Яку дію надає іонізуюче випромінювання на організм. Гігієна праці

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

Джерела іонізуючих випромінювань

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

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

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

Види іонізуючих випромінювань

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

До іонізуючих відносяться два види випромінювань:

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

2) електромагнітне (γ-випромінювання та рентгенівське).

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

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

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

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

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

Поняття про нукліди та радіонукліди

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Іонізуючимназивається випромінювання, яке, проходячи через середовище, викликає іонізацію чи збудження молекул середовища. Іонізуюче випромінювання, як і і електромагнітне, не сприймається органами почуттів людини. Тому воно особливо небезпечне, тому що людина не знає, що вона піддається її впливу. Іонізуюче випромінювання інакше називають радіацією.

Радіація- це потік частинок (альфа-часток, бета-часток, нейтронів) або електромагнітної енергіїдуже високих частот (гамма-або рентгенівські промені).

Забруднення виробничого середовищаречовинами, що є джерелами іонізуючого випромінювання, називається радіоактивним забрудненням.

Радіоактивне забруднення- Це форма фізичного (енергетичного) забруднення, пов'язаного з перевищенням природного рівня вмісту радіоактивних речовин в середовищі в результаті діяльності людини.

Речовини складаються з найдрібніших частинокхімічних елементів – атомів. Атом ділимо і має складна будова. У центрі атома хімічного елемента знаходиться матеріальна частка, яка називається атомним ядромнавколо якої обертаються електрони. Більшість атомів хімічних елементів мають велику стійкість, тобто стабільність. Однак у ряду відомих у природі елементів ядра мимоволі розпадаються. Такі елементи називаються радіонуклідами.Один і той самий елемент може мати кілька радіонуклідів. У цьому випадку їх називають радіоізотопамихімічний елемент. Мимовільний розпад радіонуклідів супроводжується радіоактивним випромінюванням.

Мимовільний розпад ядер деяких хімічних елементів (радіонуклідів) називається радіоактивністю.

Радіоактивне випромінювання буває різного виду: потоки частинок з високою енергією, електромагнітна хвиляз частотою понад 1,5.10 17 Гц.

Частки, що випускаються, бувають різних видів, але найчастіше випромінюються альфа-частинки (α-випромінювання) та бета-частинки (β-випромінювання). Альфа-частка важка і має високу енергію, це ядро ​​атома гелію. Бета-частка приблизно в 7336 разів легша за альфа-частки, але може мати також високу енергію. Бета-випромінювання - це потоки електронів або позитронів.

Радіоактивне електромагнітне випромінювання (його також називають фотонним випромінюванням) залежно від частоти хвилі буває рентгенівським (1,5 . 10 17 ...5 . 10 19 Гц) та гамма-випромінюванням (більше 5 . 10 19 Гц). Природне випромінювання буває лише гамма-випромінюванням. Рентгенівське випромінювання штучне і виникає в електронно-променевих трубках при напругах у десятки та сотні тисяч вольт.

Радіонукліди, випускаючи частинки, перетворюються на інші радіонукліди та хімічні елементи. Радіонукліди розпадаються з різною швидкістю. Швидкість розпаду радіонуклідів називають активністю. Одиницею виміру активності є кількість розпадів за одиницю часу. Один розпад за секунду має спеціальну назву беккерель (Бк). Часто для вимірювання активності використовується інша одиниця - кюрі (Ku), 1 Ku = 37.109 Бк. Одним із перших докладно вивчених радіонуклідів був радій-226. Його вивчили вперше подружжя Кюрі, на честь яких і названо одиницю виміру активності. Кількість розпадів на секунду, що відбуваються в 1 г радію-226 (активність) дорівнює 1 Ku.

