Радиоактивное излучение (или ионизирующее) – это энергия, которая высвобождается атомами в форме частиц или волн электромагнитной природы. Человек подвергается такому воздействию как через природные, так и через антропогенные источники.
Полезные свойства излучения позволили успешно использовать его в промышленности, медицине, научных экспериментах и исследованиях, сельском хозяйстве и других областях. Однако с распространением применения этого явления возникла угроза здоровью людей. Малая доза радиоактивного облучения способна повысить риск приобретения серьёзных заболеваний.
Отличие радиации от радиоактивности
Радиация, в широком смысле, означает излучение, то есть распространение энергии в виде волн или частиц. Радиоактивные излучения делят на три вида:
- альфа-излучение – поток ядер гелия-4;
- бета-излучение – поток электронов;
- гамма-излучение – поток высокоэнергетических фотонов.
Характеристика радиоактивных излучений основана на их энергии, пропускных свойствах и виде испускаемых частиц.
Альфа-излучение, которое представляет собой поток корпускул с положительным зарядом, может быть задержано толщей воздуха или одеждой. Этот вид практически не проникает через кожный покров, но при попадании в организм, например, через порезы, очень опасен и пагубно действует на внутренние органы.
Бета-излучение обладает большей энергией – электроны движутся с высокой скоростью, а их размеры малы. Поэтому данный вид радиации проникает через тонкую одежду и кожу глубоко в ткани. Экранировать бета-излучение можно при помощи алюминиевого листа в несколько миллиметров или толстой деревянной доски.
Гамма-излучение – это высокоэнергетическое излучение электромагнитной природы, которое обладает сильной проникающей способностью. Для защиты от него нужно использовать толстый слой бетона или пластину из тяжёлых металлов таких, как платина и свинец.
Феномен радиоактивности был обнаружен в 1896 году. Открытие сделал французский физик Беккерель. Радиоактивность – способность предметов, соединений, элементов испускать ионизирующее изучение, то есть радиацию. Причина явления заключается в нестабильности атомного ядра, которое при распаде выделяет энергию. Существует три вида радиоактивности:
- естественная – характерна для тяжёлых элементов, порядковый номер которых больше 82;
- искусственная – инициируется специально с помощью ядерных реакций;
- наведённая – свойственна объектам, которые сами становятся источником радиации, если их сильно облучить.
Элементы, обладающие радиоактивностью, называют радионуклидами. Каждый из них характеризуется:
- периодом полураспада;
- видом испускаемой радиации;
- энергией радиации;
- и другими свойствами.
Источники радиации
Человеческий организм регулярно подвергается действию радиоактивного излучения. Приблизительно 80% ежегодно получаемого количества приходится на космические лучи. В воздухе, воде и почве содержатся 60 радиоактивных элементов, являющихся источниками естественной радиации. Основным природным источником излучения считается инертный газ радон, высвобождающийся из земли и горных пород. Радионуклиды также проникают в организм человека с пищей. Часть ионизирующего облучения, которому подвергаются люди, исходит от антропогенных источников, начиная от атомных генераторов электричества и ядерных реакторов до используемой для лечения и диагностики радиации. На сегодняшний день распространёнными искусственными источниками излучения являются:
- медицинское оборудование (основной антропогенный источник радиации);
- радиохимическая промышленность (добыча, обогащение ядерного топлива, переработка ядерных отходов и их восстановление);
- радионуклиды, применяющиеся в сельском хозяйстве, лёгкой промышленности;
- аварии на радиохимических предприятиях, ядерные взрывы, радиационные выбросы
- строительные материалы.
Радиационное облучение по способу проникновения в организм делится на два типа: внутреннее и внешнее. Последнее характерно для распылённых в воздухе радионуклидов (аэрозоль, пыль). Они попадают на кожу или одежду. В таком случае источники радиации можно удалить, смыв их. Внешнее же облучение вызывает ожоги слизистых оболочек и кожных покровов. При внутреннем типе радионуклид попадает в кровоток, например, введением в вену или через раны, и удаляется путём экскреции или с помощью терапии. Такое облучение провоцирует злокачественные опухоли.
Радиоактивный фон существенно зависит от географического положения – в некоторых регионах уровень радиации может превышать средний в сотни раз.
Влияние радиации на здоровье человека
Радиоактивное излучение из-за ионизирующего действия приводит к образованию в организме человека свободных радикалов – химически активных агрессивных молекул, которые вызывают повреждение клеток и их гибель.
Особенно чувствительны к ним клетки ЖКТ, половой и кроветворной систем. Радиоактивное облучение нарушает их работу и вызывает тошноту, рвоту, нарушение стула, температуру. Воздействуя на ткани глаза, оно может привести к лучевой катаракте. К последствиям ионизирующего излучения также относят такие повреждения, как склероз сосудов, ухудшение иммунитета, нарушение генетического аппарата.
