Іонізуюча здатність іонізуючих випромінювань. Що таке джерело випромінювання? Іонізуюче випромінювання, що це

Іонізуючі випромінювання

потоки фотонів, а також заряджених або нейтральних частинок, взаємодія яких з речовиною середовища призводить до його іонізації. відіграє важливу роль у розвитку радіаційно-індукованих ефектів, особливо у живій тканині. Середня витрата енергії на утворення однієї пари іонів порівняно мало залежить від виду І. і., що дозволяє судити за ступенем іонізації речовини про передану йому енергії І. і. Для реєстрації та аналізу І. в. інструментальними методами використовують іонізацію.

Джерела І. в. ділять на природні (природні) та штучні. Природними джерелами І. в. є космос і поширені у природі радіоактивні речовини (). У космосі формується та досягає Землі космічне – корпускулярні потоки іонізуючого випромінювання. Первинне космічне випромінювання складається із заряджених частинок і фотонів, що відрізняються високою енергією. В атмосфері Землі первинне космічне випромінювання частково поглинається та ініціює ядерні реакції, в результаті яких утворюються радіоактивні атоми, що самі випускають І. і., тому космічне випромінювання у поверхні Землі відрізняється від первинного космічного випромінювання. Розрізняють три основні види космічного випромінювання: галактичне космічне випромінювання, сонячне космічне випромінювання та радіаційні пояси Землі. Галактичне космічне випромінювання є найбільш високоенергетичною складовою корпускулярного потоку в міжпланетному просторі і є ядрами хімічних елементів (переважно водню і гелію), прискорених до високих енергій; за своєю проникливістю цього космічного випромінювання перевершує всі види І. і., крім нейтрино. Для повного поглинання галактичного космічного випромінювання потрібно було б свинцевий завтовшки близько 15 м. Сонячне космічне випромінювання є високоенергетичною частиною корпускулярного випромінювання Сонця і виникає при хромосферних спалахах вдень. У період інтенсивних сонячних спалахів густина потоку сонячного космічного випромінювання може у тисячі разів перевищити звичайний рівень густини потоку галактичного космічного випромінювання. Сонячне космічне випромінювання складається з протонів, ядер гелію та більш важких ядер. Сонячні протони високих енергій становлять найбільшу небезпеку для людини в умовах космічного польоту (див. Космічна та медицина). Радіаційні пояси Землі сформувалися у навколоземному просторі за рахунок первинного космічного випромінювання та часткового захоплення його зарядженої компоненти магнітним полем Землі. Радіаційні пояси Землі складаються із заряджених частинок: електронів – в електронному поясі та протонів – у протонному. У радіаційних поясах встановлюється поле І. в. підвищеної інтенсивності, що враховують при запуску пілотованих космічних кораблів.

Природні, чи природні, радіонукліди мають різне походження; частина їх належить до радіоактивним сімействам, родоначальники яких (уран, ) входять до складу порід, що становлять нашу планету, з періоду її утворення; деяка частина природних радіонуклідів є продуктом активації стабільних ізотопів космічним випромінюванням. Відмінною властивістю радіонуклідів є, тобто. мимовільне перетворення (розпад) атомних ядер, що призводить до зміни їхнього атомного номера та (або) масового числа. Швидкість радіоактивного розпаду, що характеризує радіонукліда, дорівнює кількості радіоактивних перетворень в одиницю часу.

Як одиниця радіоактивності Міжнародною системою одиниць (СІ) визначено беккерель ( Бк); 1 Бкдорівнює одному розпаду на секунду. Насправді застосовується також позасистемна одиниця активності кюрі ( Кі); 1 Кідорівнює 3,7 10 10 розпадів на секунду, тобто. 3,7․10 10 Бк. В результаті радіоактивних перетворень виникають заряджені та нейтральні частинки, що формують поле І. в.

За видом частинок, що входять до складу І. і., розрізняють альфа-випромінювання, бета-випромінювання, гамма-випромінювання, нейтронне випромінювання, протонне випромінювання та ін. а решта видів І. в. - До корпускулярних. Фотони – це «порції» (кванти) електромагнітних випромінювань. Їхня енергія виражається в електрон-вольтах. Вона у десятки тисяч разів перевищує енергію кванта видимого світла.

Альфа-випромінювання є потік альфа-часток, або ядер атомів гелію, що несуть позитивний заряд, рівний двом елементарним одиницям заряду. Альфа-частинки відносяться до сильно іонізуючих частинок, що швидко втрачають свою енергію при взаємодії з речовиною. З цієї причини альфа-випромінювання є слабопроникним і в медичній практиці використовується або для опромінення поверхні тіла, або альфа-випромінюючий вводиться безпосередньо в осередок при внутрішньотканинної променевої терапії.

Бета-випромінювання - потік негативно заряджених електронів або позитивно заряджених позитронів, що випускаються при розпаді бета. Бета-частинки відносяться до слабоіонізуючих частинок; однак у порівнянні з альфа-частинками при однаковій енергії вони мають більшу проникаючу здатність.

Нейтронне випромінювання - потік електрично нейтральних частинок (нейтронів), які виникають у деяких ядерних реакціях при взаємодії високоенергетичних елементарних частинок з речовиною, а також при розподілі важких ядер. Нейтрони передають частину своєї енергії ядрам атомів речовини середовища та ініціюють ядерні реакції. В результаті в опроміненому нейтронним потоком речовині виникають заряджені частинки різного виду, що іонізують речовину середовища, можуть утворюватися радіонукліди. Властивості нейтронного випромінювання та його взаємодії з живою тканиною визначаються енергією нейтронів.

Деякі види І. в. виникають у ядерно-енергетичних та ядерно-фізичних установках; ядерних реакторах, прискорювачах заряджених частинок, рентгенівських апаратах, також створених за допомогою цих засобів штучних радіонуклідів.

протонне випромінювання генерується у спеціальних прискорювачах. Око є потік протонів - частинок, що несуть одиничний позитивний заряд і мають масу, близьку до маси нейтронів. Протони відносяться до сильно іонізуючих частинок; будучи прискореними до високих енергій, вони здатні порівняно глибоко проникати речовину середовища. Це дозволяє ефективно використовувати протонне випромінювання в дистанційній променевій терапії (променева терапія).

Електронне випромінювання генерується спеціальними прискорювачами електронів (наприклад, бетатронами, лінійними прискорювачами), якщо прискорених електронів виводиться назовні. Ці ж прискорювачі можуть бути джерелом гальмівного випромінювання - різновиду фотонного випромінювання, що виникає при гальмуванні прискорених електронів речовині спеціальної мішені прискорювача. , що використовується в медичній радіології, є також гальмівне випромінювання електронів, прискорених в рентгенівській трубці.

Гамма-випромінювання - потік фотонів високих енергій, що випромінюються при розпаді радіонуклідів; широко застосовується під час променевої терапії злоякісних новоутворень. Розрізняють спрямоване та неспрямоване І. в. Якщо всі напрямки поширення І. в. рівноцінні, то говорять про ізотропне І. в. За характером поширення у часі І. в. може бути безперервним та імпульсним.

Для опису поля І. в. використовують фізичні величини, що визначають просторово-часовий розподіл випромінювання в речовині середовища. Найважливішими характеристиками поля І. в. є щільність потоку частинок та щільність потоку енергії. У загальному випадку щільність потоку частинок - це число частинок, що проникають в одиницю часу елементарну сферу, віднесене до площі поперечного перерізу цієї сфери. Щільність потоку енергії І. в. є синонімом поширеного практично терміна « ». Вона дорівнює щільності потоку частинок, помноженої на середню енергію однієї частинки, і характеризує швидкість перенесення енергії І. в. Одиницею вимірів інтенсивності І. в. в системі СІ є Дж/м 2 ․с.

Біологічна дія іонізуючого випромінювання. Під біологічною дією І. в. розуміють різноманітні реакції, що виникають в опромінюваному біологічному об'єкті, починаючи від первинних процесів обміну енергії випромінювання до ефектів, що виявляються через тривалий час після радіаційного впливу. Знання механізмів біологічної дії І. в. необхідно для екстреного вживання адекватних заходів забезпечення радіаційної безпеки персоналу та населення при аваріях на атомних електростанціях та інших підприємствах атомної промисловості. Для іонізації більшості елементів, що входять до складу біологічного субстрату, потрібна досить велика кількість енергії - 10-15 еВ, що називається потенціалом іонізації. Оскільки частки та фотони І. в. мають енергію від десятків до мільйонів еВ, Що набагато перевищує енергію внутрішньо-і міжмолекулярних зв'язків молекул і речовин, що становлять будь-який біологічний субстрат, то вражаючому радіаційному впливу піддається все живе.

Максимально спрощена схема початкових етапів променевого ураження полягає у наступному. Слідом і насправді одночасно з передачею енергії І. в. атомам і молекулам опроміненого середовища (фізичний етап біологічної дії І. і.) в ній розвиваються первинні радіаційно-хімічні процеси, в основі яких лежать два механізми: прямий, коли молекули речовини зазнають змін при безпосередньому взаємодії з І. і., і непрямий, при якому змінювані молекули безпосередньо не поглинають енергію І. і., а отримують її шляхом передачі інших молекул. Внаслідок цих процесів утворюються вільні радикали та інші високореакційні продукти, що призводять до зміни життєво важливих макромолекул, а у фіналі – до кінцевого біологічного ефекту. У присутності кисню радіаційно-хімічні процеси інтенсифікуються (), що за інших рівних обставин сприяє посиленню біологічної дії І. в. (Див. Радіомодифікація, Радіомодифікуючі агенти). Слід мати на увазі, що зміни субстрату, що опромінюється, не є обов'язково остаточними і незворотними. Як правило, кінцевий результат у кожному конкретному випадку не може бути передбачений, тому що поряд з променевим ушкодженням може відбутися відновлення вихідного стану.

Розрізняють зовнішнє та внутрішнє опромінення. При зовнішньому опроміненні джерело І. в. знаходиться поза організмом, а при внутрішньому (інкорпорованому) воно здійснюється радіонуклідами, що потрапили в організм через дихальну систему, шлунково-кишковий тракт або через пошкоджену шкіру.

Біологічна дія І. в. значною мірою залежить з його якості, переважно визначається лінійною передачею енергії () - енергією, теряемой часткою на одиниці довжини її пробігу в речовині середовища. Залежно від значення ЛПЕ усі І. в. ділять на рідкіонізуючі (ЛПЕ менше 10 кеВ/мкм) і щільноіонізуючі (ЛПЕ понад 10 кеВ/мкм). Вплив різними видами І. в. в рівних поглинених дозах призводить до різних за величиною ефектів. Для кількісної оцінки якості випромінювання введено поняття відносної біологічної ефективності (), яку зазвичай оцінюють порівнянням дози І. і., що вивчається, що викликає певний біологічний ефект, з дозою стандартного І. і., що обумовлює такий же ефект. Умовно вважатимуться, що ВБЕ залежить лише від ЛПЭ і збільшується зі збільшенням останньої.

