Іонізуюче випромінювання впливає його організм. Вплив на організм іонізуючих випромінювань

51. Іонізуючі випромінювання. Види іонізуючих випромінювань; основні характеристики.

ІІ діляться на 2 види:

Корпускулярне випромінювання

- 𝛼-випромінювання є потік ядер гелію, що випускаються речовиною при радіоактивному розпаді або при ядерних реакціях;

- 𝛽-випромінювання - потік електронів або позитронів, що виникають при радіоактивному розпаді;

Нейтронне випромінювання (При пружних взаємодіях відбувається звичайна іонізація речовини. При непружних взаємодіях виникає вторинне випромінювання, яке може складатися як із заряджених частинок, так і квантів).

2. Електромагнітне випромінювання

- 𝛾-випромінювання - це електромагнітне (фотонне) випромінювання, що випускається при ядерних перетвореннях або взаємодії частинок;

Рентгенівське випромінювання - виникає в середовищі, що оточує джерело -випромінювання, в рентгенівських трубках.

Характеристики ІІ: енергія (МеВ); швидкість (км/с); пробіг (у повітрі, у живій тканині); іонізуюча здатність (пар іонів на 1 см шляху в повітрі).

Найнижча іонізуюча здатність у α-випромінювання.

Заряджені частинки призводять до прямої, сильної іонізації.

Активність (А) радіоактивного в-ва – кількість спонтанних ядерних перетворень (dN) у цій речовині за малий проміжок часу (dt):

1 Бк (беккерель) дорівнює одному ядерному перетворенню на секунду.

52. Іонізуючі випромінювання. Дози іонізуючих випромінювань та одиниці їх виміру.

Іонізуюче випромінювання (ІІ) – це випромінювання, взаємодія якої із середовищем призводить до утворення зарядів протилежних знаків. Виникає іонізуюче випромінювання при радіоактивному розпаді, ядерних перетвореннях, а також за взаємодії заряджених частинок, нейтронів, фотонного (електромагнітного) випромінювання з речовиною.

Доза випромінювання- Величина, що використовується для оцінки впливу іонізуючого випромінювання.

Експозиційна доза(характеризує джерело випромінювання за ефектом іонізації):

Експозиційна доза на робочому місці під час роботи з радіоактивними речовинами:

де А-активність джерела [мКі], К-гамма-постійна ізотопу [Рсм2/(чмКі)], t - час опромінення, r - відстань від джерела до робочого місця [см].

Потужність дози(інтенсивність опромінення) – збільшення відповідної дози під впливом даного випромінювання за од. часу.

Потужність експозиційної дози [ргод -1].

Поглинена дозапоказує, яка кількість енергії ІІ поглинена од. маси опромінюваного в-ва:

Д погл. = Д експ. До 1

де К 1 - коефіцієнт, що враховує вид опромінюваної речовини

Поглащ. доза, Грей, [Дж/кг] = 1 Грей

Еквівалентна дозахар-ет хронічне опромінення випромінюванням довільного складу

Н = Д Q [Зв] 1 Зв = 100 бер.

Q – безрозмірний коефіцієнт, що зважує, для даного виду випромінювання. Для рентгенівського та -випромінювання Q=1, для альфа-, бета-часток та нейтронів Q=20.

Ефективна еквівалентна дозахар-ет чутливість разл. органів та тканин випромінювання.

Опромінення неживих об'єктів – Поглащ. доза

Опромінення живих об'єктів – Еквів. доза

53. Дія іонізуючих випромінювань(ІІ) на організм. Зовнішнє та внутрішнє опромінення.

Біологічний ефект ІІ заснований на іонізації живої тканини, що призводить до розриву молекулярних зв'язків та зміни хімічної структури різних сполук, що призводить до зміни ДНК клітин та їхньої подальшої загибелі.

Порушення процесів життєдіяльності організму виявляється у таких розладах як

Гальмування функцій кровотворних органів,

Порушення нормальної згортання крові та підвищення крихкості кровоносних судин,

Розлад діяльності шлунково-кишкового тракту,

Зниження опірності інфекціям,

Виснаження організму.

Зовнішнє опромінення відбувається тоді, коли джерело радіації нах-ся поза організмом людини і відсутні шляхи їх потрапляння всередину.

Внутрішнє опромінення походить. тоді, коли джерело ІІ нах-ся всередині людини; при цьому внутр. опромінення також небезпечне близькістю джерела ІІ до органів та тканин.

Порогові ефекти (Н > 0,1 Зв/рік) залежать від дози ІІ, виникають при дозах опромінення протягом усього життя

Променева хвороба - це захворювання, яке хар-ся симптомами, що виникають при дії ІІ, такими як зниження кровотворної здатності, розлад шлунково-кишкового тракту, зниження імунітету.

