Іонізуючі випромінювання та вплив їх на організм. Радіація - доступною мовою
Людина піддається впливу іонізуючого випромінювання повсюдно. Для цього необов'язково потрапляти до епіцентру ядерного вибухудостатньо опинитися під палючим сонцем або провести рентгенологічне дослідження легень.
Іонізуюче випромінювання - це потік променевої енергії, що утворюється при реакціях розпаду радіоактивних речовин. Ізотопи, здатні підвищити радіаційний фонд, знаходяться в земній корі, у повітрі, людині радіонукліди можуть потрапляти в організм через шлунково-кишковий тракт, дихальну системута 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 виходить після хімічного розпадурадіоактивні елементи. Найпоширенішими є гамма-, бета-і альфа-промені. Потрапляючи в організм, випромінювання руйнівно впливає на людину. всі біохімічні процесипорушуються, перебуваючи під впливом іонізації.
Види випромінювання:
- 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.
- 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.
- Одне з найбільш високочастотних електромагнітних випромінювань є різновид гамма-, яке має підвищену здатність проникнення, але дуже маленькою іонізуючою дією.
- характеризується короткими електромагнітними хвилями, що виникають при контакті бета-променів із речовиною.
- 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 складає велику частинувід загального відсоткавипромінювання;
- радіаційні ізотопи вільно перебувають у звичних природних умов, Утримуються в 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 у результаті хімічних реакційутворюється 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 радий – постраждалий починає відчувати загальне нездужання, втому, поганий настрій, у крові з'являються патологічні зміни;
- 100 - 199 рад - опромінений знаходиться в поганому стані, Найчастіше людина не може працювати через погіршення здоров'я;
- 200 – 399 рад – велика доза випромінювання, яка розвиває множинні 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 грає 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 захворюваньнез'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 етапирозвитку 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 променівлежить в основі профілактики ураження людини, щоб уникнути появи негативних наслідків. Щоб урятуватися від опромінення необхідно:
- Скоротити час впливу елементів розпаду ізотопів: людина не повинна знаходитись у небезпечній зоні тривалий період. Наприклад, якщо людина працює на шкідливе виробництво, перебування працівника на місці потоку енергії має скоротитися до мінімуму.
- 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.
- Зменшити площу, яку потраплять промені, необхідно за допомогою захисних засобів: костюмів, респіраторів.
Іонізуючим випромінюванням називається випромінювання, взаємодія якого з речовиною призводить до утворення в цій речовині іонів різного знаку. Іонізуюче випромінювання складається з заряджених та незаряджених частинок, до яких належать також фотони. Енергію частинок іонізуючого випромінювання вимірюють у позасистемних одиницях-електрон-вольтах, еВ. 1еВ = 1,6 10 -19 Дж.
Розрізняють корпускулярне та фотонне іонізуюче випромінювання.
Корпускулярне іонізуюче випромінювання- потік елементарних частинок з масою спокою, відмінною від нуля, що утворюються при радіоактивному розпаді, Ядерні перетворення, або генеруються на прискорювачах. До нього відносяться: α- та β-частки, нейтрони (n), протони (р) та ін.
α-випромінювання - це потік частинок, які є ядрами атома гелію і мають дві одиниці заряду. Енергія -частинок, що випускаються різними радіонуклідами, лежить в межах 2-8 МеВ. При цьому всі ядра даного радіонукліду випускають α-частинки, що мають одну й ту саму енергію.
β-випромінювання - це потік електронів чи позитронів. При розпаді ядер β-активного радіонукліду, на відміну від α-розпаду, різні ядра даного радіонукліду випускають β-частинки різної енергії, тому енергетичний спектр β-частинок безперервний. Середня енергія β-спектру становить приблизно 0,3 Е тах.Максимальна енергія β-частинок у відомих нині радіонуклідів може досягати 3,0-3,5 МеВ.
Нейтрони (нейтронне випромінювання) – нейтральні елементарні частинки. Оскільки нейтрони немає електричного заряду, під час проходження через речовину вони взаємодіють лише з ядрами атомів. Внаслідок цих процесів утворюються або заряджені частинки (ядра віддачі, протони, нейтрони), або g-випромінювання, що викликають іонізацію. За характером взаємодії із середовищем, що залежить від рівня енергії нейтронів, вони умовно поділені на 4 групи:
1) теплові нейтрони 0,0-0,5 кеВ;
2) проміжні нейтрони 0,5-200 кеВ;
3) швидкі нейтрони 200 Кев – 20 Мев;
4) релятивістські нейтрони понад 20 МеВ.
Фотонне випромінювання- Потік електромагнітних коливань, які поширюються у вакуумі з постійною швидкістю 300 000 км/с. До нього відносяться g-випромінювання, характеристичне, гальмівне та рентгенівське.
випромінювання.
