Законодавчі та нормативні документи.

1. Закон України«Про використання ядерної енергії та радіаційну безпеку» від 08.02.95 р. із змінами, внесеними згідно із Законами.

2. Закон україни «Про захист людини від впливу іонізуючих випромінювань» від 1998, із змінами, внесеними згідно із Законом.

3. Закон України «Про фізичний захист ядерних установок, ядерних матеріалів, радіоактивних відходів, інших джерел іонізуючого випромінювання» вiд 19.10.2000.

4. Закон України «Про дозвільну діяльність у сфері використання ядерної енергії» вiд 11.01.2000

5. Закон України «Про поводження з радіоактивними відходами» від 30.06.1995 Основними документами, якими регламентується радіаційна без­пека в Україні, є:

6. Державні гігієнічні нормативи «Норми радіаційної безпеки України НРБУ-97/Д-2000 – Норми радіаційної безпеки України, доповнення: радіаційний захист від джерел потенційного опромінення; 2000 р.»

7. Наказ МОЗ України від 02.02.2005 № 54 «Основні санітарні правила України».

8. ДБН В.1.4-0.01-97 Система норм та правил зниження рівня іонізуючих випромінювань природних радіонуклідів в будівництві.

 

Відкриття рентгенівських променів започаткувало еру практичного використання людством штучних джерел іонізуючого випромінювання, що значно збільшило можливості й умови над фонового природного опромінення окремих контингентів і населення в цілому. Сфера використання таких джерел досить широка. До їх переліку в основному входять джерела зовнішнього і внутрішнього опромінення, які використовуються у медицині, підприємства ядерної енергетики, джерела випромінювання, які використовуються у науці, різних галузях промисловості й сільського господарства, ядерні вибухи різного призначення тощо.

В арсеналі методів наукових досліджень вагоме місце посіло використання методу мічених атомів. Суть його полягає у тому що для участі у фізичних, хімічних, біохімічних процесах використовуються разом із стабільними (а в окремих випадках і окремо) радіоактивні хімічні речовини, які легко можуть бути визначені відповідними радіометричними методами безпосередньо у процесі спостереження (дослідження), що має особливе значення, зокрема, для вивчення біологічних процесів. За допомогою методу мічених атомів можливо, наприклад, вивчити швидкість оновлення окремих тканин і органів організмів, транслокацію і місця накопичення хімічних елементів, важливі закономірності процесів обміну речовин. У медицині радіонукліди використовують в основному за трьома напрямами для вивчення різних процесів життєдіяльності організму в нормі й за наявності патології, з метою діагностики і для лікування. Зокрема, радіонукліди широко використовують у вивченні функції залоз внутрішньої секреції, в діагностиці й лікуванні онкологічних та інших захворювань.

Широко використовують іонізуюче випромінювання в промисловому і сільськогосподарському виробництві харчовій промисловості тощо (з метою контролю технологічних процесів радіоактивного каротажу, вивчення фільтраційних процесів синтезу нових речовин, для дефектоскопії автоматичної сигналізації для радіаційної стерилізації і знезаражування тощо).

Таблиця 1

Дози радіації, що необхідна, для отримання різних хімічних і біологічних ефектів

Вид використання радіації	Доза, Гр/год
Тривале зберігання м’яса	40 000—60 000
Стерилізація медичного обладнання і фармацевчичних засобів стерилізація пакувального матеріалу	10 000 25 000
Інактивація сальмонел	3000 - 10 000
Зберігання м’яса (риби) за температури 0 - 4°С	2000—5000
Тривале зберігання фруктів	2000—5000
Затримання росту паростків (наприклад картоплі)	100—200

 

Джерела іонізуючого випромінювання.

В умовах сучасної науково-технічної революції особливо великого значення набувають підприємства атомної промисловості і ядерної енергетики Зростаючий дефіцит традиційних видів пального змушує людство звертатися до цього практично невичерпного джерела енергії У зв'язку з цим виникає, зокрема, об'єктивна необхідність широкого використання електроенергії, джерелом якої є атомні електростанції (АЕС)

В АЕС тепло, яке подається на турбіну електрогенератора, утворюється внаслідок ядерних перетворень, з цим пов'язані певні переваги АЕС порівняно із звичайними (традиційними) джерелами теплоутворення Значно спрощується подання вихідного пального для виробництва однакової кількості енергії потрібно у тисячі разів менше ядерного пального, ніж вугілля для теплової станції АЕС можна використовувати для тривалої експлуатації як джерело енергії у важкодоступних, віддалених регіонах, на окремих автономних транспортних об'єктах (кораблях, підводних човнах, космопланах) тощо Слід мати на увазі що АЕС, яка запроектована, побудована і експлуатується з дотриманням сучасних вимог і можливостей радіаційного захисту в екологічному відношенні навіть безпечніша за традиційні вугільні ТЕС Так, АЕС потужністю 1 млн кВт за рік створює приблизно 1 т відходів Аналогічної потужності вугільна ТЕС за рік створює 50 тис т золи, десятки тисяч тонн сірчаного газу, оксиду вуглецю багато інших шкідливих для організму людини речовин.