На якому б рівні – тканинному, органному, системному чи організмовому не розглядалася біологічна дія І. і., його ефект завжди визначається дією І. і. лише на рівні клітини. Детальне вивчення реакцій, що ініціюються в клітині І. і., становить предмет фундаментальних досліджень радіобіології (Радіобіологія). Слід зазначити, більшість реакцій, збуджуваних І. і., зокрема і така універсальна , як затримка клітинного поділу, є тимчасової, минущої і позначається життєздатності опроміненої клітини. До реакцій такого типу – оборотних реакцій – належать також різні порушення метаболізму, у т.ч. пригнічення обміну нуклеїнових кислот та окислювального фосфорилювання, злипання хромосом та ін. Оборотність цього типу променевих реакцій пояснюється тим, що вони є наслідком частини множинних структур, втрата якої дуже швидко заповнюється або просто залишається непоміченою. Звідси й характерна риса цих реакцій: зі збільшенням дози І. в. зростає не реагуючих особин (клітин), а величина, ступінь реакції (наприклад, тривалість затримки поділу) кожної опроміненої клітини.

Істотно іншу природу мають ефекти, що призводять до опроміненої клітини до загибелі, - летальні променеві реакції. Під клітинною смертю в радіобіології розуміють втрату клітиною здібності до поділу. Навпаки, «вижили» вважаються ті клітини, які зберегли здатність до розмноження (клонування).

Радіочутливість тканини пропорційна її проліферативної активності і обернено пропорційна ступеню диференційованості її клітин. Тому найбільш радіочутливими є активно проліферуючі органи та системи - кровотворення, кишечника, яєчка, . Масова загибель клітин кісткового мозку, що відбувається при загальному опроміненні організму, призводить до несумісного із життям ураження системи кровотворення. Тому відносять до основних критичних органів (див. Променева хвороба).

Існують дві форми летальних реакцій, які згубні для діляться і малодиференційованих клітин: інтерфазна, при ній гине незабаром після опромінення, принаймні до настання першого мітозу, і репродуктивна, коли уражена клітина гине не відразу після дії І. і., а в процесі поділу. Найбільш поширена репродуктивна форма летальних реакцій. Основною причиною загибелі клітин при ній є структурні ушкодження хромосом, що виникають під впливом опромінення. Ці пошкодження легко виявляються при цитологічному дослідженні клітин на різних стадіях мітозу і мають вигляд хромосомних перебудов або хромосомних аберацій. Через неправильне з'єднання хромосом і просто втрату їх кінцевих фрагментів при розподілі нащадки такої пошкодженої клітини безсумнівно загинуть відразу ж після даного поділу або в результаті двох-трьох наступних мітозів (залежно від значущості втраченого генетичного матеріалу для життєздатності клітини). Виникнення структурних ушкоджень хромосом - процес ймовірності, переважно пов'язані з утворенням подвійних розривів у молекулі , тобто. з нерепарованими ушкодженнями життєво важливих клітинних макромолекул. У зв'язку з цим, на відміну від розглянутих вище оборотних клітинних реакцій, зі збільшенням дози І. в. зростає число (частка) клітин із летальним ушкодженням геному, суворо описувана кожному за виду клітин у координатах « - ефект». В даний час розроблені спеціальні методи виділення клоногенних клітин з різних тканин in vivo та їх вирощування in vitro, за допомогою чого після побудови відповідних дозових кривих виживання кількісно оцінюють органів, що вивчаються, і можливості її зміни в потрібному напрямку. Крім того, підрахунок числа клітин з хромосомними абераціями на спеціальних препаратах використовують з метою біологічної дозиметрії для оцінки радіаційної обстановки, наприклад, на борту космічного корабля, а також для визначення ступеня тяжкості та прогнозу гострої променевої хвороби.

Описані променеві реакції клітин лежать в основі безпосередніх ефектів, що виявляються у перші години, дні, тижні та місяці після загального опромінення організму або локального опромінення окремих сегментів тіла. До них відносяться, наприклад, променеві, різні прояви гострої променевої хвороби (, аплазія кісткового мозку, ураження кишечника), стерильність (тимчасова або постійна, залежно від дози І. і.).

Через тривалий час (місяці та роки) після опромінення розвиваються віддалені наслідки місцевого та загального радіаційного впливу. До них відносяться тривалості життя, виникнення злоякісних новоутворень та радіаційна. Патогенез віддалених наслідків опромінення більшою мірою пов'язують із пошкодженням тканин, що характеризуються низьким рівнем проліферативної активності, з яких складається більшість органів тварин та людини. Глибоке знання механізмів біологічної дії І. в. необхідно, з одного боку, для розробки способів протипроменевого захисту (Протипроменевий захист) та патогенетичного лікування радіаційних уражень, а з іншого - для пошуку шляхів спрямованого посилення променевого впливу при радіаційно-генетичних роботах та інших аспектах радіаційної біотехнології або за променевої терапії злоякісних новоутворень радіомодифікуючих агентів. Крім того, розуміння механізмів біологічної дії І. в. необхідно лікареві на випадок екстреного вживання адекватних заходів забезпечення радіаційної безпеки персоналу та населення при аваріях на атомних електростанціях та інших підприємствах атомної промисловості.

Бібліогр.:Гозенбук В.Л. та ін Дозове навантаження на людину в полях гамма-нейтронного випромінювання, М., 1978; Іванов В.І. Курс дозиметрії, М., 1988; Кеїрім-Маркус І.Б. Еквідозиметрія, М., 1980; Комар В.Є. та Хансон К.П. Інформаційні макромолекули при променевому пошкодженні клітин, М., 1980; Моїсеєв А.А. та Іванов В.І. Довідник з дозиметрії та радіаційної гігієни, М., 1984; Ярмоненко С.П. людини та тварин, М., 1988.

1. Мала медична енциклопедія. - М: Медична енциклопедія. 1991-96 р.р. 2. Перша медична допомога. - М: Велика Російська Енциклопедія. 1994 3. Енциклопедичний словник медичних термінів. - М: Радянська енциклопедія. - 1982-1984 рр..

1. Іонізуючі випромінювання, їх види, природа та основні властивості.

2. Іонізуючі випромінювання, їх особливості, основні якості, одиниці виміру. (2 в 1)

Для кращого сприйняття наступного матеріалу необхідно згадати.

нитку деякі поняття.

1. Ядра всіх атомів одного елемента мають однаковий заряд, тобто вміст-

жат однакове число позитивно заряджених протонів і різне ко-

кількість частинок без заряду - нейтронів.

2. Позитивний заряд ядра, обумовлений кількістю протонів, урівно-

вішується негативним зарядом електронів. Тому атом електрично

нейтральний.

3. Атоми того самого елемента з однаковим зарядом, але різним

числом нейтронів називаються ізотопами.

4. Ізотопи одного і того ж елемента мають однакові хімічні, але раз-

Індивідуальні фізичні характеристики.

5. Ізотопи (або нукліди) за своєю стійкістю поділяються на стабільні та

розпадаються, тобто. радіоактивні.

6. Радіоактивність - мимовільне перетворення ядер атомів одних еле-

ментів в інші, що супроводжується випромінюванням іонізуючих випромінювань

7. Радіоактивні ізотопи розпадаються з певною швидкістю, вимірюва-

мій періодом напіврозпаду, тобто часом, коли первісне число

ядер зменшується вдвічі. Звідси радіоактивні ізотопи поділяються на

короткоживучі (період напіврозпаду обчислюється від часток секунди до не-

кількох днів) і довгоживучі (з періодом піврозпаду від кількох ме-

сяців до мільярдів років).

8. Радіоактивний розпад не може бути зупинений, прискорений або сповільнений як

будь-яким способом.

9. Швидкість ядерних перетворень характеризується активністю, тобто. числом

розпадів за одиницю часу. Одиницею активності є беккерель

(Бк) - одне перетворення на секунду. Позасистемна одиниця активності

кюрі (Кі), в 3,7 х 1010 разів більша, ніж беккерель.

Розрізняють такі види радіоактивних перетворень: корпус-

лярні та хвильові.

До корпускулярних відносять:

1. Альфа-розпад. Характерний для природних радіоактивних елементів з

великими порядковими номерами і є потік ядер гелію,

несуть подвійний позитивний заряд. Випускання альфа-часток різн-

ної енергії ядрами одного й того ж виду відбувається за наявності різної-

них енергетичних рівнів. При цьому виникають збуджені ядра, ко-

торі переходячи в основний стан, випускають гамма-кванти. При взаємодії

дії альфа-частинок з речовиною їх енергія витрачається на збудження.

ня та іонізацію атомів середовища.

Альфа-частинкам властива найбільша ступінь іонізації - образо-

вання 60000 пар іонів на шляху в 1 см повітря. Спочатку траєкторія частинок

гії, зіткнення з ядрами), що збільшує щільність іонізації в кінці

шляхи частки.

Маючи відносно велику масу і заряд, альфа-частинки

мають незначну проникаючу здатність. Так, для альфа-частинки

з енергією 4 Мев довжина пробігу в повітрі становить 2,5 см, а біологічно-

ської тканини 0,03 мм. Альфа-розпад призводить до зменшення порядкового но-

міра речовини на дві одиниці та масового числа на чотири одиниці.

Приклад: ----- +

Альфа-частинки розглядаються як внутрішні опромінювачі. За-

щита: цигарковий папір, одяг, алюмінієва фольга.

2. Електронний бета-розпад. Характерний як для природних, так і для

штучні радіоактивні елементи. Ядро випускає електрон і воз-

никає при цьому ядро нового елемента при незмінному масовому числі

великим порядковим номером.

Приклад: ----- + ē

Коли ядро випромінює електрон, це супроводжується викидом нейтрино

(1/2000 мас спокою електрона).

При випромінюванні бета-часток ядра атомів можуть перебувати у збудженому

стані. Перехід їх у незбуджений стан супроводжується ісп-

канням гамма-квантів. Довжина пробігу бета-частинки у повітрі при 4 Мев 17

см, при цьому утворюється 60 пар іонів.

3. Позитронний бета-розпад. Спостерігається у деяких штучних ра-

діоактивних ізотопів. Маса ядра практично не змінюється, а поряд-

ний номер зменшується на одиницю.

