Ионизирующих излучений – Радиация или ионизирующее излучение — простым доступным языком

Ионизирующее излучение, последствия для здоровья и защитные меры

Что такое ионизирующее излучение? 

Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета или альфа). Спонтанный распад атомов называется радиоактивностью, а избыток возникающей при этом энергии является формой ионизирующего излучения. Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.

Все радионуклиды уникальным образом идентифицируются по виду испускаемого ими излучения, энергии излучения и периоду полураспада.

Активность, используемая в качестве показателя количества присутствующего радионуклида, выражается в единицах, называемых беккерелями (Бк): один беккерель — это один акт распада в секунду. Период полураспада — это время, необходимое для того, чтобы активность радионуклида в результате распада уменьшилась наполовину от его первоначальной величины. Период полураспада радиоактивного элемента — это время, в течение которого происходит распад половины его атомов. Оно может находиться в диапазоне от долей секунды до миллионов лет (например, период полураспада йода-131 составляет 8 дней, а период полураспада углерода-14 — 5730 лет).

Источники излучения

Люди каждый день подвергаются воздействию естественного и искусственного излучения. Естественное излучение происходит из многочисленных источников, включая более 60 естественным образом возникающих радиоактивных веществ в почве, воде и воздухе. Радон, естественным образом возникающий газ, образуется из горных пород, почвы и является главным источником естественного излучения. Ежедневно люди вдыхают и поглощают радионуклиды из воздуха, пищи и воды.

Люди подвергаются также воздействию естественного излучения из космических лучей, особенно на большой высоте. В среднем 80% ежегодной дозы, которую человек получает от фонового излучения, это естественно возникающие наземные и космические источники излучения. Уровни такого излучения варьируются в разных реогрфических зонах, и в некоторых районах уровень может быть в 200 раз выше, чем глобальная средняя величина.

На человека воздействует также излучение из искусственных источников — от производства ядерной энергии до медицинского использования радиационной диагностики или лечения. Сегодня самыми распространенными искусственными источниками ионизирующего излучения являются медицинские аппараты, как рентгеновские аппараты, и другие медицинские устройства.

Воздействие ионизирующего излучения

Воздействие излучения может быть внутренним или внешним и может происходить различными путями.

Внутренне воздействие ионизирующего излучения происходит, когда радионуклиды вдыхаются, поглощаются или иным образом попадают в кровообращение (например, в результате инъекции, ранения). Внутреннее воздействие прекращается, когда радионуклид выводится из организма либо самопроизвольно (с экскрементами), либо в результате лечения.

Внешнее радиоактивное заражение может возникнуть, когда радиоактивный материал в воздухе (пыль, жидкость, аэрозоли) оседает на кожу или одежду. Такой радиоактивный материал часто можно удалить с тела простым мытьем.

Воздействие ионизирующего излучения может также произойти в результате внешнего излучения из соответствующего внешнего источника (например, такое как воздействие радиации, излучаемой медицинским рентгеновским оборудованием). Внешнее облучение прекращается в том случае, когда источник излучения закрыт, или когда человек выходит за пределы поля излучения.

Люди могут подвергаться воздействию ионизирующего излучения в различных обстоятельствах: дома или в общественных местах (облучение в общественных местах), на своих рабочих местах (облучение на рабочем месте) или в медицинских учреждениях (пациенты, лица, осуществляющие уход, и добровольцы).

Воздействие ионизирующего излучения можно классифицировать по трем случаям воздействия.

Первый случай — это запланированное воздействие, которое обусловлено преднамеренным использованием и работой источников излучения в конкретных целях, например, в случае медицинского использования излучения для диагностики или лечения пациентов, или использование излучения в промышленности или в целях научных исследований.

Второй случай — это существующие источники воздействия, когда воздействие излучения уже существует и в случае которого необходимо принять соответствующие меры контроля, например, воздействие радона в жилых домах или на рабочих местах или воздействие фонового естественного излучения в условиях окружающей среды.

Последний случай — это воздействие в чрезвычайных ситуациях, обусловленных неожиданными событиями, предполагающими принятие оперативных мер, например, в случае ядерных происшествий или злоумышленных действий.

На медицинское использование излучения приходится 98% всей дозы облучения из всех искусственных источников; оно составляет 20% от общего воздействия на население.  Ежегодно в мире проводится 3 600 миллионов радиологических обследований в целях диагностики, 37 миллионов процедур с использованием ядерных материалов и 7,5 миллиона процедур радиотерапии в лечебных целях.

Последствия ионизирующего излучения для здоровья

Радиационное повреждение тканей и/или органов зависит от полученной дозы облучения или поглощенной дозы, которая выражается в грэях (Гр).

Эффективная доза используется для измерения ионизирующего излучения с точки зрения его потенциала причинить вред. Зиверт (Зв) — единица эффективной дозы, в которой учитывается вид излучения и чувствительность ткани и органов. Она дает возможность измерить ионизирующее излучение с точки зрения потенциала нанесения вреда. Зв учитывает вид радиации и чувствительность органов и тканей. 

Зв является очень большой единицей, поэтому более практично использовать меньшие единицы, такие как миллизиверт (мЗв) или микрозиверт (мкЗв). В одном мЗв содержится тысяча мкЗв, а тысяча мЗв составляют один Зв. Помимо количества радиации (дозы), часто полезно показать скорость выделения этой дозы, например мкЗв/час или мЗв/год. 

Выше определенных пороговых значений облучение может нарушить функционирование тканей и/или органов и может вызвать острые реакции, такие как покраснение кожи, выпадение волос, радиационные ожоги или острый лучевой синдром. Эти реакции являются более сильными при более высоких дозах и более высокой мощности дозы. Например, пороговая доза острого лучевого синдрома составляет приблизительно 1 Зв (1000 мЗв).

Если доза является низкой и/или воздействует длительный период времени (низкая мощность дозы), обусловленный этим риск существенно снижается, поскольку в этом случае увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей. Тем не менее риск долгосрочных последствий, таких как рак, который может проявиться через годы и даже десятилетия, существует. Воздействия этого типа проявляются не всегда, однако их вероятность пропорциональна дозе облучения. Этот риск выше в случае детей и подростков, так как они намного более чувствительны к воздействию радиации, чем взрослые.

Эпидемиологические исследования в группах населения, подвергшихся облучению, например людей, выживших после взрыва атомной бомбы, или пациентов радиотерапии, показали значительное увеличение вероятности рака при дозах выше 100 мЗв. В ряде случаев более поздние эпидемиологические исследования на людях, которые подвергались воздействию в детском возрасте в медицинских целях (КТ в детском возрасте), позволяют сделать вывод о том, что вероятность рака может повышаться даже при более низких дозах (в диапазоне 50-100 мЗв).

Дородовое воздействие ионизирующего излучения может вызвать повреждение мозга плода при сильной дозе, превышающей 100 мЗв между 8 и 15 неделей беременности и 200 мЗв между 16 и 25 неделей беременности. Исследования на людях показали, что до 8 недели или после 25 недели беременности связанный с облучением риск для развития мозга плода отсутствует. Эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что риск развития рака у плода после воздействия облучения аналогичен риску после воздействия облучения в раннем детском возрасте.

Деятельность ВОЗ

ВОЗ разработала радиационную программу защиты пациентов, работников и общественности от опасности воздействия радиации на здоровье в планируемых, существующих и чрезвычайных случаях воздействия. Эта программа, которая сосредоточена на аспектах общественного здравоохранения, охватывает деятельность, связанную с оценкой риска облучения, его устранением и информированием о нем.

В соответствии с основной функцией, касающейся «установления норм и стандартов, содействия в их соблюдении и соответствующего контроля» ВОЗ сотрудничает с 7 другими международными организациями в целях пересмотра и обновления международных стандартов базовой безопасности, связанной с радиацией (СББ). ВОЗ приняла новые международные СББ в 2012 году и в настоящее время проводит работу по оказанию поддержки в осуществлении СББ в своих государствах-членах.

 

www.who.int

Ионизирующее излучение

Ионизирующие излучения

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

(Перенаправлено с Ионизирующее излучение)

Перейти к: навигация, поиск

Альфа-излучение представляет собой ядра гелия-4 и может быть легко остановлено листом бумаги. Бета-излучение это поток электронов, для защиты от которого достаточно алюминиевой пластины. Гамма-излучение обладает способностью проникать и в более плотные материалы.Ионизирующее излучение — в самом общем смысле — различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество. В более узком смысле к ионизирующему излучению не относят ультрафиолетовое излучение и излучение видимого диапазона света, которое в отдельных случаях также может быть ионизирующим. Излучение микроволнового и радиодиапазонов не является ионизирующим[1][2][3][4][5].

Содержание

1 Природа ионизирующего излучения

2 Источники ионизирующего излучения

3 Физические свойства ионизирующих излучений

4 Биологическое действие ионизирующих излучений

5 Применение ионизирующих излучений

6 См. также

7 Литература

Природа ионизирующего излучения

Наиболее значимы следующие типы ионизирующего излучения: коротковолновое электромагнитное излучение (рентгеновское и гамма-излучения), потоки заряженных частиц: бета-частиц (электронов и позитронов), альфа-частиц (ядер атома гелия-4), протонов, других ионов, мюонов и др., а также нейтронов[1][2][6][7].

Источники ионизирующего излучения

В природе ионизирующее излучение обычно генерируется в результате ядерных реакций (как спонтанных, т. е. радиоактивного распада радионуклидов, так и неспонтанных: синтез и деление ядер, захват протонов, нейтронов, альфа-частиц и др.), а также при ускорении заряженных частиц в космосе (природа такого ускорения космических частиц до конца не ясна). Искусственными источниками ионизирующего излучения являются искусственные радионуклиды (генерируют альфа- бета- и гамма-излучения), ядерные реакторы (генерируют главным образом нейтронное и гамма-излучение), ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение), рентгеновские аппараты (генерируют тормозное рентгеновское излучение)[8][6][7].

Физические свойства ионизирующих излучений

По механизму взаимодействия с веществом выделяют непосредственно (потоки заряженных частиц) и косвенно ионизирующее излучение (потоки нейтральных элементарных частиц — фотонов и нейтронов). По механизму образования — первичное (рождённое в источнике) и вторичное (образованное в результате взаимодействия излучения другого типа с веществом) ионизирующее излучение.

Энергия частиц ионизирующего излучения лежит в диапазоне от нескольких килоэлектронвольт (рентгеновское излучение, бета-излучение некоторых радионуклидов) до 1015 — 1020 и выше электронвольт (протоны космического излучения, для которых не обнаружено верхнего предела по энергии).

В зависимости от типа частиц и их энергии сильно различаются длина пробега и проникающая способность ионизирующего излучения — от долей миллиметра в конденсированной среде (альфа-излучение радионуклидов) до многих тысяч километров (высокоэнергетические космические частицы, которые могут проходить сквозь земной шар практически без взаимодействия).

Важными показателями взаимодействия ионизирующего излучения с веществом служат такие величины, как линейная передача энергии (ЛПЭ), показывающая, какую энергию излучение передаёт среде на единице длины пробега при единичной плотности вещества, а также поглощённая доза излучения, показывающая, какая энергия излучения поглощается в единице массы вещества. В Международной системе единиц (СИ) единицей поглощённой дозы является грэй (Гр), численно равный отношению 1 Дж к 1 кг. Ранее широко применялась также экспозиционная доза излучения — величина, показывающая, какой заряд создаёт фотонное (гамма- или рентгеновское) излучение в единице объёма воздуха. Наиболее часто применяющейся единицей экспозиционной дозы был рентген (Р), численно равный 1 СГСЭ-единицы заряда к 1 см3 воздуха[1][2][3][4].

Биологическое действие ионизирующих излучений

Ионизация, создаваемая излучением в клетках, приводит к образованию свободных радикалов. Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), что может привести как к массовой гибели клеток, так и канцерогенезу и мутагенезу. Наиболее подвержены воздействию ионизирующего излучения активно делящиеся (эпителиальные, стволовые, также эмбриональные) клетки.

Из-за того, что разные типы ионизирующего излучения обладают разной ЛПЭ, одной и той же поглощённой дозе соответствует разная биологическая эффективность излучения. Поэтому для описания воздействия излучения на живые организмы вводят понятия относительной биологической эффективности (коэффициента качества) излучения по отношению к излучению с низкой ЛПЭ (коэффициент качества фотонного и электронного излучения принимают за единицу) и эквивалентной дозы ионизирующего излучения, численно равной произведению поглощённой дозы на коэффициент качества. В СИ единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв), равный 1 Гр, умноженному на коэффициент качества излучения. Ранее широко применялась СГС-единица бэр, равная 1/100 Зв.

Различают детерминированные и стохастические радиобиологические эффекты. Детерминированные, или пороговые, эффекты (местные лучевые поражения: ожоги, некрозы, помутнение хрусталика глаза и др. и общие лучевые поражения, такие, как острая лучевая болезнь) с неизбежностью возникают при превышении определённого порога эквивалентной дозы во всём организме или в каком-либо органе и ткани. Например, порог появления симптомов острой лучевой болезни у человека составляет 1-2 Зв на всё тело.

В отличие от детерминированных, стохастические эффекты (к ним относятся злокачественные новообразования и мутации) не имеют чёткого дозового порога проявления. С увеличением дозы облучения возрастает лишь частота проявления этих эффектов. Проявиться они могу как спустя много лет после облучения (злокачественные новообразования), так и в последующих поколениях (мутации)[9].

Применение ионизирующих излучений

Ионизирующие излучения применяются в различных отраслях тяжёлой (интроскопия, диагностика материалов) и пищевой (стерилизация инструментов, расходных материалов и продуктов питания) промышленности, а также в медицине (облучение злокачественных опухолей с целью уничтожения злокачественных клеток).

Основными принципами обеспечения радиационной безопасности являются:

принцип нормирования — непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующего излучения;

принцип обоснования — запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному фону облучением;

принцип оптимизации — поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения;

принцип аварийной оптимизации — форма, масштаб и длительность принятия мер в чрезвычайных (аварийных) ситуациях должны быть оптимизированы так, чтобы реальная польза уменьшения вреда здоровью человека была максимально больше ущерба, связанного с ущербом от осуществления вмешательства.

studfiles.net

Ионизирующее излучение

1.         Ионизирующие излучения, их виды, природа и основные свойства.

2.         Ионизирующие излучения, их особенности, основные качества, единицы измерения. (2 в 1)

Для лучшего восприятия последующего материала необходимо вспом-

нить некоторые понятия.

1. Ядра всех атомов одного элемента имеют одинаковый заряд, то есть содер-

жат одинаковое число положительно заряжённых протонов и различное ко-

личество частиц без заряда – нейтронов.

2. Положительный заряд ядра, обусловленный количеством протонов, уравно-

вешивается отрицательным зарядом электронов. Поэтому атом электрически

нейтрален.

3. Атомы одного и того же элемента с одинаковым зарядом, но различным

числом нейтронов называются ИЗОТОПАМИ.

4. Изотопы одного и того жеэлемента имеют одинаковые химические, но раз-

личные физические свойства.

5. Изотопы (или нуклиды) по своей устойчивости делятся на стабильные и

распадающиеся, т.е. радиоактивные.

6. Радиоактивность – самопроизвольное превращение ядер атомов одних эле-

ментов в другие, сопровождающееся испусканием ионизирующих излуче-

ний.

7. Радиоактивные изотопы распадаются с определённой скоростью, измеряе-

мой периодом полураспада, то есть временем, когда первоначальное число

ядер уменьшается вдвое. Отсюда радиоактивные изотопы подразделяются на

короткоживущие (период полураспада исчисляется от долей секунды до не-

скольких дней) и долгоживущие (с периодом полураспада от нескольких ме-

сяцев до миллиардов лет).

8. Радиоактивный распад не может быть остановлен, ускорен или замедлен ка-

ким-либо способом.

9. Скорость ядерных превращений характеризуется активностью, т.е. числом

распадов в единицу времени. Единицей активности является беккерель

(Бк)- одно превращение в секунду. Внесистемная единица активности —

кюри (Ки), в 3,7 х 1010 раз большая, чем беккерель.

Различают следующие виды радиоактивных превращений: корпуску-

лярные и волновые.

К корпускулярным относят:

1. Альфа-распад. Характерен для естественных радиоактивных элементов с

большими порядковыми номерами и представляет собой поток ядер гелия,

несущих двойной положительный заряд. Испускание альфа-частиц различ-

ной энергии ядрами одного и того же вида происходит при наличии различ-

ных энергетических уровней. При этом возникают возбуждённые ядра, ко-

торые переходя в основное состояние, испускают гамма-кванты. При взаи

модействии альфа-частиц с веществом их энергия расходуется на возбужде-

ние и ионизацию атомов среды.

Альфа-частицам присуща самая большая степень ионизации – образо-

вание 60000 пар ионов на пути в 1 см воздуха. Сначала траектория частиц

бывает прямолинейной, далее она становится зигзагообразной (потеря энер-

гии, столкновение с ядрами), что увеличивает плотность ионизации в конце

пути частицы.

Обладая относительно большой массой и зарядом, альфа-частицы

имеют незначительную проникающую способность. Так, для альфа-частицы

с энергией 4 Мэв длина пробега в воздухе составляет 2,5 см, а биологиче-

ской ткани 0,03мм. Альфа-распад приводит к уменьшению порядкового но-

мера вещества на две единицы и массового числа на четыре единицы.

Пример: —— +

Альфа-частицы рассматриваются как внутренние облучатели. За-

щита: папиросная бумага, одежда, алюминиевая фольга.

2. Электронный бета-распад. Характерен как для естественных, так и для

искусственных радиоактивных элементов. Ядро испускает электрон и воз-

никает при этом ядро нового элемента при неизменном массовом числе и с

большим порядковым номером.

Пример: —— + ē

Когда ядро испускает электрон, это сопровождается выбросом нейтрино

(1/2000 массы покоя электрона).

При испускании бета-частиц ядра атомов могут находиться в возбуждённом

состоянии. Переход их в невозбуждённое состояние сопровождается испус-

канием гамма-квантов. Длина пробега бета-частицы в воздухе при 4 Мэв 17

см, при этом образуется 60 пар ионов.

Ra 226

88 He 4

2 Rn 222

86

K 40

19 Ca 40

3. Позитронный бета-распад. Наблюдается у некоторых искусственных ра-

диоактивных изотопов. Масса ядра практически не изменяется, а порядко-

вый номер уменьшается на единицу.

4. К-захват орбитального электрона ядром. Ядро захватывает электрон с К-

оболочки, при этом из ядра вылетает нейтрон и возникает характеристиче-

ское рентгеновское излучение.

5. К корпускулярным излучениям относят также нейтронные. Нейтроны-не

имеющие заряда элементарные частицы с массой, равной 1. В зависимости

от их энергии различают медленные (холодные, тепловые и надтепловые)

резонансные, промежуточные, быстрые, очень быстрые и сверхбыстрые

нейтроны. Нейтронное излучение самое короткоживущее: через 30-40 се-

кунд нейтрон распадается на электрон и протон. Проникающая способность

потока нейтронов сравнима с таковой для гамма-излучения. При проникно-

вении нейтронного излучения в ткани на глубину 4-6 см, образуется наве-

дённая радиоактивность: стабильные элементы становятся радиоактивными.

6. Самопроизвольное деление ядер. Этот процесс наблюдается у радиоактив-

ных элементов с большим атомным номером при захвате их ядрами медлен-

ных электронов. Одни и те же ядра образуют различные пары осколков с из-

быточным количеством нейтронов. При делении ядер выделяется энергия.

Если нейтроны вновь используются для последующего деления других ядер,

реакция будет цепной.

В лучевой терапии опухолей применяются пи-мезоны – элементарные ча-

стицы с отрицательным зарядом и массой, в 300 раз превышающей массу элек-

трона. Пи-мезоны взаимодействуют с ядрами атомов лишь в конце пробега, где

они разрушают ядра облучаемой ткани.

Волновые виды превращений.

1. Гамма-лучи. Это поток электромагнитных волн длиной от 0,1 до 0,001

нм. Скорость их распространения близка к скорости света. Проникающая

способность высокая: они могут проникать не только через тело челове-

ка, но и через более плотные среды. В воздухе величина пробега гамма-

лучей достигает нескольких сотен метров. Энергия гамма-кванта почти в

10000 раз выше энергии кванта видимого света.

2. Рентгеновские лучи. Электромагнитное излучение, искусственно полу-

чаемые в рентгеновских трубках. При подаче высокого напряжения на

катод, из него вылетают электроны, которые с большой скоростью дви-

жутся к антикатоду и ударяются о его поверхность, изготовленную из тя-

жёлого металла. Возникает тормозное рентгеновское излучение, облада-

ющее высокой проникающей способностью.