Система передачи наследственных данных имеет тонкую организацию. Свободные радикалы и их производные способны нарушать структуру ДНК – носителя генетической информации. Это приводит к возникновению мутаций, которые сказываются на здоровье последующих поколений.
Характер воздействия радиоактивного излучения на организм определяется рядом факторов:
- вид излучения;
- интенсивность радиации;
- индивидуальные особенности организма.
Результаты радиоактивного излучения могут проявиться не сразу. Иногда его последствия становятся заметны через значительный промежуток времени. При этом большая однократная доза радиации более опасна, чем долговременное облучение малыми дозами.
Поглощённое количество радиации характеризуется величиной, называемой Зиверт (Зв).
- Нормальный радиационный фон не превышает 0,2 мЗв/ч, что соответствует 20 микрорентгенам в час. При рентгенографии зуба человек получает 0,1 мЗв.
- Смертельная разовая доза составляет 6-7 Зв.
Применение ионизирующих излучений
Радиоактивное излучение широко применяется в технике, медицине, науке, военной и атомной промышленности и других сферах человеческой деятельности. Явление лежит в основе таких устройств, как датчики задымления, генераторы электроэнергии, сигнализаторы обледенения, ионизаторы воздуха.
В медицине радиоактивное излучение используется в лучевой терапии для лечения онкологических заболеваний. Ионизирующая радиация позволила создать радиофармацевтические препараты. С их помощью проводят диагностические обследования. На базе ионизирующего излучения устроены приборы для анализа состава соединений, стерилизации.
Открытие радиоактивного излучения было без преувеличения революционным – применение этого явления вывело человечество на новый уровень развития. Однако это также стало причиной возникновения угрозы экологии и здоровью людей. В связи с этим поддержание радиационной безопасности является важной задачей современности.
Понятие «излучение» включает в себя весь диапазон электромагнитных волн, а также электрический ток, радиоволны, ионизирующее излучение. При последнем изменяется физическое состояние атомов и их ядер, превращая их в заряженные ионы или продукты ядерных реакций. Мельчайшие частицы обладают энергией, которая постепенно теряется при взаимодействии со структурными единицами. В результате движения вещество, через которое проникают элементы, ионизируется. Глубина проникновения различна для каждой частицы. Из-за способности изменять вещества радиоактивный свет наносит вред организму. Какие виды излучений существуют?
Корпускулярное испускание. Альфа-частицы
Данный вид представляет собой поток радиоактивных элементов, чья масса отлична от нуля. Примером является альфа и бета-излучение, а также электронное, нейтронное, протонное и мезонное. Альфа-частицы - это ядра атомов, которые испускаются при распаде некоторых радиоактивных атомов. Они состоят их двух нейтронов и двух протонов. Альфа-излучение - это ядра атомов гелия, которые положительно заряжены. Естественное испускание характерно для неустойчивых радионуклидов рядов тория, урана. Альфа-частицы выходят из ядра со скоростью до 20 тысяч км/сек. По пути движения они образуют сильную ионизацию среды, отрывая электроны из орбит атомов. Ионизация лучами приводит к химическим изменениям в веществе, а также к нарушению ее кристаллической структуры.
Характеристика альфа-излучения
Лучи такого вида представляют собой альфа-частицы массой 4,0015 атомных единиц. Магнитный момент и спин равны нулю, а заряд частиц - удвоенному элементарному заряду. Энергия альфа-лучей находится в пределах 4-9 МэВ. Ионизирующее альфа-излучение проявляется при потере атома своего электрона и превращении его в ион. Выбивание электрона происходит за счет большого веса альфа-частиц, которые больше его практически в семь тысяч раз. При прохождении через атом и отрыве каждого отрицательно заряженного элемента частицы теряют свою энергию и скорость. Способность ионизировать материю теряется, когда вся энергия потрачена и альфа-частица преобразуется в атом гелия.
Бета-излучение
Это процесс, при котором электроны и позитроны образуются при бета-распаде элементов от самых легких до самых тяжелых. Бета-частицы сотрудничают с электронами атомных оболочек, передают им часть энергии и вырывают их с орбит. В этом случае образуется положительный ион и свободный электрон. Альфа и бета - излучение обладают разной скоростью движения. Так, для второго вида лучей она приближается к скорости света. Поглотить бета-частицы можно с помощью слоя алюминия толщиной в 1 мм.
Гамма-лучи
Образуются при разложении радиоактивных ядер, а также элементарных частиц. Это коротковолновый тип электромагнитного излучения. Оно образуется при переходе ядра из более возбужденного энергетического состояния в менее возбужденное. Имеет короткую длину волны, поэтому обладает высокой проникающей способностью, что может нанести серьезный вред здоровью человека.