4. До-захоплення орбітального електрона ядром. Ядро захоплює електрон з К-

оболонки, при цьому з ядра вилітає нейтрон і виникає характеристи-

ське рентгенівське випромінювання.

5. До корпускулярних випромінювань відносять також нейтронні. Нейтрони-не

що мають заряду елементарні частинки з масою, що дорівнює 1. Залежно

від їхньої енергії відрізняють повільні (холодні, теплові та надтеплові)

резонансні, проміжні, швидкі, дуже швидкі та надшвидкі

нейтрони. Нейтронне випромінювання короткоживуче: через 30-40 се-

кунд нейтрон розпадається на електрон та протон. Проникаюча здатність

потоку нейтронів можна порівняти з такою для гамма-випромінювання. При проникно-

венії нейтронного випромінювання в тканині на глибину 4-6 см, утворюється наві-

денна радіоактивність: стабільні елементи стають радіоактивними.

6. Мимовільне розподіл ядер. Цей процес спостерігається у радіоактив-

них елементів з великим атомним номером при захопленні їх ядрами повільно

них електронів. Одні і ті ж ядра утворюють різні пари осколків з-

побутовою кількістю нейтронів. При розподілі ядер виділяється енергія.

Якщо нейтрони знову використовуються для подальшого розподілу інших ядер,

реакція буде ланцюговою.

У променевій терапії пухлин застосовуються пі-мезони - елементарні ча-

стиці з негативним зарядом і масою, що в 300 разів перевищує масу електро-

трону. Пі-мезони взаємодіють із ядрами атомів лише наприкінці пробігу, де

вони руйнують ядра опромінюваної тканини.

Хвильові види перетворень.

1. Гамма-промені. Це потік електромагнітних хвиль завдовжки від 0,1 до 0,001

нм. Швидкість їхнього поширення близька до швидкості світла. Проникаюча

здатність висока: вони можуть проникати не тільки через тіло людини.

ка, але й через щільніші середовища. У повітрі величина пробігу гамма-

променів сягає кількох сотень метрів. Енергія гамма-кванту майже в

10000 разів вище енергії кванта видимого світла.

2. Рентгенівські промені. Електромагнітне випромінювання, штучно напів-

чаемие в рентгенівських трубках. При подачі високої напруги на

катод, з нього вилітають електрони, які з великою швидкістю дви-

жуться до антикатоду і ударяються об його поверхню, виготовлену з тя-

металу. Виникає гальмівне рентгенівське випромінювання, облад-

нє високою проникною здатністю.

Особливості радіаційного випромінювання

1. Жодне джерело радіоактивного випромінювання не визначається жодним ор-

ганом почуттів.

2. Радіоактивне випромінювання є універсальним чинником різних наук.

3. Радіоактивне випромінювання є глобальним фактором. У разі ядерного

забруднення території однієї країни дію радіації одержують та інші.

4. При дії радіоактивного випромінювання в організмі розвиваються специ-

ні реакції.

Якості, властиві радіоактивним елементам

та іонізуючого випромінювання

1. Зміна фізичних якостей.

2. Здатність до іонізації довкілля.

3. Проникаюча здатність.

4. Період напіврозпаду.

5. Період напіввиведення.

6. Наявність критичного органу, тобто. тканини, органу або частини тіла, опромінення

яких може завдати найбільшої шкоди здоров'ю людини або її

потомству.

3. Етапи дії іонізуючих випромінювань на організм людини.

Дія іонізуючої радіації на організм

Безпосередні прямі порушення у клітинах та тканинах, що відбуваються

за випромінюванням, нікчемні. Так, наприклад, при дії опромінення, ви-

кличе смерть піддослідної тварини, температура в її організмі по-

вивищується лише одну соту частку градуса. Однак при дії ра-

діоактивного випромінювання в організмі виникають вельми серйозні різноманітності.

ні порушення, які слід розглядати поетапно.

1. Фізико-хімічний етап

Явища, що відбуваються на цьому етапі, називаються первинними або

пусковими. Саме вони визначають весь подальший перебіг променевих

поразок.

Спочатку іонізуючі випромінювання взаємодіють з водою, вибиваючи з

її молекул електрони. Утворюються молекулярні іони, що несуть полож-

ні та негативні заряди. Йде так званий радіоліз води.

Н2О - ē → Н2О+

Н2О + ē → Н2О-

Молекула Н2О може бути зруйнована: Н та ВІН

Гідроксили можуть рекомбінуватися: ВІН

ВІН утворюється перекис водню Н2О2

При взаємодії Н2О2 та ВІН утворюється НО2 (гідропероксид) та Н2О

Іонізовані та збуджені атоми та молекули протягом 10 секунд

ди взаємодіють між собою та з різними молекулярними системами,

даючи початок хімічно активним центрам (вільні радикали, іони, іон-

радикали та ін.). У цей же період можливі розриви зв'язків у молекулах як за

рахунок безпосередньої взаємодії з іонізуючим агентом, так і за

рахунок внутрішньо-і міжмолекулярної передачі енергії збудження.

2. Біохімічний етап

Збільшується проникність мембран, через них починають дифунди-

рувати в органели електроліти, вода, ферменти.

Радикали, що виникли в результаті взаємодії випромінювань з водою

взаємодіють із розчиненими молекулами різних сполук, даючи

початок вториннорадикальним продуктам.

Подальший розвиток радіаційного ураження молекулярних структур

зводиться до змін білків, ліпідів, вуглеводів та ферментів.

У білках відбуваються:

Конфігураційні зміни білкової структури.

Агрегація молекул за рахунок утворення дисульфідних зв'язків

Розрив пептидних чи вуглецевих зв'язків, що ведуть до деструкції білків

Зниження рівня метіоніну-донатора сульфгідрильних груп, трипто-

фана, що призводить до різкого уповільнення синтезу білків

Зменшення вмісту сульфгідрильних груп за рахунок їх інактивації

Пошкодження системи синтезу нуклеїнових кислот

У ліпідах:

Утворюються перекиси жирних кислот, що не мають специфічних фер-

ментів для їх руйнування (дія пероксидази незначна)

Пригнічуються антиоксиданти

У вуглеводах:

Полісахариди розпадаються до простих цукрів

Опромінення простих цукрів призводить до їх окислення і розпаду до органу

нічних кислот та формальдегіду

Гепарин втрачає свої антикоагулянтні властивості

Гіалуронова кислота втрачає здатність з'єднуватися з білком

Знижується рівень глікогену

Порушуються процеси анаеробного гліколізу

Зменшується вміст глікогену в м'язах та печінці.

У ферментній системі порушується окисне фосфорилювання та

змінюється активність ряду ферментів, розвиваються реакції хімічно актив-

них речовин з різними біологічними структурами, при яких відмі-

чаются як деструкція, і освіту нових, не властивих для опромінення-

ного організму, сполук.

Наступні етапи розвитку променевого ураження пов'язані з порушенням

обміну речовин у біологічних системах із змінами відповідних

4. Біологічний етап чи доля опроміненої клітини

Отже, ефект дії радіації пов'язаний із змінами, що відбуваються,

як у клітинних органелах, і у взаємовідносинах з-поміж них.

Найбільш чутливими до опромінення органелами клітин організму

ссавців є ядро та мітохондрії. Ушкодження цих структур

відбуваються при малих дозах і в ранні терміни. У ядрах радіопочуття-

тельних клітин пригнічуються енергетичні процеси, порушується функція

мембран. Утворюються білки, що втратили свою нормальну біологічну ак-

тивність. Більш вираженою радіочутливістю, ніж ядра, мають мі-

тохондрії. Ці зміни проявляються у формі набухання мітохондрій, по-

ушкодження їх мембран, різке пригнічення окисного фосфорилювання.

Радіочутливість клітин значною мірою залежить від швидкості

які у них обмінних процесів. Клітини, для яких характерні ін-

тенсивно протікають біосинтетичні процеси, високий рівень окислення

ного фосфорилювання і значна швидкість зростання, мають більш ви-

сокою радіочутливістю, ніж клітини, що у стаціонарної фазі.

Найбільш біологічно значущими в опроміненій клітині є змі-

няння ДНК: розриви ланцюжків ДНК, хімічна модифікація пуринових і

піримідинових основ, їх відрив від ланцюга ДНК, руйнування фосфоефірних

зв'язків у макромолекулі, пошкодження ДНК-мембранного комплексу, руйнування

ня зв'язків ДНК-білок та багато інших порушень.

У всіх клітинах, що діляться, відразу після опромінення тимчасово припиняє-

ся мітотична активність («радіаційний блок мітозів»). Порушення мета-

болічних процесів у клітині призводить до збільшення вираженості молеку-

лярних ушкоджень у клітці. Цей феномен отримав назву біологічно-

го посилення первинного радіаційного ушкодження. Однак, поряд з

цим, у клітині розвиваються і репараційні процеси, наслідком яких

є повне чи часткове відновлення структур та функцій.

Найбільш чутливими до іонізуючого випромінювання є:

лімфатична тканина, кістковий мозок плоских кісток, статеві залози, менш чув-

ними: сполучна, м'язова, хрящова, кісткова та нервова тканини.

Загибель клітин може статися як у репродуктивну фазу, безпосеред-

ственно пов'язану з процесом поділу, так і в будь-якій фазі клітинного циклу.

Більш чутливі до іонізуючого випромінювання новонароджені (вві-

ду високої мітотичної активності клітин), люди похилого віку (погіршується спосіб-

ність клітин до відновлення) та вагітні. Підвищується чутливість до

іонізуючим випромінюванням та при введенні деяких хімічних сполук

(Так звана радіосенсибілізація).

Біологічний ефект залежить:

Від виду опромінення

Від поглиненої дози

Від розподілу дози у часі

Від специфіки опромінюваного органу

Найбільш небезпечне опромінення крипт тонкого кишечника, насінників, кісток.

ного мозку плоских кісток, області живота та опромінення всього організму.

Одноклітинні організми приблизно в 200 разів менш чутливі до

дії радіації, ніж багатоклітинні.

4. Природні та техногенні джерела іонізуючих випромінювань.

Джерела іонізуючого випромінювання бувають природного і спокус-

ного походження.

Природна радіація обумовлена:

1. Космічним випромінюванням (протони, альфа-частинки, ядра літію, берилію,

вуглецю, кисню, азоту становлять первинне космічне випромінювання.

Атмосфера землі поглинає первинне космічне випромінювання, потім фор-

мується вторинне випромінювання, представлене протонами, нейтронами,

електронами, мезонами та фотонами).

2. Випроміненням радіоактивних елементів землі (уран, торій, актиній, ра-

дій, радон, торон), води, повітря, будівельних матеріалів житлових будівель,

радону та радіоактивного вуглецю (С-14), присутніх у вдихуваному

3. Випроміненням радіоактивних елементів, які у тваринному світі

і організм людини (К-40, уран -238, торій -232 і радій -228 і 226).

