- Радионуклиды подразделяются на
- Период полураспада наиболее распространенных биологически значимых радионуклидов
- Характеристика видов ионизирующих излучений Ионизирующие излучения делят на корпускулярные и электромагнитные (фотонные). Корпускулярные ионизирующие излучения.
- Электромагнитные ионизирующие излучения.
- Единицы радиоактивности и дозы облучения Активность
- Поглощенная доза
- Естественные и техногенные источники ионизирующего излучения 1) Естественные источники ИИ Естественный фон излучения
- Источники ИИ внеземного происхождения
- Внутренние источники облучения человека
- Содержание естественных радионуклидов в теле человека.
- 2) Техногенные источники ионизирующего излучения
- Основные источники облучения населения и обусловленные ими эффективные эквивалентные дозы
- Источники облучения Вклад в эф.экв.дозу, % Эф. экв. доза мкЗВ/год
- Оценка радиационной обстановки Радиационная обстановка
- Нормирование радиационного фактора.
Медицина катастроф.Методпособие к лабор. Учебнометодическое пособие для студентов Пятигорск 2010 ббк удк ф учебнометодическое пособие для студентов
 Скачать 1.18 Mb.
|
Часть 2.РАДИАЦИОННЫЕ ПОРАЖЕНИЯ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ2.1.Основы радиобиологии, биологическое действие ионизирующих излученийПроцесс спонтанного перехода атомных ядер из менее устойчивого состояния в более устойчивое называется радиоактивностью. При этом происходит самопроизвольное превращение (распад) неустойчивых атомных ядер одних химических элементов в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений. Каждый акт распада ведёт к высвобождению энергии, которая передаётся в виде излучения, способного ионизировать атомы вещества. Излучение, которое создаётся при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков, называется ионизирующим излучением (ИИ). Атомы (нуклиды), являющиеся источниками ИИ, называются радиоактивными (радионуклидами). Радионуклиды, имеющие одинаковое количество изотопов, но разное количество нейтронов, называются радиоизотопами. Время, в течение которого распадается половина всех атомов данного радионуклида, называется периодом полураспада (Т1/2). Период полураспада для каждого радионуклида – величина постоянная и не может быть изменена никакими внешними воздействиями. По истечении периода полураспада остаётся половина первоначального числа радиоактивных ядер, по истечении двойного периода – ¼ первоначального числа атомов и т.д. Период полураспада различных радионуклидов изменяется в широких пределах: от 10-7 сек. до 1011 лет. Радионуклиды подразделяются на:
Период полураспада наиболее распространенных биологически значимых радионуклидов
Характеристика видов ионизирующих излучений Ионизирующие излучения делят на корпускулярные и электромагнитные (фотонные). Корпускулярные ионизирующие излучения. Альфа – частицы (-частицы) – поток положительно заряженных, относительно тяжелых частиц (ядра атомов гелия, содержащие 2 протона и 2 нейтрона). Движутся со скоростью 20 тыс. км/с, обладают малой проникающей способностью, величина пробега частиц в воздухе- несколько см, поглощаются листом бумаги. Плотность ионизации атомов и молекул высокая, сверхопасны при попадании внутрь организма. Бета - частицы (-частицы) – поток электронов или позитронов (положительных электронов). Проникающая способность их значительно выше, чем - частиц, величина пробега - от нескольких см до нескольких метров в зависимости от энергии. Поглощается слоем алюминия до 5 мм. Плотность ионизации в 1000 раз меньше, чем у - частиц. Опасны при попадании внутрь организма. Внешнее облучение при контактном загрязнении воздействует на кожные покровы. Нейтроны (n) – поток частиц без электрического заряда. Нейтроны обладают огромной проникающей способностью. В зависимости от энергии делятся на: холодные, теплые, промежуточные, быстрые, сверхбыстрые. Плотность ионизации высокая и зависит от энергии. Под действием нейтронов стабильные элементы могут становиться радиоактивными. Быстрые нейтроны наиболее эффективно замедляются веществами с