Характеристика излучений

Виды	Природа	Энергия	Скорость, см/с	Свободный пробег в воздухе	Удельная ионизация	Проникающая способность	Защита
Альфа	2Не4	4-9	1,5-2*109	2,5-8 см.	До 30000 пар	До 0,1 мм	Лист бумаги
Бета	е+,е-	1-2	2*1010	10 см.	50-100	10-15 мм	Алюминий 0,3 мм
Гамма	Фотон	0,2-0,3	8*1010	100м	2-10	Глубоко	Свинец, сталь, ж/б

Скорость распада – активность радиоактивного вещества.

A = лямбда* N₀ * e^{-лямбда*t}

Единицы активности:

Единица активности радионуклида в системе СИ – беккерель, Бк.

1 Бк равен 1 ядерному превращению за 1 сек.

Внесистемная единица – Кюри (Ки), равная 3,7*10¹⁰ ядерных превращения за 1 сек. 1 Бк равен 0,027 нКи. (нано 1*10^-9, или 37 ядерных превращений за 1 сек.).

Внесистемная – Резерфорд (1РД=10⁶Бк)

Решающее значение для оценки возможного биологического действия излучения имеет характеристика его поглощения в тканях. Величина энергии, поглощенной в единице массы облучаемого вещества называется дозой, а та же величина, отнесенная к единице времени – мощностью дозы излучения.

Доза поглощения – энергия ионизирующего излучения, которая поглощается при прохождении через единицу массы вещества.

Д_п = Е_п/m

СИ – Грей (доза, при которой в 1кг. поглощается 1 Дж энергии излучения)

Внесистемная – Рад (1Рад=10^-2Грей)

Практически измерить дозу поглощения трудно, тела неоднородны, поэтому дозу поглощения оценивают по ионизирующему действию рентген или гамма-излучения на чистый сухой воздух –

Экспозиционная/физическая доза – заряд ионов одного знака, образующихся в единице массы сухого воздуха под действием рентген или гамма-излучения.

Д_о = q/m

СИ – Кл/кг, внесистемная – рентген (1 Рентген = 2,58*10^-4Кл/кг)

Мощность дозы – величина дозы к промежутку времени в течение которого эта доза действовала.

Р = Д_п/t

Р₀ = Д₀/t

P - Гр/сек (СИ); рад/сек

Р₀ – А/кг (СИ); Р/сек

Д_п = fД₀ (f – зависит от рода вещества и энергии фотонов)

Разные виды излучения оказывают разное воздействие на органы. Для сопоставления воздействие введено понятие относительный биологический эффект. К – коэффициент качества, относительная биологическая эффективность (ОБЭ) – это отношение поглощенной дозы образцового излучения, вызывающей определенный биологический эффект к поглощенной дозе данного излучения, вызывающего такой же биологический эффект. В качестве образцового принято рентгеновское излучение. ОБЭ используется для сравнения биологического действия любого излучения с рентген или гамма-излучением.

Согласно НРБ-99 взвешивающий коэффициент для отдельных видов излучения равен:

Альфа – 20

Фотоны, электроны, мюоны – 1

Эквивалентная доза = КД_п (произведение поглощенной дозы в органе или ткани на средний коэффициент качества излучения).

СИ – Зиверт (биологический эквивалент Грей), бэр (биологический эквивалент рада). 1 бэр = 10^-2Зв. Бэр – доза любого вида излучения, вызывающая такой же биологический эффект, что и один рентген излучения со средней линейной потерей энергии 3 КЭВ в слое воды толщиной в 1 нм. 1 Зв = 1 Грей/Q = 100 БЭР

Поглощенная энергия в теле человека всегда распределяется неравномерно, поэтому для более точной характеристики введены дополнительные величины. Например, интегральная доза – полное количество энергии, поглощенной в организме человека. Помимо этого – гонадная, костномозговая доза, доза в «критическом органе» (жизненно важный орган, первый выходящий из строя в исследуемом диапазоне доз излучения).

Предельно допустимая доза (ПДД) – наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, при котором равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Биологическое действие ионизирующих излучений известно с 1896г. Родоначальник радиобиологии Е.С. Лондон, ему принадлежит первая в мире монография по радиобиологии: «Радий в биологии и медицине». В 1925г. Филипповым и Надсоном установлено влияние излучения на наследственность.

