Іонізуючі випромінювання та їх вплив на людину. Дози та вплив іонізуючого випромінювання на організм

В організмі людини радіація викликає ланцюжок оборотних і незворотних змін. Пусковим механізмом впливу є процеси іонізації та збудження молекул та атомів у тканинах. Важливу рольу формуванні біологічних ефектівграють вільні радикали Н + і ОН-, що утворюються в процесі радіолізу води (в організмі міститься до 70% води). Маючи високу хімічною активністю, вони вступають у хімічні реакції з молекулами білка, ферментів та інших елементів біологічної тканини, залучаючи до реакції сотні та тисячі молекул, не порушених випромінюванням, що призводить до порушення біохімічних процесівв організмі.

Під впливом радіації порушуються обмінні процеси, сповільнюється та припиняється зростання тканин, виникають нові хімічні сполуки, які не властиві організму (токсини). Порушуються функції кровотворних органів (червоного кісткового мозку), збільшується проникність та крихкість судин, відбувається розлад

шлунково-кишкового тракту, слабшає імунна системалюдини, відбувається її виснаження, переродження нормальних клітин на злоякісні (ракові) та інших.

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.

Для захисту від іонізуючих випромінювань застосовують такі методи та засоби:

Зниження активності (кількості) радіоізотопу, з яким працює людина;

збільшення відстані від джерела випромінювання;

Екранування випромінювання за допомогою екранів та біологічних захистів;

Застосування засобів індивідуального захисту.

У інженерної практикидля вибору типу та матеріалу екрану, його товщини використовують вже відомі розрахунково-експериментальні дані щодо кратності ослаблення випромінювань різних радіонуклідів та енергій, представлені у вигляді таблиць або графічних залежностей. Вибір матеріалу захисного екрана визначається видом та енергією випромінювання.

Для захисту від альфа-випромінюваннядостатньо 10 см шару повітря. При близькому розташуванні від альфа-джерела застосовують екрани з органічного скла.

Для захисту від бета-випромінюваннярекомендується використовувати матеріали із малою атомною масою (алюміній, плексиглас, карболіт). Для комплексного захисту від бета- та гальмівного гамма-випромінювання застосовують комбіновані дво- та багатошарові екрани, у яких з боку джерела випромінювання встановлюють екран із матеріалу з малою атомною масою, а за ним – з великою атомною масою (свинець, сталь тощо) .).

Для захисту від гамма- та рентгенівськоговипромінювання, що мають дуже високу проникаючу здатність, застосовують матеріали з великою атомною масою і щільністю (свинець, вольфрам та ін), а також сталь, залізо, бетон, чавун, цегла. Однак чим менше атомна масаречовини екрану та чим менше щільністьзахисного матеріалу, тим самим для необхідної кратності ослаблення потрібна велика товщина екрану.

Для захисту від нейтронного випромінюваннязастосовують воднево-місткі речовини: воду, парафін, поліетилен. Крім того, нейтронне випромінювання добре поглинається бором, бериллієм, кадмієм, графітом. Оскільки нейтронні випромінювання супроводжуються гамма-випромінюваннями, необхідно застосовувати багатошарові екрани з різних матеріалів: свинець-поліетилен, сталь-вода та водні розчини гідроксиду важких металів.

Засоби індивідуального захисту.Для захисту людини від внутрішнього опромінення при попаданні радіоізотопів всередину організму з повітрям, що вдихається, застосовують респіратори (для захисту від радіоактивного пилу), протигази (для захисту від радіоактивних газів).

При роботі з радіоактивними ізотопами застосовують халати, комбінезони, напівкомбінезони з незабарвленої бавовняної тканини, а також бавовняні шапочки. При небезпеці значного забруднення приміщення радіоактивними ізотопами поверх бавовняного одягу надягають плівкову (нарукавники, штани, фартух, халат, костюм), що покриває все тіло або місця можливого найбільшого забруднення. Як матеріали для плівкового одягу застосовують пластики, гуму та інші матеріали, які легко очищаються від радіоактивних забруднень. При використанні плівкового одягу в його конструкції передбачається примусове подання повітря під костюм та нарукавники.

Працюючи з радіоактивними ізотопами високої активності використовують рукавички з просвинцованной гуми.