Маючи однією і тією самою природою, ці види електромагнітних випромінювань відрізняються умовами освіти, і навіть властивостями: довжиною хвилі та енергією.
Так, g-випромінювання випромінюється при ядерних перетвореннях або анігіляції частинок.
Характеристичне випромінювання - фотонне випромінювання з дискретним спектром, яке випускається при зміні енергетичного стану атома, обумовленого перебудовою внутрішніх електронних оболонок.
Гальмівне випромінювання- пов'язано із зміною кінетичної енергії заряджених частинок, має безперервний спектр і виникає в середовищі, що оточує джерело β-випромінювання, в рентгенівських трубках, в прискорювачах електронів тощо.
Рентгенівське випромінювання - сукупність гальмівного та характеристичного випромінювань, діапазон енергії фотонів яких становить 1 кеВ – 1 МеВ.
Випромінювання характеризуються за їх іонізуючою та проникаючою здатністю.
Іонізуюча здатністьвипромінювання визначається питомою іонізацією, т. е. числом пар іонів, створюваних часткою в одиниці обсягу маси середовища або одиниці довжини шляху. Випромінювання різних видівмають різну іонізуючу здатність.
Проникаюча здатністьвипромінювань визначається величиною пробігу. Пробігом називається шлях, пройдений часткою в речовині до її повної зупинки, обумовленої тим чи іншим видом взаємодії.
α-частинки мають найбільшу іонізуючу здатність і найменшу проникаючу здатність. Їхня питома іонізація змінюється від 25 до 60 тис. пар іонів на 1 см шляху в повітрі. Довжина пробігу цих частинок повітря становить кілька сантиметрів, а м'якої біологічної тканини - кілька десятків мікрон.
β-випромінювання має суттєво меншу іонізуючу здатність та більшу проникаючу здатність. Середня величинапитомої іонізації у повітрі становить близько 100 пар іонів на 1 см шляху, а максимальний пробіг досягає кількох метрів при великих енергіях.
Найменшу іонізуючу здатність і найбільшу проникаючу здатність мають фотонні випромінювання. У всіх процесах взаємодії електромагнітного випромінювання з середовищем частина енергії перетворюється на кінетичну енергію вторинних електронів, які, проходячи через речовину, виробляють іонізацію. Проходження фотонного випромінювання через речовину взагалі може бути охарактеризовано поняттям пробігу. Ослаблення потоку електромагнітного випромінювання в речовині підпорядковується експоненційному законуі характеризується коефіцієнтом ослаблення р., який залежить від енергії випромінювання та властивостей речовини. Але якою б не була товщина шару речовини, не можна повністю поглинути потік фотонного випромінювання, а можна лише послабити його інтенсивність у будь-яку кількість разів.
У цьому суттєва відмінність характеру ослаблення фотонного випромінювання від ослаблення заряджених частинок, для яких існує мінімальна товщина шару речовини-поглинача (пробіг), де відбувається повне поглинання потоку заряджених частинок.
Біологічна дія іонізуючих випромінювань.Під впливом іонізуючого випромінювання на організм людини у тканинах можуть відбуватися складні фізичні та біологічні процеси. В результаті іонізації живої тканини відбувається розрив молекулярних зв'язків та зміна хімічної структурирізних сполук, що у свою чергу призводить до загибелі клітин.
Ще більше істотну рольу формуванні біологічних наслідків грають продукти радіолізу води, що становить 60-70% маси біологічної тканини. Під дією іонізуючого випромінювання на воду утворюються вільні радикали Н·і ВІН·, а в присутності кисню також вільний радикал гідропероксиду (Н·2) і пероксиду водню (Н 2 O 2), що є сильними окислювачами. Продукти радіолізу вступають у хімічні реакції з молекулами тканин, утворюючи сполуки, які не властиві здоровому організму. Це призводить до порушення окремих функцій чи систем, і навіть життєдіяльності організму загалом.
Інтенсивність хімічних реакцій, індукованих вільними радикалами, підвищується, і в них залучаються багато сотень і тисяч молекул, не порушених опроміненням. У цьому полягає специфіка дії іонізуючого випромінювання на біологічні об'єкти, тобто вироблений випромінюванням ефект обумовлений не стільки кількістю поглиненої енергії в об'єкті, що опромінюється, скільки тією формою, в якій ця енергія передається. Ніякий інший вид енергії (теплової, електричної та інших.), поглиненої біологічним об'єктом у тому кількості, не призводить до змін, які викликають іонізуючі випромінювання.
Іонізуюча радіація при впливі на організм людини може викликати два види ефектів, які клінічною медициною відносяться до хвороб: детерміновані порогові ефекти (променева хвороба, променевий опік, променева катаракта, променева безплідність, аномалії у розвитку плода та ін.) та стохастичні (імовірнісні) ефекти (злоякісні пухлини, лейкози, спадкові хвороби).
Порушення біологічних процесів можуть бути або оборотними, коли нормальна робота клітин опроміненої тканини повністю відновлюється, або незворотними, що ведуть до ураження окремих органів або всього організму та виникнення променевої хвороби.
Розрізняють дві форми променевої хвороби – гостру та хронічну.
Гостра формавиникає внаслідок опромінення великими дозами за короткий проміжок часу. При дозах близько тисяч рад поразка організму може бути миттєвим («смерть під променем»). Гостра променева хворобаможе виникнути і при попаданні всередину організму великої кількості радіонуклідів.
Гострі ураження розвиваються при одноразовому рівномірному гамма-опроміненні всього тіла та поглиненій дозі вище 0,5 Гр. При дозі 0,25...0,5 Гр можуть спостерігатися тимчасові зміни у крові, які швидко нормалізуються. В інтервалі дози 0,5...1,5 Гр виникає відчуття втоми, менш ніж у 10% опромінених може спостерігатися блювання, помірні зміни у крові. При дозі 1,5...2,0 Гр спостерігається легка форма гострої променевої хвороби, яка проявляється тривалою лімфопенією (зниження числа лімфоцитів – імунокомпетентних клітин), у 30…50 % випадків – блювання у першу добу після опромінення. Смертельні наслідки не реєструються.
Променева хвороба середньої тяжкості виникає за дози 2,5...4,0 Гр. Майже у всіх опромінених у першу добу спостерігаються нудота, блювання, різко знижується вміст лейкоцитів у крові, з'являються підшкірні крововиливи, у 20% випадків можливий смертельний результат, смерть настає через 2...6 тижнів після опромінення. При дозі 4,0...6,0 Гр розвивається важка форма променевої хвороби, що призводить у 50% випадків смерті протягом першого місяця. При дозах, що перевищують 6,0 Гр, розвивається вкрай тяжка форма променевої хвороби, яка майже у 100% випадків закінчується смертю внаслідок крововиливу або інфекційних захворювань. Наведені дані стосуються випадків, коли відсутнє лікування. В даний час є ряд протипроменевих засобів, які при комплексному лікуванні дозволяють виключити летальний кінець при дозах близько 10 Гр.
Хронічна променева хвороба може розвинутися при безперервному або повторюваному опроміненні в дозах, суттєво нижчих за ті, які викликають гостру форму. Найбільш характерними ознаками хронічної променевої хвороби є зміни в крові, ряд симптомів з боку нервової системи, локальні ураження шкіри, ураження кришталика, пневмосклероз (при інгаляції плутонію-239), зниження імунореактивності організму
Ступінь впливу радіації залежить від того, чи є опромінення зовнішнім або внутрішнім (при попаданні радіоактивного ізотопу всередину організму). Внутрішнє опромінення можливе при вдиханні, заковтуванні радіоізотопів та проникненні в організм через шкіру. Деякі речовини поглинаються та накопичуються у конкретних органах, що призводить до високих локальних доз радіації. Кальцій, радій, стронцій та інші накопичуються в кістках, ізотопи йоду викликають ушкодження щитовидної залози, рідкісноземельні елементи – переважно пухлини печінки. Поступово розподіляються ізотопи цезію, рубідії, викликаючи пригнічення кровотворення, атрофію сім'яників, пухлини м'яких тканин. При внутрішньому опроміненні найбільш небезпечні альфа-випромінюючі ізотопи полонію та плутонію.
Здатність викликати віддалені наслідки - лейкози, злоякісні новоутворення, раннє старіння - одна з підступних властивостей іонізуючого випромінювання.
Для вирішення питань радіаційної безпекив першу чергу цікаві ефекти, що спостерігаються при «малих дозах» - порядку декількох сантизивертів на годину і нижче, які реально зустрічаються при практичному використанні атомної енергії.
Дуже важливим тут є те, що, згідно з сучасними уявленнями, вихід несприятливих ефектів у діапазоні «малих доз», що зустрічаються в звичайних умовахмало залежить від потужності дози. Це означає, що ефект визначається насамперед сумарною накопиченою дозою незалежно від того, отримана вона за 1 день, 1 с або 50 років. Таким чином, оцінюючи ефекти хронічного опромінення, слід мати на увазі, що ці ефекти накопичуються в організмі протягом тривалого часу.
Дозиметричні величини та одиниці їх виміру.Дії іонізуючого випромінювання на речовину проявляється в іонізації та збудженні атомів та молекул, що входять до складу речовини. Кількісним заходом цього впливу служить поглинена доза Д п- Середня енергія, передана випромінюванням одиниці маси речовини. Одиниця поглиненої дози – грей (Гр). 1 Гр = 1 Дж/кг. Насправді застосовується також позасистемна одиниця - 1 рад = 100 ерг/г = 1 10 -2 Дж/кг = 0,01 Гр.
Поглинена доза випромінювання залежить від властивостей випромінювання та поглинаючого середовища.
Для заряджених частинок (α, β, протонів) невеликих енергій, швидких нейтронів та деяких інших випромінювань, коли основними процесами їх взаємодії з речовиною є безпосередня іонізація та збудження, поглинена доза є однозначною характеристикою іонізуючого випромінювання за його впливом на середовище. Це пов'язано з тим, що між параметрами, що характеризують дані види випромінювання (потік, щільність потоку та ін) та параметром, що характеризує іонізаційну здатність випромінювання в середовищі - поглиненою дозою, можна встановити адекватні прямі залежності.
Для рентгенівського та g-випромінювань таких залежностей не спостерігається, оскільки ці види випромінювань побічно іонізують. Отже, поглинена доза не може бути характеристикою цих випромінювань щодо їх впливу на середовище.
До останнього часу як характеристику рентгенівського та g-випромінювань за ефектом іонізації використовують так звану експозиційну дозу. Експозиційна доза виражає енергію фотонного випромінювання, перетворену на кінетичну енергію вторинних електронів, що виробляють іонізацію в одиниці атмосферного повітря.
За одиницю експозиційної дози рентгенівського та g-випромінювань приймають кулон на кілограм (Кл/кг). Це така доза рентгенівського або g-випромінювання, при дії якої на 1 кг сухого атмосферного повітря нормальних умовахутворюються іони, що несуть 1 Кл електрики кожного знака.
Насправді досі широко використовується позасистемна одиниця експозиційної дози - рентген. 1 рентген (Р) - експозиційна доза рентгенівського та g-випромінювань, при якій у 0,001293 г (1 см 3 повітря за нормальних умов) утворюються іони, що несуть заряд в одну електростатичну одиницю кількості електрики кожного знака або 1 Р=2,58 10 -4 Кл/кг. При експозиційній дозі 1 Р буде утворено 2,08 10 9 пар іонів в 0,001293 г атмосферного повітря.
Дослідження біологічних ефектів, що викликаються різними іонізуючими випромінюваннями, показали, що пошкодження тканин пов'язане не тільки з кількістю поглиненої енергії, але і з її просторовим розподілом, що характеризується лінійною щільністю іонізації. Чим вище лінійна щільність іонізації, або, інакше, лінійна передача енергії частинок у середовищі на одиницю довжини шляху (ЛПЕ), тим більший ступінь біологічного ушкодження. Щоб зважити на цей ефект, введено поняття еквівалентної дози.
Доза еквівалентна H T , R -поглинена доза в органі чи тканині D T , R , помножена на відповідний коефіцієнт, що зважує, для даного випромінювання W R:
H t , r=W R D T , R
Одиницею виміру еквівалентної дози є Дж кг -1 , що має спеціальне найменування зіверт (Зв).
Значення W Rдля фотонів, електронів та мюонів будь-яких енергій становить 1, для α-часток, уламків поділу, важких ядер - 20. Зважувальні коефіцієнти для окремих видіввипромінювання при розрахунку еквівалентної дози:
· Фотони будь-яких енергій…………………………………………………….1
· Електрони та мюони (менше 10 кеВ)……………………………………….1
· Нейтрони з енергією менше 10 кеВ………………………………………...5
від 10 кеВ до 100 кеВ ……....………………………………………………10
від 100 кеВ до 2 МеВ………………………………………………………..20
від 2 МеВ до 20 МеВ………………………………………………………..10
більше 20 МеВ…………………………………………………………………5
· Протони, крім протонів віддачі,
енергія більше 2 МеВ………………………………….………………5
· Альфа-частки,
уламки розподілу, важкі ядра………………………………………….20
Доза ефективна- величина, що використовується як міра ризику виникнення віддалених наслідківопромінення всього тіла людини та окремих її органів з урахуванням їхньої радіочутливості Вона становить суму творів еквівалентної дози в органі Н τТна відповідний зважуючий коефіцієнт для даного органу чи тканини W T:
де Н τТ -еквівалентна доза в тканині Т за час τ .
Одиниця виміру ефективної дози - Дж × кг -1, звана зіверт (Зв).
Значення W Tдля окремих видів тканини та органів наведені нижче:
Вид тканини, орган W 1
Гонади................................................. .................................................. .............0,2
Кістковий мозок, (червоний), легені, шлунок………………………………0,12
Печінка, грудна залоза, щитовидна залоза. …………………………...0,05
Шкіра……………………………………………………………………………0,01
Поглинена, експозиційна та еквівалентна дози, віднесені до одиниці часу, звуться потужністю відповідних доз.
Мимовільний (спонтанний) розпад радіоактивних ядер дотримується закону:
N = N 0ехр(-λt),
де N 0- Число ядер в даному обсязі речовини в момент часу t = 0; N- Число ядер у тому ж обсязі на момент часу t ; λ – постійна розпаду.
Постійна має сенс ймовірності розпаду ядра за 1 с; вона дорівнює частці ядер, що розпадаються за 1 с. Постійна розпаду не залежить від загальної кількостіядер і має цілком певне значеннядля кожного радіоактивного нукліду.
Наведене вище рівняння показує, що з часом кількість ядер радіоактивної речовини зменшується за експоненційним законом.
У зв'язку з тим, що період напіврозпаду значної кількості радіоактивних ізотопів вимірюється годинами та добами (так звані короткоживучі ізотопи), його необхідно знати для оцінки радіаційної небезпеки у часі у разі аварійного викиду у навколишнє середовище радіоактивної речовини, вибору методу дезактивації, а також при переробці радіоактивних відходів та подальшому їх похованні.
Описані види доз належать до окремої людини, тобто індивідуальні.
Підсумувавши індивідуальні ефективні еквівалентні дози, отримані групою людей, ми прийдемо до колективної ефективної еквівалентної дози, яка вимірюється в людинозивертах (чол-Зв).
Слід запровадити ще одне визначення.
Багато радіонуклідів розпадаються дуже повільно і залишаться у віддаленому майбутньому.
Колективну ефективну еквівалентну дозу, яку отримають покоління людей від будь-якого радіоактивного джерела за весь час його існування, називають очікуваної (повної) колективної ефективної еквівалентної дози.
Активність препаратуце міра кількості радіоактивної речовини.
Визначається активність числом атомів, що розпадаються в одиницю часу, тобто швидкістю розпаду ядер радіонукліду.
Одиницею виміру активності є одне ядерне перетворення на секунду. У системі одиниць СІ вона отримала назву бекерель (Бк).
За позасистемну одиницю активності прийнято кюрі (Кі) - активність такого числа радіонукліду, в якому відбувається 3,7 10 10 актів розпаду в секунду. На практиці широко користуються похідними Кі: мілікюрі – 1 мКі = 1×10 -3 Кі; мікрокюрі – 1 мкКі = 1×10 -6 Кі.
Вимірювання іонізуючих випромінювань.Необхідно пам'ятати, що немає універсальних методів і приладів, застосовних будь-яких умов. Кожен метод та прилад мають свою сферу застосування. Неврахування цих зауважень може призвести до грубих помилок.
У радіаційній безпеці використовують радіометри, дозиметри та спектрометри.
Радіометри- це прилади, призначені визначення кількості радіоактивних речовин (радіонуклідів) чи потоку випромінювання. Наприклад, газорозрядні лічильники (Гейгер-Мюллер).
Дозиметри- це прилади для вимірювання потужності експозиційної чи поглиненої дози.
Спектрометрислужать для реєстрації та аналізу енергетичного спектру та ідентифікації на цій основі випромінюючих радіонуклідів.
Нормування.Питання радіаційної безпеки регламентується Федеральним законом «Про радіаційну безпеку населення», нормами радіаційної безпеки (НРБ-99) та іншими правилами та положеннями. У законі «Про радіаційну безпеку населення» говориться: «Радіаційна безпека населення - стан захищеності сьогодення та майбутнього поколінь людей від шкідливого для їхнього здоров'я впливу іонізуючого випромінювання» (стаття 1).
«Громадяни Російської Федерації, іноземні громадяни та особи без громадянства, які проживають на території Російської Федерації, мають право на радіаційну безпеку. Це право забезпечується за рахунок проведення комплексу заходів щодо запобігання радіаційному впливу на організм людини іонізуючого випромінювання вище встановлених норм, правил та нормативів, виконання громадянами та організаціями, які здійснюють діяльність з використанням джерел іонізуючого випромінювання, вимог до забезпечення радіаційної безпеки» (стаття 22).
Гігієнічна регламентація іонізуючого випромінювання здійснюється Нормами радіаційної безпеки НРБ-99 (Санітарними правилами СП 2.6.1.758-99). Основні дозові межі опромінення та допустимі рівні встановлюються для наступних категорій
опромінених осіб:
· Персонал - особи, які працюють з техногенними джерелами (група А) або перебувають за умовами роботи у сфері їх впливу (група Б);
· Все населення, включаючи осіб з персоналу, поза сферою та умовами їх виробничої діяльності.
У повсякденному життілюдини іонізуючі випромінювання трапляються постійно. Ми їх не відчуваємо, але не можемо заперечувати їхнього впливу на живу і неживу природу. Нещодавно люди навчилися використовувати їх як на благо, так і як зброю масового винищення. При правильному використанні ці випромінювання здатні змінити життя людства на краще.
Види іонізуючих випромінювань
Щоб розібратися з особливостями впливу на живі та неживі організми, потрібно з'ясувати, якими вони бувають. Також важливо знати їхню природу.
Іонізуюче випромінювання – це особливі хвилі, які здатні проникати через речовини та тканини, викликаючи іонізацію атомів. Існує кілька його видів: альфа-випромінювання, бета-випромінювання, гамма-випромінювання. Усі вони мають різний зарядта здатності діяти на живі організми.
Альфа-випромінювання найзарядженіша з усіх видів. Воно має величезну енергію, здатну навіть у малих дозах викликати променеву хворобу. Але при безпосередньому опроміненні проникає лише у верхні шари шкіри людини. Від альфа-променів захищає навіть тонкий аркуш паперу. У той же час, потрапляючи в організм з їжею або вдихом, джерела цього випромінювання досить швидко стають причиною смерті.
Бета-промені несуть трохи менший заряд. Вони здатні глибоко проникати в організм. При тривалому опроміненні стають причиною загибелі людини. Найменші дози викликають зміну в клітинній структурі. Захистом може бути тонкий лист алюмінію. Випромінювання зсередини організму також смертельно.
Найнебезпечнішим вважається гамма-випромінювання. Воно проникає наскрізь організму. У великих дозах спричиняє радіаційний опік, променеву хворобу, смерть. Захистом від нього може бути лише свинець та товстий шар бетону.
Особливим різновидом гамма-випромінювання вважаються рентгенівські промені, які генеруються в рентгенівській трубці.
Історія досліджень
Вперше про іонізуючі випромінювання світ дізнався 28 грудня 1895 року. Саме в цей день Вільгельм К. Рентген оголосив, що відкрив особливий вид променів, здатних проходити через різні матеріалита людський організм. З цього моменту багато лікарів та науковців почали активно працювати з цим явищем.
Довгий час ніхто не знав про його вплив на людський організм. Тому в історії відомо чимало випадків загибелі від надмірного опромінення.
Подружжя Кюрі докладно вивчило джерела та властивості, які має іонізуюче випромінювання. Це дало змогу використовувати його з максимальною користю, уникаючи негативних наслідків.
Природні та штучні джерела випромінювань
Природа створила різноманітні джерела іонізуючого випромінювання. Насамперед це радіація сонячних променів та космосу. Велика її частина поглинається озоновою кулею, яка знаходиться високо над нашою планетою. Але деяка їхня частина досягає поверхні Землі.
На самій Землі, а точніше у її глибинах, є деякі речовини, які продукують радіацію. Серед них – ізотопи урану, стронцію, радону, цезію та інші.
Штучні джерела іонізуючих випромінювань створені людиною для різноманітних досліджень та виробництва. При цьому сила випромінювань може у рази перевищувати природні показники.
Навіть в умовах захисту та дотримання заходів безпеки люди одержують небезпечні для здоров'я дози опромінення.
Одиниці виміру та дози
Іонізуюче випромінювання прийнято співвідносити з його взаємодією з організмом людини. Тому всі одиниці виміру так чи інакше пов'язані зі здатністю людини поглинати та накопичувати енергію іонізації.
У системі СІ дози іонізуючого випромінювання вимірюються одиницею, що називається грей (Гр). Вона показує кількість енергії на одиницю речовини, що опромінюється. Один Гр дорівнює одному Дж/кг. Але для зручності найчастіше використовується позасистемна одиниця радий. Вона дорівнює 100 грн.
Радіаційний фон біля вимірюється експозиційними дозами. Одна доза дорівнює Кл/кг. Ця одиниця використовується у системі СІ. Позасистемна одиниця, що відповідає їй, називається рентгеном (Р). Щоб отримати поглинену дозу 1 рад, потрібно піддатися опроміненню експозиційною дозою близько 1 Р.
Оскільки різні види іонізуючих випромінювань мають різний заряд енергії, його вимір прийнято порівнювати з біологічним впливом. У системі СІ одиницею такого еквівалента виступає зіверт (ЗВ). Позасистемний його аналог – бер.
Чим сильніше і довше випромінювання, тим більше енергії поглинається організмом, тим небезпечніший його вплив. Щоб дізнатися про допустимий час перебування людини в радіаційному забрудненні, використовуються спеціальні прилади - дозиметри, що здійснюють вимірювання іонізуючого випромінювання. Це бувають як прилади індивідуального користування, і великі промислові установки.
Вплив на організм
Всупереч існуючій думці, не завжди небезпечно і смертельно будь-яке іонізуюче випромінювання. Це можна побачити на прикладі з ультрафіолетовими променями. У малих дозах вони стимулюють генерацію вітаміну D в людському організмі, регенерацію клітин та збільшення пігменту меланіну, що дає гарну засмагу. Але тривале опромінення викликає сильні опіки і може спричинити розвиток раку шкіри.
У Останніми рокамиактивно вивчається вплив іонізуючого випромінювання на людський організм та його практичне застосування.
У невеликих дозах випромінювання не завдають жодної шкоди організму. До 200 мілірентгенів можуть знизити кількість білих кров'яних клітин. Симптомом такого опромінення будуть нудота та запаморочення. Близько 10% людей гинуть, отримавши таку дозу.
Великі дози викликають розлад травної системи, випадання волосся, опіки шкіри, зміни клітинної структури організму, розвиток ракових клітин та смерть.
Променева хвороба
Тривала дія іонізуючого випромінювання на організм та отримання ним великої дози опромінення можуть стати причиною променевої хвороби. Більше половини випадків цього захворювання ведуть до смерті. Інші стають причиною цілого ряду генетичних та соматичних захворювань.
На генетичному рівні відбуваються мутації у статевих клітинах. Їхні зміни стають очевидними в наступних поколіннях.
Соматичні хвороби виражаються канцерогенезом, незворотними змінамиу різних органах. Лікування цих захворювань тривале та досить важке.
Лікування променевих поразок
Внаслідок патогенного впливу радіації на організм виникають різні ураження органів людини. Залежно від дози опромінення проводять різноманітні методи терапії.
Насамперед хворого поміщають у стерильну палату, щоб уникнути можливості інфікування відкритих уражених ділянок шкіри. Далі проводять спеціальні процедури, що сприяють швидкому виведенню з організму радіонуклідів.
При сильних ураженнях може знадобитися пересадка кісткового мозку. Від радіації він втрачає здатність відтворювати червоні кров'яні клітини.
Але в більшості випадків лікування легких уражень зводиться до знеболювання уражених ділянок, стимулювання регенерації клітин. Велика увагаприділяється реабілітації.
Вплив іонізуючого випромінювання на старіння та рак
У зв'язку із впливом іонізуючих променів на організм людини вчені проводили різні експерименти, що доводять залежність процесів старіння та канцерогенезу від дози опромінення.
У лабораторних умовпіддавалися опроміненням групи клітинних культур. Внаслідок цього вдалося довести, що навіть незначне опромінення сприяє прискоренню старіння клітин. При цьому чим старша культура, тим більше вона схильна до цього процесу.
Тривале опромінення призводить до загибелі клітин або аномального і швидкого їх поділу і зростання. Цей факт свідчить про те, що іонізуюче випромінювання на організм людини має канцерогенну дію.
У той же час вплив хвиль на уражені ракові клітини призводив до їх повної загибелі або зупинення їх поділу. Це відкриття допомогло розробити методику лікування ракових пухлин людини.
Практичне застосування радіації
Вперше випромінювання почали використовувати в медичної практики. За допомогою рентгенівського проміння лікарям вдалося зазирнути всередину людського організму. При цьому шкоди йому практично не було.
Далі за допомогою опромінення почали лікувати ракові захворювання. Найчастіше цей спосіб має позитивний вплив, незважаючи на те, що весь організм піддається сильному впливувипромінювання, що тягне у себе ряд симптомів променевої хвороби.
Крім медицини, іонізуючі промені використовуються і в інших галузях. Геодезисти за допомогою радіації можуть вивчити особливості будови земної корина її окремих ділянках.
Здатність деяких копалин виділяти велику кількість енергії людство навчилося використовувати з метою.
Атомна енергетика
Саме за атомною енергією майбутнє населення Землі. Атомні електростанції є джерелами порівняно недорогої електрики. За умови їхньої правильної експлуатації такі електростанції набагато безпечніші, ніж ТЕС та ГЕС. Від атомних електростанційнабагато менше забруднення довкілля як зайвим теплом, і відходами виробництва.
Натомість на підставі атомної енергії вчені розробили зброю масового ураження. На даний момент на планеті атомних бомб стільки, що запуск їх незначної кількості може стати причиною ядерної зими, внаслідок якої загинуть практично всі живі організми, що її населяють.
Засоби та засоби захисту
Використання в повсякденному житті радіації вимагає серйозних запобіжних заходів. Захист від іонізуючих випромінювань ділиться на чотири типи: часом, відстанню, кількість і екранування джерел.
Навіть у середовищі із сильним радіаційним фоном людина може перебувати деякий час без шкоди для свого здоров'я. Саме цей момент визначає захист часом.
Чим більша відстаньдо джерела випромінювання, тим менше доза енергії, що поглинається. Тому варто уникати близького контакту з місцями, де є іонізуюче випромінювання. Це гарантовано убереже від небажаних наслідків.
Якщо є можливість використовувати джерела з мінімальним випромінюванням, їм насамперед надається перевага. Це і є захист кількістю.
Екранування означає створення бар'єрів, через які не проникають шкідливі промені. Прикладом цього є свинцеві ширми в рентгенівських кабінетах.