малым атомным номером (водородсодержащими веществами, парафином, водой, бетоном, пластмассами). Для поглощения тепловых нейтронов используются материалы, содержащие бор и кадмий (борная сталь, борный графит, сплав кадмия со свинцом). Протоны (p) – поток положительно заряженных ядер водорода. При одинаковой энергии с - и - частицами протоны занимают промежуточное положение между ними по проникающей и ионизирующей способности. Электромагнитные ионизирующие излучения. Гамма-излучение (-излучение) – поток электромагнитных волн (квантов) высокой энергии, который распространяется со скоростью света на несколько сотен метров. Характерна высокая проникающая способность, плотность ионизации меньше, чем у корпускулярных видов излучения. Поглощается бетоном, свинцом, сталью. Рентгеновское излучение – поток электромагнитных волн (квантов). Испускается при торможении быстрых электронов в специальных рентгеновских трубках или при переходе электронов с внешних электронных оболочек атома на внутренние при ядерных превращениях. Проникающая способность и плотность ионизации приравнивается к - излучению. При распаде большинства радионуклидов одновременно испускаются потоки -,-,-излучения. Но имеются отдельные радионуклиды, являющиеся источниками только - излучения (радон-222, плутоний-239), или только - излучения (стронций-90). Все виды ИИ не видимы, без цвета, вкуса, запаха, вызывают: возбуждение атомов при переходе электронов с нижних оболочек на верхние, ионизацию атомов и молекул (образование положительно и отрицательно заряженных частиц-ионов). Радионуклиды могут быть источниками внешнего и внутреннего излучения. Внешнее облучение (равномерное и неравномерное) – облучение тела от находящегося вне его источников ИИ. Внутреннее облучение – облучение тела от находящихся внутри него источников ИИ (инкорпорированных радионуклидов). Контактное или аппликационное облучение – облучение кожных покровов и слизистых от осевших на них радиоактивных веществ. Биологическая активность разных видов ИИ неодинакова. Она зависит от плотности ионизации при пробеге частиц в веществе. Для сопоставления биологического действия различного вида ИИ введено понятие “относительная биологическая эффективность” (ОБЭ). Под ОБЭ излучения понимают его относительную (по сравнению с рентгеновским или излучением) способность при заданной поглощенной дозе вызывать лучевое поражение определенной степени тяжести. ОБЭ рентгеновского и - излучений принимают равным 1, альфа–частиц-20, протонов-5, нейтронов - от 5до20 в зависимости от энергии. Единицы радиоактивности и дозы облучения Активность – мера радиоактивности какого-либо радионуклида. Характеризуется числом радиоактивных распадов за единицу времени. Чем больше радиоактивных превращений, тем выше радиоактивность. В системе СИ в качестве единицы активности выбран Беккерель (Бк), равный одному распаду в секунду. Внесистемная величина активности – Кюри (Кu). 1 Ku = 3,7*1010 распадов/сек=3,7*1010Бк. Именно такое число распадов происходит в 1г радия-226, первого вещества, на котором были изучены законы радиоактивного распада. Активность 1г чистого радия близка к 1Кюри. Единицы удельной активности (активность, отнесенная к весу, объему, площади) применяются для определения содержания радионуклидов в объектах внешней среды: в воде – Бк/л; в пищевых продуктах – Бк/кг; в лекарственных растениях – Бк/кг; в воздухе – Бк/м3; при радиоактивном загрязнении территории – Бк/м2 (Кюри/км2). Все ИИ обладают энергией и передают её среде (воздуху, воде, тканям человеческого организма). Величина энергии ИИ, переданная веществу, называется дозой. Имеется несколько понятий дозы ионизирующего излучения. Экспозиционная доза – энергия ИИ, регистрируемая в малом объеме воздуха. Внесистемная единица экспозиционной дозы – Рентген (Р). 1 Рентген – это такая экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучения, при которой в 1см3 атмосферного воздуха при t=0С и атмосферном давлении 760мм.рт.