Биологического воздействия

К объективным эксплуатационным факторам относятся коррозия, старение, износ, наличие переходных процессов при включении и выключении, излучения, механические воздействия, биологическое воздействие (грибок, плесень), температура, влажность, атмосферное давление, примеси в воздухе в виде пыли, песка, соли, промышленных газов.

Как показывают расчеты, эта мощность составляет доли процента мощности пучка и в энергетическом балансе печи может не учитываться. Однако биологическое воздействие возникающего рентгеновского излучения представляет опасность для персонала. Поэтому во избежание вредных последствий для персонала при конструировании электронных плавильных печей с ускоряющим напряжением до 35 — 40 кв должны соблюдаться следующие условия:

Биологическое воздействие ионизирующего излучения ..........." .345

Наибольшее количество избыточной энергии на килограмм реагентов приходится на реакцию синтеза дейтерий — тритий, представленную в (2.4). Но в природе обычно третий не встречается, и потому желательно получать требуемое количество трития в самом реакторе. В этом смысле термоядерный реактор является реактором-«размножителем», и это его свойство является наиболее опасным для окружающей среды. Согласно оценке уровень радиоактивности в термоядерном реакторе мощностью 5 ГВт в любой.момент времени будет составлять 7-Ю18 Бк трития. Такая радиоактивность сопоставима с наиболее опасной радиоактивностью изотопа йода 13Ч, который образовался бы в реакторе деления аналогичной мощности, но биологическое воздействие радиоактивности трития существенно отличается от воздействия радиоактивности изотопа йода 1311. Проблема обращения с тритием должна решаться весьма тщательно. Это, однако, не означает, что ее решение представляет такие же технические сложности, какие возникают при решении проблемы удержания высокотемпературной плазмы.

Излучение в интервале длин волн, больших 0,8 мкм, носит название инфракрасного (ИК). Фотоны этого диапазона несут меньше энергии, поэтому оно менее опасно для организма. Биологическое воздействие этого излучения сводится к простому нагреву.

де промышленных процессов, как правило, отличаются от частиц, выбрасываемых стационарными источниками загрязнения при сжигании органического топлива. Такие процессы, как, например, производство искусственных удобрений, хранение и помол зерна, размол волокнистых материалов и приготовление бумажной массы, производство продуктов органической и неорганической химии, сопровождаются образованием больших количеств твердых частиц различного типа. Эти частицы влияют на общий климат Земли точно так же, как аэрозоли, образующиеся при сжигании топлива, но в рамках влияния на микроклимат их биологическое воздействие может оказаться совершенно иным. Ниже будут рассматриваться некоторые формы этого воздействия. Поскольку подавляющее большинство частиц неприродного происхождения, находящихся в атмосфере, образуется в результате агглютинации молекул газов, рассмотрим сначала более подробно процессы выделения этих газов.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Проходя через живые ткани, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое воздействие. Обычно выделяют два вида поражений электрическим током: местные электрические травмы и электрический удар.

- непосредственное (биологическое) воздействие, проявляющееся при длительном и систематическом пребывании в электрическом поле, напряженность которого превышает допустимые значения;

на ПС с КРУЭ исключено биологическое воздействие на человека в электрическом поле, что особенно важно для ПС высокого и сверхвысокого напряжения;

Биологическое воздействие проявляется в раздражении живых тканей организма, что вызывает их возбуждение, т.е. специфическую деятельность, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями. Биологическое воздействие тока возможно лишь на живую материю.

Установки высокочастотного нагрева сантиметрового диапазона волн дают возможность осуществить плавку стекла, нагревание горной породы в шахте, облучение различных участков тела человека с целью биологического воздействия и т. п. На частотах от 2 до 200 Мгц высокочастотный нагрев происходит в электрическом поле конденсатора, между пластинами которого помещают нагреваемый материал. На сверхвысоких частотах нагрев можно производить либо путем помещения нагреваемого материала в объемный резонатор, либо путем облучения его энергией направленной электромагнитной волны.

Исследования биологического воздействия радиоактивного излучения показали, что знание абсолютного количества поглощаемой веществом энергии недостаточно для того, чтобы объяснить наблюдаемые биологические

изменения. При этом большое значение имеет плотность ионизации, т. е. количество ионов, возникающих при облучении в единице объема вещества. Поэтому для измерения радиоактивных излучений ввели коэффициент, названный относительной биологической эффективностью данного вида излучения, и понятие дозы, эквивалентной с точки зрения биологического воздействия.

Поскольку органические топлива, т. е. уголь, нефть и природный газ, составляют сейчас и будут составлять в перспективе подавляющую часть всего энергопотребления, они рассматриваются первыми. Образование органических топлив является результатом теплового, механического и биологического воздействия в течение многих столетий на останки растительного и животного мира, откладывавшиеся во всех геологических формациях. Все эти топлива имеют углеродную основу, и энергия высвобождается из них, главным образом, в процессе образования двуокиси углерода.