Ступінь променевої хвороби залежить від дози випромінювання. Найважчою явл-ся четвертий ступінь, що виникає при впливі ІІ дозою більше 10 Грей. Хронічні променеві поразки, зазвичай, викликаються внутрішнім опроміненням.

Безпорогові (стахастичні) ефекти виявляються при дозах Н<0,1 Зв/год, вероятность возникновения которых не зависит от дозы излучения.

До стахастичним ефектам відносять:

Зміни соматичні

Зміни імунні

Зміни генетичні

Принцип нормування - Тобто. неперевищення допустимих меж індивід. Доз опромінення від усіх джерел ІІ.

Принцип обґрунтування - Тобто. заборона всіх видів діяльності по исп-ю ист-ков ІІ, у яких отримана людини і суспільства користь вбирається у ризик можливого шкоди, заподіяної додатково до природного радиац. фактом.

Принцип оптимізації - Підтримка на можливо низькому і досяжному рівні з урахуванням економіч. та соц. факторів індивід. доз опромінювання-я та числа опромінених осіб при використанні джерела ІІ.

СанПіН 2.6.1.2523-09 «Норми радіаційної безпеки».

Відповідно до цього документа виділяють 3 гр. осіб:

гр.А - Це особи, непоср. працюючі з техногенними джерелами ІІ

гр .Б - Це особи, усл-ия роботи кіт нах-ся в непоср. Бризи від іст-ка ІІ, але деят. даних осіб непоср. з іст-ком не пов'язано.

гр . - Це все інше населення, вкл. осіб гр. А і Б поза їхньою виробничою діяльністю.

Основна дозова межа вуст. з ефективної дози:

Для осіб гр. 20мЗвна рік у порівн. за послід. 5 років, але не більше 50 мЗвна рік.

Для осіб гр. 1мЗвна рік у порівн. за послід. 5 років, але не більше 5 мЗвна рік.

Для осіб гр. не повинні перевищувати ¼ значень для персоналу гр.

На випадок НС, викликаної радіац.аварією існує т.зв. пікове підвищене опромінення, кіт. дозволяється лише у випадках, коли немає возм-ти вжити заходів що виключають шкоду організму.

Застосування таких доз М.Б. виправдано лише порятунком життя людей і запобіганням аваріям, доп-ся лише чоловікам старше 30 років за добровільному письмовій угоді.

М/ди захисту від ІІ:

Захист кіл-вом

Захист часом

Захист расст-ем

Зонування

Дистанційне керування

Екранування

Для захисту відγ -випромінювання:металлич. екрани, виконані з великою атомною вагою (W, Fe), а також з бетону, чавуну.

Для захисту від β-випромінювання: ісп-ють матеріали з малою атомною масою (алюміній, плексиглаз).

Для захисту від α-випромінювань: ісп-ють метали, що містять Н2 (вода, парафін, і т.д.)

Товщина екрану К = Ро/Рдоп, Ро - потужн. дози, виміряна на рад. місці; Рдоп - гранично допустима доза.

Зонування – розподіл території на 3 зони: 1) укриття; 2) об'єкти та приміщення, в яких можуть нах-ся люди; 3) зона пост. перебування людей.

Дозиметричний контроль ґрунтується на ісп-ії слід. методів: 1. Іонізаційний 2. Фонографічний 3. Хімічний 4. Калориметричний 5. Сцинтиляційний.

Основні прилади , Ісп-і для дозиметрич. контролю:

Рентгенометр (для вимір-я потужн. експ. Дози)

Радіометр (для вимірювання щільності потоків ІІ)

Індивід. дозиметри (для вимірювання експозиції. або поглиненої дози).

Людина піддається впливу іонізуючого випромінювання повсюдно. Для цього необов'язково потрапляти в епіцентр ядерного вибуху, достатньо опинитися під сонцем, що пить, або провести рентгенологічне дослідження легень.

Іонізуюче випромінювання – це потік променевої енергії, що утворюється під час реакцій розпаду радіоактивних речовин. Ізотопи, здатні підвищити радіаційний фонд, знаходяться у земній корі, у повітрі, людині радіонукліди можуть потрапляти в організм через шлунково-кишковий тракт, дихальну систему та шкірні покриви.

Мінімальні показники радіаційного фону не становлять загрози для людини. По-іншому, якщо іонізуюче випромінювання перевищує допустимі норми. Організм миттєво не відреагує на шкідливі промені, але через роки з'являться патологічні зміни, які можуть призвести до плачевних наслідків, аж до смерті.

Що таке іонізуюче випромінювання?

Звільнення шкідливого випромінювання утворюється після хімічного розпаду радіоактивних елементів. Найпоширенішими є гамма-, бета-і альфа-промені. Потрапляючи в організм, випромінювання руйнівно впливає на людину. Усі біохімічні процеси порушуються, перебуваючи під впливом іонізації.