Первичный эффект – ионизация (при летальных исходах в клетке образуется один миллион ионов). При действии на воду образуются радикалы (ОН^-, Н⁺), гидроперекиси и перекиси. Они взаимодействуют с органическими веществами с образованием возбужденных молекул, радикалов, ионов, перекисей. Далее перекисные соединения окисляют и изменяют активность клеточных ферментов, нарушаются биохимические реакции в клетке, нарушается деление, появляются мутации, изменяются все виды обмена.

В тысячные доли секунды радиационно-химический процесс ведет к изменению расположения и структуры молекул и нарушению биохимии клеток. Морфологические и функциональные изменения клеток проявляются уже в первые минуты и часы после облучения. В первую очередь поражаются ядерные структуры. Наблюдается торможение роста и деления клетки. Изменения в хромосомном аппарате сказываются на ее наследственных свойствах – ведут к радиационным мутациям. В соматических клетках это может привести к образованию опухолевых клеток, в половых к мутациям, которые проявятся в последующих поколениях. Белки распадаются до токсических гистаминоподобных соединений, что приводит к дистрофии и некрозу. Особенно сильно излучение действует на быстропролифелирующие и малодифференцированные клетки.

Биологический эффект в первую очередь определяется величиной поглощенной дозы и распределением ее в человеческом теле. При равной дозе наибольшие последствия сопровождают облучение всего тела. Менее выражена реакция при облучении отдельных частей тела. Биологический эффект зависит от радиочувствительности тканей. Это выраженность лучевого повреждения клеток и тканей и способность их к восстановлению после облучения. Радиочувствительность пропорциональна способности клеток к делению и обратно пропорциональна дифференцировке.

Эффекты излучения детерминированные – это клинически выявляемые вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучением, в отношение которого предполагается существование порога ниже которого эффекты отсутствуют. Эффекты излучения стохастические – это вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучением, не имеющим дозового порога возникновения.

Чувствительность клетки зависит от многих факторов: вида излучения, стадии митотического цикла, степени оксигенации, функционального состояния.

При воздействии радиации возможно нарушение со стороны отдельных органов и систем, всего организма. Изменения, происходящие в органах, могут проявляться через короткий промежуток времени – острые поражения; или через длительное время – отдаленные последствия. Под воздействием излучения в организме могут произойти поражение структур, ответственных за наследственность. Нарушения делятся на соматические и генетические. Соматические – те изменения, которые произошли у данного индивидуума в результате облучения. Генетические – проявляются у потомства. Соматические проявляются в виде острой или хронической лучевой болезни, отдаленных реакций на облучение. При однократном облучении возникает легкая реакция (доза менее 100 БЭР) – сдвиги в системе крови, вегетативные дисфункции. Если доза более 100 БЭР, то возникает острая лучевая болезнь. Степени:

- Легкая 100-200 БЭР

- Средней тяжести 200-300 БЭР

- Тяжелая 300-500 БЭР

- Крайне тяжелые более 500 БЭР

При отсутствии медицинской помощи доза в 500-600 БЭР – смерть. При длительном и часто повторяющемся облучении в небольших дозах, но превышающих допустимые нормы, развивается хроническая лучевая болезнь. Ионизирующее излучение сокращает продолжительность жизни, ведет к развитию лейкозов, опухолей (кожи, костей, эндокринозависимые опухоли), катаракты, кровоточивость десен, артрозы, стоматиты.

Медицинское облучение обуславливает 90% лучевой нагрузки на население, главный вклад в эту нагрузку вносит рентгенология.

Внешнее облучение – облучение тела от находящихся вне него источников ионизирующего излучения.

Внутреннее облучение – от находящихся внутри тела источников облучения.

Закрытые источники – радионуклидные источники, устройство которого исключает попадание содержащегося в нем радиоактивного вещества в ОС при условиях применения и износа, на которые он рассчитан.

Существуют источники непрерывного действия – радиационная техника с использованием радионуклидов в закрытом виде; и источники, генерирующие излучение периодического действия – рентгеновские аппараты и ускорители заряженных частиц.

Открытые источники – при их использовании возможно поступление радиоактивного вещества в ОС. Персонал подвергается и внешнему и внутреннему облучению.

Принципы защиты при работе с закрытыми источниками: