Mechanizm działania promieniowania jonizującego na organizm człowieka. promieniowanie jonizujące

Promieniowanie jonizujące to promieniowanie elektromagnetyczne, które powstaje podczas rozpadu radioaktywnego, przemian jądrowych, spowalniania naładowanych cząstek w materii i tworzy jony o różnych znakach podczas interakcji ze środowiskiem.

Oddziaływanie z materią naładowanych cząstek, promieni gamma i rentgenowskich. Cząstki korpuskularne pochodzenia jądrowego (-części, cząstki, neutrony, protony itp.), a także promieniowanie fotonowe (-kwanty i promieniowanie rentgenowskie oraz bremsstrahlung) mają znaczną energię kinetyczną. Oddziałując z materią, tracą tę energię głównie w wyniku oddziaływań sprężystych z jądrami atomowymi lub elektronami (jak to ma miejsce podczas oddziaływania kul bilardowych), oddając im całość lub część swojej energii na wzbudzenie atomów (tj. przeniesienie elektronu z bliżej orbity, dalej od jądra), a także jonizacja atomów lub cząsteczek ośrodka (tj. oddzielenie jednego lub więcej elektronów od atomów)

Oddziaływanie sprężyste jest charakterystyczne dla cząstek obojętnych (tronów) i fotonów, które nie mają ładunku. W tym przypadku neutron oddziałując z atomami może, zgodnie z prawami mechaniki klasycznej, przenosić część energii proporcjonalną do mas zderzających się cząstek. Jeśli jest to ciężki atom, to przekazywana jest tylko część energii. Jeśli jest to atom wodoru równy masie neutronu, wtedy cała energia jest przekazywana. W tym przypadku neutron jest spowalniany do energii cieplnej rzędu ułamków wolta elektrycznego, a następnie wchodzi w reakcje jądrowe. Uderzając w atom, neutron może przekazać mu taką ilość energii, która wystarczy, aby jądro „wyskoczyło” z powłoki elektronowej. W tym przypadku powstaje naładowana cząstka, która ma znaczną prędkość, która jest zdolna do jonizacji ośrodka.

Podobnie oddziaływanie z materią i fotonem. Nie jest w stanie samodzielnie jonizować ośrodka, ale wybija elektrony z atomu, które powodują jonizację ośrodka. Neutrony i promieniowanie fotonowe są pośrednio promieniowaniem jonizującym.

Naładowane cząstki (- i -cząstki), protony i inne są w stanie jonizować ośrodek dzięki oddziaływaniu z polem elektrycznym atomu i polem elektrycznym jądra. W tym przypadku naładowane cząstki zwalniają i odchylają się od kierunku swojego ruchu, emitując jednocześnie bremsstrahlung, jedną z odmian promieniowania fotonowego.

Cząstki naładowane mogą, ze względu na oddziaływania nieelastyczne, przenieść na atomy ośrodka ilość energii niewystarczającą do jonizacji. W tym przypadku powstają atomy w stanie wzbudzonym, które przekazują tę energię innym atomom, albo emitują kwanty charakterystycznego promieniowania, albo zderzając się z innymi wzbudzonymi atomami, mogą uzyskać energię wystarczającą do zjonizowania atomów.

Z reguły, gdy promieniowanie oddziałuje z substancjami, zachodzą wszystkie trzy rodzaje konsekwencji tej interakcji: zderzenie sprężyste, wzbudzenie i jonizacja. Na przykładzie oddziaływania elektronów z materią w tabeli. 3.15 pokazuje względny udział i energię przez nie traconą na różne procesy interakcji.

Tabela 3.15

Względny udział energii traconej przez elektrony w wyniku różnych procesów interakcji, %

Najważniejszym efektem, na którym budowane są prawie wszystkie metody dozymetrii promieniowania jądrowego, a zwłaszcza pośrednio promieniowania jonizującego, jest proces jonizacji.

W procesie jonizacji powstają dwie naładowane cząstki: jon dodatni (lub atom, który utracił elektron z zewnętrznej powłoki) i wolny elektron. Z każdym aktem interakcji jeden lub więcej elektronów może zostać oderwanych.

Prawdziwa praca jonizacji atomu to 10...17 eV, tj. ile energii potrzeba do oderwania elektronu od atomu. Doświadczalnie ustalono, że energia przekazana do powstania jednej pary jonów w powietrzu wynosi średnio 35 eV dla cząstek - i 34 eV dla elektronów, a dla substancji tkanki biologicznej około 33 eV. Różnica jest zdefiniowana w następujący sposób. Średnia energia zużyta na utworzenie jednej pary jonów jest określana doświadczalnie jako stosunek energii cząstki pierwotnej do średniej liczby par jonów utworzonych przez jedną cząsteczkę na całej jej drodze. Ponieważ naładowane cząstki zużywają swoją energię na procesy wzbudzania i jonizacji, doświadczalna wartość energii jonizacji obejmuje wszystkie rodzaje strat energii związanych z powstawaniem jednej pary jonów. Tabela 1 dostarcza eksperymentalne potwierdzenie powyższego. 3.14.

dawki promieniowania. Kiedy promieniowanie jonizujące przechodzi przez substancję, ma na nie wpływ tylko ta część energii promieniowania, która jest przekazywana substancji, przez nią pochłonięta. Część energii przekazywana substancji przez promieniowanie nazywana jest dawką.

Ilościową charakterystyką oddziaływania promieniowania jonizującego z substancją jest dawka pochłonięta. Dawka pochłonięta D (J / kg) to stosunek średniej energii He przekazanej przez promieniowanie jonizujące do substancji w objętości elementarnej, do masy jednostkowej dm substancji w tej objętości

W układzie SI jednostką dawki pochłoniętej jest grej (Gy), nazwana na cześć angielskiego fizyka i radiobiologa L. Graya. 1 Gy odpowiada absorpcji średnio 1 J energii promieniowania jonizującego w masie materii równej 1 kg. 1 Gy \u003d 1 Jkg -1.

Równoważnik dawki H to dawka pochłonięta w narządzie lub tkance pomnożona przez odpowiedni współczynnik wagowy dla tego promieniowania, W R

gdzie D T,R jest średnią dawką pochłoniętą w narządzie lub tkance T, W R jest współczynnikiem wagowym dla promieniowania R. Jeżeli pole promieniowania składa się z kilku promieni o różnych wartościach W R , dawkę równoważną określa się jako:

Jednostką dawki równoważnej jest Jkg. -1, który ma specjalną nazwę sievert (Sv).

Dawka efektywna E jest wartością stosowaną jako miara występowania długotrwałych skutków napromieniania całego organizmu ludzkiego i poszczególnych jego narządów, z uwzględnieniem ich promieniowrażliwości. Stanowi sumę iloczynów dawki równoważnej w narządzie i odpowiadającego mu współczynnika dla danego narządu lub tkanki:

gdzie jest równoważną dawką dla tkanki T w czasie, a W T jest współczynnikiem wagowym dla tkanki T. Jednostką skutecznej dawki jest Jkg -1 , która ma specjalną nazwę - siwert (Sv).

Dawka skuteczna zbiorcza S – wartość, która określa łączny wpływ promieniowania na grupę ludzi, określana jest jako:

gdzie jest średnia skuteczna dawka i-ta podgrupa grupy osób — liczba osób w podgrupie.

Jednostką skutecznej dawki zbiorczej jest man-siwert (man-Sv).

Mechanizm biologicznego działania promieniowania jonizującego. Biologiczny wpływ promieniowania na żywy organizm zaczyna się na poziomie komórkowym. Żywy organizm składa się z komórek. Komórka zwierzęca składa się z błony komórkowej otaczającej galaretowatą masę - cytoplazmę, która zawiera gęstsze jądro. Cytoplazma składa się ze związków organicznych o charakterze białkowym, tworzących siatkę przestrzenną, której komórki są wypełnione wodą, rozpuszczonymi w niej solami i stosunkowo małymi cząsteczkami lipidów - substancjami podobnymi pod względem właściwości do tłuszczów. Jądro jest uważane za najbardziej wrażliwą życiową część komórki, a jego głównymi elementami strukturalnymi są chromosomy. W sercu struktury chromosomów znajduje się cząsteczka kwasu dioksyrybonukleinowego (DNA), która zawiera informacje dziedziczne organizmu. Oddzielne sekcje DNA odpowiedzialne za powstawanie pewnych elementarnych cech nazywane są genami lub „cegłami dziedziczności”. Geny znajdują się na chromosomach w ściśle określonej kolejności, a każdemu organizmowi odpowiada określony zestaw chromosomów w każdej komórce. U ludzi każda komórka zawiera 23 pary chromosomów. Podczas podziału komórki (mitozy) chromosomy są duplikowane i ułożone w określonej kolejności w komórkach potomnych.