Побутовий захист
У разі оголошення радіаційної катастрофислід негайно закрити всі вікна та двері, постаратися запастися водою із закритих джерел. Їжа має бути лише консервованою. При переміщенні на відкритій місцевості максимально закрити тіло одягом, а обличчя – респіратором чи вологою марлею. Намагатися не заносити до будинку верхній одяг та взуття.
Необхідно також приготуватися до можливої евакуації: зібрати документи, запас одягу, води та їжі на 2-3 доби.
Іонізуючі випромінювання як екологічний фактор
На планеті Земля досить багато забруднених радіацією ділянок. Причиною цього є як природні процеси, так і техногенні катастрофи. Найвідоміші з них - аварія на ЧАЕС та атомні бомби над містами Хіросіма та Нагасакі.
У таких місцях людина не може бути без шкоди для власного здоров'я. У той же час не завжди є можливість дізнатися про радіаційне забруднення. Деколи навіть некритичний радіаційний фон може спричинити катастрофу.
Причиною тому є здатність живих організмів поглинати і накопичувати радіацію. При цьому вони самі перетворюються на джерела іонізуючого випромінювання. Всім відомі «чорні» анекдоти про чорнобильські гриби засновані саме на цій властивості.
У разі захист від іонізуючих випромінювань зводиться до того що, що це споживчі продукти піддаються ретельному радіологічному вивченню. Водночас, на стихійних ринках завжди є шанс купити саме знамениті «чорнобильські гриби». Тому варто утриматися від покупок у неперевірених продавців.
Людський організм схильний накопичувати небезпечні речовини, унаслідок чого відбувається поступове отруєння зсередини. Невідомо, коли саме дадуть себе знати наслідки впливу цих отрут: через день, рік чи через покоління.
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-
жнив однакове числопозитивно 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 наступні видирадіоактивних перетворень: корпуску-
лярні та хвильові.
До корпускулярних відносять:
1. Альфа-розпад. Характерний для природних радіоактивних елементів з
великими порядковими номерами і є потік ядер гелію,
несучих 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 числіі з
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 корпускулярним випромінюваннямвідносять 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 променевої терапіїпухлин 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. Рентгенівське проміння. Електромагнітне випромінювання, штучно напів-
чаемие в рентгенівських трубках. При подачі високої напруги на
катод, з нього вилітають електрони, які з великою швидкістюдві-
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 принести найбільших збитківздоров'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 системахіз змінами відповідних
4. Біологічний етапабо 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 самі 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-
біосинтетичні процеси, що тінсивно протікають, високий рівеньокисли-
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 матеріалівжитлових будинків,
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 ефектине 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 радіотоксини - 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 проходження-
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 причинивиникнення 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 наслідкиаварії виходять за територію Російської Федерації, або дана аваріявідбулася за кордоном 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 обстановкиу 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 опроміненняможуть забезпечити лише захисні споруди, які мають оснащуватися фільтрами-поглиначами радіонуклідів йоду. Тимчасові укриття населення до евакуації можуть забезпечити практично будь-які герметизовані приміщення.
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 елементів у ґрунті, повітрі та матеріалах, що використовуються у господарській 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 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 стану електронів атома.
Корпускулярне іонізуюче випромінювання складається з потоку заряджених частинок (альфа-, бета-часток, протонів, електронів), кінетична енергія яких є достатньою для іонізації атомів при зіткненні. Нейтрони та інші елементарні частинки безпосередньо 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 особливістю нейтронного випромінювання є його здатність перетворювати атоми стабільних елементіву тому 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 космічному просторі і атомів інших елементів, що випускаються при радіоактивному розпаді ізотопів важких елементів – урану чи радію. Вони мають малу проникаючу здатність (пробіг у повітрі - не більше 10 см), навіть людська шкіра є для них непереборною перешкодою. Небезпечні вони лише при попаданні всередину організму, оскільки здатні вибивати електрони з оболонки нейтрального атома будь-якої речовини, у тому числі й тіла людини, і перетворювати його 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 видів іонізуючого 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 причина небезпеки – аварія радіації. Радіаційна аварія – втрата управління джерелом іонізуючого випромінювання (ІІІ), спричинена несправністю обладнання, неправильними діямиперсоналу, стихійними лихамиабо іншими причинами, які могли призвести або призвели до опромінення людей вище встановлених норм або радіоактивного забруднення навколишнього середовища. 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 час перебувати в повітрі у вигляді аерозолів, потім після проходження основної хмари випадати у вигляді дощових (снігових) опадів, а при попаданні в організм викликати болісний кашель, іноді по тяжкості подібний до нападом 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 атомну вагу 92 і три природні ізотопи: уран-238 (99,3%), уран-235 (0,69%) і 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.
