Лекция 5
Ионизация – это процесс превращение атомов и молекул в ионы. Ионизирующее излучение - это любое излучение лучистой энергии, которое попадая в определенные среды или проникая через них, производят в них ионизацию. Ионизирующее излучение разделяется на электромагнитное и корпускулярное. Радиоактивность — самопроизвольное превращение неустойчивого нуклида в другой нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения
Виды лучей
α- частицы β- частицы γ- лучи Бумага Человек Металл
Внешнее облучение – облучение от источников, находящихся вне тела. Внешнее излучение проникает сквозь одежду, эпителий кожи и подвергает облучению внутренние органы тела. При этом тело не становиться радиоактивным. Человек подвержен воздействию радиации, пока находится в зоне облучения. Внутреннее облучение – облучение от источников, попавших внутрь организма. Если радиоактивные вещества попадут в организм, то тело будет подвергаться постоянному внутреннему облучению.
СЧИТАЕТСЯ, что Внутреннее!!! облучение более опасно, чем внешнее Причины: Мало расстояние до ионизируемой ткани (контактное облучение). 2. Резкое увеличение дозы облучения (определяется временем нахождения РВ в организме). 3. Радиоактивные вещества распространяются не равномерно по организму, накапливаются в «критических органах». 4. Невозможно использовать какие-либо меры защиты, применяемые при внешнем облучении (эвакуация, ЗС)
Природные источники : космическое излучение, излучение Солнца и галактик, атмосферное электричество, излучение природных источников. Техногенные источники : аппараты, генерирующие неиспользованное рентгеновское излучение, медицинское рентгенологическое и другоеоборудование. технологические процессы с повышенным содержанием природных радионуклидов уранового и ториевого рядов,ядерное оружие, выбросы АЭС
Активность (А) : распад атомного ядра с испусканием ИИ – БК, 1 Беккерель -1 распад ядра в секунду. Ки - Кюри, 1 ки= 3,7*10 в 10 степени Бк. б) Экспозиционная доза облучения - характеризует ионизирующую способность облучения. Зв-зиверт. 1Зв=100 бэр (биологически эквивалент рада). Для измерения малых доз облучения используют млЗв. D – поглощенная доза. DE – энергия, сообщенная ионизирующим излучением веществу массой dm. Эквивалентная доза – характеризует воздействие ИИ на живую ткань. Полная эффективная эквивалентная доза – это доза, которую человек получает в течение всей своей жизни. Коллективная полная эффективная эквивалентная доза.
Доза излучения (поглощенная доза) Эквивален- тная доза Единица измерения ионизирующих излучений Активность Единица в СИ Мощность в СИ Внесистемная Единица Внесистемная мощность Величина 1Бк _ 1Гр-грей 1Гр=1Дж / кг Гр / сек 1рад 1 рад / сек. рад / час кл=кулон кг=килограмм А / кг 1Р-ренген Р / сек, Р / час 1Зв-зиверт Зв / сек 1 бэр бэр / год Р=2,58*10 -4 Кл / кг Кл / кг=3,88*10 3 р 1Зв=1Гр 1Зв=100бэр=100Р 1бэр=10 -2 Зв 1Зв=1Гр=1Дж=100 рад Q Q Q 1 Зв = 1 Гр 100 рад 100 бэр 100 Р Экспозицион- ная доза 1Бк=1расп / сек 1 Ки - Примечания
Доза облучения «накапливается» в течение жизни человека и за 70 лет составляет порядка 100 – 700 мЗв/70 лет – это безопасные для здоровья показатели. 3 мЗв/год – нормальная годовая доза радиационного фона от естественных природных источников ионизирующего излучения. Считается абсолютно безопасной. Лица, подвергшиеся однократному облучению в дозе, превышающей 100 мЗв, в дальнейшей работе не должны подвергаться облучению в дозе свыше 20 мЗв/год. 20 мЗв/год – усредненный более чем за 5 лет предел для персонала в ядерной и горнодобывающих отраслях промышленности. 150 мЗв/год – облучение дозами выше этой – увеличивает вероятность онкологии. 1 Зв (1000 мЗв) – риск появления раковых заболеваний. 2 – 10 Зв/год – острая лучевая болезнь с вероятным фатальным исходом
Эквивалентная доза — от космического облучения — 300 мкЗв/год. При полете в самолете на высоте 8 км дополнительное облучение составляет 1,35 мкЗв/год. Цветной телевизор на расстоянии 2,5 метра от экрана 0,0025 мкЗв/час, 5 см. от экрана — 100 мкЗв/час. Ср. эквивалентная доза облучения при медицинских исследованиях 25 - 40 мкЗв/год. Дополнительные дозы облучения 0,5 млБэр/час на расст. 5 м. от бытовой аппаратуры 28 млРент/час.