Час, протягом якого розпадається половина радіонукліду, називається періодом напіврозпаду(Т 1/2). Кожен радіонуклід має період напіврозпаду. Діапазон зміни Т 1/2 для різних радіонуклідів дуже широкий. Він змінюється від секунд до мільярдів років. Наприклад, найвідоміший природний радіонуклід уран-238 має період напіврозпаду близько 4,5 мільярда років.

При розпаді зменшується кількість радіонукліду та зменшується його активність. Закономірність, за якою знижується активність, підпорядковується закону радіоактивного розпаду:

де А 0 - початкова активність, А- активність через період часу t.

Види іонізуючих випромінювань

Іонізуючі випромінювання виникають під час роботи приладів, основу дії яких лежать радіоактивні ізотопи, під час роботи електровакуумних приладів, дисплеїв тощо.

До іонізуючих випромінювань відносяться корпускулярні(альфа-, бета-, нейтронні) та електромагнітні(гамма-, рентгенівське) випромінювання, здатні при взаємодії з речовиною створювати заряджені атоми та молекули-іони.

Альфа-випромінюванняє потік ядер гелію, що випускаються речовиною при радіоактивному розпаді ядер або при ядерних реакціях.

Чим більша енергія частинок, тим більша повна іонізація, викликана нею в речовині. Пробіг альфа-часток, що випускаються радіоактивною речовиною, сягає 8-9 см у повітрі, а в живій тканині – кількох десятків мікрон. Маючи порівняно великою масою, альфа-частинки швидко втрачають свою енергію при взаємодії з речовиною, що обумовлює їх низьку проникаючу здатність і високу питому іонізацію, що становить повітря на 1 см шляху кілька десятків тисяч пар іонів.

Бета-випромінювання -потік електронів чи позитронів, що виникають при радіоактивному розпаді.

Максимальний пробіг у повітрі бета-часток - 1800 см, а в живих тканинах - 2,5 см. Іонізуюча здатність бета-часток нижче (кілька десятків пар на 1 см пробігу), а проникаюча здатність вища, ніж альфа-часток.

Нейтрони, потік яких утворює нейтронне випромінювання,перетворюють свою енергію у пружних та непружних взаємодіях з ядрами атомів.

При непружних взаємодіях виникає вторинне випромінювання, яке може складатися як із заряджених частинок, так і з гамма-квантів (гамма-випромінювання): при пружних взаємодіях можлива звичайна іонізація речовини.

Проникаюча здатність нейтронів значною мірою залежить від їхньої енергії та складу речовини атомів, з якими вони взаємодіють.

Гамма-випромінювання -електромагнітне (фотонне) випромінювання, що випромінюється при ядерних перетвореннях або взаємодії частинок.

Гамма-випромінювання має велику проникаючу здатність і малу іонізуючу дію.

Рентгенівське випромінюваннявиникає у середовищі, навколишнього джерелабета-випромінювання (у рентгенівських трубках, прискорювачах електронів) і є сукупністю гальмівного і характеристичного випромінювання. Гальмівне випромінювання - фотонне випромінювання з безперервним спектром, що випускається при зміні кінетичної енергії заряджених частинок; Характеристичне випромінювання - це фотонне випромінювання з дискретним спектром, що випускається при зміні енергетичного стану атомів.

Як і гамма-випромінювання, рентгенівське випромінювання має малу іонізуючу здатність і велику глибину проникнення.

Джерела іонізуючого випромінювання

Вид радіаційного ураження людини залежить від характеру джерел іонізуючого випромінювання.

Природний фон випромінювання складається з космічного випромінювання та випромінювання природно-розподілених радіоактивних речовин.

Крім природного опромінення людина схильна до опромінення і з інших джерел, наприклад: при виробництві рентгенівських знімків черепа - 0,8-6 Р; хребта - 1,6-14,7 Р; легень (флюорографія) - 0,2-0,5 Р: грудної кліткипри рентгеноскопії - 4,7-19,5 Р; шлунково-кишкового тракту при рентгеноскопії - 12-82 Р: зубів - 3-5 Р.