Питома вага електроенергії джерелом якої є АЕС, невпинно зростає Передбачається, що вже на початку XXI ст. середня питома вага виробництва електроенергії за рахунок АЕС сягатиме 45—50 % загального балансу цього виробництва і становитиме приблизно 1 млрд кВт Вже зараз на частку АЕС у різних країнах припадає від 10—12 до 50—60 % загальної кількості електроенергії, що виробляється

Ядерний паливний цикл включає такі етапи добування і переробку урану, його збагачення ураном-235 виготовлення паливних елементів, роботу реакторів, переробку, транспортування і поховання відходів

На всіх цих етапах є потенційна загроза радіоактивного забруднення навколишнього середовища і додаткового (надфонового) опромінення іонізуючою радіацією

Навіть за нормального режиму експлуатації ядерних реакторів у газорозподільних викидах АЕС є радіоактивні речовини (інертні радіоактивні гази криптон-85, ксенон-138 та ін, бета-1 гамма-аерозолі, йод-131, цезій-132, стронщй-90, кобальт-60 та ін) Сумарний річний вихід радіоактивних речовин АЕС може досягати 18—20 х 10⁴ Бк (4,8—5,4 х 10⁴ Кі) Однак АЕС, яка нормально експлуатується, являє собою досить безпечний для персоналу і довкілля об'єкт Середньорічна доза опромінення персоналу таких АЕС звичайно не перевищує 1 бер, що у 2 рази нижче від допустимої. Є багато АЕС (а зараз у всьому світі експлуатується близько 450 АЕС), серед персоналу яких протягом десятків років не зареєстровано жодного випадку професійної променевої патологи І хоча, на жаль, людство не минули декілька тяжких ядерних катастроф на АЕС, слід визнати, що світовий досвід багаторічної експлуатації АЕС свідчить про їх відносну безпеку

Глобальну катастрофічну небезпеку для всього органічного життя на Землі становить ядерна зброя (атомні, водневі, нейтронні бомби). Не випадково люди найрізноманітніших політичних поглядів і релігійних переконань об'єднуються з метою боротьби проти ядерної зброї і її випробувань.

Аварія на ЧАЕС призвела до радіоактивного забруднення біосфери, особливо у Північній півкулі. Відзначено підвищення природного фону радіації повітря, грунту, води, продуктів харчування, наявність у них штучних радіонуклідів. Серед більш як 200 радіонуклідів, які утворюються внаслідок аварії, найбільшу загрозу створюють довгоіснуючі, особливо цезій-137 і стронцій-90, період напіврозпаду яких становить відповідно 30 і 28 років.

Продукти ядерного поділу, які різними шляхами надійшли до організму, поступово з нього виводяться, причому швидкість цього процесу залежить від притаманного кожному радіонукліду періоду напіввиділення і може коливатись від годин до багатьох років.

Довгоіснуючі радіонукліди стронцій-90 і цезій-137 за своїми хімічними властивостями є аналогами кальцію й калію і надходять до організму за трьома біологічними ланцюжками: атмосфера => грунт => рослини (через коріння) => тварини => м'ясні й молочні продукти •=> людина; атмосфера => рослини (пошинання листями і поверхневе забруднення) => тварини => м'ясні, молочні продукти => людина; атмосфера => рослини => людина.

Оскільки період напіввиведення цезію-137 відносно малий (близько 100 днів), уже через 1—3 роки встановлюється рівновага між його вмістом в організмі й надходженням із зовні. На відміну від цезію, стронцій-90 має період напіввиділення більш як 300 років, тому він може знаходитись в організмі протягом усього життя.

Біологічна дія іонізуючих випромінювань має ряд загальних властивостей, дві з яких - здатність, проникати через матеріали різної товщини й іонізувати повітря та живі клітки організму.

Ураження людини радіоактивними випромінюваннями можливо в результаті як зовнішнього, так і внутрішнього опромінювання. Зовнішнє опромінювання створюється радіоактивними речовинами, що знаходяться поза організмом, а внутрішнє тими, що потрапили всередину з повітрям, водою і їжею. Очевидно, що при зовнішньому опромінюванні найбільш небезпечні випромінювання, що мають високу проникаючу здатність, а при внутрішньому — іонізуючу.

