Нормування іонізуючих випромінювань

Г

Для характеристики дози за ефектом іонізації, що викликається у повітрі, використовується так звана експозиційна доза (О_ЗКСІІ) рентге­нівського і у-випромінювань - кількісна характеристика рентгенів­ського і у-випромінювань, заснована на їх іонізуючій дії і виражена сумарним електричним зарядом іонів одного знака, утворених в оди­ницях об'єму повітря в умовах електронної рівноваги.

°зкс„ ■ <Ю/с1т, (2.84)

де сіО, - прирощення сумарного заряду усіх іонів одного знака, які були утво­рені у елементарному об'ємі повітря, сіт - маса елементарного об'єму повітря.

За одиницю експозиційної дози рентгенівського і §-випроміню-вань приймається кулон на кілограм (Кл/кг).

Кулон на кілограм ~ експозиційна доза рентгенівського (К.) або гамма (у)-випромінювань, при якій сполучена з цим випромінюван­ням корпускулярна емісія на кілограм сухого атмосферного повітря утворює у повітрі іони, що несуть заряд у 1 Кл електрики кожного знака.

Позасистемної одиницею експозиційної дози рентгенівського (К.) і гамма (у)-випромінювань є рентген (Р).

Рентген - одиниця експозиційної дози фотонного випромінюван­ня, при проходженні якого через 0,001293 г повітря в результаті завер­шення всіх іонізаційних процесів у повітрі створюються іони, що несуть одну електростатичну одиницю кількості електрики кожного знака. 0,001293 г - маса 1 см³ сухого атмосферного повітря за нор­мальних умов [температура 20°С і тиск 1013 МПа (1 атм фізична чи 760 мм рт. ст.)], у якій відбуваються первинні процеси взаємодії фото­нів з повітрям. За визначенням, 1 Р відповідає заряд 1 СГСЕ = щ, де п - число іонів, ц - заряд іона (<7 = 4,810'¹⁰ СГСЕ).

Таким чином, для одержання експозиційної дози в 1 Р потрібно, щоб витрачена на іонізацію в 1 см³ (чи в 1 г) повітря енергія відповід­но дорівнювала

1Р = 0,114 ерг/см³ = 87,7 ерг/г.

Величини 0,114 ерг/см³ і 87,7 ерг/г прийнято називати енергетичними еквівалентами рентгена. Співвідношення між поглиненою дозою випромі­нювання, вираженої в радах, і експозиційною дозою рентгенівського і у-випромінювань, вираженої в рентгенах, для повітря має вигляд

°зкс„ = 0,877 О,_ю,„. (2.85)

Поглинена чи експозиційна дози випромінювань, віднесені до оди­ниці часу, називаються потужністю дози (Р) відповідно поглиненої

и експозиційної. Вона характеризує швидкість нагромадження дози і може чи збільшуватися чи зменшуватися згодом.

Якщо за деякий проміжок часу сії збільшення дози дорівнює сЮ, то середнє значення потужності дози:

Р = АВ/йї. (2.86)

Різні види ІВ справляють неоднакові біологічні дії. Для оцінки біо­логічної дії різних видів ІВ нормативами НРБУ-97 (Норми радіа­ційної безпеки України) введено поняття радіаційний зважуючий фак­тор - ^_к, який показує у скільки разів даний вид випромінювання справляє більш сильну біологічну дію, ніж у (К.) - випромінювання при однаковій поглиненій дозі. Для а-випромінювання \У_К складає 20, для р-випромішовання 1 і нейтронного випромінювання - 5-20.

Для оцінки можливих наслідків іонізуючого опромінювання з урахуванням іонізуючої здатності випромінювання введено поняття еквівалентної дози (Н):

н- о„_ОГл • ^_К; (²-⁸⁷)

Одиницею виміру еквівалентної дози в системі СИ є зіверт, 1 Зв =Дж/кг. Позасистемною одиницею еквівалентної дози є бер, Ібер = 0,01 Зв.

Якщо еквівалентні дози однакові, ступінь ураження окремих орга­нів і тканин тіла людини залежить від радіаційної чутливості цих органів і тканин. Для оцінки ступеня радіаційного ураження людини з урахуванням радіаційної чутливості окремих органів і тканин введе­но поняття ефективної дози (Е), яка визначається виразом:

Е= ІН_Т • \¥_т, (2.88)

де Н_т - еквівалентна доза в тканині чи органі,

\У_Т - тканинний зважуючий фактор, який характеризує відносний стохастичний ризик опромінювання окремих тканин (\¥_т для гонад - 0,2; для червоного кістко­вого мозку, кишечнику, легень - 0,12; для більшості внутрішніх органів - 0,05; для шкіри, кісток - 0,01).

2.10.3. Біологічний вплив іонізуючих випромінювань

Механізм взаємодії випромінювання з речовиною залежить від властивостей середовища, виду та енергії випромінювання.