Види випромінювання:

1. Промені типу альфа мають підвищену іонізацію, але мізерну проникаючу здатність. Альфа-випромінювання потрапляє на шкіру людини, проникаючи на відстань менше одного міліметра. Являє собою пучок із вивільнених ядер гелію.
2. У бета-променях рухаються електрони чи позитрони, у повітряному потоці вони здатні подолати відстань до кількох метрів. Якщо поблизу джерела з'явиться людина, бета-випромінювання проникне глибше, ніж альфа-, але іонізуючі здібності цього виду набагато менше.
3. Одне з найбільш високочастотних електромагнітних випромінювань є різновид гамма-, яке має підвищену здатність проникнення, але дуже маленькою іонізуючою дією.
4. характеризується короткими електромагнітними хвилями, що виникають при контакті бета-променів із речовиною.
5. Нейтронне – високопроникні пучки променів, що складаються із незаряджених частинок.

Звідки береться випромінювання?

Джерелами іонізуючих випромінювань можуть стати повітря, вода та продукти харчування. Шкідливі промені зустрічаються в природі або створюються штучно для медичних чи промислових цілей. У навколишньому середовищі завжди є радіація:

• виходить із космосу і становить більшу частину від загального відсотка випромінювання;
• радіаційні ізотопи вільно перебувають у звичних природних умовах, містяться у гірських породах;
• радіонукліди потрапляють до організму з їжею чи повітряним шляхом.

Штучне випромінювання створено в умовах науки, що розвивається, вчені змогли відкрити унікальність рентгенівських променів, за допомогою яких можлива точна діагностика багатьох небезпечних патологій, у тому числі і інфекційних захворювань.

У промисловому масштабі використовується іонізуюче випромінювання у діагностичних цілях. Люди, які працюють на подібних підприємствах, незважаючи на всі заходи безпеки, які застосовуються за санітарними вимогами, перебувають у шкідливих та небезпечних умовах праці, які несприятливо позначаються на здоров'ї.

Що відбувається з людиною при іонізуючому випромінюванні?

Руйнівний вплив іонізуючого випромінювання на організм людини пояснюється здатністю радіоактивних іонів вступати в реакцію зі складовими клітин. Загальновідомо, що людина на вісімдесят відсотків складається із води. При опроміненні вода розкладається і в клітинах внаслідок хімічних реакцій утворюється перекис водню та гідратний оксид.

Надалі відбувається окислення в органічних сполуках організму, унаслідок чого клітини починають руйнуватися. Після патологічного взаємодії людини порушується обмін речовин на клітинному рівні. Наслідки можуть бути оборотними, коли контакт з випромінюванням був незначним, і незворотними при тривалому опроміненні.

Вплив на організм може проявлятися у формі променевої хвороби, коли уражені всі органи, радіоактивні промені можуть викликати генні мутації, які передаються у спадок у вигляді каліцтв або важких захворювань. Непоодинокі випадки переродження здорових клітин на ракові з подальшим розростанням злоякісних пухлин.

Наслідки можуть виникнути не відразу після взаємодії з іонізуючим випромінюванням, а через десятки років. Тривалість безсимптомного перебігу безпосередньо залежить від ступеня та часу, протягом якого людина отримувала радіоактивне опромінення.

Біологічні зміни при дії променів

Вплив іонізуючого випромінювання тягне за собою значні зміни в організмі в залежності від обширності ділянки шкірних покривів, що піддається впровадженню променевої енергії, часу, протягом якого випромінювання залишається активним, а також стану органів та систем.

Щоб позначити силу випромінювання за певний період, одиницею виміру прийнято вважати Рад. Залежно від величини пропущених променів у людини можуть розвинутись такі стани:

• до 25 рад – загальне самопочуття не змінюється, людина почувається добре;
• 26 – 49 рад – стан загалом задовільний, при такому дозуванні кров починає змінювати свій склад;
• 50 – 99 рад – постраждалий починає відчувати загальне нездужання, втому, поганий настрій, у крові з'являються патологічні зміни;
• 100 – 199 рад – опромінений перебуває у поганому стані, найчастіше людина не може працювати через погіршення здоров'я;
• 200 - 399 рад - велика доза випромінювання, яка розвиває численні ускладнення, а іноді призводить до летального результату;
• 400 - 499 радий - половина людей, які потрапили в зону з такими значеннями радіації, помирають від патологій, що пустували;
• опромінення більше 600 рад не дає шансу на благополучний кінець, смертельна хвороба забирає життя всіх постраждалих;
• одноразове отримання дози випромінювання, яка у тисячі разів більша за допустимі цифри – гинуть усі безпосередньо під час катастрофи.

