Вплив іонізуючих променів на людину. Наслідки впливу іонізуючих випромінювань на організм людини при зовнішньому та внутрішньому опроміненні, забрудненні поверхні радіоактивними речовинами

Іонізуюче випромінювання - це електромагнітне випромінювання, що створюється при радіоактивному розпаді, ядерних перетвореннях, гальмуванні заряджених частинок у речовині та утворює при взаємодії із середовищем іони різних знаків.

Взаємодія з речовиною заряджених частинок, гамма-квантів та рентгенівських променів. Корпускулярні частинки ядерного походження (частини, частинки, нейтрони, протони і т.д.), а також фотонне випромінювання (кванти і рентгенівське і гальмівне випромінювання) мають значну кінетичну енергію. Взаємодіючи з речовиною, вони втрачають цю енергію в основному в результаті пружних взаємодій з ядрами атомів або електронами (як це відбувається при взаємодії більярдних куль), віддаючи їм всю або частину своєї енергії на збудження атомів (тобто переведення електрона з ближчою на більш віддалену від ядра орбіту), а також на іонізацію атомів або молекул середовища (тобто відрив одного або більше електронів від атомів)

Пружне взаємодія притаманно нейтральних частинок тронів) і фотонів, які мають заряду. При цьому нейтрон, взаємодіючи з атомами, може відповідно до законів класичної механіки передавати частину енергії, пропорційну масам частинок, що сударяются. Якщо це важкий атом, то передається лише частина енергії. Якщо це атом водню, що дорівнює масі нейтрону, то передається вся енергія. При цьому нейтрон уповільнюється до теплових енергій порядку часток електровольту і далі вступає в ядерні реакції. Вдаряючи в атом, нейтрон може передати йому таку кількість енергії, яка достатньо, щоб ядро ​​«вискочило» з електронної оболонки. У цьому випадку утворюється заряджена частка, що має значну швидкість, яка здатна здійснювати іонізацію середовища.

Аналогічно взаємодія з речовиною та фотоном. Він самостійно не здатний іонізувати середовище, але вибиває електрони з атома, які виробляють іонізацію середовища. Нейтрони та фотонне випромінювання відносяться до опосередковано іонізуючих випромінювань.

Заряджені частинки (- та -частки), протони та інші здатні іонізувати середовище за рахунок взаємодії з електричним полем атома та електричним полем ядра. При цьому заряджені частинки гальмуються і відхиляються від напрямку свого руху, випромінюючи при цьому гальмівне випромінювання, один з різновидів фотонного випромінювання.

Заряджені частинки можуть за рахунок непружних взаємодій передавати атомам середовища кількість енергії, недостатню для іонізації. У цьому випадку утворюються атоми у збудженому стані, які передають цю енергію іншим атомам, або випромінюють кванти характеристичного випромінювання, або, судячись з іншими збудженими атомами, можуть отримати енергію, достатню для іонізації атомів.

Як правило, при взаємодії випромінювань з речовинами відбуваються всі три види наслідків цієї взаємодії: пружна зіткнення, збудження та іонізація. Приклад взаємодії електронів з речовиною в табл. 3.15 показана відносна частка та енергія, що втрачається ними на різні процеси взаємодії.

Таблиця 3.15

Відносна частка енергії, що втрачається електронами внаслідок різних процесів взаємодії, %

Процес іонізації є найважливішим ефектом, у якому побудовано майже всі методи дозиметрії ядерних випромінювань, особливо опосередковано іонізуючих випромінювань.

У процесі іонізації утворюються дві заряджені частинки: позитивний іон (або атом, що втратив електрон із зовнішньої оболонки) та вільний електрон. При кожному акті взаємодії може бути відірвано чи кілька електронів.

Справжня робота іонізації атома становить 10...17 эВ, тобто. стільки енергії потрібно відриву електрона від атома. Експериментально встановлено, що енергія, що передається на утворення однієї пари іонів у повітрі, в середньому 35 еВ для частинок і 34 еВ для електронів, а для речовини біологічної тканини приблизно 33 еВ. Різниця визначається наступним. Середню енергію, що йде на освіту однієї пари іонів, визначають експериментально як відношення енергії первинної частки до середнього числа пар іонів, утвореної однією часткою по всьому її шляху. Так як заряджені частинки витрачають свою енергію на процеси збудження та іонізації, то в експериментальну величину енергії іонізації входять усі види енергетичних втрат, віднесені до утворення однієї пари іонів. Експериментальним підтвердженням сказаного є табл. 3.14.

Дози випромінювання. Коли іонізуюче випромінювання проходить через речовину, то на нього впливає та частина енергії випромінювання, яка передається речовині, поглинається ним. Порція енергії, передана випромінюванням речовині, називається дозою.

Кількісною характеристикою взаємодії іонізуючого випромінювання з речовиною є поглинена доза. Поглинена доза Д (Дж/кг) - це відношення середньої енергії Не, переданої іонізуючим випромінюванням речовини в елементарному обсязі, до одиниці маси dm речовини в цьому обсязі

У системі СІ як одиниця поглиненої дози прийнято грей (Гр), названої на честь англійського фізика та радіобіолога Л. Грея. 1 Гр відповідає поглинанню в середньому 1 Дж енергії іонізуючого випромінювання в масі речовини, що дорівнює 1 кг. 1 Гр = 1 Джкг -1.

Доза еквівалентна Н - поглинена доза в органі або тканині, помножена на відповідний коефіцієнт, що зважує, для даного випромінювання, W R

де D T,R - середня поглинена доза в органі або тканині Т, W R - зважуючий коефіцієнт для випромінювання R. Якщо поле випромінювання складається з декількох випромінювань з різними величинами W R еквівалентна доза визначається у вигляді:

Одиницею виміру еквівалентної дози є Джкг. -1 , Що має спеціальну назву зіверт (Зв).

Доза ефективна Е - величина, що використовується як міра виникнення віддалених наслідків опромінення всього тіла людини та окремих її органів з урахуванням їхньої радіочутливості. Вона становить суму творів еквівалентної дози в органі на відповідний коефіцієнт для даного органу або тканини:

де - еквівалентна доза в тканині Т за час, a W T - зважуючий коефіцієнт для тканини Т. Одиниця виміру ефективної дози - Джкг-1, яка має спеціальну назву - зіверт (Зв).

Доза ефективна колективна S - величина, що визначає повний вплив випромінювання на групу людей, визначається у вигляді:

де - середня ефективна доза i-ї підгрупи групи людей, - кількість людей у ​​підгрупі.

Одиниця виміру ефективної колективної дози - людино-зиверт (чол-Зв).

Механізм біологічної дії іонізуючих випромінювань. Біологічна дія радіації на живий організм починається на клітинному рівні. Живий організм складається із клітин. Клітина тварини складається з клітинної оболонки, що оточує драглисту масу - цитоплазму, в якій укладено більш щільне ядро. Цитоплазма складається з органічних сполук білкового характеру, що утворюють просторову решітку, комірки якої заповнюють вода, розчинені в ній солі та відносно малі молекули ліпідів - речовин, за властивостями подібним до жирів. Ядро вважається найбільш чутливою життєво важливою частиною клітини, а його основними структурними елементами є хромосоми. В основі будови хромосом знаходиться молекула діоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), в якій міститься спадкова інформація організму. Окремі ділянки ДНК, відповідальні формування певного елементарного ознаки, називаються генами чи «цегликами спадковості». Гени розташовані в хромосомах у строго визначеному порядку і кожному організму відповідає певний набір хромосом у кожній клітині. У людини кожна клітина містить 23 пари хромосом. При розподілі клітини (мітоз) хромосоми подвоюються і в певному порядку розташовуються в дочірніх клітинах.