Свойства
Частицы, которые образуются при распаде ядер элементов, могут по-разному взаимодействовать с окружающей средой. Такая связь находится в зависимости от массы, заряда, энергии частиц. К свойствам радиоактивного излучения можно отнести следующие параметры:
1. Проникающую способность.
2. Ионизацию среды.
3. Экзотермическую реакцию.
4. Воздействие на фотоэмульсию.
5. Возможность вызвать свечение люминесцирующих веществ.
6. При длительном воздействии возможны химические реакции и распад молекул. Например, изменяется цвет предмета.
Перечисленные свойства используются при обнаружении излучений по причине неспособности человека улавливать их своими чувствами.
Источники излучений
Существуют несколько причин испусканий частиц. Это могут быть земные или космические объекты, которые содержат радиоактивные вещества, технические устройства, выделяющие ионизирующие излучение. Также причинами появления радиоактивных частиц могут быть ядерно-технические установки, контрольно-измерительные устройства, медицинские препараты, разрушение хранилищ радиационных отходов. Опасные источники делятся на две группы:
- Закрытые. При работе с ними излучение не проникает в окружающую среду. Примером будет являться радиационная техника на АЭС, а также аппаратура в рентген-кабинете.
- Открытые. В этом случае облучению подвергается окружающая среда. Источниками могут быть газы, аэрозоли, радиоактивные отходы.
Элементы ряда урана, актиния и тория являются естественными радиоактивными элементами. При их распаде происходит излучение альфа-, бета-частиц. Источниками альфа-лучей является полоний с атомной массой 214 и 218. Последний представляет собой продукт распада радона. Это ядовитый в больших количествах газ, который проникает из почвы и накапливается в подвалах домов.
Источники альфа-излучения высоких энергий представляют собой разнообразные ускорители заряженных частиц. Одним из таких устройств является фазотрон. Он представляет собой циклический резонансный ускоритель с постоянным управляющим магнитным полем. Частота ускоряющего электрического поля будет медленно изменяться с периодом. Частицы движутся по раскручивающийся спирали и ускоряются до энергии, равной 1 ГэВ.
Способность проникать через вещества
Альфа-, бета-, гамма-излучения обладают определенным пробегом. Так, движение альфа-частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, когда бета-частицы способны пройти несколько метров, а гамма-лучи - до сотни метров. Если человек испытал внешнее альфа-излучение, проникающая способность которого равна поверхностному слою кожи, то он будет в опасности только в случае открытых ран на теле. Сильный вред наносит употребление пищи, облученной данными элементами.
Бета-частицы могут внедриться в организм только на глубину не больше 2 см, а вот гамма-частицы способны вызвать облучение всего тела. Лучи последних частиц могут задержать только бетонные или свинцовые плиты.
Альфа-излучение. Влияние на человека
Энергии этих частиц, образующихся при радиоактивном распаде, не хватит на преодоление начального слоя кожи, поэтому внешнее облучение не несет вреда организму. Но если источником образования альфа-частиц служит ускоритель и их энергия достигает выше десятков МэВ, то угроза нормальному функционированию организма присутствует. Огромный вред наносит непосредственное проникновение внутрь тела радиоактивного вещества. Например, через вдыхание отравленного воздуха или через пищеварительный тракт. Альфа-излучение способно в минимальных дозах вызвать у человека развитие лучевой болезни, которая часто заканчивается смертью пострадавшего.
Альфа-лучи нельзя обнаружить с помощью дозиметра. Попав в организм, они начинают облучать близлежащие клетки. Организм вынуждает клетки делиться быстрее, чтобы возобновить пробел, но заново рожденные опять подвергаются вредному воздействию. Это приводит к потере генетической информации, мутациям, образованию злокачественных опухолей.
Допустимые пределы облучения
Норма ионизирующего излучения в России регулируется «Нормами радиационной безопасности» и «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений». Согласно данным документам, пределы облучения разработаны для следующих категорий:
1. «А». К ней относятся сотрудники, которые работают с источником излучений на постоянной основе или временно. Допустимый предел рассчитывается как индивидуальная эквивалентная доза внешнего и внутреннего излучения за год. Это так называемая предельно допустимая доза.
2. «Б». Категория включает часть населения, которая может подвергаться воздействию источников облучения, так как проживает или работает рядом с ними. В этом случае также рассчитывается допустимая доза за год, при которой в течение 70 лет не будут происходить нарушения здоровья.