Примітка: починаючи з полонію (№84) всі елементи є радіоак-

тивними і здатні до мимовільного поділу ядер при захопленні їх ядра-

ми повільних нейтронів (природна радіоактивність). Однак природна

радіоактивність виявляється і в деяких легких елементів (ізотопи

рубідія, самарія, лантану, ренію).

5. Детерміновані та стохастичні клінічні ефекти, що виникають у людини при дії іонізуючих випромінювань.

Найважливіші біологічні реакції організму людини на дію

іонізуючої радіації поділяють на два види біологічних ефектів

1. Детерміновані (причинно обумовлені) біологічні ефекти

ти, котрим існує порогова доза дії. Нижче порога хвороба

не проявляється, але при досягненні певного порога виникають болі-

ні, що прямо пропорційно залежать від дози: променеві опіки, променеві

дерматити, променева катаракта, променева лихоманка, променева безплідність, ано-

малії розвитку плода, гостра та хронічна променева хвороба.

2. Стохастичні (імовірнісні) біологічні ефекти не мають поро-

га дії. Можуть виникати за будь-якої дози. Для них характерний ефект

малих доз і навіть однієї клітини (клітина стає раковою, якщо вона опромінена-

ється в мітозі): лейкоз, онкологічні захворювання, спадкові хвороби.

За часом виникнення всі ефекти поділяються на:

1. безпосередні – можуть виникнути протягом тижня, місяця. Це гостра

та хронічна променева хвороба, опіки шкіри, променева катаракта.

2. віддалені - що виникають протягом життя індивідуума: онкологічні

захворювання, лейкози.

3. що виникають через невизначений час: генетичні наслідки - з-

зміни спадкових структур: геномні мутації - кратні зміни

гаплоїдного числа хромосом, хромосомні мутації або хромосомні

аберації - структурні та чисельні зміни хромосом, точкові (ген-

ні) мутації: зміни у молекулярній структурі генів.

Корпускулярні випромінювання - швидкі нейтрони та альфа-частинки, виклики-

ють хромосомні перебудови частіше, ніж електромагнітні випромінювання.

6. Радіотоксичність та радіогенетика.

Радіотоксичність

Внаслідок радіаційних порушень обмінних процесів в організмі

накопичуються радіотоксин - це хімічні сполуки, які грають

певну роль патогенезі променевих поразок.

Радіотоксичність залежить від ряду факторів:

1. Вида радіоактивних перетворень: альфа-випромінювання в 20 разів токсичніше без-

та-випромінювання.

2. Середній енергії акту розпаду: енергія Р-32більше С-14.

3. Схеми радіоактивного розпаду: ізотоп токсичніший, якщо дає початок

нової радіоактивної речовини.

4. Шляхів надходження: надходження через шлунково-кишковий тракт у 300

раз токсичніше, ніж надходження через непошкоджену шкіру.

5. Час перебування в організмі: більша токсичність при значному

період напіврозпаду і малої швидкості напіввиведення.

6. Розподіли по органах і тканинах та специфіки органу, що опромінюється:

остеотропні, гепатотропні і ізотопи, що рівномірно розподіляються.

7. Тривалість надходження ізотопів в організм: випадкове ковтання

вання радіоактивної речовини може закінчитися благополучно, при хро-

ному надходженні можливе накопичення небезпечної кількості випромінювання

теля.

7. Гостра променева хвороба. Профілактика.

Мельниченка - стор. 172

8. Хронічна променева хвороба. Профілактика.

Мельниченка стор. 173

9. Використання джерел іонізуючих випромінювань у медицині (поняття про закриті та відкриті джерела випромінювань).

Джерела іонізуючих випромінювань поділяються на закриті та від-

криті. Залежно від цієї класифікації по-різному трактуються і

засоби захисту від даних випромінювань.

Закриті джерела

Їх пристрій виключає потрапляння радіоактивних речовин в оточення.

довкілля в умовах застосування та зносу. Це можуть бути голки, запаяні

в сталеві контейнери, теле-гама-установки для опромінення, ампули, намистини,

джерела безперервного випромінювання та генеруючі випромінювання періодично.

Випромінювання від закритих джерел лише зовнішнє.

Принципи захисту під час роботи із закритими джерелами

1. Захист кількістю (зменшення потужності дози на робочому місці – чим

менше доза, тим менше опромінення. Однак технологія маніпуляцій не

завжди дозволяє зменшити потужність дози до мінімальної величини).

2. Захист часом (скорочення часу контакту з іонізуючим випромінюванням)

ним можна досягти тренуванням без випромінювача).

3. Відстанню (дистанційне управління).

4. Екранами (екрани-контейнери для зберігання та транспортування радіоак-

тивних препаратів у неробочому положенні, для обладнання, пересування

ні - ширми в рентгенівських кабінетах, частини будівельних конструкцій

для захисту територій - стіни, двері, індивідуальні засоби захисту -

щитки з орг.скла, провинцювані рукавички).

Альфа-і бета-випромінювання затримується водневмісними речами-

ствами (пластмасою) та алюмінієм, гамма-випромінювання послаблюється матеріалами

з високою щільністю – свинцем, сталлю, чавуном.

Для поглинання нейтронів екран повинен мати три шари:

1. шар - для уповільнення нейтронів - матеріали з великою кількістю ато-

мов водню - вода, парафін, пластмаса та бетон

2. шар - для поглинання повільних та теплових нейтронів - бор, кадмій

3. шар – для поглинання гамма-випромінювання – свинець.

Для оцінки захисних властивостей того чи іншого матеріалу, його здатності

затримувати іонізуюче випромінювання використовують показник шару половинно-

го ослаблення, що позначає товщину шару даного матеріалу, після проход-

дія якого інтенсивність гамма-випромінювання зменшується вдвічі.

Відкриті джерела радіоактивного випромінювання

Відкритий джерело - це джерело випромінювання, при використанні кото-

рого можливе попадання радіоактивних речовин у навколишнє середовище. При

цьому не виключається не тільки зовнішнє, а й внутрішнє опромінення персоналу

(гази, аерозолі, тверді та рідкі радіоактивні речовини, радіоактивні

ізотопи).

Усі роботи з відкритими ізотопами поділяються на три класи. Клас ра-

бот встановлюється залежно від групи радіотоксичності радіоактивно-

го ізотопу (А, Б, В, Г) та фактичної його кількості (активності) на робочому

місці.

10. Способи захисту людини від іонізуючих випромінювань. Радіаційна безпека населення РФ. Норми радіаційної безпеки (НРБ-2009).

Способи захисту від відкритих джерел іонізуючих випромінювань

1. Організаційні заходи: виділення трьох класів робіт у залежно-

сті від небезпеки.

2. Планувальні заходи. Для першого класу небезпеки – спеціально

ізольовані корпуси, куди не допускаються сторонні люди. Для друго-

го класу виділяється лише поверх чи частина будівлі. Роботи третього класу

можуть проводитися у звичайній лабораторії з наявністю витяжної шафи.

3. Герметизація устаткування.

4. Застосування несорбуючих матеріалів для покриття столів та стін,

будову раціональної вентиляції.

5. Індивідуальні засоби захисту: одяг, взуття, ізолюючі костюми,

захист органів дихання.

6. Дотримання радіаційної асептики: халати, рукавички, особиста гігієна.

7. Радіаційний та медичний контроль.

Для забезпечення безпеки людини у всіх умовах впливу на

його іонізуючого випромінювання штучного або природного походження

ня застосовуються норми радіаційної безпеки.

У нормах встановлюються такі категорії осіб, що опромінюються:

Персонал (група А - особи, які постійно працюють з джерелами іоні-

зуючих випромінювань і група Б - обмежена частина населення, яка іно-

гда може піддаватися впливу іонізуючих випромінювань - прибиральниці,

слюсарі і т.д.)

Все населення, включаючи осіб з персоналу, поза сферою та умовами їх произ-

водницької діяльності.

Основні межі доз для персоналу групи Б дорівнюють ¼ значень для

персоналу групи А. Ефективна доза для персоналу не повинна перевищувати

період трудової діяльності (50 років) 1000 мЗв, а для населення за період

життя (70 років) - 70 мЗв.

Заплановане опромінення персоналу групи А вище встановлених пре-

діл при ліквідації або запобіганні аварії може бути дозволено

тільки у разі необхідності порятунку людей або запобігання їх облу-

чення. Допускається для чоловіків старше 30 років за їх добровільного письма.

ній згоді, інформування про можливі дози опромінення та ризик для здо-

рів'я. В аварійних ситуаціях опромінення не повинно бути більше 50 мЗв.

11. Можливі причини виникнення надзвичайних ситуацій на радіаційно небезпечних об'єктах.

Класифікація радіаційних аварій

Аварії, пов'язані з порушенням нормальної експлуатації РГО, поділяються на проектні та запроектні.

Проектна аварія — аварія, на яку проектом визначено вихідні події та кінцеві стани, у зв'язку з чим передбачені системи безпеки.

Запроектна аварія — викликається вихідними подіями, що не враховуються для проектних аварій, і призводить до тяжких наслідків. При цьому може статися вихід радіоактивних продуктів у кількостях, що призводять до радіоактивного забруднення прилеглої території, можливого опромінення населення вище за встановлені норми. У важких випадках можуть статися теплові та ядерні вибухи.

Залежно від меж зон поширення радіоактивних речовин та радіаційних наслідків потенційні аварії на АЕС діляться на шість типів: локальна, місцева, територіальна, регіональна, федеральна, транскордонна.

Якщо при регіональній аварії кількість людей, які отримали дозу опромінення вище за рівні, встановлені для нормальної експлуатації, може перевищити 500 осіб, або кількість людей, у яких можуть бути порушені умови життєдіяльності, перевищить 1 000 осіб, або матеріальна шкода перевищить 5 млн. мінімальних розмірів оплати праці, то така аварія буде федеральною.

При транскордонних аваріях радіаційні наслідки аварії виходять за територію Російської Федерації, чи ця аварія сталася там і зачіпає територію Російської Федерації.

12. Санітарно-гігієнічні заходи у надзвичайних ситуаціях на радіаційно-небезпечних об'єктах.