Іонізуюче випромінювання викликає поломку хромосом (хромосомні аберації), за якими відбувається з'єднання розірваних кінців у нові поєднання. Це і призводить до зміни генного апарату та утворення дочірніх клітин, неоднакових із вихідними. Якщо стійкі хромосомні аберації відбуваються у статевих клітинах, це веде до мутацій, тобто. появі у опромінених особин потомства з іншими ознаками. Мутації корисні, якщо вони призводять до підвищення життєстійкості організму, і шкідливі, якщо проявляються у вигляді різних вроджених вад. Практика показує, що за дії іонізуючих випромінювань ймовірність виникнення корисних мутацій мала.

Однак у будь-якій клітині виявлено безперервно діючі процеси виправлення хімічних ушкоджень у молекулах ДНК. Виявилося також, що ДНК достатня стійка до розривів, викликаних радіацією. Необхідно зробити сім руйнувань структури ДНК, щоб вона не могла відновитися, тобто. лише у разі відбувається мутація. При меншій кількості розривів ДНК відновлюється у колишньому вигляді. Це свідчить про високу міцність генів стосовно зовнішнім впливам, зокрема і іонізуючим випромінюванням.

Руйнування життєво важливих для організму молекул можливе не тільки при прямому їх руйнуванні іонізуючим випромінюванням (теорія мішені), але і при непрямій дії, коли сама молекула не поглинає безпосередньо енергію випромінювання, а отримує її від іншої молекули (розчинника), яка спочатку поглинула цю енергію . У цьому випадку радіаційний ефект обумовлений вторинним впливом продуктів радіолізу (розкладання) розчинника на молекули ДНК. Цей механізм пояснюється теорією радикалів. Прямі попадання іонізуючих частинок, що повторюються, в молекулу ДНК особливо в її чутливі ділянки - гени, можуть викликати її розпад. Однак ймовірність таких попадань менша, ніж попадань у молекули води, яка є основним розчинником у клітині. Тому радіоліз води, тобто. розпад при дії радіації на водневий (Н і гідроксильний (ОН) радикали з подальшим утворенням молекулярного водню та перекису водню, має першорядне значення в радіобіологічних процесах. Наявність у системі кисню посилює ці процеси. На підставі теорії радикалів головну роль у розвитку біологічних змін відіграють іони і радикали, що утворюються у воді вздовж траєкторії руху іонізуючих частинок.

Висока здатність радикалів вступати в хімічні реакції зумовлює процеси їх взаємодії з біологічно важливими молекулами, що знаходяться в безпосередній близько від них. У таких реакціях руйнуються структури біологічних речовин, а це, у свою чергу, призводить до змін біологічних процесів, включаючи процеси утворення нових клітин.

Наслідки опромінення людей іонізуючим випромінюванням. Коли мутація виникає в клітині, то поширюється на всі клітини нового організму, що утворили шляхом поділу. Крім генетичних ефектів, які можуть позначатися на наступних поколіннях (вроджені потворності), спостерігаються і так звані соматичні (тілесні) ефекти, які небезпечні не тільки для даного організму (соматична мутація), але і його потомства. Соматична мутація поширюється тільки певне коло клітин, що утворилися шляхом звичайного поділу з первинної клітини, що зазнала мутацію.

Соматичні пошкодження організму іонізуючим випромінюванням є результатом впливу випромінювання на великий комплекс - колективи клітин, що утворюють певні тканини чи органи. Радіація гальмує чи навіть повністю зупиняє процес розподілу клітин, у якому власне і проявляється їхнє життя, а досить сильне випромінювання врешті-решт вбиває клітини. Руйнівна дія випромінювання особливо помітно проявляється у молодих тканинах. Ця обставина використовується, зокрема, для захисту організму від злоякісних (наприклад, ракових пухлин) новоутворень, які руйнуються під впливом іонізуючих випромінювань значно швидше за доброякісні клітини. До соматичних ефектів відносять локальне ушкодження шкіри (променевий опік), катаракту очей (помутніння кришталика), ушкодження статевих органів (короткочасна чи стала стерилізація) та інших.

На відміну від соматичних, генетичні ефекти дії радіації виявити важко, тому що вони діють на малу кількість клітин та мають тривалий прихований період, що вимірюється десятками років після опромінення. Така небезпека існує навіть за дуже слабкого опромінення, яке хоч і не руйнує клітини, але здатне викликати мутації хромосом і змінити спадкові властивості. Більшість подібних мутацій проявляється лише у тому випадку, коли зародок отримує від обох батьків хромосоми, ушкоджені однаковим чином. Результати мутацій, зокрема смертність від спадкових ефектів - так звана генетична смерть, спостерігалися задовго до того, як люди почали будувати ядерні реактори і застосовувати ядерну зброю. Мутації може бути викликані космічними променями, і навіть природним радіаційним тлом Землі, частку якого за оцінками фахівців припадає 1 % мутацій людини.

Встановлено, що немає мінімального рівня радіації, нижче якого мутації немає. Загальна кількість мутацій, викликаних іонізуючим випромінюванням, пропорційна чисельності населення та середній дозі опромінення. Прояв генетичних ефектів мало залежить від потужності дози, а визначається сумарною накопиченою дозою незалежно від того, чи отримана вона за 1 добу або 50 років. Вважають, що генетичні ефекти немає дозового порога. Генетичні ефекти визначаються лише ефективною колективною дозою людинозиверт (чол-Зв), а виявлення ефекту в окремого індивідуума практично не передбачувано.

На відміну від генетичних ефектів, що викликаються малими Дозами радіації, соматичні ефекти завжди починаються з певної порогової дози: при менших дозах ушкодження організму не відбувається. Інша відмінність соматичних ушкоджень від генетичних у тому, що організм здатний згодом долати наслідки опромінення, тоді як клітинні ушкодження незворотні.

Значення деяких доз та ефектів впливу випромінювання на організм наведено у табл. 3.16.

Таблиця 3.16

Радіаційний вплив та відповідні біологічні ефекти

Примітка. Про - загальне опромінення тіла; Л - локальне опромінення; ЦД 50 - доза, що призводить до 50% смертності серед осіб, які зазнали опромінення.

Нормування дії іонізуючих випромінювань. До основних правових нормативів у галузі радіаційної безпеки відносяться Норми радіаційної безпеки (НРБ-99). Документ відноситься до категорії санітарних правил (СП 2.6.1.758-99), затверджений Державним санітарним лікарем Російської Федерації 2 липня 1999 року.

Норми радіаційної безпеки включають терміни та визначення, які необхідно використовувати у вирішенні проблем радіаційної безпеки. Вони також встановлюють три класи нормативів: - основні дозові межі; допустимі рівні, що є похідними від дозових меж; межі річного надходження, об'ємні допустимі середньорічні надходження, питомі активності, допустимі рівні забруднення робочих поверхонь тощо; контрольні рівні.