3. «В». К типу относится население области, края или страны, попавшее под излучение. Ограничение облучения происходит с помощью введения норм и контроля радиоактивности объектов в окружающей среде, вредных выбросов с АЭС, учитывая дозовые пределы для предыдущих категорий. Влияние излучений на население не подлежит регламенту, так как уровни облучения очень низки. В случаях радиационной аварии в регионах применяются все необходимые меры безопасности.
Меры безопасности
Защита от альфа-излучения не представляет собой проблемы. Радиационные лучи полностью задерживаются плотным листом бумаги и даже человеческой одеждой. Опасность возникает только при внутреннем облучении. Чтобы избежать его, используются средства индивидуальной защиты. К ним относятся спецодежда (комбинезоны, шлемы из молескина), пластиковые фартуки, нарукавники, резиновые перчатки, специальная обувь. Для защиты глаз применяются щитки из оргстекла, также используются дерматологические средства (пасты, мази, кремы), респираторы. На предприятиях прибегают к мерам коллективной защиты. Что касается защиты от газа радона, способного накапливаться в подвалах, ванных комнатах, то в этом случае необходимо часто проветривать помещения, а подвалы изнутри изолировать.
Характеристика альфа-излучения приводит нас к выводу о том, что данный вид имеет низкую пропускную способность и не требует серьезных мер защиты при внешнем облучении. Большой вред наносят эти радиоактивные частицы при проникновении внутрь организма. Элементы данного вида распространяются на минимальные расстояния. Альфа-, бета-, гамма-излучения отличаются друг от друга своими свойствами, проникающей способностью, влиянием на окружающую среду.
Ионизирующее излучение (далее - ИИ) - это излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации атомов и молекул, т.е. это взаимодействие приводит к возбуждению атома и отрыву отдельных электронов (отрицательно заряженных частиц) из атомных оболочек. В результате, лишенный одного или нескольких электронов, атом превращается в положительно заряженный ион - происходит первичная ионизация. К ИИ относят электромагнитное излучение (гамма-излучение) и потоки заряженных и нейтральных частиц - корпускулярное излучение (альфа-излучение, бета-излучение, а также нейтронное излучение).
Альфа-излучение относится к корпускулярным излучениям. Это поток тяжелых положительно заряженных а-частиц (ядер атомов гелия), возникающее в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. Поскольку частицы тяжелые, то пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким: сотые доли миллиметра в биологических средах, 2,5—8 см в воздухе. Таким образом, задержать эти частицы способен обычный лист бумаги или внешний омертвевший слой кожи.
Однако вещества, испускающие альфа-частицы, являются долгоживущими. В результате попадания таких веществ внутрь организма с пищей, воздухом или через ранения, они разносятся по телу током крови, депонируются в органах, отвечающих за обмен веществ и защиту организма (например, селезенка или лимфатические узлы), вызывая, таким образом, внутреннее облучение организма. Опасность такого внутреннего облучения организма высока, т.к. эти альфа-частицы создают очень большое число ионов (до нескольких тысяч пар ионов на 1 микрон пути в тканях). Ионизация, в свою очередь, обуславливает ряд особенностей тех химических реакций, которые протекают в веществе, в частности, в живой ткани (образование сильных окислителей, свободного водорода и кислорода и др.).
Бета-излучение (бета-лучи, или поток бета-частиц) также относится к корпускулярному типу излучения. Это поток электронов (β--излучение, или, чаще всего, просто β -излучение) или позитронов (β+-излучение), испускаемых при радиоактивном бета-распаде ядер некоторых атомов. Электроны или позитроны образуются в ядре при превращении нейтрона в протон или протона в нейтрон соответственно.
Электроны значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь вещества (тела) на 10-15 сантиметров (ср. с сотыми долями миллиметра у а-частиц). При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки. Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла. На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии.
Нейтронное излучение - еще один вид корпускулярного типа излучений. Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов (элементарных частиц, не имеющих электрического заряда). Нейтроны не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходит за счет упругого и неупругого рассеяния на ядрах вещества.
Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, в ядерных реакторах, промышленных и лабораторных установках, при ядерных взрывах и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородсодержащие материалы.
Гамма излучение и рентгеновское излучение относятся к электромагнитным излучениям.
Принципиальная разница между двумя этими видами излучения заключается в механизме их возникновения. Рентгеновское излучение - внеядерного происхождения, гамма излучение - продукт распада ядер.
Рентгеновское излучение, открыто в 1895 году физиком Рентгеном. Это невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка от - от 10 -12 до 10 -7 . Источник рентгеновских лучей - рентгеновская трубка, некоторые радионуклиды (например, бета-излучатели), ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение).