ст. число образовавшихся пар ионов составляет 2 миллиарда пар ионов (одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака). Экспозиционная доза в единицу времени называется мощностью экспозиционной дозы и измеряется в Р/ч, мР/ч, мкР/ч. В системе СИ единица экспозиционной дозы называется Кулон/кг 1Р=2,58*10-4Кл/кг. Ионизирующее излучение, проходя сквозь живые организмы, передают свою энергию тканям и клеткам. Это явление отражает понятие “поглощенная доза”. Поглощенная доза– средняя энергия, переданная ИИ веществу определённой массы. Внесистемная единица поглощенной дозы называется рад. 1 рад – это такая единица поглощенной дозы, когда в 1г вещества поглощается 100 эрг энергии, т.е. 1рад=100эрг/г. В системе СИ единица поглощенной дозы называется Грей. 1Грей (Гр)=1Дж/кг. 1Гр=100рад. Поглощенная доза, образуемая в веществе в единицу времени, называется мощностью поглощенной дозы, и измеряется в: Рад/ч или Гр/ч, мГр/ч и т.д. В связи с тем, что разные виды ИИ обладают большей или меньшей биологической активностью введено понятие эквивалентная доза. Эквивалентная доза равна поглощенной дозе, умноженной на взвешивающий коэффициент для данного вида излучения. Для гамма - и рентгеновского излучения поглощенная и эквивалентная доза равны, т.к. взвешивающий коэффициент для этих видов излучений равен 1. Для альфа излучения, осколков деления тяжелых ядер, нейтронов с энергией 100 кЭВ-2мЭВ эквивалентная доза будет в 20 раз больше, чем поглощенная доза, т.е. поглощенная доза будет приводить к более тяжелым последствиям, чем такая же доза гамма - или рентгеновского излучения. Внесистемная единица эквивалентной дозы называется Бэр – биологический эквивалент рентгена. Единица эквивалентной дозы в системе СИ – Зиверт и его производные мЗВ, мкЗВ. 1 Зв = 100 бэр. Эквивалентная доза в единицу времени называется – мощностью эквивалентной дозы, и выражается в: БЭР/ч (ЗВ/ч). Разные органы и ткани организма обладают не одинаковой радиочувствительностью. Наиболее радиочувствительны: гонады (взвешивающий коэффициент=0,20), красный костный мозг, лимфатическая ткань, толстый кишечник, легкие, желудок (взвешивающий коэффициент = 0,12), наименее радиочувствительны: костная и нервная ткани (взвешивающий коэффициент = 0,01). Эту закономерность отражает понятие “эффективная доза”. Эффективная доза – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты. Единицей эффективной дозы приняты Зиверт и его производные. Естественные и техногенные источники ионизирующего излучения 1) Естественные источники ИИ Естественный фон излучения – эквивалентная доза ИИ, создаваемая космическим излучением и излучением естественно распределенных радионуклидов в поверхностных слоях Земли, приземной атмосфере, продуктах питания, воде и организме человека. Естественная радиация входит в состав постоянно действующих физических факторов, в которых возникла и продолжает эволюционировать жизнь на Земле. Естественные (природные) источники ИИ подразделяются на: - внешние источники внеземного происхождения (космическое излучение); - внешние источники земного происхождения (радионуклиды, присутствующие в земной коре); - внутренние источники (радионуклиды естественного происхождения, содержащиеся в воде, воздухе, продуктах питания и организме человека). Источники ИИ внеземного происхождения. Космическое излучение представляет собой поток ядерных частиц огромной энергии, приходящих на земную поверхность из Галактики со скоростью близкой к скорости света. Это так называемое первичное космическое излучение. Оно состоит из протонов (92%), альфа частиц (7%), ядер атомов лития, бериллия, углерода, азота, кислорода (1%). Интенсивность первичного космического излучения периодически изменяется вследствие 11-летнего периода солнечной активности. Наблюдаются редкие, но очень сильные возрастания интенсивности во время мощных вспышек на солнце. При падении космических частиц на поверхность Земли происходит их взаимодействие с атомами и молекулами атмосферы. Возникает вторичное космическое излучение, состоящее из электронов, нейтронов, фотонов, мезонов. Интенсивность его увеличивается с высотой над уровнем моря (при подъеме с 4 до 12 км наблюдается 20-ти кратное увеличение) и по мере приближения к полюсам. Ионизирующее излучение от рассеянных во внешней среде природных радионуклидов. Природные радионуклиды (более 300) широко распространены во внешней среде. Условно они разделяются на 3 группы. 