РАДИОАКТИВНОСТЬ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ВЕЛИЧИНЫ

med-shop.ru
(495)953-7312; (495)953-7358; моб.(+7-903)725-9048
ГЛАВНАЯ	КАТАЛОГИ	ИНТЕРНЕТ-МАГАЗИН	ЗАКАЗ ТОВАРА	О ФИРМЕ	КООРДИНАТЫ	КОНТАКТЫ	FAQ

РАДИОАКТИВНОСТЬ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ВЕЛИЧИНЫ.

1. РАДИОАКТИВНОСТЬ.

Радиоактивность и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали во Вселенной постоянно. Радиоактивные материалы практически повсеместно встречаются на Земле, и даже в живой ткани присутствуют в небольших количествах радиоактивные вещества.
Самое неприятное свойство радиоактивного (ионизирующего) излучения - его воздействие на ткани живого организма, поэтому необходимы соответствующие измерительные приборы, которые предоставляли бы оперативную информацию для принятия полезных решений до того, когда пройдет определенное время и проявятся нежелательные или даже губительные последствия.
Особенностью ионизирующего излучения является и то, что его воздействие живой организм может ощущаться лишь спустя некоторое время.

2. ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Любая среда состоит из мельчайших нейтральных частиц - атомов, которые состоят из положительных ядер и окружающих их отрицательных электронов. Ядро атома состоит из нескольких элементарных частиц - протонов и нейтронов, удерживаемых ядерными силами.
Ионизирующее излучение возникает при распаде нуклида вещества. Часто нестабильный нуклид оказывается в возбужденном состоянии и при этом испускание частицы не приводит к полному снятию возбуждения; тогда он выбрасывает порцию энергии в виде гамма-излучения (гамма - кванта). Как и в случае рентгеновских лучей (отличающихся от гамма - излучения только частотой), при этом не происходит испускания каких-либо частиц. Весь процесс самопроизвольного распада нестабильного нуклида называется радиоактивным распадом, а сам нуклид - радионуклидом.
Различные виды ионизирующих излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают различной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.
Альфа - излучение, задерживается небольшими препятствиями, например, листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие альфа - частицы, не попадут внутрь организма. Пути проникновения могут быть разными: через открытую рану, с пищей, водой или с вдыхаемым воздухом или паром. В этом случае они становятся чрезвычайно опасными.
Бета - частица обладает большей проникающей способностью: она проходит в ткани организма на глубину один - два сантиметра и более, в зависимости от величины энергии.
Проникающая способность гамма - излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.
Ионизирующее излучение характеризуется рядом измеряемых энергетических величин. Однако, эти энергетические величины не отражают физиологическое воздействие ионизирующего излучения на живые ткани организма, субъективны и для разных людей различны. Поэтому используются усредненные величины.
Источники радиации бывают искусственными, созданными человеком, и естественными, присутствующими в природе, и не зависящими от человека. Полностью освободиться от воздействия естественных источников радиации космического и земного происхождения практически невозможно.
Опасность ионизирующего излучения ожидает человека не только из окружающей среды, т.е. при внешнем облучении, но внутри него самого, если источники ионизирующего излучения попали при дыхании, питье воды и потреблении пищи внутрь. Такое облучение называется внутренним.
Установлено, что из всех естественных источников радиации наибольшую опасность представляет радон - невидимый тяжелый газ без вкуса и запаха. Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация существенно различается для различных точек земного шара. Основное излучение от радона человек получает, находясь в закрытом, изолированном, непроветриваемом помещении. Просачиваясь через фундамент и пол из грунта или, реже, высвобождаясь из стройматериалов, радон накапливается в помещении.
Самые распространенные стройматериалы - дерево, кирпич и бетон - выделяют относительно немного радона. Гораздо большей удельной радиоактивностью обладают гранит, пемза, изделия из глиноземного сырья, фосфогипса. Еще один, как правило менее важный, источник поступление радона в жилые помещения представляет собой вода из глубоких источников и природный газ. Концентрация радона в обычно используемой воде чрезвычайно мала, но вода из глубоких колодцев или артезианских скважин содержит много радона. Но основная опасность исходит вовсе не от питья воды, даже при высоком содержании в ней радона т.к. люди потребляют большую часть воды в составе пищи и в виде горячих напитков, а при кипячении воды радон практически полностью улетучивается. Гораздо большую опасность представляет попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, что чаще всего происходит в полностью изолированных, непроветриваемых помещениях.
Природный газ может содержать значительные концентрации радона, который проникает в него под землей. При переработке и храниии газа перед поступлением его к потребителю большая часть радона улетучивается, но концентрация радона в помещении может заметно возрасти, если кухонные плиты и другие нагревательные газовые приборы не снабжены вытяжкой.
Проблема радона особенно важна для малоэтажных домов с тщательной герметизацией помещений.
Другие источники радиации, представляющие опасность, созданы самим человеком. Оказалось, что наряду с опасным для человека характером, радиацию можно поставить на службу человеку. Радиоактивные источники широко применяются в медицине, промышленности, сельском хозяйстве, химии, науке и т.д.
Источниками искусственной радиации служат созданные с помощью ядерных реакторов и ускорителей искусственные радионуклиды, пучки нейтронов и заряженных частиц. Их называют техногенными источниками ионизирующего излучения.
Особое место по своему воздействию на человека стоят испытания ядерного оружия, аварии на АЭС и ядерных реакторах и результаты их работы, проявляющиеся в радиоактивных выбросах, осадках и радиоактивных отходах. При выпадении радиоактивных осадков на поверхность Земли радиация может попасть внутрь человеческого организма непосредственно с пылью, водой и продуктами питания.

3. ИЗМЕРЕНИЕ РАДИАЦИИ.

Повреждений, вызванных в живом организме ионизирующим излучением, будет тем больше, чем больше энергии излучение передаст тканям. Количество этой энергии называется дозой, по аналогии с любым веществом поступающим в организм и полностью им усвоенным. Дозу излучения организм может получить независимо от того, находится ли излучающий радионуклид вне организма или внутри него.
Количество энергии излучения, поглощенное облучаемыми тканями организма, в пересчете на единицу массы называется поглощенной дозой и измеряется в Греях. Однако, эта величина не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозе альфа - излучение гораздо опаснее (в несколько раз) бета или гамма-излучения. Пересчитанную в соответствии с опасностью излучения дозу называют эквивалентной дозой. Эквивалентная доза измеряется в единицах называемых Зивертами.
Следует учитывать также, что одни части тела более чувствительны, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения, возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения человека следует учитывать с различными коэффициентами. Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу, отражающую суммарный эффект облучения для организма; она также измеряется в Зивертах.

4. КОЭФФИЦИЕНТЫ РАДИАЦИОННОГО РИСКА

Ионизирующее излучение может оказывать следующие воздействия на ткани живого организма: Заряженные частицы. Проникающие в ткани альфа- и бета-частицы теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, около которых они проходят. Гамма-излучение и рентгеновское излучение передают свою энергию веществу несколькими способами, которые в конечном счете также приводят к электрическим взаимодействиям.
Электрические взаимодействия.
После того, как ионизирующее излучение достигнет соответствующего атома в ткани организма, от этого атома отрывается электрон. Этот электрон заряжен отрицательно, поэтому оставшаяся часть атома, исходно считавшегося нейтральным, становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией. Оторвавшийся электрон может далее ионизировать другие атомы.
Физико-химические изменения.
Свободный электрон также, как и свободный атом долго не могут пребывать в таком состоянии. В течение очень короткого времени они участвуют в сложной цепи реакций, результатом которых является образование новых молекул. В процессе этих реакций могут образовываться чрезвычайно реакционноспособные молекулы, такие, как "свободные радикалы".
Химические изменения.
Образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с другими молекулами через цепочку реакций. Они могут вызвать модификацию важных в биологическом отношении молекул, ответственных за нормальное функционирование клетки.
Биологические эффекты.
Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной как гибели клеток, так и патологических изменений в них.

4. ДОЗЫ РАДИАЦИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ

Поглощенная доза - энергия ионизирующего излучения, поглощенная облучаемым телом ( тканями организма), в пересчете на единицу массы.
Эквивалентная доза - поглощенная доза, умноженная на коэффициент, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма.
Эффективная эквивалентная доза - эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий различную чувствительность различных тканей к облучению.

5. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИОАКТИВНОСТИ

Беккерель (Бк, Вq); Кюри (Ки, Си)	1 Бк=1 распад в сек. 1 Ки=3,7х10¹⁰Бк	Единицы активности радионуклида. Представляют собой число распадов в единицу времени
Грей (Гр, Gy); Рад (рад, rad)	1 Гр=1 Дж/кг 1 рад=0.01 Гр	Единицы поглощенной дозы. Представляют собой количество энергии ионизирующего излучения поглощенное единицей массы какого-либо физического тела, например тканями организма
Зиверт (3в, Sv) Бэр (бэр, rem) -"биологический эквивалент рентгена"	1Зв = 1Гр = 1 Дж/кг (для бета и гамма) 1 мк Зв=1/1000000 Зв 1 бэр=0,01Зв=10 мЗв	Единицы эквивалентной дозы. Представляют собой единицу поглощенной дозы, умноженную на коэффициент учитывающий неодинаковую радиационную опасность разных видов ионизирующего излучения.
Грей в час (Гр/ч); Зиверт в час (Зв/ч); Рентген в час (Р/ч)	1 Гр/ч=1 Зв/ч=100 Р/ч (для бета и гамма) 1 мк3в/ч=1 мкГр/ч=100мкР/ч 1 мкР/ч=1/1000000 Р/ч	Единицы мощности дозы. Представляют собой дозу полученную организмом за единицу времени

6. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ

По заключению Международной комиссии по радиационной защите вредные эффекты могут наступать при эквивалентных дозах не менее 1,5 Зв/год (150 бэр/год), а в случаях кратковременного облучения - при дозах выше 0,5 Зв (50 бэр).
Когда облучение превышает некоторый порог, возникает лучевая болезнь. Различают хроническую и острую (при однократном массивном воздействии) формы этой болезни. Острую лучевую болезнь по тяжести подразделяют на четыре степени, начиная от дозы 1-2 Зв (100-200 бэр, 1-я степень) до дозы более 6 Зв (600 бэр, 4-я степень). Четвертая степень может закончиться смертью.
Дозы, получаемые в обычных условиях, ничтожны по сравнению с указанными. Мощность эквивалентной дозы, создаваемой естественным излучением, колеблется от 0,05 до 0,2 мкЗв/ч, т.е. от 0,44 до 1,75 мЗв/год (44-175 мбэр/год).
При медицинских диагностических процедурах - рентгенографии и т.п. - человек может получить еще примерно 1,4 мЗв/год.
Поскольку в кирпиче и бетоне в небольших дозах присутствуют радиоактивные элементы, доза возрастает еще на 1,5 мЗв/год. Наконец, из-за выбросов современных тепловых электростанций, работающих на угле, и при полетах на самолете человек получает до 4 мЗв/год. Итого существующий фон может достигать 10 мЗв/год, но в среднем не превышает 5 мЗв/год (0,5 бэр/год).
Такие дозы совершенно безвредны для человека. Предел дозы в добавление к существующему фону для ограниченной части населения в зонах повышенной радиации установлен 5 мЗв/год (0,5 бэр/год), т.е. с 300 - кратным запасом. Для персонала, работающего с источниками ионизирующих излучений, установлена предельно допустимая доза 50 мЗв/год (5 бэр/год), т.е. 28 мкЗв/ч при 36-часовой рабочей неделе.
Согласно гигиеническим нормативам допустимые уровни мощности дозы при внешнем облучении всего тела от техногенных источников для помещения постоянного пребывания лиц из персонала - 10 мкГр/ч, для жилых помещений и территории, где постоянно находятся лица из населения - 0,1 мкГр/ч (0,1 мкЗв/ч, 10 мкР/ч).

7. МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ И ИЗМЕРЕНИЯ.

Существуют различные методы регистрации и дозиметрии: ионизационный, связанный с прохождением ионизирующего излучения в газах; полупроводниковый, в котором газ заменен твердым телом; сцинтиляционный; люминесцентный; фотографический. Эти методы положены в основу работы дозиметров. Среди газонаполненных датчиков ионизирующего излучения можно отметить ионизационные камеры, камеры деления, пропорциональные счетчики и счетчики Гейгера-Мюллера. Последние относительно просты, наиболее дешевы, некритичны к условиям работы и получили наибольшее распространение в бытовых детекторах-индикаторах радиоактивности.

По материалам фирмы "Кварта-Рад"