Promieniowanie jonizujące powoduje pękanie chromosomów (aberracje chromosomowe), po czym złamane końce są łączone w nowe kombinacje. Prowadzi to do zmiany aparatu genów i powstania komórek potomnych, które nie są takie same jak oryginalne. Jeśli w komórkach zarodkowych występują trwałe aberracje chromosomowe, to prowadzi to do mutacji, tj. pojawienie się potomstwa o innych cechach u napromieniowanych osobników. Mutacje są pożyteczne, jeśli prowadzą do zwiększenia witalności organizmu, a szkodliwe, jeśli objawiają się różnymi wrodzonymi wadami rozwojowymi. Praktyka pokazuje, że pod wpływem promieniowania jonizującego prawdopodobieństwo wystąpienia korzystnych mutacji jest niewielkie.

Jednak w każdej komórce odkryto ciągle działające procesy naprawy uszkodzeń chemicznych w cząsteczkach DNA. Okazało się również, że DNA jest wystarczająco odporne na pękanie spowodowane promieniowaniem. Konieczne jest dokonanie siedmiu zniszczeń struktury DNA, aby nie można było jej już odtworzyć, tj. tylko w tym przypadku zachodzi mutacja. Przy mniejszej liczbie pęknięć DNA zostaje przywrócone do swojej pierwotnej postaci. Wskazuje to na dużą siłę genów w stosunku do wpływów zewnętrznych, w tym promieniowania jonizującego.

Zniszczenie istotnych dla organizmu cząsteczek jest możliwe nie tylko przy ich bezpośrednim zniszczeniu przez promieniowanie jonizujące (teoria celu), ale także przy działaniu pośrednim, gdy sama cząsteczka nie pochłania bezpośrednio energii promieniowania, ale otrzymuje ją od innej cząsteczki (rozpuszczalnika). , który początkowo wchłonął tę energię . W tym przypadku efekt promieniowania wynika z wtórnego wpływu produktów radiolizy (rozkładu) rozpuszczalnika na cząsteczki DNA. Mechanizm ten wyjaśnia teoria rodników. Powtarzające się bezpośrednie uderzenia cząstek jonizujących w cząsteczkę DNA, zwłaszcza w jej wrażliwe obszary – geny, mogą powodować jego rozpad. Jednak prawdopodobieństwo takich uderzeń jest mniejsze niż uderzeń w cząsteczki wody, które służą jako główny rozpuszczalnik w komórce. W związku z tym radioliza wody, tj. rozpad pod wpływem promieniowania na wodór (H i rodniki hydroksylowe (OH), a następnie tworzenie się wodoru cząsteczkowego i nadtlenku wodoru ma ogromne znaczenie w procesach radiobiologicznych. Obecność tlenu w układzie nasila te procesy. teoria rodników, jony odgrywają główną rolę w rozwoju zmian biologicznych oraz rodniki, które powstają w wodzie wzdłuż trajektorii cząstek jonizujących.

Wysoka zdolność rodników do wchodzenia w reakcje chemiczne determinuje procesy ich oddziaływania z biologicznie ważnymi cząsteczkami znajdującymi się w ich bezpośrednim sąsiedztwie. W takich reakcjach struktury substancji biologicznych ulegają zniszczeniu, a to z kolei prowadzi do zmian w procesach biologicznych, w tym procesów tworzenia nowych komórek.

Konsekwencje narażenia człowieka na promieniowanie jonizujące. Gdy w komórce dochodzi do mutacji, rozprzestrzenia się ona na wszystkie komórki nowego organizmu powstałego w wyniku podziału. Oprócz efektów genetycznych, które mogą mieć wpływ na kolejne pokolenia (wady wrodzone), istnieją również tzw. efekty somatyczne (cielesne), które są niebezpieczne nie tylko dla samego organizmu (mutacja somatyczna), ale także dla jego potomstwa. Mutacja somatyczna rozciąga się tylko na pewien krąg komórek utworzonych przez zwykły podział z komórki pierwotnej, która przeszła mutację.

Somatyczne uszkodzenie organizmu przez promieniowanie jonizujące jest wynikiem narażenia na promieniowanie dużego kompleksu - grup komórek, które tworzą określone tkanki lub narządy. Promieniowanie spowalnia, a nawet całkowicie zatrzymuje proces podziału komórek, w którym faktycznie przejawia się ich życie, a odpowiednio silne promieniowanie ostatecznie zabija komórki. Destrukcyjny wpływ promieniowania jest szczególnie widoczny w młodych tkankach. Ta okoliczność jest wykorzystywana w szczególności w celu ochrony organizmu przed nowotworami złośliwymi (na przykład nowotworami nowotworowymi), które ulegają zniszczeniu pod wpływem promieniowania jonizującego znacznie szybciej niż komórki łagodne. Efekty somatyczne obejmują miejscowe uszkodzenie skóry (oparzenie popromienne), zaćmę oka (zmętnienie soczewki), uszkodzenie narządów płciowych (krótkotrwała lub trwała sterylizacja) itp.

W przeciwieństwie do efektów somatycznych, genetyczne skutki promieniowania są trudne do wykrycia, ponieważ oddziałują one na niewielką liczbę komórek i mają długi okres utajony, mierzony w ciągu kilkudziesięciu lat od narażenia. Takie niebezpieczeństwo istnieje nawet przy bardzo słabym promieniowaniu, które chociaż nie niszczy komórek, może powodować mutacje i zmiany chromosomowe właściwości dziedziczne. Większość z tych mutacji pojawia się dopiero wtedy, gdy zarodek otrzyma chromosomy uszkodzone w ten sam sposób od obojga rodziców. Skutki mutacji, w tym śmiertelność z powodu skutków dziedzicznych – tzw. śmierci genetycznej, zaobserwowano na długo przed tym, zanim ludzie zaczęli budować reaktory jądrowe i używać broni jądrowej. Mutacje mogą być spowodowane przez promieniowanie kosmiczne, a także przez naturalne tło promieniowania Ziemi, które według ekspertów stanowi 1% mutacji człowieka.

Ustalono, że nie ma minimalnego poziomu promieniowania, poniżej którego nie występuje mutacja. Całkowita liczba mutacji spowodowanych promieniowaniem jonizującym jest proporcjonalna do wielkości populacji i średniej dawki promieniowania. Manifestacja efektów genetycznych w niewielkim stopniu zależy od dawki, ale jest determinowana przez całkowitą skumulowaną dawkę, niezależnie od tego, czy została otrzymana w ciągu 1 dnia, czy 50 lat. Uważa się, że efekty genetyczne nie mają progu dawki. Efekty genetyczne determinowane są jedynie efektywną zbiorową dawką man-sivert (man-Sv), a wykrycie efektu u pojedynczego osobnika jest praktycznie nieprzewidywalne.

W przeciwieństwie do efektów genetycznych, które są spowodowane niskimi dawkami promieniowania, efekty somatyczne zawsze zaczynają się od pewnej dawki progowej: przy niższych dawkach nie dochodzi do uszkodzenia ciała. Inną różnicą między uszkodzeniami somatycznymi a genetycznymi jest to, że organizm jest w stanie z czasem przezwyciężyć skutki promieniowania, podczas gdy uszkodzenia komórkowe są nieodwracalne.

Wartości niektórych dawek i skutki narażenia na promieniowanie na organizm podano w tabeli. 3.16.

Tabela 3.16

Wymuszanie radiacyjne i związane z nim skutki biologiczne

Notatka. O - całkowita ekspozycja ciała; L - napromieniowanie lokalne; SD 50 to dawka prowadząca do 50% śmiertelności wśród narażonych osobników.

Regulacja narażenia na promieniowanie jonizujące. Do głównych regulacji prawnych w zakresie bezpieczeństwa radiologicznego należą Normy Bezpieczeństwa Radiacyjnego (NRB-99). Dokument należy do kategorii przepisów sanitarnych (SP 2.6.1.758-99), zatwierdzonych przez Państwowego Lekarza Sanitarnego Federacja Rosyjska 2 lipca 1999 r.

Normy bezpieczeństwa radiacyjnego zawierają terminy i definicje, które muszą być stosowane w rozwiązywaniu problemów bezpieczeństwa radiacyjnego. Ustanawiają również trzy klasy wytycznych: podstawowe limity dawki; dopuszczalne poziomy wynikające z dawek granicznych; roczne limity poboru, wielkość dopuszczalnej średniej rocznej poboru, określone czynności, dopuszczalne poziomy zanieczyszczenia powierzchni roboczych itp.; poziomy kontroli.

Racjonowanie promieniowania jonizującego jest zdeterminowane charakterem oddziaływania promieniowania jonizującego na organizm człowieka. Jednocześnie rozróżnia się dwa rodzaje efektów związanych z chorobami w praktyce medycznej: deterministyczne efekty progowe (choroba popromienna, oparzenie popromienne, zaćma popromienna, anomalie rozwojowe płodu itp.) oraz stochastyczne (probabilistyczne) efekty bezprogowe ( nowotwory złośliwe, białaczka, choroby dziedziczne).

