Іонізуюче випромінювання

План

 

Вступ.

1. Визначення та природа іонізуючого  випромінювання.

2. Характеристики радіоактивного випромінювання.

3. Дія іонізуючого випромінювання  на організм людини.

4. Радіаційна безпека, засоби  захисту.

Висновок.

Список використаної літератури.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

 

Іонізуюче випромінювання -це будь-яке випромінювання, яке прямо або опосередковано викликає іонізацію навколишнього середовища (утворення позитивно та негативно заряджених іонів).

 

Іонізуюче випромінювання існує протягом всього періоду існування Землі, воно розповсюджується в космічному просторі. Природними джерелами іонізуючих випромінювань є космічні промені, а також радіоактивні речовини, які знаходяться в земній корі.

 

Штучними джерелами  іонізуючих випромінювань є ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські установки, штучні радіоактивні ізотопи, прилади засобів звязку високої напруги тощо. Як природні, так і штучні іонізуючі випромінювання можуть бути електромагнітними (фотонними або квантовими) і корпускулярними.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Визначення  та природа іонізуючого випромінювання

 

Термін "іонізуюче  випромінювання" характеризує будь-яке  випромінювання, яке прямо або опосередковано викликає іонізацію навколишнього середовища (утворення позитивно та негативно заряджених іонів).

 

Особливістю іонізуючих випромінювань є те, що всі вони відзначаються високою енергією і викликають зміни в біологічній структурі клітин, які можуть призвести до їх загибелі. На іонізуючі випромінювання не реагують органи чуття людини, що робить їх особливо небезпечними.

 

Іонізуюче випромінювання існує протягом всього періоду існу-вання  Землі, воно розповсюджується в космічному просторі. Вплив іонізуючого випромінювання на організм людини почав досліджуватися після відкриття явища радіоактивності у 1896 р. французьким вченим Анрі Беккерелем, а потім досліджений Марією та Пєром Кюрі, які в 1898 році дійшли висновку, що випромінювання радію є результатом його перетворення на інші елементи. Характерним прикладом такого перетворення є ланцюгова реакція перетворення урану-238 у стабільний нуклід свинцю-206.

 

Уран-238 > Терій - 234 > Протактиній - 234 > Уран - 234 > Свинець- 206

 

На кожному етапі  такого перетворення вивільняється  енергія, яка далі передається у  вигляді випромінювань. Відкриттю Беккереля та дослідженню Кюрі передувало відкриття невідомих променів, які у 1895 році німецький фізик Вільгельм Рентген назвав Х-променями, а в подальшому в його честь названо рентгенівськими.

 

Перші ж дослідження  радіоактивних випромінювань дали змогу встановити їх небезпечні властивості. Про це свідчить те, що понад 300 дослідників, які проводили експерименти з цими мате-ріалами, померли внаслідок опромінення.

 

Усі джерела іонізуючого  випромінювання поділяються на природні та штучні (антропогенні).

 

Природними джерелами іонізуючих випромінювань є космічні промені, а також радіоактивні речовини, які знаходяться в земній корі.

Штучними джерелами  іонізуючих випромінювань є ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські установ-ки, штучні радіоактивні ізотопи, прилади засобів звязку високої напруги тощо. Як природні, так і штучні іонізуючі випромінюван-ня можуть бути електромагнітними (фотонними або квантовими) і корпускулярними.

 

Класифікація іонізуючих випромінювань:

Рентгенівське випромінювання виникає в результаті зміни стану енергії електронів, що знаходяться на внутрішніх оболонках атомів, і має довжину хвилі (1000 - 1) • 10-12 м. Це випромінювання є сукупністю гальмівного та характеристичного випромінювання, енергія фотонів котрих не перевищує 1 МеВ.

Характеристичним називають фотонне випромінювання з дискретним спектром, що виникає при зміні енергетичного стану атома.

Гальмівне випромінювання - це фотонне випромінювання з неперервним спектром, котре виникає при зміні кінетичної енергії заряджених частинок.

Гамма (?)-випромінювання виникають при збудженні ядер атомів або елементарних частинок. Довжина хвилі (1000 - 1) •10-10 м.

 

Джерелом ? -випромінювання є ядерні вибухи, розпад ядер радіоактивних речовин, вони утворюються також при проходженні швидких заряджених частинок крізь речовину. Завдяки значній енергії, що знаходиться в межах від 0,001 до 5 МеВ у природних радіоактивних речовин та до 70 МеВ при штучних ядерних реакціях, це випромінювання може іонізувати різні речовини, а також характеризується великою проникаючою здатністю, у-випромінювання проникає крізь великі товщі речовини. Поширюється воно зі швидкістю світла і використовується в медицині для стерилізації приміщень, апаратури, продуктів харчування.