Одноразове опромінення в 25-50 бер призводить до незначних швидкоминучих змін у крові, при дозах опромінення 80-120 бер з'являються ознаки променевої хвороби, але без летального результату. Гостра променева хвороба розвивається при одноразовому опроміненні 200-300 бер, при цьому летальний кінецьможливий у 50% випадків. Летальний результат у 100% випадків настає при дозах 550-700 бер. В даний час існує низка протипроменевих препаратів. що послаблюють дію випромінювання.

Хронічна променева хвороба може розвинутися при безперервному або повторюваному опроміненні в дозах, суттєво нижчих за ті, які викликають гостру форму. Найбільш характерними ознакамихронічної форми променевої хвороби є зміни в крові, порушення нервової системи, локальні ураження шкіри, пошкодження кришталика ока, зниження імунітету.

Ступінь залежить від того, чи є опромінення зовнішнім чи внутрішнім. Внутрішнє опромінення можливе при вдиханні, заковтуванні радіоізотопів та проникненні в організм людини через шкіру. Деякі речовини поглинаються та накопичуються у конкретних органах, що призводить до високих локальних доз радіації. Наприклад, ізотопи йоду, що накопичуються в організмі, можуть викликати ураження щитовидної залози, рідкісноземельні елементи — пухлини печінки, ізотопи цезію, рубідія — пухлини м'яких тканин.

Штучні джерела радіації

Крім опромінення від природних джерел радіації, які були і є завжди і скрізь, у XX столітті з'явились і додаткові джерелавипромінювання, пов'язані з діяльністю людини.

Насамперед це використання рентгенівського випромінювання і гамма-випромінювання в медицині при діагностиці та лікуванні хворих. , що отримуються при відповідних процедурах, можуть бути дуже великими, особливо при лікуванні злоякісних пухлин променевою терапією, коли безпосередньо в зоні пухлини вони можуть досягати 1000 бер і більше. При рентгенологічних обстеженнях доза залежить від часу обстеження та органу, що діагностується, і може змінюватися в широких межах – від кількох бер при зніманні зуба до десятків бер – при обстеженні шлунково-кишкового тракту та легень. Флюрографічні знімки дають мінімальну дозу, і відмовлятися від профілактичних щорічних флюорографічних обстежень ні в якому разі не слід. Середня доза, яку отримують люди від медичних дослідженьстановить 0,15 бер на рік.

У другій половині XX століття люди почали активно використовувати радіацію у мирних цілях. Різні радіоізотопи використовують у наукових дослідженнях, при діагностиці технічних об'єктів, у контрольно-вимірювальній апаратурі і т. д. І нарешті - ядерна енергетика. Ядерні енергетичні установкивикористовують на атомних електричних станціях (АЕС), криголамах, кораблях, підводних човнах. Наразі лише на атомних електричних станціях працюють понад 400 ядерних реакторів загальною електричною потужністю понад 300 млн кВт. Для отримання та переробки ядерного пального створено цілий комплекс підприємств, об'єднаних у ядерно-паливний цикл(ЯТЦ).

ЯТЦ включає підприємства з видобутку урану ( уранові рудники), його збагачення (збагачувальні фабрики), виготовлення паливних елементів, самі АЕС, підприємства вторинної переробки відпрацьованого ядерного пального (радіохімічні заводи), з тимчасового зберігання та переробки радіоактивних відходів ЯТЦ, що утворюються, і, нарешті, пункти вічного поховання радіоактивних відходів (могильник). На всіх етапах ЯТЦ радіоактивні речовини більшою чи меншою мірою впливають на обслуговуючий персонал, на всіх етапах можуть відбуватися викиди (нормальні або аварійні) радіонуклідів навколишнє середовищета створювати додаткову дозу на населення, що особливо проживає в районі підприємств ЯТЦ.