Zapewnienie bezpieczeństwa radiacyjnego określają następujące podstawowe zasady:

• 1. Zasadą reglamentacji jest nieprzekraczanie dopuszczalnych limitów indywidualnych dawek narażenia obywateli ze wszystkich źródeł promieniowania jonizującego.
• 2. Zasadą uzasadnienia jest zakaz wszelkiego rodzaju działań z wykorzystaniem źródeł promieniowania jonizującego, w których korzyść uzyskana dla człowieka i społeczeństwa nie przekracza ryzyka ewentualnej szkody spowodowanej narażeniem dodatkowym do naturalnego tła promieniowania .
• 3. Zasadą optymalizacji jest utrzymanie na najniższym możliwym i osiągalnym poziomie, z uwzględnieniem ekonomii i czynniki społeczne indywidualne dawki ekspozycji oraz liczbę osób narażonych na działanie dowolnego źródła promieniowania jonizującego.

Na potrzeby społeczno-ekonomicznej oceny wpływu promieniowania jonizującego na ludzi w celu obliczenia prawdopodobieństw strat i uzasadnienia kosztów ochrony radiologicznej, przy wdrażaniu zasady optymalizacji NRB-99 wprowadza się, że narażenie na zbiorową skuteczną dawka 1 człowiek-Sv prowadzi do utraty 1 osobo-roku życia populacji.

NRB - 99 wprowadzają pojęcia ryzyka indywidualnego i zbiorowego, a także określają wartość maksymalnej wartości poziomu zaniedbanego ryzyka narażenia na promieniowanie. Zgodnie z tymi normami ustala się odpowiednio indywidualne i zbiorowe w ciągu całego życia ryzyko wystąpienia efektów stochastycznych (probabilistycznych).

gdzie r, R – odpowiednio indywidualne i zbiorowe ryzyko życia; E - indywidualna dawka skuteczna; -- prawdopodobieństwo otrzymania przez i-tego osobnika rocznej dawki skutecznej od E do E + dE; r E jest współczynnikiem ryzyka dożywotniego skrócenia czasu trwania pełnego okresu życia średnio o 15 lat, jeden efekt stochastyczny (z powodu raka śmiertelnego, poważnych skutków dziedzicznych i raka niezakończonego zgonem, zmniejszony pod względem szkód i konsekwencji zgonu raka), równy

do ekspozycji przemysłowych:

1/osoba-Sv w mSv/rok

1/osoba-Sv w mSv/rok

do ekspozycji publicznej:

1/osoba-Sv w mSv/rok;

1/osoba-Sv w mSv/rok

Ze względu na bezpieczeństwo radiacyjne podczas napromieniania w ciągu roku przyjmuje się zachowawczo indywidualne ryzyko skrócenia czasu trwania pełnoprawnego życia w wyniku wystąpienia dotkliwych następstw skutków deterministycznych jako:

gdzie jest prawdopodobieństwo, że i-ty osobnik zostanie napromieniowany dawką większą niż D podczas obchodzenia się ze źródłem w ciągu roku; D jest dawką progową dla efektu deterministycznego.

Potencjalne narażenie grupy N osób jest uzasadnione, jeżeli:

gdzie jest średnie skrócenie czasu trwania pełnego życia w wyniku wystąpienia efektów stochastycznych, równe 15 lat; — średnie skrócenie długości pełnoprawnego życia w wyniku wystąpienia dotkliwych następstw skutków deterministycznych, równe 45 lat; — ekwiwalent pieniężny utraty 1 osobo-roku życia ludności; V- dochód z produkcji; P - koszt głównej produkcji, z wyjątkiem uszkodzeń spowodowanych ochroną; Y — obrażenia obronne.

NRB-99 podkreśla, że ​​redukcja ryzyka do możliwie najniższego poziomu (optymalizacja) powinna być prowadzona z uwzględnieniem dwóch okoliczności:

• - limit ryzyka reguluje potencjalne narażenie ze wszystkich możliwych źródeł. Dlatego dla każdego źródła granica ryzyka jest ustalana podczas optymalizacji;
• - przy zmniejszaniu ryzyka potencjalnego narażenia istnieje minimalny poziom ryzyka, poniżej którego ryzyko uznaje się za nieistotne, a dalsze ograniczanie ryzyka jest niewłaściwe.

Indywidualny limit ryzyka dla narażenia technogennego personelu przyjmuje się jako 1,010 -3 na 1 rok, a dla populacji 5.010 -5 na 1 rok.

Poziom ryzyka znikomego oddziela obszar optymalizacji ryzyka od obszaru ryzyka bezwarunkowo akceptowalnego i wynosi 10 -6 na 1 rok.

NRB-99 wprowadza następujące kategorie osób narażonych:

• - personel i osoby pracujące ze źródłami technogenicznymi (grupa A) lub które ze względu na warunki pracy znajdują się w obszarze ich oddziaływania (grupa B);
• - całą populację, w tym osoby z personelu, poza zakresem i warunkami ich działalności produkcyjnej.

Tabela 3.17

Podstawowe limity dawki

Notatki. * Dawki ekspozycji, podobnie jak wszystkie inne dopuszczalne poziomy pochodnych dla personelu grupy B, nie powinny przekraczać 1/4 wartości dla personelu grupy A.

** Odnosi się do średniej wartości w warstwie 5 mg/cm2 pod warstwą przykrywającą 5 mg/cm2. Na dłoniach grubość warstwy przykrywającej wynosi 40 mg/cm2.

Główne limity dawek dla narażonego personelu i społeczeństwa nie obejmują dawek pochodzących z naturalnych medycznych źródeł promieniowania jonizującego oraz dawek wynikających z wypadków popromiennych. Te rodzaje ekspozycji podlegają specjalnym ograniczeniom.

NRB-99 przewiduje, że przy jednoczesnej ekspozycji na źródła zewnętrzne i wewnętrzne narażenia musi być spełniony warunek, aby stosunek zewnętrznej dawki ekspozycyjnej do dawki granicznej oraz stosunek rocznych pobrań nuklidów do ich wartości granicznych łącznie nie przekraczał 1.

W przypadku personelu płci żeńskiej w wieku poniżej 45 lat równoważna dawka w skórze na powierzchni podbrzusza nie powinna przekraczać 1 mSv miesięcznie, a pobór radionuklidów do organizmu nie powinien przekraczać 1/20 rocznego limitu poboru dla personel rocznie. Jednocześnie równoważna dawka napromieniania płodu przez 2 miesiące niezdiagnozowanej ciąży nie przekracza 1 mSv.

Ustalając ciążę kobiet od pracowników, pracodawcy muszą przenieść je do innej pracy, która nie jest związana z promieniowaniem.

Dla uczniów poniżej 21 roku życia, którzy są narażeni na źródła promieniowania jonizującego, skumulowane dawki roczne nie powinny przekraczać wartości ustalonych dla członków społeczeństwa.

Prowadząc profilaktyczne medyczne badania rentgenowskie osób praktycznie zdrowych, roczna skuteczna dawka promieniowania nie powinna przekraczać 1 mSv.

NRB-99 określa również wymagania dotyczące ograniczenia narażenia ludności w wypadku radiacyjnym.

Człowiek jest wszędzie narażony na promieniowanie jonizujące. Aby to zrobić, nie trzeba wpadać w epicentrum wybuchu jądrowego, wystarczy być pod palącym słońcem lub przeprowadzić badanie rentgenowskie płuc.

Promieniowanie jonizujące to strumień energii promieniowania powstający podczas reakcji rozpadu substancji promieniotwórczych. Izotopy, które mogą zwiększać fundusz promieniowania, znajdują się w skorupie ziemskiej, w powietrzu radionuklidy mogą przedostawać się do organizmu człowieka przez przewód pokarmowy, Układ oddechowy i pokrycia skóry.

Minimalne wskaźniki tła promieniowania nie stanowią zagrożenia dla ludzi. Sytuacja jest inna, jeśli promieniowanie jonizujące przekracza dopuszczalne normy. Ciało nie zareaguje natychmiast na szkodliwe promienie, ale po latach pojawią się patologiczne zmiany, które mogą prowadzić do katastrofalnych konsekwencji, a nawet śmierci.

Co to jest promieniowanie jonizujące?

Uwolnienie szkodliwego promieniowania następuje po chemicznym rozpadzie pierwiastków promieniotwórczych. Najczęściej spotykane są promienie gamma, beta i alfa. Dostając się do ciała, promieniowanie ma destrukcyjny wpływ na człowieka. Wszystkie procesy biochemiczne są zaburzone pod wpływem jonizacji.

Rodzaje promieniowania:

1. Promienie typu alfa mają zwiększoną jonizację, ale słabą moc przenikania. Promieniowanie alfa uderza w ludzką skórę na odległość mniejszą niż jeden milimetr. Jest to wiązka uwolnionych jąder helu.
2. Elektrony lub pozytony poruszają się w promieniach beta, w strumieniu powietrza są w stanie pokonywać odległości dochodzące do kilku metrów. Jeśli osoba pojawi się w pobliżu źródła, promieniowanie beta wniknie głębiej niż promieniowanie alfa, ale ten gatunek ma znacznie mniejsze zdolności jonizujące.
3. Jednym z promieniowania elektromagnetycznego o najwyższej częstotliwości jest odmiana gamma, która ma wysoką moc penetracji, ale bardzo mały efekt jonizujący.
4. charakteryzuje się krótkimi falami elektromagnetycznymi, które pojawiają się, gdy promienie beta wchodzą w kontakt z materią.
5. Neutron - silnie penetrujące wiązki promieni, składające się z nienaładowanych cząstek.

