Mechanizmus účinku ionizujúceho žiarenia na ľudský organizmus. Ionizujúce žiarenie

Ionizujúce žiarenie je elektromagnetické žiarenie, ktoré vzniká pri rádioaktívnom rozpade, jadrových premenách, inhibícii nabitých častíc v hmote a pri interakcii s prostredím vytvára ióny rôznych znakov.

Interakcia s hmotou nabitých častíc, gama lúčov a röntgenových lúčov. Korpuskulárne častice jadrového pôvodu (-častice, -častice, neutróny, protóny atď.), ako aj fotónové žiarenie (kvantové a röntgenové a brzdné žiarenie) majú významnú kinetickú energiu. Pri interakcii s hmotou túto energiu strácajú najmä v dôsledku elastických interakcií s atómovými jadrami alebo elektrónmi (ako sa to deje počas interakcie biliardových gúľ), čím sa im celá alebo časť energie na excitáciu atómov (t. j. prenos elektrónu z bližšie k obežnej dráhe vzdialenejšej od jadra), ako aj na ionizáciu atómov alebo molekúl média (t. j. oddelenie jedného alebo viacerých elektrónov od atómov)

Elastická interakcia je charakteristická pre neutrálne častice (tróny) a fotóny, ktoré nemajú náboj. V tomto prípade neutrón interagujúci s atómami môže v súlade so zákonmi klasickej mechaniky preniesť časť energie úmernú hmotnostiam kolidujúcich častíc. Ak ide o ťažký atóm, prenáša sa iba časť energie. Ak je to atóm vodíka, rovná hmotnosti neutrón, potom sa všetka energia prenesie. V tomto prípade sa neutrón spomalí na tepelné energie rádovo zlomkov elektrického voltu a potom vstúpi do jadrových reakcií. Nárazom na atóm mu neutrón dokáže preniesť také množstvo energie, ktoré je dostatočné na to, aby jadro „vyskočilo“ z elektrónového obalu. V tomto prípade sa vytvorí nabitá častica s významnou rýchlosťou, ktorá je schopná ionizovať médium.

Interakcia s hmotou a fotónom je podobná. Nie je schopný sám o sebe ionizovať médium, ale vyraďuje z atómu elektróny, ktoré ionizujú médium. Neutróny a fotónové žiarenie sú klasifikované ako nepriamo ionizujúce žiarenie.

Nabité častice (- a -častice), protóny a iné sú schopné ionizovať médium v ​​dôsledku interakcie s elektrickým poľom atómu a elektrickým poľom jadra. V tomto prípade sa nabité častice spomaľujú a odchyľujú od smeru svojho pohybu, pričom vyžarujú brzdné žiarenie, jeden z typov fotónového žiarenia.

Nabité častice môžu v dôsledku nepružných interakcií preniesť na atómy média množstvo energie, ktoré je nedostatočné na ionizáciu. V tomto prípade vznikajú v excitovanom stave atómy, ktoré túto energiu odovzdávajú iným atómom, alebo vyžarujú kvantá charakteristického žiarenia, alebo zrážkou s inými excitovanými atómami môžu prijať energiu dostatočnú na ionizáciu atómov.

Pri interakcii žiarenia s látkami sa spravidla vyskytujú všetky tri typy následkov tejto interakcie: elastická zrážka, excitácia a ionizácia. Na príklade interakcie elektrónov s hmotou v tabuľke. Obrázok 3.15 ukazuje relatívny podiel a energiu, ktorú stratili v dôsledku rôznych procesov interakcie.

Tabuľka 3.15

Relatívny podiel straty energie elektrónmi v dôsledku rôznych interakčných procesov, %

Ionizačný proces je najdôležitejším efektom, na ktorom sú založené takmer všetky metódy dozimetrie jadrového žiarenia, najmä nepriameho ionizujúceho žiarenia.

Počas procesu ionizácie sa vytvoria dve nabité častice: kladný ión (alebo atóm, ktorý stratil elektrón zo svojho vonkajšieho obalu) a voľný elektrón. Pri každej interakcii je možné odstrániť jeden alebo viac elektrónov.