Звідки з'являються радіонукліди за нормальної роботи АЕС? Радіація всередині ядерного реакторавеличезна. Уламки поділу палива, різні елементарні частинки можуть проникати через захисні оболонки, мікротріщини та потрапляти у теплоносій та повітря. Цілий рядтехнологічних операцій під час виробництва електричної енергіїна АЕС можуть призводити до забруднення води та повітря. Тому атомні станціїзабезпечені системою водо- та газоочищення. Викиди у повітря здійснюються через високу трубу.

При нормальній роботі АЕС викиди в навколишнє середовище малі і мають невеликий вплив на населення, що проживає поблизу.

Найбільшу небезпеку з погляду радіаційної безпекипредставляють заводи з переробки відпрацьованого ядерного пального, яке має дуже високу активність. На цих підприємствах утворюється велика кількість рідких відходів з високою радіоактивністю, існує небезпека розвитку мимовільної ланцюгової реакції(Ядерна небезпека).

Дуже складною є проблема боротьби з радіоактивними відходами, які є вельми значущими джерелами радіоактивного забруднення біосфери.

Однак складні та дорогі від радіації на підприємствах ЯТЦ дають можливість забезпечити захист людини та навколишнього середовища до дуже малих величин, суттєво менших від існуючого техногенного фону. Інша ситуація має місце у разі відхилення від нормального режиму роботи, а особливо при аваріях. Так, аварія, що сталася в 1986 р. (яку можна віднести до катастроф глобального масштабу — сама велика аваріяна підприємствах ЯТЦ за історію розвитку ядерної енергетики) на Чорнобильської АЕСпризвела до викиду в довкілля лише 5% всього палива. В результаті в довкілля було викинуто радіонуклідів з загальною активністю 50 млн Кі. Цей викид призвів до опромінення великої кількості людей, великою кількістюсмертей, забруднення дуже великих територій, необхідності масового переселеннялюдей.

Аварія на Чорнобильській АЕС ясно показала, що ядерний спосіб отримання енергії можливий лише у разі принципового вилучення аварій великого масштабу на підприємствах ЯТЦ.

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, ядерних перетвореннях 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'язане зі зміною кінетичної енергії заряджених частинок, що 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 видів мають 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 величина питомої іонізації у повітрі становить близько 100 пар іонів на 1 см шляху, а максимальний пробіг досягає кількох метрів за великих енергій.

Найменшу іонізуючу здатність і найбільшу проникаючу здатність мають фотонні випромінювання. У всіх процесах взаємодії електромагнітного випромінювання з середовищем частина енергії перетворюється на кінетичну енергіювторинних 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 до 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 радіаціяпри 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) безпорогові 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 хвороба може виникнути і при попаданні всередину організму великих кількостейрадіонуклідів.

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 формагострої 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 безпеки в першу чергу становлять інтерес ефекти, що спостерігаються при «малих дозах» - порядку кількох сантизивертів на годину і нижче, які реально зустрічаються при практичному використанніатомної 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 за нормальних умов утворюються 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 ушкодження 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 більше ступіньбіологічного 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 ž 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 ізотопіввимірюється годинами та добою (так звані короткоживучі ізотопи), його необхідно знати для оцінки радіаційної небезпеки в часі у разі аварійного викиду в довкілля радіоактивної речовини, вибору методу дезактивації, а також при переробці радіоактивних відходів та подальшому їхньому 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», норми радіаційної безпеки (НРБ-99) та інші правила та положення. 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 громадянита 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 межіопромінення та допустимі рівнівстановлюються 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.

Ступінь впливу іонізуючого випромінювання на організм людини залежить від дози випромінювання, її потужності, щільності іонізації випромінювання, виду опромінення, тривалості впливу, індивідуальної чутливості, фізіологічного стану організму та ін. Під впливом іонізуючих випромінювань у живій тканині , Як і в будь-якому середовищі, поглинається енергія і виникають збудження та іонізація атомів опромінюваної речовини. В результаті виникають первинні фізико-хімічні процеси в молекулах живих клітин і навколишнього субстрату і як наслідок - порушення функцій цілого організму. Первинні ефекти на клітинному рівні проявляються у вигляді розщеплення молекули білка, окислення їх радикалами ВІН та Н, розриву найменш міцних зв'язків, а також пошкодження механізму мітозу та хромосомного апарату, блокування процесів оновлення та диференціювання клітин.