При високих рівняхрадіоактивного забруднення застосовують пневмокостюми з пластичних матеріалівз примусовою подачею чистого повітряпід костюм. Для захисту очей застосовують окуляри закритого типузі склом, що містить фосфат вольфраму або свинець. При роботі з альфа- та бета-препаратами для захисту обличчя та очей використовують захисні щитки з оргскла.

На ноги надягають плівкові туфлі або бахили та чохли, що знімаються при виході із забрудненої зони.

ІОНІЗУЮЧІ ВИПРОМІНЮВАННЯ, ЇХ ПРИРОДА І ВПЛИВ НА ОРГАНІЗМ ЛЮДИНИ

Радіація та її різновиди

Іонізуючі випромінювання

Джерела радіаційної небезпеки

Влаштування іонізуючих джерел випромінювання

Шляхи проникнення випромінювання в організм людини

Заходи іонізуючого впливу

Механізм дії іонізуючого випромінювання

Наслідки опромінення

Променева хвороба

Забезпечення безпеки під час роботи з іонізуючими випромінюваннями

Радіація та її різновиди

Радіація – це всі види електромагнітного випромінювання: світло, радіохвилі, енергія сонця та безліч інших випромінювань довкола нас.

Джерелами проникаючої радіації, що створюють природний фон опромінення, є галактичне та сонячне випромінювання, наявність радіоактивних елементіву ґрунті, повітрі та матеріалах, що використовуються в господарської діяльності, а також ізотопів, головним чином, калію, у тканинах живого організму. Одним із найбільш вагомих природних джерелрадіації є радон – газ, що не має смаку та запаху.

Інтерес представляє не будь-яка радіація, а іонізуюча, яка, проходячи крізь тканини та клітини живих організмів, здатна передавати їм свою енергію, розриваючи хімічні зв'язкивсередині молекул і викликаючи серйозні зміни у їх структурі. Іонізуюче випромінювання виникає при радіоактивному розпаді, ядерних перетвореннях, гальмуванні заряджених частинок у речовині та утворює при взаємодії із середовищем іони різних знаків.

Іонізуючі випромінювання

Усі іонізуючі випромінювання поділяються на фотонні та корпускулярні.

До фотонного іонізуючого випромінювання відносяться:

а) Y-випромінювання, що випромінюється при розпаді радіоактивних ізотопів або анігіляції частинок. Гамма-випромінювання за своєю природою є короткохвильовим електромагнітним випромінюванням, тобто. потоком високоенергетичних квантів електромагнітної енергії, Довжина хвилі яких значно менше міжатомних відстаней, тобто. y< 10 см. Не имея массы, Y-кванты двигаются со скоростью света, не теряя её в окружающей среде. Они могут лишь поглощаться ею или отклоняться в сторону, порождая пары ионов: частица- античастица, причём последнее наиболее значительно при поглощении Y- квантов в среде. Таким образом, Y- кванты при прохождении через вещество передают энергию электронам и, следовательно, вызывают ионизацию среды. Благодаря отсутствию массы, Y- кванты обладают большой проникающей способностью (до 4- 5 км в воздушной среде);

б) рентгенівське випромінювання, що виникає при зменшенні кінетичної енергії заряджених частинок та/або при зміні енергетичного стануелектронів атома

Корпускулярне іонізуюче випромінювання складається з потоку заряджених частинок (альфа-, бета-часток, протонів, електронів), кінетична енергіяяких достатньо для іонізації атомів при зіткненні. Нейтрони та інші елементарні часткибезпосередньо не виробляють іонізацію, але в процесі взаємодії з середовищем вивільняють заряджені частинки (електрони, протони), здатні іонізувати атоми та молекули середовища, через яке проходять:

а) нейтрони – єдині незаряджені частинки, що утворюються при деяких реакціях поділу ядер атомів урану чи плутонію. Оскільки ці частинки електронейтральні, вони глибоко проникають у будь-яку речовину, включаючи живі тканини. Відмінною особливістюнейтронного випромінювання є його здатність перетворювати атоми стабільних елементіву їх радіоактивні ізотопи, тобто. створювати наведену радіацію, що різко підвищує небезпеку нейтронного випромінювання. Проникаюча здатність нейтронів можна порівняти з Y-випромінюванням. Залежно від рівня енергії, що носиться, умовно розрізняють нейтрони швидкі (що мають енергію від 0,2 до 20 Ме В) і теплові (від 0,25 до 0,5 Ме В). Ця відмінність враховується під час проведення захисних заходів. Швидкі нейтрони сповільнюються, втрачаючи енергію іонізації, речовинами з малою атомною вагою (так званими водневмісними: парафін, вода, пластмаси та ін.). Теплові нейтрони поглинаються матеріалами, що містять бор і кадмій (борна сталь, бораль, графіт борний, сплав кадмію зі свинцем).