Вік людини відіграє велику роль: найбільш сприйнятливі до негативного впливу іонізуючої енергії діти та молоді люди, які не досягли двадцятип'ятирічного віку. Отримання великих доз радіації під час вагітності можна порівняти з опроміненням у ранньому дитячому віці.

Патології головного мозку виникають лише, починаючи з середини першого триместру, з восьмого тижня та до двадцять шостого включно. Ризик виникнення ракових утворень у плода значно зростає при несприятливому радіаційному фоні.

Чим загрожує потрапляння під вплив іонізуючих променів?

Одночасне або регулярне попадання радіації в організм має властивість до накопичення та наступних реакцій через деякий період часу від кількох місяців до десятиліть:

• неможливість зачати дитини, дане ускладнення розвивається як у жінок, так і у чоловічої половини, роблячи їх стерильними;
• розвиток аутоімунних захворювань нез'ясованої етіології, зокрема розсіяного склерозу;
• променева катаракта, що веде до втрати зору;
• поява ракової пухлини – одна з найчастіших патологій із видозміною тканин;
• захворювання імунного характеру, що порушують звичну роботу всіх органів та систем;
• людина, що зазнає випромінювання, живе набагато менше;
• розвиток генів, що мутують, які викличуть серйозні вади в розвитку, а також поява в ході розвитку плоду аномальних каліцтв.

Віддалені прояви можуть розвинутись безпосередньо у опроміненого індивідуума або передатися у спадок і виникати у наступних поколінь. Безпосередньо у хворого місця, через яке проходили промені, виникають зміни, при яких тканини атрофуються та ущільнюються з появою вузликів множинного характеру.

Даний симптом може торкнутися шкірних покривів, легень, кровоносних судин, нирок, клітин печінки, хрящової та сполучної тканини. Групи клітин стають нееластичні, грубіють і втрачають здатність виконувати своє призначення в організмі людини з променевою хворобою.

Променева хвороба

Одне з найгрізніших ускладнень, різні етапи розвитку якого можуть призвести до смерті потерпілого. Захворювання може мати гостру течію при одночасному опроміненні або хронічний процес при постійному знаходженні в зоні радіації. Патологія характеризується стійкою зміною всіх органів та клітин та акумуляцією патологічної енергії в організмі хворого.

Проявляється недуга наступними симптомами:

• загальна інтоксикація організму з блюванням, діареєю та підвищеною температурою тіла;
• з боку серцево-судинної системи відзначається розвиток гіпотонії;
• людина швидко втомлюється, можливе виникнення колапсів;
• при великих дозах впливу шкіра червоніє і покривається синіми плямами в ділянках, які відчувають брак постачання кисню, тонус м'язів знижується;
• Другою хвилею симптоматики є тотальне випадання волосся, погіршення самопочуття, свідомість залишається сповільненою, спостерігається загальна нервозність, атонія м'язової тканини, порушення в головному мозку, здатні викликати помутніння свідомості та набряк мозку.

Як захиститись від опромінення?

Визначення ефективного захисту від шкідливих променів лежить в основі профілактики ураження людини, щоб уникнути появи негативних наслідків. Щоб урятуватися від опромінення необхідно:

1. Скоротити час впливу елементів розпаду ізотопів: людина не повинна знаходитись у небезпечній зоні тривалий період. Наприклад, якщо людина працює на шкідливому виробництві, перебування працівника на місці потоку енергії має скоротитися до мінімуму.
2. Збільшити відстань від джерела, зробити це можливо при використанні множинних інструментів та засобів автоматизації, що дозволяють виконувати роботу на значній відстані від зовнішніх джерел з іонізуючою енергією.
3. Зменшити площу, яку потраплять промені, необхідно за допомогою захисних засобів: костюмів, респіраторів.

Вплив радіації на людину залежить від кількості енергії іонізуючого випромінювання, що поглинається тканинами людини. Кількість енергії, яка поглинається одиницею маси тканини, називається поглиненою дозою. Одиницею виміру поглиненої дози є грей(1 Гр = 1 Дж/кг). Часто поглинену дозу вимірюють у раді(1 Гр = 100 рад).

Проте як поглинена доза визначає вплив радіації на людини. Біологічні наслідки залежить від виду радіоактивного випромінювання. Наприклад, альфа-випромінювання в 20 разів небезпечніше, ніж гамма- або бета-випромінювання.

Біологічна небезпека випромінювання визначається коефіцієнтом якостіК. При множенні поглиненої дози на коефіцієнт якості випромінювання виходить доза, що визначає небезпеку випромінювання для людини, яка отримала назву еквівалентний.

Еквівалентна дозамає спеціальну одиницю виміру. зіверт(Зв). Часто для вимірювання еквівалентної дози використовується дрібніша одиниця. бер(Біологічний еквівалент рада), 1 Зв = 100 бер. Отже, основними параметрами радіації є такі (табл. 1).