Вважають, що внутрішнє опромінювання небезпечніше, ніж зовнішнє, від якого нас захищають стіни приміщень, одяг, шкірні покриви, спеціальні засоби захисту і ін.

Внутрішнє ж опромінювання впливає на незахищені тканини, органи, системи тіла, причому на молекулярному, клітинному рівні. Тому внутрішнє опромінювання вражає організм більше, ніж таке ж зовнішнє.

Внаслідок дії іонізуючого випромінювання на організм людини у тканинах відбуваються складні процеси. Під впливом іонізуючого випромінювання в організмі порушується нормальний перебіг біохімічних процесів та обмін речовин. Тільки іонізуюче випромінювання найбільше серед інших видів енергії, поглинутої в однаковій кількості, спричиняє такі тяжкі ураження організму.

Особливого захисту під час рентгенодіагностичних досліджень потребує нижня ділянка черевної порожнини (зона розміщення статевих органів), оскільки навіть під час дослідження інших органів гонадна доза опромінення може бути досить значною. Так, у разі однократної рентгеноскопії грудної клітки ця доза становить у чоловіків 0,5—20 мрад, стравоходу-шлунка — 40—100 мрад, у разі іригоскопії може досягати 3250 мрад, а у жінок — 19 000 мрад (190 м3в).

Під час рентгенографії кульшового суглоба доза опромінення гонад людини, поперекового відділу хребта може сягати 2,5—4 рад, а у разі уроцистографії у чоловіків — понад 15 рад (1,5 с/3в).

У разі проведения променевої терапії поглинені дози за один сеанс можуть сягати 30—250 рад, а за курс — до 4000—6000 рад (на окремий орган)

Діагностичні дослідження з використанням радіонуклідів зумовлюють значно меншу поглинену дозу, ніж рентгенодіагностичні Під час функціонально-діагностичного радіонуклідного (йод-131) дослідження щитоподібної залози доза становить 20—ЗО мрад, за функціонального дослідження нирок — 0,14 мрад В окремих дослідженнях (радіонуклідна сканографія внутрішніх органів) ці дози можуть сягати 1—2 рад, проте і у цьому випадку вони значно нижчі порівняно з рентгенологічним дослідженням.

Певний (відносно невеликий) внесок у сумарну дозу надфонового опромінення роблять деякі прилади, індикаторні та інші пристрої телевізійні приймачі тощо За гігієнічними нормативами, на відстані 5 см від дисплея кольорового телевізора потужність дози не повинна перевищувати 0,5 мР/год, від дисплея чорно-білого зображення — 0,05 мР/год Більшість сучасних телевізорів відповідають вищій вимозі.

Сумарні дані стосовно середніх ефективних доз опромінення населення промислово розвинених держав земної кулі наведені в табл 3.

Таблиця 3

Середні річні ефективна, дози опромінення населення промислово розвинених країн

Основні джерела іонізуючих випромінювань	мкЗв	мбер
Опромінення від природних джерел
Космогенне випромінювання на поверхні Землі
Природне зовнішнє випромінювання земного походження
Внутрішнє опромінення
Опромінення від техногенно підсилених джерел природного походження (в т.ч. радон у приміщеннях)
Всього від природних джерел
Опромінення від штучних джерел
Джерела медичного опромінення (пацієнтів)
Професійне опромінення
Інші штучні джерела (в т.ч. пов’язані з наслідками аварії на Чорнобильській АЕС)
Всього від штучних джерел
Разом

 

Використання радіонуклідів у медицині.

Незважаючи на поширене і всезростаюче використання різних джерел іонізуючого випромінювання в промисловості, енергетиці, інших галузях і сферах діяльності людини, провідними чинниками надфонового опромінення значної частини населення залишаються променеві діагностика і лікування. Важко знайти людину, що жодного разу у житті не проходила б рентгенодіагностичного обстеження. У різних країнах і навіть у різних регіонах однієї країни показник кількості таких обстежень (включаючи флюорографічне) коливається у великому діапазоні. У середньому він становить 1,5 процедури на 1 людину за рік. З метою рентгенодіагностики використовують понад 150 видів досліджень: ангіографію, коронарографію, електрорентгенографію, комп'ютерну томографію, мамографію, а також уронефрологічні, пульмонологічні, гастроентерологічні дослідження та багато інших. Опромінення (рентгенівське, генероване лінійними та циклічними прискорювачами, гамма-випромінювачами та іншими джерелами) широко використовується як метод лікування онкологічних і деяких інших захворювань.

