Искусственные источники радиоактивного излучения

За последние несколько десятилетий человек создал сотни искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: в медицине, для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов и поиска полезных ископаемых. Все это приводит к увеличению дозы облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом.

Индивидуальные дозы, получаемые равными людьми от искусственных источников радиации, сильно различаются- В большинстве случаев эти дозы весьма невелики, но иногда облучение за счет техногенных источников оказывается во много тысяч раз интенсивнее, чем за счет естественных.

Как правило, для техногенных источников радиации упомянутые различия выражены гораздо сильнее, чем для естественных. Кроме того, порождаемое им излучение обычно легче контролировать, хотя облучение, связанное с радиоактивными осадками от ядерных взрывов, почти так же невозможно контролировать, как и облучение, обусловленное космическими лучами или земными источниками.

В результате воздействия ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы.

При попадание радиоактивных веществ внутрь организма поражающее действие оказывают в основном альфа источники, а затем и бета источники, т.е. в обратной наружному облучению последовательности. Альфа частицы, имеющие небольшую плотность ионизации, разрушают слизистую оболочку, которая является слабой защитой внутренних органов по сравнению с наружным кожным покровом.

Существует три пути поступления радиоактивных веществ в организм: при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку, во-первых, объем легочной вентиляции очень большой, а во-вторых, значения коэффициента усвоения в легких более высоки.

Пылевые частицы, на которых сорбированы радиоактивные изотопы, при вдыхании воздуха через верхние дыхательные пути частично оседают в полости рта и носоглотке. Отсюда пыль поступает в пищеварительный тракт. Остальные частицы поступают в легкие. Степень задержки аэрозолей в легких зависит от их дисперсионности. В легких задерживается около 20% всех частиц; при уменьшении размеров аэрозолей величина задержки увеличивается до 70%.

При всасывании радиоактивных веществ из желудочно-кишечного тракта имеет значение коэффициент резорбции, характеризующий долю вещества, попадающего из желудочно-кишечного тракта в кровь. В зависимости от природы изотопа коэффициент изменяется в широких пределах: от сотых долей процента для циркония, ниобия, до нескольких десятков процентов (водород, щелочноземельные элементы). Резорбция через неповрежденную кожу в 200-300 раз меньше, чем через желудочно-кишечный тракт, и, как правило, не играет существенной роли.

При попадании радиоактивных веществ в организм любым путем они уже через несколько минут обнаруживаются в крови. Если поступление радиоактивных веществ было однократным, то концентрация их в крови вначале возрастает до максимума, а затем в течение 15-20 суток снижается.

Концентрации в крови долгоживущих изотопов в дальнейшем могут
удерживаться практически на одном уровне в течение длительного времени
вследствие обратного вымывания отложившихся веществ. Эффект воздействия

ионизирующего излучения на клетку - результат взаимосвязанных комплексных и взаимообусловленных преобразований. По A.M. Кузину, радиационное поражение клетки осуществляется в три этапа.

На первом этапе излучение воздействует на сложные макромолекулярные образования, ионизируя и возбуждая их. Это физическая стадия лучевого воздействия. Второй этап - химические преобразования. Они соответствуют процессам взаимодействия радикалов белков, нуклеиновых кислот и липидов с водой, кислородом, радикалами воды и возникновению органических перекисей. Радикалы, возникающие в слоях упорядоченно расположенных белковых молекул, взаимодействуют с образованием "сшивок", в результате чего нарушается структура биомембран.

Конечный эффект облучения является результатом не только первичного повреждения клеток, но и последующих процессов восстановления. Предполагается, что значительная часть первичных повреждений в клетке возникает в виде так называемых потенциальных повреждений, которые могут реализовываться в случае отсутствия восстановительных процессов. Реализация этих процессов способствуют процессы биосинтеза белков и нуклеиновых кислот.

Пока реализация потенциальных повреждений не произошла, клетка может в них "восстановиться". Это, как предполагается, связано с ферментативными реакциями и обусловлено энергетическим обменом. Считается, что в основе этого явления лежит деятельность систем, которые в обычных условиях регулируют интенсивность естественного мутационного процесса.

Мутагенное воздействие ионизирующего излучения впервые установили русские ученые Р.А. Надсон и Р.С. Филиппов в 1925 году в опытах на дрожжах. В 1927 году это открытие было подтверждено Р.Меллером на классическом генетическом объекте - дрозофиле.

Ионизирующие излучения способны вызывать все виды наследственных перемен. Спектр мутаций, индуцированных облучением, не отличается от спектра спонтанных мутаций.

Последние исследования Киевского Института нейрохирургии показали, что радиация даже в малых количествах, при дозах в десятки бэр, сильнейшим образом воздействует на нервные клетки - нейроны. Но нейроны гибнут не от прямого воздействия радиации. Как выяснилось, в результате воздействия радиации у большинства ликвидаторов ЧАЭС наблюдается "послерадиационная энцефолопатия". Общие нарушения в организме под действием радиации приводит к изменению обмена веществ, которые влекут за собой патологические изменения головного мозга. Плохой контроль за источниками радиации, нарушение персоналом техники безопасности в работе с рентгенотерапевтическими установками приводит к появлению случаев хронической лучевой болезни.