Таблиця. 1. Основні параметри радіації

Експозиційна та еквівалентна дози радіації

Для кількісної оцінки іонізуючої дії рентгенівського та гамма-випромінювання у сухому атмосферному повітрі використовується поняття «експозиційна доза»- Відношення повного заряду іонів одного знака, що виникають в малому обсязі повітря, до маси повітря в цьому обсязі. За одиницю цієї дози беруть кулон на кілограм (Кл/кг). Застосовується також позасистемна одиниця – рентген (Р).

Кількість енергії випромінювання, поглинена одиницею маси тіла, що опромінюється (тканинами організму), називається поглиненою дозоюі вимірюється у системі СІ у Греях (Гр). Грей -доза випромінювання, при якій опроміненій речовині масою 1 кг передається енергія іонізуючого випромінювання 1 Дж.

Ця доза не враховує, який вид випромінювання вплинув на організм людини. Якщо зважити на цей факт, то дозу слід помножити на коефіцієнт, що відображає здатність випромінювання даного виду пошкоджувати тканини організму. Перераховану таким чином дозу називають еквівалентною дозою:її вимірюють у системі СІ в одиницях, званих зівертами(Зв).

Доза ефективна- величина, яка використовується як міра ризику виникнення віддалених наслідків опромінення всього тіла людини та окремих її органів з урахуванням їхньої радіочутливості. Вона являє собою суму творів еквівалентної дози в органі на відповідний коефіцієнт, що зважує, для даного органу або тканини. Ця доза також вимірюється в зівертах.

Спеціальна одиниця еквівалентної дози - бер -поглинена доза будь-якого виду випромінювання, що викликає рівний біологічний ефект із дозою в 1 рад рентгенівського випромінювання. Радий -спеціальна одиниця поглиненої дози залежить від властивостей випромінювання та поглинаючого середовища.

Поглинена, еквівалентна, ефективна та експозиційна дози, віднесені до одиниці часу, називаються потужністювідповідних доз.

Умовний зв'язок системних одиниць:

100 Рад = 100 Бер = 100 Р = 13 В = 1 Гр.

Біологічна дія випромінювання залежить від кількості утворених пар іонів або від пов'язаної з ним величини - поглиненої енергії.

Іонізація живої тканини призводить до розриву молекулярних зв'язків та зміни хімічної структури різних сполук. Зміна хімічного складу значної кількості молекул призводить до загибелі клітин.

Під впливом випромінювань живої тканини відбувається розщеплення води на атомарний водень Нта гідроксильну групу ВІН, які, володіючи високою активністю, вступають у поєднання з іншими молекулами тканини та утворюють нові хімічні сполуки, не властиві здоровій тканині. В результаті нормальний перебіг біохімічних процесів та обмін речовин порушується.

Під впливом іонізуючих випромінювань в організмі відбуваються гальмування функцій кровотворних органів, порушення нормальної згортання крові та збільшення крихкості кровоносних судин, розлад діяльності шлунково-кишкового тракту, виснаження організму, зниження опірності організму інфекційним захворюванням, збільшення кількості лейкоцитів (лейкоцитів).

Вплив іонізуючого випромінювання на організм людини

В організмі людини радіація викликає ланцюжок оборотних та незворотних змін. Пусковим механізмом впливу є процеси іонізації та збудження молекул та атомів у тканинах. Важливу роль формуванні біологічних ефектів грають вільні радикали Н+ і ОН-, що утворюються в процесі радіолізу води (в організмі міститься до 70% води). Маючи високу хімічну активність, вони вступають у хімічні реакції з молекулами білка, ферментів та інших елементів біологічної тканини, залучаючи до реакції сотні і тисяч молекул, не порушених випромінюванням, що призводить до порушення біохімічних процесів в організмі. Під впливом радіації порушуються обмінні процеси, уповільнюється та припиняється зростання тканин, виникають нові хімічні сполуки, нс властиві організму (токсини). А це, у свою чергу, впливає на процеси життєдіяльності окремих органів і систем організму: порушуються функції кровотворних органів (червоного кісткового мозку), збільшується проникність і крихкість судин, відбувається розлад шлунково-кишкового тракту, знижується опірність організму (слабшає імунна система людини), відбувається його виснаження, переродження нормальних клітин у злоякісні (ракові) та ін.

Іонізуюче випромінювання викликає поломку хромосом, після чого відбувається з'єднання розірваних кінців у нові поєднання. Це призводить до зміни генного апарату людини. Стійкі зміни хромосом призводять до мутацій, які негативно впливають на потомство.