Нормування іонізуючих випромінювань визначається характером впливу іонізуючої радіації на організм людини. При цьому виділяються два види ефектів, що відносяться в медичній практиці до хвороб: детерміновані порогові ефекти (променева хвороба, променевий опік, променева катаракта, аномалії розвитку плода та ін.) та стохастичні (імовірнісні) безпорогові ефекти (злоякісні пухлини, лей .

Забезпечення радіаційної безпеки визначається такими основними принципами:

• 1. Принципом нормування - неперевищення допустимих меж індивідуальних доз опромінення громадян від усіх джерел іонізуючого випромінювання.
• 2. Принципом обгрунтування - заборона всіх видів діяльності з використання джерел іонізуючого випромінювання, у яких отримана людини і суспільства користь вбирається у ризик можливої ​​шкоди, заподіяної додатковим до природного радіаційному тлі опромінення.
• 3. Принципом оптимізації - підтримка на можливо низькому і досяжному рівні з урахуванням економічних і соціальних факторів індивідуальних доз опромінення та числа осіб, що опромінюються при використанні будь-якого джерела іонізуючого випромінювання.

З метою соціально-економічної оцінки впливу іонізуючого випромінювання на людей для розрахунку ймовірностей втрат та обґрунтування витрат на радіаційний захист при реалізації принципу оптимізації НРБ-99 вводять, що опромінення в колективній ефективній дозі в 1 чол-Зв призводять до втрати 1 чол-року життя населення.

НРБ - 99 вводять поняття індивідуальний і колективний ризик, а також визначають значення максимальної величини рівня ризику впливу опромінення. Відповідно до цих норм індивідуальний та колективний довічний ризик виникнення стохастичних (імовірнісних) ефектів визначається відповідно

де r, R - індивідуальний та колективний довічний ризик відповідно; Е – індивідуальна ефективна доза; - можливість для i-го індивідуума отримати річну ефективну дозу від Е до Е + dE; r E - коефіцієнт довічного ризику скорочення тривалості періоду повноцінного життя в середньому на 15 років один стохастичний ефект (від смертельного раку, серйозних спадкових ефектів і несмертельного раку, наведеного за шкодою до наслідків від смертельного раку), рівний

для виробничого опромінення:

1/чол.-Зв при мЗв/рік

1/чол.-Зв при мЗв/рік

для опромінення населення:

1/чол.-Зв при мЗв/рік;

1/чол.-Зв при мЗв/рік

Для цілей радіаційної безпеки при опроміненні протягом року індивідуальний ризик скорочення тривалості періоду повноцінного життя внаслідок виникнення тяжких наслідків від детермінованих ефектів консервативно приймається рівним:

де - ймовірність для i-го індивіда бути опроміненим з дозою більше Д при поводженні з джерелом протягом року; Д – порогова доза для детермінованого ефекту.

Потенційне опромінення колективу з N індивідуумів виправдане, якщо

де - Середнє скорочення тривалості періоду повноцінного життя в результаті виникнення стохастичних ефектів, що дорівнює 15 років; - Середнє скорочення тривалості періоду повноцінного життя внаслідок виникнення тяжких наслідків від детермінованих ефектів, що дорівнює 45 років; - грошовий еквівалент втрати 1 чол.-року життя населення; V-дохід від виробництва; Р - витрати на основне виробництво, крім шкоди від захисту; Y - збитки від захисту.

НРБ-99 підкреслюють, що зниження ризику до можливого низького рівня (оптимізацію) слід здійснювати з урахуванням двох обставин:

• - межа ризику регламентує потенційне опромінення всіх можливих джерел. Тому кожного джерела при оптимізації встановлюється межа ризику;
• - при зниженні ризику потенційного опромінення існує мінімальний рівень ризику, нижче якого ризик вважається зневажливим і подальше зниження ризику є недоцільним.

Межа індивідуального ризику для техногенного опромінення осіб із персоналу приймається 1,010 -3 за рік, а населення 5,010 -5 за рік.

Рівень знехтованого ризику поділяє область оптимізації ризику та область безумовно прийнятного ризику і становить 10 -6 за 1 рік.

НРБ-99 вводять такі категорії опромінюваних осіб:

• - персонал та 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.

Таблиця 3.17

Основні дозові межі

Примітки. * Дози опромінення, як і решта допустимих похідних рівнів персоналу групи Б, повинні перевищувати 1/4 значень для персоналу групи А.

** Належить до середнього значення у шарі товщиною 5 мг/см 2 під покривним шаром товщиною 5 мг/см2. На долонях товщина покривного шару – 40 мг/см 2 .

Основні дозові межі опромінених осіб із персоналу та населення не включають дози від природних, медичних джерел іонізуючого випромінювання та дозу внаслідок радіаційних аварій. На ці види опромінення встановлюються особливі обмеження.

НРБ-99 передбачають, що при одночасному впливі джерел зовнішнього та внутрішнього опромінення має виконуватися умова, щоб відношення дози зовнішнього опромінення до межі дози та відношення річних надходжень нуклідів до їх меж у сумі не перевищували 1.

Для жінок з персоналу віком до 45 років еквівалентна доза в шкірі на поверхні нижньої частини живота не повинна перевищувати 1 мЗв на місяць, а надходження радіонуклідів до організму не повинно перевищувати за рік 1/20 межі річного надходження для персоналу. При цьому еквівалентна доза опромінення плода за 2 місяці не виявленої вагітності не перевищує 1 мЗв.

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

Для студентів віком до 21 року, які проходять опромінення з джерелами іонізуючого випромінювання, річні накопичені дози не повинні перевищувати значень, встановлених для осіб із населення.

При проведенні профілактичних медичних рентгенологічних наукових досліджень практично здорових осіб, річна ефективна доза опромінення має перевищувати 1 мЗв.

НРБ-99 встановлюють також вимоги щодо обмеження опромінення населення в умовах радіаційної аварії.

У статті розглядаються види іонізуючих випромінювань та їх властивості, розповідається про їх вплив на організм людини, надаються рекомендації щодо захисту від шкідливої ​​дії іонізуючого випромінювання.

Іонізуючими випромінюваннями називають такі види променистої енергії, які, потрапляючи в певні середовища або проникаючи через них, виробляють в них іонізацію. Такі властивості мають радіоактивні випромінювання, випромінювання високих енергій, рентгенівські промені та ін.
Широке використання атомної енергії в мирних цілях, різноманітних прискорювальних установок і рентгенівських апаратів різного призначення зумовило поширеність іонізуючих випромінювань у народному господарстві та величезні контингенти осіб, що працюють у цій галузі.