Альфа -, бета-частинки і гама - кванти мають енергію всього в кілька мегаелектронвольт, і створювати наведену радіацію не можуть;

б) бета частки - електрони, що випускаються під час радіоактивного розпаду ядерних елементівз проміжною іонізуючою та проникаючою здатністю (пробіг у повітрі до 10-20 м).

в) альфа частинки - позитивно заряджені ядра атомів гелію, а в космічному просторіта атомів інших елементів, що випускаються при радіоактивному розпаді ізотопів важких елементів – урану або радію. Вони мають малу проникаючу здатність (пробіг у повітрі - не більше 10 см), навіть людська шкірає для них непереборною перешкодою. Небезпечні вони лише за потраплянні всередину організму, оскільки здатні вибивати електрони з оболонки. нейтрального атомабудь-якої речовини, у тому числі й тіла людини, і перетворювати її на позитивно заряджений іон з усіма наслідками, про які буде сказано далі. Так, альфа частка з енергією 5 МеВ утворює 150 000 пар іонів.

Характеристика проникаючої здатності різних видівіонізуючого випромінювання

Кількісний вміст радіоактивного матеріалу в організмі людини або речовині визначається терміном «активність радіоактивного джерела»(Радіоактивність). За одиницю радіоактивності в системі СІ прийнято беккерель (Бк), що відповідає одному розпаду в 1 с. Іноді практично застосовується стара одиниця активності – кюрі (Ки). Це активність такої кількості речовини, де за 1с відбувається розпад 37 млрд. атомів. Для перекладу користуються залежністю: 1 Бк = 2,7 х 10 Кі або 1 Кі = 3,7 х 10 Бк.

Кожен радіонуклід має постійний, властивий лише йому період напіврозпаду (час, необхідний втрати речовиною половини активності). Наприклад, у урану-235 він становить 4 470 років, тоді як у йоду-131 – лише 8 діб.

Джерела радіаційної небезпеки

1. Головна причинанебезпеки – радіаційна аварія Радіаційна аварія – втрата управління джерелом іонізуючого випромінювання (ІІІ), спричинена несправністю обладнання, неправильними діямиперсоналу, стихійним лихом або іншими причинами, які могли призвести або призвели до опромінення людей вище встановлених норм або до радіоактивного забруднення довкілля. При аваріях, спричинених руйнуванням корпусу реактора або розплавленням активної зони, викидаються:

1) фрагменти активної зони;

2) Паливо (відходи) у вигляді високоактивного пилу, який може довгий часперебувати у повітрі у вигляді аерозолів, потім після проходження основної хмари випадати у вигляді дощових (снігових) опадів, а при попаданні в організм викликати болісний кашель, іноді за тяжкістю подібний до нападу астми;

3) лави, що складаються з двоокису кремнію, а також розплавлений внаслідок зіткнення з гарячим паливом бетон. Потужність дози поблизу таких лав досягає 8000 Р/год і навіть п'ятихвилинне перебування поряд згубно для людини. У перший період після випадання опадів РВ найбільшу небезпеку становить йод-131, що є джерелом альфа- та бета-випромінювання. Періоди напіввиведення його із щитовидної залози становлять: біологічний – 120 діб, ефективний – 7,6. Це вимагає якнайшвидшого проведення йодної профілактики всього населення, яке опинилося в зоні аварії.

2. Підприємства з розробки родовищ та збагачення урану. Уран має атомна вага 92 і три природні ізотопи: уран-238 (99,3%), уран-235 (0,69%) та уран-234 (0,01%). Усі ізотопи є альфа-випромінювачами з незначною радіоактивністю (2800кг урану за активністю еквівалентні 1 г радію-226). Період напіврозпаду урану-235 = 7,13 х 10 років. Штучні ізотопи уран-233 та уран-227 мають період напіврозпаду 1,3 та 1,9 хв. Уран – м'який метал, зовнішньому виглядусхожий на сталь. Вміст урану в деяких природні матеріалисягає 60 %, але у більшості уранових руд воно вбирається у 0,05-0,5 %. У процесі видобутку при отриманні 1 тонни радіоактивного матеріалу утворюється до 10-15 тис. Тонн відходів, а при переробці від 10 до 100 тис. Тонн. З відходів (що містять незначну кількість урану, радію, торію та інших радіоактивних продуктів розпаду) виділяється радіоактивний газ – радон-222, який при вдиху викликає опромінення тканин легень. При збагаченні руди радіоактивні відходи можуть потрапити у прилеглі річки та озера. При збагаченні уранового концентрату можливий деякий витік газоподібного гексафториду урану з конденсаційно-випарювальної установки в атмосферу. Деякі уранові сплави, стружки, тирса, що одержуються при виробництві тепловиділяючих елементів, можуть займатися під час транспортування або зберігання, в результаті в навколишнє середовище можуть бути викинуті значні кількості відходів згорілого урану.