Skąd pochodzi promieniowanie?

Źródłem promieniowania jonizującego może być powietrze, woda i żywność. Szkodliwe promienie występują naturalnie lub są sztucznie wytworzone do celów medycznych lub przemysłowych. Promieniowanie jest zawsze obecne w środowisku:

• pochodzi z kosmosu i stanowi dużą część całkowitego procentu promieniowania;
• izotopy promieniowania są swobodnie znajdowane w ich zwykłych naturalne warunki, są zawarte w skałach;
• radionuklidy dostają się do organizmu z pożywieniem lub przez powietrze.

Sztuczne promieniowanie powstało w warunkach rozwijającej się nauki, naukowcy byli w stanie odkryć wyjątkowość promieni rentgenowskich, za pomocą których można dokładnie zdiagnozować wiele niebezpiecznych patologii, w tym chorób zakaźnych.

Na skalę przemysłową do celów diagnostycznych wykorzystuje się promieniowanie jonizujące. Osoby pracujące w takich przedsiębiorstwach, pomimo stosowania wszelkich środków bezpieczeństwa zgodnie z wymogami sanitarnymi, znajdują się w szkodliwych i niebezpiecznych warunkach pracy, które mają negatywny wpływ na zdrowie.

Co dzieje się z osobą z promieniowaniem jonizującym?

Destrukcyjny wpływ promieniowania jonizującego na organizm ludzki tłumaczy się zdolnością jonów promieniotwórczych do reagowania ze składnikami komórek. Powszechnie wiadomo, że osiemdziesiąt procent człowieka składa się z wody. Pod wpływem napromieniowania woda rozkłada się i w wyniku reakcji chemicznych w komórkach powstaje nadtlenek wodoru i uwodniony tlenek.

Następnie w związkach organicznych organizmu zachodzi utlenianie, w wyniku którego komórki zaczynają się zapadać. Po patologicznej interakcji metabolizm człowieka zostaje zakłócony na poziomie komórkowym. Skutki mogą być odwracalne, gdy narażenie na promieniowanie było niewielkie, i nieodwracalne przy przedłużonej ekspozycji.

Wpływ na organizm może objawiać się w postaci choroby popromiennej, gdy wszystkie narządy są zaatakowane, promienie radioaktywne mogą powodować mutacje genów, które są dziedziczone w postaci deformacji lub poważnych chorób. Często zdarzają się przypadki degeneracji zdrowych komórek w komórki rakowe, po których następuje wzrost nowotworów złośliwych.

Konsekwencje mogą pojawić się nie natychmiast po interakcji z promieniowaniem jonizującym, ale po dziesięcioleciach. Czas trwania bezobjawowego przebiegu zależy bezpośrednio od stopnia i czasu, w którym dana osoba została narażona na promieniowanie.

Zmiany biologiczne pod wpływem promieni

Narażenie na promieniowanie jonizujące pociąga za sobą znaczne zmiany w organizmie, w zależności od rozległości obszaru skóry narażonego na wprowadzenie energii promieniowania, czasu, w którym promieniowanie pozostaje aktywne, a także stanu narządów i układów.

Aby wskazać siłę promieniowania dla pewien okres czas, jednostką miary jest Rad. W zależności od wielkości transmitowanych promieni osoba może rozwinąć następujące warunki:

• do 25 rad - ogólne samopoczucie się nie zmienia, osoba czuje się dobrze;
• 26 - 49 rad - stan ogólnie zadowalający, przy tej dawce krew zaczyna zmieniać swój skład;
• 50 - 99 rad - ofiara zaczyna odczuwać ogólne złe samopoczucie, zmęczenie, zły nastrój, pojawiają się zmiany patologiczne we krwi;
• 100 - 199 rad - napromieniowany jest w zły stan najczęściej osoba nie może pracować z powodu pogarszającego się stanu zdrowia;
• 200 - 399 rad - duża dawka promieniowania, która powoduje liczne powikłania, a czasami prowadzi do śmierci;
• 400 - 499 rad - połowa ludzi, którzy wpadają w strefę o takich wartościach promieniowania, umiera z powodu igraszek patologicznych;
• narażenie na więcej niż 600 rad nie daje szansy na pomyślny wynik, śmiertelna choroba odbiera życie wszystkim ofiarom;
• jednorazowy odbiór dawki promieniowania, która jest tysiące razy większa niż dopuszczalne wartości - wszyscy giną bezpośrednio podczas katastrofy.

Wiek osoby odgrywa dużą rolę: najbardziej podatny na negatywny wpływ energia jonizująca dzieci i młodzież poniżej dwudziestego piątego roku życia. Otrzymywanie dużych dawek promieniowania w czasie ciąży można porównać z narażeniem we wczesnym dzieciństwie.

Patologie mózgu występują dopiero od połowy pierwszego trymestru, od ósmego tygodnia do dwudziestego szóstego włącznie. Ryzyko raka u płodu znacznie wzrasta wraz z niekorzystnym tłem promieniowania.

Co grozi pod wpływem promieni jonizujących?

Jednorazowa lub regularna ekspozycja na promieniowanie w ciele ma właściwość akumulacji i kolejnych reakcji po pewnym czasie od kilku miesięcy do dziesięcioleci:

• niemożność poczęcia dziecka, ta komplikacja rozwija się zarówno u kobiet, jak i u męskiej połowy, czyniąc je bezpłodnymi;
• rozwój chorób autoimmunologicznych o nieznanej etiologii, w szczególności stwardnienia rozsianego;
• zaćma popromienna prowadząca do utraty wzroku;
• pojawienie się guza nowotworowego jest jedną z najczęstszych patologii związanych z modyfikacją tkanek;
• choroby o charakterze odpornościowym, które zakłócają zwykłą pracę wszystkich narządów i układów;
• osoba narażona na promieniowanie żyje znacznie mniej;
• rozwój mutujących genów, które spowodują poważne wady rozwojowe, a także pojawienie się nieprawidłowych deformacji podczas rozwoju płodu.

Odległe objawy mogą rozwijać się bezpośrednio u eksponowanej osoby lub być dziedziczone i pojawiać się w kolejnych pokoleniach. Bezpośrednio w chorym miejscu, przez które przeszły promienie, zachodzą zmiany, w których tkanki zanikają i gęstnieją wraz z pojawieniem się wielu guzków.

Ten objaw może dotyczyć skóry, płuc, naczyń krwionośnych, nerek, komórek wątroby, chrząstki i tkanki łącznej. Grupy komórek stają się nieelastyczne, szorstkie i tracą zdolność do spełniania swojego celu w ludzkim ciele z chorobą popromienną.

Choroba popromienna

Jedna z najgroźniejszych komplikacji, której różne etapy rozwoju mogą prowadzić do śmierci ofiary. Choroba może mieć ostry przebieg z pojedynczą ekspozycją lub przewlekłym procesem ze stałym pobytem w strefie promieniowania. Patologia charakteryzuje się trwałą zmianą we wszystkich narządach i komórkach oraz akumulacją patologicznej energii w ciele pacjenta.

Choroba objawia się następującymi objawami:

• ogólne zatrucie organizmu wymiotami, biegunką i gorączką;
• ze strony układu sercowo-naczyniowego obserwuje się rozwój niedociśnienia;
• osoba szybko się męczy, mogą wystąpić upadki;
• przy wysokich dawkach ekspozycji skóra staje się czerwona i pokryta niebieskimi plamami w obszarach niedotlenionych, zmniejsza się napięcie mięśni;
• druga fala objawów to całkowite wypadanie włosów, pogorszenie stanu zdrowia, powolna świadomość, ogólna nerwowość, atonia tkanki mięśniowej, zaburzenia w mózgu, które mogą powodować zmętnienie świadomości i obrzęk mózgu.

Jak uchronić się przed promieniowaniem?

Definicja skuteczna ochrona od szkodliwe promienie leży u podstaw zapobiegania urazom ludzi w celu uniknięcia pojawienia się negatywnych konsekwencji. Aby uchronić się przed promieniowaniem, musisz:

1. Skróć czas narażenia na pierwiastki rozpadu izotopów: osoba nie powinna przebywać w strefie zagrożenia przez dłuższy czas. Na przykład, jeśli osoba pracuje w niebezpiecznej produkcji, czas przebywania pracownika w miejscu przepływu energii powinien być skrócony do minimum.
2. Aby zwiększyć odległość od źródła, można to zrobić za pomocą wielu narzędzi i narzędzi automatyzacji, które pozwalają na pracę w znacznej odległości od zewnętrznych źródeł z energią jonizującą.
3. Konieczne jest zmniejszenie obszaru, na który padają promienie, za pomocą sprzętu ochronnego: kombinezonów, respiratorów.

PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE, ICH CHARAKTER I WPŁYW NA ORGANIZM LUDZKI

Promieniowanie i jego odmiany

promieniowanie jonizujące

Źródła zagrożenia radiacyjnego

Urządzenie źródeł promieniowania jonizującego

Sposoby przenikania promieniowania do organizmu człowieka

Miary oddziaływania jonizującego

Mechanizm działania promieniowania jonizującego

Konsekwencje napromieniowania

Choroba popromienna

Zapewnienie bezpieczeństwa podczas pracy z promieniowaniem jonizującym

Promieniowanie i jego odmiany

Promieniowanie to wszystkie rodzaje promieniowania elektromagnetycznego: światło, fale radiowe, energia słoneczna i wiele innych promieniowań wokół nas.

Źródłami promieniowania przenikliwego, które tworzą naturalne tło promieniowania, są promieniowanie galaktyczne i słoneczne, obecność pierwiastków promieniotwórczych w glebie, powietrzu oraz materiały stosowane w działalność gospodarcza, a także izotopy, głównie potas, w tkankach żywego organizmu. Jednym z najważniejszych naturalnych źródeł promieniowania jest radon, gaz, który nie ma smaku ani zapachu.

Interesujące jest nie jakiekolwiek promieniowanie, ale jonizacja, która przechodząc przez tkanki i komórki żywych organizmów jest w stanie przekazać im swoją energię, rozrywając wiązania chemiczne w cząsteczkach i powodując poważne zmiany w ich strukturze. Promieniowanie jonizujące występuje podczas rozpadu promieniotwórczego, przemian jądrowych, spowalniania naładowanych cząstek w materii i tworzy jony o różnych znakach podczas interakcji z ośrodkiem.

promieniowanie jonizujące

Wszystkie promieniowanie jonizujące dzieli się na fotonowe i korpuskularne.

Promieniowanie fotono-jonizujące obejmuje:

a) Promieniowanie Y emitowane podczas rozpadu izotopów promieniotwórczych lub anihilacji cząstek. Promienie gamma są z natury krótkie. promieniowanie elektromagnetyczne, tj. strumień wysokoenergetycznych kwantów energii elektromagnetycznej, których długość fali jest znacznie mniejsza niż odległości międzyatomowe, tj. tak< 10 см. Не имея массы, Y-кванты двигаются со скоростью света, не теряя её в окружающей среде. Они могут лишь поглощаться ею или отклоняться в сторону, порождая пары ионов: частица- античастица, причём последнее наиболее значительно при поглощении Y- квантов в среде. Таким образом, Y- кванты при прохождении через вещество передают энергию электронам и, следовательно, вызывают ионизацию среды. Благодаря отсутствию массы, Y- кванты обладают большой проникающей способностью (до 4- 5 км в воздушной среде);

b) Promieniowanie rentgenowskie, które występuje, gdy energia kinetyczna naładowanych cząstek maleje i/lub gdy zmienia się stan energetyczny elektronów atomu.

Korpuskularne promieniowanie jonizujące składa się ze strumienia naładowanych cząstek (cząstek alfa, beta, protonów, elektronów), których energia kinetyczna jest wystarczająca do jonizacji atomów w zderzeniu. Neutrony i inne cząstki elementarne nie wytwarzają bezpośrednio jonizacji, ale w procesie oddziaływania z ośrodkiem uwalniają naładowane cząstki (elektrony, protony), które mogą jonizować atomy i cząsteczki ośrodka, przez który przechodzą:

a) neutrony są jedynymi nienaładowanymi cząstkami powstającymi w niektórych reakcjach rozszczepienia jądrowego atomów uranu lub plutonu. Ponieważ cząsteczki te są elektrycznie obojętne, wnikają głęboko w każdą substancję, w tym w żywe tkanki. Osobliwość promieniowanie neutronowe to jego zdolność do przekształcania atomów stabilnych pierwiastków w ich radioaktywne izotopy, tj. wytwarzają promieniowanie indukowane, które dramatycznie zwiększa niebezpieczeństwo promieniowania neutronowego. Przenikająca moc neutronów jest porównywalna z promieniowaniem Y. W zależności od poziomu przenoszonej energii warunkowo rozróżnia się neutrony szybkie (o energiach od 0,2 do 20 MeV) i neutrony termiczne (od 0,25 do 0,5 MeV). Ta różnica jest brana pod uwagę przy wykonywaniu środków ochronnych. Szybkie neutrony są spowalniane, tracąc energię jonizacji, przez substancje o niskiej masie atomowej (tzw. zawierające wodór: parafinę, wodę, tworzywa sztuczne itp.). Neutrony termiczne są pochłaniane przez materiały zawierające bor i kadm (stal borowa, boral, grafit borowy, stop kadmowo-ołowiowy).

Cząstki alfa -, beta i kwanty gamma - mają energię zaledwie kilku megaelektronowoltów i nie mogą wytworzyć promieniowania indukowanego;

b) cząstki beta - elektrony emitowane podczas rozpadu radioaktywnego pierwiastków jądrowych o pośredniej sile jonizującej i penetrującej (przebiegają w powietrzu do 10-20 m).

c) cząstki alfa - dodatnio naładowane jądra atomów helu, aw przestrzeni kosmicznej i atomy innych pierwiastków, emitowane podczas rozpadu promieniotwórczego izotopów pierwiastków ciężkich - uranu lub radu. Mają niską zdolność penetracji (biegną w powietrzu - nie więcej niż 10 cm), nawet ludzka skóra jest dla nich przeszkodą nie do pokonania. Są niebezpieczne tylko wtedy, gdy dostaną się do ciała, ponieważ są w stanie wybić elektrony z powłoki obojętnego atomu dowolnej substancji, w tym ciała ludzkiego, i zamienić ją w dodatnio naładowany jon ze wszystkimi wynikającymi z tego konsekwencjami, co spowoduje zostaną omówione później. W ten sposób cząstka alfa o energii 5 MeV tworzy 150 000 par jonów.

Charakterystyka penetracji różnego rodzaju promieniowanie jonizujące

Ilościową zawartość materiału promieniotwórczego w ludzkim ciele lub substancji określa się terminem „aktywność źródła promieniotwórczego” (radioaktywność). Jednostką promieniotwórczości w układzie SI jest bekerel (Bq), który odpowiada jednemu rozpadowi w ciągu 1 sekundy. Czasami w praktyce używana jest stara jednostka aktywności, curie (Ci). Jest to aktywność takiej ilości substancji, w której 37 miliardów atomów rozpada się w ciągu 1 sekundy. Do translacji stosuje się następującą zależność: 1 Bq = 2,7 x 10 Ci lub 1 Ki = 3,7 x 10 Bq.

Każdy radionuklid ma niezmienny, niepowtarzalny okres półtrwania (czas wymagany do utraty przez substancję połowy swojej aktywności). Np. dla uranu-235 to 4470 lat, a dla jodu-131 tylko 8 dni.

Źródła zagrożenia radiacyjnego

1. Główną przyczyną zagrożenia jest wypadek radiacyjny. Wypadek radiacyjny to utrata kontroli nad źródłem promieniowania jonizującego (RSR) spowodowana awarią sprzętu, niewłaściwym działaniem personelu, klęskami żywiołowymi lub innymi przyczynami, które mogły lub mogły doprowadzić do narażenia osób na ponad ustalone normy lub skażenia radioaktywnego środowiska. W przypadku awarii spowodowanych zniszczeniem zbiornika reaktora lub stopieniem rdzenia emitowane są:

1) Fragmenty rdzenia;

2) Paliwo (odpady) w postaci silnie aktywnego pyłu, który może długo pozostawać w powietrzu w postaci aerozoli, następnie po przejściu przez chmurę główną wypaść w postaci opadów deszczu (śniegu) , a jeśli dostanie się do organizmu, powoduje bolesny kaszel, czasami o nasileniu podobnym do ataku astmy;

3) lawa składająca się z dwutlenku krzemu, a także betonu roztopionego w wyniku kontaktu z gorącym paliwem. Moc dawki w pobliżu takich law sięga 8000 R/h, a nawet pięciominutowy pobyt w pobliżu jest szkodliwy dla człowieka. W pierwszym okresie po wytrąceniu RV największym zagrożeniem jest jod-131, który jest źródłem promieniowania alfa i beta. Jego okres półtrwania z tarczycy wynosi: biologiczny – 120 dni, skuteczny – 7,6. Wymaga to jak najszybszej profilaktyki jodowej całej populacji w strefie wypadku.