Види іонізуючих випромінювань та їх властивості

Найбільш різноманітні за видами іонізуючих випромінювань звані радіоактивні випромінювання, що утворюються в результаті мимовільного радіоактивного розпаду атомних ядер елементів зі зміною фізичних і хімічних властивостей останніх. Елементи, що мають здатність радіоактивного розпаду, називаються радіоактивними; вони можуть бути природними, такі, як уран, радій, торій та ін. (загалом близько 50 елементів), і штучними, для яких радіоактивні властивості отримані штучним шляхом (понад 700 елементів).
При радіоактивному розпаді мають місце три основні види іонізуючих випромінювань: альфа, бета та гама.
Альфа-частка - це позитивно заряджені іони гелію, що утворюються при розпаді ядер, як правило, важких природних елементів (радія, торію та ін). Ці промені не проникають глибоко у тверді або рідкі середовища, тому для захисту від зовнішнього впливу достатньо захиститись будь-яким тонким шаром, навіть листком паперу.

Вплив іонізуючих випромінювань на організм людини

Основна дія всіх іонізуючих випромінювань на організм зводиться до іонізації тканин тих органів та систем, які піддаються їх опроміненню. Придбані в результаті цього заряди є причиною виникнення невластивих для нормального стану окисних реакцій у клітинах, які, у свою чергу, викликають ряд реакцій у відповідь. Таким чином, у опромінюваних тканинах живого організму відбувається серія ланцюгових реакцій, що порушують нормальний функціональний стан окремих органів, систем та організму в цілому. Є припущення, що в результаті таких реакцій у тканинах організму утворюються шкідливі для здоров'я продукти – токсини, які й несприятливо впливають.
При роботі з продуктами, що мають іонізуючі випромінювання, шляхи впливу останніх можуть бути подвійними: за допомогою зовнішнього та внутрішнього опромінення. Зовнішнє опромінення може мати місце при роботах на прискорювачах, рентгенівських апаратах та інших установках, що випромінюють нейтрони та рентгенівські промені, а також при роботах із закритими радіоактивними джерелами, тобто радіоактивними елементами, запаяними в скляні або інші глухі ампули, якщо останні залишаються неповними. Джерела бета-і гамма-випромінювань можуть становити небезпеку як зовнішнього, так і внутрішнього опромінення. Альфа - випромінювання практично становлять небезпеку лише за внутрішньому опроміненні, оскільки внаслідок дуже малої проникаючої здібності і малого пробігу альфа - частинок у повітряному середовищі незначне віддалення джерела випромінювання чи невелике екранування усувають небезпека зовнішнього опромінення.
При зовнішньому опроміненні променями зі значною проникаючою здатністю іонізація відбувається як на опромінюваної поверхні шкірних та інших покривів, а й у глибших тканинах, органах і системах. Період безпосереднього зовнішнього впливу іонізуючих випромінювань – експозиція – визначається часом опромінення.
Внутрішнє опромінення відбувається при попаданні радіоактивних речовин усередину організму, що може статися при вдиханні парів, газів та аерозолів радіоактивних речовин, занесенні їх у травний тракт або потраплянні в потік крові (у випадках забруднення ними пошкоджених шкіри та слизових). Внутрішнє опромінення більш небезпечно, оскільки, по-перше, при безпосередньому контакті з тканинами навіть випромінювання незначних енергій і з мінімальною проникаючою здатністю все ж таки впливають на ці тканини; по-друге, при знаходженні радіоактивної речовини в організмі тривалість його впливу (експозиція) не обмежується часом безпосередньої роботи з джерелами, а триває безперервна до її повного розпаду або виведення з організму. Крім того, при попаданні всередину деякі радіоактивні речовини, володіючи певними токсичними властивостями, крім іонізації, мають місцеву або загальну токсичну дію.
В організмі радіоактивні речовини, як і всі інші продукти, розносяться кровотоком по всіх органах і системах, після чого частково виводяться з організму через виділювальні системи (шлунково-кишковий тракт, нирки, потові та молочні залози та ін), а деяка їх частина відкладається у певних органах та системах, надаючи на них переважну, більш виражену дію. Деякі радіоактивні речовини (наприклад, натрій - Na 24) розподіляються по всьому організму відносно рівномірно. Переважне відкладення різних речовин у тих чи інших органах та системах визначається їх фізико-хімічними властивостями та функціями цих органів та систем.
Комплекс стійких змін у організмі під впливом іонізуючих випромінювань називається променевою хворобою. Променева хвороба може розвинутись як внаслідок хронічного впливу іонізуючих випромінювань, так і при короткочасному опроміненні значними дозами. Вона характеризується головним чином змінами з боку центральної нервової системи (пригнічений стан, запаморочення, нудота, загальна слабкість та ін.), крові та кровотворних органів, кровоносних судин (синці внаслідок ламкості судин), залоз внутрішньої секреції.
Внаслідок тривалих впливів значних доз іонізуючого випромінювання можуть розвиватися злоякісні новоутворення різних органів та тканин, які є віддаленими наслідками цього впливу. До останніх можна віднести також зниження опірності організму різним інфекційним та іншим захворюванням, несприятливий вплив на дітородну функцію та інших.

