Ионизирующее излучение

Содержание
  1. Радиация – доступным языком
  2. Опасность РАДИАЦИИ реальная и мнимая
  3. Ионизирующее излучение
  4. Источники радиации
  5. ВОЗДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ТКАНИ ОРГАНИЗМА
  6. Заряженные частицы
  7. Электрические взаимодействия
  8. Физико-химические изменения
  9. Химические изменения
  10. Биологические эффекты
  11. ЧЕМ ИЗМЕРЯЮТ РАДИАЦИЮ
  12. Ионизирующее излучение, последствия для здоровья и защитные меры
  13. Ионизирующие излучения
  14. Ионизирующее облучение: происхождение и виды воздействия
  15. Понятие ионизирующего излучения
  16. История происхождения
  17. Виды воздействия
  18. Основные источники
  19. Способы измерения
  20. Как распознать
  21. Влияние излучения на здоровье человека
  22. Область применения ионизирующего излучения
  23. Программа от ВОЗ
  24. Что такое ионизирующее излучение?
  25. Виды ионизирующих излучений
  26. Корпускулярное ИИ состоит из частиц вещества – элементарных частиц и ионов, в т.ч. ядер атомов. Корпускулярное ИИ делят на:

Радиация – доступным языком

Ионизирующее излучение

Опасность радиации реальная и мнимая
Ионизирующее излучение
Источники радиации
Воздействие ионизирующего излучения на ткани организма
Чем измеряют радиацию

«Отношение людей к той или иной опасности определяется тем, насколько хорошо она им знакома».

Настоящий материал – обобщённый ответ на многочисленные вопросы, возникающие пользователей приборов для обнаружения и измерения радиации в бытовых условиях.
Минимальное использование специфической терминологии ядерной физики при изложении материала поможет вам свободно ориентироваться этой в экологической проблеме, не поддаваясь радиофобии, но и без излишнего благодушия.

Опасность РАДИАЦИИ реальная и мнимая

«Один из первых открытых природных радиоактивных элементов был назван «радием»
– в переводе с латинского-испускающий лучи, излучающий».

Каждого человека в окружающей среде подстерегают различные явления, оказывающие на него влияние. К ним можно отнести жару, холод, магнитные и обычные бури, проливные дожди, обильные снегопады, сильные ветры, звуки, взрывы и др.

Благодаря наличию органов чувств, отведенных ему природой, он может оперативно реагировать на эти явления с помощью, например, навеса от солнца, одежды, жилья, лекарств, экранов, убежищ и т.д.

Однако, в природе существует явление, на которое человек из-за отсутствия необходимых органов чувств не может мгновенно реагировать – это радиоактивность.

Радиоактивность – не новое явление; радиоактивность и сопутствующие ей излучения (т.н. ионизирующие) существовали во Вселенной всегда. Радиоактивные материалы входят в состав Земли и даже человек слегка радиоактивен, т.к.

в любой живой ткани присутствуют в малейших 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 продолжительное время и проявятся нежелательные или даже губительные последствия.что его воздействие человек начнет ощущать не сразу, а лишь по прошествии некоторого времени. Поэтому информацию о наличии излучения и его мощности необходимо получить как можно раньше.
Однако, хватит загадок. Поговорим о том, что же такое радиация и ионизирующее (т. е. радиоактивное) излучение.

Ионизирующее излучение

Любая среда состоит из мельчайших нейтральных частиц-атомов, которые состоят из положительно заряженных ядер и окружающих их отрицательно заряженных электронов.

Каждый атом похож на солнечную систему в миниатюре: вокруг крошечного ядра движутся по орбитам «планеты» – электроны.

Ядро атома состоит из нескольких элементарных частиц-протонов и нейтронов, удерживаемых ядерными силами.

Протоны частицы имеющие положительный заряд, равный по абсолютной величине заряду электронов.

Нейтроны нейтральные, не обладающие зарядом, частицы. Число электронов в атоме в точности равно числу протонов в ядре, поэтому каждый атом в целом нейтрален. Масса протона почти в 2000 раз больше массы электрона.

Число присутствующих в ядре нейтральных частиц (нейтронов) может быть разным при одинаковом числе протонов. Такие атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разновидностям одного и того же химического элемента, называемым «изотопами» данного элемента.

Чтобы отличить их друг от друга, к символу элемента приписывают число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Так уран-238 содержит 92 протона и 146 нейтронов; в уране 235 тоже 92 протона, но 143 нейтрона. Все изотопы химического элемента образуют группу «нуклидов». Некоторые нуклиды стабильны, т.е.

не претерпевают никаких превращений, другие же, испускающие частицы нестабильны и превращаются в другие нуклиды. В качестве примера возьмем атом урана – 238. Время от времени из него вырывается компактная группа из четырех частиц: двух протонов и двух нейтронов -«альфа-частица (альфа)».

Уран-238 превращается, таким образом, в элемент, в ядре которого содержится 90 протонов и 144 нейтрона – торий-234. Но торий-234 тоже нестабилен: один из его нейтронов превращается в протон, и торий-234 превращается в элемент, в ядре которого содержится 91 протон и 143 нейтрона.

Это превращение сказывается и на движущихся по своим орбитам электронах (бета): один из них становится как бы лишним, не имеющим пары (протона), поэтому он покидает атом. Цепочка многочисленных превращений, сопровождающаяся альфа- или бета- излучениями, завершается стабильным нуклидом свинца.

Разумеется, существует много подобных цепочек самопроизвольных превращений (распадов) разных нуклидов. Период полураспада, есть отрезок времени, за который исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается в два раза.
При каждом акте распада высвобождается энергия, которая и передается в виде излучения.

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 излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают различной проникающей способностью; поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма. Альфа-излучение, задерживается, 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 через открытую рану, с пищей, водой или с вдыхаемым воздухом или паром, например, в бане; тогда 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 физических величин. К ним следует отнести энергетические величины. На первый взгляд может показаться, что их бывает достаточно для регистрации и оценки воздействия ионизирующего излучения на живые организмы и человека.

Однако, эти энергетические величины не отражают физиологического воздействия ионизирующего излучения на человеческий организм и другие живые ткани, субъективны, и для разных людей различны. Поэтому используются усредненные величины.

Источники радиации

Источники радиации бывают естественными, присутствующими в природе, и не зависящими от человека.

Установлено, что из всех естественных источников радиации наибольшую опасность представляет радон -тяжелый газ без вкуса, запаха и при этом невидимый; со своими дочерними продуктами.

Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно различается для различных точек земного шара. Как ни парадоксально это может показаться на первый взгляд, но основное излучение от радона человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении.

Радон концентрируется в воздухе внутри помещений лишь тогда, когда они в достаточной мере изолированы от внешней среды. Просачиваясь через фундамент и пол из грунта или, реже, высвобождаясь из стройматериалов, радон накапливается в помещении.

Герметизация помещений с целью утепления только усугубляет дело, поскольку при этом еще более затрудняется выход радиоактивного газа из помещения. Проблема радона особенно важна для малоэтажных домов с тщательной герметизацией помещений (с целью сохранения тепла) и использованием глинозема в качестве добавки к строительным материалам (т.н. «шведская проблема»).

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 поступления радона в помещения представляет собой вода и природный газ, используемый для приготовления пищи и обогрева жилья.

Концентрация радона в обычно используемой воде чрезвычайно мала, но вода из глубоких колодцев или артезианских скважин содержит очень много радона. Однако основная опасность исходит вовсе не от питья воды, даже при высоком содержании в ней радона.

Обычно люди потребляют большую часть воды в составе пищи и в виде горячих напитков, а при кипячении воды или приготовлении горячих блюд 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 ванной комнате или парилке (парной).

В природный газ радон проникает под землей.

В результате предварительной переработки и в процессе хранения 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. При наличии же приточно – вытяжной вентиляции, которая сообщается с наружным воздухом, концентрации радона в этих случаях не происходит. Это относится и к дому в целом -ориентируясь на показания детекторов радона можно установить режим вентиляции помещений, полностью исключающий угрозу здоровью. Однако, учитывая, что выделение радона из грунта имеет сезонный характер, нужно контролировать эффективность вентиляции три-четыре раза в год, не допуская превышения норм концентрации радона.

Другие источники радиации, к сожалению обладающие потенциальной опасностью, созданы самим человеком. Источники искусственной радиации – это созданные с помощью ядерных реакторов и ускорителей искусственные радионуклиды, пучки нейтронов и заряженных частиц. Они получили название техногенных источников ионизирующего излучения.

Оказалось, что наряду с опасным для человека характером, радиацию можно поставить на службу человеку. Вот далеко не полный перечень областей применения радиации: медицина, промышленность, сельское хозяйство, химия, наука и т.д.

Успокаивающим фактором является контролируемый характер всех мероприятий, связанных с получением и применением искусственной радиации.

Особняком по своему воздействию на человека стоят испытания ядерного оружия в атмосфере, аварии на АЭС и ядерных реакторах и результаты их работы, проявляющиеся в радиоактивных осадках и радиоактивных отходах. Однако только чрезвычайные ситуации, типа Чернобыльской аварии, могут оказать неконтролируемое воздействие на человека.
Остальные работы легко контролируются на профессиональном уровне.

При выпадении радиоактивных осадков в некоторых местностях Земли радиация может попадать внутрь организма человека непосредственно через с/х продукцию и питание. Обезопасить себя и своих близких от этой опасности очень просто.

При покупке молока, овощей, фруктов, зелени, да и любых других продуктов совсем не лишним будет включить дозиметр и поднести его к покупаемой продукции. Радиации не видно – но прибор мгновенно определит наличие радиоактивного загрязнения.

Такова наша жизнь в третьем тысячелетии – дозиметр становится атрибутом повседневной жизни, как носовой платок, зубная щетка, мыло.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ТКАНИ ОРГАНИЗМА

Повреждений, вызванных в живом организме ионизирующим излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно 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 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.

Но эта величина не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее (в двадцать раз) бета или гамма-излучений.

Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой; ее измеряют 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.

Заряженные частицы

Проникающие в ткани организма альфа- и бета-частицы теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, близ которых они проходят. (Гамма-излучение и рентгеновские лучи передают свою энергию веществу несколькими способами, которые в конечном счете также приводят к электрическим взаимодействиям).

Электрические взаимодействия

За время порядка десяти триллионных секунды после того, как проникающее излучение достигнет соответствующего атома в ткани организма, от этого атома отрывается электрон. Последний заряжен отрицательно, поэтому остальная часть исходно нейтрального атома становится положительно заряженной. Этот процесс называется ионизацией. Оторвавшийся электрон может далее ионизировать другие атомы.

Физико-химические изменения

И свободный электрон, и ионизированный атом обычно не могут долго пребывать в таком состоянии и в течение следующих десяти миллиардных долей секунды участвуют в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, включая и такие чрезвычайно реакционно способные, как “свободные радикалы”.

Химические изменения

В течение следующих миллионных долей секунды образовавшиеся свободные радикалы реагируют как друг с другом, так и с другими молекулами и через цепочку реакций, еще не изученных до конца, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки.

Биологические эффекты

Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток или изменений в них.

Беккерель (Бк, Вq); Кюри (Ки, Си)1 Бк = 1 распад в сек. 1 Ки = 3,7 х 10 10 БкЕдиницы активности радионуклида. Представляют собой число распадов в единицу времени.
Грей (Гр, Gу); Рад (рад, rad)1 Гр = 1 Дж/кг 1 рад = 0.01 ГрЕдиницы поглощённой дозы. Представляют собой количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное единицей массы какого-либо физического тела, например тканями организма.
Зиверт (Зв, Sv) Бэр (бер, rem) – “биологический эквивалент рентгена”1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг (для бета и гамма) 1 мкЗв = 1/1000000 Зв1 бер = 0.01 Зв = 10 мЗв    Единицы эквивалентной дозы.Единицы эквивалентной дозы. Представляют собой единицу поглощенной дозы, умноженную на коэффициент, учитывающий неодинаковую 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 мк Зв/ч = 1 мкГр/ч = 100 мкР/ч1 мкР/ч = 1/1000000 Р/чЕдиницы мощности дозы. Представляют собой дозу полученную организмом за единицу времени.

Для информации, а не для запугивания, особенно людей, решивших посвятить себя работе с ионизирующим излучением, следует знать предельно допустимые дозы. Единицы измерения радиоактивности приведены в таблице 1.

По заключению Международной комиссии по радиационной защите на 1990 г. вредные эффекты могут наступать при эквивалентных дозах не менее 1,5 Зв (150 бэр) полученных в течение года, 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 летальным исходом.

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 – рентгеновских снимках и т.п. – человек получает 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 НРБ-96 (1996 г.) 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).

ЧЕМ ИЗМЕРЯЮТ РАДИАЦИЮ

Несколько слов о регистрации и дозиметрии ионизирующего излучения. 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 радиации. Среди газонаполненных датчиков ионизирующего излучения можно отметить ионизационные камеры, камеры деления, пропорциональные счетчики и счетчики Гейгера-Мюллера.

Последние относительно просты, наиболее дешевы, не критичны к условиям работы, что и обусловило их широкое применение в профессиональной дозиметрической аппаратуре, предназначенной для обнаружения и оценки бета- и гамма-излучения.

Когда датчиком служит счетчик Гейгера-Мюллера, любая вызывающая ионизацию частица, попадающая в чувствительный объем счетчика, становится причиной самостоятельного разряда. Именно попадающая в чувствительный объем! Поэтому не регистрируются альфа -частицы, т.к. они туда не могут проникнуть.

Даже при регистрации бета – частиц необходимо приблизить детектор к объекту, чтобы убедиться в отсутствии излучения, т.к. в воздухе энергия этих частиц может быть ослаблена, они могут не преодолеть корпус прибора, не попадут в чувствительный элемент и не будут обнаружены.

Доктор физико-математических наук, Профессор МИФИ Н.М. Гаврилов
статья написана для компании “Кварта-Рад”

Источник: https://www.quarta-rad.ru/useful/vse-o-radiacii/radiaciya/

Ионизирующее излучение, последствия для здоровья и защитные меры

Ионизирующее излучение

Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета или альфа).

Спонтанный распад атомов называется радиоактивностью, а избыток возникающей при этом энергии является формой ионизирующего излучения.

Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.

Все радионуклиды уникальным образом идентифицируются по виду испускаемого ими излучения, энергии излучения и периоду полураспада.

Активность, используемая в качестве показателя количества присутствующего радионуклида, выражается в единицах, называемых беккерелями (Бк): один беккерель — это один акт распада в секунду.

Период полураспада — это время, необходимое для того, чтобы активность радионуклида в результате распада уменьшилась наполовину от его первоначальной величины. Период полураспада радиоактивного элемента — это время, в течение которого происходит распад половины его атомов.

Оно может находиться в диапазоне от долей секунды до миллионов лет (например, период полураспада йода-131 составляет 8 дней, а период полураспада углерода-14 — 5730 лет).

Люди каждый день подвергаются воздействию естественного и искусственного излучения.

Естественное излучение происходит из многочисленных источников, включая более 60 естественным образом возникающих радиоактивных веществ в почве, воде и воздухе.

Радон, естественным образом возникающий газ, образуется из горных пород, почвы и является главным источником естественного излучения. Ежедневно люди вдыхают и поглощают радионуклиды из воздуха, пищи и воды.

Люди подвергаются также воздействию естественного излучения из космических лучей, особенно на большой высоте.

В среднем 80% ежегодной дозы, которую человек получает от фонового излучения, это естественно возникающие наземные и космические источники излучения.

Уровни такого излучения варьируются в разных реогрфических зонах, и в некоторых районах уровень может быть в 200 раз выше, чем глобальная средняя величина.

На человека воздействует также излучение из искусственных источников — от производства ядерной энергии до медицинского использования радиационной диагностики или лечения. Сегодня самыми распространенными искусственными источниками ионизирующего излучения являются медицинские аппараты, как рентгеновские аппараты, и другие медицинские устройства.

Воздействие излучения может быть внутренним или внешним и может происходить различными путями.