2. Przedsiębiorstwa zajmujące się zagospodarowaniem złóż i wzbogacaniem uranu. Uran ma masa atomowa 92 i trzy naturalne izotopy: uran-238 (99,3%), uran-235 (0,69%) i uran-234 (0,01%). Wszystkie izotopy są emiterami alfa o znikomej radioaktywności (2800 kg uranu odpowiada aktywności 1 g radu-226). Okres półtrwania uranu-235 = 7,13 x 10 lat. Sztuczne izotopy uranu-233 i uranu-227 mają okresy półtrwania 1,3 i 1,9 minuty. Uran to miękki metal wygląd podobny do stali. Zawartość uranu w niektórych naturalne materiały osiąga 60%, ale w większości rud uranu nie przekracza 0,05-0,5%. W procesie wydobycia przy odbiorze 1 tony materiału promieniotwórczego powstaje do 10-15 tys. ton odpadów, a przy przerobie od 10 do 100 tys. ton. Z odpadów (zawierających niewielką ilość uranu, radu, toru i innych produktów rozpadu promieniotwórczego) uwalniany jest radioaktywny gaz - radon-222, który po wdychaniu powoduje napromieniowanie tkanek płuc. Po wzbogaceniu rudy odpady radioaktywne mogą dostać się do pobliskich rzek i jezior. Podczas wzbogacania koncentratu uranu możliwy jest pewien wyciek gazowego sześciofluorku uranu z instalacji kondensacyjno-odparowującej do atmosfery. Niektóre stopy uranu, wióry, trociny uzyskane podczas produkcji elementów paliwowych mogą ulec zapłonowi podczas transportu lub przechowywania, w wyniku czego do środowiska mogą zostać uwolnione znaczne ilości spalonych odpadów uranu.

3. Terroryzm nuklearny. Coraz częstsze stały się przypadki kradzieży materiałów jądrowych nadających się do produkcji broni jądrowej rzemieślniczy sposób, a także groźby wyłączenia obiektów jądrowych, statków z instalacjami jądrowymi i elektrowni jądrowych w celu uzyskania okupu. Niebezpieczeństwo terroryzmu nuklearnego istnieje również na poziomie codziennym.

4. Testy bronie nuklearne. Ostatnio osiągnięto miniaturyzację ładunków jądrowych do testów.

Urządzenie źródeł promieniowania jonizującego

Według urządzenia IRS są dwojakiego rodzaju - zamknięte i otwarte.

Zamknięte źródła umieszczane są w szczelnych pojemnikach i stanowią zagrożenie tylko w przypadku braku odpowiedniej kontroli nad ich eksploatacją i przechowywaniem. Swój wkład wnoszą również jednostki wojskowe, przekazując zlikwidowane urządzenia sponsorowanym instytucjom edukacyjnym. Utrata wycofanych z eksploatacji, zniszczenie jako niepotrzebne, kradzież z późniejszą migracją. Na przykład w Bracku, w zakładzie budowlanym, IRS, zamknięty w ołowianej powłoce, był przechowywany w sejfie wraz z metalami szlachetnymi. A kiedy złodzieje włamali się do sejfu, uznali, że ten masywny ołowiany blank również jest cenny. Ukradli go, a potem uczciwie podzielili, przecinając ołowianą „koszulkę” na pół i zaostrzoną w niej ampułkę z radioaktywnym izotopem.

• Promieniowanie jonizujące to forma energii uwalnianej przez atomy w postaci fale elektromagnetyczne lub cząstki.
• Ludzie są narażeni naturalne źródła promieniowanie jonizujące, takie jak gleba, woda, rośliny i źródła wytworzone przez człowieka, takie jak promieniowanie rentgenowskie i urządzenia medyczne.
• Promieniowanie jonizujące ma wiele pożyteczne gatunki zastosowania, w tym medycyna, przemysł, rolnictwo i badania.
• Wraz ze wzrostem stosowania promieniowania jonizującego rośnie również potencjalne zagrożenie dla zdrowia, jeśli jest ono stosowane lub ograniczane w niewłaściwy sposób.
• Ostre skutki zdrowotne, takie jak oparzenie skóry lub ostry zespół popromienny, mogą wystąpić, gdy dawka promieniowania przekroczy określony poziom.
• Niskie dawki promieniowania jonizującego mogą zwiększać ryzyko długotrwałych skutków, takich jak nowotwory.

Co to jest promieniowanie jonizujące?

Promieniowanie jonizujące to forma energii uwalnianej przez atomy w postaci fal elektromagnetycznych (promieniowanie gamma lub rentgenowskie) lub cząstek (neutrony, beta lub alfa). Spontaniczny rozpad atomów nazywamy radioaktywnością, a wynikająca z tego nadwyżka energii jest formą promieniowania jonizującego. Pierwiastki niestabilne powstające podczas rozpadu i emitujące promieniowanie jonizujące nazywane są radionuklidami.

Wszystkie radionuklidy są jednoznacznie identyfikowane na podstawie rodzaju emitowanego promieniowania, energii promieniowania i okresu półtrwania.

Aktywność, stosowana jako miara ilości obecnego radionuklidu, jest wyrażana w jednostkach zwanych bekerelami (Bq): jeden bekerel to jeden rozpad na sekundę. Okres półtrwania to czas wymagany do rozpadu aktywności radionuklidu do połowy swojej pierwotnej wartości. Pół życia pierwiastek radioaktywny to czas, w którym połowa jego atomów rozpada się. Może wahać się od ułamków sekundy do milionów lat (na przykład okres półtrwania jodu-131 wynosi 8 dni, a węgla 14 wynosi 5730 lat).

Źródła promieniowania

Ludzie są codziennie narażeni na naturalne i sztuczne promieniowanie. Promieniowanie naturalne pochodzi z wielu źródeł, w tym z ponad 60 naturalnie występujących substancji promieniotwórczych w glebie, wodzie i powietrzu. Radon, naturalnie występujący gaz, powstaje ze skał i gleby i jest głównym źródłem naturalnego promieniowania. Każdego dnia ludzie wdychają i pochłaniają radionuklidy z powietrza, żywności i wody.

Ludzie są również narażeni na naturalne promieniowanie promieni kosmicznych, zwłaszcza na dużych wysokościach. Średnio 80% rocznej dawki, jaką osoba otrzymuje z promieniowania tła, pochodzi z naturalnie występujących naziemnych i kosmicznych źródeł promieniowania. Poziomy takiego promieniowania różnią się w różnych strefach reograficznych, aw niektórych obszarach poziom może być 200 razy wyższy niż średnia globalna.

Na człowieka wpływa również promieniowanie ze źródeł sztucznych – z produkcji energia nuklearna przed zastosowaniem medycznym diagnostyki lub leczenia radiacyjnego. Obecnie najczęstszymi sztucznymi źródłami promieniowania jonizującego są urządzenia medyczne, takie jak aparaty rentgenowskie i inne urządzenia medyczne.

Narażenie na promieniowanie jonizujące

Narażenie na promieniowanie może mieć charakter wewnętrzny lub zewnętrzny i może występować na różne sposoby.

Wpływ wewnętrzny Promieniowanie jonizujące występuje, gdy radionuklidy są wdychane, połykane lub w inny sposób dostają się do krążenia (np. przez wstrzyknięcie, uraz). Ekspozycja wewnętrzna ustaje, gdy radionuklid jest wydalany z organizmu, albo spontanicznie (z kałem), albo w wyniku leczenia.

Zewnętrzne skażenie radioaktywne może wystąpić, gdy materiał radioaktywny w powietrzu (kurz, ciecz, aerozole) osadza się na skórze lub odzieży. Taki materiał radioaktywny można często usunąć z ciała przez zwykłe umycie.

Narażenie na promieniowanie jonizujące może również nastąpić w wyniku promieniowania zewnętrznego z odpowiedniego źródła zewnętrznego (np. narażenie na promieniowanie emitowane przez medyczny sprzęt rentgenowski). Ekspozycja zewnętrzna ustaje, gdy źródło promieniowania jest zamknięte lub gdy osoba wychodzi poza pole promieniowania.

Narażenie na promieniowanie jonizujące można podzielić na trzy rodzaje narażenia.

Pierwszym przypadkiem jest narażenie planowane, które wynika z celowego wykorzystania i eksploatacji źródeł promieniowania w określonych celach, np. w przypadku medycznego zastosowania promieniowania do diagnozy lub leczenia pacjentów lub zastosowania promieniowania w przemyśle lub do naukowe cele badawcze.

Drugi przypadek to istniejące źródła narażenia, w przypadku których narażenie na promieniowanie już istnieje i dla których należy podjąć odpowiednie środki kontroli, takie jak narażenie na radon w domach lub miejscach pracy lub narażenie na naturalne promieniowanie tła w środowisku.

Ostatni przypadek to wpływ sytuacje awaryjne z powodu nieoczekiwanych zdarzeń wymagających szybkiego działania, takich jak incydenty jądrowe lub złośliwe działania.

Skutki zdrowotne promieniowania jonizującego

Uszkodzenia popromienne tkanek i/lub narządów zależą od otrzymanej lub pochłoniętej dawki promieniowania, która jest wyrażona w szarościach (Gy). Dawka skuteczna służy do pomiaru promieniowania jonizującego pod kątem jego potencjalnej szkody. Sievert (Sv) to jednostka dawki skutecznej, która uwzględnia rodzaj promieniowania oraz wrażliwość tkanek i narządów.