Особенности радиационного излучения

1. Ни один источник радиоактивного излучения не определяется ни одним ор-

ганом чувств.

2. Радиоактивное излучение является универсальным фактором для различных наук.

3. Радиоактивное излучение является глобальным фактором. В случае ядерного

загрязнения территории одной страны действие радиации получают и другие.

4. При действии радиоактивного излучения в организме развиваются специфи-

ческие реакции.

Качества, присущие радиоактивным элементам

и ионизирующему излучению

1. Изменение физических свойств.

2. Способность к ионизации окружающей среды.

3. Проникающая способность.

4. Период полураспада.

5. Период полувыведения.

6. Наличие критического органа, т.е. ткани, органа или части тела, облучение

которых может принести наибольший ущерб здоровью человека или его

потомству. 

 

3.         Этапы действия ионизирующих излучений на организм человека.

Действие ионизирующей радиации на организм

Непосредственные прямые нарушения в клетках и тканях, происходящие

вслед за излучением, ничтожны. Так, например, при действии облучения, вы-

зывающего смерть подопытного животного, температура в его организме по-

вышается всего лишь на одну сотую долю градуса. Однако при действии ра-

диоактивного излучения в организме возникают весьма серьёзные разнообраз-

ные нарушения, которые следует рассматривать поэтапно.

1. Физико-химический этап

Явления, которые происходят на этом этапе, называются первичными или

пусковыми. Именно они определяют весь дальнейший ход развития лучевых

поражений.

Сначала ионизирующие излучения взаимодействуют с водой, выбивая из

её молекул электроны. Образуются молекулярные ионы, несущие положитель-

ные и отрицательные заряды. Идёт так называемый Радиолиз воды.

Н2О – ē → Н2О+

Н2О + ē → Н2О–

Молекула Н2О может быть разрушена: Н и ОН

Гидроксилы могут рекомбинироваться: ОН

ОН образуется перекись водорода Н2О2

При взаимодействии Н2О2 и ОН образуется НО2 (гидропероксид) и Н2О

Ионизированные и возбуждённые атомы и молекулы в течение 10 секун-

ды взаимодействуют между собой и с различными молекулярными системами,

давая начало химически активным центрам (свободные радикалы, ионы, ион-

радикалы и др.). В этот же период возможны разрывы связей в молекулах как за

счёт непосредственного взаимодействия с ионизирующим агентом, так и за

счёт внутри- и межмолекулярной передачи энергии возбуждения.

2. Биохимический этап

Увеличивается проницаемость мембран, через них начинают диффунди-

ровать в органеллы электролиты, вода, ферменты.

Возникшие в результате взаимодействия излучений с водой радикалы

взаимодействуют с растворёнными молекулами различных соединений, давая

начало вторичнорадикальным продуктам.

Дальнейшее развитие радиационного поражения молекулярных структур

сводится к изменениям белков, липидов, углеводов и ферментов.

В белках происходят:

— конфигурационные изменения белковой структуры.

— агрегация молекул за счёт образования дисульфидных связей

— разрыв пептидных или углеродных связей, ведущих к деструкции белков

— снижение уровня метионина- донатора сульфгидрильных групп, трипто-

фана, что приводит к резкому замедлению синтеза белков

— уменьшение содержания сульфгидрильных групп за счёт их инактивации

— повреждение системы синтеза нуклеиновых кислот

В липидах:

— образуются перекиси жирных кислот, не имеющие специфических фер-

ментов для их разрушения (действие пероксидазы незначительно)

— угнетаются антиоксиданты

В углеводах:

— полисахариды распадаются до простых сахаров

— облучение простых сахаров приводит к их окислению и распаду до орга-

нических кислот и формальдегида

— гепарин теряет свои антикоагулянтные свойства

— гиалуроновая кислота теряет способность соединяться с белком

— снижается уровень гликогена

— нарушаются процессы анаэробного гликолиза

— уменьшается содержание гликогена в мышцах и печени.

В ферментной системе нарушается окислительное фосфорилирование и

изменяется активность ряда ферментов, развиваются реакции химически актив-

ных веществ с различными биологическими структурами, при которых отме-

чаются как деструкция, так и образование новых, не свойственных для облуча-

емого организма, соединений.

Последующие этапы развития лучевого поражения связаны с нарушением

обмена веществ в биологических системах с изменениями соответствующих

функций.

4. Биологический этап или судьба облученной клетки

Итак, эффект действия радиации связан с изменениями, происходящими,

как в клеточных органеллах, так и во взаимоотношениях между ними.

Наиболее чувствительными к облучению органеллами клеток организма

млекопитающих являются ядро и митохондрии. Повреждения этих структур

происходят при малых дозах и в самые ранние сроки. В ядрах радиочувстви-

тельных клеток угнетаются энергетические процессы, нарушается функция

мембран. Образуются белки, утратившие свою нормальную биологическую ак-

тивность. Более выраженной радиочувствительностью, чем ядра, обладают ми-

тохондрии. Эти изменения проявляются в форме набухания митохондрий, по-

вреждения их мембран, резком угнетении окислительного фосфорилирования.

Радиочувствительность клеток в значительной мере зависит от скорости

протекающих в них обменных процессов. Клетки, для которых характерны ин-

тенсивно протекающие биосинтетические процессы, высокий уровень окисли-

тельного фосфорилирования и значительная скорость роста, обладают более вы-

сокой радиочувствительностью, чем клетки, пребывающие в стационарной фазе.

Наиболее биологически значимыми в облучённой клетке являются изме-

нения ДНК: разрывы цепочек ДНК, химическая модификация пуриновых и

пиримидиновых оснований, их отрыв от цепи ДНК, разрушение фосфоэфирных

связей в макромолекуле, повреждение ДНК-мембранного комплекса, разруше-

ние связей ДНК-белок и многие другие нарушения.

Во всех делящихся клетках сразу после облучения временно прекращает-

ся митотическая активность («радиационный блок митозов»). Нарушение мета-

болических процессов в клетке приводит к увеличению выраженности молеку-

лярных повреждений в клетке. Этот феномен получил название биологическо-

го усиления первичного радиационного повреждения. Однако, наряду с

этим, в клетке развиваются и репарационные процессы, следствием которых

является полное или частичное восстановление структур и функций.

Наиболее чувствительными к ионизирующему излучению являются:

лимфатическая ткань, костный мозг плоских костей, половые железы, менее чув-

ствительными: соединительная, мышечная, хрящевая, костная и нервная ткани.

Гибель клеток может произойти как в репродуктивную фазу, непосред-

ственно связанную с процессом деления, так и в любой фазе клеточного цикла.

Более чувствительны к ионизирующему излучению новорождённые (вви-

ду высокой митотической активности клеток), старики (ухудшается способ-

ность клеток к восстановлению) и беременные. Повышается чувствительность к

ионизирующим излучениям и при введении некоторых химических соединений

(так называемая радиосенсибилизация).

Биологический эффект зависит:

— от вида облучения

— от поглощённой дозы

— от распределения дозы во времени

— от специфики облучаемого органа

Наиболее опасно облучение крипт тонкого кишечника, семенников, кост-

ного мозга плоских костей, области живота и облучение всего организма.

Одноклеточные организмы примерно в 200 раз менее чувствительны к

действию радиации, чем многоклеточные.

 

4.         Природные и техногенные источники ионизирующих излучений.

Источники ионизирующего излучения бывают естественного и искус-

ственного происхождения.

Естественная радиация обусловлена:

1. Космическим излучением (протоны, альфа-частицы, ядра лития, бериллия,

углерода, кислорода, азота составляют первичное космическое излучение.

Атмосфера земли поглощает первичное космическое излучение, затем фор-

мируется вторичное излучение, представленное протонами, нейтронами,

электронами, мезонами и фотонами).

2. Излучением радиоактивных элементов земли (уран, торий, актиний, ра-

дий, радон, торон), воды, воздуха, строительных материалов жилых зданий,

радона и радиоактивного углерода (С-14), присутствующих во вдыхаемом

воздухе.

3. Излучением радиоактивных элементов, содержащихся в животном мире

и организме человека (К-40, уран -238, торий -232 и радий -228 и 226).

Примечание: начиная с полония (№84) все элементы являются радиоак-

тивными и способны к самопроизвольному делению ядер при захвате их ядра-

ми медленных нейтронов (естественная радиоактивность). Однако естественная

радиоактивность обнаруживается и у некоторых лёгких элементов (изотопы

рубидия, самария, лантана, рения).

5.         Детерминированные и стохастические клинические эффекты, возникающие у человека при воздействии ионизирующих излучений.

Важнейшие биологические реакции организма человека на действие

ионизирующей радиации разделяют на два вида биологических эффектов

1. Детерминированные (причинно обусловленные) биологические эффек-

ты, для которых существует пороговая доза действия. Ниже порога болезнь

не проявляется, но при достижении определённого порога возникают болез-

ни, прямо пропорционально зависящие от дозы: лучевые ожоги, лучевые

15

дерматиты, лучевая катаракта, лучевая лихорадка, лучевое бесплодие, ано-

малии развития плода, острая и хроническая лучевая болезнь.

2. Стохастические (вероятностные) биологические эффекты не имеют поро-

га действия. Могут возникать при любой дозе. Для них характерен эффект

малых доз и даже одной клетки (клетка становится раковой, если она облуча-

ется в митозе): лейкоз, онкологические заболевания, наследственные болезни.

По времени возникновения все эффекты подразделяются на:

1. непосредственные – могут возникнуть в течение недели, месяца. Это острая

и хроническая лучевая болезнь, ожоги кожи, лучевая катаракта…

2. отдалённые – возникающие в течение жизни индивидуума: онкологические

заболевания, лейкозы.

3. возникающие через неопределённое время: генетические последствия – из-

менения наследственных структур: геномные мутации – кратные изменения

гаплоидного числа хромосом, хромосомные мутации или хромосомные

аберрации – структурные и численные изменения хромосом, точковые (ген-

ные) мутации: изменения в молекулярной структуре генов.

Корпускулярные излучения – быстрые нейтроны и альфа-частицы, вызы-

вают хромосомные перестройки чаще, чем электромагнитные излучения.__ 

6.         Радиотоксичность и радиогенетика.

Радиотоксичность

В результате радиационных нарушений обменных процессов в организме

накапливаются радиотоксины – это химические соединения, которые играют

определённую роль в патогенезе лучевых поражений.

Радиотоксичность зависит от ряда факторов:

1. Вида радиоактивных превращений: альфа-излучение в 20 раз токсичнее бе-

та-излучения.

2. Средней энергии акта распада: энергия Р-32больше С-14.

3. Схемы радиоактивного распада: изотоп более токсичен, если даёт начало

новому радиоактивному веществу.

4. Путей поступления: поступление через желудочно-кишечный тракт в 300

раз более токсично, чем поступление через неповреждённую кожу.

5. Времени пребывания в организме: больше токсичность при значительном

периоде полураспада и малой скорости полувыведения.

6. Распределения по органам и тканям и специфики облучаемого органа:

остеотропные, гепатотропные и равномерно распределяющиеся изотопы.

7. Продолжительности поступления изотопов в организм: случайное проглаты-

вание радиоактивного вещества может окончиться благополучно, при хро-

ническом поступлении возможно накопление опасного количества излуча-

теля. 

7.         Острая лучевая болезнь. Профилактика.

Мельниченко – стр. 172

 

8.         Хроническая лучевая болезнь. Профилактика.

Мельниченко стр. 173

 

9.         Использование источников ионизирующих излучений в медицине (понятие о закрытых и открытых источниках излучений).

Источники ионизирующих излучений подразделяются на закрытые и от-

крытые. В зависимости от данной классификации по-разному трактуются и

способы защиты от данных излучений.

17

Закрытые источники

Их устройство исключает попадание радиоактивных веществ в окружа-

ющую среду в условиях применения и износа. Это могут быть иглы, запаянные

в стальные контейнеры, теле-гамма-установки для облучения, ампулы, бусины,

источники непрерывного излучения и генерирующие излучение периодически.

Излучение от закрытых источников только внешнее.

Принципы защиты при работе с закрытыми источниками

1. Защита количеством (уменьшение мощности дозы на рабочем месте – чем

меньше доза, тем меньше облучение. Однако технология манипуляций не

всегда позволяет уменьшить мощность дозы до минимальной величины).

2. Защита временем (сокращения времени контакта с ионизирующим излуче-

нием можно достигнуть тренировкой без излучателя).

3. Расстоянием (дистанционное управление).

4. Экранами (экраны-контейнеры для хранения и транспортировки радиоак-

тивных препаратов в нерабочем положении, для оборудования, передвиж-

ные – ширмы в рентгеновских кабинетах, части строительных конструкций

для защиты территорий – стены, двери, индивидуальные средства защиты –

щитки из орг.стекла, просвинцованные перчатки).

Альфа- и бета- излучение задерживается водородосодержащими веще-

ствами (пластмассой) и алюминием, гамма-излучение ослабляется материалами

с высокой плотностью – свинцом, сталью, чугуном.

Для поглощения нейтронов экран должен иметь три слоя:

1. слой – для замедления нейтронов – материалы с большим количеством ато-

мов водорода – вода, парафин, пластмасса и бетон

2. слой – для поглощения медленных и тепловых нейтронов – бор, кадмий

3. слой – для поглощения гамма-излучения – свинец.

Для оценки защитных свойств того или иного материала, его способности

задерживать ионизирующее излучение используют показатель слоя половинно-

го ослабления, обозначающий толщину слоя данного материала, после прохож-

дения которого интенсивность гамма-излучения уменьшается вдвое.

Открытые источники радиоактивного излучения

Открытый источник – это источник излучения, при использовании кото-

рого возможно попадание радиоактивных веществ в окружающую среду. При

этом не исключается не только внешнее, но и внутреннее облучение персонала

(газы, аэрозоли, твёрдые и жидкие радиоактивные вещества, радиоактивные

изотопы).

Все работы с открытыми изотопами разделяются на три класса. Класс ра-

бот устанавливается в зависимости от группы радиотоксичности радиоактивно-

го изотопа (А, Б, В, Г) и фактического его количества (активности) на рабочем

месте.

10.       Способы защиты человека от ионизирующих излучений. Радиационная безопасность населения РФ. Нормы радиационной безопасности (НРБ-2009).

Способы защиты от открытых источников ионизирующих излучений

1. Организационные мероприятия: выделение трёх классов работ в зависимо-

сти от опасности.

2. Планировочные мероприятия. Для первого класса опасности – специально

изолированные корпуса, куда не допускаются посторонние люди. Для второ-

го класса выделяется только этаж или часть здания. Работы третьего класса

могут проводиться в обычной лаборатории с наличием вытяжного шкафа.

3. Герметизация оборудования.

4. Применение несорбирующих материалов для покрытия столов и стен,

устройство рациональной вентиляции.

5. Индивидуальные средства защиты: одежда, обувь, изолирующие костюмы,

защита органов дыхания.

6. Соблюдение радиационной асептики: халаты, перчатки, личная гигиена.

7. Радиационный и медицинский контроль.

Для обеспечения безопасности человека во всех условиях воздействия на

него ионизирующего излучения искусственного или природного происхожде-

ния применяются нормы радиационной безопасности.

В нормах устанавливаются следующие категории облучаемых лиц:

— персонал (группа А – лица, постоянно работающие с источниками иони-

зирующих излучений и группа Б – ограниченная часть населения, которая ино-

гда может подвергаться воздействию ионизирующих излучений – уборщицы,

слесари и т.д.)

— всё население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их произ-

водственной деятельности.

Основные пределы доз для персонала группы Б равны ¼ значений для

персонала группы А. Эффективная доза для персонала не должна превышать за

период трудовой деятельности (50 лет) 1000 мЗв, а для населения за период

жизни (70 лет) – 70 мЗв.

Планируемое облучение персонала группы А выше установленных пре-

делов при ликвидации или предотвращении аварии может быть разрешено

только в случае необходимости спасения людей или предотвращения их облу-

чения. Допускается для мужчин старше 30 лет при их добровольном письмен-

ном согласии, информирования о возможных дозах облучения и риске для здо-

ровья. В аварийных ситуациях облучение не должно быть более 50 мЗв.__

11.       Возможные причины возникновения чрезвычайных ситуаций на радиационно-опасных объектах.

Классификация радиационных аварий

Аварии, связанные с нарушением нормальной эксплуатации РОО, подразделяются на проектные и запроектные.

Проектная авария — авария, для которой проектом определены исходные события и конечные состояния, в связи с чем предусмотрены системы безопасности.

Запроектная авария — вызывается не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями и приводит к тяжелым последствиям. При этом может произойти выход радиоактивных продуктов в количествах, приводящих к радиоактивному загрязнению прилегающей территории, возможному облучению населения выше установленных норм. В тяжелых случаях могут произойти тепловые и ядерные взрывы.

В зависимости от границ зон распространения радиоактивных веществ и радиационных последствий потенциальные аварии на АЭС делятся на шесть типов: локальная, местная, территориальная, региональная, федеральная, трансграничная.

Если при региональной аварии количество людей, получивших дозу облучения выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации, может превысить 500 человек, или количество людей, у которых могут быть нарушены условия жизнедеятельности, превысит 1 000 человек, или материальный ущерб превысит 5 млн. минимальных размеров оплаты труда, то такая авария будет федеральной.

При трансграничных авариях радиационные последствия аварии выходят за территорию Российской Федерации, либо данная авария произошла за рубежом и затрагивает территорию Российской Федерации.

 

12.       Санитарно-гигиенические мероприятия в чрезвычайных ситуациях на радиационно-опасных объектах.

К мероприятиям, способам и средствам, обеспечивающим защиту населения от радиационного воздействия при радиационной аварии, относятся:

обнаружение факта радиационной аварии и оповещение о ней;

выявление радиационной обстановки в районе аварии;

организация радиационного контроля;

установление и поддержание режима радиационной безопасности;

проведение при необходимости на ранней стадии аварии йодной профилактики населения, персонала аварийного объекта и участников ликвидации последствий аварии;

обеспечение населения, персонала, участников ликвидации последствий аварии необходимыми средствами индивидуальной защиты и использование этих средств;

укрытие населения в убежищах и противорадиационных укрытиях;

санитарная обработка;

дезактивация аварийного объекта, других объектов, технических средств и др;

эвакуация или отселение населения из зон, в которых уровень загрязнения или дозы облучения превышают допустимые для проживания населения.

Выявление радиационной обстановки проводится для определения масштабов аварии, установления размеров зон радиоактивного загрязнения, мощности дозы и уровня радиоактивного загрязнения в зонах оптимальных маршрутов движения людей, транспорта, а также определения возможных маршрутов эвакуации населения и сельскохозяйственных животных.

Радиационный контроль в условиях радиационной аварии проводится с целью соблюдения допустимого времени пребывания людей в зоне аварии, контроля доз облучения и уровней радиоактивного загрязнения.

Режим радиационной безопасности обеспечивается установлением особого порядка доступа в зону аварии, зонированием района аварии; проведением аварийно-спасательных работ, осуществлением радиационного контроля в зонах и на выходе в “чистую” зону и др.

Использование средств индивидуальной защиты заключается в применении изолирующих средств защиты кожи (защитные комплекты), а также средств защиты органов дыхания и зрения (ватно-марлевые повязки, различные типы респираторов, фильтрующие и изолирующие противогазы, защитные очки и др.). Они защищают человека в основном от внутреннего облучения.

Для защиты щитовидной железы взрослых и детей от воздействия радиоактивных изотопов йода на ранней стадии аварии проводится йодная профилактика. Она заключается в приеме стабильного йода, в основном йодистого калия, который принимают в таблетках в следующих дозах: детям от двух лет и старше, а также взрослым по 0,125 г, до двух лет по 0,04 г., прием внутрь после еды вместе с киселем, чаем, водой 1 раз в день в течение 7 суток. Раствор йода водно-спиртовой (5%-ная настойка йода) показан детям от двух лет и старше, а также взрослым по 3–5 капель на стакан молока или воды в течение 7 суток. Детям до двух лет дают 1–2 капли на 100 мл молока или питательной смеси в течение 7 суток.

Максимальный защитный эффект (снижение дозы облучения примерно в 100 раз) достигается при предварительном и одновременном с поступлением радиоактивного йода приеме его стабильного аналога. Защитный эффект препарата значительно снижается при его приеме более чем через два часа после начала облучения. Однако и в этом случае происходит эффективная защита от облучения при повторных поступлениях радиоактивного йода.