Всі види рентгенівського опромінення в медицині несуть загрозу надфонового опромінення пацієнтів і персоналу. Така загроза виникає і в разі використання з лікувальною чи діагностичною метою радіоактивних речовин (відкритих або закритих), зокрема у формі внутрішньопорожнинної, внутрішньоклітинної або аплікаційної терапії, а також для зовнішнього дистанційного опромінення внутрішніх органів (кобальтові гамма-гармати, бетатрони та ін.). На відміну від хворих після дистанційної променевої терапії, хворі, яким радіоактивні препарати вводили інтракорпорально, певний час являють загрозу для оточуючих, оскільки самі вони є носіями джерел іонізуючого випромінювання.

 

Залежно від конструктивно-технологічних особливостей апаратури, характеру, локалізації і методики обстеження, значення отримуваних індивідуальних доз опромінення під час діагностичних рентгенологічних досліджень коливаються від 0,01 до 40 рад і більше, у середньому 50—70 мрад/рік (0,05—0,07 Р). У формуванні цієї дози рентгеноскопічні дослідження становлять 57 %, рентгенографічні —10%, флюорографічні — 33 %. Середня ефективна доза на 1 людину становить 100—150 мрад (10—15 мкЗв). Середньомісячна доза опромінення лікарів-рентгенологів орієнтовно становить 2,5—5 мрад, середньорічна — 2,5—3 мрад, для ренггенолаборангів відповідно 2,0—2,5 мрад і 3 рад. Опромінення рук у них може бути у 8—10 разів більшим.

Радіаційна гігієна – галузь гігієнічної науки і санітарної практики, метою якої є забезпечення безпеки для працюючих з джерелами іонізуючої радіації та для населення в цілому.

Завдання радіаційної гігієни включають:

- санітарне законодавство в області радіаційного фактора;

- запобіжний і поточний санітарний нагляд за об’єктами, що використовують джерела іонізуючої радіації;

- гігієна і охорона праці персоналу, що працює з джерелами іонізуючої радіації та персоналу, який працює в суміжних приміщеннях і на території контрольованих зон;

- контроль за рівнями радіоактивності об’єктів навколишнього середовища (атмосферного повітря, повітря робочої зони, води водойм, питної води, харчових продуктів, ґрунту та інших);

- контроль за збором, зберіганням, видаленням та знешкодженням радіоактивних відходів, чи їх похованням тощо.

 

Фізичні основи радіаційної гігієни

Радіоактивність – спонтанне перетворення ядер атомів хімічних елементів зі зміною їх хімічної природи або енергетичного стану ядра, яке супроводжується ядерними випромінюваннями.

Радіонуклід – радіоактивний атом з певним масовим числом і зарядом (атомним номером).

Ізотопи радіоактивні – радіоактивні атоми з одинаковим зарядом (атомним номером) і різними масовими числами, тобто з одинаковою кількістю протонів та різною кількістю нейтронів у ядрі.

Види ядерних перетворень:

a-розпад – характерний для важких (з великим масовим числом) елементів і заключається у вильоті з ядра атома a-частинки – за своєю природою ядра гелію (2 протони і 2 нейтрони), внаслідок чого з¢являється ядро нового хімічного елемента з масовим числом, меншим на 4 і зарядом, меншим на 2:

Ra ® Rn + He.

Втративши a-частинку, ядро атома знаходиться у збудженому стані з надлишком енергії, яка виділяється у вигляді g-випромінювання, тобто a-розпад завжди супроводжується g-випромінюванням.

b-електронний розпад – процес, при якому з ядра атома (з одного із нейтронів) вилітає електрон, внаслідок чого цей нейтрон перетворюється в протон, у зв’язку з чим утворюється новий елемент з тим же масовим числом і з зарядом, більшим на одиницю:

К ® e^-1 + Са + n,

де n - нейтрино.

Збуджене при втраті електрона ядро у більшості випадків випромінює і g-кванти.

b-позитронний розпад – процес, при якому з ядра атома (з одного із протонів) вилітає позитрон, внаслідок чого протон перетворюється в нейтрон і з¢являється новий хімічний елемент з тим же масовим числом і зарядом, меншим на одиницю:

Zn ® e⁺¹ + Сu

Електронний-К-захват – коли ядро (один з протонів) захвачує електрон з найближчої К-орбіти, у зв¢язку з чим цей протон перетворюється в нейтрон, внаслідок чого з¢являється ядро нового хімічного елемента з тим же масовим числом і зарядом, меншим на одиницю:

Сu + e^-1 ® Ni

На звільнене місце К-орбіти (і послідовно з інших орбіт) переміщуються електрони, а звільнена енергія при цьому висвічується у вигляді характеристичного рентгенівського випромінювання.