Sievert (Sv) to jednostka ważonej dawki promieniowania, zwana również dawką skuteczną. Umożliwia pomiar promieniowania jonizującego pod kątem potencjalnego zagrożenia. Sv uwzględnia rodzaj promieniowania oraz wrażliwość narządów i tkanek.
Sv jest bardzo dużą jednostką, dlatego bardziej praktyczne jest użycie mniejszych jednostek, takich jak milisiwert (mSv) lub mikrosiwert (µSv). Jeden mSv zawiera 1000 µSv, a 1000 mSv to 1 Sv. Oprócz ilości promieniowania (dawki) często przydatne jest wykazanie szybkości uwalniania tej dawki, takiej jak µSv/godzinę lub mSv/rok.

Powyżej pewnych progów narażenie może upośledzać funkcję tkanek i/lub narządów i może powodować ostre reakcje, takie jak zaczerwienienie skóry, wypadanie włosów, oparzenia popromienne lub ostry zespół popromienny. Reakcje te są silniejsze przy wyższych dawkach i wyższych dawkach. Na przykład dawka progowa dla ostrego zespołu popromiennego wynosi około 1 Sv (1000 mSv).

Jeżeli dawka jest niska i/lub stosowana jest przez długi czas (niska moc dawki), wynikające z tego ryzyko jest znacznie zmniejszone, ponieważ w tym przypadku wzrasta prawdopodobieństwo naprawy uszkodzonych tkanek. Istnieje jednak ryzyko długotrwałych konsekwencji, takich jak rak, które mogą pojawić się po latach, a nawet dziesięcioleciach. Efekty tego typu nie zawsze się pojawiają, ale ich prawdopodobieństwo jest proporcjonalne do dawki promieniowania. Ryzyko to jest większe w przypadku dzieci i młodzieży, ponieważ są one znacznie bardziej wrażliwe na skutki promieniowania niż dorośli.

Badania epidemiologiczne w narażonych populacjach, takich jak osoby, które przeżyły bombę atomową lub pacjenci po radioterapii, wykazały znaczny wzrost prawdopodobieństwa raka przy dawkach powyżej 100 mSv. W niektórych przypadkach nowsze badania epidemiologiczne u ludzi narażonych w celach medycznych jako dzieci (TK dziecięca) sugerują, że prawdopodobieństwo raka może być zwiększone nawet przy niższych dawkach (w zakresie 50-100 mSv).

Prenatalna ekspozycja na promieniowanie jonizujące może powodować uszkodzenie mózgu płodu przy wysokich dawkach przekraczających 100 mSv między 8. a 15. tygodniem ciąży i 200 mSv między 16. a 25. tygodniem ciąży. Badania na ludziach wykazały, że nie ma ryzyka związanego z promieniowaniem dla rozwoju mózgu płodu przed 8 tygodniem lub po 25 tygodniu ciąży. Badania epidemiologiczne sugerują, że ryzyko zachorowania na raka płodu po ekspozycji na promieniowanie jest podobne do ryzyka po ekspozycji na promieniowanie we wczesnym dzieciństwie.

Działania WHO

WHO opracowała program napromieniowania w celu ochrony pacjentów, pracowników i społeczeństwa przed zagrożeniami zdrowotnymi związanymi z promieniowaniem w przypadku planowanych, istniejących i nagłych narażeń. Ten program, który koncentruje się na aspektach zdrowia publicznego, obejmuje działania związane z oceną ryzyka narażenia, zarządzaniem i komunikacją.

W ramach swojej podstawowej funkcji „ustalania norm, promocji i monitorowania”, WHO współpracuje z 7 innymi organizacje międzynarodowe dokonanie przeglądu i aktualizacji międzynarodowych norm dotyczących podstawowego bezpieczeństwa związanego z promieniowaniem (BSS). WHO przyjęła nowe międzynarodowe PRS w 2012 r. i obecnie pracuje nad wsparciem wdrażania PRS w swoich państwach członkowskich.

W życiu codziennym promieniowanie jonizujące jest stale spotykane. Nie czujemy ich, ale nie możemy zaprzeczyć ich wpływowi na przyrodę ożywioną i nieożywioną. Jeszcze nie tak dawno ludzie nauczyli się ich używać zarówno dla dobra, jak i jako broni masowego rażenia. Przy odpowiednim użyciu promieniowanie to może zmienić życie ludzkości na lepsze.

Rodzaje promieniowania jonizującego

Aby zrozumieć specyfikę wpływu na organizmy żywe i nieożywione, musisz dowiedzieć się, czym one są. Ważne jest również poznanie ich natury.

Promieniowanie jonizujące to specjalna fala, która może przenikać przez substancje i tkanki, powodując jonizację atomów. Istnieje kilka jego rodzajów: promieniowanie alfa, promieniowanie beta, promieniowanie gamma. Wszystkie mają inny ładunek i zdolność do działania na żywe organizmy.

Promieniowanie alfa jest najbardziej naładowanym ze wszystkich typów. Ma ogromną energię, zdolną wywoływać chorobę popromienną nawet w małych dawkach. Ale przy bezpośrednim napromieniowaniu wnika tylko w górne warstwy ludzkiej skóry. Nawet cienka kartka papieru chroni przed promieniami alfa. Jednocześnie dostając się do organizmu z pokarmem lub z inhalacją, źródła tego promieniowania szybko stają się przyczyną śmierci.

Promienie beta mają nieco niższy ładunek. Są w stanie wniknąć w głąb ciała. Przy długotrwałym narażeniu powodują śmierć osoby. Mniejsze dawki powodują zmianę struktury komórkowej. Jako ochronę może służyć cienka blacha aluminiowa. Promieniowanie z wnętrza ciała jest również śmiertelne.

Za najbardziej niebezpieczne uważa się promieniowanie gamma. Przenika przez ciało. W dużych dawkach powoduje oparzenia popromienne, chorobę popromienną i śmierć. Jedynym zabezpieczeniem przed nim może być ołów i gruba warstwa betonu.

Promienie rentgenowskie są uważane za szczególny rodzaj promieniowania gamma, które jest generowane w lampie rentgenowskiej.

Historia badań

Po raz pierwszy świat dowiedział się o promieniowaniu jonizującym 28 grudnia 1895 roku. Właśnie tego dnia Wilhelm K. Roentgen ogłosił, że odkrył szczególny rodzaj promieni, które mogą przenikać przez różne materiały i ludzkie ciało. Od tego momentu wielu lekarzy i naukowców zaczęło aktywnie pracować z tym zjawiskiem.

Przez długi czas nikt nie wiedział o jego wpływie na organizm człowieka. Dlatego w historii jest wiele przypadków zgonów z powodu nadmiernej ekspozycji.

Curie szczegółowo zbadali źródła i właściwości promieniowania jonizującego. Umożliwiło to używanie go z maksymalna korzyść unikanie negatywnych konsekwencji.

Naturalne i sztuczne źródła promieniowania

Natura stworzyła różnorodne źródła promieniowania jonizującego. Przede wszystkim jest to promieniowanie słoneczne i przestrzeń. Większość z nich jest pochłaniana przez warstwę ozonową, która znajduje się wysoko nad naszą planetą. Ale niektóre z nich docierają do powierzchni Ziemi.

Na samej Ziemi, a raczej w jej głębi, znajdują się substancje, które wytwarzają promieniowanie. Wśród nich są izotopy uranu, strontu, radonu, cezu i innych.

Sztuczne źródła promieniowania jonizującego są tworzone przez człowieka do różnorodnych badań i produkcji. Jednocześnie siła promieniowania może być wielokrotnie wyższa niż naturalne wskaźniki.

Nawet w warunkach ochrony i przestrzegania środków bezpieczeństwa ludzie otrzymują dawki promieniowania niebezpieczne dla zdrowia.

Jednostki miary i dawki

Promieniowanie jonizujące jest zwykle skorelowane z jego oddziaływaniem na organizm człowieka. Dlatego wszystkie jednostki miary są w jakiś sposób związane ze zdolnością osoby do pochłaniania i gromadzenia energii jonizacji.

W układzie SI dawki promieniowania jonizującego mierzone są w jednostkach zwanych szarościami (Gy). Pokazuje ilość energii na jednostkę napromieniowanej substancji. Jeden Gy równa się jednemu J/kg. Ale dla wygody częściej używa się jednostki rad poza systemem. Jest równy 100 gr.

Tło promieniowania na ziemi mierzy się dawkami ekspozycji. Jedna dawka jest równa C/kg. Ta jednostka jest używana w systemie SI. Odpowiadająca jej jednostka pozasystemowa nazywana jest rentgenem (R). Aby uzyskać pochłoniętą dawkę 1 rad, należy poddać się dawce ekspozycyjnej około 1 R.

O ile różne rodzaje promieniowanie jonizujące ma inny ładunek energetyczny, jego pomiar jest zwykle porównywany z wpływem biologicznym. W układzie SI jednostką takiego ekwiwalentu jest siwert (Sv). Jego pozasystemowym odpowiednikiem jest rem.