Заходи захисту від дії іонізуючого випромінювання

Тяжкість захворювань від впливу іонізуючих випромінювань та можливість більш важких віддалених наслідків вимагають особливої ​​уваги до проведення профілактичних заходів. Вони нескладні, але ефективність їх залежить від ретельності виконання та дотримання всіх, навіть найменших вимог. Весь комплекс заходів щодо захисту від дії іонізуючих випромінювань поділяється на два напрями: заходи захисту від зовнішнього опромінення та заходи профілактики внутрішнього опромінення.
Захист від дії зовнішнього опромінення зводиться в основному до екранування, що перешкоджає попаданню тих чи інших випромінювань на працюючих чи інших осіб, які перебувають у радіусі їхньої дії. Застосовуються різні поглинаючі екрани; при цьому дотримується основне правило - захищати не тільки робітника чи робоче місце, а максимально екранувати все джерело випромінювання, щоб звести до мінімуму будь-яку можливість проникнення випромінювання до зони перебування людей. Матеріали, що використовуються для екранування, та. товщина шару цих екранів визначаються характером іонізуючого випромінювання та його енергією: чим більша жорсткість випромінювання або його енергія, тим щільніший і товстіший повинен бути шар екрану.
Як було сказано вище, альфа - випромінювання практично не є небезпечними щодо зовнішнього опромінення, тому при роботі з цими джерелами не потрібно обладнання будь-яких спеціальних екранів; достатньо перебувати на відстані понад 11 - 15 см від джерела, щоб бути у безпеці. Однак необхідно попередити можливість наближення до джерела або екранувати його будь-яким матеріалом.
Так само вирішуються питання захисту під час роботи з джерелами м'якого бетта - випромінювання, які також затримуються невеликим шаром повітря чи найпростішими екранами. Джерела жорсткого бета – випромінювання вимагають спеціального екранування. Такими екранами можуть бути скло, прозорі пластмаси товщиною від 2 - 3 до 8 - 10 мм (особливо жорсткі випромінювання), алюміній, вода та ін.
Особливі вимоги пред'являються до екранування джерел гамма-випромінювань, тому що цей вид випромінювань має велику проникаючу здатність. Екранування цих джерел проводиться спеціальними матеріалами, що мають хороші поглинаючі властивості; до них відносяться: свинець, спеціальні бетони, товстий шар води та ін. Вченими розроблені спеціальні формули та таблиці розрахунку товщини захисного шару з урахуванням величини енергії джерела випромінювання, що поглинає здатність матеріалу та інших показників.
Конструктивно екранування джерел гамма-випромінювань здійснюється у вигляді контейнерів для зберігання та транспортування джерел (запаяних у герметичні ампули), боксів, стін і міжповерхових перекриттів виробничих приміщень, екранів, що окремо стоять, щитів тощо. Розроблено різноманітні конструкції апаратів, опромінювачів та інших пристроїв для роботи з джерелами гамма-випромінювань, у яких також передбачено максимальне екранування джерела та мінімальна для певних робіт відкрита частина, через яку відбувається робоче випромінювання.
Усі операції з переміщення джерел гамма-випромінювань (вилучення їх з контейнерів, встановлення в апарати, відкривання та закривання останніх тощо), а також щодо їх розфасовки, ампулювання тощо повинні проводитися механічним шляхом при дистанційному керуванні або при допомоги спеціальних маніпуляторів та інших допоміжних пристроїв, що дозволяють працюючому на цих операціях перебувати на певній відстані від джерела та за відповідним захисним екраном. При розробці конструкцій маніпуляторів, дистанційного керування, організації робіт із джерелами випромінювання необхідно передбачати максимальне видалення працюючих джерел.
У випадках технічної неможливості повного захисту працюючих від зовнішнього опромінення слід суворо регламентувати час роботи за умов опромінення, не допускаючи перевищення встановлених граничних величин сумарних добових доз. Це положення відноситься до всіх видів робіт, і в першу чергу до робіт з монтажу, ремонту, очищення обладнання, усунення аварій тощо, при яких не завжди вдається повністю захистити робітника від зовнішнього опромінення.
Для контролю за сумарною дозою опромінення всі, хто працює з джерелами випромінювання, забезпечуються індивідуальними дозиметрами. Крім того, при роботах з джерелами великих енергій необхідно чітко налагодити роботу дозиметричної служби, яка контролює величини випромінювань та сигналізує про перевищення встановлених граничних величин та інші небезпечні ситуації.
Приміщення, де зберігаються джерела гамма-випромінювань або виконується робота з ними, повинні провітрюватись за допомогою механічної вентиляції.
Більшість описаних вище заходів із захисту від зовнішнього опромінення джерелами гамма-випромінювань поширюються також і роботи з рентгенівським і нейтронним випромінюванням. Джерела рентгенівських та деяких нейтронних випромінювань діють лише при включеному стані відповідних апаратів; при вимкненому стані вони перестають бути діючими джерелами випромінювання, тому самі по собі не становлять жодної небезпеки. Разом з тим необхідно враховувати, що нейтронні випромінювання можуть викликати активацію деяких речовин, які вони опромінюють, які можуть стати вторинними джерелами випромінювання і діяти навіть після вимкнення апаратів. Виходячи з цього слід передбачити відповідні заходи захисту від подібних вторинних джерел іонізуючого випромінювання.
Роботи з відкритими джерелами іонізуючих випромінювань, що становлять певну небезпеку безпосереднього потрапляння в організм і, отже, внутрішнього опромінення, вимагають проведення всіх вищевикладених заходів, щоб виключити небезпеку також і зовнішнього випромінювання. Поряд із ними передбачається цілий комплекс специфічних заходів, спрямованих на попередження будь-якої можливості внутрішнього опромінення. Зводяться вони в основному до попередження попадання радіоактивних речовин усередину організму та забруднення ними шкірного покриву та слизових оболонок.
Для роботи із відкритими радіоактивними речовинами спеціально обладнуються робочі приміщення. Насамперед, у плануванні та обладнанні, передбачають повну ізоляцію приміщень, де співробітники немає справи з джерелами випромінювання, від інших, у яких працюють із цими джерелами. Ізолюються також приміщення для роботи з різними за характером та потужністю джерелами.

Теги: Охорона праці, працівник, іонізуюче випромінювання, рентгенівське випромінювання, радіоактивні речовини

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

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

шлунково-кишкового тракту, слабшає імунна система людини, відбувається її виснаження, переродження нормальних клітин у злоякісні (ракові) та ін.

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

Для захисту від іонізуючих випромінювань застосовують такі методи та засоби:

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

збільшення відстані від джерела випромінювання;

Екранування випромінювання за допомогою екранів та біологічних захистів;

Застосування засобів індивідуального захисту.

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

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

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

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

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

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

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

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

При високих рівнях радіоактивного забруднення застосовують пневмокостюми із пластичних матеріалів із примусовою подачею чистого повітря під костюм. Для захисту очей застосовують окуляри закритого типу зі склом, що містять фосфат вольфраму або свинець. При роботі з альфа- та бета-препаратами для захисту обличчя та очей використовують захисні щитки з оргскла.

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

• Іонізуюче випромінювання - це вид енергії, що вивільняється атомами у формі електромагнітних хвиль або частинок.
• Люди піддаються впливу природних джерел іонізуючого випромінювання, таких як ґрунт, вода, рослини, та впливу штучних джерел, таких як рентгенівське випромінювання та медичні пристрої.
• Іонізуюче випромінювання має численні корисні види застосування, у тому числі в медицині, промисловості, сільському господарстві та наукових дослідженнях.
• У міру розширення використання іонізуючого випромінювання збільшується потенціал небезпек для здоров'я, якщо воно використовується або обмежується неналежним чином.
• Гостро вплив на здоров'я, таке як опік шкіри або гострий променевий синдром, може виникнути, коли доза опромінення перевищує певні рівні.
• Низькі дози іонізуючого випромінювання можуть збільшити ризик довгострокових наслідків, таких як рак.

Що таке іонізуюче випромінювання?

Іонізуюче випромінювання - це вид енергії, що вивільняється атомами у формі електромагнітних хвиль (гамма- або рентгенівське випромінювання) або частинок (нейтрони, бета або альфа). Спонтанний розпад атомів називається радіоактивністю, а надлишок енергії, що виникає при цьому, є формою іонізуючого випромінювання. Нестабільні елементи, що утворюються при розпаді і випромінюють іонізуюче випромінювання, називаються радіонуклідами.

Всі радіонукліди унікальним чином ідентифікуються за видом випромінювання, що випускається ними, енергії випромінювання і періоду напіврозпаду.

Активність, яка використовується як показник кількості присутнього радіонукліду, виражається в одиницях, званих беккерелями (Бк): один беккерель - це один акт розпаду в секунду. Період напіврозпаду - це час, необхідний для того, щоб активність радіонукліда в результаті розпаду зменшилася наполовину від його початкової величини. Період напіврозпаду радіоактивного елемента - це час, протягом якого відбувається розпад половини його атомів. Воно може бути в діапазоні від часток секунди до мільйонів років (наприклад, період напіврозпаду йоду-131 становить 8 днів, а період напіврозпаду вуглецю-14 - 5730 років).

Джерела випромінювання

Люди щодня піддаються впливу природного та штучного випромінювання. Природне випромінювання походить з численних джерел, включаючи більше 60 радіоактивних речовин, що природно виникають в грунті, воді і повітрі. Радон, що природно виникає газ, утворюється з гірських порід, грунту і є головним джерелом природного випромінювання. Щодня люди вдихають та поглинають радіонукліди з повітря, їжі та води.