Все современные виды топлива стоят слишком дешево; их продажная цена не отражает суммарных затрат на их добычу и производство. В цену органических топлив не входят, например, стоимость рекультивации ландшафта— заполнения провальных воронок, образовавшихся в результате добычи нефти, восстановления продуктивности земель, ставших бесплодными из-за добычи угля открытым1 способом; не учитываются социальные издержки (выплата компенсации шахтерам, пострадавшим от заболеваний) и не поддающиеся определению затраты на очистку акватории океана от разлившейся нефти. В ядерной энергетике значительные расходы на разработку промышленных реакторов оплачивались из средств, поступивших от населения в виде налогов, а не из средств, полученных благодаря продаже электроэнергии. Более того, необходимо еще многое выяснить в отношении биологического воздействия веществ с низким уровнем радиоактивности, образующихся при работе АЭС; решение проблемы ликвидации большого количества радиоактивных отходов пока не найдено, и может случиться так, что это окажется чересчур дорогостоящим делом.

Ни беккерель, ни кулоны на килограмм массы не могут рассматриваться в качестве подходящей единицы для измерения биологического воздействия ионизирующего излучения, так как они не выражают действительного количества энергии, поглощенной живой тканью. Если при воздействии ионизирующего излучения на какой-то организм экспозиционная доза составила 1 Кл/кг, это не означает, что ткани данного организма поглотили большое количество энергии.

Биологический эффект зависит от вида из-" лучения и условий облучения. Так, в случае альфа-излучения, если радиоактивное вещество не попало внутрь организма, указанная экспозиционная доза не окажет практически никакого биологического воздействия. Мерой воздействия ионизирующего излучения на вещество служит поглощенная доза — средняя энергия, переданная излучением единице массы вещества. В старой системе единицей измерения поглощенной дозы служил рад (1 рад=0,01 Дж/кг). В СИ в качестве единицы поглощенной дозы принят грэй (Гр), при этом 1 Гр=1 Дж/кг. Расчет поглощенной дозы, однако, даже в том случае, если известны все данные о радиоактивном источнике, является непростой задачей.

значений дозы. На основании подобных данных, полученных для других видов животных экспериментальным путем или для человека в результате эпидемиологических исследований, можно в ряде случаев количественно оценить величину радиационных эффектов. Например, общепринятым значением риска летального исхода от рака в результате облучения при поглощенной дозе 0,01 Гр является 100 на 1 млн. (табл. 14.8). Такое значение риска при облучении большого пальца соответствовало бы значительно большим дозам — вероятно свыше 1 Гр. Остается, однако, спорным вопрос о том, сохраняется ли линейный характер зависимости степени биологического воздействия ионизирующего излучения от большой дозы до весьма малых значений дозы (около 0,01 Гр),

14.17. Гипотезы о зависимости биологического воздействия ионизирующего излучения от дозы облучения в области очень малых доз

Единица измерения рад определяется как поглощенная доза ионизирующего излучения, равная 100 эрг на грамм, независимо от природы излучения и состава облучаемого материала. Облучение мягкой ткани при экспозиционной дозе 1 р примерно соответствует поглощенной дозе 1 рад, а в костной ткани оно более 1 рад. Обладая большей общностью в физическом смысле, рад не вполне подходит в качестве меры биологической опасности. В этих целях была введена другая единица измерения, называемая бэр — биологический эквивалент рада. 1 бэр равен поглощенной дезе облучения в 1 рад, умноженной на коэффициент качества QF* (табл. 5.3). Коэффициент качества рассматриваемого излучения определяется как частное отделения поглощенной дозы облучения уквантами с энергией 200 кэз, вызывающей определенный биологический эффект, на поглощенную дозу рассматриваемого излучения, вызывающую тот же биологический эффект. Коэффициент качества, безусловно, зависит от того биологического эффекта, который выбран для сравнения. Выбирая для каждого типа излучения в качестве стандартного биологически наиболее важный эффект, удалось получить единую систему эквивалентов, которая исключает недооценку биологического воздействия поглощенной дозы независимо от типа излучения. Поэтому доза облучения, выраженная в бэрах, обладает свойством аддитивности.

Реакции D — D (первые две из четырех рассматриваемых) возможны в дейтерии примерно с одинаковыми (и значительно меньшими, чем две другие реакции) вероятностями. Существенно меньше и кинетические энергии образующихся ядер (^4 МэВ в каждой из них). В реальных условиях в дейтерии будут идти также реакции D — Т и D — 3Не, поскольку Т и 3Не образуются в D — D-реакциях. Поэтому усредненное значение энергии реакции будет значительно больше 4 МэВ. Однако несомненное достоинство D — D-реакций в том, что для их реализации необходим только дейтерий — термоядерное топливо, запасы которого в природе практически неограничены. На это указывают обычно в первую очередь при рассмотрении перспектив и достоинств термоядерной энергетики. Другое достоинство также очевидно — ни в одной из реакций синтеза не образуются долгоживущие радиоактивные нуклиды. Правда, в двух из них присутствует тритий. Эта особенность является наиболее потенциально опасной для окружающей среды в связи со значительным эффектом биологического воздействия радиоактивного трития.

замена токсичных реагентов и отходов на менее опасные с более высоким порогом биологического воздействия)