В рентгеновской трубке есть два электрода - катод и анод (отрицательный и положительный электроды соответственно). При нагреве катода происходит электронная эмиссия (явление испускания электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости). Электроны, вылетающие из катода, ускоряются электрическим полем и ударяются о поверхность анода, где происходит их резкое торможение, вследствие чего возникает рентгеновское излучение. Как и видимый свет, рентгеновское излучение вызывает почернение фотопленки. Это одно его из свойств, основное для медицины - то, что оно является проникающим излучением и соответственно пациента можно просвечивать с его помощью, а т.к. разные по плотности ткани по-разному поглощают рентгеновское излучение - то мы можем диагностировать на самой ранней стадии многие виды заболеваний внутренних органов.
Гамма излучение имеет внутриядерное происхождение. Оно возникает при распаде радиоактивных ядер, переходе ядер из возбужденного состояния в основное, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, аннигиляции электронно-позитронных пар и т.д.
Высокая проникающая способность гамма-излучения объясняется малой длиной волны. Для ослабления потока гамма-излучения используются вещества, отличающиеся значительным массовым числом (свинец, вольфрам, уран и др.) и всевозможные составы высокой плотности (различные бетоны с наполнителями из металла).
Правильный ответ:
А) Возрастает с ростом мощности дозы.
Г) Уменьшается при получении доз малыми порциями.
Е) Различно для конечностей и внутренних органов.
(ИЭс–023–ОРБ, п.4; НРБ–99, п.9)
Биологическое действие ИИ
4.1 На первом месте по степени радиационной опасности стоит a -излучение вследствие высокой ионизирующей способности. Однако его внешним облучением можно пренебречь, т.к. a - частицы не достигают чувствительных к излучению клеток; особо опасным является попадание a -излучателей внутрь организма.
На втором месте по степени радиационной опасности находятся быстрые нейтроны. Они, испытывая упругие соударения с легкими ядрами ткани (водород), образуют протоны отдачи, вызывающие высокую плотность ионизации.
b и g излучения имеют один и тот же взвешивающий коэффициент излучения (см. приложение Б). Несколько большая плотность ионизации при бета-излучении компенсируется меньшим объемом облучаемой ткани из-за меньшей проникающей способности. Потоки b - излучений в основном воздействуют на покровные ткани, глаза, способны вызвать сухость и ожоги кожи, хрупкость и ломкость ногтей, помутнение хрусталика.
Особо опасно попадание РАВ внутрь организма ввиду:
- увеличения времени облучения (круглосуточное облучение);
- уменьшения ослабления потока излучения (происходит вплотную);
- невозможности применения защиты;
- избирательного отложения в тканях организма (например: стронций (Sr), плутоний (Pu) – в скелете; церий, лантан – в печени; рутений, цезий - в мышцах; йод – в щитовидной железе).
Наиболее опасными являются изотопы, имеющие большой период полураспада и отлагающиеся вблизи костного мозга (в костях) Sr и Pu.
Периоды полувыведения радионуклидов из организма определяются физико-химическими свойствами РАВ, состоянием организма; режимом дня, правильным применением лечебно-профилактического питания.
4.2 Взаимодействие ИИ с биологической тканью приводит к ионизации и возбуждению атомов, разрыву химических связей, образованию высокоактивных в химическом отношении соединений, так называемых “свободных радикалов”. Радикалы могут вызвать модификацию молекул, необходимых для нормального функционирования клетки.
Так как организм на 75% состоит из воды, механизм реакций действует путем ионизации ее молекул с образованием перекиси водорода H 2 O 2 , гидратных окислов, взаимодействующих с молекулами клеток и приводящих к разрыву химических связей.
Поражения клеточных структур приводят к нарушениям деятельности нервной системы, процессов регуляции деятельности тканей и органов, регенерации, обновления клеток. Наиболее радиочувствительными являются клетки постоянно обновляющихся тканей и органов (костного мозга, селезенки, половых органов).
Нарушения в системе кроветворных органов (прежде всего красного костного мозга) приводят к уменьшению количества:
- белых кровяных телец (лейкоцитов), ограничения защитных сил организма в борьбе с инфекциями;
- кровяных пластин (тромбоцитов), ухудшая свертываемость крови;
- красных кровяных телец (эритроцитов), ухудшая снабжение клеток кислородом.
При повреждении стенок кровеносных сосудов возможны кровоизлияния, потери крови и нарушения деятельности органов и систем.
4.3. При небольших дозах излучений и здоровом организме пораженная ткань восстанавливает свою функциональную деятельность. Поражающее действие ИИ возрастает с ростом мощности дозы, величины единовременно полученной дозы и несколько уменьшается при получении доз малыми порциями.
При однократном облучении всего тела дозой до 0,25 Гр (25 рад) изменения в составе здоровья не обнаруживаются. При поглощенной дозе в 0,25¸ 0,5 Гр (25¸ 50 рад) также отсутствуют внешние признаки лучевого поражения, могут наблюдаться изменения в крови, которые вскоре приходят в норму.