До заходів, способів та засобів, що забезпечують захист населення від радіаційного впливу при радіаційній аварії, відносяться:

виявлення факту радіаційної аварії та оповіщення про неї;

виявлення радіаційної обстановки у районі аварії;

організація радіаційного контролю;

встановлення та підтримка режиму радіаційної безпеки;

проведення за необхідності на ранній стадії аварії йодної профілактики населення, персоналу аварійного об'єкту та учасників ліквідації наслідків аварії;

забезпечення населення, персоналу, учасників ліквідації наслідків аварії необхідними засобами індивідуального захисту та використання цих коштів;

укриття населення у сховищах та протирадіаційних укриттях;

санітарна обробка;

дезактивація аварійного об'єкта, інших об'єктів, технічних засобів та ін;

евакуація чи відселення населення із зон, у яких рівень забруднення чи дози опромінення перевищують допустимі для проживання населення.

Виявлення радіаційного стану проводиться для визначення масштабів аварії, встановлення розмірів зон радіоактивного забруднення, потужності дози та рівня радіоактивного забруднення в зонах оптимальних маршрутів руху людей, транспорту, а також визначення можливих маршрутів евакуації населення та сільськогосподарських тварин.

Радіаційний контроль за умов радіаційної аварії проводиться з метою дотримання допустимого часу перебування людей у зоні аварії, контролю доз опромінення та рівнів радіоактивного забруднення.

Режим радіаційної безпеки забезпечується встановленням особливого порядку доступу до зони аварії, зонування району аварії; проведенням аварійно-рятувальних робіт, здійсненням радіаційного контролю у зонах та на виході у “чисту” зону та ін.

Використання засобів індивідуального захисту полягає у застосуванні ізолюючих засобів захисту шкіри (захисні комплекти), а також засобів захисту органів дихання та зору (ватно-марлеві пов'язки, різні типи респіраторів, фільтруючі та ізолюючі протигази, захисні окуляри та ін.). Вони захищають людину переважно від внутрішнього опромінення.

Для захисту щитовидної залози дорослих та дітей від впливу радіоактивних ізотопів йоду на ранній стадії аварії проводиться йодна профілактика. Вона полягає в прийомі стабільного йоду, в основному йодистого калію, який приймають у таблетках у наступних дозах: дітям від двох років і старше, а також дорослим по 0,125 г, до двох років по 0,04 г, прийом внутрішньо після їди разом з киселем, чаєм, водою 1 раз на день протягом 7 діб. Розчин йоду водно-спиртової (5% настоянка йоду) показаний дітям від двох років і старше, а також дорослим по 3-5 крапель на склянку молока або води протягом 7 діб. Дітям віком до двох років дають 1-2 краплі на 100 мл молока або поживної суміші протягом 7 діб.

Максимальний захисний ефект (зниження дози опромінення приблизно в 100 разів) досягається при попередньому та одночасному з надходженням радіоактивного йоду прийомі його стабільного аналога. Захисний ефект препарату значно знижується при його прийомі більш як за дві години після початку опромінення. Однак і в цьому випадку відбувається ефективний захист від опромінення при повторних надходження радіоактивного йоду.

Захист від зовнішнього опромінення можуть забезпечити лише захисні споруди, які мають оснащуватися фільтрами-поглиначами радіонуклідів йоду. Тимчасові укриття населення до евакуації можуть забезпечити практично будь-які герметизовані приміщення.

Енциклопедичний YouTube

1 / 5

✪ Детальніше про радіацію

✪ Проникаюча здатність. Види радіоактивного випромінювання

✪ Склад радіоактивного випромінювання

✪ Вплив радіоактивних випромінювань на живі організми

✪ Правила поведінки та дії населення при радіаційних аваріях та радіоактивному забрудненні місцевостей

Субтитри

Добрий день. У цьому випуску каналу TranslatorsCafe.com ми поговоримо про іонізуюче випромінювання або радіацію. Ми розглянемо джерела випромінювання, методи його виміру, вплив радіації на живі організми. Більш детально ми поговоримо про такі параметри радіації, як потужність поглиненої дози, а також про еквівалентну та ефективну дозу іонізуючого випромінювання. У радіації безліч застосувань – від виробництва електроенергії до лікування хворих на рак. У цьому відеосюжеті ми обговоримо, як радіація впливає на тканини та клітини людей, тварин та біоматеріалу, приділяючи особливу увагу тому, як швидко та наскільки сильно відбувається ураження опромінених клітин та тканин. Випромінювання - природне явище, яке проявляється в тому, що електромагнітні хвилі або елементарні частинки з високою кінетичною енергією рухаються всередині середовища. І тут середовище може бути або матерією, або вакуумом. Випромінювання - навколо нас, і наше життя без нього немислиме, тому що виживання людини та інших тварин без випромінювання неможливе. Без випромінювання Землі немає таких необхідних життя природних явищ як світло і тепло. Не було б ні мобільних телефонів, ні Інтернету. У цьому відеосюжеті ми обговоримо особливий тип випромінювання, іонізуюче випромінювання або радіацію, що оточує нас скрізь. Іонізуюче випромінювання володіє енергією, достатньою для відриву електронів від атомів і молекул, тобто для іонізації речовини, що опромінюється. Іонізуюче випромінювання серед може виникнути завдяки або природним, або штучним процесам. Природні джерела випромінювання включають сонячне та космічне випромінювання, деякі мінерали, наприклад, граніт, а також випромінювання деяких радіоактивних матеріалів, таких як уран та навіть звичайні банани, що містять радіоактивний ізотоп калію. Радіоактивну сировину добувають у глибині земних надр і використовують у медицині та промисловості. Іноді радіоактивні матеріали потрапляють у навколишнє середовище внаслідок аварій на виробництві та галузях, де використовують радіоактивну сировину. Найчастіше це відбувається через недотримання правил безпеки зберігання радіоактивних матеріалів і роботи з ними або через відсутність таких правил. Варто зауважити, що донедавна радіоактивні матеріали не вважалися небезпечними для здоров'я. Навіть навпаки, їх використовували як цілющі препарати, а також вони цінувалися за їхнє гарне свічення. Уранове скло – приклад радіоактивного матеріалу, що використовується в декоративних цілях. Це скло світиться флуоресцентним зеленим світлом завдяки додаванню до його складу оксиду урану. Відсоток вмісту урану в цьому склі відносно малий і кількість радіації, що їм виділяється, невелика, тому уранове скло вважають відносно безпечним для здоров'я. З нього навіть виготовляли склянки, тарілки та інший посуд. Уранове скло цінується за його незвичайне свічення. Сонце випромінює ультрафіолет, тому уранове скло світиться і в сонячному світлі, хоча це свічення набагато більш виражене під лампами ультрафіолетового світла. При випромінюванні поглинаються фотони з більш високою енергією (ультрафіолет) та випромінюються фотони з нижчою енергією (зелений колір). Як ви переконалися, ці намисто можна використовувати для перевірки дозиметрів. Пакетик із намистом можна купити на eBay.com за пару доларів. Спочатку розглянемо деякі визначення. Існує безліч способів вимірювати радіацію, залежно від того, що ми хочемо дізнатися. Наприклад, можна виміряти загальну кількість радіації у цьому місці; можна знайти кількість радіації, яка порушує роботу біологічних тканин та клітин; чи кількість радіації, поглиненої тілом чи організмом, тощо. Тут ми розглянемо два способи виміру радіації. Загальна кількість радіації в середовищі, що вимірюється за одиницю часу, називають сумарною потужністю дози іонізуючого випромінювання. Кількість радіації, поглинену організмом за одиницю часу, називають потужністю поглиненої дози. Потужність поглиненої дози знаходять, використовуючи інформацію про сумарну потужність дози та параметри предмета, організму, або частини тіла, яка піддається випромінюванню. Ці параметри включають масу, щільність та об'єм. Значення поглиненої та експозиційної дози схожі на матеріали та тканини, які добре поглинають радіацію. Однак не всі матеріали – такі, тому часто поглинена та експозиційна дози радіації відрізняються, оскільки здатність предмета чи тіла поглинати радіацію залежить від матеріалу, з якого вони складаються. Так, наприклад, лист свинцю поглинає гамма-випромінювання значно краще ніж лист алюмінію тієї ж товщини. Нам відомо, що більша доза радіації, звана дозою гострого опромінення, викликає загрозу здоров'ю, і що вище ця доза - то вищий ризик здоров'ю. Нам також відомо, що радіація впливає різні клітини в організмі по-різному. Найбільше страждають від радіації клітини, які зазнають частого поділу, а також неспеціалізовані клітини. Так, наприклад, клітини в зародку, кров'яні клітини, і клітини репродуктивної системи найбільше схильні до негативного впливу радіації. У той же час, шкіра, кістки, і м'язові тканини менш схильні до впливу радіації. Але найменше радіація діє нервові клітини. Тому в деяких випадках загальний руйнівний вплив радіації на клітини, менш схильні до впливу радіації, менший, навіть якщо на них діє більша кількість радіації, ніж на клітини, більш схильні до впливу радіації. Відповідно до теорії радіаційного гормезису малі дози радіації, навпаки, стимулюють захисні механізми в організмі, і в результаті організм стає міцнішим, і менш схильний до захворювань. Необхідно зауважити, що ці дослідження знаходяться на початковій стадії, і поки що невідомо, чи вдасться отримати такі результати за межами лабораторії. Наразі ці експерименти проводять на тваринах і невідомо, чи відбуваються ці процеси в організмі людини. З етичних міркувань важко отримати дозвіл на такі дослідження за участю людей. Поглинена доза - величина відношення енергії іонізуючого випромінювання, поглиненої в даному обсязі речовини, до маси речовини в цьому обсязі. Поглинена доза є основною дозиметричною величиною та вимірюється в джоулях на кілограм. Ця одиниця називається грей. Раніше використовувалася позасистемна одиниця радий. Поглинена доза залежить не тільки від самої радіації, а й від матеріалу, який її поглинає: поглинена доза м'якого рентгенівського випромінювання в кістковій тканині може бути вчетверо більшою за поглинену дозу в повітрі. У той же час у вакуумі поглинена доза дорівнює нулю. Еквівалентна доза, що характеризує біологічний ефект опромінення людського організму іонізуючим випромінюванням, вимірюється у зівертах. Щоб зрозуміти різницю між дозою та потужністю дози, можна провести аналогію з чайником, у який наливають воду з-під крана. Об'єм води в чайнику - це доза, а швидкість наповнення, що залежить від товщини струмка води, - це потужність дози, тобто збільшення дози випромінювання в одиницю часу. Потужність еквівалентної дози вимірюється в зівертах на одиницю часу, наприклад, мікрозивертах на годину або мілізівертах на рік. Радіація переважно не помітна неозброєним оком, тому, щоб визначити наявність радіації, користуються спеціальними вимірювальними приладами. Один із широко використовуваних пристроїв - дозиметр на основі лічильника Гейгера-Мюллера. Лічильник складається з трубки, в якій підраховується кількість радіоактивних частинок, і дисплея, що відображає кількість цих частинок у різних одиницях, найчастіше - як кількість радіації за певний термін часу, наприклад, за годину. Прилади з лічильниками Гейгера часто видають короткі звукові сигнали, наприклад, клацання, кожен із яких означає, що підрахована нова випромінювана частка або кілька частинок. Цей звук можна вимкнути. Деякі дозиметри дозволяють вибрати частоту клацань. Наприклад, можна налаштувати дозиметр, щоб він видавав звук лише після кожної двадцятої порахованої частки або рідше. Крім лічильників Гейгера, в дозиметрах використовують інші датчики, наприклад сцинтиляційні лічильники, які дозволяють краще визначити, який вид радіації на даний момент переважає в навколишньому середовищі. Сцинтиляційні лічильники добре визначають як альфа, так і бета та гама випромінювання. Ці лічильники перетворюють енергію, що виділяється при випромінюванні у світло, який потім перетворюється у фотопомножувачі в електричний сигнал, який і вимірюється. Під час вимірів ці лічильники працюють із більшою поверхнею, ніж лічильники Гейгера, тому виміри проходять ефективніше. У іонізуючого випромінювання дуже висока енергія, і тому воно іонізує атоми та молекули біологічного матеріалу. В результаті від них відокремлюються електрони, що призводить до зміни їхньої структури. Ці зміни викликані тим, що іонізація послаблює чи руйнує хімічні зв'язки між частинками. Це пошкоджує молекули всередині клітин та тканин і порушує їхню роботу. У деяких випадках іонізація сприяє утворенню нових зв'язків. Порушення роботи клітин залежить від того, наскільки радіація пошкодила їхню структуру. У деяких випадках порушення не впливають на роботу клітин. Іноді робота клітин порушена, але пошкодження невеликі та організм поступово відновлює клітини у робочий стан. Подібні порушення нерідко трапляються й у процесі нормальної роботи клітин, у своїй клітини самі повертаються у норму. Тому якщо рівень радіації низький і порушення невеликі, цілком можливо відновлення клітин до їх нормального стану. Якщо ж рівень радіації високий, то клітинах відбуваються незворотні зміни. При незворотних змінах клітини або працюють не так, як повинні, або перестають працювати зовсім і відмирають. Ушкодження радіацією життєво важливих і незамінних клітин та молекул, наприклад молекул ДНК та РНК, білків чи ферментів викликає променеву хворобу. Пошкодження клітин може також викликати мутації, внаслідок яких у дітей пацієнтів, чиї клітини уражені можуть розвинутися генетичні захворювання. Мутації можуть також викликати надмірно швидке розподіл клітин в організмі пацієнтів - що, своєю чергою, збільшує ймовірність захворювання на рак. Сьогодні наші знання про вплив радіації на організм і про те, в яких умовах цей вплив посилюється, обмежені, тому що у розпорядженні дослідників є зовсім небагато матеріалу. Більшість наших знань заснована на дослідженнях історій хвороби жертв атомних бомбардувань Хіросіми та Нагасакі, а також жертв вибуху на Чорнобильській АС. Варто також зазначити, що деякі дослідження впливу радіації на організм, які проводили у 50-х – 70-х роках. минулого століття були неетичні і навіть нелюдські. Зокрема, це дослідження, що проводяться військовими у США та Радянському Союзі. Більшість цих експериментів було проведено на полігонах і в спеціально відведених зонах для випробування ядерної зброї, наприклад, на полігоні в Неваді, США, на радянському ядерному полігоні на Новій Землі, і на Семипалатинському випробувальному полігоні на нинішній території Казахстану. У деяких випадках експерименти проводили під час військових навчань, як, наприклад, під час Тоцьких військових навчань (СРСР, на нинішній території Росії) та під час військових навчань Desert Rock у штаті Невада, США. Під час цих навчань дослідники, якщо їх можна так назвати, вивчали вплив радіації на організм людини після атомних вибухів. З 1946 по 1960-ті експерименти щодо впливу радіації на організм проводили також у деяких американських лікарнях без відома та згоди хворих. Дякую за увагу! Якщо вам сподобалося це відео, будь ласка, не забудьте передплатити наш канал!