Внутренне воздействие ионизирующего излучения происходит, когда радионуклиды вдыхаются, поглощаются или иным образом попадают в кровообращение (например, в результате инъекции, ранения). Внутреннее воздействие прекращается, когда радионуклид выводится из организма либо самопроизвольно (с экскрементами), либо в результате лечения.

Внешнее радиоактивное заражение может возникнуть, когда радиоактивный материал в воздухе (пыль, жидкость, аэрозоли) оседает на кожу или одежду. Такой радиоактивный материал часто можно удалить с тела простым мытьем.

Воздействие ионизирующего излучения может также произойти в результате внешнего излучения из соответствующего внешнего источника (например, такое как воздействие радиации, излучаемой медицинским рентгеновским оборудованием).

Внешнее облучение прекращается в том случае, когда источник излучения закрыт, или когда человек выходит за пределы поля излучения.

Люди могут подвергаться воздействию ионизирующего излучения в различных обстоятельствах: дома или в общественных местах (облучение в общественных местах), на своих рабочих местах (облучение на рабочем месте) или в медицинских учреждениях (пациенты, лица, осуществляющие уход, и добровольцы).

Воздействие ионизирующего излучения можно классифицировать по трем случаям воздействия.

Первый случай — это запланированное воздействие, которое обусловлено преднамеренным использованием и работой источников излучения в конкретных целях, например, в случае медицинского использования излучения для диагностики или лечения пациентов, или использование излучения в промышленности или в целях научных исследований.

Второй случай — это существующие источники воздействия, когда воздействие излучения уже существует и в случае которого необходимо принять соответствующие меры контроля, например, воздействие радона в жилых домах или на рабочих местах или воздействие фонового естественного излучения в условиях окружающей среды.

Последний случай — это воздействие в чрезвычайных ситуациях, обусловленных неожиданными событиями, предполагающими принятие оперативных мер, например, в случае ядерных происшествий или злоумышленных действий.

На медицинское использование излучения приходится 98% всей дозы облучения из всех искусственных источников; оно составляет 20% от общего воздействия на население.

  Ежегодно в мире проводится 3 600 миллионов радиологических обследований в целях диагностики, 37 миллионов процедур с использованием ядерных материалов и 7,5 миллиона процедур радиотерапии в лечебных целях.

Радиационное повреждение тканей и/или органов зависит от полученной дозы облучения или поглощенной дозы, которая выражается в грэях (Гр).

Эффективная доза используется для измерения ионизирующего излучения с точки зрения его потенциала причинить вред. Зиверт (Зв) — единица эффективной дозы, в которой учитывается вид излучения и чувствительность ткани и органов. 

Она дает возможность измерить ионизирующее излучение с точки зрения потенциала нанесения вреда. Зв учитывает вид радиации и чувствительность органов и тканей. 

Зв является очень большой единицей, поэтому более практично использовать меньшие единицы, такие как миллизиверт (мЗв) или микрозиверт (мкЗв). В одном мЗв содержится тысяча мкЗв, а тысяча мЗв составляют один Зв. Помимо количества радиации (дозы), часто полезно показать скорость выделения этой дозы, например мкЗв/час или мЗв/год. 

Выше определенных пороговых значений облучение может нарушить функционирование тканей и/или органов и может вызвать острые реакции, такие как покраснение кожи, выпадение волос, радиационные ожоги или острый лучевой синдром. Эти реакции являются более сильными при более высоких дозах и более высокой мощности дозы. Например, пороговая доза острого лучевого синдрома составляет приблизительно 1 Зв (1000 мЗв).

Если доза является низкой и/или воздействует длительный период времени (низкая мощность дозы), обусловленный этим риск существенно снижается, поскольку в этом случае увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей.

Тем не менее риск долгосрочных последствий, таких как рак, который может проявиться через годы и даже десятилетия, существует. Воздействия этого типа проявляются не всегда, однако их вероятность пропорциональна дозе облучения.

Этот риск выше в случае детей и подростков, так как они намного более чувствительны к воздействию радиации, чем взрослые.

Эпидемиологические исследования в группах населения, подвергшихся облучению, например людей, выживших после взрыва атомной бомбы, или пациентов радиотерапии, показали значительное увеличение вероятности рака при дозах выше 100 мЗв.

В ряде случаев более поздние эпидемиологические исследования на людях, которые подвергались воздействию в детском возрасте в медицинских целях (КТ в детском возрасте), позволяют сделать вывод о том, что вероятность рака может повышаться даже при более низких дозах (в диапазоне 50-100 мЗв).

Дородовое воздействие ионизирующего излучения может вызвать повреждение мозга плода при сильной дозе, превышающей 100 мЗв между 8 и 15 неделей беременности и 200 мЗв между 16 и 25 неделей беременности.

Исследования на людях показали, что до 8 недели или после 25 недели беременности связанный с облучением риск для развития мозга плода отсутствует.

Эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что риск развития рака у плода после воздействия облучения аналогичен риску после воздействия облучения в раннем детском возрасте.

ВОЗ разработала радиационную программу защиты пациентов, работников и общественности от опасности воздействия радиации на здоровье в планируемых, существующих и чрезвычайных случаях воздействия. Эта программа, которая сосредоточена на аспектах общественного здравоохранения, охватывает деятельность, связанную с оценкой риска облучения, его устранением и информированием о нем.

В соответствии с основной функцией, касающейся “установления норм и стандартов, содействия в их соблюдении и соответствующего контроля” ВОЗ сотрудничает с 7 другими международными организациями в целях пересмотра и обновления международных стандартов базовой безопасности, связанной с радиацией (СББ). ВОЗ приняла новые международные СББ в 2012 году и в настоящее время проводит работу по оказанию поддержки в осуществлении СББ в своих государствах-членах.

Источник: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/ionizing-radiation-health-effects-and-protective-measures

Ионизирующие излучения

Ионизирующее излучение

Виды ионизирующих излучений. Ионизирующее излучение – любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию в ней заряженных атомов и молекул – ионов.

Излучения характеризуются по их ионизирующей и проникающей способности.

Ионизирующая способность излучения определяется ионизацией, т.е. числом пар ионов, создаваемых излучением в единицах объема (1 мм3 или 1 см3), единицах массы среды (1 г) или единицах длины пути (1 мм или 1 см). Излучения различных видов обладают различной ионизирующей способностью.

Проникающая способность излучения определяется величиной пробега частицы излучения в веществе, т.е. длиной пути, пройденного частицей до полной остановки. Это расстояние называется длиной пробега.

Альфа-излучение – поток ядер атомов гелия, наблюдающийся преимущественно у естественных радиоактивных элементов (радий, торий, уран, полоний и др.).

Альфа-частицы распространяются в средах прямолинейно, их пробег составляет в воздухе 8-9 см, в биологических тканях – 30-150 мкм, в алюминии –10-69 мкм.

Обладая сравнительно большой массой, альфа-частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обуславливает их низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию, составляющую в воздухе на 1 см пути 25 – 60 тысяч пар ионов.

Бэта-излучение – это поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде.

Скорость их близка к скорости света, максимальный пробег в воздухе составляет 1800 см, в биологических тканях – 2,5 см, в металлах 1 мм.

Ионизирующая способность бета-частиц ниже (100 пар на 1 см пробега), а проникающая способность выше, чем у альфа-частиц, т. к. они обладают значительно меньшей массой и большей скоростью распространения в веществе.

Альфа- и бэта-излучения являютсякорпускулярными, так как представляют собой потоки частиц.

Гамма-излучение – это высокочастотное электромагнитное (фотонное) излучение, возникающее в процессе ядерных реакций или радиоактивного распада. Гамма-лучи обладают большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием.

Они свободно проходят через тело человека и другие материалы без заметного ослабления.

Гамма-лучи распространяются прямолинейно, имеют большой пробег в воздухе и могут создавать вторичное и рассеянное излучение в средах, через которые они проходят.

Рентгеновское излучение – электромагнитное излучение, возникающее при бомбардировке вещества потоком электронов. Оно представляет собой совокупность тормозного и характеристического излучения.

Характеристическое излучение – фотонное излучение, испускаемое при изменении энергетического состояния атома, обусловленного переходом электронов из верхних оболочек на близко расположенные к ядру атома.

