Радиационная безопасность.

Эквивалентная доза H рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы D_i на специальный коэффициент— взвешивающий коэффициент K_i для излучения i-го типа (табл.23.2):

.

Таблица 23.2

Значения взвешивающего коэффициента для излучения i-го типа

Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр. 1 Зв = 100 бэр.

Радиация различно воздействует на жизненно важные органы человека. Для оценки ущерба его здоровью в условиях равномерного облучения всего тела введено понятие эффективной эквивалентной дозы Е_эфф.

Эффективная доза E_эфф − величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы H_i во всех органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты r_i для органов или тканей, т.е. E_эфф = .

Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется взвешивающим коэффициентом r_i для i-го органа или ткани (табл.23. 3). Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий взвешивающийкоэффициент для i-го органа или ткани и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма:

E_эфф = .

Единицей измерения эффективной дозы в СИ является зиверт (Зв).

Таблица 23.3

Значения взвешивающегокоэффициента для отдельных органов

Значения взвешивающегокоэффициента устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу. Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы.

Биологическое действие ионизирующих излучений и способы защиты от них.Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический.

При соматическом эффекте последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом – у его потомства. Соматические эффекты могут быть ранними или отдалёнными. Ранние возникают в период от нескольких минут до 30–60 суток после облучения. К ним относят покраснение и шелушение кожи, помутнение хрусталика глаза, поражение кроветворной системы, лучевая болезнь.

Острая лучевая болезнь развивается при кратковременном облучении всего организма, при получении им дозы от 1 до 100 и более грей (Гр) за 1–3 дня. Летальным исходом, как правило, заканчиваются случаи, в которых организм получил более 10 Гр за 1–3 дня. При получении дозы до 10 Гр развивается острая лучевая болезнь 4-х степеней тяжести. Острая лучевая болезнь легкой степени тяжести развивается при воздействии излучения в дозе 1–2.5 Гр. Первичная реакция (первые 2–3 дня) – головокружение, тошнота. Латентный период (около 1 месяца) – постепенное снижение первичных признаков. Восстановление полное.

Острая лучевая болезнь средней степени тяжести развивается при воздействии излучения в дозе 2.5–4 Гр. Первичная реакция (первые 1–2 часа) головокружение, тошнота, рвота. Латентный период (около 25 дней) – наличие изменения слизистых оболочек, инфекционных осложнений, возможен летальный исход.

Острая лучевая болезнь тяжелой степени развивается при воздействии излучения в дозе 4–10 Гр. Первичная реакция (первые 30–60 минут) – головная боль, повторная рвота, повышение температуры тела. Латентный период (около 15 дней) – инфекционные поражения, поражения слизистых оболочек, лихорадка. Частота летальных исходов выше, чем при средней степени тяжести. Острая лучевая болезнь крайне тяжелой степени развивается при воздействии излучения в дозе более 10 Гр. Летальный исход почти неизбежен.

Лечение острой лучевой болезни заключается во введении в организм антибиотиков, с целью предотвратить инфекционные осложнения, введении в организм донорских тромбоцитов, пересадке костного мозга. Хроническая лучевая болезнь возникает при ежедневном получении дозы в 0.005 Гр. Наблюдается развитие различных заболеваний, связанных с дисфункцией желез внутренней секреции, нарушение артериального давления. Профилактика хронической лучевой болезни заключается в неукоснительном соблюдении принятых норм радиационной безопасности.

В таблице 23.4 приведен перечень наиболее часто встречающихся природных радионуклидов и радиоактивных элементов, образующихся в процессе работы атомного реактора, а также указаны некоторые методы защиты от радиоактивного излучения.

Таблица 23.4

Перечень природных радионуклидов и радиоактивных отходов атомных реакторов

Таким образом, радиоактивное излучение всех видов оказывает очень сильное биологическое воздействие на живые организмы, вызывая возбуждение и ионизацию атомов и молекул, входящих в состав живых клеток. Под действием ионизирующей радиации разрушаются сложные молекулы и клеточные структуры, что приводит к лучевому поражению организма. Поэтому при работе с любым источником радиации необходимо принимать всевозможные меры по радиационной защите людей, которые могут попасть в зону действия излучения.

Однако человек может подвергаться действию ионизирующей радиации и в бытовых условиях. Серьезную опасность для здоровья человека может представлять инертный, бесцветный, радиоактивный газ радон. Как видно из схемы, изображенной на рис. 8.3, радон ( ) является продуктом α-распада радия ( ) и имеет период полураспада T = 3,82 сут. Радий в небольших количествах содержится в почве, в камнях, в различных строительных конструкциях. Несмотря на сравнительно небольшое время жизни, концентрация радона непрерывно восполняется за счет новых распадов ядер радия, поэтому радон может накапливаться в закрытых помещениях. Попадая в легкие, радон испускает α-частицы и превращается в полоний который не является химически инертным веществом. Далее следует цепь радиоактивных превращений серии урана (рис. 23.3). По данным Американской комиссии радиационной безопасности и контроля, человек в среднем получает 55 % ионизирующей радиации за счет радона и только 11 % за счет использования радиоактивных препаратов в медицине. Вклад космических лучей составляет примерно 8 %. Общая доза облучения, которую получает человек за жизнь, во много раз меньше предельно допустимой дозы, которая устанавливается для людей некоторых профессий, подвергающихся дополнительному облучению ионизирующей радиацией.

Контрольные вопросы

1. Как и во сколько раз изменится число ядер радиоактивного вещества за время, равное трем периодам полураспада?

2. По какому закону изменяется со временем активность нуклида?

3. Как изменится положение химического элемента в таблице Менделеева после двух a-распадов ядер его атомов? в результате последовательных одного a-распада и двух b^--распадов?

4. Как объясняется a-распад на основе представлений квантовой теории?

5.Как объясняется непрерывность энергетического спектра b-частиц?

6. Изменится ли химическая природа элемента при испускании его ядром g-кванта?

7. Какие явления сопровождают прохождение g-излучения через вещество?

8. В чем суть эффекта Мёссбауэра? Каковы его возможные применения?

9. Запишите схему e-захвата. Что сопровождает e-захват? В чем его отличие от b^± − распадов?

10. Чем объяснить выброс нейтрино (антинейтрино) при b^± - распадах?