Природа іонізуючого випромінювання

Найбільш значущі такі типи іонізуючого випромінювання:

Короткохвильове електромагнітне випромінювання (потік фотонів високих енергій):
Потоки частинок:
- бета-часток (електронів та позитронів);
- протонів, мюонів та інших елементарних частинок;
- Іонів (уламків розподілу, що виникають при розподілі ядер), у тому числі альфа-частинок.

Джерела іонізуючого випромінювання

Спонтанний радіоактивний розпад радіонуклідів.
Термоядерні реакції, наприклад на Сонце.
Індуковані ядерні реакції в результаті потрапляння в ядро високоенергетичних елементарних частинок або злиття ядер.

Штучні джерела іонізуючого випромінювання:

Штучні радіонукліди.
Прискорювачі, елементарних, частинок (генерують потоки заряджених частинок, а також гальмівне, фотонне, випромінювання).
- Рентгенівський апарат як різновид прискорювачів, генерує гальмівне рентгенівське випромінювання.

Наведена радіоактивність

Багато стабільних атомів внаслідок опромінення та відповідної індукованої ядерної реакції перетворюються на нестабільні ізотопи. В результаті такого опромінення стабільна речовина стає радіоактивною, причому тип вторинного іонізуючого випромінювання відрізнятиметься від початкового опромінення. Найбільш яскраво такий ефект проявляється після нейтронного опромінення.

Ланцюжок ядерних перетворень

У процесі ядерного розпаду чи синтезу виникають нові нукліди, які можуть бути нестабільні. В результаті виникає ланцюжок ядерних перетворень. Кожне перетворення має свою можливість і свій набір іонізуючих випромінювань. В результаті інтенсивність та характер випромінювань радіоактивного джерела може значно змінюватися з часом.

Вимірювання іонізуючих випромінювань

Методи виміру

Історично першими датчиками іонізуючого випромінювання були хімічні світлочутливі матеріали, що використовуються у фотографії. Іонізуючі випромінювання засвічували фотопластинку, поміщену у світлонепроникний конверт. Однак від них швидко відмовилися через тривалість та витратність процесу, складність прояву та низьку інформативність.

Як датчики випромінювання в побуті та промисловості найбільшого поширення набули дозиметри на базі лічильників Гейгера. Лічильник Гейгера - газорозрядний прилад, в якому іонізація газу випромінюванням перетворюється на електричний струм між електродами. Як правило, такі прилади коректно реєструють лише гамма-випромінювання. Деякі прилади постачаються спеціальним фільтром, Що перетворює бета-випромінювання в гамма-кванти за рахунок гальмівного випромінювання Лічильники Гейгера погано селектують випромінювання з енергії, при цьому використовують інший різновид газорозрядного лічильника, т.зв. пропорційний лічильник .

Широке застосування у науці отримали сцинтилятори. Ці прилади перетворюють енергію випромінювання у видиме світло за рахунок поглинання випромінювання у спеціальній речовині. Спалах світла реєструється фотоелектронним помножувачем. Сцинтилятори добре поділяють випромінювання за енергіями.

Для дослідження потоків елементарних частинок застосовують безліч інших методів, що дозволяють повніше досліджувати їх властивості, наприклад бульбашкова камера, камера Вільсона.

Одиниці виміру

Ефективність взаємодіїіонізуючого випромінювання з речовиною залежить від типу випромінювання, енергії частинок і перерізу взаємодії опромінюваної речовини. Важливі показники взаємодії іонізуючого випромінювання з речовиною:

лінійна передача енергії (ЛПЕ), що показує, яку енергію випромінювання передає середовищі на одиниці довжини пробігу при одиничній щільності речовини.
поглинена доза випромінювання, що показує, яка енергія випромінювання поглинається в одиниці маси речовини.

Корпускулярне іонізуюче випромінювання також характеризується кінетичною енергією частинок. Для виміру цього параметра найбільш поширена позасистемна одиниця електровольт(російське позначення: еВ, міжнародне: eV). Як правило, радіоактивне джерело генерує частинки з певним спектром енергій. Датчики випромінювань також мають нерівномірну чутливість енергії частинок.

Властивості іонізуючих випромінювань

За механізмом взаємодії з речовиною виділяють безпосередньо потоки заряджених частинок і опосередковано-іонізуюче випромінювання (потоки нейтральних елементарних частинок - фотонів і нейтронів). За механізмом освіти - первинне (народжене у джерелі) та вторинне (утворене в результаті взаємодії випромінювання іншого типу з речовиною) іонізуюче випромінювання.

Енергія частинок іонізуючого випромінювання лежить у діапазоні від кількох сотень електронвольт (рентгенівське випромінювання, бета-випромінювання деяких радіонуклідів) до 1015 - 1020 і вище електронвольт (протони космічного випромінювання, для яких не виявлено верхньої межі енергії).

Довжина пробігу і здатність, що проникає, сильно відрізняються - від мікрометрів в конденсованому середовищі (альфа-випромінювання радіонуклідів, уламки поділу) до багатьох кілометрів (високоенергетичні мюони космічних променів).

Вплив на конструкційні матеріали

Тривале вплив корпускулярних випромінювань або фотонних випромінювань надвисоких енергій може суттєво змінювати властивості конструкційних матеріалів. Вивченням цих змін займається інженерна дисципліна радіаційне матеріалознавство. Розділ фізики, що займається дослідженням поведінки твердих тіл під опроміненням, отримав назву радіаційна фізика твердого тіла. Найбільш значущими типами радіаційних ушкоджень є:

руйнування кристалічної решітки внаслідок вибивання атомів із вузлів;
іонізація діелектриків;
Зміна хімічного складу речовин унаслідок ядерних реакцій.

Врахування радіаційних пошкоджень інженерних конструкцій найбільш актуальне для ядерних реакторів і напівпровідникової електроніки, розрахованої на роботу в умовах радіації.

Вплив на напівпровідники

Біологічна дія іонізуючих випромінювань

Різні типи іонізуючого випромінювання мають різний руйнівний ефект і різний спосіб впливу на біологічні тканини. Відповідно, одній і тій же поглиненій дозі відповідає різна біологічна ефективність випромінювання. Тому для опису впливу випромінювання на живі організми вводять поняття відносної, біологічної, ефективності, випромінювання, яка вимірюється за допомогою коефіцієнта якості. Для рентгенівського, гамма- та бета-випромінювань коефіцієнт якості прийнятий за 1. Для альфа-випромінювання та уламків ядер коефіцієнт якості 10…20. Нейтрони – 3…20 залежно від енергії. Для заряджених частинок біологічна ефективність прямо пов'язана з лінійною передачею енергії даного типу частинок (середня втрата енергії часткою на одиницю довжини пробігу частинки в тканині).