Im silniejsze i dłuższe promieniowanie, tym więcej energii pochłania organizm, tym bardziej niebezpieczne jest jego oddziaływanie. Aby poznać dopuszczalny czas przebywania osoby w skażeniu promieniowaniem, stosuje się specjalne urządzenia - dozymetry mierzące promieniowanie jonizujące. Są to zarówno urządzenia do użytku indywidualnego, jak i duże instalacje przemysłowe.

Wpływ na organizm

Wbrew powszechnemu przekonaniu każde promieniowanie jonizujące nie zawsze jest niebezpieczne i śmiertelne. Widać to na przykładzie promieni ultrafioletowych. W małych dawkach stymulują wytwarzanie witaminy D w organizmie człowieka, regenerację komórek oraz wzrost pigmentu melaniny, co daje piękną opaleniznę. Jednak długotrwałe narażenie powoduje poważne oparzenia i może powodować raka skóry.

W ostatnie lata aktywnie badany jest wpływ promieniowania jonizującego na organizm człowieka i jego praktyczne zastosowanie.

W małych dawkach promieniowanie nie powoduje żadnych szkód dla organizmu. Do 200 milirentgenów może zmniejszyć liczbę białych krwinek. Objawami takiej ekspozycji będą nudności i zawroty głowy. Około 10% osób umiera po otrzymaniu takiej dawki.

Duże dawki powodują zaburzenia trawienia, wypadanie włosów, oparzenia skóry, zmiany w strukturze komórkowej organizmu, rozwój komórek rakowych i śmierć.

Choroba popromienna

Długotrwałe działanie promieniowania jonizującego na organizm i przyjęcie przez niego dużej dawki promieniowania może spowodować chorobę popromienną. Ponad połowa przypadki tej choroby są śmiertelne. Reszta staje się przyczyną wielu chorób genetycznych i somatycznych.

Na poziomie genetycznym mutacje zachodzą w komórkach zarodkowych. Ich zmiany stają się widoczne w kolejnych pokoleniach.

Choroby somatyczne wyrażają się karcynogenezą, nieodwracalnymi zmianami w różnych narządach. Leczenie tych chorób jest długie i dość trudne.

Leczenie urazów popromiennych

W wyniku chorobotwórczego wpływu promieniowania na organizm dochodzi do różnych uszkodzeń narządów ludzkich. W zależności od dawki promieniowania przeprowadzane są różne metody terapii.

Przede wszystkim pacjent jest umieszczany na sterylnym oddziale, aby uniknąć możliwości infekcji otwartych dotkniętych obszarów skóry. Ponadto przeprowadzane są specjalne procedury, które przyczyniają się do szybkiego usuwania radionuklidów z organizmu.

W przypadku poważnych zmian może być potrzebny przeszczep szpiku kostnego. Od promieniowania traci zdolność do reprodukcji czerwonych krwinek.

Jednak w większości przypadków leczenie łagodnych zmian sprowadza się do znieczulenia dotkniętych obszarów, stymulując regenerację komórek. Dużo uwagi poświęca się rehabilitacji.

Wpływ promieniowania jonizującego na starzenie się i nowotwory

W związku z wpływem promieni jonizujących na organizm człowieka naukowcy przeprowadzili różne eksperymenty dowodzące zależności procesów starzenia i kancerogenezy od dawki promieniowania.

W warunki laboratoryjne napromieniowane grupy kultur komórkowych. W rezultacie udało się udowodnić, że nawet niewielkie napromieniowanie przyczynia się do przyspieszenia starzenia się komórek. Co więcej, im starsza kultura, tym bardziej podlega temu procesowi.

Długotrwałe napromienianie prowadzi do śmierci komórek lub nieprawidłowego i szybkiego podziału i wzrostu. Fakt ten wskazuje, że promieniowanie jonizujące ma działanie rakotwórcze na organizm człowieka.

Jednocześnie oddziaływanie fal na zaatakowane komórki rakowe doprowadziło do ich całkowitej śmierci lub zatrzymania procesów ich podziału. To odkrycie pomogło opracować technikę leczenia nowotworów u ludzi.

Praktyczne zastosowania promieniowania

Po raz pierwszy promieniowanie zaczęło być stosowane w praktyce medycznej. Za pomocą promieni rentgenowskich lekarzom udało się zajrzeć do wnętrza ludzkiego ciała. Jednocześnie prawie nic mu się nie stało.

Co więcej, za pomocą promieniowania zaczęli leczyć raka. W większości przypadków metoda ta przynosi pozytywne efekty, mimo że cały organizm narażony jest na silne działanie promieniowania, co niesie za sobą szereg objawów choroby popromiennej.

Oprócz medycyny promienie jonizujące są wykorzystywane w innych gałęziach przemysłu. Geodeci wykorzystujący promieniowanie mogą badać cechy strukturalne skorupa Ziemska w poszczególnych obszarach.

Zdolność niektórych skamieniałości do izolacji duża liczba Ludzkość nauczyła się wykorzystywać energię do własnych celów.

Energia atomowa

Energia jądrowa to przyszłość całej populacji Ziemi. Elektrownie jądrowe są źródłem stosunkowo niedrogiej energii elektrycznej. Takie elektrownie, pod warunkiem prawidłowej eksploatacji, są znacznie bezpieczniejsze niż elektrownie cieplne i hydroelektrownie. Z elektrowni jądrowych jest znacznie mniej zanieczyszczenia środowiska, zarówno nadmiarem ciepła, jak i odpadami produkcyjnymi.

Jednocześnie, w oparciu o energię atomową, naukowcy opracowali broń masowego rażenia. W tej chwili na planecie jest tak wiele bomb atomowych, że wystrzelenie niewielkiej ich ilości może wywołać zimę nuklearną, w wyniku której umrą prawie wszystkie żyjące na niej organizmy żywe.

Środki i metody ochrony

Stosowanie promieniowania w życiu codziennym wymaga poważnych środków ostrożności. Ochronę przed promieniowaniem jonizującym dzieli się na cztery rodzaje: czasowe, odległościowe, ilościowe i ekranowania źródeł.

Nawet w środowisku o silnym tle promieniowania człowiek może przebywać przez pewien czas bez szkody dla jego zdrowia. To właśnie ta chwila decyduje o ochronie czasu.

Im większa odległość od źródła promieniowania, tym mniejsza dawka pochłoniętej energii. Dlatego należy unikać bliskiego kontaktu z miejscami, w których występuje promieniowanie jonizujące. Gwarantuje to ochronę przed niepożądanymi konsekwencjami.

Jeśli możliwe jest użycie źródeł o minimalnym promieniowaniu, są one preferowane w pierwszej kolejności. To jest ochrona ilościowa.

Z drugiej strony ekranowanie oznacza tworzenie barier, przez które nie przenikają szkodliwe promienie. Przykładem tego są ekrany ołowiowe w pracowniach rentgenowskich.

ochrona gospodarstw domowych

W przypadku ogłoszenia katastrofy radiacyjnej wszystkie okna i drzwi należy natychmiast zamknąć i starać się zaopatrzyć w wodę z zamkniętych źródeł. Jedzenie powinno być tylko puszkowane. Podczas przeprowadzki do otwarta przestrzeń w miarę możliwości zakryj ciało ubraniem, a twarz respiratorem lub mokrą gazą. Staraj się nie wnosić do domu odzież wierzchnia i buty.

Należy również przygotować się na ewentualną ewakuację: zebrać dokumenty, zapas odzieży, wody i żywności na 2-3 dni.

Promieniowanie jonizujące jako czynnik środowiskowy

Na Ziemi jest sporo obszarów skażonych promieniowaniem. Powodem tego są zarówno procesy naturalne, jak i katastrofy spowodowane przez człowieka. Najsłynniejsze z nich to wypadek w Czarnobylu i bomby atomowe nad miastami Hiroszima i Nagasaki.

W takich miejscach człowiek nie może pozostać bez szkody dla własnego zdrowia. Jednocześnie nie zawsze można z wyprzedzeniem dowiedzieć się o zanieczyszczeniu radiacyjnym. Czasami nawet niekrytyczne tło promieniowania może spowodować katastrofę.

Powodem tego jest zdolność organizmów żywych do pochłaniania i akumulowania promieniowania. Jednocześnie same zamieniają się w źródła promieniowania jonizującego. Znane „czarne” dowcipy o grzybach z Czarnobyla opierają się właśnie na tej właściwości.

W takich przypadkach ochrona przed promieniowaniem jonizującym sprowadza się do tego, że wszystkie produkty konsumpcyjne poddawane są dokładnemu badaniu radiologicznemu. Jednocześnie zawsze istnieje możliwość zakupu słynnych „czarnobylskich grzybów” na spontanicznych targach. Dlatego powinieneś powstrzymać się od kupowania od niezweryfikowanych sprzedawców.

Ciało ludzkie ma tendencję do gromadzenia się niebezpieczne substancje, powodując stopniowe zatrucie od wewnątrz. Nie wiadomo, kiedy dokładnie dadzą się odczuć skutki tych trucizn: za dzień, rok czy pokolenie.