Перелічені ефекти розвиваються в різні часові рамки: від секунд до багатьох годин, днів, років. Це залежить від отриманої дози та часу, протягом якого вона була отримана.

Гостра променева поразка (гостра променева хвороба)виникає тоді, коли людина протягом кількох годин чи навіть хвилин отримує значну дозу. Прийнято розрізняти кілька ступенів гострого променевого ураження (табл. 2).

Таблиця 2. Наслідки гострого променевого ураження

Ці градації дуже приблизні, оскільки залежить від індивідуальних особливостей кожного організму. Наприклад, спостерігалися випадки загибелі людей та при дозах менше 600 бер, зате в інших випадках вдавалося врятувати людей та при дозах понад 600 бер.

Гостра променева хвороба може виникнути у працівників або населення при аваріях на об'єктах ЯТЦ, інших об'єктах, що використовують іонізуючі випромінювання, а також при атомних вибухах.

Хронічне опромінення (хронічна променева хвороба)виникає при опроміненні людини невеликими дозами протягом багато часу. При хронічному опроміненні малими дозами, у тому числі і від радіонуклідів, що потрапили всередину організму, сумарні дози можуть бути дуже великими. Ушкодження, що наноситься організму, принаймні частково, відновлюється. Тому доза в 50 бер, що приводить при одноразовому опроміненні до хворобливих відчуттів, при хронічному опроміненні, що розтягнений у часі на 10 і більше років, до видимих ​​явищ не призводить.

Ступінь впливу радіації залежить від того, чи є опромінення. зовнішнімабо внутрішнім(опромінення при попаданні радіонукліда всередину організму). Внутрішнє опромінення можливе при вдиханні забрудненого радіонуклідами повітря, заковтуванні зараженої питної води та їжі, при проникненні через шкіру. Деякі радіонукліди інтенсивно поглинаються та накопичуються в організмі. Наприклад, радіоізотопи кальцію, радію, стронцію накопичуються в кістках, радіоізотопи йоду — у щитовидній залозі, радіоізотопи рідкісноземельних елементів ушкоджують печінку, радіоізотопи цезію, рубідії пригнічують кровотворну систему, ушкоджують сім'яники, викликають пухлини м'яких тканин. При внутрішньому опроміненні найбільш небезпечні альфа-випромінюючі радіоізотопи, тому що альфа-частка має через свою велику масу дуже високу іонізуючу здатність, хоча її проникаюча здатність не велика. До таких радіоізотопів відносяться ізотопи плутонію, полонію, радію, радону.

Нормування іонізуючого випромінювання

Гігієнічне нормування іонізуючого випромінюванняздійснюється за СП 2.6.1-758-99. Норми радіаційної безпеки (НРБ-99). Встановлюються дозові межі еквівалентної дози для наступних категорій осіб:

• персонал - особи, які працюють із джерелами радіації (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.

У табл. 3. наведено основні дозові межі опромінення. Основні дозові межі опромінення персоналу і населення, зазначені в таблиці, не включають дози від природних і медичних джерел іонізуючого випромінювання, а також дози, отримані в результаті радіаційних аварій. На ці види опромінення НРБ-99 встановлюються спеціальні обмеження.

Таблиця 3. Основні дозові межі опромінення (витяг з НРБ-99)

* Дози опромінення, як і решта допустимих похідних рівнів персоналу групи Б, повинні перевищувати 1/4 значень для персоналу групи А. Далі всі нормативні значення категорії персоналу наводяться лише групи А.

** Належить до середнього значення в покривному шарі товщиною 5 мг/см 2 . На долонях товщина покривного шару – 40 мг/см 2 .

Крім дозових меж опромінення в НРБ-99 встановлюються допустимі рівні потужності дози при зовнішньому опроміненні, межі річного надходження радіонуклідів, допустимі рівні забруднення робочих поверхонь тощо, які є похідними від основних дозових меж. Числові значення допустимого рівня забруднення робочих поверхонь наведено у табл. 4.

Таблиця 4. Допустимі рівні загального радіоактивного забруднення робочих поверхонь, частинок/(см 2 . хв) (витяг з НРБ-99)

Для низки категорій персоналу встановлюються додаткові обмеження. Наприклад, для жінок віком до 45 років еквівалентна доза, що припадає на нижню частину живота, не повинна перевищувати 1 мЗв на місяць.

При встановленні вагітності жінок із персоналу роботодавці зобов'язані переводити їх на іншу роботу, не пов'язану з випромінюванням.

Для учнів віком до 21 року, які проходять навчання з джерелами іонізуючого випромінювання, приймаються дозові межі, встановлені особам із населення.

Іонізуюче випромінювання- це будь-яке випромінювання, що викликає іонізацію середовища , тобто. перебіг електричних струмів у цьому середовищі, в тому числі і в організмі людини, що часто призводить до руйнування клітин, зміни складу крові, опіків та інших тяжких наслідків.