Тормозное излучение – возникает в среде, окружающей источник бета излучения, в рентгеновских трубках, в ускорителях электронов – связано с изменением кинетической энергии заряженных частиц.

Практически рентгеновские лучи могут возникнуть в любых электровакуумных установках, в которых применяются достаточно большие напряжения (десятки и сотни киловольт) для ускорения электронного пучка. Как и гамма-излучения, оно обладает малой ионизирующей способностью.

Гамма- и рентгеновское излученияявляютсяфотонными, так как представляют собой электромагнитные волны..

Нейтронное излучение – это поток элементарных частиц, не имеющих заряда с массой, близкой к массе протона. Нейтроны преобразуют свою энергию в упругих и неупругих взаимодействиях с ядрами атомов.

При неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как из заряженных частиц, так и из гамма-квантов. При упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества.

Проникающая способность нейтронов существенно зависит от их энергии и состава атомов вещества, с которым они взаимодействуют. Нейтронное излучение является смешанным, так как в нем наряду с потоком частиц присутствует поток гамма-квантов.

Дозы ионизирующих излучений и единицы их измерения. Различают экспозиционную, поглощенную, эффективную и эквивалентную дозу.

Для характеристики дозы по эффекту ионизации применяют так называемую экспозиционную дозу рентгеновского и гамма-излучений, которая равна заряду заряженных частиц одного знака, образовавшихся в единице массы атмосферного воздуха под действием ионизирующего излучения:

,

где Q – заряд одного знака образованный при поглощении гамма- или рентгеновского излучения в воздухе массой m.

Единицей экспозиционной дозы рентгеновского и гамма–излучения является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг).

Внесистемной единицей экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучения является рентген (Р) – доза, которая в 1 см3 сухого воздуха при нормальных условиях производит в воздухе ионы, несущие заряд каждого знака в одну электростатическую единицу (1Кл).

Экспозиционная доза, отнесенная к единице времени, называется мощностью экспозиционной дозы:

,

где t– время облучения.

Поглощенная доза излучения – это отношение энергии Е излучения, поглощенного в некотором объеме среды, к массе m этого объема:

.

За единицу поглощенной дозы излучения принимается Дж/кг; 1Дж/кг = 1Гр (грей). Внесистемная единица поглощенной дозы – рад. 1рад=10-2 Дж/кг.

Поглощенная доза, отнесенная к единице времени, называется мощностью поглощенной дозы:

.

Эквивалентная доза излучения – величина, введенная для оценки радиационной опасности хронического облучения и определяемая произведением поглощенной дозы на коэффициент качества КК данного вида излучения и коэффициент распределения: Дэкв=Дпогл . КК . КР. Единица эквивалентной дозы (биологический эквивалент рада) называется бэр. Специальная единица эквивалентной дозы – зиверт (Зв). 1Зв=100 бэр.

Коэффициент качества КК используется для сравнения различных видов ионизирующих излучений по ожидаемому биологическому эффекту. Значение КК для разных видов излучений лежит в диапазоне от 1 до 20 . Коэффициент распределения КР в настоящем времени принят =1 для гамма-излучения, =5 для альфа- и бета-излучений.

Дозу излучения (Р) на рабочем месте можно рассчитать по формуле:

,

где А – активность источника, мКл; К – постоянная изотопа, которая берется из таблицы; t – время облучения, ч; R – расстояние, см.

Биологическое воздействие ионизирующих излучений. Работа с источниками ионизирующих излучений связана с невидимой опасностью для обслуживающего персонала. Ионизирующее излучение может оказать общее воздействие на организм, особенно на кровь и кроветворные органы, вызвать повреждение кожи, злокачественные опухоли, лучевые катаракты и др. патологические изменения.

Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. Изменения в химическом составе значительного числа молекул приводят к гибели клеток.

Под влиянием излучения в живой ткани происходит расщепление воды на атомарный водород Н+ и гидроксильную группу ОН-, которые обладая высокой химической активностью, вступают в соединения с другими молекулами ткани и образуют новые химические соединения, несвойственные здоровой ткани. В результате произошедших изменений нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ нарушается.

В зависимости от того, расположен ли источник излучения вне или внутри организма, различают внешнее или внутреннее облучение человека.

Под внешним облучением следует понимать такое воздействие излучения на человека, когда источник радиации расположен вне организма и исключена вероятность попадания радиоактивных веществ внутрь его.

Биологическая опасность внешнего облучения определяется: видом и энергией излучения; активностью источника излучения, т. е. числом частиц или g-квантов, образуемых в единицу времени; расстоянием от источника; продолжительностью облучения.

Наибольшую опасность при внешнем облучении представляют излучения, обладающие высокой проникающей способностью, т. е. сравнительно легко преодолевающие внешние препятствия на своем пути. К таким видам излучения относятся g-излучение, рентгеновское и нейтронное излучение.

Внешнему облучению может подвергаться весь организм (общее облучение) или отдельные органы организма – клетки, руки, ноги, голова (локальное облучение).

Внутреннее облучение определяется радиоактивными веществами, проникающими внутрь организма человека. Радиоактивные вещества поступают внутрь организма человека с вдыхаемым воздухом, продуктами питания, водой.

При попадании радиоактивных веществ внутрь организма человек подвергается непрерывному облучению до тех пор, пока радиоактивное вещество не выведется из организма в результате распада или физиологического обмена. Это облучение очень опасно, т. к. вызывает долго не заживающие язвы, поражающие различные органы.

Различают три пути поступления радионуклидов в организм человека, связанные с его жизнедеятельностью: через органы дыхания; через органы пищеварения; через кожные покровы.

Биологическая опасность внутреннего облучения определяется следующими факторами: 1) Чем больше радиоактивность данного вещества, попавшего в организм, тем больше опасность. При попадании вещества в очень малых количествах организм может оказаться способным быстро заменять разрушенные клетки.

Одновременно введенная большая доза может повлечь опасное повреждение. 2) Вид излучения, α-излучатели почти безвредны для внутренних органов при наружном облучении, в то время как при попадании внутрь они оказывают губительное действие вследствие создаваемой ими большой плотности ионизации.

3) Химические и физиологические свойства вещества.4) Период полураспада радиоактивного вещества имеет важное значение. Вещества с коротким периодом полураспада быстро теряют активность.5) Скорость выведения радиоактивных веществ из организма связана с химическими и физиологическими свойствами данного вещества.

Труднее всего выводятся элементы, химически связывающиеся в костной ткани (стронций, радий и др.).

Нормирование ионизирующих излучений. «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-99) и «Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ИИ» (ОСП–72/80) устанавливают предельно допустимые уровни ионизирующего излучения в зависимости от категории облучаемых лиц и групп критических органов.

Исходя из возможных последствий влияния ионизирующих излучений на организм устанавливаются следующие категории облучаемых лиц:

А – персонал (профессиональные работники) – лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ИИ;

Б – ограниченная часть населения – лица, которые не работают непосредственно с источниками излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию радиоактивных веществ и других источников излучения, применяемых в учреждениях и (или) удаляемых во внешнюю среду с отходами.

В – население в целом (области, края, страны).

Группы критических органов и тканей: I – все тело, гонады, красный костный мозг); II – мышцы, жировая ткань, печень, почки, легкие, селезенка, желудочно-кишечные тракт, хрусталик глаза и др.

органы за исключением тех, которые относятся к гр.

I,III и IV; III – костная ткань, щитовидная железа, кожный покров (кроме кожи кистей, предплечий, лодыжек и стоп); IV – кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

Предельно допустимая доза (ПДД) – годовой уровень облучения персонала, не вызывающий при равномерном накоплении дозы в течении 50 лет неблагоприятных изменений в состоянии здоровья самого облучаемого и его потомства, обнаруживаемых современными методами.

В качестве основных дозовых пределов для категории А установлена предельно допустимая доза (ПДД) за год, для категории Б – предельная доза (ПД) за год.

К работе с радиоактивными веществами допускаются лица старше 18 лет. При этом предельно допустимая доза внешнего и внутреннего облучения для лиц категории А конкретного возраста определяется формулой:

Д = 5 . (N-10),

где N – возраст в годах.

В любом случае доза, накопленная к 30 годам, не должна превышать 12 ПДД.

НРБ–99 и ОСП 72/80 устанавливают также допустимые уровни облучения и контрольные уровни.

В качестве допустимых уровней раздельно для лиц категорий А и Б регламентируются: допустимое содержание (ДС) изотопов в органах и тканях; допустимая мощность дозы (ДМД); допустимая плотность потока (ДПП); допустимая концентрация (ДК); предельно допустимое годовое поступление (ПДП); допустимое загрязнение поверхности (для лиц категории А); предел годового поступления (для лиц категории Б); среднегодовые допустимые концентрации (СДК) в воздухе рабочих помещений, а также в воздухе и воде наблюдаемой зоны.

Мероприятия по защите от ионизирующих излучений. В зависимости от условий облучения, характера и местонахождения источника излучения могут быть применены различные средства и методы защиты от облучения.

1) Важное значение имеет уменьшение времени нахождения персонала в зоне ионизирующих излучений, а также увеличение расстояния от рабочего места до источника излучений, что позволяет снизить дозу облучения до нормативных значений.

При воздействии внешнего гамма-излучения допустимое время пребывания персонала и расстояние безопасное расстояние связно соотношением:

,

где t – продолжительность работы с источником в течении рабочей недели, ч; m – активность источника, мг.экв. радия; R – расстояние от источника до человека, м.

2) Эффективным средством защиты от излучений является экранирование. Материалы, используемые для экранирования, и толщина слоя этих экранов определяются характером ераззирующего излучения и его энергией.

Альфа-излучения практически не опасны при внешнем облучении, поэтому работа с этим источником не требует каких-либо специальных экранов; достаточно находится на расстоянии 15-20 см от источника, чтобы быть в безопасности. Однако следует избегать приближения к источнику или экранировать его любым материалом (х/б тканью, бумагой и т.д.).

Аналогичным образом решаются вопросы защиты при еботе с источниками мягкого бета-излучения, которое также задерживается небольшим слоем воздуха или простейшим экранами. При больших энергиях бета-излучения (жесткое излучение) требуются специальные экраны, материалами для которых могут служить стекло, прозрачные пластмассы от 2 до 10 мм, алюминий и другие материалы с малым атомным номером

Для защиты от рентгеновского и гамма-излучения применяют экраны из материалов с большим атомным номером (свинец, вольфрам, сталь, сплавы меди), а для стационарных защитных устройств – бетон или баритобетон. Смотровые окна изготавливают из свинцового стекла, стекла с жидким наполнителем (бромистым или хлористым цинком) и др.

Для защиты от нейтронного излучения применяют воду, парафин, водосодержащие материалы, а также графит, бериллий и др. Нейтроны с малой энергией сильно поглощаются бором, поэтому применяемый для защиты от нейтронов бетон вводят соединение бора.

Для комбинированной защиты от гамма-излучения и нейтронов используют смеси тяжелых материалов с водой или водосодержащими материалами, или комбинации слоев тяжелых и легких материалов: железо-вода, свинец-полиэтилен, железографит.

Необходимая толщина экрана с учетом спектрального состава излучения, его интенсивности, расстояния персонала от источника и времени его пребывания в сфере воздействия излучения может быть определена расчетным путем, по табличным данным и номограммам.

Работы с открытыми источниками ионизирующих излучений предоставляют опасность не только для внешнего, но и внутреннего облучения. В этих случаях необходимо предусмотреть целый комплекс специфических мероприятий, которые сводятся, в основном, к предупреждению попадания едиоактивных веществ внутрь организма и загрязнения ими кожного покрова и слизистых оболочек.

3) Для работы с открытыми радиоактивными веществами необходимо специально оборудовать рабочие помещения.

Прежде всего в их планировке и оборудовании следует предусмотреть полную изоляцию помещений, где не имеют дела с источниками излучения, от тех, где работают с этими источниками. Необходима также изоляция помещения для работы с разными по характеру и мощности источниками.

И, наконец, во всех случаях рабочие помещения должны быть разделены на зоны: чистые, где находится обслуживающий персонал, и грязные или «горячие», где находятся источники излучений.

Все рабочие помещения обязательно используют вентиляцию. Преимущественно применяют местные отсосы от мест возможного выделения в воздух радиоактивных паров, газов и аэрозолей. Вентиляционные выбросы подлежат обязательной чистке в специальных фильтрах.

4) Индивидуальные меры защиты включают средства индивидуальной защиты и радиопротекторы и дополняют основные меры защиты.

Средства индивидуальной защиты предохраняют от попадания радиоактивных загрязнений на кожу и внутрь организма, защищают от альфа-излучения и по возможности от бета-излучения. От гамма-излучений и нейтронного излучения индивидуальные средства, как правило, не защищают.

Спецодежда (в зависимости от активности изотопов) – это х/б халат, шапочки, резиновые перчатки или хлорвиниловые комбинезоны, ботинки, очки, респираторы или специальные пластиковые пневматические костюмы с принудительной подачей в них воздуха.

Материалы, применяемые для средств индивидуальной защиты должны легко дезактивизироваться.

Радиопротекторами называют химические вещества, повышающие стойкость организма против облучения и ослабляющие лучевую болезнь. В настоящее время известны такие эффективные радиопротекторы, как уланид натрия, азид, вещества, содержащие сульфонидные группы и др.

Дозиметрический контроль.Для проведения дозиметрического контроля применяют различного вида и назначения дозиметры, которые по назначению могут быть условно разделены на следующие группы:

1. Рентгенметры – приборы, измеряющие мощность экспозиционной дозы ионизирующего излучения;

2. Радиометры – приборы, измеряющие плотность потоков ионизирующих излучений (интенсивность внешних потоков бета-частиц, нейтронов и др.);

3. Индивидуальные дозиметры – приборы, измеряющие экспозиционную или поглощенную дозу ионизирующих излучений.

Задача.В цехе машиностроительного завода предусмотрена выгородка для размещения участка неразрушающего контроля изделий гаммадефектоскопией.

Требуется определить толщину бетонной перегородки, если ближайшее рабочее место персонала группы Б находится на расстоянии 4 м от источника излучения кобальт-60 активностью 30 мКи, проектная мощность дозы для персонала группы Б составляет 0,12 мбэр/час (0,00012 бэр/час).

Также определить допустимое время работы оператора (персонал группы А) с изотопом за 6-часовую смену, если допустимая доза облучения персонала группы А 1,4 рад/час.

Решение.

1. Мощность дозы на расстоянии 400 см от источника при отсутствии экрана, бэр/час:

где А – активность, мКи; Кγ – гамма-постоянная изотопа, Р.см2/(ч.мКи): кобальт-60 – 12,9; цезий-137 – 3,24; иридий-192 – 4,72; – расстояние от источника до рабочего места персонала группы Б, см.

2. Необходимая кратность ослабления:

где Д0Б – проектная мощность дозы для персонала группы Б, бэр/час.

3. По графику (рис. 4.5) определяем необходимую толщину бетонной перегородки при кратности ослабления К = 20:

d = 30 см.

Рис. 4.5. Номограмма для определения толщины экрана:

– свинец, – железо; – бетон;

1 – иридий, 2 – цезий, 3 – кобальт.

4. Допустимая доза облучения за смену персонала группы А, рад:

где Д0А – допустимая доза облучения персонала группы А, рад/час, t – продолжительность смены, час.

5. Допустимое время работы, час:

где RА – расстояние от источника до рабочего места персонала группы А, см.

Вывод:толщина железобетонной перегородки для защиты рабочего места персонала группы Б на расстоянии 4 м не менее 40 см. Продолжительность работы с изотопом персонала группы А не должно превышать 2 часов.

Варианты для расчета защиты от ионизирующих излучений приведены в таблице 4.18.