Skutočná práca ionizácie atómu je 10... 17 eV, t.j. To je, koľko energie je potrebné na odstránenie elektrónu z atómu. Experimentálne sa zistilo, že energia prenesená na tvorbu jedného páru iónov vo vzduchu je v priemere 35 eV pre častice a 34 eV pre elektróny a približne 33 eV pre biologickú tkanivovú hmotu. Rozdiel sa určí nasledovne. Priemerná energia použitá na vytvorenie jedného páru iónov sa určí experimentálne ako pomer energie primárnej častice k priemernému počtu iónových párov vytvorených jednou časticou pozdĺž celej jej dráhy. Keďže nabité častice vynakladajú svoju energiu na procesy excitácie a ionizácie, experimentálna hodnota ionizačnej energie zahŕňa všetky typy strát energie súvisiace s tvorbou jedného páru iónov. Experimentálne potvrdeniečo bolo povedané, je tabuľka. 3.14.

Dávky žiarenia. Pri prechode ionizujúceho žiarenia látkou naň pôsobí len tá časť energie žiarenia, ktorá sa odovzdáva látke a je ňou pohltená. Časť energie odovzdaná látke žiarením sa nazýva dávka.

Kvantitatívne charakteristiky interakcie ionizujúce žiarenie s látkou je absorbovaná dávka. Absorbovaná dávka D (J/kg) je pomer priemernej energie, ktorú prenesie ionizujúcim žiarením na látku v elementárnom objeme k jednotkovej hmotnosti dm látky v tomto objeme.

V sústave SI je jednotkou absorbovanej dávky sivá (Gy), pomenovaná podľa anglického fyzika a rádiobiológa L. Graya. 1 Gy zodpovedá absorpcii v priemere 1 J energie ionizujúceho žiarenia v hmote rovnajúcej sa 1 kg. 1 Gy = 1 Jkg -1.

Dávkový ekvivalent H - absorbovaná dávka v orgáne alebo tkanive vynásobená príslušným váhovým faktorom pre dané žiarenie, W R

kde D T,R je priemerná absorbovaná dávka v orgáne alebo tkanive T, W R je váhový faktor pre žiarenie R. Ak pole žiarenia pozostáva z viacerých žiarení s rôznymi hodnotami W R, ekvivalentná dávka sa určí ako:

Jednotkou merania ekvivalentnej dávky je Jkg. -1, ktorý má špeciálny názov sievert (Sv).

Efektívna dávka E je hodnota používaná ako miera výskytu dlhodobých následkov ožiarenia celého ľudského tela a jeho jednotlivých orgánov s prihliadnutím na ich rádiosenzitivitu. Predstavuje súčet produktov ekvivalentnej dávky v orgáne zodpovedajúcim koeficientom pre daný orgán alebo tkanivo:

kde je ekvivalentná dávka v tkanive T v čase a W T je váhový faktor pre tkanivo T. Jednotkou merania efektívnej dávky je Jkg -1, ktorá má špeciálny názov - sievert (Sv).

Efektívna kolektívna dávka S je hodnota, ktorá určuje celkový účinok žiarenia na skupinu ľudí, definovaný ako:

kde je priemerná efektívna dávka i-tá podskupina skupiny ľudí – počet ľudí v podskupine.

Jednotkou merania efektívnej kolektívnej dávky je človek-sievert (man-Sv).

Mechanizmus biologického pôsobenia ionizujúceho žiarenia. Biologický účinok žiarenia na živý organizmus začína o bunkovej úrovni. Živý organizmus pozostáva z buniek. Živočíšna bunka pozostáva z bunkovej membrány obklopujúcej želatínovú hmotu – cytoplazmu, ktorá obsahuje hustejšie jadro. Cytoplazma pozostáva z organických proteínových zlúčenín, ktoré tvoria priestorovú mriežku, ktorej bunky sú naplnené vodou, soľami v nej rozpustenými a relatívne malými molekulami lipidov – látok s vlastnosťami podobnými tukom. Jadro sa považuje za najcitlivejšiu životne dôležitú časť bunky a jej hlavnú konštrukčné prvky sú chromozómy. Štruktúra chromozómov je založená na molekule dioxyribonukleovej kyseliny (DNA), ktorá obsahuje dedičnú informáciu organizmu. Jednotlivé časti DNA zodpovedné za vytvorenie určitého elementárneho znaku sa nazývajú gény alebo „stavebné kamene dedičnosti“. Gény sú umiestnené na chromozómoch v presne definovanom poradí a každý organizmus má v každej bunke špecifický súbor chromozómov. U ľudí obsahuje každá bunka 23 párov chromozómov. Počas bunkového delenia (mitózy) sa chromozómy v dcérskych bunkách duplikujú a usporiadajú v určitom poradí.