Джерела іонізуючих випромінювань

Джерелами іонізуючих випромінювань є радіоактивні елементи та його ізотопи, ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок та інших. Рентгенівські установки і високовольтні джерела постійного струму ставляться до джерел рентгенівського випромінювання. Тут слід зазначити, що за нормального режиму їх експлуатації радіаційна небезпека незначна. Вона настає при виникненні аварійного режиму і може виявляти себе при радіоактивному зараженні місцевості.

Істотну частину опромінення населення одержує від природних джерел радіації: з космосу та від радіоактивних речовин, що перебувають у земній корі. Найбільш вагомим із цієї групи є радіоактивний газ радон, що залягає практично у всіх ґрунтах і постійно виділяється на поверхню, а головне, що проникає у виробничі та житлові приміщення. Він майже не проявляє себе, тому що не має запаху і безбарвний, що ускладнює його виявлення.

Іонізуючі випромінювання поділяються на два види: електромагнітне (гама-випромінювання та рентгенівське випромінювання) і корпускулярне, що являє собою a- та β-частинки, нейтрони та ін.

Види іонізуючих випромінювань

Іонізуючими називають випромінювання, взаємодія яких із середовищем призводить до утворення іонів різних знаків. Джерела цих випромінювань широко використовуються в атомній енергетиці, техніці, хімії, медицині, сільському господарстві тощо. Робота з радіоактивними речовинами та джерелами іонізуючих випромінювань становить потенційну загрозу здоров'ю та життю людей, які беруть участь у їх використанні.

До іонізуючих відносяться два види випромінювань:

1) корпускулярне (α- та β-випромінювання, нейтронне випромінювання);

2) електромагнітне (γ-випромінювання та рентгенівське).

Альфа-випромінювання- це потік ядер атомів гелію, що випромінюються речовиною при радіоактивному розпаді речовини або при ядерних реакціях. Значна маса α-часток обмежує їх швидкість і збільшує число зіткнень у речовині, тому α-частинки мають високу іонізуючу здатність і малу проникаючу здатність. Пробіг α-часток у повітрі досягає 8÷9 см, а в живій тканині – кілька десятків мікрометрів. Це випромінювання не становить небезпеки до тих пір, поки радіоактивні речовини, що випускають a-частинки, що не потраплять всередину організму через рану, з їжею або повітрям, що вдихається; тоді вони стають надзвичайно небезпечними.

Бета-випромінювання- це потік електронів чи позитронів, що виникають при радіоактивному розпаді ядер. У порівнянні з α-частинками β-частинки мають значно меншу масу і менший заряд, тому у β-частинок вище проникаюча здатність, ніж у α-часток, а іонізуюча здатність нижче. Пробіг β-частинок у повітрі становить 18 м, у живій тканині – 2,5 см.

Нейтронне випромінювання- це потік ядерних частинок, що не мають заряду, що вилітають з атомів ядер при деяких ядерних реакціях, зокрема при розподілі ядер урану і плутонію. Залежно від енергії розрізняють повільні нейтрони(з енергією менше 1 кЕВ), нейтрони проміжних енергій(від 1 до 500 кЕВ) та швидкі нейтрони(Від 500 кеВ до 20 МеВ). При непружній взаємодії нейтронів з ядрами атомів середовища виникає вторинне випромінювання, яке складається як із заряджених частинок, так і з γ-квантів. Проникаюча здатність нейтронів залежить від їхньої енергії, але вона суттєво вища, ніж у α-часток або β-часток. Для швидких нейтронів довжина пробігу повітря становить до 120 м, а біологічної тканини - 10 див.

Гамма-випромінюванняє електромагнітним випромінюванням, що випускається при ядерних перетвореннях або взаємодії частинок (10 20 ÷10 22 Гц). Гамма-випромінювання має малу іонізуючу дію, але велику проникаючу здатність і поширюється зі швидкістю світла. Воно вільно проходить через тіло людини та інші матеріали. Це випромінювання може затримати лише товста свинцева чи бетонна плита.

Рентгенівське випромінюваннятакож є електромагнітне випромінювання, що виникає при гальмуванні швидких електронів в речовині (10 17 ÷10 20 Гц).

Поняття про нукліди та радіонукліди

Ядра всіх ізотопів хімічних елементів утворюють групу нуклідів. Більшість нуклідів нестабільні, тобто. вони постійно перетворюються на інші нукліди. Наприклад, атом урану-238 іноді випускає два протона і два нейтрони (a-частинки). Уран перетворюється на торій-234, але торій також нестабільний. Зрештою цей ланцюжок перетворень закінчується стабільним нуклідом свинцю.