Альфа (а)-випромінювання - іонізуюче випромінювання, що складається з а-частинок (ядер гелію), які утворюються при ядерних перетвореннях і рухаються зі швидкістю близько до 20 000 км/с. Енергія а-частинок - 2-8 МеВ. Вони затримуються аркушем паперу, практично нездатні проникати крізь шкіряний покрив. Тому а-частинки не несуть серйозної небезпеки доти, доки вони не потраплять всередину організму через відкриту рану або через кишково-шлунковий тракт разом із їжею, а-частинки проникають у повітря на 10-11 см від джерела, а в біологічних тканинах на 30-40 мкм.

Бета (?) -випромінювання - це електронне та позитронне іонізуюче випромінювання з безперервним енергетичним спектром, що виникає при ядерних перетвореннях. Швидкість (3-частинок близька до швидкості світла. Вони мають меншу іонізуючу і більшу проникаючу здатність у порівнянні з а-частинками. (3-частинки проникають у тканини організму на глибину до 1-2 см, а в повітрі на декілька метрів. Вони повністю затримуються шаром ґрунту товщиною 3 см.

 

2. Основні характеристики  радіоактивного випромінювання

 

Серед різноманітних  видів іонізуючих випромінювань надзвичайно важливими при вивченні питання небезпеки для здоровя і життя людини є випромінювання, що виникають в результаті розпаду ядер радіоактивних елементів, тобто радіоактивне випромінювання. Однією з основних характеристик джерела радіоактивного випромінювання є його активність, що виражається кількістю радіо-активних перетворень за одиницю часу.

 

Активність  А радіонуклідного джерела - міра радіоактивності, яка дорівнює співвідношенню кількості dN самовиникаючих ядерних перетворень у цьому джерелі за невеликий інтервал часу dt до цього інтервалу часу:

Одиниця активності - кюрі (Кі), 1 Кі = 3,7-1010 ядерних перетво-рень за 1 секунду. В системі СІ одиниця  активності - бекерель (Бк). 1 Бк дорівнює 1 ядерному перетворенню за 1 секунду або 0,027 нКі.

Небезпека, викликана  дією радіоактивного випромінювання на організм людини, буде тим більшою, чим більше енергії передасть  тканинам це випромінювання. Кількість  такої енергії, переданої організму, або поглинутої ним, називається дозою.

 

Розрізняють експозиційну, поглинуту та еквівалентну дозу іонізуючого  випромінювання.

Ступінь іонізації повітря  оцінюється за експозиційною дозою  рентгенівського або гамма-випромінювання.

 

Експозиційною дозою (X) називається повний заряд dQ іонів одного знака, що виникають у малому обємі повітря при повному гальмуванні всіх вторинних електронів, утворених фотонами до маси повітря dт в цьому обємі:

Одиницею вимірювання експозиційної  дози є кулон на 1 кг (Кл/кг). Позасистемна одиниця - рентген (Р); 1 Р = 2,58-10-4 Кл/кг.

Експозиційна доза характеризує потенційні можливості іонізуючого випромінювання.

Біологічна дія іонізуючих випромінювань  на організм людини, в першу чергу, залежить від поглинутої енергії  випромінювання.

 

Поглинута доза випромінювання (Д) - це фізична величина, яка дорівнює співвідношенню середньої енергії, переданої випро-мінюванням речовині в деякому елементарному обємі, до маси речовини в ньому:

де Е - енергія (Дж);

т - маса речовини (кг).

Одиниця вимірювання поглинутої зони - грей (Гр.); 1 Гр = ІДж/кг.

Застосовується також позасистемна одиниця - рад. 1 рад = 0,01 Гр.

 

Однак поглинута доза не враховує того, що вплив однієї і тієї самої дози різних видів випромінювань на окремі органи і тканини, як і на організм в цілому, неоднаковий. Наприклад, а-випромінювання спричиняє ефект іонізації майже у 20 разів більший, ніж (3- тау-випромінювання. Для порівняння біологічної дії різних видів випромінювань при вирішенні задач, повязаних із радіаційним захистом, НРБУ-97 введено поняття еквівалентної дози в органі або тканині (НТ), величина якої визначається як добуток поглинутої дози в окремому органі або тканині (Дт) на радіаційний зважуючий фактор WR, величина якого залежить від відносної біологічної ефективності іонізуючого випромінювання, тобто

 

НТ=ДТ •WR.

 

Одиниця еквівалентної дози в системі СІ - зіверт (Зв). Позасистемна одиниця еквівалентної дози - бер - біологічний еквівалент рада. 1 Зв = 100 бер.

Для оцінки можливих наслідків опромінення організму людини з урахуванням радіаційної чутливості окремих органів і тканин тіла людини НРБУ-97 введено поняття ефективної дози (Е), яка визначається як сума добутків еквівалентних доз у тканинах і органах (Hт) на відповідні тканинні зважуючі фактори WT, тобто для органів тіла людини WT знаходиться в межах від 0,20 (гона-ди) до 0,01 (шкіра).

 

3.Дія іонізуючого  випромінювання на організм людини

 

У результаті дії іонізуючого випромінювання на організм людини в тканинах можуть виникати складні фізичні, хімічні та біологічні процеси. При цьому порушується нормальне протікання біохімічних реакцій та обмін речовин в організмі.

В залежності від поглинутої дози випромінювання та індивідуальних особливостей організму викликані зміни можуть носити зворотний або незворотний характер. При незначних дозах опромінення уражені тканини відновлюються. Тривалий вплив доз, які перевищують гранично допустимі межі, може викликати незворотні зміни в окремих органах або у всьому організмі й виразитися в хронічній формі променевої хвороби. Віддаленими наслідками променевого уражен-ня можуть бути променеві катаракти, злоякісні пухлини.

 

При вивченні дії на організм людини іонізуючого випромінювання були виявлені такі особливості:

-висока руйнівна ефективність поглинутої енергії іонізуючого випромінювання, навіть дуже мала його кількість може спричинити глибокі біологічні зміни в організмі;

-присутність прихованого періоду негативних змін в організ-мі, він може бути досить довгим при опроміненнях у малих дозах;

-малі дози можуть підсумовуватися чи накопичуватися;

-випромінювання може впливати не тільки на даний живий організм, а й на його нащадків (генетичний ефект);

-різні органи живого організму мають певну чутливість до опромінення. Найбільш чутливими є: кришталик ока, червоний кістковий мозок, щитовидна залоза, внутрішні (особливо кровотворні) органи, молочні залози, статеві органи;

-різні організми мають істотні відмінні особливості реакції на дози опромінення;

-ефект опромінення залежить від частоти впливу іонізуючого випромінювання. Одноразове опромінення у великій дозі спричиняє більш важкі наслідки, ніж розподілене у часі.

 

При одноразовому опроміненні  всього тіла людини можливі такі біологічні порушення в залежності від сумарної поглинутої дози випромінювання:

До 0,25 Гр (25 рад) - видимих порушень немає;

0,25 ... 0,5 Гр (25 ... 50 рад) - можливі  зміни в складі крові;

0,5 ... 1,0 Гр (50 ... 100 рад) - зміни  в складі крові, нормальний  стан

працездатності порушується;

1,0 ... 2,0 Гр (100 ... 200 рад) - порушується  нормальний стан, можлива втрата праце-здатності;

2,0 ... 4,0 Гр (200 ... 400 рад) - втрата  працездатності, можливі смертельні наслідки;

4,0 ... 5,0 Гр (400 ... 500 рад) - смертельні  наслідки складають 50% від

загальної кількості  потерпілих;

6 Гр і більше (понад  600 рад) - смертельні випадки до-сягають 100%

загальної кількості  потерпілих;

10 ... 50 Гр (1000 ... 5000 рад) - опромінена  людина помирає через 1-2 тижні від крововиливу в шлунково-кишковий тракт.

 

 

4. Радіаційна  безпека, засоби захисту

 

Питання захисту людини від впливу радіаційних випромінювань постали одночасно з їх відкриттям. Це пояснюється, по-перше, тим, що радіаційне випромінювання швидко почало застосовуватися в науці та на практиці, і, по-друге, комплексом виявлених їхніх негативних впливів на організм людини.

У нашій країні захист працюючих від впливу радіаційного випромінювання забезпечується системою загальнодержавних заходів. Вони складаються з комплексу організаційних і технічних заходів. Ці заходи залежать від конкретних умов роботи з джерелами іонізуючого випромінювання та від типу джерела випромінювання.

Для захисту від зовнішнього  опромінювання, яке має місце  при роботі із закритими джерелами  випромінювання, основні зусилля  необхідно направити на попередження переопромінення персоналу шляхом: