Радионуклиды в технологических процессах: лаборатории, медицина и промышленность

К значимым источникам радиоактивного загрязнения окружающей среды относятся различные учреждения, где радионуклиды применяются непосредственно в технологических циклах. В эту группу входят так называемые «горячие» и радиоизотопные лаборатории, а также радиологические отделения больниц и клиник, использующие открытые радиоактивные вещества для терапевтических целей. Сюда же относятся научно-исследовательские институты, проводящие эксперименты с подобными материалами.

Характер отходов и их активность

Специфика работы таких объектов — будь то фасовка радионуклидов, опыты с облученными в реакторах материалами или производство радиоактивных препаратов — приводит к образованию отходов. Эти отходы могут содержать широкий спектр радиоактивных изотопов. Однако важно отметить, что как общий объем, так и удельная активность таких радиоактивных отходов (РАО) существенно ниже, чем у предприятий ядерно-топливного цикла (ЯТЦ).

Промышленные гамма-установки

В промышленности активно создаются и эксплуатируются мощные гамма-установки. Их применяют для радиационной модификации полимеров, стерилизации одноразовых медицинских изделий, улучшения свойств резины и других целей. В качестве источника излучения в них часто используется кобальт-60 (⁶⁰Co), и его общая активность в таких установках может быть колоссальной, превышая 5,5 петабеккерелей (ПБк).

Медицинское применение закрытых источников

В медицине радионуклиды находят широкое применение, прежде всего в онкологии. Для дистанционной лучевой терапии используются гамма-установки с активностью от 37 гигабеккерелей (ГБк) до 150 терабеккерелей (ТБк). Для контактной терапии (внутриполостной и внутритканевой) применяются закрытые источники на основе ⁶⁰Co или золота-198 (¹⁹⁸Au). Эти препараты имеют форму цилиндров, бусин или игл, и их активность варьируется:

• Иглы: от 18.5 до 370 мегабеккерелей (МБк).
• Цилиндры: до 1480 МБк.

Суммарная активность, вводимая в ткани при одном курсе лечения, может достигать 3700 МБк. Также используются аппликаторы из гибкого пластика, пропитанные фосфором-32 (³²P), создающие на поверхности мощность дозы в 2–4 грея в час.

Неразрушающий контроль и ускорители

В промышленной дефектоскопии применяются гамма-источники с максимальной активностью от 1.85 до 5.55 ГБк. Для получения потоков частиц высокой энергии используются линейные и циклические ускорители. Например, при энергии электронов около 1 МэВ они способны создавать мощное тормозное излучение — на расстоянии одного метра мощность дозы может достигать 1–2 Гр/мин.

Рентгеновское оборудование

Современные рентгеновские аппараты, как медицинские, так и промышленные, охватывают огромный диапазон энергий:

• Низкие энергии (25–60 кэВ): применяются в рентгеноструктурном анализе.
• Средние энергии (60–250 кэВ): используются в медицинской диагностике и терапии.
• Высокие энергии (200 кэВ – 35 МэВ): необходимы для дефектоскопии толстых материалов.

Прогресс в области цифровых технологий привел к созданию малодозных рентгенографических установок. Их внедрение позволило радикально — в 30–50 раз — снизить дозу облучения пациентов. Теперь экспозиционная доза за процедуру составляет всего около 0.8–1.3 × 10^-6 Кл/кг.