Таблица 4.18

Варианты для расчета защиты от ионизирующих

излучений

Изотоп Материал экрана RА, м, м А, мКи Д0А, рад/час Д0Б, мбэр/час
Иридий Свинец 2,5 5,0 1.2 0,10
Цезий Свинец 2,7 4,5 1,3 0,11
Кобальт Свинец 1,5 4,2 1,4 0,12
Иридий Железо 1,8 3,5 1,5 0,13
Цезий Железо 2,0 3,8 1.2 0,14
Кобальт Железо 2,2 4,0 1,3 0,15
Иридий Бетон 1,7 4,1 1,4 0,10
Цезий Бетон 1,3 4,6 1,5 0,11
Кобальт Бетон 1,9 5,0 1.2 0,12
Иридий Свинец 2,1 3,9 1,3 0,13
Цезий Свинец 2,4 4,3 1,4 0,14
Кобальт Свинец 2,0 4,6 1,5 0,15
Иридий Железо 1.8 4,7 1.2 0,10
Цезий Железо 1,6 5,0 1,3 0,11
Кобальт Железо 2.1 4,3 1,4 0,12
Иридий Бетон 2,3 3,6 1,5 0,13
Цезий Бетон 2,5 3,2 1.2 0,14
Кобальт Бетон 1,8 4,8 1,3 0,15
Иридий Свинец 1,4 5,0 1,4 0,12
Цезий Железо 2,0 4,1 1,5 0,14

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое «ионизирующее излучение»?

2. Назовите основные характеристики ионизирующих излучений.

3. Какие из видов ионизирующих излучений относятся к фотонным?

4. Какая доза характеризует излучение по величине энергии, поглощенной в веществе?

5. Что представляет собой эквивалентная доза?

6. В чем проявляется биологическое действие ионизирующих излучений?

7. Перечислите категории облучаемых лиц?

8. Какие материалы могут быть использованы при изготовлении экранов для защиты от гамма- и рентреновского излучения?

9. Что такое «радиопротекторы»?

10. Какие приборы используются для дозиметрического контроля?

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/19_416099_ioniziruyushchie-izlucheniya.html

Ионизирующее облучение: происхождение и виды воздействия

Ионизирующее излучение

Каждый человек ежедневно подвергается воздействию ионизирующего излучения. Если радиация попадает в организм в большом количестве, страдает иммунитет, возникают заболевания кроветворной системы. Однако электромагнитные волны используются для диагностики и лечения патологий, в частности, они применяются для поражения тканей злокачественных опухолей.

Виды ионизирующего излучения.

Понятие ионизирующего излучения

Им обозначают освобождаемую энергию (электромагнитные волны), которая представлена в виде гамма-частиц или нейронов. Радиоактивность — понятие, характеризующие мгновенный распад атомов, в результате которого наблюдается избыток энергии.

Радионуклиды — элементы, появляющиеся при распаде ядер απ β-частицы γ. Они различаются в зависимости от испускаемости и времени полураспада. Для обозначения их активности используется единица беккерель (Бк).

История происхождения

В 1860 г. появилось понятие “катодные лучи”, тогда же стали изучать ионизирующее излучение. Позже был исследован рентген. Анри Беккерель выявил невидимые лучи, исходящие от планеты Уран.

В 19 в. физики продолжали исследовать радиоактивность, появились понятия «альфа, бета, гамма». Каждый из таких лучей обладает особыми свойствами и имеет разный уровень заряда. Позже были обнаружены другие виды радиации: нейроны и протоны. Космические лучи стали исследовать в первой половине ХХ в.

Э. Резенфорд и В. К. Рентген внесли непосильный вклад в открытие ионизирующего излучения.

Виды воздействия

Излучение появляется, когда работает техника, например дисплей или электровакуумная установка. Такое оборудование функционирует благодаря изотопам. Ионизирующую энергию делят на 2 вида: корпускулярный и электромагнитный.

Альфа-энергия связана с потоком гелиевых ядер, которые испускают вещество во время химических процессов. Если при этом частицы создают большую энергию, возникает ионизация. Вступая в реакцию с веществом, альфа-молекулы недолго держат энергию. У них низкий уровень проникающей способности.

Бета-излучение — процесс, при котором происходит поток электронов в результате радиоактивного распада. У бета-частиц низкая ионизирующая способность, но они могут проникать в любое пространство. В результате потока нейтронов появляется освобождение энергии.

Корпускулярное ионизирующее излучение состоит из частиц с массой покоя отличной от нуля.

Нейтроны имеют разный уровень проникающей способности. Она зависит от состава атомов, с которыми взаимодействуют нейроны. Гамма-излучение связано с ядерным превращением частиц. У него хорошая проникающая способность, незначительное ионизирующее воздействие.

Радон 222 — газ без характерного цвета и запаха. Он появляется, когда радий распадается на молекулы. Период полураспада длится более 3 дней. Этот газ не такой легкий, как воздух. Его молекулы и атомы являются источниками энергии альфа.

Они вредны для здоровья человека, поскольку имеют высокую проникающую способность. Альфа-частицы беспрепятственно попадают в органы и системы, нарушая их функции. Торон (радон-220) тоже является продуктом распада. При попадании в организм в незначительном количестве он менее опасен. Возникновение радона связано с распадом слоев почвы, полезных ископаемых и природного газа.

Основные источники

Ионизирующее излучение делят на 2 вида: естественное и искусственное. Первое обусловлено природными особенностями, второе является результатом прогресса. Если человек получил однократную дозу высвобождаемой энергии в 25-50 бэр, возникают нарушения со стороны системы кроветворения.

При облучении более 120 бэр появляются симптомы лучевой болезни. В этом случае требуется профессиональное лечение. Острая форма лучевой болезни развивается, когда организм получает однократную дозу высвобождаемой энергии в пределах 240 бэр. В половине случаев патология влечет за собой летальный исход.

Доза от 550 бэр несовместима с жизнью. Ученые разрабатывают препараты, нейтрализующие воздействие электромагнитных полей. Хроническая форма лучевой болезни связана с непрерывным или неоднократным низким облучением.

Патология проявляется:

  • нарушениями в системе кроветворения;
  • заболеваниями ЦНС;
  • раздражением кожи;
  • поражением хрусталика;
  • снижением защитных сил организма.

Примерное сравнение доз радиации получаемой человеком в ходе жизнедеятельности.

Радиация попадает в организм через кожу и постепенно накапливается. Результатом становится сбой в функционировании внутренних органов.

Избыток изотопов йода ведет к патологиям щитовидной железы. Ионизирующая высвобождаемая энергия может приводить к опуханию мягких тканей. Накопление в организме редкоземельных элементов чревато развитием патологий печени.

Естественные источники радиации были всегда, в первой половине ХХ в. появились искусственные. Для диагностики и лечения больных стали использовать рентгеновские лучи.

Доза электромагнитных волн может быть большой. Для лечения злокачественных патологий применяется лучевая терапия, при которой на опухоль воздействует излучение более 1000 бэр.

Мощность электромагнитных волн, используемых в целях диагностики, мала. Если делается рентген зуба, она составляет несколько бэр. При обследовании органов ЖКТ — 30-40 бэр. Врачи не советуют отказываться от флюорографии из-за боязни электромагнитных волн.

В XX в. стали применять радиацию для исследования. Она позволяла выявить состояние электротехнических приборов. С ее помощью выполняли контрольный замер аппаратуры. В дальнейшем появилась ядерная энергетика. Сегодня энергетические установки эксплуатируются на АЭС.

Уровни воздействия ионизирующего излучения на организм человека.

Ионизирующее излучение применяется в установках на предприятиях, которые занимаются добычей урана и изготовлением топлива.

Реактор излучает большую дозу радиации. Когда наблюдается деление топлива, мельчайшие частицы проникают через препятствия, в т. ч. микроскопические трещины. Так излучение попадает в воздух.

Технологические процедуры, используемые для производства энергии, ведут к загрязнению атмосферы. По этой причине АЭС имеет систему очищения воды и газа. Вредные вещества попадают в окружающую среду через трубу. Если атомная электростанция нормально работает, в воздухе появляется небольшое количество вредных компонентов.

Много вредных веществ выбрасывают заводы, занимающиеся переработкой ядерного горючего, которое токсично. Отходы топлива тоже загрязняют окружающую среду. На электростанциях применяются дорогостоящие защитные средства от радиации, они уменьшают техногенный фон и защищают человека от пагубного воздействия ионизирующего излучения.

В 1986 г. случилась авария на Чернобыльской АЭС, при которой в атмосферу попало 5% топлива. В результате такого загрязнения много людей погибло, а остальные были вынуждены переселиться. Чернобыльская авария показала, сколько вреда может нанести выброс радиоактивных веществ в атмосферу.

