Ионизирующие излучения

Ионизирующим излучением называется любое излучение, прямо или косвенно вызывающее ионизацию среды (образование заряженных атомов или молекул – ионов).

Ионизирующее излучение, как и электромагнитное, не воспринима­ется органами чувств человека, поэтому особенно опасно.

Естественными источниками ионизирующих излучений являются высокоэнергетические космические частицы, а также рассеянные в земной коре долгоживущие радиоизотопы – калий-40, уран-238, уран-235, торий-232 и др., являющиеся источниками альфа- и бета-частиц, гамма-квантов и т.д. Распад урана и тория сопровождается образованием радиоактивного газа радона, который из горных пород постоянно поступает в атмосферу и гид­росферу и присутствует в небольших концентрациях повсеместно.

Искусственными источниками ионизирующих излучений являют­ся радиоактивные выпадения от ядерных взрывов, выбросы атомных элек­тростанций, заводов по переработке ядерного топлива, выбросы тепловы­ми электростанциями золы, содержащей естественные радиоактивные эле­менты – торий и радий.

Различные приборы – аппараты для лучевой терапии; радиационные дефектоскопы; радиоизотопные термоэлектрические генераторы; толщи­номеры, плотномеры, влагомеры, высотомеры; измерители и сигнализато­ры уровня жидкости; нейтрализаторы статического электричества; элек­трокардиостимуляторы; пожарные извещатели и др. – также являются ис­кусственными источниками ионизирующих излучений.

Незначительному облучению люди подвергаются при изотопной и рентгеновской диагностике, радиационной терапии, при просмотре теле­передач и работе на дисплеях.

Особое место среди искусственных источников ионизирующих из­лучений занимают ядерные энергетические установки. Их используют на атомных электростанциях, ледоколах, подводных лодках.

Для получения и переработки ядерного горючего создан целый ком­плекс предприятий, объединенных в ядерно-топливный цикл (ЯТЦ).

Наиболее опасны заводы по переработке отработанного ядерного го­рючего, которое обладает очень высокой активностью. На этих предпри­ятиях образуется большое количество жидких отходов с высокой радиоак-

тивностью, существует опасность развития самопроизвольной цепной ре­акции (ядерная опасность).

В настоящее время существует серьезная проблема утилизации ра­диоактивных отходов, которые являются весьма значимыми источниками радиоактивного загрязнения биосферы.

При нормальной работе АЭС выбросы в окружающую среду малы и оказывают небольшое воздействие на проживающее поблизости населе­ние. Иная ситуация складывается при отклонении от нормального режима работы, а особенно при авариях.

Ионизирующее излучение бывает:

· электромагнитным (фотонным);

· корпускулярным.

К электромагнитному излучению относятся гамма-излучение и рент­геновское излучение.

Корпускулярное излучение представляет собой поток частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа- и бета-частицы, протоны, нейроны и др.)

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия (состоящих из двух положительных протонов и двух нейтральных нейтронов), испус­каемых веществом при радиоактивном распаде или при ядерных реакциях. Их энергия не превышает нескольких МэВ.

Альфа-частицы обладают сравнительно большой массой, имеют низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию.

Бета-излучение – поток отрицательно заряженных электронов или положительно заряженных позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. Энергия бета-частиц не превышает нескольких МэВ.

Ионизирующая способность бета-частиц ниже, а проникающая спо­собность выше, чем альфа-частиц, так как они обладают значительно меньшей массой и при одинаковой с альфа-частицами энергии имеют меньший заряд.

Нейтроны (поток которых образует нейтронное излучение) 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 (гамма-излучение). При упругих взаимодействиях возможна обычная ио­низация вещества. Проникающая способность нейтронов существенно за­висит от их энергии и состава атомов вещества, с которым они взаимодей­ствуют.

Гамма-излучение – электромагнитное (фотонное) излучение с очень

короткой длиной волны (менее 0,1 нм), испускаемое при ядерных пре­вращениях или взаимодействии частиц.

Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием. Энергия его находится в пределах 0,01 – 3 МэВ.

Рентгеновское излучение возникает в среде, окружающей источник бета-излучения, в рентгеновских трубках, в ускорителях электронов и т.п. и представляет совокупность тормозного и характеристического излуче­ния, энергия фотонов которых составляет не более 1 МэВ.

Как и гамма-излучение, рентгеновское излучение обладает малой ионизирующей способностью и большой глубиной проникновения.