Спонтанний поділ ядра характерний для важких трансуранових елементів, у яких співвідношення нейтронів до протонів більше 1,6. В результаті утворюються ядра двох нових елементів, у яких співвідношення n: p ближче до одиниці, а “лишні” нейтрони висвітлюються у вигляді нейтронного випромінювання:

U ® Kr + Ba + 5n

Таким чином, якісно ядерні перетворення характеризуються: видом розпаду, видом випромінювання, періодом напіврозпаду – терміном, за який розпадається половина вихідної кількості атомів. (Згідно закону радіоактивного розпаду, число атомів N, що розпадається за термін t, пропорційно вихідній кількості атомів): N = N₀ × е^-lt.

З гігієнічної точки зору та вибору методів дезактивації радіоактивних відходів, всі радіонукліди поділяють на короткоіснуючі (Т½ < 15 діб) і довгоіснуючі (Т½ > 15 діб): короткоіснуючі витримують у відстійниках до зниження активності, а потім спускають у загальну каналізацію чи вивозять, а довгоіснуючі – вивозять і хоронять у спеціальних могильниках.

Кількісна міра радіоактивного розпаду – активність (Q) – це кількісь розпадів атомів за одиницю часу.

Одиниця активності в системі Si – беккерель (Бк) – один розпад за секунду (с^-1). У зв’язку з тим, що ця одиниця дуже мала, користуються похідними – кілобеккерель (кБк), мегабеккерель (МБк).

Позасистемна (застаріла) одиниця активності – кюрі (Кі) – це активність 1 г хімічно чистого радію, що дорівнює 3,7 ×10¹⁰Бк (розпадів за сек.). Ця одиниця, навпаки, дуже велика, тому користуються похідними – мілікюрі (мКі), мікрокюрі (мкКі), пікокюрі (пкКі).

Для радіонуклідів, яким властиве γ-випромінювання, активність виражають також через гама-еквівалент – відношення γ-випромінювання даного радіонукліда до γ-випромінювання радію. Розрахована гама-постійна радію – 8,4 р/годину – це потужність дози, яку створює γ-випромінювання 1 мг радію на відстані 1 см після проходження через платиновий фільтр товщиною 0,5 мм.

Міліграм-еквівалент радію (мг-екв. Ra) – одиниця активності радіонукліда, γ-випромінювання якого еквівалентне (рівноцінне) γ-випромінюванню 1 мг Ra на відстані 1 см після проходження через платиновий фільтр 0,5 мм.

В результаті радіоактивного розпаду, ядерного ділення, термоядерного синтезу і при роботі прискорювачів частинок можна отримати різні види іонізуючого випромінювання.

Іонізуючі випромінювання з якісної сторони характеризуються:

- видом випромінювання: - корпускулярні (a-, b-, n), електромагнітні (γ-, рентгеівські: характеристичне при К-захваті, гальмівне – в рентгенівській трубці).

- енергією випромінювання, яка в системі Si вимірюється у джоулях (Дж). (Це енергія, необхідна для підняття температури 1 дм³ дистильованої води на 1°С). Позасистемна практична одиниця – електрон-вольт (еВ) – це енергія, яку набуває електрон в електростатичному полі з різницею потенціалів 1 В. Ця одиниця дуже мала, тому користуються похідними: кілоелектрон-вольт (КеВ), мегаелектрон-вольт (МеВ).

- проникаючою здатністю (довжиною пробігу) – відстанню, яку воно проходить в середовищі, з яким взаємодіє (в м, см, мм, мкм).

- іонізуючою здатністю: - повною – кількістю пар іонів, які утворюються на всій довжині пробігу частинки чи кванта; - лінійною щільністю іонізації – кількістю пар іонів, які приходяться на одиницю довжини пробігу.

- Корпускулярні ( узагальнена назва дрібненьких частинок матерії (електронів, фотонів тощо) :-Альфа ( α) -випромінювання - іонізуюче випромінювання, що складається з а -частинок (ядер гелію-4), які утворюються при ядерних перетвореннях (радіоактивному розпаді) та залишають ядра радіоактивних ізотопів і рухаються зі швидкістю близькою до 20 000 км/с. Енергія а -частинок - 2-8 МеВ. Альфа-частинки – за своєю природою є ядрами гелію (2 протони і 2 нейтрони), внаслідок чого з’являється ядро нового хімічного елемента з масовим числом, меншим на 4 і зарядом, меншим на 2: Rn + He.®Ra.