Коэффициенты радиационного риска и мифы о радиации.

Способы измерения

Когда излучение начинает взаимодействовать со средой, возникает процесс ионизации. Он приводит к тому, что физические и химические свойства объектов меняются.

В зависимости от типа физико-химического явления различают такие способы измерения излучения:

  1. Фотографический. В его основе степень почернения фотографической эмульсии. Вещество содержит молекулы бромистого серебра. Когда на них воздействует электроэнергия, происходит распад, появляются частицы брома и серебра. Почернение пленки связано с воздействием кристаллов серебра. Чем интенсивнее облучение, тем чернее пленка.
  2. Химический. Способ основан на образовании химических соединений. Излучение ведет к распаду некоторых веществ. Метод помогает определить плотность окраски реактива. Если хлороформ подвергается излучению, он разлагается и образует соляную кислоту, вступившую в реакцию с красящим компонентом. Насыщенный окрас — признак сильного облучения.
  3. Люминесцентный. В основе метода лежит способность серебра и кальция накапливать энергию. Когда осуществляется нагрев, твердые тела отдают тепло. Его замеряют в специализированных лабораториях с применением стеклянных дозиметров.
  4. Сцинтилляционный. Такое измерение осуществляется с применением натрия или сернистого цинка, которые испускают фотоны света при условии, что на них воздействует радиоактивное излучение. Для измерения фотонов света применяется фотоэлектронный умножитель.
  5. Создание тока. Когда лучи воздействуют на вещество, находящееся в изолированном объеме, наблюдаются процессы ионизации воздуха или газа. Исследование основывается на создании тока.

Приборы измерения уровня излучения.

Как распознать

Для выявления уровня излучения применяют устройство, которое преобразует радиоактивную энергию в электрическую. Дозиметрические приборы функционируют благодаря проводнику тока. Когда на газ воздействует доза излучения, наблюдается проводимость тока.

Дозиметрические приборы, используемые для измерения ионизирующего излучения, включают в себя камеру и газоразрядный счетчик. Камера представляет собой небольшой прямоугольный короб или алюминиевую трубку. Если трубка пластмассовая, ее стенки покрыты специальным материалом (проводником тока), а в середине имеется стержень из алюминия.

Ионизационная камера имеет 2 типа электродов: положительные и отрицательные. Между ними — воздушное пространство. Если прибор находится в особо опасной зоне радиоактивного загрязнения, он получает гамма-излучение, а бета-частицы вызывают процесс ионизации.

В электрическом поле формируются ионы. Чтобы усилить ток, используются специальные устройства. Газоразрядные счетчики чаще применяются для выявления уровня радиации в предметах и продуктах. Приборы имеют трубки величиной 12-16 см. На эти детали натянута тончайшая вольфрамовая нить. У электрода счетчика есть источник питания.

Между трубками и нитью проходит инертный газ, разбавленный небольшим количеством галогена (хлора). Когда в счетчик проникает ионизированная частица, возникает физико-химическая реакция. При воздействии электрического тока положительный ион идет по направлению к отрицательному.

Когда ионы двигаются в цепи счетчика, наблюдается токовый импульс, фиксируемый измерительным прибором. Интенсивность радиоактивных излучений зависит от импульсов тока. Если прибор имеет низкий уровень сигнала, применяется усилитель.

Влияние излучения на здоровье человека

Электромагнитные волны вредны для здоровья, т. к. могут вызвать опасные патологии. Если радиация постепенно накапливается в организме, нарушаются функции органов и систем. Человек, постоянно использующий технику (даже безобидные мобильные телефоны), склонен к стрессу. Иммунитет у него снижен.

Большинство людей не знают, в чем причина внезапно появившихся заболеваний. Излучение от электромагнитного поля плохо влияет на кровеносную систему.

При попадании в организм в избыточном количестве оно ведет:

  • к нарушению функций головного мозга;
  • к поражению глаз;
  • к снижению защитных сил организма.

Американские ученые проводили исследования, в результате которых было доказано, что работа на компьютере во время беременности вредна для эмбриона и у будущей матери может случиться выкидыш. Было доказано: электрики чаще страдают раком мозга, чем представители других профессий.

Негативное влияние электромагнитного излучение на организм человека.

Люди не замечают, что подвергаются воздействию излучения. Но этот вид энергии часто нарушает функции внутренних органов. Поражается нервная система, происходит сбой в свойствах клеточных мембран, из-за чего они начинают неправильно функционировать.

У людей, работающих за компьютером, наблюдаются изменения в электрокардиограмме головного мозга, у них нарушаются мыслительные способности, замедляются реакции, появляется склонность к депрессии. Излучение плохо влияет на иммунную систему. Исследования показали, что уже имеющийся инфекционный процесс усугубляется.

Если человек постоянно подвергается излучению, страдает иммуногенез, развивается аутоиммунитет, появляются патологические процессы, связанные с популяцией лимфоцитов. Излучение пагубно воздействует на эндокринную систему.

Повышается уровень адреналина в крови, нарушается кроветворение, возникают сбои в работе сердечно-сосудистой системы, у некоторых людей увеличивается артериальное давление, меняются свойства периферической крови.

Влияние излучение на здоровье человека.

Электромагнитные поля нарушают функции половой системы. У мужчин угнетается спермотогенез, у беременных женщин часто возникают пороки развития плода.

Женская половая система более чувствительна к электрическим полям, которые создаются компьютерами и другими подобными устройствами. Дети больше подвержены влиянию электромагнитных волн, поскольку у них высокая проводимость мозгового вещества.

Электромагнитные лучи проникают в глубинные структуры мозга. Когда голова ребенка растет, кости черепа становятся толще, количество ионов уменьшается, соответственно, снижается проводимость.

Подростки до 16 лет, как и беременные женщины, сильно подвержены негативному влиянию электромагнитных лучей. По этой причине нужно ограничить нахождение за компьютером и общение по мобильному телефону.

Область применения ионизирующего излучения

Ионизирующие излучения используются в промышленности. Они обеспечивают функционирование реакторов, применяемых на атомных электростанциях. Такие агрегаты предназначены для превращения морской воды в пресную.

Они позволяют получить трансурановые элементы. Подобные установки часто используются для выявления примесей. С их помощью определяют качество угля, измеряют уровень влажности в окружающей среде.

Ионизирующее излучение применяется в транспортной промышленности, сельском хозяйстве. В первом случае оно обеспечивает функционирование мотора, а во втором — выявляет уровень облучения плодовых культур.

Магнитно-резонансная томография использует метод электромагнитного отклика атомных ядер, что позволяет диагностировать различные заболевания, в том числе онкологию.

Электромагнитные волны активно применяются в медицине. Они обеспечивают функционирование приборов, предназначенных для диагностики и лечения заболеваний. Ионизирующие излучения помогают выполнить активационные анализы.

Они часто применяются для лечения злокачественных патологий. Лучевая диагностика — это совокупность процедур, среди которых КТ, МРТ, рентгенологическое исследование, УЗИ. Благодаря таким методам обследования врач видит, в каком состоянии находятся внутренние органы.

Ионизирующее излучение позволяет поставить точный диагноз. Чтобы выявить патологию головного мозга, используется компьютерная томография. Для определения болезней малого таза применяется ультразвуковая диагностика.

Компьютерная томография — процедура, позволяющая получить изображение внутренних органов. Она похожа на рентген, но не такая интенсивная. При компьютерной томографии человек получает меньшую дозу излучения. Процедура позволяет выполнить обследование всех органов и систем.

МРТ имеет несколько отличий, процедура выполняется с применением атомов водорода. МРТ позволяет выполнить замер скорости кровотока, исследовать кору головного мозга. Врач получает объемное изображение.

Лучевая терапия проводится с использованием ионизирующего излучения. Это процедура, используемая для лечения людей с онкологическими заболеваниями. Она основывается на биологическом воздействии. Когда электромагнитные поля взаимодействует с тканями, возникают химические и биохимические процессы, поражающие структуры опухоли.