Люди також піддаються впливу природного випромінювання з космічних променів, особливо на великій висоті. У середньому 80% щорічної дози, яку людина отримує від фонового випромінювання, це наземні і космічні джерела випромінювання, що природно виникають. Рівні такого випромінювання варіюються в різних реогрфічних зонах, і в деяких районах рівень може бути в 200 разів вищим, ніж глобальна середня величина.

На людину впливає також випромінювання зі штучних джерел – від виробництва ядерної енергії до медичного використання радіаційної діагностики чи лікування. Сьогодні найпоширенішими штучними джерелами іонізуючого випромінювання є медичні апарати, як рентгенівські апарати та інші медичні пристрої.

Вплив іонізуючого випромінювання

Вплив випромінювання може бути внутрішнім або зовнішнім та може відбуватися різними шляхами.

Внутрішній впливіонізуючого випромінювання відбувається, коли радіонукліди вдихаються, поглинаються або іншим чином потрапляють у кровообіг (наприклад, внаслідок ін'єкції, поранення). Внутрішнє вплив припиняється, коли радіонуклід виводиться з організму або мимоволі (з екскрементами), або внаслідок лікування.

Зовнішнє радіоактивне зараженняможе виникнути, коли радіоактивний матеріал у повітрі (пил, рідина, аерозолі) осідає на шкіру або одяг. Такий радіоактивний матеріал часто можна видалити з тіла простим миттям.

Вплив іонізуючого випромінювання може також статися внаслідок зовнішнього випромінювання з відповідного зовнішнього джерела (наприклад, таке як вплив радіації, що випромінюється медичним рентгенівським обладнанням). Зовнішнє опромінення припиняється у разі, коли джерело випромінювання закритий, чи коли людина виходить межі поля випромінювання.

Вплив іонізуючого випромінювання можна класифікувати за трьома випадками впливу.

Перший випадок - це запланована дія, яка обумовлена ​​навмисним використанням та роботою джерел випромінювання в конкретних цілях, наприклад, у разі медичного використання випромінювання для діагностики або лікування пацієнтів, або використання випромінювання у промисловості або з метою наукових досліджень.

Другий випадок - це існуючі джерела впливу, коли вплив випромінювання вже існує і у разі якого необхідно вжити відповідних заходів контролю, наприклад, вплив радону в житлових будинках або на робочих місцях або вплив природного фонового випромінювання в умовах навколишнього середовища.

Останній випадок — це вплив у надзвичайних ситуаціях, зумовлених несподіваними подіями, які передбачають вживання оперативних заходів, наприклад, у разі ядерних подій чи зловмисних дій.

Наслідки іонізуючого випромінювання для здоров'я

Радіаційне ушкодження тканин та/або органів залежить від отриманої дози опромінення або поглиненої дози, що виражається у греях (Гр). Ефективна доза використовується для вимірювання іонізуючого випромінювання з точки зору його потенціалу завдати шкоди. Зіверт (Зв) - одиниця ефективної дози, в якій враховується вид випромінювання та чутливість тканини та органів.

Зіверт (Зв) - це одиниця зваженої дози радіації, яка називається також ефективною дозою. Вона дозволяє виміряти іонізуюче випромінювання з погляду потенціалу завдання шкоди. Зв враховує вид радіації та чутливість органів та тканин.
Зв є дуже великою одиницею, тому більш практично використовувати менші одиниці, такі як мілізіверт (мЗв) або мікрозиверт (мкЗв). У одному мЗв міститься тисяча мкЗв, а тисяча мЗв становлять один Зв. Крім кількості радіації (дози), часто корисно показати швидкість виділення цієї дози, наприклад, мкЗв/годину або мЗв/рік.

Вище певних порогових значень опромінення може порушити функціонування тканин та/або органів та може викликати гострі реакції, такі як почервоніння шкіри, випадання волосся, радіаційні опіки або гострий променевий синдром. Ці реакції є сильнішими при більш високих дозах та вищій потужності дози. Наприклад, гранична доза гострого променевого синдрому становить приблизно 1 Зв (1000 мЗв).

Якщо доза є низькою та/або впливає тривалий період часу (низька потужність дози), обумовлений цим ризик суттєво знижується, оскільки в цьому випадку збільшується ймовірність відновлення пошкоджених тканин. Тим не менш, ризик довгострокових наслідків, таких як рак, який може проявитися через роки і навіть десятиліття, існує. Впливи цього типу виявляються не завжди, проте їх ймовірність пропорційна дозі опромінення. Цей ризик вищий у разі дітей та підлітків, оскільки вони набагато чутливіші до впливу радіації, ніж дорослі.

Епідеміологічні дослідження в групах населення, які зазнали опромінення, наприклад людей, які вижили після вибуху атомної бомби, або пацієнтів радіотерапії, показали значне збільшення ймовірності раку при дозах вище 100 мЗв. У ряді випадків пізніші епідеміологічні дослідження на людях, які піддавалися впливу в дитячому віці в медичних цілях (КТ у дитячому віці), дозволяють зробити висновок про те, що ймовірність раку може підвищуватися навіть при нижчих дозах (в діапазоні 50-100 мЗв) .

Дородова дія іонізуючого випромінювання може викликати пошкодження мозку плода при сильній дозі, що перевищує 100 мЗв між 8 і 15 тижнем вагітності та 200 мЗв між 16 і 25 тижнем вагітності. Дослідження на людях показали, що до 8 тижнів або після 25 тижнів вагітності пов'язаний з опроміненням ризик для розвитку мозку плода відсутній. Епідеміологічні дослідження свідчать про те, що ризик розвитку раку у плода після впливу опромінення аналогічний до ризику після впливу опромінення в ранньому дитячому віці.

Діяльність ВООЗ

ВООЗ розробила радіаційну програму захисту пацієнтів, працівників та громадськості від небезпеки впливу радіації на здоров'я у запланованих, існуючих та надзвичайних випадках впливу. Ця програма, яка зосереджена на аспектах охорони здоров'я, охоплює діяльність, пов'язану з оцінкою ризику опромінення, його усунення та інформування про нього.

Відповідно до основної функції, що стосується "встановлення норм і стандартів, сприяння їх дотриманню та відповідного контролю" ВООЗ співпрацює з 7 іншими міжнародними організаціями з метою перегляду та оновлення міжнародних стандартів базової безпеки, пов'язаної з радіацією (СББ). ВООЗ прийняла нові міжнародні СББ у 2012 році і наразі проводить роботу з надання підтримки у здійсненні СББ у своїх державах-членах.

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

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

Для кращого сприйняття наступного матеріалу необхідно згадати.

нитку деякі поняття.

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

жат однакове число позитивно заряджених протонів і різне ко-

кількість частинок без заряду - нейтронів.

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

вішується негативним зарядом електронів. Тому атом електрично

нейтральний.

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

числом нейтронів називаються ізотопами.

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

Індивідуальні фізичні характеристики.

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

розпадаються, тобто. радіоактивні.

6. Радіоактивність - мимовільне перетворення ядер атомів одних еле-

ментів в інші, що супроводжується випромінюванням іонізуючих випромінювань

7. Радіоактивні ізотопи розпадаються з певною швидкістю, вимірюва-

мій періодом напіврозпаду, тобто часом, коли первісне число

ядер зменшується вдвічі. Звідси радіоактивні ізотопи поділяються на

короткоживучі (період напіврозпаду обчислюється від часток секунди до не-

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

сяців до мільярдів років).

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

будь-яким способом.

9. Швидкість ядерних перетворень характеризується активністю, тобто. числом

розпадів за одиницю часу. Одиницею активності є беккерель

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

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

Розрізняють такі види радіоактивних перетворень: корпус-

лярні та хвильові.

До корпускулярних відносять:

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

великими порядковими номерами і є потік ядер гелію,

несуть подвійний позитивний заряд. Випускання альфа-часток різн-

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

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

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

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

ня та іонізацію атомів середовища.

Альфа-частинкам властива найбільша ступінь іонізації - образо-

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

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

шляхи частки.

Маючи відносно велику масу і заряд, альфа-частинки

мають незначну проникаючу здатність. Так, для альфа-частинки

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

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

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

Приклад: ----- +

Альфа-частинки розглядаються як внутрішні опромінювачі. За-

щита: цигарковий папір, одяг, алюмінієва фольга.

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

штучні радіоактивні елементи. Ядро випускає електрон і воз-

никає при цьому ядро ​​нового елемента при незмінному масовому числі

великим порядковим номером.

Приклад: ----- + ē

Коли ядро ​​випромінює електрон, це супроводжується викидом нейтрино

(1/2000 мас спокою електрона).

При випромінюванні бета-часток ядра атомів можуть перебувати у збудженому

стані. Перехід їх у незбуджений стан супроводжується ісп-

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

см, при цьому утворюється 60 пар іонів.

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

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

ний номер зменшується на одиницю.

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

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

ське рентгенівське випромінювання.

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

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

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

резонансні, проміжні, швидкі, дуже швидкі та надшвидкі

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

кунд нейтрон розпадається на електрон та протон. Проникаюча здатність

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

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

денна радіоактивність: стабільні елементи стають радіоактивними.

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

них елементів з великим атомним номером при захопленні їх ядрами повільно

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

побутовою кількістю нейтронів. При розподілі ядер виділяється енергія.

Якщо нейтрони знову використовуються для подальшого розподілу інших ядер,

реакція буде ланцюговою.

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

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

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

вони руйнують ядра опромінюваної тканини.

Хвильові види перетворень.

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

нм. Швидкість їхнього поширення близька до швидкості світла. Проникаюча

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

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

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

10000 разів вище енергії кванта видимого світла.

2. Рентгенівські промені. Електромагнітне випромінювання, штучно напів-

чаемие в рентгенівських трубках. При подачі високої напруги на

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

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

металу. Виникає гальмівне рентгенівське випромінювання, облад-

нє високою проникною здатністю.

Особливості радіаційного випромінювання

1. Жодне джерело радіоактивного випромінювання не визначається жодним ор-

ганом почуттів.

2. Радіоактивне випромінювання є універсальним чинником різних наук.

3. Радіоактивне випромінювання є глобальним фактором. У разі ядерного

забруднення території однієї країни дію радіації одержують та інші.

4. При дії радіоактивного випромінювання в організмі розвиваються специ-

ні реакції.

Якості, властиві радіоактивним елементам

та іонізуючого випромінювання

1. Зміна фізичних якостей.

2. Здатність до іонізації довкілля.

3. Проникаюча здатність.

4. Період напіврозпаду.

5. Період напіввиведення.

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

яких може завдати найбільшої шкоди здоров'ю людини або її

потомству.

3. Етапи дії іонізуючих випромінювань на організм людини.

Дія іонізуючої радіації на організм

Безпосередні прямі порушення у клітинах та тканинах, що відбуваються

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

кличе смерть піддослідної тварини, температура в її організмі по-

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

діоактивного випромінювання в організмі виникають вельми серйозні різноманітності.

ні порушення, які слід розглядати поетапно.

1. Фізико-хімічний етап

Явища, що відбуваються на цьому етапі, називаються первинними або

пусковими. Саме вони визначають весь подальший перебіг променевих

поразок.

Спочатку іонізуючі випромінювання взаємодіють з водою, вибиваючи з

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

ні та негативні заряди. Йде так званий радіоліз води.

Н2О - ē → Н2О+

Н2О + ē → Н2О-

Молекула Н2О може бути зруйнована: Н та ВІН

Гідроксили можуть рекомбінуватися: ВІН

ВІН утворюється перекис водню Н2О2

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

Іонізовані та збуджені атоми та молекули протягом 10 секунд

ди взаємодіють між собою та з різними молекулярними системами,

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

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

рахунок безпосередньої взаємодії з іонізуючим агентом, так і за

рахунок внутрішньо-і міжмолекулярної передачі енергії збудження.

2. Біохімічний етап

Збільшується проникність мембран, через них починають дифунди-

рувати в органели електроліти, вода, ферменти.

Радикали, що виникли в результаті взаємодії випромінювань з водою

взаємодіють із розчиненими молекулами різних сполук, даючи

початок вториннорадикальним продуктам.

Подальший розвиток радіаційного ураження молекулярних структур

зводиться до змін білків, ліпідів, вуглеводів та ферментів.

У білках відбуваються:

Конфігураційні зміни білкової структури.

Агрегація молекул за рахунок утворення дисульфідних зв'язків

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

Зниження рівня метіоніну-донатора сульфгідрильних груп, трипто-

фана, що призводить до різкого уповільнення синтезу білків

Зменшення вмісту сульфгідрильних груп за рахунок їх інактивації

Пошкодження системи синтезу нуклеїнових кислот

У ліпідах:

Утворюються перекиси жирних кислот, що не мають специфічних фер-

ментів для їх руйнування (дія пероксидази незначна)

Пригнічуються антиоксиданти

У вуглеводах:

Полісахариди розпадаються до простих цукрів

Опромінення простих цукрів призводить до їх окислення і розпаду до органу

нічних кислот та формальдегіду

Гепарин втрачає свої антикоагулянтні властивості

Гіалуронова кислота втрачає здатність з'єднуватися з білком

Знижується рівень глікогену

Порушуються процеси анаеробного гліколізу

Зменшується вміст глікогену в м'язах та печінці.

У ферментній системі порушується окисне фосфорилювання та

змінюється активність ряду ферментів, розвиваються реакції хімічно актив-

них речовин з різними біологічними структурами, при яких відмі-

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

ного організму, сполук.

Наступні етапи розвитку променевого ураження пов'язані з порушенням

обміну речовин у біологічних системах із змінами відповідних

4. Біологічний етап чи доля опроміненої клітини

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

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

Найбільш чутливими до опромінення органелами клітин організму

ссавців є ядро ​​та мітохондрії. Ушкодження цих структур

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

тельних клітин пригнічуються енергетичні процеси, порушується функція

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

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

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

ушкодження їх мембран, різке пригнічення окисного фосфорилювання.

Радіочутливість клітин значною мірою залежить від швидкості

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

тенсивно протікають біосинтетичні процеси, високий рівень окислення

ного фосфорилювання і значна швидкість зростання, мають більш ви-

сокою радіочутливістю, ніж клітини, що у стаціонарної фазі.