3. Ядерний тероризм. Почастішали випадки крадіжки ядерних матеріалів, придатних для виготовлення ядерних боєприпасів навіть у кустарний спосіб, а також загрози виведення з ладу ядерних підприємств, кораблів з ядерними установками та АЕС з метою отримання викупу. Небезпека ядерного тероризму існує і побутовому рівні.

4. Випробування ядерної зброї. За Останнім часомдосягнуто мініатюризації ядерних зарядівдля випробувань.

Влаштування іонізуючих джерел випромінювання

По устрою ДІВ бувають двох типів – закриті та відкриті.

Закриті джерела поміщені в герметизовані контейнери і становлять небезпеку лише у разі відсутності належного контролю за їх експлуатацією та зберіганням. Свій внесок вносять і військові частини, що передають списані прилади в підшефні навчальні заклади. Втрати списаного, знищення через непотрібність, крадіжки з наступною міграцією. Наприклад, у Братську на заводі будконструкцій, ДІВ, укладений у свинцеву оболонку, зберігався у сейфі разом із дорогоцінними металами. І коли грабіжники зламали сейф, то вони вирішили, що ця масивна болванка зі свинцю теж дорогоцінна. Вкрали її, а потім чесно поділили, розпиливши навпіл свинцеву «сорочку» та заточену в ній ампулу з радіоактивним ізотопом.

Атомна енергія досить активно використовується з мирними цілями, наприклад, у роботі рентгенівського апарату, прискорювальної установки, що дозволило поширювати іонізуючі випромінювання в народному господарстві. Враховуючи те, що людина щодня піддається її впливу, необхідно дізнатися, якими можу бути наслідки небезпечного контакту і як убезпечити себе.

Основна характеристика

Іонізуюче випромінювання - це різновид енергії променистої, що потрапляє в конкретне середовище, викликаючи процес іонізації в організмі. Подібна характеристика іонізуючих випромінювань підходить для рентгенівських променів, радіоактивних та високих енергій, а також багато іншого.

Іонізуюче випромінювання безпосередньо впливає на організм людини. Незважаючи на те, що іонізуюче випромінювання може застосовуватися в медицині, воно надзвичайно небезпечне, про що свідчить його характеристика та властивості.

Відомими різновидами є радіоактивні опромінення, які з'являються внаслідок довільного розщеплення атомного ядра, Що викликає трансформацію хімічних, фізичних властивостей. Речовини, які можуть розпадатись, вважаються радіоактивними.

Вони бувають штучними (сімсот елементів), природними (п'ятдесят елементів) – торій, уран, радій. Слід зазначити, що вони мають канцерогенні властивості, виділяються токсини внаслідок впливу на людину можуть стати причиною раку, променевої хвороби.

Слід зазначити наступні видиіонізуючих випромінювань, які впливають на організм людини:

Альфа

Вважаються позитивно зарядженими іонами гелію, які у разі розпаду ядер важких елементів. Захист від іонізуючих випромінювань здійснюється за допомогою паперового листка, тканини.

Бета

- Потік негативно заряджених електронів, які з'являються у разі розпаду радіоактивних елементів: штучних, природних. Вражаючий фактор набагато вищий, ніж у попереднього вигляду. Як захист знадобиться товстий екран, міцніший. До таких випромінювань відносяться позитрони.

Гамма

- Жорстке електромагнітне коливання, що з'являється після розпаду ядер радіоактивних речовин. Спостерігається високий фактор, що проникає, є самим небезпечним випромінюванняміз трьох перерахованих для організму людини. Щоб екранувати промені, потрібно скористатися спеціальними пристроями. Для цього знадобляться хороші та міцні матеріали: вода, свинець та бетон.

