Применение источников излучения в промышленности, медицине и других областях

Область применения закрытых источников весьма разнообразна:

• Ш Металлургия. Применяются ускорители заряженных частиц, рентгеновские аппараты, аппараты для г-дефектоскопии, радиоизотопные приборы (уровнемеры).
• Ш Строительная индустрия. Применяются ускорители заряженных частиц, рентгеновские аппараты, аппараты для г-дефектоскоп ии.
• Ш Химическая промышленность. Применяются мощные г-установки, радиоизотопные приборы (уровнемеры, толщиномеры, приборы для снятия электростатических зарядов).
• Ш Легкая промышленность. Применяются радиоизотопные приборы (уровнемеры, толщиномеры, приборы для снятия электростатических зарядов).
• Ш Пищевая промышленность. Применяются мощные г-установки, радиоизотопные приборы (уровнемеры).
• Ш Геология. Применяются нейтронные и г-источники, радиоизотопные приборы (уровнемеры).
• Ш Медицина и биология. Применяются ускорители заряженных частиц, рентгеновские и г-аппараты, уи в-источники.
• Ш Сельское хозяйство. Применяются мощные г-установки.
• Ш Научные исследования. Применяются ускорители заряженных частиц, рентгеновские аппараты, мощные г-установки, нейтронные, ги в-источники.

В качестве г-излучателей в основном служат искусственные радиоактивные элементы, помещаемые в порошкообразном или твердом состоянии в герметичные стальные ампулы.

Активность закрытых источников ионизирующей радиации для различных целей варьирует в широких пределах. Так, в настоящее время осуществляется практика строительства мощных г-установок промышленного назначения (для получения полимерных материалов, стерилизации изделий одноразового использования в медицинской практике, улучшения качества резины и т. д.). В зависимости от их назначения и условий применения общий заряд излучателя (чаще всего в этих установках используют ⁶⁰Со) может достигать 5,5 ПБк (150 000 Ки) и более.

Для радиационных исследований в области химии, биологии, физики твердого тела, сельского хозяйства, пищевой и легкой промышленности и других целей в нашей стране налажен выпуск г-установок: К-300 000, заряд 110 ПБк (300 000 Ки); «Панорама», заряд 6,7 ПБк (180 000 Ки); МРХ-гамма-100, заряд 11 ПБк (300 000 Кu); «ГУПОС», заряд 3?10^-2 ПБк (800 Кu); ГУБЭ-4000, заряд 0,15 ПБк (4000 Кu) и др.

Активность г-источников для дистанционной лучевой терапии колеблется от 37 ГБк (1 Кu) — установки для внутрипо-лостной терапии типа «АГАТ-В» до 15−10⁴ ГБк (4000 Кu) — установки «Рокус-М», «АГАТ-Р», «АГАТ-C». Закрытые источники (⁶⁰Со, ^I98Au) в виде препаратов различной конфигурации (цилиндры, бусинки, иглы, отрезки тонкой проволоки) предназначены для внутриполостной и внутритканевой терапии злокачественных новообразований. Активность вводимых в пораженные ткани игл составляет 18,5−370 МБк (0,5−10 мКu), активность отдельных бусинок — 74−370 МБк (2−10 мКu), цилиндров — до 740−1480 МБк (20−40 мКu), а суммарная вводимая активность лечебных препаратов может достигать 1480−2220 МБк (40−60 мКu) ⁶⁰Со и 740−3700 МБк (20−100 мКu) ¹⁹⁸Аu. Для аппликационной терапии применяют аппликаторы в виде квадратов из гибкого пластика, в материале которого равномерно распределен ³²Р; мощность излучения на их поверхности достигает 2−4 Гр/ч (200−400 рад/ч).

Максимальная активность источников в г-дефектоскопии находится в пределах от 1,85 до 5,55 ГБк (от 5 до 150 Кu).

Закрытые источники нейтронного излучения изготавливают в зависимости от требований технологии различной мощности. На 1 г радия при его смешении с бериллием образуется до 10⁷ нейтронов в 1 с.

С помощью линейных и циклических ускорителей получают потоки электронов и тормозного излучения высоких энергий. В линейных ускорителях инжектированные в волновод с помощью электронной пушки электроны ускоряются электрическим полем и попадают в конце пути на мишень (для получения тормозного излучения).

При сообщенной электронам в волноводе энергии около 1 МэВ и при среднем токе 15−30 мкА интенсивность тормозного излучения на расстоянии 1 м от ускорителя может достигать 1−2 Гр/мин (100−200 рад/мин). Линейные ускорители позволяют увеличить скорость электронов до энергии 10 МэВ и более; бетатроны — по круговым орбитам до энергии 100 МэВ.