Одиниці виміру

Для врахування біологічного ефекту поглиненої дози була введена еквівалентна, поглинена доза іонізуючого випромінювання, чисельно рівна добутку поглиненої дози на коефіцієнт біологічної ефективності. В системі СІ ефективна та еквівалентна поглинена доза вимірюється в зівертах(російське позначення: Зв; міжнародне: Sv).

Раніше широко застосовувалася одиниця виміру еквівалентної дози бер(від біологічний еквівалент рентгена для гамма-випромінювання; російське позначення: бер; міжнародне: rem). Спочатку одиниця визначалася як доза іонізуючого випромінювання, що виробляє таку ж біологічну дію, як і доза рентгенівського або гамма-випромінювання, що дорівнює 1 Р. Після прийняття системи СІ під бером стали розуміти одиницю, що дорівнює 0,01 Дж/кг. 1 бер = 0,01 Зв = 100 ерг/г.

Крім біологічної ефективності, необхідно враховувати проникаючу здатність випромінювань. Наприклад, важкі ядра атомів і альфа-частинки мають вкрай малу довжину пробігу в скільки-небудь щільній речовині, тому радіоактивні альфа-джерела небезпечні при потраплянні всередину організму. Навпаки, гамма-випромінювання має значну проникаючу здатність.

Деякі радіоактивні ізотопи здатні вбудовуватись у процес обміну речовин живого організму, замінюючи неактивні елементи. Це призводить до утримання та накопичення радіоактивної речовини безпосередньо в живих тканинах, що суттєво збільшує небезпеку контакту. Наприклад, широко відомі йод-131, ізотопи стронцію, плутонію тощо. Для характеристики цього явища використовується поняття період напіввиведення ізотопу з організму.

Механізми біологічної дії

Пряма дія іонізуючих випромінювань - це пряме попадання в біологічні молекулярні структури клітин і рідкі (водні) середовища організму.

Основним джерелом інформації про стохастичні ефекти впливу іонізуючого випромінювання є дані спостережень за здоров'ям людей, які пережили атомні бомбардування або радіаційні аварії. Фахівці спостерігали 87 500 людей, які пережили атомні бомбардування. Середня доза їхнього опромінення склала 240 мілізіверт. При цьому приріст онкологічних захворювань за наступні роки становив 9%. При дозах менше 100 мілізіверт відмінностей між очікуваною та спостерігається в реальності захворюваністю ніхто у світі не встановив.

Гігієнічне нормування іонізуючих випромінювань

Нормування здійснюється за санітарними правилами та нормативами СанПін 2.6.1.2523-09 «Норми «радіаційної безпеки» (НРБ-99/2009)». Встановлюються дозові межі ефективної дози для наступних категорій осіб:

персонал - особи, які працюють із техногенними джерелами випромінювання (група А) або перебувають за умовами роботи у сфері їх впливу (група Б);
все населення, включаючи осіб з персоналу, поза сферою та умовами у їхній виробничій діяльності.

Основні межі доз та допустимі рівні опромінення персоналу групи Б дорівнюють чверті значень для персоналу групи А.

Ефективна доза для персоналу не повинна перевищувати за період трудової діяльності (50 років) 1000 мЗв, а для звичайного населення за все життя - 70 мЗв. Заплановане підвищене опромінення допускається тільки для чоловіків старше 30 років за їх добровільною письмовою згодою після інформування про можливі дози опромінення та ризик для здоров'я.

Іонізуюче випромінювання - це сукупність різних видів мікрочастинок і фізичних полів, що мають здатність іонізувати речовину, тобто утворювати в ньому електрично заряджені частинки - іони. Розрізняють декілька видів іонізуючих випромінювань: альфа-, бета-, гамма-випромінювання, а також нейтронне випромінювання.

Альфа-випромінювання

У формуванні позитивно заряджених альфа-частинок беруть участь 2 протони та 2 нейтрони, що входять до складу ядер гелію. Альфа-частинки утворюються при розпаді ядра атома і можуть мати початкову кінетичну енергію від 18 до 15 МеВ. Характерними особливостями альфа-випромінювання є висока іонізуюча та мала проникаюча здатність. Під час руху альфа-частинки дуже швидко втрачають свою енергію, і це обумовлює той факт, що її не вистачає навіть для подолання тонких пластмасових поверхонь. В цілому, зовнішнє опромінення альфа-частинками, якщо не брати до уваги високоенергійні альфа-частинки, отримані за допомогою прискорювача, не несе в собі жодної шкоди для людини, а ось проникнення частинок всередину організму може бути небезпечним для здоров'я., оскільки альфа-радіонукліди відрізняються великим періодом напіврозпаду і мають сильну іонізацію. У разі потрапляння всередину організму альфа-частинки часто можуть бути навіть небезпечнішими, ніж бета- та гамма-випромінювання.

Бета-випромінювання

Заряджені бета-частинки, швидкість яких близька до швидкості світла утворюються в результаті бета-розпаду. Бета-промені мають більшу проникаючу здатність, ніж альфа-промені - вони можуть викликати хімічні реакції, люмінесценцію, іонізувати гази, впливати на фотопластинки. Як захист від потоку заряджених бета-часток (енергією не більше 1МеВ) достатньо буде використовувати звичайну алюмінієву пластину завтовшки 3-5 мм.

Фотонне випромінювання: гамма-випромінювання та рентгенівське випромінювання

Фотонне випромінювання включає два види випромінювань: рентгенівське (може бути гальмівним і характеристичним) і гамма-випромінювання.

Найбільш поширеним видом фотонного випромінювання є дуже високою енергією при ультракороткій довжині хвилі гамма-частинки, які являють собою потік високоенергійних, не володіють зарядом фотонів. На відміну від альфа- і бета-променів гамма-частинки не відхиляються магнітними та електричними полями і мають значно більшу проникаючу здатність. У певних кількостях та за певної тривалості впливу гамма-випромінювання може викликати променеву хворобу, призвести до виникнення різних онкологічних захворювань. Перешкоджати поширенню потоку гамма-частинок можуть лише такі важкі хімічні елементи, як, наприклад, свинець, збіднений уран та вольфрам.

Нейтронне випромінювання

Джерелом виникнення нейтронного випромінювання можуть бути ядерні вибухи, ядерні реактори, лабораторні та промислові установки. Самі нейтрони є електрично нейтральні, нестабільні (період напіврозпаду вільного нейтрону становить близько 10 хвилин) частинки, які завдяки тому, що у них відсутній заряд, відрізняються великою проникаючою здатністю при слабкому ступені взаємодії з речовиною. Нейтронне випромінювання дуже небезпечне, тому для захисту від нього використовують ряд спеціальних, в основному водневмісних матеріалів. Найкраще нейтронне випромінювання поглинається звичайною водою, поліетиленом, парафіном, а також розчинами гідроксидів важких металів.

Як іонізуючі випромінювання впливають на речовини?

Усі види іонізуючих випромінювань у тому чи іншою мірою впливають різні речовини, але найсильніше воно виражено в гамма-частиц і в нейтронів. Так, при тривалому впливі можуть істотно змінити властивості різних матеріалів, змінити хімічний склад речовин, іонізувати діелектрики і руйнівний ефект на біологічні тканини. Природне радіаційне тло не завдасть людині особливої шкоди, проте при поводженні зі штучними джерелами іонізуючих випромінювань варто бути дуже обережними і вживати всіх необхідних заходів, щоб до мінімуму знизити рівень впливу випромінювання на організм.

Іонізуючі випромінювання- Потоки фотонів, а також заряджених або нейтральних частинок, взаємодія яких з речовиною середовища призводить до його іонізації. Іонізація відіграє важливу роль у розвитку радіаційно-індукованих ефектів, особливо у живій тканині. Середня витрата енергії на утворення однієї пари іонів порівняно мало залежить від виду І. і., що дозволяє судити за ступенем іонізації речовини про передану йому енергію І. в. Для реєстрації та аналізу І. в. інструментальними методами використовують іонізацію.

Джерела І. в. ділять на природні (природні) та штучні. Природними джерелами І. в. є космос і поширені у природі радіоактивні речовини (радіонукліди). У космосі формується та досягає Землі космічне випромінювання – корпускулярні потоки іонізуючого випромінювання. Первинне космічне випромінювання складається із заряджених частинок і фотонів, що відрізняються високою енергією. В атмосфері Землі первинне космічне випромінювання частково поглинається та ініціює ядерні реакції, в результаті яких утворюються радіоактивні атоми, що самі випускають І. і., тому космічне випромінювання у поверхні Землі відрізняється від первинного космічного випромінювання. Розрізняють три основні види космічного випромінювання: галактичне космічне випромінювання, сонячне космічне випромінювання та радіаційні пояси Землі. Галактичне космічне випромінювання є найбільш високоенергетичною складовою корпускулярного потоку в міжпланетному просторі і є ядрами хімічних елементів (переважно водню і гелію), прискорених до високих енергій; за своєю проникаючою здатністю цей вид космічного випромінювання перевершує всі види І. І., крім нейтрино. Для повного поглинання галактичного космічного випромінювання потрібен свинцевий екран товщиною близько 15 м. Сонячне космічне випромінювання є високоенергетичною частиною корпускулярного випромінювання Сонця і виникає при хромосферних спалахах вдень. У період інтенсивних сонячних спалахів густина потоку сонячного космічного випромінювання може у тисячі разів перевищити звичайний рівень густини потоку галактичного космічного випромінювання. Сонячне космічне випромінювання складається з протонів, ядер гелію та більш важких ядер. Сонячні протони високих енергій становлять найбільшу небезпеку в умовах космічного польоту (див. Космічна біологія та медицина ). Радіаційні пояси Землі сформувалися у навколоземному просторі за рахунок первинного космічного випромінювання та часткового захоплення його зарядженої компоненти магнітним полем Землі. Радіаційні пояси Землі складаються із заряджених частинок: електронів – в електронному поясі та протонів – у протонному. У радіаційних поясах встановлюється поле І. в. підвищеної інтенсивності, що враховують при запуску пілотованих космічних кораблів.

Природні, чи природні, радіонукліди мають різне походження; частина з них належить до радіоактивних сімейств, родоначальники яких (уран, торій) входять до складу порід, що становлять нашу планету, з періоду її утворення; деяка частина природних радіонуклідів є продуктом активації стабільних ізотопів космічним випромінюванням. Відмінним властивістю радіонуклідів є радіоактивність, тобто. мимовільне перетворення (розпад) атомних ядер, що призводить до зміни їхнього атомного номера та (або) масового числа. Швидкість радіоактивного розпаду, що характеризує активність радіонукліда, дорівнює кількості радіоактивних перетворень в одиницю часу.