Радиоактивность (от латинского радио-излучение, луч - это самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп. Открытие радиоактивности датировано 1896 годом, когда Беккерель обнаружил испускание ураном неизвестного вида проникающего излучения, названного им радиоактивным. В 1898 году супруги М.Кюри и П.Кюри открыли 2 новых радиоактивных элемента - полоний и радий. Работами Резерфорда, М.Кюри и П.Кюри было установлено наличие 3х видов излучения радиоактивных излучений элементов.

Поражающее действие проникающей радиации на людей вызывается облучением, которое оказывает вредное биологическое действие на живые клетки организма. Активность радиоактивного вещества характеризуется числом распадов в единицу времени. В системе СИ она измеряется в беккерелях (Бк). Один беккерель равен одному распаду в секунду.

Степень тяжести лучевого поражения главным образом зависит от по­глощенной дозы..

Поглощенная доза - это основная дозиметрическая величина равная - количество энергии, поглощенной единицей массы облучаемого вещества.

Для измерения поглощенной дозы любого вида ионизирующего излучения Международной системой измерений «СИ» установлена единица грэй (Гр); в практике применяется внесистемная единица — рад. Грэй равен поглощенной дозе излучения, соответствующей энергии 1 Дж ионизирующего излучения любого вида, переданной облучаемому веществу массой 1 кг (1Грэй=1Дж\кг). Для типичного ядерного взрыва один рад соответствует потоку нейтронов. 1Гр=100рад.

Распространяясь в среде, гамма-излучение и нейтроны ионизируют ее атомы и изменяют физическую структуру веществ. При ионизации атомы, и молекулы клеток живой ткани за счет нарушения химических связей и распада жизненно важных веществ погибают или теряют способность к дальнейшей жизнедеятельности.

Ионизирующая способность гамма-лучей характеризуется экспозиционной дозой излучения.

Экспозиционная доза - характеризует ионообразующие возможности рентгеновского излучения или гамма - излучении используется для оценки радиационной обстановки на местности в рабочем или жилой помещении. Это количественная характеристика поля ионизирующего излучения.

В международной системе СИ единицей экспозиционной дозы гамма-излучения является кулон на килограмм (Кл/кг). Согласно стандарту, кулон на килограмм — экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучений, при которой сопряженная корпускулярная эмиссия на 1 кг сухого атмосферного воздуха производит в воздухе ионы, несущие заряд в один кулон электричества каждого знака.

В практике в качестве единицы экспозиционной дозы применяют несистемную единицу рентген (Р). При дозе 1Р в 1 кубическом сантиметре воздуха образуется 2,08 миллиардов пар ионов, каждый из которых имеет заряд электрона. 1Кл/кГ=3876Р.

Единица мощности экспозиционной дозы — ампер на килограмм (А/кг), рентген в секунду (Р/с) и рентген в час (Р/ч). Ампер на килограмм равен мощности экспозиционной дозы, при которой за время, равное одной секунде, сухому атмосферному воздуху передается экспозиционная доза кулон на килограмм.

В области радиационной безопасности для оценки возможного ущерба здоровью человека при хроническом облучении введено понятие эквивалентной дозы, которая равна произведению поглощенной дозы на средний коэффициент качества ионизирующего излучения в данном элементе объема биологической ткани.

Единицей измерения эквивалентной дозы является бэр. За один бэр принимается такая поглощенная доза любого вида ионизирующего излучения, которая при хроническом облучении вызывает такой же биологический эффект, что и один рад рентгеновского или гамма излучения. В международной системе СИ единицей ЭД является Зиверт (Зв), равный 1Дж/кг. 1Зв=100бэр.

Для оценки здоровью человека при неравномерном облучении введено понятие эффектной эквивалентной дозы, применяемой при оценки возможных стохастических эффектов (злокачественных новообразований).

Для оценки ущерба стохастических эффектов воздействий ионизирующих излучений на персонал или население используют коллективную эквивалентную дозу, равную произведению индивидуальных эквивалентных доз на число лиц, подвергшихся облучению. Единицей коллективной эквивалентной дозы является человеко-зиверт (чел.- Зв).

Организм человека постоянно подвергается воздействию космических лучей и природных радиоактивных элементов, присутствующих в воздухе, почве и в тканях самого организма. Уровни природного излучения от всех источников в среднем соответствует 100мбэр в год, но в отдельных районах- до 1000мбэр в год.

В современном мире человек сталкивается с превышением этого среднего уровня радиации. Для лиц работающих в сфере действия ионизирующего излучения, установлены значения предельно допустимой дозы (ПДД) на все тело, которая при длительном воздействии не вызывает у человека нарушения общего состояния, функций кроветворения и воспроизводства. Для ионизирующего излучения установлена ПДД 5 бэр в год.

Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) рекомендует в качестве предельно допустимой дозы (ПДД) разового аварийного облучения 25 бэр и профессионального хронического облучения до 5 бэр в год. Установлена в 10 раз меньшая доза для ограниченных групп населения.

Для оценки отдаленных последствий действия излучения в потомстве учитывают возможность увеличения частоты мутаций. Доза излучения не превышает 100 бэр на поколение. Генетически значимые дозы для населения находятся в пределах 7-55 мбэр в год.

Дата добавления: 2014-01-05