Защиту от внешнего облучения могут обеспечить только защитные сооружения, которые должны оснащаться фильтрами-поглотителями радионуклидов йода. Временные укрытия населения до проведения эвакуации могут обеспечить практически любые герметизированные помещения.

dendrit.ru

Ионизирующее излучение: что это и как воздействует на организм

Ионизирующее излучение – вид радиации, которая у всех ассоциируется исключительно со взрывами атомных бомб и авариями на АЭС.

Однако на деле ионизирующее излучение окружает человека и представляет собой естественный радиационный фон: оно образуется в бытовых приборах, на электрических вышках и т.д. При воздействии с источниками происходит облучение человека данным излучением.

Стоит ли бояться серьезных последствий – лучевой болезни или поражения органов?

Сила действия излучения зависит от продолжительности контакта с источником и его радиоактивности. Бытовые приборы, создающие незначительный «шум», не опасны для человека.

Но некоторые типы источников могут нанести серьезный вред организму. Чтобы предотвратить негативное воздействие, нужно знать базовую информацию: что такое ионизирующее излучение и откуда оно исходит, а также как влияет на человека.

Природа ионизирующего излучения

Ионизирующее излучение возникает при распаде радиоактивных изотопов.

Таких изотопов множество, они используются в электронике, атомной промышленности, добыче энергии:

  1. уран-238;
  2. торий-234;
  3. уран-235 и т.д.

Изотопы радиоактивного характера естественным образом распадаются с течением времени. Скорость распада зависит от вида изотопа и исчисляется в периоде полураспада.

По истечению определенного срока времени (у одних элементов этом могут быть несколько секунд, у других – сотни лет) количество радиоактивных атомов снижается ровно вдвое.

Энергия, которая высвобождается при распаде и уничтожении ядер, высвобождается в виде ионизирующего излучения. Оно проникает в различные структуры, выбивая из них ионы.

Ионизирующие волны основаны на гамма-излучении, измеряются в гамма-квантах. Во время передачи энергии не выделяются никакие частицы: атомы, молекулы, нейтроны, протоны, электроны или ядра. Воздействие ионизирующего излучения чисто волновое.

Проникающая способность излучения

Все виды радиоактивного излучения разнятся по проникающей способности, то есть способность быстро преодолевать расстояния и проходить сквозь различные физические преграды.

Наименьшим показателем отличается альфа-излучение, а в основе ионизирующего излучения лежат гамма-лучи – самые проникающие из трех типов волн. При этом альфа-излучение оказывает самое отрицательное действие.

Что отличает гамма-излучение?

Оно опасно из-за следующих характеристик:

  • распространяется со скоростью света;
  • проходит через мягкие ткани, дерево, бумагу, гипсокартон;
  • останавливается только толстым слоем бетона и металлическим листом.

Для задержки волн, которыми распространяется данное излучение, на АЭС ставят специальные коробы. Благодаря им радиации не может ионизировать живые организмы, то есть нарушать молекулярную структуру людей.

Снаружи коробы состоят из толстого бетона, внутренняя часть обита листом чистого свинца. Свинец и бетон отражают лучи или задерживают их в своей структуре, не позволяя распространиться и нанести вред живому окружению.

Виды источников радиации

Мнение, что радиация возникает только в результате жизнедеятельности человека, ошибочно. Слабый радиационный фон есть почти у всех живых объектов и у самой планеты соответственно. Поэтому избежать ионизирующего излучения очень сложно.

На основе природы возникновения все источники делятся на природные и антропогенные. Наиболее опасны антропогенные, такие, как выброс отходов в атмосферу и водоемы, аварийная ситуация или действие электроприбора.

Опасность последнего источника спорна: считается, что небольшие излучающие устройства не создают серьезной угрозы для человека.

Действие индивидуально: кто-то может почувствовать ухудшение самочувствия на фоне слабого излучения, другой же индивид окажется абсолютно не подвержен естественному фону.

Природные источники радиации

Основную опасность для человека представляют минеральные породы. В их полостях скапливается наибольшее количество незаметного для человеческих рецепторов радиоактивного газа – радона.

Он естественным образом выделяется из земной коры и плохо регистрируется проверочными приборами. При поставке строительных материалов возможен контакт с радиоактивными породами, и как результат – процесс ионизации организма.

Опасаться следует:

  1. гранита;
  2. пемзы;
  3. мрамора;
  4. фосфогипса;
  5. глинозема.

Это наиболее пористые материалы, которые лучше всего задерживают в себе радон. Данный газ выделяется из строительных материалов или грунта.

Он легче воздуха, поэтому поднимается на большую высоту. Если вместо открытого неба над землей обнаружено препятствие (навес, крыша помещения), газ будет скапливаться.

Большая насыщенность воздуха его элементами приводит к облучению людей, компенсировать которое можно только выведением радона из жилых зон.

Чтобы избавиться от радона, требуется начать простое проветривание. Нужно стараться не вдыхать воздух в том помещении, где произошло заражение.

Регистрация возникновения скопившегося радона осуществляется только при помощи специализированных симптомов. Без них сделать вывод о скоплении радона можно только на основе не специфичных реакций человеческого организма (головная боль, тошнота, рвота, головокружение, потемнение в глазах, слабость и жжение).

При обнаружении радона вызывается бригада МЧС, которая устраняет радиацию и проверяет эффективность проведенных процедур.

Источники антропогенного происхождения

Другое название созданных человеком источников – техногенные. Основной очаг излучения – АЭС, расположенные по всему миру. Нахождение в зонах станций без защитной одежды влечет за собой начало серьезных заболеваний и летальный исход.

На расстоянии нескольких километров от АЭС риск сводится к нулю. При правильной изоляции все ионизирующие излучения остаются внутри станции, и можно находиться в непосредственной близости от рабочей зоны, при этом не получая никакой дозы облучения.

Во всех сферах жизнедеятельности можно столкнуться с источником излучения, даже не проживая в городе близ АЭС.

Искусственная ионизирующая радиация повсеместно используется в различных отраслях:

  • медицине;
  • промышленности;
  • сельском хозяйстве;
  • наукоемких отраслях.

Однако получить облучение от аппаратов, которые изготавливаются для данных отраслей, невозможно.

Единственное, что допустимо – минимальное проникновение ионных волн, которое не наносит вреда при малой продолжительности воздействия.

Радиоактивные осадки

Серьезная проблема современности, связанная с недавними трагедиями на АЭС – распространение радиоактивных дождей. Выбросы в атмосферу радиации заканчиваются накоплением изотопов в атмосферной жидкости – облаках. При переизбытке жидкости начинаются осадки, которые представляют серьезную угрозу для сельскохозяйственных культур и человека.

Жидкость впитывается в земли сельскохозяйственных угодий, где произрастает рис, чай, кукуруза, тростник. Данные культуры характерны для восточной части планеты, где наиболее актуальна проблема радиоактивных дождей.

Ионное излучение оказывает меньшее воздействие на другие части света, потому что осадки не доходят до Европы и островных государств в области Великобритании. Однако в США и Австралии дожди иногда проявляются радиационные свойства, поэтому при покупке овощей и фруктов оттуда нужно проявлять осторожность.

Радиоактивные осадки могут выпадать над водоемами, и тогда жидкость по каналам водоочистки и водопроводным системам может попасть в жилые дома. Очистные сооружения не обладают достаточной для снижения радиации аппаратурой. Всегда есть риск, что принимаемая вода – ионная.

Как обезопасить себя от радиации

Прибор, который измеряет, есть ли в фоне продукта ионные излучения, находится в свободном доступе. Его можно приобрести за небольшие деньги и использовать для проверки покупок. Название проверочного устройства – дозиметр.

Вряд ли домохозяйка будет проверять покупки прямо в магазине. Обычно мешает стеснение перед посторонними. Но хотя бы дома те продукты, что поступили из подверженных радиоактивным дождям зон, нужно проверять. Достаточно поднести счетчик к предмету, и он покажет уровень испускания опасных волн.

Влияние ионизирующего излучения на человеческий организм

Научно доказано, что радиация оказывает на человека отрицательное действие. Это было выяснено и на реальном опыте: к сожалению, аварии на Чернобыльской АЭС, в Хиросиме и т.д. доказали биологическую и химическую опасность излучения.

Влияние радиации основано на полученной «дозе» — количестве переданной энергии. Радионуклид (испускающий волны элементы) может оказывать влияние как изнутри, так и снаружи организма.

Полученная доза измеряется в условных единицах – Греях. Нужно учитывать, что доза может быть равной, а вот влияние радиации – разным. Это связано с тем, что различные излучения вызывают разные по силе реакции (самая выраженная у альфа-частиц).

Также на силу воздействия влияет и то, на какую часть организма пришлось попадание волн. Наиболее подвержены структурным изменениям половые органы и легкие, меньше – щитовидная железа.

Результат биохимического воздействия

Радиация влияет на структуру клеток организма, вызывая биохимические изменения: нарушения в циркуляции химических веществ и в функциях организма. Влияние волн проявляется постепенно, а не сразу после облучения.

Если человек попал под допустимую дозу (150 бэр), то отрицательные эффекты не будут выражены. При большем облучении ионизационный эффект увеличивается.

Естественное излучение равно примерно в 44 бэр в год, максимум – 175. Максимальное число лишь немного выходит за рамки нормы и не вызывает отрицательных изменений в организме, кроме головных болей или слабой тошноты у гиперчувствительных людей.

Естественное излучение складывается на основе радиационного фона Земли, употребления зараженных продуктов, использования техники.

Если доля превышена, развиваются следующие заболевания:

  1. генетические изменения организма;
  2. нарушения половой функции;
  3. раковые образования мозга;
  4. дисфункции щитовидной железы;
  5. рак легких и дыхательной системы;
  6. лучевая болезнь.

Лучевая болезнь является крайней стадией всех связанных с радионуклидами заболеваний и проявляется лишь у тех, кто попал в зону аварии.

otravlenie103.ru

ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ — Большая Медицинская Энциклопедия

ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ — любые излучения, взаимодействие которых со средой приводит к ионизации с образованием электрических зарядов разных знаков.

Ионизация (см.) и возникающее вместе с ней возбуждение атомов и молекул являются пусковым механизмом процессов, приводящих к развитию лучевого поражения биол, структур — клеток, тканей, органов, систем и всего организма в целом (см. Лучевая болезнь, Лучевая терапия, Лучевые повреждения).

И. и. может быть непосредственно или косвенно ионизирующим. Непосредственно ионизирующим излучением являются заряженные частицы с кинетической энергией, достаточной для ионизации при столкновении с атомами вещества. К непосредственно И. и. относятся корпускулярные излучения — потоки электронов, позитронов, тяжелых заряженных частиц — протонов. дейтронов, альфа-частиц, ядер других атомов, заряженных мезонов и гиперонов (см. Альфа-излучение, Космическое излучение, Протонное излучение, Электронное излучение, Ядро атомное).

