Материал: Математические методы системного анализа и управления информационно-вычислительными, управляющими и сетевыми системами. Проскурин Д.К., Сысоев Д.В

Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил

Military Educational Research Centre of Air Force «Air Force

«Военно-воздушная академия имени профессора

Academy named after professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gaga-

Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»,

rin»

канд. техн. наук, полковник В.В. Ефремов, тел.: 8 (473) 226-47-52

Cand. tech. Sciences, Colonel V.V. Efremov, Ph.: 8 (473) 226-47-52

полковник, преподаватель Л.В. Патраков, тел.: 8 (473) 244-76-04

Colonel, teacher L.V. Patrakov, Ph.: 8 (473) 244-76-04

курсант В.С. Пакин, тел.: 8-951-55-66-778

cadet V.S. Pakin, Ph.: 8-951-55-66-778

Россия, г. Воронеж

Russia, Voronezh

ВЫПУСК № 3-4 (17-18), 2019

ISSN 2618-7167

ственной радиации. В среднем они обеспе-

выделяющийся из радия, содержащегося в

чивают более 5/6 годовой эффективной эк-

земной коре, продукты его распада – радио-

вивалентной дозы, получаемой населением,

активные аэрозоли, образующиеся при вы-

в основном вследствие внутреннего облуче-

ветривании горных пород и радиоактивные

ния. Остальную часть вносят космические

изотопы, возникшие в воздухе под действи-

лучи, главным образом путем внешнего об-

ем космических лучей. Доза, создаваемая

лучения [1].

всеми источниками, невелика и составляет в

Источники внешнего облучения – ра-

среднем около 0,013 мрад в неделю [8].

диоактивные вещества, содержащиеся в поч-

Наконец, к перечисленным источникам

ве, окружающих нас горных породах, возду-

внешнего

облучения

человека необходимо

хе, строительных материалах и, наконец,

добавить дозу, полученную за счет космиче-

космические лучи. Радиоактивные вещества,

ских лучей. Космические лучи состоят глав-

находящиеся вне организма, излучают все

ным образом из атомных ядер, движущихся

три вида радиоактивных излучений – альфа-,

со скоростью, близкой к скорости света. Ос-

бета- и гамма-лучи. Из них только гамма-

новной

компонент

космических лучей –

лучи принимаются в расчет при определении

протоны (92 %) и ядра гелия (6 %), 1 % про-

дозы, получаемой человеком [3].

цент приходится на ядра химических эле-

Малая проникающая способность бета-

ментов от лития до урана и около 1 % - на

и особенно альфа-лучей является причиной

электроны. В среднем интенсивность косми-

того, что подавляющая часть их поглощается

ческого излучения за пределами земной ат-

воздухом, органическими веществами, нахо-

мосферы, по расчетам ученых, составляет

дящимися на поверхности земли, верхними

примерно 2 частицы на 1 см2 в секунду. За

слоями строительных материалов, одеждой

счет движения Земли вокруг своей оси лучи

человека и только незначительное количе-

приходят из мирового пространства пример-

ство их попадает на тело человека, да и оно

но с одинаковой интенсивностью [9].

поглощается поверхностным слоем кожи.

Космические лучи в основном прихо-

Многочисленные измерения, прове-

дят к нам из глубин Вселенной, но некоторая

денные в различных местах земного шара,

их часть рождается на Солнце во время сол-

показывают, что за счет радиоактивных ве-

нечных вспышек. Эти лучи могут достигать

ществ, содержащихся в грунте и горных по-

поверхности Земли или взаимодействовать с

родах, человек получает в среднем дозу 1 –

ее атмосферой, порождая вторичное излуче-

2,4 мрад в неделю, или 50 – 130 мрад в год.

ние и приводя к образованию различных ра-

Меньшие значения получены над уровнем

дионуклидов [1].

моря, большие – над горными породами вул-

Кроме внешнего

облучения

организм

канического происхождения. Зимой эта ве-

человека подвергается еще и внутреннему,

личина меньше, чем летом, так как слой сне-

источником которого являются радиоактив-

га в 30 см уже снижает вдвое интенсивность

ные изотопы, входящие в состав организма

гамма-излучения [7].

