant une radioactivité accrue tombent périodiquement entre les mains de «radiophiles», de «radiophobes» et d'autres citoyens. Voici une liste incomplète de ce que j'ai dû rencontrer directement:

• Produits contenant une lumière continue, généralement à base de radium-226 - montres, boussoles d'Adrianov, interrupteurs à bascule, appareils et indicateurs d'aéronefs et de chars, appareils de navigation maritime (en particulier, sextant);
• Verre d'uranium à diverses fins et céramiques recouvertes de glaçure contenant de l'uranium;
• Minéraux d'uranium et de thorium et produits de traitement des minerais d'uranium et de thorium;
• Les lampes contenant du thorium, parmi lesquelles les lampes à pompe des séries DNP et INP, ainsi que les lampes au xénon à ultra-haute pression, se distinguent particulièrement;
• Optique avec verre au thorium (lentilles japonaises Takumar, etc.);
• Grilles pour lampes à gaz (contiennent du thorium - environ 1 kBq par grille)
• Détecteurs de fumée contenant de l'américium.

La seule catégorie de ces artefacts radioactifs qui pourraient augmenter considérablement le rayonnement de fond à une distance considérable (plus de quelques dizaines de centimètres) sont les produits contenant du SPD. Parmi eux, il y a des spécimens très "rayonnants". Mais même parmi eux je n'ai pas rencontré ceux qui ne suffiraient pas à vous enlever une distance d'un mètre ( je ne les ai pas rencontrés, mais il y en a ). Je ne peux y ajouter qu'un seul cas de "Takumarov" radioactif, avec lequel un négociant en photo est venu rencontrer un de mes amis. Un mètre de ce cas a porté l'alarme du dosimètre en toute confiance, montrant un excès du niveau de 50 μR / h! Tous les autres objets radioactifs que j'ai trouvés ont été trouvés près du dosimètre de près et sont complètement sûrs dans le sens des radiations externes, à moins qu'ils ne soient transportés dans les poches ou sur le corps comme bijoux.

Mais en ce qui concerne l'exposition interne, seuls le verre d'uranium, les lampes et les lentilles peuvent être reconnus comme totalement sûrs. Les radionucléides qu'ils contiennent sont isolés de manière fiable dans une masse solide et chimiquement inerte de verre ou de tungstène thorié (dans les lampes). Et la plus grande menace est la composition de la lumière radioactive. Presque tous les produits qui en contiennent sont des sources ouvertes et sont très dangereux. Dans certains d'entre eux, le SPD n'est protégé par rien et s'applique directement aux parties accessibles au toucher - généralement, ces appareils sont littéralement enduits de radium-226. Ceux qui tentent d'ouvrir, de réparer ou de supprimer le SPD sont les plus à risque. Le seul grain de cette composition légère qui est entré dans les poumons est susceptible de provoquer le cancer. De plus, la désintégration du radium dans la masse lumineuse est une puissante source de radon.

Minéraux dangereux et radioactifs. Surtout ceux qui ont une forme terreuse, des cristaux mous et s'effondrant facilement avec un clivage très parfait, solubles dans l'eau - ce sont tous du mica d'uranium apprécié des collectionneurs, de l'oténite et d'autres beautés. Zircon, monazite, uraninite non altérée - moins terrible.

Conclusion

De grandes doses de rayonnement sont garanties pour vous rendre malade. Vous tomberez malade et la gravité de cette maladie sera déterminée par le nombre de rayons X que vous attraperez.

Mais à partir de doses plus faibles, voire des dizaines de fois supérieures au maximum autorisé, vous n'aurez probablement rien. Rien du tout. Très probablement , vous ne deviendrez pas un super - héros pour vous sentir pire, vous ne tomberez pas malade plus souvent, vous vieillirez plus vite et vous ne mourrez pas à l'avance. La seule conséquence sera une augmentation du risque - d'avoir un cancer ou de transmettre une mauvaise mutation aux enfants. Et très probablement - un très petit (mais proportionnel à la dose!).

Néanmoins, ce risque existe, vous ne devez pas l'oublier et donc - si vous ne pouvez pas entrer dans le faisceau, vous n'avez pas besoin de le faire.

Il est impossible de couvrir tous les aspects de la radioprotection dans un seul article. Je n'ai délibérément pas abordé le sujet du danger du radon, ainsi que le sujet de la criticité et de la RCS - puisque j'ai l'intention d'écrire des articles séparés à ce sujet.

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