Ионизирующие излучения

К ионизирующим (радиоактивным) излучениям относят рентгеновские и γ-излучения, являющиеся электромагнитными колебаниями с очень малой длиной волны, а также α- и β-излучения, позитронное и нейтронное излучения, представляющие собой поток частиц с зарядом или без него. Рентгеновское и γ-излучение вместе называют фотонным излучением.

Основное свойство радиоактивных излучений – ионизирующее действие или ионизация (12). При прохождении их в тканях нейтральные атомы или молекулы приобретают положительный или отрицательный заряд и превращаются в ионы. α-излучение обладает высокой ионизирующей способностью (до нескольких десятков тысяч пар ионов на 0,01 м своего пути), но незначительным пробегом: в воздухе 0,02...0,11 м, в биологических тканях (2..,6)10^{-6 м. Бета-излучение и позитронное излучение – это соответственно потоки электронов и позитронов со значительно меньшей ионизирующей способностью, которая при одинаковой энергии в 1000 раз меньше, чем у β-частиц. Очень большой проникающей способностью обладает нейтронное излучение. Проходя через ткани, нейтроны вызывают в них образование радиоактивных веществ (наведенную активность). Рентгеновские лучи, возникающие при β-излучении или в рентгеновских трубках, ускорителях электронов и т. п., а также γ-излучение, испускаемое радионуклидами, обладают самой низкой способностью ионизировать среду, но самой высокой проникающей способностью. Их пробег в воздухе составляет несколько сот метров, а в материалах, применяемых для защиты от ионизирующих излучений (свинец, бетон),–десятки сантиметров.}

Ионизирующее излучение вызывает в организме человека цепочку обратимых и необратимых изменений. Пусковым механизмом воздействия являются процессы ионизации и возбуждения атомов и молекул в тканях.

Ионизирующее излучение сопровождает распад радиоактивных элементов. Виды излучений представлены на рисунке 4.18.

Рисунок 4.18 – Виды излучений

Ионизирующая радиация вызывает два вида эффектов:

- детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и другие.);

- вероятностные эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни и другие).

На рисунке 4.19 представлены реакции человека на воздействие ионизирующего излучения.

Рисунок 4.19 – Действие ионизирующих лучей

Степень воздействия радиации зависит от того, является облучение внешним или внутренним. Внутреннее облучение возможно при вдыхании, заглатывании радиоизотопов (33) и проникновении их через кожу.

Острые поражения развиваются при однократном равномерном γ –облучении всего тела и поглощённой дозе (24) выше 0,25 Гр (Грей). При дозе 0,25…0,5 Гр могут наблюдаться временные изменения в крови, которые быстро нормализуются. В интервале 0,5…1,5 Гр возникает чувство усталости, умеренное изменение в крови, рвота.

При дозе 1,5…2,0 Гр наблюдается лёгкая форма острой лучевой болезни. Лучевая болезнь средней тяжести возникает при дозе 2,5…4,0 Гр (в 20% случаев возможен смертельный исход). При дозе 4,0…6 Гр развивается тяжёлая форма лучевой болезни, приводящая в 50% случаев к смерти в течение первого месяца.

При дозах, превышающих 6 Гр, развивается крайне тяжёлая форма лучевой болезни, которая почти в 100% случаев заканчивается смертью.

Облучение может быть внешним, когда источник радиации находится вне организма, и внутренним, возникающим при попадании радиоактивных веществ внутрь через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт или при всасывании через поврежденную кожу. Поступая в легкие или пищеварительный тракт, радиоактивные вещества распределяются по организму с током крови. При этом одни вещества распределяются в организме равномерно, а другие накапливаются только в определенных (критических) органах и тканях: радиоактивный йод – в щитовидной железе, радиоактивный радий и стронций – в костях и т. п. критические органы разделены на три группы:

I – все тело, гонады, красный костный мозг;

II – печень, почки, легкие, хрусталик глаза и т.д.;

III – кожа, кости, кисти, предплечья, лодыжки, стопы.

Внутреннее облучение может возникнуть при употреблении в пищу продуктов растениеводства и животноводства, полученных с зараженных сельскохозяйственных угодий.

Длительность нахождения радиоактивных веществ в организме зависит от скорости выделения и периода полураспада – времени, за которое радиоактивность снижается вдвое. Удаление таких веществ из организма происходит главным образом через желудочно-кишечный тракт, почки и легкие, частично через кожу, слизистую оболочку рта, с потом и молоком.

Ионизирующие излучения могут вызывать местные и общие поражения (рисунок 4.20).

Степень радиационной опасности радионуклида связана также с продолжительностью его поступления в организм. При высоких коэффициентах усвоения радионуклидов опасные их количества в критических органах могут накапливаться как при однократном, так и хроническом поступлении, а при низких значениях коэффициентов – значимое накопление радионуклидов может наблюдаться только при их хроническом поступлении, в то время как при однократном даже массивном поступлении такой опасности может и не возникнуть.

Рисунок 4.20 – Действие ионизирующего излучения

Требования и нормативы по обеспечению безопасности человека во всех условиях воздействия на него ионизирующего излучения искусственного или природного происхождения установлены Нормами радиационной безопасности (НРБ – 99), где установлены следующие категории облучаемых лиц:

1) персонал – лица, работающие с техногенными источниками ионизирующих излучений (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);

2) все население, в т.ч. и персонал вне сферы и условий их производственной деятельности.

При нормальных условиях эксплуатации источников ионизирующего излучения годовая доза облучения населения не должна превышать основные ПД которые приведены в таблице 4.28.

Основные пределы и все допустимые уровни для персонала группы Б равны ¼ значений для персонала группы А.

В гражданской обороне считается, что местность заражена радиоактивными веществами, если уровень радиации, измеренный на высоте (0,7-1) м над зараженной поверхностью составил 0,5 Р/ч и выше.

Для студентов и учащихся старше 16 лет, проходящих профессиональное обучение с использованием источников ионизирующего излучения (ИИ), годовые дозы не должны превышать значений для персонала группы Б. Основные пределы доз, как и все остальные допустимые уровни облучения персонала группы Б, равны ¼ значений для персонала группы А.

Таблица 4.28 – Основные пределы доз (НРБ – 99)

Нормируемая величина	Пределы доз ^(1)	Примечание
Категории облучаемых лиц
Персонал	Население
Группа А	Группа Б^(2)
Эффективная доза ^(3)
· Среднегодовая за любые последовательные 5 лет	20 мЗв (2 бэр)	5 мЗв (0,5 бэр)	1 мЗв (0,1 бэр)
· но не более в год ^(4)	50 мЗв (5 бэр)	12,5 мЗв (1,25 бэр)	5 мЗв (0,5 бэр) ^(5)	Для β и γ –излучения 1 бэр = 1Р
· за период трудовой деятельности (50 лет)	1 Зв (100 бэр)	0,25 Зв (25 бэр)	_	Начало периодов введено с 1 января 2000 года
· за период жизни (70 лет)	_	_	70 мЗв (7 бэр)

При одновременном воздействии на человека источников внешнего и внутреннего облучения годовая эффективная доза не должна превышать пределы доз, установленные в таблице

Для количественной характеристики ионизирующей способности радиоактивного излучения используют понятие «поглощенная доза» (D) – т.е. величина энергии излучения, переданная единице массы облучаемого вещества. Поглощенная доза измеряется в Дж/кг и имеет специальное название – грэй (Гр).

Доза в органе или ткани (Dт) – средняя поглощенная доза в определенном органе или ткани человеческого тела.

Дата добавления: 2014-01-20