Найбільш біологічно значущими в опроміненій клітині є змі-

няння ДНК: розриви ланцюжків ДНК, хімічна модифікація пуринових і

піримідинових основ, їх відрив від ланцюга ДНК, руйнування фосфоефірних

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

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

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

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

болічних процесів у клітині призводить до збільшення вираженості молеку-

лярних ушкоджень у клітці. Цей феномен отримав назву біологічно-

го посилення первинного радіаційного ушкодження. Однак, поряд з

цим, у клітині розвиваються і репараційні процеси, наслідком яких

є повне чи часткове відновлення структур та функцій.

Найбільш чутливими до іонізуючого випромінювання є:

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

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

Загибель клітин може статися як у репродуктивну фазу, безпосеред-

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

Більш чутливі до іонізуючого випромінювання новонароджені (вві-

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

ність клітин до відновлення) та вагітні. Підвищується чутливість до

іонізуючим випромінюванням та при введенні деяких хімічних сполук

(Так звана радіосенсибілізація).

Біологічний ефект залежить:

Від виду опромінення

Від поглиненої дози

Від розподілу дози у часі

Від специфіки опромінюваного органу

Найбільш небезпечне опромінення крипт тонкого кишечника, насінників, кісток.

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

Одноклітинні організми приблизно в 200 разів менш чутливі до

дії радіації, ніж багатоклітинні.

4. Природні та техногенні джерела іонізуючих випромінювань.

Джерела іонізуючого випромінювання бувають природного і спокус-

ного походження.

Природна радіація обумовлена:

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

вуглецю, кисню, азоту становлять первинне космічне випромінювання.

Атмосфера землі поглинає первинне космічне випромінювання, потім фор-

мується вторинне випромінювання, представлене протонами, нейтронами,

електронами, мезонами та фотонами).

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

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

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

3. Випроміненням радіоактивних елементів, які у тваринному світі

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

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

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

ми повільних нейтронів (природна радіоактивність). Однак природна

радіоактивність виявляється і в деяких легких елементів (ізотопи

рубідія, самарія, лантану, ренію).

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

Найважливіші біологічні реакції організму людини на дію

іонізуючої радіації поділяють на два види біологічних ефектів

1. Детерміновані (причинно обумовлені) біологічні ефекти

ти, котрим існує порогова доза дії. Нижче порога хвороба

не проявляється, але при досягненні певного порога виникають болі-

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

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

малії розвитку плода, гостра та хронічна променева хвороба.

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

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

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

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

За часом виникнення всі ефекти поділяються на:

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

та хронічна променева хвороба, опіки шкіри, променева катаракта.

2. віддалені - що виникають протягом життя індивідуума: онкологічні

захворювання, лейкози.

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

зміни спадкових структур: геномні мутації - кратні зміни

гаплоїдного числа хромосом, хромосомні мутації або хромосомні

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

ні) мутації: зміни у молекулярній структурі генів.

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

ють хромосомні перебудови частіше, ніж електромагнітні випромінювання.

6. Радіотоксичність та радіогенетика.

Радіотоксичність

Внаслідок радіаційних порушень обмінних процесів в організмі

накопичуються радіотоксин - це хімічні сполуки, які грають

певну роль патогенезі променевих поразок.

Радіотоксичність залежить від ряду факторів:

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

та-випромінювання.

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

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

нової радіоактивної речовини.

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

раз токсичніше, ніж надходження через непошкоджену шкіру.

5. Час перебування в організмі: більша токсичність при значному

період напіврозпаду і малої швидкості напіввиведення.

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

остеотропні, гепатотропні і ізотопи, що рівномірно розподіляються.

7. Тривалість надходження ізотопів в організм: випадкове ковтання

вання радіоактивної речовини може закінчитися благополучно, при хро-

ному надходженні можливе накопичення небезпечної кількості випромінювання

теля.

7. Гостра променева хвороба. Профілактика.

Мельниченка - стор. 172

8. Хронічна променева хвороба. Профілактика.

Мельниченка стор. 173

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

Джерела іонізуючих випромінювань поділяються на закриті та від-

криті. Залежно від цієї класифікації по-різному трактуються і

засоби захисту від даних випромінювань.

Закриті джерела

Їх пристрій виключає потрапляння радіоактивних речовин в оточення.

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

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

джерела безперервного випромінювання та генеруючі випромінювання періодично.

Випромінювання від закритих джерел лише зовнішнє.

Принципи захисту під час роботи із закритими джерелами

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

менше доза, тим менше опромінення. Однак технологія маніпуляцій не

завжди дозволяє зменшити потужність дози до мінімальної величини).

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

ним можна досягти тренуванням без випромінювача).

3. Відстанню (дистанційне управління).

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

тивних препаратів у неробочому положенні, для обладнання, пересування

ні - ширми в рентгенівських кабінетах, частини будівельних конструкцій

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

щитки з орг.скла, провинцювані рукавички).

Альфа-і бета-випромінювання затримується водневмісними речами-

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

з високою щільністю – свинцем, сталлю, чавуном.

Для поглинання нейтронів екран повинен мати три шари:

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

мов водню - вода, парафін, пластмаса та бетон

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

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

Для оцінки захисних властивостей того чи іншого матеріалу, його здатності

затримувати іонізуюче випромінювання використовують показник шару половинно-

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

дія якого інтенсивність гамма-випромінювання зменшується вдвічі.

Відкриті джерела радіоактивного випромінювання

Відкритий джерело - це джерело випромінювання, при використанні кото-

рого можливе попадання радіоактивних речовин у навколишнє середовище. При

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

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

ізотопи).

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

бот встановлюється залежно від групи радіотоксичності радіоактивно-

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

місці.

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

Способи захисту від відкритих джерел іонізуючих випромінювань

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

сті від небезпеки.

2. Планувальні заходи. Для першого класу небезпеки – спеціально

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

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

можуть проводитися у звичайній лабораторії з наявністю витяжної шафи.

3. Герметизація устаткування.

4. Застосування несорбуючих матеріалів для покриття столів та стін,

будову раціональної вентиляції.

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

захист органів дихання.

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

7. Радіаційний та медичний контроль.

Для забезпечення безпеки людини у всіх умовах впливу на

його іонізуючого випромінювання штучного або природного походження

ня застосовуються норми радіаційної безпеки.

У нормах встановлюються такі категорії осіб, що опромінюються:

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

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

гда може піддаватися впливу іонізуючих випромінювань - прибиральниці,

слюсарі і т.д.)

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

водницької діяльності.

Основні межі доз для персоналу групи Б дорівнюють ¼ значень для

персоналу групи А. Ефективна доза для персоналу не повинна перевищувати

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

життя (70 років) - 70 мЗв.

Заплановане опромінення персоналу групи А вище встановлених пре-

діл при ліквідації або запобіганні аварії може бути дозволено

тільки у разі необхідності порятунку людей або запобігання їх облу-

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

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

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

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

Класифікація радіаційних аварій

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

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

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

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

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

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

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

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

виявлення факту радіаційної аварії та оповіщення про неї;

виявлення радіаційної обстановки у районі аварії;

організація радіаційного контролю;

встановлення та підтримка режиму радіаційної безпеки;

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

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

укриття населення у сховищах та протирадіаційних укриттях;

санітарна обробка;

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

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

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

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

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

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

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

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

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