1.Радиоактивные изотопы, входящие в состав радиоактивных семейств, родоначальниками которых являются уран-238, торий-232 и актиний-235. В радиоактивных семействах образуется 45 радионуклидов с периодами полураспада от 3*10-7сек. до 2,5*105 лет. 2. Генетически не связанные с ними радиоактивные элементы: калий - 40 с Т1/2 = 1,3*109 лет, кальций - 48 с Т1/2 = 2*1016 лет, рубидий - 87 с Т ½ = 6,2*1010 лет. 3. Радиоактивные изотопы, непрерывно возникающие на Земле в результате ядерных реакций под воздействием космических лучей. Наиболее важные из них это: углерод-14 Т ½ = 5730 лет, тритий-3 Т ½ =12,3 года. Главным источником поступления во внешнюю среду естественных радионуклидов являются горные породы, происхождение которых неразрывно связано с включением в их состав всех радиоактивных элементов, возникающих в период формирования и развития планеты. Средние значения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения от земной поверхности составляют 0,1-0,3 мкЗВ/ч (10-30 мкР/ч). В отдельных районах мира естественный радиационный фон намного выше. Существует 5 основных населенных мест на нашей планете, где существенно увеличен уровень естественной радиации - это Бразилия, Франция, Индия, Египет, остров Нице в Тихом океане. Внутренние источники облучения человека. Радиоактивность растительного и животного мира в т.ч. и человека обусловлена практически всеми теми же радиоактивными изотопами, которые встречаются в природе. Уровень содержания радионуклидов в растительных и животных организмах зависит от их концентрации в окружающей среде (почве, воде, пищевых продуктах, атмосферном воздухе). Содержание естественных радионуклидов в теле человека. Основным дозообразующим радионуклидом внутреннего облучения является калий-40. При ингаляционном облучении большая часть внутреннего облучения обусловлена продуктами распада урана и тория – тороном и особенно радоном-222. Эти радиоактивные альфа излучающие газы при распаде образуют большое количество дочерних продуктов, облучающих в основном легкие. Средняя концентрация радона в воздухе вне помещений колеблется от 0,1 до 10 БК/м3 (в среднем 3,5 БК/м3 ). В зданиях при неблагоприятных условиях (подвальные помещения, плохая вентиляция) концентрация радона может быть выше, достигая тысяч Беккерелей/м3 , при нормируемой величине не более 200 БК/м3. Имеются территории с высоким природным содержанием радона в почве (Швеция, Россия – Карелия, Алтайский край, Северный Кавказ). 2) Техногенные источники ионизирующего излучения В настоящее время облучение населения планеты повышается в результате техногенного изменения радиационного фона. Это связано с широким применением источников ИИ в медицине, науке, промышленности, сельском хозяйстве. К настоящему времени известно свыше 900 радиоизотопов, полученных искусственным путем. Особое значение приобрели лучевые воздействия на население при рентгенологических исследованиях, лучевой терапии онкологических заболеваний, при радиоизотопных диагностических исследованиях (например, радиоиммунный анализ). Содержание радионуклидов в воздухе, воде, почве повышается в результате сжигания минерального топлива, переработки минералов, широкого использования в сельском хозяйстве удобрений. Источником внешнего облучения стало так же применение различного рода электронных приборов. При эксплуатации атомных электростанций (АЭС) на всех этапах добычи и переработки урана, выработки электроэнергии в реакторах и при захоронении радиоактивных отходов в биосферу выбрасываются короткоживущие радиоизотопы йода, и долгоживущие тритий, цезий, кобальт, стронций, благородные радиоактивные газы – аргон, ксенон, криптон. В условиях нормальной эксплуатации выбросы АЭС незначительны, при радиационных авариях могут быть колоссальными. Испытание ядерного оружия в атмосфере, начавшееся в 1945г и интенсифицированное в 1954-1958, 1961-1963гг., вызвали глобальное загрязнение биосферы Земли долгоживущими радионуклидами: углеродом-14, тритием, цезием-137, церием-95, стронцием-90. Пикового значения облучение достигло в 1963г, когда оно составляло 7% среднего годового облучения от природных источников. Вследствие загрязнения внешней среды стронций-90 и цезий 137 обнаруживаются в организме у всех жителей планеты. Доза облучения жителей в Северном полушарии выше, чем в Южном. После подписания в 1963г Московского договора о запрещении испытаний ядерного оружия в 3-х средах происходит постепенное снижение содержания искусственных радионуклидов. В настоящее время оно составляет менее 1%. Основные источники облучения населения и обусловленные ими эффективные эквивалентные дозы
Суммарная доза от естественных и техногенных источников составляет 4,2 мЗв/год, причем наибольший вклад приходится на естественный фон и медицинскую рентгендиагностику. Оценка радиационной обстановки Радиационная обстановка - совокупность условий, возникающих в результате загрязнения местности, приземного слоя атмосферы и водоисточников радиоактивными веществами, оказывающими влияние на аварийно-спасательные работы и жизнедеятельность населения. Оценка радиоактивной опасности проводится: - путем прогнозирования с помощью данных о выбросе, справочных таблиц; - по данным радиационной разведки: измеряются уровни ионизирующего излучения, степень загрязнения местности, воды, пищевых продуктов. По опыту Чернобыля установлено, что уровень радиации снижается: за первые сутки - в 2 раза, за месяц - в 5 раз, за квартал - в 11 раз, за полгода - в 40 раз, за год - в 85 раз. При ядерных взрывах при 7-ми кратном увеличении времени уровень радиации уменьшается в 10 раз за счет распада короткоживущих РВ. Для измерения величины ионизирующего излучения используются в основном следующие виды измерений: дозиметрические, радиометрические, спектрометрические. В состав приборов входят: детектор, ФЭУ, шкала прибора, градуированная в необходимых единицах. Нормирование радиационного фактора. Для ограничения облучения населения от естественных и техногенных источников ИИ, а также при радиационных авариях введено нормирование. Основными документами являются: Федеральный Закон РФ “О радиационной безопасности населения” №3 – ФЗ от 09.01.96г. и Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). В соответствии с этими документами допустимая эффективная доза в мирное время составляет: -для персонала (лиц непосредственно работающих с источниками ИИ) - 20мЗВ в год в среднем в течение 5 лет, но не более 50мЗВ в год, при ликвидации аварии - не более 200мЗВ в год; облучение эффективной дозой свыше 200мЗВ в год является потенциально опасным; -для населения - 1мЗВ в год в среднем за 5 лет, но не более 5мЗВ в год. В условиях чрезвычайной обстановки при применении ядерного оружия воздействию радиационного фактора будут подвергаться большие контингенты людей в дозах, значительно превышающих допустимые для мирного времени. В подобной ситуации критерием радиационной безопасности является сохранение трудоспособности населения. В чрезвычайных ситуациях допустимые дозы составляют: однократное облучение (1-4 дня) – 75 рентген (50 Р за счет внешнего гамма излучения, 15 Р за счет внутреннего облучения, 10 Р – резерв); месячное – 100 Р; квартальное – 200Р; годовое – 300Р. Уровень острого облучения, при котором необходимо срочное вмешательство: все тело – 1Гр, гонады – 2 Гр, хрусталик глаза – 2 Гр, щитовидная железа – 5Гр, легкие – 6Гр. В санитарной обработке нуждаются пострадавшие, у которых мощность дозы на открытых участках кожи составила выше 15мР/ч и не имеющие противопоказаний. При нормировании облучения населения (внешнего, внутреннего, отдельных органов) при авариях на АЭС и других радиационных объектах, исходят из масштабности аварии (вида и количества выброшенных радиоизотопов во внешнюю среду). Введение нормативов для населения является компетенцией Минздрава РФ. |