Красный костный мозг и другие элементы кроветворной системы наиболее уязвимы к облучению, теряя способность нормального функционирования при дозах 0,5¸ 1 Гр (50¸ 100 рад). Однако, если не вызвано повреждения всех клеток, то кроветворная система, благодаря способности к регенерации, восстанавливает свои функции. После облучения отмечается чувство усталости без серьезной потери трудоспособности; менее чем у 10% облучённых может появиться рвота, изменения в составе крови.
4.4 В случае однократного облучения дозой свыше 1 Гр (100 рад) возникают различные формы лучевой болезни:
4.4.1 При облучении 1,5¸ 2 Гр (150¸ 200 рад) – кратковременная легкая форма острой лучевой болезни, проявляющаяся в виде выраженной лимфопении (уменьшении числа лимфоцитов). В 30¸ 50% случаев может наблюдаться рвота в первые сутки после облучения, смертельные случаи отсутствуют.
4.4.2 При облучении 2,5¸ 4 Гр (250¸ 400 рад) возникает лучевая болезнь средней степени тяжести, сопровождающаяся рвотой в первые сутки. Резко снижается количество лейкоцитов, появляются подкожные кровоизлияния. В 20% случаев возможен смертельный исход через 2¸ 6 недель после облучения.
4.4.3 При дозе 4¸ 6 Гр (400¸ 600 рад) развивается тяжелая степень лучевой болезни, с 50% смертельных исходов в течение месяца после облучения.
4.4.4 Крайне тяжелая степень лучевой болезни развивается при дозах выше 6¸ 7 Гр (600¸ 700 рад), сопровождаемая рвотой через 2¸ 4 часа после облучения. В крови почти полностью исчезают лейкоциты, появляются подкожные и внутренние (в основном в желудочно-кишечном тракте) кровоизлияния. Из-за инфекционных заболеваний и кровотечений смертность в этом случае близка к 100%.
4.4.5. Все вышеперечисленные данные относятся к облучению без последующего терапевтического вмешательства, способного с помощью противорадиационных препаратов значительно уменьшить воздействие ИИ. Успех лечения во многом зависит от своевременного оказания первой медицинской помощи.
4.4.6 .При дозах, меньших чем вызывающие острую лучевую болезнь, но систематически значительно больших пределов доз, может развиваться хроническая лучевая болезнь, уменьшение числа лейкоцитов, малокровие.
4.5. Кроме лучевой болезни под действием ИИ, возможны локальные повреждения органов, также имеющие выраженный дозовый порог:
4.5.1 Облучение дозой 2 Гр (200 рад) может привести к длительному (на годы) ухудшению работоспособности семенников, нарушения деятельности яичников отмечаются при дозах более 3 Гр (300 рад).
4.5.2 Длительное (15¸ 20 лет) облучение хрусталика глаза дозой 0,5¸ 2 Гр (50¸ 200 рад) может привести к увеличению его плотности, помутнению, постепенной гибели его клеток, т.е. катаракте.
4.5.3 Большинство внутренних органов способны выдержать большие дозы – в десятки грей (отнесенные по взвешивающему коэффициенту для тканей к “остальным”). Косметические дефекты кожи отмечаются при дозах ~ 20 Гр (2000 рад).
4.6 Малые дозы облучения (менее 0,5 Гр) способны инициировать отдаленные во времени эффекты – раковые заболевания или генетические повреждения.
Реакция организма на воздействие ИИ может проявляться в отдаленный (10¸ 15 лет) после облучения период – в форме лейкозов, поражений кожи, катаракты, опухолей, смертельных и не смертельных раковых заболеваний.
В ядрах клеток организма находятся по 23 пары хромосом, удваивающихся при делении и располагающихся в определенном порядке в дочерних клетках, обеспечивая передачу наследственных свойств от клетки к клетке. Хромосомы состоят из больших молекул дезоксирибонуклеиновых кислот, изменения в которых могут привести к образованию дочерних клеток, не идентичных исходным. Появление таких изменений в половых клетках могут привести к неблагоприятным последствиям у потомства. При этом наиболее вероятно возникновение отклонений при соединении гена с другим, имеющим такое же нарушение. Отсюда исходит положение норм РБ об ограничении числа облученных лиц.
