Радиометрия внутреннего облучения человека

Радионуклиды, попавшие внутрь организма человека, можно измерять с помощью с помощью специального счетчика излучения человека (СИЧ). Для достижения высокой чувствительности СИЧ детекторы и человека помещают в стальную защитную камеру (толщиной примерно 15 - 20 см), снижающую фоновое облучение.

Спектрометр СИЧ состоит из защитной комнаты, набора сцинтилляционных детекторов, регистрирующей аппаратуры, кресла и носилок для исследуемого человека. В комнате имеются направляющие устройства для вкатывания носилок, кресел с пациентом и системы перемещения детекторов над ним. Человек может при этом находиться в различных положениях: сидеть; лежать на дугообразном ложе, на прямом; стоять. Перемещая детектор, можно исследовать локализацию радионуклидов в теле. Фоновую картину снимают с макета человека, заполненного дисциллированной водой. Ее вычитают от спектрограммы, полученной от человека. Собственный фон установки СИЧ известен.

Для быстрого обследования и выявления лиц, в организме которого содержатся гамма-излучатели, можно измерить радиоактивность гамма-излучения на поверхности тела с помощью радиометра.

В качестве примера возьмем радиометр СПР-68-01 с помощью которого надо измерить скорость счета импульсов N_c в трех точках - в районе легких, желудка и щитовидной железы за время, равное 5 с. Перед обследованием определить фон прибора N_f (обычно N_f =50 имп/с - это соответствует мощности дозы 0,15 мкГр/ч) и ΔN_f - cкорость счета от "заведомо незагрязненных" людей при тех же условиях измерения.

Если радионуклид известен и определена его локалтзация в организме с погрешностью 150 - 200%, можно определить его активность (Бк) по формулам:

А = 2•10³ n[ N_c - (N_f + ΔN_f)] - равномерное распределение радионуклида;

А = 7,9•10² n[ N_c - (N_f + ΔN_f)] - легкие;

А = 4,9• 10² n[N_c - (N_f + ΔN_f)] - желудок;

А = 66[N_c - (N_f + ΔN_f)] - радиоактивный йод-131 в щитовидной железе,

где n - суммарный выход гамма-квантов на распад данного радионуклида (находится по специальным таблицам).

Если результаты измерений соизмеримы с предельно допустимыми значениями, то людей надо обязательно проверить на установке СИЧ.

Вопросы для самоконтроля:

1. Основные способы обнаружения и измерения ионизирующих излучений

2. Принцип работы ионизационной камеры

3. Принцип работы пропорционального счетчика

4. Принцип работы сцинтилляционного счетчика

5. Классификация дозиметрических приборов

6. Принцип работы СИЧ

1.3. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Различают естественные и искусственные источники ионизирующих излучений. К естественным источникам относят космическое излучение, излучение от природных радионуклидов земного происхождения. К искусственным источникам ионизирующих излучений относят антропогенный радиационный фон, радиоактивное загрязнение местности и воздушной среды при авариях на радиационно опасных объектах, заражение местности и атмосферы при взрывах ядерных боеприпасов.

1.3.1. КОСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Космическое излучение делят на галактическое, межгалактическое и солнечное. Их также делят на первичное и вторичное.

Галактическое и межгалактическое космическое излучение - это поток протонов (90%) альфа-частиц (9%). Остальное (около 1%) - это фотоны и другие частицы, ядра легких элементов: лития, бериллия, азота, углеро­да, кислорода, фтора и др. Средний возраст галактического излучения от 1 млн. до 10 млн. лет, а плотность потока частиц величина постоянная и состав­ляет 1 - 2 частицы/см²с.

Низкое содержание нейтронов объясняется тем, что нейтрон в сво­бодном состоянии неустойчив и распадается на протон и электрон. Время "жизни" нейтрона примерно 16 минут. Считается, что электроны, позит­роны и гамма-лучи поглощены космической пылью, поэтому их очень мало в составе космического излучения.

Галактическое излучение обладает очень высокой энергией – 10¹² – 10¹⁴ МэВ. Считается, что такая большая энергия объясняется разгоном частиц магнитными полями звезд.

Такое излучение губительно для всего живого. К счастью, протоны задерживаются радиационными поясами Земли, их энергия несколько уменьшается.

Существование поясов связано с наличием магнит­ного поля Земли. Заряженные частицы обычно движутся вдоль магнитных силовых линий по спирали. Имеется два радиационных пояса. Внешний ра­диационный пояс находится на расстоянии от 1 до 8 радиусов Земли, внутренний - на расстоянии 400 - 10000 км. Наибольший прорыв космического излучения на полюсах, поэтому Северный и Южный полюса по­лучают больше космической радиации.

Частично потерявшие энергию космические лучи попадают в атмосферу и ею поглощаются, вызывая вторичное излучение, представляющее почти все известные частицы и фотоны.

Первичное излучение преобладает до высот 45 км, а вторичное излу­чение достигает максимальной величины на высотах 20 - 25 км. На широте г. Минска человек получает на Земле 50 мрад/год, но с ростом высоты интенсивность облучения с каждым километром увеличивается вдвое.

Космические лучи, проходя через атмосферу, вызывают появление космогенных радионуклидов, которых насчитывается около 20. Наиболее значительные из них тритий, углерод-14, берилий-7, сера-32, натрий-22, 24. Эти радионуклиды, распадаясь, испускают бета-частицы. Наиболее опасными из них являются тритий (период полураспада 12,3 года) и углерод-14 (период полураспада - 5730 лет). Оба радионуклида непрерывно возникают и непрерывно распадаются. Существует определенное равновесие в природе и всегда имеется некоторый его запас. Смешиваясь с углеродом и водородом, тритий и углерод-14 попадают в воду, человека, в животных, в растения и представляют определенную угрозу для жизни и здоровья человека.

Углерод-14 поступает в организм человека через желудочно-кишечный тракт и через легкие. В организме распределяется равномерно. Период биологического полувыведения из организма около 200 дней. Он вызывает трансмутационный эффект: встраиваясь в азотистые основания нуклеиновых кислот, углерод при распаде превращается в стабильный азот-14, что вызывает изменение структуры азотистых оснований, в результате чего меняется смысл генетического кода. Эти изменения не поддаются репарации и их доля от всех мутаций составляет 10%.

Наша справка. С помощью углерода-14 можно определить по останкам людей или животных время их смерти. Пока человек или животное живые, то идет постоянный процесс обновления углерода. После смерти этот процесс прекращается и начинается процесс распада углерода-14. Зная начальное количество и период полураспада можно определить время, прошедшее после смерти животного или человека.

Вклад в космическое излучение вносят и вспышки на Солнце. В этом случае происходит выброс в космическое пространство протонов с энерги­ей до 40 МэВ, иногда энергия достигает и 100 МэВ. Однако, по сравнению с галактическим излучением эта энергия незначительна.

В целом человек, живущий на уровне моря, получает 0,315 мЗв/год, в том числе за счет внешнего облучения - 0,3 мЗв/год и за счет внутреннего облучения 0,015 мЗв/год.

Дата добавления: 2014-01-03