(табл.1).

Ряд строительных материалов (кирпич,

Внутреннее облучение намного опас-

бетон) содержит в себе некоторое количество

нее, чем внешнее при одних и тех же коли-

радиоактивных веществ. Данные измерений

чествах радионуклидов благодаря ряду осо-

показали, что в деревянных домах мощность

бенностей.

дозы несколько меньше, а в кирпичных и бе-

Во-первых, резко увеличивается время

тонных несколько больше, чем на открытом

облучения организма, так как в отличие от

воздухе.

внешнего облучения, где доза определяется

В атмосферном воздухе всегда содер-

временем пребывания в зоне радиационного

жится некоторое количество радиоактивных

воздействия, при внутреннем облучении

веществ – гамма-излучателей. Это радон,

время облучения совпадает со

временем

пребывания радиоактивного вещества в ор-

ных при внешнем облучении в разряд наибо-

ганизме. Для наиболее опасных веществ, та-

лее опасных.

ких как Ra или Pu, выведение из организма

В-четвертых, за очень небольшим ис-

практически отсутствует, и облучение длит-

ключением радиоактивные вещества распре-

ся всю жизнь.

деляются тканями организма неравномерно,

Во-вторых, доза внутреннего облуче-

а избирательно – концентрируются в отдель-

ния резко возрастает из-за практически бес-

ных органах, еще более усиливая их локаль-

конечно малого расстояния до ионизирован-

ное облучение.

ной ткани.

В-пятых, в случае внутреннего облуче-

В-третьих, введение радиоактивных

ния мы лишены возможности использовать

веществ в организм означает исключение

те методы защиты, которые разработаны для

поглощения ионизирующих альфа-частиц

внешнего облучения (экранирование, выход

роговым слоем кожи и переводит альфа-

из зоны или сокращение времени пребыва-

активные вещества из полностью безопас-

ния в ней) [10].

Изотоп

Место преимущественного накопления

Радиоактивность, Кu

Тритий

Весь организм

7,6 × 10

Углерод

Жировая ткань

8,9 × 10

Калий

Нервная и мышечная ткань

6 × 10

Рубидий

Мышечная ткань

4,6 × 10

Торий

Костная ткань

7,9 × 10

Уран

Костная ткань

2,4 × 10

Радий

Костная ткань

1,1 ×10

Степень радиационной опасности ра-

имеющий вкуса и запаха тяжелый газ радон.

дионуклидов при внутреннем облучении че-

Радон освобождается из земной коры повсе-

ловека определяет ряд параметров: 1) путь

местно, но его концентрация существенно

поступления радиоактивного вещества в ор-

отличается для разных точек земного шара.

ганизм; 2) распределение в организме; 3)

Вообще говоря, большая часть облучения

продолжительность поступления веществ в

исходит от дочерних продуктов распада ра-

организм человека; 4) время пребывания в

дона, а не от самого радона. Как ни парадок-

организме; 5) энергия, излучаемая радио-

сально, но основную часть дозы облучения

нуклидами в единицу времени на среднюю

от радона человек получает, находясь в за-

энергию одного акта распада; 6) масса облу-

крытом, непроветриваемом помещении. По-

чаемой ткани; 7) отношение массы облучае-

ступая внутрь помещения тем или иным пу-

мой ткани к массе всего тела; 8) количества

тем, радон накапливается в нем. В результате

радионуклидов в органе, т.е. количество ак-

в помещении могут возникать высокие уров-

тов распада в единицу времени.

ни радиации, особенно, если дом стоит на

Из трех путей поступления радио-

грунте с относительно повышенным содер-

нуклидов в организм (с пищей, водой и воз-

жанием радионуклидов или если при его по-

духом) наиболее опасно вдыхание загряз-

стройке использовали материалы с повы-

ненного воздуха [10].

шенной радиоактивностью.