4.7 Выход злокачественных новообразований и генетических повреждений обусловлен множеством факторов внешней среды, носит вероятностный характер, оценить который количественно можно только для большого числа людей, т.е. статистическими методами
Имеющиеся радиобиологические данные позволяют достоверно оценить выход неблагоприятных последствий лишь при сравнительно больших дозах, больших 0,7 Гр (70 рад). При отсутствии острых лучевых поражений практически невозможно установить причинную связь между облучением и появлением отдаленных последствий, т.к. они могут быть обусловлены и другими факторами нерадиационного характера. Доза облучения приводит к росту вероятности, повышению риска неблагоприятных для организма последствий, тем большему, чем больше доза. Количественные оценки рисков при малых дозах получены продлением, экстраполяцией зависимости эффектов от дозы из области больших доз (0,7¸ 1 Гр), а также экспериментов над животными. При этом эффекты реакции организма, которые можно оценить только статистическими методами, последствия, вероятность возникновения которых существует при любых малых дозах (однако доза не приводит к этим последствиях во всех случаях) и возрастает с ростом доз, называются стохастическими.
Так уж получилось, что с самого начала ядерная энергетика создалась в глубокой тайне и в секрете, в том числе от собственного народа. В подобном состоянии она пребывала долгие годы. Что же касается просвещения населения по основам ядерной экологии и охраны здоровья от ионизирующих излучений, то этими вопросами атомщики практически не занимались. Ведь чем меньше люди понимают в этих делах, тем проще их "отшить" или обмануть.
И не случайно население нашего региона, проживающее рядом с крупным атомным исследовательским центром НИИАР, очень плохо или совсем не разбирается даже в элементарных вопросах, связанных с ионизирующим излучением.
Для того, чтобы поправить положение, мы решили в данном номере информационного бюллетеня "Гражданская инициатива", открыть ядерный ликбез и опубликовать сведения хотя бы по основным понятиям, связанным с ионизирующими излучениями или, как говорят в обиходе, с радиацией. Нам пришлось перебрать много соответствующих материалов, чтобы отобрать четкие и наиболее простые объяснения. В конце концов мы остановили свой выбор на информации из журнала "Физика", взяв ее за основу и дополнив из других источников, в том числе из приложения к книге члена-корреспондента Российской Академии наук А.В.Яблокова "Атомная мифология".
Ниже даются ответы на вопросы, которые встречаются и в письмах наших читателей, и в разговорах с жителями региона.
Вопрос. Что такое нуклид, радионуклид, изотоп?
Ответ. Нуклидом называется атомное ядро, характеризующееся, во-первых, некоторым нуклонным составом (количеством протонов и нейтронов) и, во-вторых, определенным энергетическим состоянием. Ядра, имеющие одинаковый нуклонный состав, но разные энергетические состояния, называются ядерными изомерами . Ядра, сохраняющие нуклонный состав и энергетическое состояние в течение неограниченно долгого времени, называются стабильными; в противном случае речь идет о радиоактивных нуклидах, о радионуклидах . Ядерных изомеров может быть два или более, но лишь один из них является стабильным нуклидом.
Радионуклиды часто называют изотопами. Это неверно: понятием изотопы определяется совокупность нуклидов (как стабильных, так и радиоактивных), обладающих одинаковым числом протонов (и вследствие этого тождественных химически, поскольку эти нуклиды имеют, естественно, одинаковый атомный номер и являются видами одного и того же элемента из таблицы Менделеева).
Вопрос. Что такое радиоактивность и радиация?
Ответ. Радиоактивность есть свойство некоторых радионуклидов изменять со временем свой нуклонный состав и (или) энергетическое состояние с образованием новых нуклидов (стабильных или опять-таки радиоактивных) и испусканием ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ с большей или меньшей ПРОНИКАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ. Эти излучения и называются в обиходе радиацией .
Вопрос. Что такое активность?
Ответ. Активность
радионуклидного источника или препарата есть количество радиоактивных превращений в нем в единицу времени. Единицей активности является беккерель
(Бк) - активность источника, в котором происходит (в среднем, в статистическом смысле) 1 радиоактивное превращение за 1 секунду. В практических радиационных измерениях часто используют:
килобеккерель (1 кБк = 10 3 Бк);
мегабеккерель (1 МБк = 10 6 Бк);
гигабеккерель (1ГБк = 10 9 Бк).
До сих пор часто используется внесистемная единица активности - кюри (Ки). 1 Ки соответствует активности 1 г радия-226 в равновесии с дочерними продуктами распада. Название и смысловое содержание - отголоски истории ядерной физики, одной из страниц которой было выделение Марией и Пьером Кюри радия из урановой руды и исследование его свойств.
1 Ки = 3,7*10 10 Бк (37 ГБк) - весьма большая (в житейских масштабах) активность, поэтому на практике часто используют:
милликюри (1 мКи = 10 -3 Ки);
микрокюри (1 мкКи = 10 -6 Ки);
нанокюри (1 нКи = 10 -9 Ки).