Эксплуатируемые в настоящее время рентгеновские аппараты промышленного и медицинского назначения могут генерировать рентгеновское излучение с энергией от 25−60 кэВ (при рентгеноструктурном анализе) до 60−250 кэВ (в диагностике и терапии заболеваний) и 200 кэВ — 35 МэВ (при дефектоскопии).

Таким образом, из краткого описания используемых в народном хозяйстве закрытых источников видно, что их мощность варьирует в широких пределах, а технология весьма многообразна.

Обеспечение радиационной безопасности при работе с закрытыми источниками ионизирующего излучения достигается комплексом санитарно-гигиенических, инженерно-технических и организационных мероприятий, перечень которых, естественно, зависит от активности излучателя, вида излучения, технологии и способов применения источников. Вместе с тем в основу всех мероприятий защитного характера положено главное требование о том, чтобы дозы облучения как персонала, так и лиц других категорий не превышали допустимых величин.

Рентгенорадиологические методы исследования относятся к наиболее распространенным в диагностике заболеваний. С помощью рентгенодиагностики устанавливают 60−80% клинических диагнозов, а при отдельных нозологических формах — до 100%. Радиологические или радионуклидные диагностические исследования с использованием радиофармацевтических препаратов имеют меньшее распространение. Однако они в ряде случаев позволяют получить важную диагностическую информацию, которую другими методами получить трудно или невозможно. Кроме того, эти процедуры сопряжены с меньшими дозовыми нагрузками на пациента по сравнению с рентгенодиагностическими, поэтому радионуклидной диагностике принадлежит большое будущее.

Достижения рентгенологии и радиологии обусловили массовость этих исследований с тенденцией к неуклонному расширению их применения. Так, число рентгенологических исследований на 1000 человек выросло за 20 лет на 30%. Их выполняют практически у всего взрослого и у значительной части детского населения страны. В 1986 г. в стране было проведено около 280 млн рентгенологических исследований, а в настоящее время около 100 млн. При этом доза облучения населения составляет в показателях эффективной эквивалентной дозы 1.5 мЗв (150 мбэр) в год, что значительно превышает таковую дозу за счет всех других вместе взятых искусственных источников облучения. Эта доза примерно в 1,5 раза превысила уровень естественного радиационного фона, она лишь на 25−35% ниже технологически усиленного естественного фона и составляет около 1/3 популяционной дозы от суммы всех источников облучения. Средняя индивидуальная эффективная эквивалентная доза за счет радионуклидной диагностики в десятки и даже сотни раз ниже по сравнению с рентгенодиагностикой. Она не превышает по странам СНГ нескольких сотен микрозивертов в год (десятки миллибэр в год).

В настоящее время имеется достаточно большое количество объектов, имеющих ядерную энергетическую установку. К таким объектам относятся в первую очередь атомные электростанции. Наиболее распространенными представителями таких станций на территории стран СНГ являются реакторы РБМК (реактор большой мощности канальный) и ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор). В мире расположено множество атомных электростанций, в непосредственной близости от территории Республики Беларусь расположены четыре АЭС:

Игналинская АЭС находится на расстоянии 7 км от границ республики, Ровенская АЭС удалена от Беларуси на 65 км, Смоленская АЭС находится в 75 км от границы республики и Чернобыльская АЭС удалена от границы республики на 12 км. Кроме того к объектам с ядерной энергетической установкой относят многие морские суда, в особенности ледоколы, выполняющие работу по проводке транспортных судов по северным морям, такие например как атомоход «Сибирь», «Арктика», «Ленин» и другие. Подводный флот современных военно-морских сил многих развитых стран также на своем вооружении имеет атомные подводные лодки. Примеров таких атомоходов можно привести много. Наиболее яркими представителями атомного подводного флота ВМФ Российской Федерации являются «Комсомолец», «Курск» и другие, которые кроме реактора имеют на вооружении и ядерное оружие. На борту космических летательных аппаратов, включая и не пилотируемые, имеются также ядерные энергетические установки, которые также являются источником радиоактивного загрязнения местности при вхождении этих спутников в плотные слои атмосферы Земли. Естественно следует отметить, что пожалуй самую серьезную опасность для человечества представляют ядерные боеприпасы всех видов базирования, включая стационарные и подвижные.

И, наконец институты ядерной физики, в своем большинстве имеют экспериментальный ядерный реактор, например ядерный институт г. Дрезден (ФРГ), г. Минск (Республика Беларусь).