Лишь недавно ученые поняли, что

Самые распространенные строитель-

наиболее весомым из всех естественных ис-

ные материалы – дерево, кирпич и бетон –

точников радиации является невидимый, не

выделяют относительно немного радона. Го-

ВЫПУСК № 3-4 (17-18), 2019

ISSN 2618-7167

раздо большей удельной радиоактивностью

мероприятия

по

снижению

интенсивности

обладают гранит и пемза. Однако, главный

электромагнитного поля вблизи от источни-

источник радона в закрытых помещениях –

ков - в жилых зданиях и в местах возможно-

это грунт. В связи с этим концентрация ра-

го продолжительного пребывания людей пу-

дона в верхних этажах многоэтажных домов,

тем применения защитных экранов [11, 13].

как правило, ниже, чем на первом этаже.

Размер санитарно-защитной зоны

Еще один, менее важный, источник по-

определяется законодательно в зависимости

ступления радона в жилые помещения пред-

от типа источника. В пределах этой зоны за-

ставляет собой вода и природный газ. Кон-

прещается: размещать жилые и обществен-

центрация радона в обычно используемой

ные здания и сооружения; дачные и садово-

воде чрезвычайно мала, но вода из некото-

огородные участки; устраивать площадки

рых источников, особенно из глубоких ко-

для стоянки и остановки всех видов транс-

лодцев или артезианских скважин, содержит

порта; размещать предприятия по обслужи-

очень много радона. Гораздо большую опас-

ванию автомобилей. В основе решения со-

ность представляет попадание паров воды с

временных научных задач лежат информаци-

высоким содержанием радона в легкие вме-

онные технологии [15, 16, 17]. Применение

сте с вдыхаемым воздухом, что чаще всего

научной аналогии [18, 19, 20, 21] при реше-

происходит в ванной комнате [1].

нии поставленных задач позволит найти бо-

Уголь, подобно большинству других

лее эффективное решение.

природных материалам,

содержит ничтож-

Библиографический список

ные количества первичных радионуклидов.

Последние, извлеченные вместе с углем из

1. Радиация. Дозы, эффекты, риск/ Пер.

недр земли, после сжигания угля попадают в

с англ. – М.: Мир, 1988. - 79 с., ил.

окружающую среду, где могут служить ис-

2. Кузин А.М. Стимулирующее дей-

точником облучения людей.

ствие ионизирующего излучения на биоло-

Еще один источник облучения населе-

гические процессы: к проблеме биологиче-

ния – термальные водоемы.

ского действия малых доз/ А.М. Кузин. – М.:

Кроме того, большинство разрабатыва-

Атомиздат, 1977. – 133с.

емых в настоящее время фосфатных место-

3. Волков

Г.Д. Радиобиология/

Г.Д.

рождений содержит

уран,

присутствую-

Волков. – М.: Колос, 1964. – 232с.

щий там в довольно высокой концентрации.

4. Алексахин Р.М. Ядерная энергия и

В процессе добычи

и

переработки ру-

ды выделяется радон, да и сами удобрения

биосфера/ Р.М. Алексахин. - М., 1982.-216с.

радиоактивны, и содержащиеся в них радио-

5. Артюхов В.Г., Ковалева Т.А., Шме-

изотопы проникают из почвы в пищевые

лев В.П. Биофизика: учеб. пособие/ В.Г. Ар-

культуры [1].

тюхов, Т.А. Ковалев, В.П. Шмелев. – Воро-

Таким образом, основная масса радио-

неж: Издательство ВГУ, 1994. – С.43-44.

активных элементов

Земли

содержится в

6. Гофман Дж. Рак, вызываемый облу-

горных породах, составляющих земную ко-

чением в малых дозах: независимый анализ

ру. Отсюда радиоактивные элементы пере-

проблемы/

Дж.

Гофман.

–

М.:

Соц.-

ходят в грунт, затем в растения и, наконец,

экологический союз, 1994. – Т.1, 2. – С.469.

вместе с растениями попадают в организм

7. Биологические эффекты

при

дли-

животных и человека. Этот круговорот ра-

диоактивных элементов происходит в при-

тельном поступлении радионуклидов/ В.В.

роде непрерывно.

Борисова, Т.М. Воеводина [и др.]. – М.:

Вокруг источников электромагнитного

Энергоатомиздат, 1988. – 165с.