Косвенно И. и. состоит из фотонов и незаряженных частиц, взаимодействие которых со средой приводит к освобождению вторичных заряженных частиц, т. е. вторичного непосредственно И. и. К косвенно И. и. относится электромагнитное {фотонное) излучение, в частности рентгеновское и гамма-излучение, потоки нейтронов и незаряженных мезонов и гиперонов (см. Гамма-излучение, Нейтронное излучение, Рентгеновское излучение). Хотя коротковолновое ультрафиолетовое излучение способно ионизировать среду, его не принято относить к И. и. (по ГОСТу 15484— 74).

Источниками И. и. являются естественные и искусственные радиоактивные вещества (см. Радиоактивность, Ядерное оружие), космическое пространство (см. Космическое излучение), ядерные реакторы (см. Реакторы ядерные), рентгеновские трубки (см. Рентгеновские аппараты) и различные ускорители заряженных частиц —бетатроны, циклотроны, линейные ускорители, синхротроны, микротроны и др. (см. Ускорители заряженных частиц).

Заряженные частицы при взаимодействии с атомами среды теряют свою энергию не только на возбуждение и ионизацию атомов (ионизационные потери), но и на излучение при торможении (радиационные потери). Потеря энергии может происходить и при упругих соударениях, т. к. в результате таких соударений передается часть кинетической энергии.

Среднее количество энергии, расходуемое заряженной частицей на возбуждение и ионизацию атомов на единице длины пути в данном веществе, называется линейной передачей энергии (см.) или линейной ионизационной тормозной способностью вещества. Число пар ионов, образующихся в среднем на единице длины пути заряженной частицы, называется линейной плотностью ионизации. Заряженная частица с начальной кинетической энергией (Е) создает на своем пути до полной остановки п = Е/W пар ионов, где W = так наз. средняя энергия ионообразования. Ионизационная тормозная способность описывается уравнением Бете. С увеличением атомного номера (Z) вещества, с к-рым происходит взаимодействие заряженных частиц, тормозная способность, поделенная на плотность вещества, медленно убывает. С увеличением энергии заряженных частиц от нуля ионизационная тормозная способность сначала возрастает, а затем уменьшается, т. к. сокращается время взаимодействия летящей частицы с атомами, расположенными на ее пути. Количество энергии, теряемой заряженной частицей на ионизацию и на тормозное излучение, зависит от массы, заряда и энергии частицы. Энергия, при к-рой ионизационные потери энергии частиц равны радиационным, называется критической энергией. Для электронов зависимость критической энергии от атомного номера (Z) среды может быть выражена:

Eкр = 800 / (Z + 1,2) МэВ

В воде и биол, ткани критическая энергия для электронов составляет 9,2 МэВ, а для протонов 107 —108 МэВ. Т. о., при обычно встречающихся значениях энергии радиационные потери у электронов могут быть значительными у протонов и у других тяжелых заряженных частиц они практически отсутствуют, наблюдаются только ионизационные потери энергии. Для альфа-частиц минимальная передача энергии в 4 раза больше, чем для протонов той же скорости. Зависимость линейной передачи энергии от энергии различных заряженных частиц имеет сходную форму, но с увеличением массы заряженной частицы кривая, изображающая эту зависимость, сдвигается в сторону более высоких энергий. В области малых значений энергии линейная передача энергии возрастает, достигает максимума, а затем уменьшается, проходит через минимум и при дальнейшем увеличении энергии снова медленно возрастает. Для электронов наименьшее значение линейной передачи энергии наблюдается при энергии ок. 1 МэВ, для протонов ок. 2000 МэВ.

Теряя свою энергию на ионизацию и излучение, заряженная частица проходит определенный путь в данном веществе, зависящий от энергии частицы. Т. к. траектория частицы, испытывающей многократные столкновения, не прямолинейна и у каждой частицы своя, то понятие «длина пробега» условно. Пропуская поток мононаправленных частиц через различные слои данного вещества, исследуют число частиц, прошедших через слои разной толщины, т. е. строят кривую ослабления. Для частиц с одинаковой начальной энергией число проходящих частиц резко уменьшается, начиная от нек-рой толщины слоя. Экстраполируя спадающую часть кривой к оси толщин, определяют средний или экстраполированный пробег частиц данной энергии в веществе. У протонов и других тяжелых заряженных частиц реальный пробег отдельных частиц мало отличается от среднего. У электронов разброс велик. Для бета-излучения (см.) с непрерывным энергетическим спектром от нуля до граничной энергии пробег (в см) в веществе можно определить по формуле:

R = (0,546 • Emax -0,16)ρ,

где Emax — граничная энергия электронов (бета-частиц) в МэВ и ρ — плотность вещества в г/см3. Этой формулой пользуются при расчетах толщины материалов, применяющихся для защиты от бета-излучения (см. Противолучевая защита). Бета-излучение с граничной энергией 50 кэВ имеет пробег в воздухе 4,4 см, а в воде или биол, ткани 47 мкм. При энергии в 5 МэВ пробег в воздухе составляет 20 м, в воде 2,6 см. Чем тяжелее заряженная частица с данной энергией, тем меньше длина пробега ее в данном веществе. Так, для протонов с энергией 5 МэВ длина пробега в воздухе порядка 40 см, в воде 0,5 мм. У альфа-частицы той же энергии пробег в воздухе порядка 3,5 см, в воде 45 мкм, Пробеги тяжелых ядер и их осколков составляют в воздухе несколько миллиметров, а в воде несколько микрометров.

Тяжелые заряженные частицы, обладая малой длиной пробега, создают большое число пар ионов на единице пути. Так, альфа-частица с энергией 5 МэВ создает в воздухе десятки тысяч нар ионов на 1 см пути, в биол, ткани несколько тысяч пар ионов на пути в 1 мкм. Протоны с той же энергией создают на 1 см пути в воздухе тысячи нар ионов и в биол, ткани сотни пар ионов на пути в 1 мкм. Из заряженных частиц электроны обладают наименьшей линейной плотностью ионизации и при той же энергии в 5 МэВ создают на 1 см пути в воздухе меньше сотни пар ионов и в биол, ткани несколько пар ионов на 1 мкм.

Ионизация на пути пробега частицы совершается неравномерно, плотность ионизации возрастает, образуя на конце пробега так наз. пик Брэгга. Плотность ионизации в пике Брэгга для тяжелых заряженных частиц (альфа-частиц, протонов, дейтронов) может в сотни раз превышать плотность ионизации в начале пути. Наличие неравномерного распределения плотности ионизации в биол, ткани для тяжелых заряженных частиц создает благоприятные условия их использования в лучевой терапии (см.), т. к. позволяет почти локально подвести нужное количество энергии излучения к облучаемому очагу. Изменяя энергию заряженных частиц, можно смещать положение пика Брэгга по глубине ткани и обеспечивать максимальное поглощение энергии излучения на нужной глубине. Это свойство используется, в частности, при лучевой терапии протонами, ускоренными на мощных ускорителях до энергии в сотни мегаэлектрон-вольт (см. Протонная терапия).

При взаимодействии с веществом рентгеновское и гамма-излучения образуют вторичные электроны — фотоэлектроны (при фотоэффекте), электроны отдачи (при комптон-эффекте) или электронно-позитронные пары. Образованные фотонным излучением в веществе электроны производят ионизацию так же, как и первичные электроны той же энергии.

Нейтроны (см. Нейтронное излучение) в результате взаимодействия с ядрами атомов могут образовывать как заряженные частицы, так и фотоны гамма-излучения. Быстрые нейтроны теряют свою энергию в результате упругих и неупругих столкновений с ядрами, сообщая им часть своей энергии. При упругом рассеянии сумма кинетических энергий рассеянного нейтрона и ядра отдачи равна первоначальной кинетической энергии нейтрона. Если ядро отдачи приобретает большую кинетическую энергию, то оно способно производить ионизацию.

При упругом соударении энергия распределяется в зависимости от массы сталкивающихся частиц. Наибольшее количество энергии приобретают частицы, масса которых меньше или равна массе нейтрона, напр, ядра отдачи водорода, т. е. протоны. Поэтому наиболее эффективное замедление быстрых нейтронов происходит на водородсодержащих веществах (вода, парафин и др.), которые и используют при защите от нейтронного излучения (см. Противолучевая защита), а также на биол, ткани, содержащей ок. 10% водорода. При каждом упругом соударении с ядрами водорода нейтрон теряет в среднем половину своей энергии и, испытав несколько столкновений, превращается в медленный нейтрон. Основная часть энергии, передаваемой быстрыми нейтронами биол, объектам, обусловлена упругим рассеянием на ядрах водорода.

Медленные нейтроны теряют свою энергию в результате захвата их ядрами. При таком захвате образуются новые изотопы, часть которых является искусственно радиоактивными и распадается, испуская энергию в виде заряженных частиц и фотонов излучения. Основные реакции, в которых медленные нейтроны передают свою энергию облучаемым биол, объектам,— это реакции с водородом, сопровождающиеся испусканием фотонов гамма-излучения с энергией 2,2 МэВ и образованием дейтерия, и с азотом, сопровождающиеся испусканием протонов с энергией 0,59 МэВ и образованием бета-активного изотопа углерода 14С с большим периодом полураспада (см. Изотопы). Нейтроны широко используют в медицине и биологии (см. Нейтронная терапия).

В зависимости от линейной плотности ионизации или линейной передачи энергии первично или вторично заряженных частиц разные виды И. и. при одинаковой дозе излучения вызывают различный по величине биол, эффект, т. е. обладают различной биол, эффективностью (см. Относительная биологическая эффективность излучений). Относительная биол, эффективность (ОБЭ) тем больше, чем больше линейная передача энергии И. и. или чем больше энергии передает частица веществу на единице длины своего пробега. При очень большой линейной передаче энергии ОБЭ перестает увеличиваться и даже уменьшается. При обеспечении радиационной безопасности различие биол, эффективности разных видов излучения определяется так наз. коэффициентом качества, являющимся коэффициентом пропорциональности поглощенной и эквивалентной доз излучения (см. Дозы ионизирующих излучений).