Детерминированные эффекты – предполагается существование порога, ниже которого эффект отсутствует, а выше – тяжесть эффекта зависит от дозы Стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты - вероятность возникновения эффекта пропорциональна дозе, а тяжесть их проявления не зависит от дозы, латентный период от 2 до 50 лет(появление злокачественных опухолей, проявление наследственных болезней, развитие лейкозов). Нестохастические — поражения, вероятность которых растет по мере увеличения дозы облучения. Существует дозовый порог облучения.
1. Первичные (возникают в молекулах ткани и живых клеток) 2. Нарушение функций всего организма : лучевая болезнь, лейкозы, опухоли. Наиболее радиочувствительными органами являются : костный мозг ; половая сфера ; селезенка. Острые поражения наступают при облучении большими дозами, в течение малого промежутка времени: 1 стадия - первичная реакция: повышение температуры, учащение пульса, тошнота, головокружение, вялость; 2 стадия - период видимого благополучия (скрытый период); 3 стадия - разгар болезни (тошнота, кровоизлияния и т.п.); 4 стадия - либо выздоровление, либо летальный исход. Хроническая лучевая болезнь- комплекс общих и местных реактивных изменений, обусловленных воздействием повышенных доз ионизирующего излучения на клетки, ткани и среды организма.
Воздействие на организм человека: В больших дозах возникает лучевая болезнь В малых дозах Проявляется через 10-20 лет ( сокращение продолжительности жизни, ослабление иммунитета, раннее поседение, преждевременное старение, злокачественные новообразования)
Лейкозы рак молочной железы рак щитовидной железы рак легких.
Смерть всех облученных за 30 дней – 600 бэр Тяжелая степень лучевой болезни(погибают 50% облученных) – 450 бэр Нижний уровень развития легкой степени лучевой болезни – 100 бэр Облучение при рентгеноскопии желудка – 30 бэр Допустимое аварийное облучение персонала (разовое) – 25 бэр Допустимое аварийное облучение населения (разовое) – 10 бэр Допустимое облучение персонала в нормальных условиях за год – 5 бэр Облучение при рентгенографии зубов – 3 бэр Допустимое облучение населения в нормальных условиях за год – 500 мбэр
Состояние ионизирующего излучения проводится на основе систематических данных текущего и оперативного радиационного контроля за год. Методы: 1) фотографический; 2) химический (изменение цвета); 3) суинтилляционный (испускание фотонов видимого света при прохождении через него ИИ); 4) ионизационный (основан на явлении ионизации газов под воздействием ИИ, в результате которого образуются положительные ионы и электроны). Средства измерений : дозиметры, радиометры (для радиационной разведки), спектрометры, сигнализаторы, универсальные приборы (дозиметры + другие), устройство детектирования.
Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) - разрабатывает правила работы с радиоактивными веществами и мероприятия по защите от радиации. Национальные институты безопасности разрабатывают национальные нормативы согласно МКРЗ. В 1955 г Генеральная Ассамблея ООН основала научный комитет по действию атомной радиации (НКДАР)
1) количеством - используются источники с минимальным выходом ИИ; 2) временем - ограничения на пребывание на территории, где уровень излучений выше допустимого; 3 ) расстоянием - интенсивность излучения убывает пропорционально квадрату расстояния; 4) дистанционное управление (А-метод) ; 5) экранирование источников ; 6) зонирование территорий при работе с открытыми источниками.
Альфа-частицы легко остановить листом бумаги; Для защиты от бета-частиц достаточно алюминиевой пластины; Для защиты от гамма-излучения эффективны тяжелые элементы(свинец и др.)
Лист бумаги Одежда Кожа
увеличения расстояния до ИИИ, т.к. альфа-частицы имеют небольшой пробег; использования спецодежды и спецобуви, т.к. проникающая способность альфа-частиц невысока; исключения попадания источников альфа-частиц с пищей, водой, воздухом и через слизистые оболочки, т.е. применение противогазов, масок, очков и т.п.
Предметы защиты от бета частиц: Алюминий Одежда Стекло
ограждения (экраны), с учётом того, что лист алюминия толщиной несколько миллиметров полностью поглощает поток бета-частиц; методы и способы, исключающие попадание бета-частиц внутрь организма.
увеличение расстояния до источника излучения; сокращение времени пребывания в опасной зоне; экранирование источника излучения материалами с большой плотностью; использование защитных сооружений; дозиметрический контроль внешней среды и продуктов питания.
Величина слоя половинного ослабления гамма-лучей различными материалами СВИНЕЦ – 1,8 см БЕТОН – 5,6 см ГРУНТ, КИРПИЧ – 8,4 см ВОДА – 13 см ДЕРЕВО – 21 см
Доза гамма-облучения уменьшается: В каменном доме в 10 раз В подвале каменного дома в 40-100 раз В деревянном доме в 2 раза В подвале деревянного дома в 7 раз
Инфракрасное излучение - это разновидность электромагнитного излучения в диапазоне от 0,77 до 340 мкм. Воздействие на человека : тепловое - При температуре t>30 °C нарушается терморегуляция организма, что может привести к перегреву, при котором проявляется слабость, головная боль, шум в ушах, искажение цветового восприятия, тошнота, повышение температуры тела. - В тяжелых случаях наступает тепловой удар. Возможны судороги тела. Защита: Снижение ИФ в источнике. Ограничение по времени пребывания. Защита расстоянием. Индивидуальная защита. Экранирование ( теплоизомерные матениалы ).Воздушное душирование. Вентиляция.
По способу генерации относятся к тепловым излучениям, а по характеру воздействия на вещества к ионизирующим излучениям. Диапазон УФ – 200-400 нм Источники УФ излучения : лазерные установки; лампы газоразрядные, ртутные; ртутные выпрямители. Действие на организм : вызывает изменения в составе крови, кожи, воздействует на нервную систему. Вызывает коагуляцию белков. Действуя на слизистую оболочку глаз, вызвает помутнее хрусталика. Меры защиты: Экранирование источника УФИ, очки с содержанием свинца, специальные мази для защиты кожи, ткани: хлопок, лен. Норма: не более 10 вт/кв.м ,
н а з в а н и е э л е м е н т а с и м в о л в р е м я п о л у р а с п а д а т и п р а с п а д а Кобальт 40 Co 5,2 года β Стронций 90 Sr 28 лет β Полоний 210 Po 138 суток α Полоний 21 2 Po 3·10 –7 секунды α Радон 222 Rn 3,8 суток α Радий 226 Ra 1620 лет α Кальций 45 Са 164 дня – Церий 142 Се 2 5·10 15 лет α Неодим 144 Nd 2 5·10 15 лет α Гафний 178 Hf 2 5·10 15 лет α Америций 242 Am 1,4·10 –2 секунды – Уран 23 5 U 7,1·10 8 лет – Уран 238 U 4,49·10 9 лет α Периоды полураспада некоторых радиоизотопов
Разделение критических органов по различным РВ: 1. Щитовидная железа - I -137; 2. Яичники - K -40, Cs -137, 3. Лёгкие - Po -210, Rn -222 4. Почки - Cs -137 ; 5. Костная ткань - Sr -90, Ra -226 Критические органы
Радиоактивный стронций: откладывается в скелете (костях), поражает костную ткань и костный мозг, что приводит к развитию лучевой болезни, опухолей кроветворной ткани и костей, вызывает лейкемию и злокачественные опухоли (рак) костей Радиоактивный йод: Накапливается в щитовидной железе, приводит к возникновению злокачественных опухолей железы
При вдыхании загрязненного воздуха Через желудочно-кишечный тракт с загрязненной водой и пищей Через поврежденную кожу
ИИ является самым сильным канцерогенном и мутагенном!!!
Космическое излучение зависит от: Географической широты местности ( чем дальше от экватора, тем больше излучение, на экваторе – 0,35 мЗв) Высоты местности над уровнем моря ( в районах горных курортов – 0,9 мЗв ; на Эвересте – 8 мЗв ) Активности солнца
Величина солнечного излучения во время максимальной и минимальной активности солнечного цикла в зависимости от высоты местности над уровнем моря и географической широты.
Современный человек до 80% времени проводит в помещениях - дома или на работе, где и получает основную дозу радиации. Существенный вклад в облучение человека вносит радон и продукты его распада.
Радон - газ, без цвета и запаха, который, скапливаясь в помещении, может вызвать появление у человека злокачественных опухолей легких (в 7,5 раз тяжелее воздуха)
Распад ядер радона и его дочерних изотопов в легочной ткани вызывает микроожог, поскольку вся энергия альфа-частиц поглощается практически в точке распада. Особенно опасно (повышает риск заболевания) сочетание воздействия радона и курения.
Многие ученые считают радон второй по значимости (после курения) причиной рака легких у человека
Дерево 1 Кирпич известковый 10—20 Песок, гипс, гравий, мрамор 20—35 Кирпич красный глиняный 120—130 Гранит 180 Зола 300 Металлургические шлаки 2000 и более
Содержание радона (Бк/кг) в различных материалах (по данным Кемеровской области) № п / п Исследуемый материал Ср. удельнаяактивность, Бк/кг 1 Уголь Кузнецкого бассейна 22-56 2 Кокс доменный 54 3 Шлак 70-389 4 Отходы электротермические 198 5 Отходы шихтоподготовки 28 6 Отходы углеобогащения 101-144 7 Золошлаковые отходы 74-188 8 Вскрышные породы 83-178 9 Щебень, песочно-гравийная смесь, отсев 8-125 10 Известняк 14 11 Глина 80-144 12 Цемент 134-179 13 Бетон 64 14 Гипсокартон 16 15 Микрокремнезем 62 16 Кирпич 85-152 17 Марганцевый концентрат 16
Контрольные уровни радона в жилище: во вновь строящихся зданиях не более 100 бк/м для существующих зданий не более 200 бк/м при уровне в 400 бк/м и выше жильцы переселяются 3 3 3
Способы защиты от радона:
Полы и стены подполья необходимо делать из бетона толщиной не менее 10 см, в том числе полы по щебеночному или песчаному основанию. Бетон следует покрыть за два раза горячей битумной мастикой, по предварительно загрунтованным поверхностям. То же покрытие рекомендуется и над подпольем. В цоколе необходимо сделать продухи, т.е. отверстия размером 15x20 см для проветривания. Устройство под полом изоляции из склеенного рулонного материала, полиэтиленовой пленки или рубероида
Игорь Гушинец группа Э-071
Го в о р я о медицинском облучении, следует учитывать тот факт, что ионизирующее излучение используется в медицине, как в диагностических, так и в лечебных ц е л я х
Уровни облучения зависят от структуры процедур и качества аппаратуры.
Обследуемые части тела. Дозы, приходящиеся на половые органы, мбр. мужчины женщины череп 15 5 живот 97 221 бедро 600 12 Бариевые клизмы 403 Верхний отдел желудочного тракта (серия снимков) 1 171 Грудная клетка 5 1
Снижение уровней медицинского облучения до показателей развитых стран — 0,5 мЗв/год — может быть достигнуто за счет использования современной аппаратуры и максимального снижения доли рентгеноскопических процедур.
В России в настоящее время наблюдается недостаточное количество рентгеновских аппаратов вообще и современных, в особенности. К тому же продолжается выпуск и ввоз в страну устаревших моделей аппаратов, приводящих к высоким уровням облучения пациентов.
Особенности медицинского облучения: воздействие на ослабленный и, как правило, больной организм; многократность воздействия; действие на все население, включая его наиболее радиочувствительные контингенты, в том числе детей, женщин детородного возраста и др.; действие, как правило, на одни и те же органы, в том числе радиочувствительные, такие как легкие, щитовидная и молочная железы, костный мозг, желудок и др.; зависимость дозы облучения от квалификации врача и технических средств в виде рентгеновских аппаратов.
- РАДИОПРОТЕКТОРЫ - КОМПЛЕКСОНЫ - АДАПТОГЕНЫ - АДСОРБЕНТЫ
Цистамина гидрохлорид РС1 — радиопротектор быстрого действия. Принимается за 30—40 минут до планируемого облучения. Однократный приём 6 таблеток. В этом случае длительность переносимого радиовоздействия до двух часов.
Индралин Б190 — табельный радиопротектор. Входит в состав аптечек людей, работающих на АЭС. Выпускается в виде таблеток. Должен применяться за 15—20 минут до облучения. Менее токсичный препарат. Можно принимать 5—6 раз.
