Ионизирующее излучение

Взаимодействие ИИ со средой приводит к возникновению электрических зарядов разных знаков. Источники – радиационные дефектоскопы (гамма и рентгеновского излучения), установки рентгеноструктурного анализа и медицинской рентгенодиагностики, радиоизотопные генераторы всех мастей, радионуклиды.

Виды излучений

Лекция 10

К ионизирующим относятся 2 вида излучений:

- корпускулярное (молекула). Имеющее массу, отличную от 0: альфа излучение, бета, нейтронное излучение.

- электромагнитное излучение. Фотонное излучение, имеющее волновую или квантовую природу. Гамма и рентгеновское излучения.

Оба эти вида излучений способны при взаимодействии с веществом создавать в нем заряженные атомы и молекулы (ионы).

Альфа-излучение.

Представляет собой поток ядер гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях. Пробег альфа-частиц в воздухе – 8-9см, в живой ткани – несколько десятков мкм.

При большой массе альфа-частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, сквозь которое они проходят, что обуславливает их низкую приникающую способность и высокую удельную ионизацию, которая составляет в воздухе на 1 см пути несколько десятков тысяч пар ионов.

Бета-излучение.

Поток электронов или позитронов, возникающих при ядерном распаде. Пробег в воздухе – 1,8м, в ткани – 2,5 см. Ионизирующая способность бета ниже чем у альфа, а проникающая несколько выше, так как они обладают значительно меньшей массой при одинаковой с альфа частицей энергии.

Нейтронное излучение

Нейтроны имеют массу, но не имеют заряда и входят в состав атомного ядра. Нейтроны преобразуют свою энергию при взаимодействии с атомами вещества, сквозь которое они проходят. Проникающая способность нейтронов существенно зависит от их энергии, а также состава и вида атомов вещества, с которым они взаимодействуют.

Электромагнитное излучение.

Гамма-излучение – э/м фотонное излучение, испускаемое при ядерных превращениях. Большая проникающая способность и малое ионизирующее действие. Скорость распространения близка к скорости света.

Рентгеновское излучение.

Совокупность тормозного и характеристического излучения.

Тормозное излучение

Фотонное э/м излучение, испускаемое при изменении кинетической энергии заряженных частиц.

Характеристическое излучение.

Фотонное э/м излучение, испускаемое при изменении энергетического состояния атома.

Как и гамма-излучение, рентгеновское излучение обладает малой ионизирующей способностью и большим проникающим действием.

Параметры ионизирующего излучения.

Экспозиционная доза

– полный заряд ионов одного знака, возникающих в элементарном объеме воздуха под действием излучение, отнесенный к массе этого элементарного объема воздуха.

Мощность экспозиционной дозы

Поглощенная доза

– энергия переданная излучением живой ткани в некотором элементарном объеме

– масса этого элементарного объема

Мощность поглощенной дозы

Активность р/а вещества

Поскольку разные виды излучений при одинаковой поглощенной дозе имеют разный биологический эффект, введено понятие эквивалентной дозы.

Q – коэффициент качества, учитывающий вид излучения, в таблицах норм радиационной безопасности.

Биологическое действие ионизирующего излучения

Биологическое действие – совокупность процессов в организме, возникающих под действие излучения.

В результате облучения в живой ткани поглощается энергия и возникает ионизация молекул облучаемого вещества. Ионизация живых тканей сопровождается возбуждением молекул и клеток, что приводит к разрыву молекулярных связей и к изменению химической структуры различных соединений.

Так как основную массу человека составляет химическая вода, то при излучении происходит радиолиз воды на свободные радикалы, с последующими каталитическими химическими реакциями, связанными с окислением химическими радикалами молекул белка.

Изменения в химической составе значительного количества молекул приводит к гибели клеток.

На физическом уровне происходит торможение функций кроветворных органов, нарушается нормальная свертываемость крови, меняется ее формула, сосуды теряют свою эластичность, становятся хрупкими, происходят гематомы, расстраивается ЖКТ и резко ослабляется иммунный статус организма («радиационный СПИД»).

Различают внешнее облучение, когда источник радиации расположен вне организма и попадание внутрь исключено. Это имеет место при работе с установками рентгена и герметичными источниками. При внешнем излучении опасны: бета, гамма, рентген, нейтронное излучения. Биологический эффект зависит от дозы, вида, времени облучения, размеров облучаемой поверхности и индивидуальной чувствительности человека.

Альфа и бета частица обладают незначительной приникающей способностью, вызывая при внешнем облучении лишь кожные покраснения.

Внутреннее облучение

Внутренне облучение происходит при попадании р/а вещества внутрь организма при вдыхании загрязненного воздуха, через пищеварительный тракт при приеме пищи, питье и курении, редко через поры кожи. Человек подвергается непрерывному излучению до тех пор, пока р/а вещество не распадется или не будет выведено из организма в результате физиологического обмена. Такой вид облучения крайне опасен для жизни человека, так как вызывает трофические долго не заживающие повреждения внутренних органов.

Естественный фон

Человек постоянно подвергается облучению естественным фоном (космическое излучине + излучение естественно распределенных р/а веществ[на поверхности земли, атмосфере и гидросфере, продукты питания]).

Естественный фон измеряется в единицах мощности экспозиционной и эквивалентной дозы.

Человек забирает большую часть энергии именно из окружающей среды. Кроме естественного фона человек часто подвергается необоснованному излучению других источников. Существует так называемая 35-бэрная система облучения за жизнь человека (0,5 бэр/год) . Излучение имеет свойство кумуляции. 1 рентген тела – 0,5 бэр, флюорография – 20 рентген.

Биологическое действие при однократном облучении:

- 25-50 бэр однократно – незначительные скоропроходящие изменения в крови

- 8-120 однократно – начальные признаки лучевой болезни (без смертельного исхода)

- 270-330 бэр – острая лучевая болезнь, смертельный исход 50/50.

- 550-700 бэр - смертельный исход 100.

- более 700 бэр – мгновенная смерть («смерть под лучом»)

Данные приведены при непроводящемся лечении.

Стадии острой лучевой болезни

1. Первичная стадия. Через несколько часов после облучения (тошнота переходящая в рвоту, тахикардия, температура на 1-2⁰ выше нормы, повышенный лейкоцитоз, «радиационный загар»)

2. Латентный период (стадия скрытого благополучия). От нескольких дней до 2х недель. Чем дольше, тем легче исход.

3. Разгар болезни. Неукротимая рвота, температура 40, кровотечения их носа и других частей, нулевой лейкоцитоз.

4. Выздоровление через 25-30 дней либо летальный исход на 12-17 день. Полное выздоровление почти не наступает, иммунитет остается подавлен, сокращается время жизни.