Рентгенівське

Іонізуюче випромінювання формується у процесі роботи з трубкою, складними установками. Характеристика нагадує гама промені. Відмінність полягає у походженні, довжині хвилі. Є проникаючий фактор.

Нейтронне

Випромінювання нейтронне – це потік незаряджених нейтронів, що входять до складу ядер, крім водню. В результаті опромінення речовини отримують порцію радіоактивності. Є найбільший фактор, що проникає. Усі ці види іонізуючих випромінювань дуже небезпечні.

Головні джерела випромінювання

Джерела іонізуючого випромінювання бувають штучними, природними. В основному організм людини отримує радіацію від природних джерел, до них належать:

• земна радіація;
• опромінення внутрішнє.

Щодо джерел земної радіаціїбагато з них канцерогенні. До них відносять:

• уран;
• калій;
• торій;
• полоній;
• свинець;
• рубідій;
• радон.

Небезпека полягає в тому, що вони є канцерогенними. Радон - газ, у якого відсутній запах, колір, смак. Він важчий за повітря в сім з половиною разів. Продукти його розпаду набагато небезпечніші за газ, тому вплив на організм людини вкрай трагічний.

До штучних джерел відносяться:

• енергетика ядерна;
• фабрики збагачувальні;
• копальні уранові;
• могильники з радіоактивними відходами;
• рентгенівські апарати;
• вибух ядерний;
• наукові лабораторії;
• радіонукліди, які активно використовують у сучасній медицині;
• освітлювальні пристрої;
• комп'ютери та телефони;
• побутова техніка.

За наявності зазначених джерел поблизу існує фактор поглиненої дози іонізуючого випромінювання, одиниця якого залежить від тривалості впливу на організм людини.

Експлуатація джерел іонізуючого випромінювання відбувається щодня, наприклад: коли ви працюєте за комп'ютером, дивіться телепередачу або розмовляєте мобільного телефону, смартфон. Всі перелічені джерела певною мірою канцерогенні, вони здатні викликати тяжкі та смертельні захворювання.

Розміщення джерел іонізуючого випромінювання включає перелік важливих, відповідальних робіт, пов'язаних з розробкою проекту з розташування опромінювальних установок. У всіх джерелах випромінювання міститься певна одиниця радіації, кожна з яких має певний вплив на організм людини. Сюди можна зарахувати маніпуляції, які проводяться для монтажу, введення даних установок в експлуатацію.

Слід зазначити, що обов'язково проводиться утилізація джерел іонізуючого випромінювання.

Це процес, який допомагає вивести з експлуатації джерела, що генерують. Ця процедура складається з технічних, адміністративних заходів, спрямованих на забезпечення безпеки персоналу, населення, а також є фактором захисту навколишнього середовища. Канцерогенні джерела та обладнання є величезною небезпекою для організму людини, тому їх потрібно утилізувати.

Особливості реєстрації випромінювань

Характеристика іонізуючих випромінювань показує, що вони невидимі, вони не мають запаху і кольору, тому їх складно помітити.

І тому існують методи реєстрації іонізуючих випромінювань. Що стосується способів виявлення, вимірювання, то все здійснюється побічно, за основу береться якась властивість.

Використовують такі методи виявлення іонізуючих випромінювань:

• Фізичний: іонізаційний, пропорційний лічильник, газорозрядний лічильникГейгера-Мюллера, камера іонізаційна, напівпровідниковий лічильник.
• Калориметричний спосіб виявлення: біологічний, клінічний, фотографічний, гематологічний, цитогенетичний.
• Люмінесцентний: лічильники флуоресцентний та сцинтиляційний.
• Біофізичний метод: радіометрія, розрахунковий.

Дозиметрія іонізуючих випромінювань здійснюється за допомогою приладів, здатні визначити дозу випромінювання. Прилад включає три основні частини - лічильник імпульсу, датчик, джерело живлення. Дозиметрія випромінювань можлива завдяки дозиметру, радіометру.

Вплив на людину

Дія іонізуючого випромінювання на організм людини є особливо небезпечною. Можливі такі наслідки:

• є фактор дуже глибокої біологічної зміни;
• є накопичувальний ефект одиниці поглиненої радіації;
• ефект проявляється через час, оскільки відзначається прихований період;
• у всіх внутрішніх органівсистем різна чутливість до одиниці поглиненої радіації;
• радіація впливає все потомство;
• ефект залежить від одиниці поглиненої радіації, дози опромінення, тривалості.