Мимовільний розпад нестабільного нукліду називається радіоактивним розпадом, а сам такий нуклід – радіонуклідом.

При кожному розпаді вивільняється енергія, яка і передається далі як випромінювання. Тому можна сказати, що певною мірою випромінювання ядром частинки, що складається з двох протонів і двох нейтронів, - це a-випромінювання, випромінювання електрона - β-випромінювання, і, в деяких випадках, виникає g-випромінювання.

Утворення та розсіювання радіонуклідів призводить до радіоактивного зараження повітря, ґрунту, води, що потребує постійного контролю їх утримання та вжиття заходів щодо нейтралізації.

Основна дія всіх іонізуючих випромінювань на організм зводиться до іонізації тканин тих органів та систем, які піддаються їх опроміненню. Придбані в результаті цього заряди є причиною виникнення невластивих для нормального стану окисних реакцій у клітинах, які, у свою чергу, викликають ряд реакцій у відповідь. Таким чином, у опромінюваних тканинах живого організму відбувається серія ланцюгових реакцій, що порушують нормальний функціональний стан окремих органів, систем та організму в цілому. Є припущення, що в результаті таких реакцій у тканинах організму утворюються шкідливі для здоров'я продукти – токсини, які й несприятливо впливають.

При роботі з продуктами, що мають іонізуючі випромінювання, шляхи впливу останніх можуть бути подвійними: за допомогою зовнішнього та внутрішнього опромінення. Зовнішнє опромінення може мати місце при роботах на прискорювачах, рентгенівських апаратах та інших установках, що випромінюють нейтрони та рентгенівські промені, а також при роботах із закритими радіоактивними джерелами, тобто радіоактивними елементами, запаяними в скляні або інші глухі ампули, якщо останні залишаються неповними. Джерела бетта-і гамма-випромінювань можуть становити небезпеку як зовнішнього, так і внутрішнього опромінення. aльфа-випромінювання практично становлять небезпеку лише при внутрішньому опроміненні, так як внаслідок дуже малої проникаючої здатності та малого пробігу альфа-часток у повітряному середовищі незначне віддалення від джерела випромінювання або невелике екранування усувають небезпеку зовнішнього опромінення.

При зовнішньому опроміненні променями зі значною проникаючою здатністю іонізація відбувається як на опромінюваної поверхні шкірних та інших покривів, а й у глибших тканинах, органах і системах. Період безпосереднього зовнішнього впливу іонізуючих випромінювань - експозиція - визначається часом опромінення.

Внутрішнє опромінення відбувається при попаданні радіоактивних речовин усередину організму, що може статися при вдиханні парів, газів та аерозолів радіоактивних речовин, занесенні їх до травного тракту або потраплянні в струм крові (у випадках забруднення ними пошкоджених шкіри та слизових). Внутрішнє опромінення більш небезпечно, оскільки, по-перше, при безпосередньому контакті з тканинами навіть випромінювання незначних енергій і з мінімальною проникаючою здатністю все ж таки впливають на ці тканини; по-друге, при знаходженні радіоактивної речовини в організмі тривалість його впливу (експозиція) не обмежується часом безпосередньої роботи з джерелами, а триває безперервна до її повного розпаду або виведення з організму. Крім того, при попаданні всередину деякі радіоактивні речовини, які мають певні токсичні властивості, крім іонізації, мають місцеву або загальну токсичну дію (див. «Шкідливі хімічні речовини»).

В організмі радіоактивні речовини, як і всі інші продукти, розносяться кровотоком по всіх органах і системах, після чого частково виводяться з організму через виділювальні системи (шлунково-кишковий тракт, нирки, потові та молочні залози та ін), а деяка їх частина відкладається у певних органах та системах, надаючи на них переважну, більш виражену дію. Деякі радіоактивні речовини (наприклад, натрій - Na24) розподіляються по всьому організму відносно рівномірно. Переважне відкладення різних речовин у тих чи інших органах та системах визначається їх фізико-хімічними властивостями та функціями цих органів та систем.

Комплекс стійких змін у організмі під впливом іонізуючих випромінювань називається променевою хворобою. Променева хвороба може розвинутись як внаслідок хронічного впливу іонізуючих випромінювань, так і при короткочасному опроміненні значними дозами. Вона характеризується головним чином змінами з боку центральної нервової системи (пригнічений стан, запаморочення, нудота, загальна слабкість та ін.), крові та кровотворних органів, кровоносних судин (синці внаслідок ламкості судин), залоз внутрішньої секреції.

Внаслідок тривалих впливів значних доз іонізуючого випромінювання можуть розвиватися злоякісні новоутворення різних органів та тканин, які є віддаленими наслідками цього впливу. До останніх можна віднести також зниження опірності організму різним інфекційним та іншим захворюванням, несприятливий вплив на дітородну функцію та інші.