поля должна быть санитарно-защитная зона.

8. Гофман Дж. Рак, вызываемый облу-

При необходимости

должны

выполняться

чением в малых дозах: независимый анализ

проблемы/ Дж. Гофман. – М.: Соц.-

16. Сазонова, С.А. Особенности фор-

экологический союз, 1994. – Т.1, 2. – С.469.

мулировки прикладных задач

управления

9. Машкович В. П., Панченко А. М.

функционированием

системами

теплоснаб-

Основы радиационной безопасности: учеб-

жения / С.А. Сазонова // Моделирование си-

ное пособие для вузов/ В.П. Машкович, А.М.

стем и процессов. - 2018. - Т. 11. № 3. - С. 80-

Панченко. - М., 1990, 176 с., ил.

88.

10. Биологическое действие внешних и

17. Иванова, В.С. Физическое модели-

внутренних источников радиации: сб. работ.

рование

аппарата

пылеочистки

скруббер

– М.: Медицина, 1972. – 355с.

Вентури для улучшения условий труда на

11. Звягинцева, А.В. Построение моде-

производствах / В.С. Иванова, С.Д. Нико-

лей управления экологическими параметра-

ленко, С.А. Сазонова, В.Ф. Асминин // Мо-

ми технологических процессов / А.В. Звя-

делирование систем и процессов. - 2019. - Т.

гинцева, О.Н. Болдырева, Ю.И. Усов // Ин-

12. - № 1. - С. 48 -55.

женер. Технолог. Рабочий. - 2004. - № 12. -

18. Сазонова, С.А. Применение деком-

С. 31-33.

позиционного метода при

моделировании

12. Болдырева, О.Н. Регулирование

потокораспределения в гидравлических си-

технологического риска посредством опти-

стемах / С.А. Сазонова // Моделирование,

мизации программы технического обслужи-

оптимизация и информационные техноло-

вания оборудования / О.Н. Болдырева, А.В.

гии. - 2015. - № 4 (11). - С. 14.

Звягинцева // Вестник Воронежского госу-

19. Квасов, И.С. Статическое оценива-

дарственного технического университета. -

ние состояния трубопроводных систем на

2009. - Т. 5. - № 12. - С. 76-78.

основе функционального эквивалентирова-

13. Чабала Л.И., Чабала В.А., Звягин-

ния / И.С. Квасов, М.Я. Панов, С.А.

цева А.В. Экологическая безопасность чело-

Сазонова // Известия высших учебных заве-

века / Вестник ВГТУ. - Воронеж: ГОУВПО

дений. Строительство. - 2000. - № 4. - С. 100-

«Воронежский государственный техниче-

105.

ский университет», 2010. - Т.6. - № 2. - С.

20. Сазонова, С.А. Статическое оцени-

100 – 102.

вание состояния систем теплоснабжения в

14. Тенькаева А.С., Мозговой Н.В.,

условиях

информационной

неопределенно-

Звягинцева А.В. Анализ риска на наружном,

сти

/

С.А. Сазонова

//

В

сборни-

надземном газопроводе среднего давления

ке: Моделирование систем и информацион-

/Комплексные проблемы техносферной без-

ные

технологии сборник научных

трудов.

опасности: материалы Междунар. науч.-

Составители: И. Я. Львович, Ю. С. Сербулов.

практ. конф. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воро-

Москва, 2005. - С. 128-132.

нежский государственный технический уни-

21. Квасов, И.С. Энергетическое экви-

верситет», 2017. Ч. IV. 251 с. – С. 34-40.

валентирование больших

гидравлических

15. Сазонова, С.А. Итоги разработок

систем жизнеобеспечения городов / И.С.

математических моделей анализа потокорас-

Квасов, М.Я. Панов, В.И. Щербаков, С.А.

пределения для систем теплоснабжения /

Сазонова // Известия высших учебных заве-

С.А. Сазонова // Вестник Воронежского гос-

дений. Строительство. - 2001. - № 4 (508). -

ударственного технического университета. -

С. 85-90.

2011. - Т. 7. - № 5. - С. 68-71