Як одиниця радіоактивності Міжнародною системою одиниць (СІ) визначено беккерель ( Бк); 1 Бкдорівнює одному розпаду на секунду. Насправді застосовується також позасистемна одиниця активності кюрі ( Кі); 1 Кідорівнює 3,7× 10 10 розпадів за секунду, тобто. 3,7× 10 10 Бк. В результаті радіоактивних перетворень виникають заряджені та нейтральні частинки, що формують поле І. в.

По виду частинок, що входять до складу І. і., розрізняють альфа-випромінювання, бета-випромінювання, гамма-випромінювання, рентгенівське випромінювання, нейтронне випромінювання, протонне випромінювання та ін. Рентгенівське та гамма-випромінювання відносять до фотонних, або електромагнітних, І. і., проте інші види І. в. - До корпускулярних. Фотони – це «порції» (кванти) електромагнітних випромінювань. Їхня енергія виражається в електрон-вольтах. Вона у десятки тисяч разів перевищує енергію кванта видимого світла.

Альфа-випромінювання є потік альфа-часток, або ядер атомів гелію, що несуть позитивний заряд, рівний двом елементарним одиницям заряду. Альфа-частинки відносяться до сильно іонізуючих частинок, що швидко втрачають свою енергію при взаємодії з речовиною. З цієї причини альфа-випромінювання є слабопроникним і в медичній практиці використовується або для опромінення поверхні тіла, або альфа-випромінюючий радіонуклід вводиться безпосередньо в патологічне вогнище при внутрішньотканинної променевої терапії.

Нейтронне випромінювання - потік електрично нейтральних частинок (нейтронів), які виникають у деяких ядерних реакціях при взаємодії високоенергетичних елементарних частинок з речовиною, а також при розподілі важких ядер. Нейтрони передають частину своєї енергії ядрам атомів речовини середовища та ініціюють ядерні реакції. В результаті в опроміненому нейтронним потоком речовині виникають заряджені частинки різного виду, що іонізують речовину середовища, можуть утворюватися радіонукліди. Властивості нейтронного випромінювання та характер його взаємодії з живою тканиною визначаються енергією нейтронів.

Електронне випромінювання генерується спеціальними прискорювачами електронів (наприклад, бетатронами, лінійними прискорювачами) якщо пучок прискорених електронів виводиться назовні. Ці ж прискорювачі можуть бути джерелом гальмівного випромінювання - різновиду фотонного випромінювання, що виникає при гальмуванні прискорених електронів речовині спеціальної мішені прискорювача. Рентгенівське випромінювання, що використовується в медичній радіології, є також гальмівним випромінюванням електронів, прискорених в рентгенівській трубці.

Для опису поля І.

в. використовують фізичні величини, що визначають просторово-часовий розподіл випромінювання в речовині середовища. Найважливішими характеристиками поля І. в. є щільність потоку частинок та щільність потоку енергії. У загальному випадку щільність потоку частинок - це число частинок, що проникають в одиницю часу елементарну сферу, віднесене до площі поперечного перерізу цієї сфери. Щільність потоку енергії І. в. є синонімом поширеного практично терміна «інтенсивність випромінювання». Вона дорівнює щільності потоку частинок, помноженої на середню енергію однієї частинки, і характеризує швидкість перенесення енергії І. в. Одиницею вимірів інтенсивності І. в. в системі СІ є Дж/м 2 × с.

Максимально спрощена схема початкових етапів променевого ураження полягає у наступному. Слідом і насправді одночасно з передачею енергії І. в. атомам і молекулам опроміненого середовища (фізичний етап біологічної дії І. і.) в ній розвиваються первинні радіаційно-хімічні процеси, в основі яких лежать два механізми: прямий, коли молекули речовини зазнають змін при безпосередньому взаємодії з І. і., і непрямий, при якому змінювані молекули безпосередньо не поглинають енергію І. і., а отримують її шляхом передачі інших молекул. Внаслідок цих процесів утворюються вільні радикали та інші високореакційні продукти, що призводять до зміни життєво важливих макромолекул, а у фіналі – до кінцевого біологічного ефекту. У присутності кисню радіаційно-хімічні процеси інтенсифікуються (кисневий ефект), що за інших рівних обставин сприяє посиленню біологічної дії І. в. (Див. Радіомодифікація , Радіомодифікуючі агенти ). Слід мати на увазі, що зміни субстрату, що опромінюється, не є обов'язково остаточними і незворотними. Як правило, кінцевий результат у кожному конкретному випадку не може бути передбачений, тому що поряд з променевим ушкодженням може відбутися відновлення вихідного стану.

Вплив І. в. на живий організм прийнято називати опроміненням, хоча це не зовсім точно, бо опромінення організму може здійснюватися і будь-яким іншим видом неіонізуючого випромінювання (видимим світлом, інфрачервоним, ультрафіолетовим, високочастотним випромінюванням та ін.). Ефективність опромінення залежить від часу, під яким розуміють розподіл дози іонізуючого випромінювання в часі. Найбільш ефективно одноразове гостре опромінення за високої потужності дози І. в. Пролонговане хронічне або уривчасте (фракціоноване) опромінення в заданій дозі має меншу біологічну дію,

завдяки процесам пострадіаційного відновлення .

Біологічна дія І. в. значною мірою залежить з його якості, переважно визначається лінійною передачею енергії (ЛПЭ) - енергією, теряемой часткою на одиниці довжини її пробігу в речовині середовища. Залежно від значення ЛПЕ усі І. в. ділять на рідкіонізуючі (ЛПЕ менше 10 кеВ/мкм) і щільноіонізуючі (ЛПЕ понад 10 кеВ/мкм). Вплив різними видами І. в. в рівних поглинених дозах призводить до різних за величиною ефектів. Для кількісної оцінки якості випромінювання введено поняття відносної біологічної ефективності (ОБЕ), яку зазвичай оцінюють порівнянням дози І. і., що вивчається, що викликає певний біологічний ефект, з дозою стандартного І. і., що обумовлює такий же ефект. Умовно вважатимуться, що ВБЕ залежить лише від ЛПЭ і збільшується зі збільшенням останньої.

На якому б рівні – тканинному, органному, системному чи організмовому не розглядалася біологічна дія І. і., його ефект завжди визначається дією І. і. лише на рівні клітини. Детальне вивчення реакцій, що ініціюються в клітині І. і., становить предмет фундаментальних досліджень радіобіології . Слід зазначити, більшість реакцій, збуджуваних І. і., зокрема і така універсальна реакція, як затримка клітинного поділу, є тимчасової, минущої і позначається життєздатності опроміненої клітини. До реакцій такого типу – оборотних реакцій – належать також різні порушення метаболізму, у т.ч. пригнічення обміну нуклеїнових кислот та окисного фосфорилювання, злипання хромосом та ін. Оборотність цього типу променевих реакцій пояснюється тим, що вони є наслідком пошкодження частини множинних структур, втрата якої дуже швидко заповнюється або просто залишається непоміченою. Звідси й характерна риса цих реакцій: зі збільшенням дози І. в. зростає частка реагуючих особин (клітин), а величина, ступінь реакції (наприклад, тривалість затримки поділу) кожної опроміненої клітини.

Існують дві форми летальних реакцій, які згубні для діляться і малодиференційованих клітин: інтерфазна, при ній клітина гине незабаром після опромінення, принаймні до настання першого мітозу, і репродуктивна, коли уражена клітина гине не відразу після впливу І. і., а в процесі розподілу. Найбільш поширена репродуктивна форма летальних реакцій. Основною причиною загибелі клітин при ній є структурні ушкодження хромосом, що виникають під впливом опромінення.

Ці пошкодження легко виявляються при цитологічному дослідженні клітин на різних стадіях мітозу і мають вигляд хромосомних перебудов або хромосомних аберацій. Через неправильне з'єднання хромосом і просто втрату їх кінцевих фрагментів при розподілі нащадки такої пошкодженої клітини безсумнівно загинуть відразу ж після даного поділу або в результаті двох-трьох наступних мітозів (залежно від значущості втраченого генетичного матеріалу для життєздатності клітини). Виникнення структурних ушкоджень хромосом - процес ймовірності, переважно пов'язані з утворенням подвійних розривів у молекулі ДНК, тобто. з нерепарованими ушкодженнями життєво важливих клітинних макромолекул. У зв'язку з цим, на відміну від розглянутих вище оборотних клітинних реакцій, зі збільшенням дози І. в. зростає число (частка) клітин із летальним ушкодженням геному, суворо описувана кожному за виду клітин у координатах «доза - ефект». В даний час розроблені спеціальні методи виділення клоногенних клітин з різних тканин in vivo та їх вирощування in vitro, за допомогою чого після побудови відповідних дозових кривих виживання кількісно оцінюють радіочутливість органів, що вивчаються, і можливості її зміни в потрібному напрямку. Крім того, підрахунок числа клітин з хромосомними абераціями на спеціальних препаратах використовують з метою біологічної дозиметрії для оцінки радіаційної обстановки, наприклад, на борту космічного корабля, а також для визначення ступеня тяжкості та прогнозу гострої променевої хвороби.

Описані променеві реакції клітин лежать в основі безпосередніх ефектів, що виявляються у перші години, дні, тижні та місяці після загального опромінення організму або локального опромінення окремих сегментів тіла. До них відносяться, наприклад, променеві, різні прояви гострої променевої хвороби (лейкопенія, аплазія кісткового мозку, геморагічний синдром, ураження кишечника), стерильність (тимчасова або постійна, залежно від дози І. і.).

Через тривалий час (місяці та роки) після опромінення розвиваються віддалені наслідки місцевого та загального радіаційного впливу. До них відносяться скорочення тривалості життя, виникнення злоякісних новоутворень та радіаційна. Патогенез віддалених наслідків опромінення більшою мірою пов'язують із пошкодженням тканин, що характеризуються низьким рівнем проліферативної активності, з яких складається більшість органів тварин та людини. Глибоке знання механізмів біологічної дії І. в. необхідно, з одного боку, розробки способів протипроменевого захисту та патогенетичного лікування радіаційних уражень, а з іншого - для пошуку шляхів спрямованого посилення променевого впливу при радіаційно-генетичних роботах та інших аспектах радіаційної біотехнології або при променевій терапії злоякісних новоутворень за допомогою радіомодифікуючих агентів. Крім того, розуміння механізмів біологічної дії І. в. необхідно лікареві на випадок екстреного вживання адекватних заходів забезпечення радіаційної безпеки персоналу та населення при аваріях на атомних електростанціях та інших підприємствах атомної промисловості.