Незважаючи на використання радіаційних приладів у медицині, їхня дія може бути згубною. Біологічна дія іонізуючих випромінювань у процесі рівномірного опромінення тіла у розрахунку 100% дози відбувається наступне:

• кістковий мозок – одиниця поглиненої радіації 12%;
• легені – щонайменше 12%;
• кістки – 3%;
• сім'яники, яєчники- Поглиненої дози іонізуючого випромінювання близько 25%;
• заліза щитовидна– одиниця поглиненої дози близько 3%;
• молочні залози – приблизно 15%;
• решта тканин – одиниця поглиненої дози опромінення становить 30%.

В результаті можуть виникати різні захворюванняаж до онкології, паралічу та променевої хвороби. Надзвичайно небезпечно для дітей та вагітних, оскільки відбувається аномальний розвиток органів та тканин. Токсини, радіація – джерела небезпечних хвороб.

Радіоактивне випромінювання (або іонізуюче) – це енергія, яка вивільняється атомами у формі частинок або хвиль електромагнітної природи. Людина піддається такому впливу як через природні, і через антропогенні джерела.

Корисні властивості випромінювання дозволили успішно використовувати його в промисловості, медицині, наукових експериментахта дослідженнях, сільському господарствіта інших областях. Однак із поширенням застосування цього явища виникла загроза здоров'ю людей. Мала доза радіоактивного опромінення здатна підвищити ризик набуття серйозних захворювань.

Відмінність радіації від радіоактивності

Радіація, в широкому значенніозначає випромінювання, тобто поширення енергії у вигляді хвиль або частинок. Радіоактивні випромінювання ділять на три види:

• альфа-випромінювання – потік ядер гелію-4;
• бета-випромінювання – потік електронів;
• гамма-випромінювання – потік високоенергетичних фотонів.

Характеристика радіоактивних випромінювань заснована на їх енергії, пропускних властивостях і вигляді часток, що випускаються.

Альфа-випромінювання, яке являє собою потік корпускул з позитивним зарядом, може бути затриманий товщами повітря або одяг. Цей вид практично не проникає через шкірний покрив, але при попаданні в організм, наприклад, через порізи дуже небезпечний і згубно діє на внутрішні органи.

Бета-випромінювання має більшу енергію – електрони рухаються з високою швидкістю, а їх розміри малі. Тому даний видрадіації проникає через тонкий одяг та шкіру глибоко у тканині. Екранувати бета-випромінювання можна за допомогою алюмінієвого листа кілька міліметрів або товстої дерев'яної дошки.

Гамма-випромінювання – це високоенергетичне випромінювання електромагнітної природи, яке має сильну проникаючу здатність. Для захисту від нього потрібно використовувати товстий шар бетону або пластину важких металівтаких, як платина та свинець.

Феномен радіоактивності було виявлено 1896 року. Відкриття зробив французький фізик Беккерель. Радіоактивність – здатність предметів, сполук, елементів випускати іонізуюче вивчення, тобто радіацію. Причина явища полягає у нестабільності атомного ядра, яке при розпаді виділяє енергію. Існує три види радіоактивності:

• природна - характерна для важких елементів, порядковий номеряких більше 82;
• штучна – ініціюється спеціально за допомогою ядерних реакцій;
• наведена – властива об'єктам, які самі стають джерелом радіації, якщо їх сильно опромінити.

Елементи, що мають радіоактивність, називають радіонуклідами. Кожен із них характеризується:

• періодом напіврозпаду;
• видом радіації, що випускається;
• енергією радіації;
• та іншими властивостями.

Джерела радіації

Людський організм регулярно піддається дії радіоактивного випромінювання. Приблизно 80% щорічної кількості припадає на космічні промені. У повітрі, воді та ґрунті містяться 60 радіоактивних елементів, що є джерелами природної радіації. Основним природним джереломвипромінювання вважається інертний газ радон, що вивільняється із землі та гірських порід. Радіонукліди також проникають в організм людини з їжею. Частина іонізуючого опромінення, якому піддаються люди, походить від антропогенних джерел, починаючи від атомних генераторів електрики та ядерних реакторівдо використовуваної для лікування та діагностики радіації. На сьогоднішній день поширеними штучними джереламивипромінювання є:

• медичне обладнання (основний антропогенне джерелорадіації);
• радіохімічна промисловість (видобуток, збагачення ядерного палива, переробка ядерних відходів та їх відновлення);
• радіонукліди, що застосовуються у сільському господарстві, легкій промисловості;
• аварії на радіохімічних підприємствах, ядерні вибухи, радіаційні викиди
• будівельні матеріали.

