Ионизирующее излучение: характеристика и виды. Эффективная и поглощенная дозы. Влияние на организм

Ионизирующие (радиационные) воздействия, обусловленные процессами ядерного деления тяжелых радиоактиных элементов трансуранового ряда и многочисленных радиоактивных изотопов, а также приравненные к ним виды электромагнитного излучения высокой проницаемости, вызывающие сходные ионизирующие эффекты в биологических тканях живых организмов.

«Радиоактивность» - самопроизвольные ядерные превращения с выделением ядер гелия, нейтронов или «жесткого» излучения.

Ионизрующие (радиационные) воздействия (первые 3 относятся к кат. корпускулярных излучений, а 2 последних — к категории электромагнитных излучений):

ü Альфа-изучениепредставляет собой излучение ядер атомов гелия, образованных в ходе ядерных превращений тяжелых радиоактивных изотопов. Несмотря на сравнительно высокую начальную скорость излучения альфа-частиц, достигающую свыше 20 000 км/с, расстояние их свободного пробега в воздухе не превышает нескольких сантиметров, а в водной среде и биологических тканях оно ограничено десятками микрон. Однако ионизирующая способность альфа-частиц огромна, и в воздухе каждый сантиметр их пробега приводит к образованию нескольких тысяч электрически заряженных ионов.

ü Бета-излучениеобразуют легкие элементарные частицы — электроны, позитроны, возникающие при радиоактивном бета-распаде ядер атомов, обусловленном так называемым слабым взаимодействием. Скорость бета-частиц близка к скорости света, а их ионизирующий эффект выражен весьма незначительно. Длина свободного пробега этих частиц достигает в воздухе 18 м, а в тканях организма — 2,5 см. Достаточной защитой от бета-излучения может служить лист алюминия толщиной 4 мм.

ü Нейтронное излучениеобразовано тяжелыми частицами — нейтронами, входящими в состав ядер атомов и высвобождающимися в ходе ядерных реакций деления. В зависимости от начальной энергии частиц различают:

ü медленные нейтроны малых энергий (в том числе и тепловые нейтроны, составляющие основу работы ядерных реакторов);

ü нейтроны промежуточных энергий;

ü быстрые нейтроны высоких энергий.

ü Гамма-изучениеявляется результатом ядерных превращений или взаимодействия элементарных частиц и представляет собой «жесткое» сверхкоротковолновое излучение с длиной волны менее 1 нм, обладающее свойствами гамма-квантов со световой скоростью распространения и чрезвычайно высокой проникающей способностью.

ü Рентгеновское излучение,названное так в честь открывшего его в 1895г. немецкого физика В. К. Рентгена (1845—1923), хотя и обладает по своим последствиям ионизирующим воздействием, возникает не вследствие радиоактивных превращений, а в результате «выбивания» ускоренным потоком электронов под действием сверхвысокого напряжения (100 кВ и выше) из положительно заряженного анода квантов электромагнитного поля с длиной волны от 10 ^-7 до 10 ^-12 м. Перекрывая в спектре электромагнитного поля область гамма-излучения, рентгеновское излучение также обладает высокой проникающей способностью и преодолевает стальной лист толщиной 80 мм или легкие сплавы толщиной 250 мм, что позволяет использовать его в рентгенодефектоскопии (для обнаружения дефектов сварных соединений) и рентгенодиагностике (для обнаружения переломов костей и повреждений внутренних органов человека и животных).

ü повреждением или разрывом молекулы ДНК

ü образовании радикалов водорода и гидроксильной группы.

Фактором времени:

1. в количестве радиации, полученной организмом единовременно или за какой-то определенный временной период,

2. в растянутости негативных последствий для организма таких радиационных воздействий не только на долгие годы, но часто и на всю жизнь человека.

Несмотря на различную степень опасности поражения ионизирующими воздействиями различных систем организма, наибольшей чувствительностью по отношению к радиации у человека обладают лимфоидная ткань, костный мозг, гонады (половые железы), органы зрения, слизистые оболочки, кожа, легкие, щитовидная железа, органы пищеварения. Все макропоследствия радиационных поражений для здоровья человека разделяются клинической медициной на две основные группы:

1) детерминированные пороговые эффекты в виде лучевой болезни, лучевых ожогов, лучевой катаракты, лучевого бесплодия и т.д.;

2) стохастические беспороговые эффекты в виде злокачественных опухолей, наследственных болезней, лейкоза и т.д.

Поглощенная доза – энергия ионизирующего излучения, поглощённая облучаемым телом в перерасчёте на единицу массы.

Единицей измерения поглощенной дозы излучения, принятой в Международной системе единиц (СИ), служит грей (Гр), равный отношению Дж/кг. О значимости этой величины свидетельствует хотя бы тот факт, что острые лучевые поражения могут развиваться даже при однократном облучении всего организма человека ионизирующим гамма-воздействием с поглощенной дозой излучения свыше 0,25 Гр.

При дозах 1,5—2,0 Гр лучевая болезнь протекает еще без наступления смертельного исхода, но уже при поглощенной дозе излучения 2,5—4,0 Гр смертельный исход наблюдается в 20% случаев через несколько недель после ионизирующего воздействия на организм человека. Характерными признаками хронической лучевой болезни являются изменения формулы крови, нарушения функций иммунной и нервной систем, подкожные кровоизлияния и поражения кожи, ухудшение зрения. Поглощенная доза излучения более 6 Гр оказывается наверняка смертельной для пораженного радиацией человека без использования специального комплексного лечения.

Особенно опасным является внутреннее радиоактивное облучение, связанное с попаданием внутрь человека радиоактивных веществ вместе с вдыхаемым воздухом или через пищеварительный тракт вместе с водой и пищей. Накопление радиоактивных изотопов йода, радия, стронция, цезия, плутония в тканях организма приводит к их атрофии и росту опухолей.

Для характеристики качества ионизирующего излучения с точки зрения его опасности для человека введена специальная величина, называемая эквивалентной дозой. Измеряется эквивалентная доза в специальных единицах, получивших название зиверт (Зв), которые образованы теми же основными компонентами, что и рассмотренный выше грей (Гр) — Дж /кг.

Эффективная доза представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы радиации, полученной за определенное время, на соответствующее значение коэффициента радиочувствительностик ней отдельных органов и тканей. Значения этого безразмерного коэффициента радиочувствительности для отдельных видов органов и тканей следующие: гонады — 0,2; костный мозг, легкие, желудок — 0,12; печень, щитовидная железа — 0,05.

Единицей измерения указанной эффективной дозы, так же как и для эквивалентной дозы, является зиверт (Зв). Согласно установленным нормам, эффективная доза для персонала, работающего с ионизирующими излучениями, не должна превышать за период трудовой деятельности 1000 мЗв, а для обычного населения за всю жизнь — 70 мЗв.

Нормы радиационной безопасности выделяют основные группы лиц, в той или иной степени подверженных влиянию радиации:

1) персонал, непосредственно работающий с техногенными источниками ионизирующих излучений (группа А) или находящийся по условиям работы в сфере их негативного воздействия (группа Б);

2) население, включая лиц из числа персонала, вне сферы и условий его производственной деятельности.

Для указанных групп потенциально облучаемых людей установлены следующие классы нормативов обеспечения радиационной безопасности:

· пределы доз (ПД) ионизирующих воздействий;

· допустимые уровни, соответствующие основным пределам доз;

· контрольные уровни ионизирующих излучений.