Вещество радиоактивное – вещество в любом агрегатном состоя­нии, содержащее радионуклиды с активностью, на которые распространя­ются требования Норм радиационной безопасности НРБ-2000.

Различают следующие виды доз:

· поглощенная П, Гр (1 Гр = 100 рад);

· эквивалентная H_T,R, Зв (1 Зв = 100 бэр);

· эффективная Е, Зв;

· эффективная (эквивалентная) годовая, Зв;

· эффективная коллективная, чел.-Зв;

Контроль радиационный – получение информации о радиационной обстановке в организации, в окружающей среде и об уровнях облучения людей (включает в себя дозиметрический и радиометрический контроль).

Мощность дозы – доза излучения за единицу времени (секунда и производные).

Предел дозы (ПД) – величина годовой эффективной или эквива­лентной дозы техногенного облучения, которая не должна превышаться в условиях нормальной работы. Соблюдение предела годовой дозы предот­вращает возникновение детерминированных эффектов, а вероятность сто­хастических эффектов сохраняется при этом на приемлемом уровне.

Предел годового поступления (ПГП) – допустимый уровень посту­пления данного радионуклида в организм в течение года, который при многократном воздействии приводит к облучению условного человека ожидаемой дозой, равной соответствующему пределу годовой дозы.

Радиационная безопасность населения – состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного воздействия иони­зирующего излучения.

Риск радиационный – вероятность возникновения у человека или его потомства какого-либо вредного эффекта в результате облучения.

Особенности действия ионизирующих излучений на организм че­ловека:

1. Высокая эффективность поглощения энергии. Малые количества поглощенной энергии излучения могут вызывать глубокие биологические изменения в организме.

2. Наличие скрытого, или инкубационного периода, периода прояв­ления действия ионизирующего излучения.

3. Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться. Этот эффект называется кумуляцией.

4. Излучение воздействует не только на данный живой организм, но и на его потомство. Это так называемый генетический эффект.

5. Различные органы живого организма имеют свою чувствитель­ность к облучению.

6. Не каждый организм одинаково реагирует на облучение.

В результате воздействия ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы. Тяжелые заряженные частицы и нейроны более опасны, чем рентгеновское и гамма-излучение.

Ионизирующие излучения вызывают ионизацию молекул и атомов вещества, в результате чего молекулы и клетки ткани разрушаются. Из­вестно, что 2/3 общего состава ткани человека составляют вода и углерод; вода под действием излучения расщепляется на водород Н и гидроксиль-ную группу ОН, которые либо непосредственно, либо через цепь вторич­ных превращений образуют продуты с высокой активностью: гидратный состав НО₂ и перекись водорода Н₂О₂.Эти соединения взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая ее.

Под воздействием радиации нарушаются обменные процессы, за­медляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические со­единения, не свойственные организму (токсины). Нарушаются функции кроветворных органов (красного костного мозга), увеличивается прони­цаемость и хрупкость сосудов, происходит расстройство желудочно-кишечного тракта, ослабевает иммунная система человека, происходит его истощение, перерождение нормальных клеток в злокачественные (рако­вые) и др.

Ионизирующее излучение вызывает поломку хромосом, после чего происходит соединение разорванных концов в новые сочетания. Это при­водит к изменению генного аппарата человека. Стойкие изменения хромо­сом приводят к мутациям, которые отрицательно влияют на потомство.

В результате воздействия ионизирующего излучения нарушаются нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ в орга­низме. В зависимости от величины поглощенной дозы излучения и инди­видуальных особенностей организма вызванные изменения могут быть об­ратимыми и необратимыми. При небольших дозах пораженная ткань вос­станавливает свою функциональную деятельность. Большие дозы при дли­тельном воздействии могут вызывать необратимое поражение отдельных органов или всего организма.

Любой вид ионизирующих излучений вызывает биологические из­менения в организме как при внешнем (источник находится вне организ­ма), так и при внутреннем облучении (радиоактивные вещества попадают внутрь организма, например, пероральным или ингаляционным путем).

Степень изменений в организме зависит от полученной дозы и вре­мени, в течение которого она была получена. Острое лучевое поражение (острая лучевая болезнь) возникает тогда, когда человек в течение не­скольких часов или даже нескольких минут получает значительную дозу.

При однократном облучении всего тела человека возможны наруше­ния в зависимости от суммарной поглощенной дозы (лучевая болезнь I – IV степени) (табл. 11).

Таблица 11