Без лучевой терапии невозможно лечить злокачественные образования. Опухоль чувствительна к электромагнитным волнам. Врач подбирает такую дозу излучения, которая помогает разрушить ткани патологического новообразования, нанося минимальный вред здоровым клеткам. Лучевая терапия применяется и для того, чтобы подавить рост злокачественного образования.

Лучевая терапия чаще всего используется для стерилизации злокачественных опухолей.

Стерилизация опухоли — процедура, позволяющая подавить способность опухолевых клеток к размножению. Доза стерилизации зависит от размера новообразования и радиочувствительности клеточных структур. Лучевая терапия используется самостоятельно или сочетается с другими методами лечения.

Процедура проводится до или после операции. Если лучевая терапия назначается до операции, она подавляет активность быстро разрастающихся клеток. Процедура помогает улучшить результаты полостного хирургического вмешательства.

Такая терапия разрушает даже самые мелкие остатки опухолевого образования, в частности те, которые не были удалены в процессе процедуры. Лучевая терапия, как вспомогательный метод лечения, предупреждает образование метастазов.

Электромагнитные волны используются для проведения внутреннего облучения, в т. ч. противоопухолевого. В организм пациента вводятся специальные радиоактивные средства (либо хирургическим путем, либо пероральным). Радиоактивный изотоп воздействует на участок с опухолью. Такой метод часто используется для лечения щитовидной железы.

Лучевая терапия делятся на 2 вида: внутренняя и внешняя. В последнем случае прибор, подающий лучи, находится не в организме. Терапевтические мероприятия осуществляются с применением разных устройств. Внешняя лучевая терапия проводится на ближнем или дальнем расстоянии.

Применяется рентгенологическая терапия (нейронное или протонное воздействие). В дополнение может быть использовано тормозное излучение. Аппликационная терапия — еще одна разновидность лучевого воздействия.

В процессе проведения процедуры источник тока располагается на теле пациента. Применяются аппликаторы, в составе которых есть радиоактивные средства. Такой метод используется для лечения заболеваний кожи.

Программа от ВОЗ

ВОЗ предупреждает: ионизирующее излучение, которое люди получают на рабочих местах, может нанести вред здоровью. Разрабатываются новые способы защиты от негативного воздействия электромагнитных лучей. Человек должен быть осведомлен, что получает дозу радиации (пусть даже незначительную). Деятельность ВОЗ направлена на профилактику такого риска.

Источник: https://OtravlenieNet.ru/izluchenie/chto-takoe-ioniziruyushhee-izluchenie.html

Что такое ионизирующее излучение?

Ионизирующее излучение

Ионизирующее излучение представляет собой поток частиц, способных вызывать ионизацию вещества.

При ионизации происходит отрыв электрона или нескольких электронов от атома, или молекулы, которые при этом превращаются в положительно заряженные ионы.

Оторванные от атомов или молекул электроны могут присоединяться другими атомами, или молекулами, образуя отрицательно заряженные ионы.

Разряд заряженного электрометра, находящегося в воздухе, происходящий независимо от качества электрической изоляции прибора, заметил еще Шарль Кулон в 1785 г., но только в XX веке удалось объяснить обнаруженные им закономерности действием космических лучей, представляющих собой одну из составляющих естественного ионизирующего излучения.

Результат действия ионизирующего излучения называют облучением. Несмотря на многообразие явлений, которые возникают в веществе под действием ионизирующего излучения, оказалось, что облучение может быть охарактеризовано единой величиной, называемой дозой облучения.

Действие ионизирующего излучения в широком диапазоне доз скрыто от непосредственных ощущений человека и поэтому оно кажется ему одним из наиболее опасных факторов воздействия.

В быту и в некоторых отраслях науки, техники и медицины ионизирующее излучение принято называть просто радиацией. Строго говоря, это не совсем верно, т.к.

сам по себе термин «радиация» охватывает все виды излучения, включая самые длинные радиоволны и потоки частиц любой сколь угодно малой энергии, а также волны деформации в веществе, например, звуковые волны.

Тем не менее, употребление слова «радиация» применительно к ионизирующему излучению настолько вошло в привычку, что в науке прижились термины, сформированные на его основе, такие, как, например, радиология (наука о медицинских применениях ионизирующего излучения), радиационная защита (наука о методах снижения доз облучения до приемлемых уровней), естественный радиационный фон, и т.п.

Виды ионизирующих излучений

Ионизирующее излучение (ИИ) — поток микрочастиц или электромагнитные поля, способные ионизировать вещество. В жизни, под ионизирующим излучением понимают проникающую радиацию – поток гамма-лучей и частиц (альфа, бета, нейтронов и др.).

Это, по сути, поток элементарных частиц, ионов и электромагнитных волн, не видимых и не ощущаемых человеком. Однако, их действие может быть коварно.

При определенном уровне облучения нарушаются биохимические и физические процессы в живых организмах. Это воздействие может привести к лучевой болезни и даже к смерти.

Различные виды ионизирующего излучения различают по их ионизирующей и проникающей способности.

Чаще всего ионизирующие излучения делят на:

  • корпускулярное ионизирующее излучение и
  • электромагнитное (фотонное) ионизирующее излучение.

Корпускулярное ИИ состоит из частиц вещества – элементарных частиц и ионов, в т.ч. ядер атомов. Корпускулярное ИИ делят на:

  • заряженные частицы, в том числе,
  • легкие заряженные частицы (электроны и позитроны);
  • тяжелые заряженные частицы (мюоны, пионы и другие мезоны, протоны, заряженные гипероны, дейтроны, альфа-частицы, и другие ионы);
  • электрически нейтральные частицы (нейтрино, нейтральные пионы и другие мезоны, нейтроны, нейтральные гипероны).

Альфа-излучение (поток ядер гелия, возникающий в результате альфа распада ядер элементов) обладает высокой ионизирующей, но слабой проникающей способностью: пробег альфа-частиц в сухом воздухе при нормальных условиях не превышает 20 см, а в биологической ткани – 260 мкм. То есть слой воздуха 9-10 см, верхняя одежда, резиновые перчатки, марлевые повязки, даже бумага  полностью защищают организм от внешних потоков альфа-частиц.

*Попадание источников альфа-частиц внутрь организма с воздухом, водой и пищей уже очень опасно.

Бета-излучение (поток электронов или позитронов, возникающий в результате бета-распада ядер) имеет меньшую ионизирующую способность, чем альфа-излучение, но большую проникающую способность.

Поскольку максимальные энергии бета-частиц не превышают 3 МэВ, то от них гарантированно защитит оргстекло толщиной 1,2 см, либо слой алюминия в 5,2 мм.

А вот на ускорителе с максимальной энергией электронов 7 МэВ от электронов защитит слой алюминия в 1,5 см, либо слой бетона шириной в 2 см.

Гамма-излучение – сопутствующее ядерным превращениям электромагнитное излучение. Сегодня  к гамма-излучению относят также жесткое рентгеновское излучение. Обладает очень высокой проникающей способностью.

Оградить себя от гамма-излучения практически невозможно, однако можно ослабить его до приемлемого уровня.

Защитные средства, обладающие экранирующим действием от такого рода радиации, выполняются из свинца, чугуна, стали, вольфрама и других металлов с высоким порядковым номером.

*Интенсивность гамма лучей (Cs-137) уменьшают в два раза сталь толщиной 2,8 см., бетон – 10 см., грунт – 14 см., дерево – 30 см.

Нейтронное излучение – поток нейтронов – тяжелых частиц, входящих в состав ядра. Для защиты от этого излучения можно использовать убежища, противорадиационные укрытия, дооборудованные подвалы и погреба. Потоки нейтронов, как и потоки гамма-излучения невозможно полностью экранировать.

Быстрые нейтроны сначала надо замедлить в воде, полиэтилене, парафине, можно в бетоне, а затем их необходимо поглотить, например, в кадмиевой фольге, за которой должен стоять достаточный слой свинца, чтобы экранировать возникающее при захвате нейтронов ядрами кадмия высокоэнергетическое гамма-излучение.

Поэтому защита от нейтронов, как правило, делается комбинированной.

Источник: https://ru.polimaster.com/resources/radiation-basics/types-of-ionizing-radiation

Book for ucheba
Добавить комментарий