Биологическое действие ионизирующих излучений. Первичные физ. процессы, возникающие в результате воздействия И. и. на биол, объект, вызывают образование веществ с высокой хим. активностью. Биол, действие излучения в основном связывают с продуктами радиолиза воды, к к-рым относятся свободные атомы и радикалы H, OH, HO2 и перекись водорода H2O2. Однако И. и. может оказывать и прямое действие на биол, молекулы и надмолекулярные структуры. Излучение вызывает различные денатурационные изменения — разрыв наименее прочных связей, отрыв радикалов, деполимеризацию и другие изменения. В развитии биол, эффекта определенное значение могут иметь процессы миграции энергии и образования стойких метастабильных соединений, возникающих вследствие длительного сохранения состояния возбуждения в некоторых макромолекулярных субстратах. Использование в радиобиол. экспериментах радиоспектроскопических, масс-спектрометрических, люминесцентных и других физ. методов исследования позволило показать, что энергия излучения, полученная макромолекулами в результате прямого или косвенного действия излучения, как правило, не реализуется в том месте, где произошел акт взаимодействия. Она мигрирует по специфическим для данной структуры путям и поражает в наиболее «слабом» месте. Было показано, что при облучении в макромолекулах возникают скрытые долгоживущие повреждения, которые могут быть выявлены с помощью воздействия нерадиационных факторов.

H. М. Эммануэль высказал гипотезу о важной роли в развитии лучевого повреждения свободнорадикальных состояний (см. Радикалы), возникающих под действием облучения в главнейших биохим, компонентах. На участие цепных окислительных реакций в развитии первичных процессов лучевого поражения указывал Б. H. T ару сов. Помимо липидных радиотоксинов (см.), А. М. Кузиным идентифицированы токсические продукты хиноидной природы. При воздействии ионизирующего излучения в клетке возникают физ.-хим. нарушения — поражаются биологически важные макромолекулы, подавляется активность различных ферментных систем, изменяется структура молекулярных поверхностей многофазной среды клетки. Это приводит к повышению проницаемости мембран и изменению диффузионных процессов, что сопровождается явлениями денатурации белков, дегидратации системы, нарушениями внутренней среды клетки.

Считают, что радиочувствительность ядра и цитоплазмы одинакова. Однако роль повреждений клеточного ядра определяется биол, значимостью этой структуры для клетки. Структурные изменения хромосомного аппарата, как правило, ведут к гибели клетки в процессе митоза или к возникновению нежизнеспособного потомства клеток. Угнетение митотической активности тканей рассматривается как одно из специфических проявлений биол, действия ионизирующего излучения. С изменением ядерных хромосом связаны цитогенетические последствия поражений половых клеток.

Поражаемость клеток в значительной степени зависит от интенсивности митотического деления и обмена веществ, степени дифференцировки и развития клеток. С повышением уровня обменных процессов радиопоражаемость тканей увеличивается. В так наз. шкале радиочувствительности ткани занимают (по убывающему порядку) следующее положение: гемопоэтическая ткань, кишечный эпителий, гонады, эпителий кожи и сумки хрусталика, фиброзная ткань, хрящ, кость, мышцы, нервная ткань (см. Радиочувствительность).

Биологическое действие И. и. на организм зависит от вида и дозы излучения (см. Дозы ионизирующих излучений), линейной передачи энергии, условий облучения и распределения поглощенной дозы в организме (см. Облучение), фактора времени облучения (см.), избирательного поражения критических органов (см. Критический орган), а также от функц, состояния организма перед облучением. При местном внешнем облучении возможно выживание при дозах, намного превосходящих дозы, допустимые при общем облучении. Дробное (фракционированное) облучение легче переносится, и суммарная доза при повторных облучениях может значительно превышать однократную смертельную. Длительное хрон, облучение в достаточно больших дозах приводит к развитию хрон, лучевой болезни (см.).

При внешнем воздействии рентгеновского, гамма- и протонного излучений на все тело человека в дозе ок. 100 рад наблюдается временное изменение кроветворения (см. Кроветворение, в облученном организме).

Облучение в малых дозах может привести к временной стимуляции ряда функций при одновременном угнетении деятельности других, более радиочувствительных систем.

Наиболее ярко стимулирующее действие излучения выражено при облучении растительных объектов.

При общем внешнем облучении человека дозой в 150—400 рад развивается лучевая болезнь легкой и средней степеней тяжести, при дозе в 400—600 рад — тяжелая лучевая болезнь; облучение в дозе выше 600 рад является абсолютно смертельным, если не используются методы профилактики и терапии.

При облучении дозами в диапазоне 100—1000 рад в основе поражения лежит так наз. костномозговой механизм развития лучевой болезни. При общем или локальном облучении живота в дозах 1000—5000 рад превалирует кишечный механизм лучевого поражения в сочетании с явлениями токсемии. При остром облучении в дозах более 5000 рад развивается молниеносная форма лучевой болезни, для к-рой характерен церебральный механизм развития лучевого поражения (нарушение статики, судороги, общее возбуждение, нистагм, рвота). Облучение в дозах св. 20 000 рад приводит к гибели организма «под лучом».

Наряду с процессами, вызывающими непосредственное поражение тканей и клеток, необходимо учитывать действие излучения на системы, определяющие интегральные функции организма. Советскими учеными М. Н. Ливановым и А. В. Лебединским была показана высокая функц, чувствительность нервной системы. Отмечены сдвиги в биоэлектрической активности головного мозга, ретинограмме, изменения в условнорефлекторной деятельности при облучении экспериментальных животных и людей уже в дозах порядка 10 рад.

Влияние И. и. на нервную систему осуществляется как через рецепторные системы, так и в результате непосредственного поражения нервной ткани. Нарушение нервной регуляции функций может влиять на развитие ряда патол, изменений в организме.

В результате внешнего воздействия нейтронного излучения (см. Нейтронное излучение) в организме образуются различные радиоактивные вещества, напр, радионуклиды натрия, фосфора и др. При этом организм временно становится носителем радиоактивных веществ. Образование этой так наз. наведенной активности позволяет оценить дозу за счет определенной части спектра нейтронов, а ее влияние на общую дозу ничтожно мало.

Местное внешнее облучение вызывает в зависимости от дозы поражение различной степени тяжести (см. Катаракта, Ожоги). Оральный синдром возникает в условиях преимущественного облучения головы, для него характерны саливация, эпителииты (см. Радиоэпителиит), развитие язв в ротовой полости.

При облучении тяжелыми (много-зарядными) ионами возникают локальные повреждения, которые не исчезают самостоятельно и мало поддаются влиянию модифицирующих факторов.

При попадании в организм радионуклидов (см. Изотопы), которые могут быть источниками альфа-, бета- или гамма-излучений, происходит так наз. внутреннее облучение организма (см. Инкорпорирование радиоактивных веществ). Опасность его определяется особенностями метаболизма, удельной активностью, путями поступления радионуклидов в организм. Наиболее опасны радионуклиды, имеющие большой период полураспада и плохо выводящиеся из организма, напр., радий-226 (226Ra), плутоний-239 (239Pl). На поражающий эффект влияет место депонирования радионуклидов: стронций-89 (89Sr) и стронций-90 (90Sr)— кости; стронций-137 (137Sr)— мышцы. Особую значимость и рано выявляющуюся опасность поражения имеют быстро резорбирующиеся радионуклиды с равномерным распределением в организме, напр, тритий (3T) и полоний-210 (210Po).


Библиография: Аглинцев К. К. Дозиметрия ионизирующих излучений, М., 1957, библиогр.; Голиков В. Я. и Коренков И. П. Радиационная защита при использовании ионизирующих излучений, М., 1975; Григорьев Ю.Г. Лучевые поражения и компенсация нарушенных функций, М., 1963, библиогр.; Джонс Г. Э. Физика радиологии, пер. с англ., М., 1965; И с а e в Б. М. и Б р е-г а д з e Ю. И. Нейтроны в радиобиологическом эксперименте, М., 1967, библиогр.; Справочник по рентгенологии и радиологии, под ред. Г. А. Зедгенидзе, М., 1972; Тюбиана М. и др. Физические основы лучевой терапии и радиобиологии, пер. с франц., М., 1969; Эйд у с Л. X. Физико-химические основы радиобиологических процессов и защиты от излучений, М., 1972.

А. Н. Кронгауз; Ю. Г. Григорьев (биологическое действие).

xn--90aw5c.xn--c1avg

Свойства ионизирующих излучений

СВОЙСТВА ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом. В ве­ществе быстрые заряженные частицы взаимодействуют с элект­ронными оболочками и ядрами атомов. В результате взаимодей­ствия с быстрой заряженной частицей электрон получает до­полнительную энергию и переходит на один из удаленных от ядра энергетических уровней или совсем покидает атом. В первом случае происходит возбуждение, во втором — ионизация атома.

При прохождении вблизи атомного ядра быстрая частица испытывает торможение в его электрическом поле. Торможение заряженных частиц сопровождается испусканием квантов тормоз­ного рентгеновского излучения. Наконец, возможно упругое и неупругое соударение заряженных частиц с атомными ядрами.

Длина пробега частицы зависит от ее заряда, массы, началь­ной энергии, а также от свойств среды, в которой частица движется. Пробег увеличивается с возрастанием начальной энер­гии частицы и уменьшением плотности среды. При одинаковой начальной энергии массивные частицы обладают меньшими ско­ростями, чем легкие. Медленно движущиеся частицы взаимо­действуют с атомами более эффективно и быстрее растрачивают имеющуюся у них энергию.

Проникающую способность бета-частиц обычно характеризуют минимальной толщиной слоя вещества, полностью поглощающего все бета-частицы. Например, от потока бета-частиц, максималь­ная энергия которых 2 МэВ, полностью защищает слой алюминия толщиной 3,5 мм.

Альфа-частицы, обладающие значительно большей массой, чем бета-частицы, при столкновениях с электронами атомных обо­лочек испытывают очень небольшие отклонения от своего перво­начального направления и движутся почти прямолинейно. Про­беги альфа-частиц в веществе очень малы. Например, у альфа-частицы с энергией 4 МэВ длина пробега в воздухе примерно 2,5 см, в воде или в мягких тканях животных и человека — сотые доли миллиметра.

Благодаря небольшой проникающей способности альфа- и бета-излучения обычно не представляют большой опасности при внешнем облучении. Плотная одежда может поглотить значитель­ную часть бета-частиц и совсем не пропускает альфа-частицы. Однако при попадании внутрь человеческого организма с пищей, водой и воздухом или при загрязнении радиоактивными вещест­вами поверхности тела альфа- и бета-излучения могут причинить человеку серьезный вред.