Вопрос. Все ли излучения являются ионизирующими? Какие именно являются ионизирующими?
Ответ. Нет не все, а лишь такие, энергия которых способна вызвать ионизацию. Например, электромагнитное излучение в диапазоне радиоволн или видимого света ионизирующим излучением не является. Иное дело ядерные излучения, характеризующиеся значительной энергией каждой из отдельных частиц.
Для рассмотрения процессов и явлений, связанных с атомной техникой и энергетикой, а также радиационной безопасностью и радиоэкологией, существенны следующие типы ядерных ионизирующих излучений:
1. Альфа (a )-излучение. Это - испускание ядерных частиц, каждая из которых состоит из 2 протонов и 2 нейтронов (ядро гелия). Оно возникает при распаде атомных ядер тяжелей свинца (например, урана, тория, радия, плутония), а также во многих ядерных реакциях. Поступление альфа-излучателя внутрь организма может вызвать биологические поражения его клеток, т.к. альфа-частица несет большое количество энергии и ее ионизирующая способность очень велика.
2. Бета (b )-излучение. Это - испускание электронов и позитронов, движущихся с очень высокими скоростями. Оно возникает в основном в результате радиоактивного распада. Ионизирующая способность существенно ниже, чем у a -излучения. Однако бета-частицы опасны при попадании и на поверхность тела, и внутрь организма.
3. Гамма (g )-излучение - самое коротковолновое электромагнитное излучение высокой энергии и обладает наибольшей проникающей способностью. Соответственно, защита от внешнего гамма-излучения представляет наибольшие проблемы.
Вопрос. Что такое проникающая способность излучения?
Ответ. Проникающая способность излучения определяет состав и толщину эффективно поглощающего его материала.
a -излучение - наименее проникающее. Оно эффективно поглощается слоем воздуха толщиной несколько сантиметров, слоем воды толщиной около 0,1 мм или, например, листом бумаги. b -излучение обладает существенно большей проникающей способностью; чтобы его задержать, нужен, например, слой алюминия толщиной в несколько миллиметров, а пробег b -частиц в биологической ткани достигает нескольких сантиметров. Для g -излучения все эти преграды почти прозрачны. Чтобы его задержать, нужен очень толстый (десятки сантиметров и даже метры) слой вещества, при этом обладающего как можно большим атомным номером (например, свинца).
Сказанное иллюстрируется рисунком. Нетрудно видеть, что для a -, b - и g -излучений наблюдается простая закономерность: чем выше ионизирующая способность излучения, тем ниже способность проникающая. Это вовсе не случайно - при взаимодействии этих излучений с веществом основная часть энергии расходуется именно на ионизацию.
Вопрос. Что такое "экспозиционная доза", "поглощенная доза", "эквивалентная доза", "эффективная эквивалентная доза" и какие у них единицы измерения?
Ответ. Экспозиционная доза - мера энергии гамма-излучения, определяемая по ионизации воздуха. Выражается Рентгенами (Р) в единицу времени: Рентген в час (Р/ч) или микроРентген в час (мкР/ч) и т.п.
1 Рентген равен 1000 миллиРентгенам или 1 000 000 микроРентгенам.
Поглощенная доза - количество энергии любого вида ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы облучаемого вещества (основная дозиметрическая величина). Единица поглощенной дозы 1 Грей (Гр).
Эквивалентная доза - поглощенная доза для разных видов излучения (т.е. умноженная на коэффициент для разных видов ионизирующего излучения), вызывающая тот же биологический эффект (основная дозиметрическая величина для оценки ущерба здоровью человека от хронического воздействия излучения произвольного состава). Коэффициент для бета-, гамма-, и рентгеновского излучения равен 1, для альфа-излучения - 20.
По системе СИ эквивалентная доза измеряется в Зивертах (сокращенно - Зв). Название этой единице измерения дано в память о Зиверте, шведском радиологе. Прежде у нас чаще использовалась другая единица измерения - бэр (биологический эквивалент рентгена). 1 Зв равен 100 бэрам.
Производной от эквивалентной дозы является эффективная эквивалентная доза - Зиверт в единицу времени. Например, миллиЗиверт/год (сокращенно - мЗв/год), микроЗиверт/год (сокращенно мкЗв/год).
Вопрос. В каких единицах измеряется радиационное загрязнение?
Ответ. Радиационное загрязнение территории выражается в Кюри на квадратный километр или в Беккерелях на квадратный километр. Радиоактивное загрязнение жидкости, продуктов и других веществ выражается в Беккерелях на литр или килограмм (Бк/л, Бк/кг).
Для сведения: Более подробную информацию вы можете получить в нашем "Центре содействия гражданским инициативам", где по данным вопросам имеется соответствующая литература.
| < | Содержание | > |