Втративши альфа-частинку, ядро атома перебуває у збудженому стані з надлишком енергії, яка виділяється у вигляді гамма-випромінювання, тобто альфа-розпад завжди супроводжується гамма-випромінюванням. Маючи подвійний електричний заряд і значну атомну масу, α-частинки можуть інтенсивно взаємодіяти з електричними та магнітними полями атомів у речовині. Отже,α-частинка витрачає свою енергію на дуже короткому шляху пробігу, іонізуючи при цьому досить значну кількість атомів речовини. Ці частинки мають високу іонізуючу та низьку проникну здатність, так вони пролітають у повітрі на відстань 10-11 смвід джерела, а в біологічних тканинах на 30-40 мкм. α-частинки легко затримуються аркушем паперу, практично нездатні проникати крізь роговий шар шкіри людини. Тому зовнішнє опромінення α-частинками порівняно з іншими іонізуючими чинниками практично нешкідливе, зате їх попадання всередину організму через відкриту рану або через кишково-шлунковий тракт разом із їжею, може виявитись дуже небезпечним для людини. В медичній практиці використовується або для опромінювання поверхні тіла, або альфа-випромінюючий радіонуклід вводиться безпосередньо в патологічний осередок при внутрішньотканинній променевій терапії.

— Бета (β)-випромінювання - це потік електронів (електрон — це елементарна частинка, яка володіє елементарним негативним електричним зарядом, тобто найменшою кількістю електрики,що може існувати. Заряд електрона рівний 1,60х10^-19кулона. Маса спокою електрона рівна 9,11х10^-28 г, тобто в 1837,14 разу менше маси атома водню) та протонів (₁Р¹ - стійка елементарна частинка, заряд протона рівний заряду електрона, але із зворотним знаком. Якщо заряд електрона приймають рівним —1, то заряд протона рівний +1. Протон – це атом водню, позбавлений електрона). При бета-розпаді виникає електронне та позитронне іонізуюче випромінювання з безперервним енергетичним спектром. Швидкість β-частинок близька до швидкості світла. Вони мають меншу іонізуючу, але більшу проникаючу здатність у порівнянні з α-частинками. Проникна здатність на глибину до 2,5 смв живих тканинах і в повітрі — до 18 см. β -промені повністю затримуються шаром ґрунту товщиною 3 см. Для захисту від бета-часток енергією до 1 МЕВ достатньо алюмінієвої пластини завтовшки декілька мм. При зовнішньому β-опроміненні створюється теж серйозна небезпека, особливо якщо β-радіоактивна речовина потрапляє безпосередньо на шкіру людини (зокрема, в очі).

Нейтронне випромінювання – це потоки нейтронів, які вилітають із ядер атомів при ядерних реакціях, зокрема, при реакціях розподілу ядер урану й плутонію. Їх дія залежить від енергії цих частинок. Вони викликають іонізацію речовини та вторинне випромінювання, яке складається із заряджених частинок і гамма-квантів. Внаслідок того, що нейтрони не мають електричного заряду, нейтронне випромінювання у залежності від енергії та від складу речовин, що взаємодіють, може мати велику проникаючу здатність. Залежно від кінетичної енергії нейтрони умовно діляться на швидкі, надшвидкі, проміжні, повільні й теплові. Нейтронне випромінювання виникає при роботі прискорювачів заряджених часток і реакторів, що утворять потужні потоки швидких і теплових нейтронів. У атомному ядрі нейтрони міцно пов'язані з протонами. Проте за певних умов починається розпад нейтронів. Час напіврозпаду останніх поза атомним ядром складає близько 10 хвилин. Нейтронне випромінювання має здатність перетворювати атоми стабільних елементів у їхні радіоактивні ізотопи, що різко підвищує небезпеку нейтронного опромінення. При нейтронному розпаді атома вивільняються електрон, протон та антинейтрино(антинейтрино -символ або, нейтральна елементарна частинка с нульовою масою, яка є античастинкою по відношенню донейтрино - стабільної нейтральної легкої частинки), але іноді випромінюється і фотон.

Протонне випромінювання генерується в спеціальних прискорювачах. Це потік протонів, що несуть одиничний позитивний заряд і мають масу, близьку до маси нейтронів. Протони відносяться до сильно іонізуючих частинок; при прискоренні до високих енергій вони здатні порівняно глибоко проникати в речовину середовища. Це дозволяє ефективно використовувати протонне випромінювання в дистанційній променевій терапії, наприклад, опромінення при пухлині гіпофіза.

 

-Електромагнітні: - Гамма( γ) –випромінювання - це електромагнітне (фотонне) випромінювання, якевиникає при збудженні ядер атомів або елементарних частинок. Довжина хвилі 10^-10 м.