Вивчення дії випромінювання на організм людини визначило наступні особливості:

• дія ІВ на організм невідчутна людиною. У людей відсутній орган почуття, що сприймає іонізуючі випромінювання. Тому людина може проковтнути чи вдихнути радіоактивну речовину без усяких первин-

них відчуттів. Дозиметричні прилади є як би додатковим органом почуттів, призначеним для сприйняття ІВ;

• висока ефективність поглиненої енергії. Мала кількість поглине­
ної енергії випромінювання може викликати глибокі біологічні зміни
в організмі;

• різні органи живого організму мають свою чутливість до опромі­
нення. При щоденному впливі дози 0,002-0,005 Гр вже настають
зміни в крові;

• наявність прихованого чи інкубаційного періоду прояву дії іоні­
зуючого випромінювання. Цей період часто називають періодом уда­
ваного благополуччя. Тривалість його скорочується зі збільшенням
дози;

• дія малих доз може підсумовуватися чи накопичуватися. Цей
ефект називається кумуляцією;

• вилив опромінювання може проявлятися безпосередньо на живо­
му організмі у вигляді миттєвих уражень (соматичний ефект), через
деякий час у вигляді різноманітних захворювань (соматично-стоха-
стичний ефект), а також на його потомстві (генетичний ефект);

• не кожен організм у цілому однаково реагує на опромінення.

Іонізуюче випромінювання, впливаючи на живий організм, викли­кає в ньому ланцюг зворотних і незворотних змін, що призводять до тих чи інших біологічних наслідків, залежно від виду, рівня опромі­нення, часу дії, розміру поверхні, яка опромінюється, та властивостей організму. Первинним етапом - спусковим механізмом, що ініціює різноманітні процеси в біологічному об'єкті, є іонізація і порушення молекулярних зв'язків. У результаті впливу ІВ порушується нормаль­ний плин біохімічних процесів і обмін речовин, блокується ділення клітин та процеси регенерації тканин. Відомо, що 2/3 загального скла­ду тканини людини складають вода і вуглець. Вода під впливом випромінювання розщеплюється на водень Н і гідроксильну групу ОН, що безпосередньо, або через ланцюг вторинних ланцюгових пере­творень призводить до утворення продуктів з високою хімічною активністю: гідратного оксиду НО₂ і перекису водню Н₂О₂. Ці з'єд­нання взаємодіють з молекулами органічної речовини тканини, оки­сляючи і руйнуючи її на клітинному рівні.

Залежно від величини поглиненої дози випромінювання та індивідуаль­них особливостей організму викликані зміни можуть бути зворотними чи незворотними. У випадку невеликих доз уражені тканини відновлюють свою функціональну діяльність. Великі дози при тривалому впливі можуть викли­кати незворотне ураження окремих органів чи всього організму.

Будь-який вид ІВ викликає біологічні зміни в організмі як при зовнішньо­му (джерело знаходиться поза організмом), так і при внутрішньому опромі-

ненні (радіоактивні речовини попадають усередину організму, наприклад пероральним чи інгаляційним шляхом). Найбільш небезпечними щодо внутрішнього опромінення є речовини, які мають більшу іонізуючу здатність, тобто а- і р-випромішовачі. Зовнішнє опромінення а-, а також (3-частками менш небезпечно. Вони мають невеликий пробіг у тканині і не досягають кро­вотворних чи інших внутрішніх органів. Небезпечними для зовнішнього опромінення є у- і нейтронне випромінення, що проникає у тканину на вели­ку глибину і руйнує її.

Важливим фактором впливу ІВ на організм є тривалість опромінення. У результаті одноразового опроміненні всього тіла людини можливі біологічні порушення залежать від сумарної поглиненої дози випромінювання.

Поглинена доза випромінювання, що викликає ураження окремих частин тіла, а потім смерть, перевищує смертельну поглинену дозу опромінення всього тіла. Смертельні поглинені дози для окремих частин тіла наступні: голова - 20 Гр, нижня частина живота - ЗО Гр, верхня частина живота - 50 Гр, грудна клітка - 100 Гр, кінцівки - 200 Гр. Променеві захворювання можуть початися вже при дозі в 1 Гр. При загальному опроміненні за короткий термін доза 5-6 Гр призводить до смертельного результату у 100% опромінених, якщо постраждалим не була вчасно надана спеціальна медична допомога.

Ступінь чутливості різних тканин до опромінення неоднакова. Якщо роз­глядати тканини органів у порядку зменшення їхньої чутливості до впливу випромінювання, то одержимо наступну послідовність: зародкові клітини, червоний кістковий мозок, селезінка, легені, лімфатична тканина, зобна зало­за. Велика чутливість кровотворних органів до радіації лежить в основі визна­чення характеру променевої хвороби. У разі одноразового опромінення всього тіла людини поглиненою дозою 0,5 Гр за добу після опромінення може різко скоротитися число лімфоцитів. Зменшиться також і кількість еритроцитів (червоних кров'яних тілець) по закінченні двох тижнів після опромінення. У здорової людини нараховується біля 10¹⁴ червоних кров'яних тілець (щоденне відтворення 10¹²), а у хворого променевою хворобою таке співвідношення порушується, і в результаті гине організм.