Найбільш чутливими до дії радіації є клітини тканин, що постійно оновлюються, і органів. (кістковий мозок, статеві залози, селезінка та ін.).

Ці зміни на клітинному рівніі загибель клітин можуть призводити до порушення функцій окремих органів та систем, міжорганних зв'язків, порушення нормальної життєдіяльності організму та його загибелі.

Опромінення організму може бути зовнішнім , коли джерело випромінювання знаходиться поза організмом, і внутрішнім - при попаданні радіоактивної речовини (радіонуклідів) усередину організму через травний тракт, органи дихання та через шкіру.

При зовнішньому опроміненні найнебезпечнішими є гамма-, нейтронне та рентгенівське випромінювання. Альфа- та бета-частинки через їх незначну проникаючу здатність викликають в основному шкірні ураження.

Внутрішнє опромінення небезпечне тим, що воно викликає на різних органах виразки, що довго не гояться. Опромінення людей іонізуючими випромінюваннями може призвести до соматичних, сомато-стохастичних та генетичних наслідків.

Соматичні ефекти проявляються у вигляді гострої чи хронічної променевої хвороби всього організму, а також у вигляді локальних променевих ушкоджень.

Сомато-стохастичні ефекти проявляються у вигляді скорочення тривалості життя, злоякісні зміни кровотворних клітин (лейкози), пухлини різних органів та клітин. Це віддалені наслідки.

Генетичні ефекти виявляються в наступних поколіннях у вигляді генних мутацій як результат дії опромінення на статеві клітини при рівнях дози, які не є небезпечними даному індивіду.

Гостра променева хвороба характеризується циклічності перебігу з наступними періодами:

період первинної реакції;

прихований період; період формування хвороби; відновлювальний період; період віддалених наслідків та наслідків захворювання.

Хронічна променева хвороба формується поступово при тривалому та систематичному опроміненні дозами, що перевищують допустимі при зовнішньому та внутрішньому опроміненні. Хронічна хвороба може бути легкою ( I ступінь), середньої (II ступінь) та важкої (III ступінь).

Перший ступінь променевої хвороби проявляється у вигляді незначного головного болю, млявості, слабкості, порушення сну та апетиту та ін.

Середній або другий ступінь характеризується посиленням зазначених симптомів та нервово-регуляторних порушень з появою функціональної недостатності травних залоз, серцево-судинної та нервової систем, порушенням деяких обмінних процесів, стійкою лейко- та тромбоцитопенією.

При тяжкому ступені Крім того, розвивається анемія, з'являється різка лейко- і тромбопенія, виникають атрофічні процеси в слизовій оболонці шлунково-кишкового тракту та ін. (зміни в центральній нервовій системі, випадання волосся).

Віддалені наслідки променевої хвороби виявляються у підвищеній схильності організму до злоякісних пухлин та хвороб кровотворної системи.

Небезпека радіонуклідів, що потрапили всередину організму, обумовлюється низкою причин. , - здатністю деяких із них вибірково накопичуватися в окремих органах, збільшенням часу опромінення до виведення нукліду з органу та його радіоактивним розпадом, зростанням небезпеки високоіонізуючих альфа- та бета-часток, які малоефективні при зовнішньому опроміненні.

Критичні органи поділяють на три групи :

I-все тіло, репродуктивні органи (гонади), червоний кістковий мозок;

II - м'язи, щитовидна залоза, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик ока;

III-кісткова тканина, шкірний покрив, руки, передпліччя, ступні ніг.