Джерелом гамма-випромінювання є ядерні вибухи, розпад ядер радіоактивних речовин, вони утворюються також при проходженні швидких заряджених частинок крізь речовину. Завдяки значній енергії, що знаходиться в межах від 0,001 до 5 МеВ у природних радіоактивних речовин та до 70 МеВ при штучних ядерних реакціях, це випромінювання може іонізувати різні речовини, але має малу іонізуючу здатність з енергією 0,001—3 МеВ, зате характеризується великою проникаючою здатністю, оскільки складається з високоенергійних фотонів, що не мають заряду. Воно проникає крізь великі товщі речовини. Поширюється γ–випромінювання зі швидкістю світла і використовується в медицині для стерилізації приміщень, апаратури, продуктів харчування. Для захисту від гамма–випромінювання ефективні важкі елементи (свинець, вольфрам, а також бетон, сталь і т. п.).

- Рентгенівське випромінювання —це короткохвильове електромагнітне випромінювання, яке виникає в результаті зміни стану енергії електронів, що знаходяться на внутрішніх оболонках атомів, воно має довжину хвилі (1000 - 1) • 10^-12 м. Виникає рентгенівське випромінювання в середовищі, яке оточує джерело бета-випромінювання, в прискорювачах електронів і є сукупністю характеристичного та гальмівного випромінювань, енергія фотонів яких не перевищує 1 МеВ. Характеристичне рентгенівське випромінювання виникає в тому випадку, коли внаслідок зіткнення зі швидким електроном, один із електронів покидає внутрішню електронну оболонку атома, чим змінює енергетичний стан атома. Переходячи на незайняту орбіту, зовнішній електрон випромінює в рентгенівській області спектру, й частота цього випромінювання залежить від типу атома й тих орбіталей, між якими відбувається перехід. Окрім ядерних перетворень воно виникає в рентгенівських трубках в результаті електронного бомбардування анода. На наступному етапі один із електронів зовнішніх оболонок переходить на внутрішню із випромінюванням кванта світла. Частота цього кванта лежить у рентгенівському діапазоні електромагнітного спектру. Слово характеристичне в назві пояснюється тим, що для кожного хімічного елемента властиві (характерні) свої частоти випромінювання. Гальмівне випромінювання — це фотонне випромінювання з неперервним спектром, яке виникає при зміні кінетичної енергії заряджених частинок внаслідок різкого гальмування електронів в речовині. Рентгенівське випромінювання, що використовується в медичній радіології, є також гальмівним випромінюванням електронів, прискорених в рентгенівській трубці, що налітають на анод. Рентгенівські промені проходять через тканини людини наскрізь, тому воно використовується в медицині для флюорографії, рентгенівського аналізу.

— Проникаюча здатність (м, см, мм) та іонізуюча здатність:

- проникаюча здатність (довжина пробігу) - відстань, яку іонізуюче випромінення проходить в середовищі, з яким взаємодіє (в м, см, мм, мкм). Проникаюча здатність всіх видів іонізуючого випромінювання залежить від енергії.

 

Проникаюча здатність видів іонізуючого випромінювання.

 

- іонізуюча здатність¹⁾ – кількість пар іонів, які утворюються на всій довжині

пробігу частинки чи кванта в одиниці об’єму, маси або довжини треку.

¹⁾Іонізація (йонізація) — утворення позитивних і негативних іонів і вільних електронів з електрично нейтральних атомів і молекул. Може здійснюватися шляхом відриву від атому, що входить до складу молекулярної частинки, одного або декількох електронів з утворенням йона або за рахунок переходу електрона (електронів) від однієї частинки до іншої з набуттям ними зарядів.

Іонізуюча здатність радіоактивного випромінювання залежить від його типу і енергії, а також властивості іонізуючої речовини і оцінюється питомою іонізацією, яка вимірюється кількістю іонів цієї речовини, що створюються випромінюванням на довжині пробігу в 1 см.

Чим більше величина питомої іонізації, тим швидше витрачається енергія випромінювань, тобто тим менший шлях пройде випромінювання в речовині до повної втрати своєї енергії. Тому чим більше іонізуюча здатність випромінювання, тим менше його проникаюча здатність, і навпаки.

Для того, щоб частинка стала іонізуючою, вона повинна мати достатньо велику енергію, щоб взаємодіяти з атомами опромінюваної матерії. Фотони взаємодіють із зарядженими частинками, тому фотон з досить великою енергією також є іонізуючим. Енергія, при якій фотон стане іонізуючим, перебуває в кінці ультрафіолетового діапазону електромагнітного спектру. Заряджені частинки, такі, як електрони, позитрони і альфа-частинки та високочастотні електромагнітні хвилі взаємодіють з електронами в атомі або молекулами. Нейтрони ж, маючи нульовий електричний заряд, не взаємодіють з електронами електромагнітно і тому вони не можуть безпосередньо викликати іонізацію цим шляхом. Проте швидкі нейтрони добре взаємодіють із протонами у водні і це створює протонне випромінювання. Ці протони є іонізуючими, оскільки вони мають заряд і взаємодіють з електронами в речовині. Нейтрони можуть також взаємодіяти з ядром атома, в залежності від ядра і швидкості нейтрона; ці реакції відбуваються як з участю швидких, так і повільних нейтронів, залежно від ситуації. Після таких взаємодій з нейтронами, атомні ядра часто стають радіоактивними, в свою чергу створюючи іонізуюче випромінювання при розпаді.

