Вопрос№13. Приборы для регистрации и измерения ионизирующих излучений

Ионизирующее излучение - излучение, взаимодействие которого со средой приводит к ионизации ее атомов и молекул. Ионизирующим излучением является γ-излучение, рентгеновское излучение, пучки электронов и позитронов, протонов, нейтронов, α-частиц. Энергию частиц ионизирующего излучения измеряют во внесистемных единицах - электрон-вольтах (эВ). Дозиметр - прибор для измерения и регистрации дозы ионизирующего излучения (экспозиционной, поглощенной, эквивалентной) и мощности дозы.

Радиометр - прибор или установка для измерений:

- активности радионуклидов в источнике или образце;

- плотности потока, потока и флюенса ионизирующих частиц.

Экспозиционная доза излучения - отношение суммарного заряда одного знака, созданного в воздухе при полном использовании ионизирующей способности излучения, к массе ионизированного воздуха. Экспозиционная доза излучения представляет собой энергетическую характеристику излучения, оцениваемую по эффекту ионизации сухого атмосферного воздуха.

Эквивалентная доза излучения - произведение поглощенной дозы излучения на коэффициент качества излучения, отражающий способность данного вида излучения в малых дозах повреждать ткани организма. Единицей эквивалентной дозы излучения является Зиверт.

Поглощенная доза излучения (Гр) - характеристика радиационной опасности; отношение поглощенной энергии ионизирующего излучения к массе облученного вещества, т.е. энергия, депонированная любым типом радиации в любом типе ткани или материала. Единицами измерения поглощенной дозы излучения являются грэй и рад. 1 рад = 0.01 Грея.

№14.Воздействие радиации на биологическую ткань

В органах и тканях биологических объектов как и в любой среде при облучении в результате поглощения энергии идут процессы ионизации и возбуждения атомов. Эти процессы лежат в основе биологического действия излучений. Его мерой служит количество поглощенной в организме энергии.
Различные виды излучений характеризуются различной биологической эффективностью, что связано с отличиями в их проникающей способности и характером передачи энергии органам и тканям живого объекта, состоящего в основном из легких элементов.

Альфа-излучение имеет малую длину пробега частиц и характеризуется слабой проникающей способностью. Оно не может проникнуть сквозь кожные покровы. Пробег альфа-частиц с энергией 4 Мэв в воздухе составляет 2.5 см, а в биологической ткани лишь 31 мкм. Альфа-излучающие нуклиды представляют большую опасность при поступлении внутрь организма через органы дыхания и пищеварения, открытые раны и ожоговые поверхности.
Бета-излучение обладает большей проникающей способностью. Пробег бета-частиц в воздухе может достигать нескольких метров, а в биологической ткани нескольких сантиметров. Так пробег электронов с энергией 4 Мэв в воздухе составляет 17.8 м, а в биологической ткани 2.6 см.
Гамма-излучение имеет еще более высокую проникающую способность. Под его действием происходит облучение всего организма.

При долгом облучении или больших дозах радиация может разрушать клетки, повреждать ткани органов, быть причиной злокачественных новообразований (рак, саркома), а также скорой гибели организма. Радиоактивное излучение называют ионизирующим излучением, а радиоактивные частицы - ионизирующими частицами.
Как уже было сказано, радиоактивные частицы, обладая огромной энергией, огромными скоростями, при прохождении через любое вещество сталкиваются с атомами и молекулами этого вещества и приводят к их разрушению, ионизации, к образованию "горячих" (высокоэнергетичных) и исключительно реакционноспособных частиц - осколков молекул: ионов и свободных радикалов.
То же самое происходит и в тканях биологических объектов. Так как биологические ткани человека на 70% состоят из воды, то в большой степени ионизации подвергаются именно молекулы воды. Из осколков молекул воды - из ионов и свободных радикалов - образуются исключительно вредные для организма и реакционноспособных перекисные соединения, которые запускают целую цепь последовательных биохимических реакций и постепенно приводят к разрушению клеточных мембран (стенок клеток и других структур). Он проявляется в виде самых различных, в том числе, казалось бы, совершенно не связанных с радиационным воздействием, заболеваниях, в увеличении количества и тяжести течения заболеваний, в осложнениях, а также в ослаблении памяти, интеллектуальных способностей и т. п. Ослабление иммунитета провоцирует возникновение любых заболеваний, в том числе и раковых. Особо следует отметить, что все видимые физические отклонения от нормы, все заболевания сопровождаются ослаблением умственных способностей, памяти, интеллекта.
В целом, воздействие радиации на биологические объекты и, в первую очередь, на организм человека вызывает три различных отрицательных эффекта.

Первый - это генетический эффект для наследственных (половых) клеток организма. Он может проявиться и проявляется только в потомстве. Это рождение детей с различными отклонениями от нормы (уродства разной степени, слабоумие и т. д.), либо рождение полностью нежизнеспособного плода, - с отклонениями, не совместимыми с жизнью.
В большой степени "поставщиками" таких детей в соответствующие больницы являются предприятия атомной энергетики и зоны их влияния.

Второй - это тоже генетический эффект, но для наследственного аппарата соматических клеток - клеток тела. Он проявляется при жизни конкретного человека в виде различных (преимущественно раковых) заболеваний. "Поставщиками" раковых больных также в большой степени являются предприятия атомной энергетики и зоны их влияния.

Третий эффект - это эффект соматический, а точнее - иммунный.

Реакция живого организма на ионизирующие облучения зависит от дозы и времени облучения, а также от размеров поверхности тела, подвергающегося облучению, типа излучения и мощности дозы.

№15. Механизм воздействия радиации на молекулы и клетки

Знание механизма воздействия радиации на человека и возможностей органов и систем человека противостоять радиации позволяет принять дополнительные меры по выживанию в условиях радиоактивного заражения или загрязнения среды.Известно, что тело человека состоит: из воды примерно на 65%, белков, человеческих клеток на 18%, жиров на 10%, углеводов на 5%, других органических и неорганических веществ на 2%. Если из рассмотрения исключить воду, то белки составят 51,5%, липиды - 47,7%, клетки - 3%.Воздействие радиации происходит как на молекулярном уровне, так и на уровне клеток, органов и систем человека.

При облучении биологической ткани ионизирующими излучениями схематично все процессы можно выразить следующим образом: физический этап (поглощение энергии излучения атомом или молекулой и образование свободных электронов и положительных ионов, поэтому излучение называется ионизирующим), физико-химический этап (возбуждение атомов или их ионизация), химический этап (образование свободных радикалов), биомолекулярные повреждения (изменения молекул белков, нуклеиновых кислот), биологические и физиологические изменения в организме.

Вслед за поглощением энергии ионизирующего излучения, сопровождаемым физическими изменениями молекул и клеток, происходят процессы химического и биологического характера, которые закономерно приводят, прежде всего, к повреждению жизненно важных биомолекул в клетке.

От чего же зависит действие радиоактивных веществ на организм?

Так называемая биологическая эффективность зависит от многих факторов:

- вида радиоактивного вещества;

- энергии излучения;

- периода полураспада;

- величины всасывания (накопления);

- скорости выведения из организма.

Ионизирующее излучение обладает высокой энергетической активностью. Оно способно разрывать любые химические связи и индуцировать длительно протекающие реакции. Реакции вовлекают в химические превращения сотни и тысячи молекул. Первичное действие излучений на организм может быть непосредственным и косвенным.

Прямое действие ионизирующих излучений вызывает ионизацию атомов и молекул, образование ионов, возникновение возбужденных атомов, появление радикалов. Активные молекулы и обломки молекул индуцируют различные химические реакции, повреждая комплексы клеток.

Косвенное действие излучений заключается в том, что образованные радикалы воды и пероксиды вступают в химические реакции с молекулами белка, с липидами и т.д. и приводят к структурным изменениям тканей и клеток.

№16.Воздействие радиации на органы человека

Степень опасности облучения человека ионизирующими лучами для его здоровья зависит: от вида излучения, времени облучения, равномерности облучения(тело или отдельные органы и системы), внешнее облучение и (или) внутреннее.

Реакция органов и систем человека на облучение во многом зависит от того, какое это облучение – внешние или внутреннее.

Внешнее облучение – когда источник излучения находится вне организма человека. Внешнее облучение создается в основном гамма-излучениями, рентгеновским излучением и нейтронным излучением. Его поражающая способность зависит от: энергии излучения, продолжительности, расстояния от источника до объекта облучения, от защитных мероприятий.

Внешние облучение может быть равномерным по всему телу или неравномерным (от точечного источника).При внешнем облучении степень поражения в основном определяется радиочувствительностью тканей, органов и систем человека, которые подвергаются облучению, полученной дозой и продолжительностью облучения.

Внутреннее облучение – если источник излучения находится внутри организма человека. Радионуклиды попадают в организм в виде аэрозолей, атомов, молекул вместе с продуктами питания, с питьевой водой, с вдыхаемым воздухом.

Известно, что выводящими системами из организма являются желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), легкие, кожа и почки. При внутреннем облучении относительно активно противостоять радиации могут только почки, печень, иммунная и кровеносная система.

Почки:Почки играют основную роль в усвоении вывода радионуклидов из организма, являясь прекрасным пассивным фильтром, очищающим кровь от токсинов и продуктов распада. Они вырабатывают мочу для ускорения вывода ядов из организма, в том числе и радионуклидов, регулируют сосав жидкостей организма, поддерживают кислотно-щелочной баланс крови, влияющий на чувствительность к радиации.

Печень:Печень – это активный фильтр. Печень задерживает и радиоактивные вещества, пытается их «разрушить», но если они даже оказались не разрушительными, то она обеспечивает выведение их из организма естественным путем.

Кровеносная система:Кровь защищает нас от радиации за счет поддержки кислотно-щелочного равновесия. Этот баланс важен, так как обеспечивает транспортировку, как питательных веществ, так и токсинов. Это значит, что кровь должна быть полноценной, содержать все необходимые питательные вещества своевременное доставлять их каждой клетке, «страдающей» от радиации.

Заключение:Наиболее интенсивно облучаются органы, через которые поступили радионуклиды в организм (органы дыхания и пищеварения), а также щитовидная железа и печень. Дозы, поглощенные в них, на 1-3 порядка выше, чем в других органах и тканях. По способности концентрировать всосавшиеся продукты деления основные органы можно расположить в следующий ряд:щитовидная железа > печень > скелет > мышцы.

Так, в щитовидной железе накапливается до 30% всосавшихся продуктов деления, преимущественно радиоизотопов йода.

По концентрации радионуклидов на втором месте после щитовидной железы находится печень. Доза облучения, полученная этим органом, преимущественно обусловлена радионуклидами 99Мо, 132Te,131I, 132I, 140Bа, 140Lа.