Нейтроны, не имеющие электрического заряда, при движении в веществе не взаимодействуют с электронными оболочками атомов. При столкновениях с атомными ядрами они могут вы­бивать из них заряженные частицы, которые ионизируют и воз­буждают атомы среды.

Гамма-кванты взаимодействуют в основном с электронными оболочками атомов, передавая часть своей энергии электронам — это явления фотоэффекта (см. § 58), эффекта Комптона (см. § 63) или рождения электронно-позитронных пар (см. § 90). Во­зникающие быстрые электроны производят ионизацию атомов среды.

Пути пробега гамма-квантов и нейтронов в воздухе измеря­ются сотнями метров, в твердом веществе — десятками сантимет­ров и даже метрами. Проникающая способность гамма-излуче­ния увеличивается с ростом энергии гамма-квантов и умень­шается с увеличением плотности вещества-поглотителя. В табли­це 5 приведены в качестве примера значения толщины слоев воды, бетона и свинца, ослабляющих потоки гамма-излучения различ­ной энергии в десять раз.

Потоки гамма-квантов и нейтронов — наиболее проникающие виды ионизирующих излучений, поэтому при внешнем облучении они представляют для человека наибольшую опасность.

Поглощенная доза ионизирующего излучения. Универсальной мерой воздействия любого вида излучения на вещество является поглощенная доза излучения, равная отношению энергии, передан­ной ионизирующим излучением веществу, к массе вещества:

D = E / m

За единицу поглощенной дозы в СИ принят грей (Гр). 1 Гр равен поглощенной дозе излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего из­лучения 1 Дж:

1 Гр=1 Дж/1 кг=1 Дж/кг

Отношение поглощенной дозы излучения ко времени облу­чения называется мощностью дозы излучения:

D = D / t

Единица мощности поглощенной дозы в СИ — грей в секун­ду (Гр/с).

Эквивалентная доза. Поглощенная доза D , умноженная на коэффициент качества k , характеризует биологическое действие поглощенной дозы и называется эквивалентной дозой Н:

H = Dk

Единицей эквивалентной дозы в СИ является з и вер т (Зв). 1 Зв равен эквивалентной дозе, при которой поглощенная доза равна 1 Гр и коэффициент качества равен единице.

Биологическое действие ионизирующих излучений. Основа физического воздействия ядерных излучений на живые организ­мы — ионизация атомов и молекул в клетках.

При облучении человека смертельной дозой гамма-излучения, равной 6 Гр, в его организме выделяется энергия, равная при­мерно:

E = mD =70 кг · 6 Гр=420 Дж.

Такая энергия передается организму человека одной чайной ложкой горячей воды. Поскольку эта энергия мала, естественно предположить, что тепловое воздействие ионизирующей радиации не является непосредственной причиной лучевой болезни и гибели человека. Действительно, основной механизм биологического воз­действия ионизирующей радиации на живой организм обуслов­лен химическими процессами, происходящими в живых клетках после их облучения.

Организм млекопитающего состоит примерно на 75% из воды. При дозе 6 Гр в 1 см3 ткани происходит ионизация примерно 1015 молекул воды. Процессы ионизации и химических взаимодей­ствий продуктов ионизации происходят в клетке за миллионные доли секунды. Биохимические изменения в клетке, обусловленные образованием новых молекул, чуждых нормальной клетке, начи­наются сразу после момента облучения, но не завершаются за короткое время. Некоторые следствия биохимических измене­ний в клетке проявляются уже через несколько секунд после облучения, другие могут привести к гибели клетки или ее рако­вому перерождению через десятилетия.

Одним из первых следствий действия облучения на живую клетку является нарушение ее функции деления как самой слож­ной функции. Поэтому в первую очередь нарушаются функции органов и тканей организма, в которых происходит деление клеток, образование новых клеток.

Острое поражение. Острым поражением называют повреж­дение живого организма, вызванное действием больших доз облу­чения и проявляющееся в течение нескольких часов или дней после облучения. Первые признаки общего острого поражения организма взрослого человека обнаруживаются, начиная пример­но с 0,5—1,0 Зв. Эту эквивалентную дозу можно считать порого­вой для общего острого поражения при однократном облучении. При такой эквивалентной дозе начинаются нарушения в работе кроветворной системы человека. При эквивалентных дозах об­лучения всего тела 3—5 Зв около 50% облученных умирает от лучевой болезни в течение 1—2 месяцев. Главной причиной гибели людей при таких дозах облучения является поражение костного мозга, приводящее к резкому снижению числа лейкоци­тов в крови. При дозах облучения в 10—50 Зв смерть наступает через 1—2 недели от кровоизлияний в желудочно-кишечном тракте. Эти кровоизлияния происходят в результате гибели клеток слизистых оболочек кишечника и желудка.

Отдаленные последствия облучения. Значительная часть по­вреждений, вызванных радиацией в живых клетках, является необратимыми. Эти повреждения увеличивают вероятность воз­никновения различных заболеваний, из которых наиболее опасны раковые заболевания. Средняя продолжительность времени от момента облучения до гибели от лейкоза составляет 10 лет.

Вероятность возникновения ракового заболевания увеличи­вается пропорционально дозе облучения. Эквивалентная доза облучения 1 Зв в среднем приводит к 2 случаям лейкоза, 10 слу­чаям рака щитовидной железы, 10 случаям рака молочной железы у женщин, 5 случаям рака легких на 1000 облученных. Раковые заболевания других органов под действием облучения возникают значительно реже.

Ядерные взрывы. Ядерные взрывы, производимые с 1945 г. в атмосфере и под водой, привели к загрязнению атмосферы Земли и земной поверхности радиоактивными продуктами деле­ния ядер урана. Среди продуктов деления ядер урана наиболь­шую роль в длительном облучении играют радиоактивные изотопы стронция-90 и цезия-137 с периодами полураспада около 30 лет. Эти изотопы усваиваются из почвы растениями, затем с пищей попадают в организм человека и надолго задерживаются в его тканях и органах, подвергая организм в

mirznanii.com

Ионизирующее излучение. Виды ионизирующих излучений и их свойства

Ионизирующими излучениями называются такие виды лучистой энергии, которые, попадая в определенные среды или проникая через них, производят в них ионизацию. Такими свойствами обладают радиоактивные излучения, излучения высоких энергий, рентгеновские лучи и др.

Широкое использование атомной энергии в мирных целях, разнообразных ускорительных установок и рентгеновских аппаратов различного назначения обусловило распространенность ионизирующих излучений в народном хозяйстве и огромные, все возрастающие контингенты лиц, работающих в этой области.

Виды ионизирующих излучений и их свойства

Наиболее разнообразны по видам ионизирующих излучений так называемые радиоактивные излучения, образующиеся в результате самопроизвольного радиоактивного распада атомных ядер элементов с изменением физических и химических свойств последних. Элементы, обладающие способностью радиоактивного распада, называются радиоактивными; они могут быть естественными, такие, как уран, радий, торий и др. (всего около 50 элементов), и искусственными, для которых радиоактивные свойства получены искусственным путем (более 700 элементов).

При радиоактивном распаде имеют место три основных вида ионизирующих излучений: альфа , бета и гамма.

Альфа-частица — это положительно заряженные ионы гелия, образующиеся при распаде ядер, как правило, тяжелых естественных элементов (радия, тория и др.). Эти лучи не проникают глубоко в твердые или жидкие среды, поэтому для защиты от внешнего воздействия достаточно защититься любым тонким слоем, даже листком бумаги.

Бета-излучение представляет собой поток электронов, образующихся при распаде ядер как естественных, так и искусственных радиоактивных элементов. Бета-излучения обладают большей проникающей способностью по сравнению с альфа-лучами, поэтому и для защиты от них требуются более плотные и толстые экраны. Разновидностью бета-излучений, образующихся при распаде некоторых искусственных радиоактивных элементов, являются. позитроны. Они отличаются от электронов лишь положительным зарядом, поэтому при воздействии на поток лучей магнитным полем они отклоняются в противоположную сторону.


Гамма-излучение, или кванты энергии (фотоны), представляют собой жесткие электромагнитные колебания, образующиеся при распаде ядер многих радиоактивных элементов. Эти лучи обладают гораздо большей проникающей способностью. Поэтому для экранирования от них необходимы специальные устройства из материалов, способных хорошо задерживать эги лучи (свинец, бетон, вода). Ионизирующий эффект действия гамма-излучения обусловлен в основном как непосредственным расходованием собственной энергии, так и ионизирующим действием электронов, выбиваемых из облучаемого вещества.

Рентгеновское излучение образуется при работе рентгеновских трубок, а также сложных электронных установок (бетатронов и т. п.). По характеру рентгеновские лучи во многом сходны с гамма-лучами и отличаются от них происхождением и иногда длиной волны: рентгеновские лучи, как правило, имеют большую длину волны и более низкие частоты, чем гамма-лучи. Ионизация вследствие воздействия рентгеновских лучей происходит в большей степени за счет выбиваемых ими электронов и лишь незначительно за счет непосредственной траты собственной энергии. Эти лучи (особенно жесткие) также обладают значительной проникающей способностью.

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтральных, то есть незаряженных частиц нейтронов (n) являющихся составной частью всех ядер, за исключением атома водорода. Они не обладают зарядами, поэтому сами не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходят за счет взаимодействия нейтронов с ядрами облучаемых веществ. Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так — называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, ядерных реакторов и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Задерживаются нейтроны веществами, содержащими в своей молекуле водород (вода, парафин и др.).

Все виды ионизирующих излучений отличаются друг от друга различными зарядами, массой и энергией. Различия имеются и внутри каждого вида ионизирующих излучений, обусловливая большую или меньшую проникающую и ионизирующую способность и другие их особенности. Интенсивность всех видов радиоактивного облучения, как и при других видах лучистой энергии, обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника излучения, то есть при увеличении расстояния вдвое или втрое интенсивность облучения уменьшается соответственно в 4 и 9 раз.

Радиоактивные элементы могут присутствовать в виде твердых тел, жидкостей и газов, поэтому, помимо своего специфического свойства излучения, они обладают соответствующими свойствами этих трех состояний; они могут образовывать аэрозоли, пары, распространяться в воздушной среде, загрязнять окружающие поверхности, включая оборудование, спецодежду, кожный покров рабочих и т. д., проникать в пищеварительный тракт и органы дыхания.


Полезная информация:

ohrana-bgd.narod.ru