Радіаційне опромінення за способом проникнення в організм поділяється на два типи: внутрішнє та зовнішнє. Останнє характерне для розпорошених у повітрі радіонуклідів (аерозоль, пил). Вони потрапляють на шкіру чи одяг. У разі джерела радіації можна видалити, змив їх. Зовнішнє опромінення викликає опіки слизових оболонок і шкірних покривів. При внутрішньому типірадіонуклід потрапляє в кровотік, наприклад, введенням у вену або через рани, і видаляється шляхом екскреції або за допомогою терапії. Таке опромінення провокує злоякісні пухлини.

Радіоактивне тло суттєво залежить від географічного положення – у деяких регіонах рівень радіації може перевищувати середній у сотні разів.

Вплив радіації на здоров'я людини

Радіоактивне випромінювання через іонізуючої діїпризводить до утворення в організмі людини вільних радикалів – хімічно активних агресивних молекул, які спричиняють пошкодження клітин та їхню загибель.

Особливо чутливі до них клітини ШКТ, статевої та кровотворної систем. Радіоактивне опроміненняпорушує їх роботу і викликає нудоту, блювання, порушення випорожнень, температуру. Впливаючи на тканини ока, воно може призвести до променевої катаракти. До наслідків іонізуючого випромінювання також належать такі ушкодження, як склероз судин, погіршення імунітету, порушення генетичного апарату.

Система передачі спадкових даних має тонку організацію. Вільні радикали та їх похідні здатні порушувати структуру ДНК – носія генетичної інформації. Це призводить до виникнення мутацій, що впливають на здоров'я наступних поколінь.

Характер впливу радіоактивного випромінювання на організм визначається низкою факторів:

• вид випромінювання;
• інтенсивність радіації;
• індивідуальні особливості організму

Результати радіоактивного випромінювання можуть виявитися не відразу. Іноді його наслідки стають помітними через значний проміжок часу. При цьому велика одноразова доза радіації небезпечніша, ніж довготривале опромінення малими дозами.

Поглинена кількість радіації характеризується величиною, яка називається Зіверт (Зв).

• Нормальний радіаційний фон не перевищує 0,2 мЗв/год, що відповідає 20 мікрорентгенів на годину. При рентгенографії зуба людина отримує 0,1 мЗв.

• Смертельна одноразова доза становить 6-7 Зв.

Застосування іонізуючих випромінювань

Радіоактивне випромінювання широко застосовується в техніці, медицині, науці, військовій та атомній промисловості та інших сферах людської діяльності. Явище лежить в основі таких пристроїв, як датчики задимлення, генератори електроенергії, сигналізатори зледеніння, іонізатори повітря.

У медицині радіоактивне випромінювання використовується в променевої терапіїдля лікування онкологічних захворювань. Іонізуюча радіаціядозволила створити радіофармацевтичні препарати. З їхньою допомогою проводять діагностичні обстеження. На основі іонізуючого випромінювання влаштовані прилади для аналізу складу сполук, стерилізації.

Відкриття радіоактивного випромінювання було без перебільшення революційним – застосування цього явища вивело людство на новий рівеньрозвитку. Однак це також спричинило загрозу екології та здоров'ю людей. У зв'язку з цим підтримка радіаційної безпекиє важливим завданнямсучасності.

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 наслідкизалежить 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 оцінкиіонізуючої дії рентгенівського та гамма-випромінювання в сухому атмосферному повітрівикористовується 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 наслідківопромінення 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, яка викликає рівний біологічний ефект з 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 числа освічених паріонів або від пов'язаної з ним величини - поглиненої енергії.

Іонізація живої тканини призводить до розриву молекулярних зв'язківта зміни хімічної структури різних з'єднань. Зміна хімічного складузначної 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 сполукине властиві здорової тканини. 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 особливостейкожного 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 водита 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 опроміненнінайбільш небезпечні альфа-випромінюючі радіоізотопи, тому що альфа-частка має через свою великої масидуже високою іонізуючою здатністю, 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 значеннядопустимого рівня забруднення робочих поверхонь наведено у табл. 4.

Таблиця 4. Допустимі рівнізагального 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.