Ступінь ураження організму залежить від розміру поверхні, що опроміню­ється. Зі зменшенням поверхні, що опромінюється, зменшується і біологічний ефект. Так, у разі опромінення фотонами поглиненою дозою 4 Гр ділянки тіла площею 6 см² помітного ураження організму не спостерігалося, а у разі опромі­нення такою ж дозою всього тіла було 50% смертельних випадків.

Радіоактивні речовини можуть потрапляти всередину організму в результаті вдиханні повітря, забрудненого радіоактивними елементами, із забрудненою їжею чи водою, через шкіру, а також у результаті зараження від­критих ран.

Найчастіше радіоактивні речовини попадають в організм через травний тракт внаслідок недотримання вимог безпеки.

Небезпека радіоактивних джерел, що попадають тим чи іншим шляхом в організм людини, тим більше, чим вище їх активність. Ступінь небезпеки зал­ежить також від швидкості виведення речовини з організму. Період напівви-

ведення Т_Ш), тобто термін за який активність нукліда в організмі зменшиться у два рази, для калію-40 Т_нв = 58 діб; цезію-137 Т =70 діб; для стронцію-90 Т_1Ш= 1,8 10⁴діб.

Деякі радіоактивні речовини, потрапляючи в організм, розподіляються в ньому більш-менш рівномірно, інші концентруються в окремих внутрішніх органах. Так, у кісткових тканинах відкладаються джерела а-випромінюван-ня (радій-226, уран-238, плутоній-239); (З-випромінювання (стронцій-90, ітрий-91). Ці елементи, хімічно зв'язані з кістковою тканиною, дуже важко виводяться з організму. Тривалий час утримуються в організмі також еле­менти з великим атомним номером (полоній, уран і ін.). Елементи, що утво­рюють в організмі легкорозчинні солі, накопичуються в м'яких тканинах і відносно легко видаляються з організму. У м'язових тканинах більлл менш рівномірно розподіляються джерела (3-випромінювання натрій-24 та цезій-137, а у щитовидній залозі відбувається накопичування у-випромінюючого еле­менту йод-131. Накопичування радіоактивних елементів в окремих ткани­нах та органах обумовлює з часом розвиток в них патологічних змін, напри­клад злоякісних пухлин.

Допустимі рівні ІВ регламентуються «Нормами радіаційної безпеки України НРБУ-97», які є основним документом, що встановлює радіа­ційно-гігієнічні регламенти для забезпечення прийнятих рівнів опромі­нення як для окремої людини, так і суспільства взагалі. НРБУ-97 поширюються на ситуації опромінення людини джерелами ІВ в умовах:

• нормальної експлуатації індустріальних джерел ІВ;

• медичної практики;

• радіаційних аварій;

• опромінення техногенно-підсиленими джерелами природного
походження.

Згідно з цими нормативними документами опромінюванні особи поділяються на наступні категорії:

А - персонал - особи, котрі постійно або тимчасово безпосередньо працюють з джерелами ІВ;

Б - персонал - особи, що безпосередньо не зайняті роботою з дже­релами І В, але у зв'язку з розміщенням робочих місць у приміщеннях і на промислових площадках об'єктів з радіаційно-ядерними техноло­гіями можуть одержувати додаткове опромінення;

В - все населення.

НРБУ-97 включають такі регламентовані величини: ліміт дози, допустимі рівні, контрольні рівні, рекомендовані рівні та ін. Для конт­ролю за практичною діяльністю, а також підтримання радіаційного стану навколишнього середовища найбільш вагомою регламентованою

величиною є ліміт ефективної дози опромінення за рік (мЗв/рік). Також встановлюють ліміт річної еквівалентної дози зовнішнього опро­мінювання окремих органів і тканин (таблиця 2.30).

Таблиця 2.30

Ліміти дози опромінювання (мЗв/рік)

Показник	Категорія осіб, які зазнають опромінювання
А	Б	В
ЛДЕ (ліміт ефективної дози)	20*
Ліміти еквівалентної дози зовнішнього опромінювання: - ЛД|СП5 (для кришталика ока) - ЛД5кіп (для шкіри) - ЛДехіг|т (для кистей та стоп)	150 500 500	15 50 50	15 50

*- в середньому за будь-які послідовні 5 років, але не більше 50 мЗв за окре­мий рік.

З метою зниження рівнів опромінювання населення Міністерство охорони здоров'я України запроваджує рекомендовані рівні медично­го опромінювання. Під час проведення профілактичного обстеження населення річна ефективна доза не повинна перевищувати 1 мЗв. НРБУ-97 також регламентують ефективну питому активність природних радіонуклідів у будівельних матеріалах (за зваженою сумою активності радію-226, торію-232 і калію-40). Наприклад, коли активність в будівельних матеріалах та мінеральній сировині нижче або дорівнює 370 Бк-кг"¹, то вони можуть використовуватися для усіх видів будівництва без обмежень. В середині приміщень з постійним перебуванням людей потужність поглиненої в повітрі дози у-випро-мінювання не повинна перевищувати ЗО мкР/рік.

Дата добавления: 2014-11-20