- лінійна густина іонізації – число пар іонів, що утворюються в місці проходження зарядженої частинки з розрахунку на одиницю її пробігу (м, см, мм) в середовищі; використовується для характеристики іонізуючого випромінювання.

Біологічна ефективність кожного виду іонізуючого випромінювання находиться у залежності від лінійної густини іонізації. Наприклад, α-частинки з енергією 3 МеВ на 1 мм шляху пробігу утворюють 40000 пар іонів, а β-частинки з такою ж енергією – до 4 пар іонів.

 

 

Кількісними характеристиками іонізуючих випромінювань є дози (Д):

— експозиційна доза (характеризує іонізуючий ефект рентген — та гама— випромінювання); — поглинута доза; — еквівалентна доза; — густина потоку частинок (для корпускулярних випромінювань).

Розрізняють:

1. Експозиційною дозою (X) називається повний заряд dQ іонів одного знака, що виникають у малому об'ємі повітря при повному гальмуванні всіх вторинних електронів, утворених фотонами до маси повітря dm в цьому об'ємі: Поняття експозиційна доза встановлено тільки для фотонного випромінювання з енергією 1 кеВ – 3 МеВ. Вимірюється вона в системній одиниці - кулон на 1 кг (Кл/кг) і позасистемній - рентген (Р). Кулон на 1 кг дорівнює експозиційній дозі, при якій усі електрони та позитрони, що визволені фотонами в об'ємі повітря масою 1 кг, створюють іони, які несуть електричний заряд 1 Кл кожного заряду. 1 Кл/кг = 3876 Р;

1 Р = 2,57976×10⁻⁴ Кл/кг.

Один Рентген (1 Р) – це доза рентгенівського і гамма-випромінювання, яка утворює в 1 см³ (0,001293 г) сухого атмосферного повітря за нормальних умов (температура 0 °С, тиск 1013 гПа (760 мм ртутного стовпа) близько 2 мільярдів пар іонів, що несуть одну електростатичну одиницю заряду кожного знака. При цьому кількість поглинутої енергії становить 88 ерг (енергетичний еквівалент рентгена). Отже, 1 Р = 0,88 рад або 1 рад = 1,14 Р.

2. -поглинута доза - кількісь енергії іонізуючого випромінювання, яка поглинається одиницею маси опромінюваного середовища. Одиницею вимірювання поглинутої дози в системі SІ є грей (Гр). Грей – поглинута доза опромінення, яка дорівнює енергії 1 джоуль, поглинутій в 1 кг маси середовища: 1 Гр = 1 Дж/кг. Позасистемна (застаріла) одиниця поглинутої дози – рад(rad – radiationabsorbetdose). 1 рад = 0,01 Гр = 100 ерг енергії на 1 г маси середовища. (Одиницею дози є грей, названий на честь англійського фізика С. Грея, одного із засновників радіаційної дозиметрії).

Застаріле поняття поглинутої дози у повітрі – експозиційна доза, під якою розуміють об¢ємну щільність іонізації повітря. Одиницею експозиційної дози використовувався рентген (Р).

3. Потужність поглинутої у повітрі дози (ППД) – приріст дози за одиницю часу або рівень радіації. Вимірюється: в системі Si Гр/годину; - позасистемна (застаріла) одиниця – рентген на годину (Р/год), мілірентген на годину (мР/год), мікрорентген на секунду (мкР/сек). У зв¢язку з тим, що усі нині використовувані дозиметричні прилади градуйовані у цих одиницях, то ними ще користуються, але результати вимірювання потрібно перераховувати в системні (грей-, мілі-, мікро-, наногрей/годину): 1 мР/год = 8,73 мкГр/год = 6,46 мкЗв/год.

4. Еквівалентна доза (Н) – доза будь-якого виду іонізуючого випромінювання, яка викликає такий же біологічний ефект, як стандартне (еталонне) рентгенівське випромінювання з енергією 200 КеВ.

Для розрахунку еквівалентної дози використовують радіаційний зважуючий фактор (W_R) – коефіцієнт, що враховує відносну біологічну ефективність різних видів іонізуючих випромінювань. Для рентгенівського, гама-, бета-випроміню-вань різних енергій він дорівнює 1, для α-частинок та важких ядер віддачі – 20, для нейтронів з енергіє