Ionizujúce žiarenie spôsobuje zlomenie chromozómov (chromozomálne aberácie), po ktorých nasleduje spájanie zlomených koncov do nových kombinácií. To vedie k zmene génového aparátu a vzniku dcérskych buniek, ktoré sú odlišné od pôvodných. Ak sa v zárodočných bunkách vyskytujú pretrvávajúce chromozomálne aberácie, vedie to k mutáciám, t.j. výskyt potomstva s inými vlastnosťami u ožiarených jedincov. Mutácie sú užitočné, ak vedú k zvýšeniu vitality organizmu, a škodlivé, ak sa prejavujú v podobe rôznych vrodené chyby. Prax ukazuje, že pri vystavení ionizujúcemu žiareniu je pravdepodobnosť výskytu prospešných mutácií nízka.

V každej bunke sa však nachádzajú nepretržite fungujúce procesy, ktoré korigujú chemické poškodenie v molekulách DNA. Ukázalo sa tiež, že DNA je celkom odolná voči zlomom spôsobeným žiarením. Je potrebné urobiť sedem deštrukcií štruktúry DNA, aby sa už nedala obnoviť, t.j. iba v tomto prípade dochádza k mutácii. S menším počtom prestávok sa DNA obnoví do pôvodnej podoby. To svedčí o vysokej sile génov vo vzťahu k vonkajším vplyvom, vrátane ionizujúceho žiarenia.

Deštrukcia molekúl životne dôležitých pre telo je možná nielen ich priamou deštrukciou ionizujúcim žiarením (teória terča), ale aj nepriamym pôsobením, kedy samotná molekula energiu žiarenia priamo neabsorbuje, ale prijíma ju od inej molekuly (rozpúšťadla). , ktorý spočiatku túto energiu absorboval . V tomto prípade je účinok žiarenia spôsobený sekundárnym vplyvom produktov rádiolýzy (rozkladu) rozpúšťadla na molekuly DNA. Tento mechanizmus vysvetľuje teória radikálov. Opakované priame zásahy ionizujúcich častíc do molekuly DNA, najmä do jej citlivých oblastí – génov, môžu spôsobiť jej rozpad. Pravdepodobnosť takýchto zásahov je však menšia ako u molekúl vody, ktoré slúžia ako hlavné rozpúšťadlo v bunke. Preto rádiolýza vody, t.j. v rádiobiologických procesoch má prvoradý význam rozpad vplyvom žiarenia na vodíkové radikály (H a hydroxylové (OH) radikály s následnou tvorbou molekulárneho vodíka a peroxidu vodíka. Prítomnosť kyslíka v systéme tieto procesy zosilňuje. Na základe teórie radikálov, ióny hrajú hlavnú úlohu v rozvoji biologických zmien a radikály, ktoré vznikajú vo vode pozdĺž trajektórie ionizujúcich častíc.

Vysoká schopnosť radikálov vstúpiť do chemických reakcií určuje procesy ich interakcie s biologicky dôležitými molekulami, ktoré sa nachádzajú v ich tesnej blízkosti. Pri takýchto reakciách dochádza k deštrukcii štruktúr biologických látok, čo následne vedie k zmenám biologických procesov, vrátane procesov tvorby nových buniek.

Dôsledky vystavenia človeka ionizujúcemu žiareniu. Keď dôjde k mutácii v bunke, rozšíri sa do všetkých buniek nového organizmu vzniknutého delením. Okrem genetických vplyvov, ktoré môžu ovplyvniť ďalšie generácie (vrodené deformity), sú pozorované aj takzvané somatické (telesné) vplyvy, ktoré sú nebezpečné nielen pre daný organizmus samotný (somatická mutácia), ale aj pre jeho potomstvo. Somatická mutácia sa rozširuje len na určitý okruh buniek vytvorený normálnym delením z primárnej bunky, ktorá prešla mutáciou.

Somatické poškodenie organizmu ionizujúcim žiarením je výsledkom pôsobenia žiarenia na veľký komplex – skupiny buniek, ktoré tvoria určité tkanivá alebo orgány. Žiarenie brzdí alebo dokonca úplne zastaví proces bunkového delenia, v ktorom sa vlastne prejavuje ich život a dostatočne silné žiarenie v konečnom dôsledku bunky zabíja. Deštruktívny účinok žiarenia je badateľný najmä v mladých tkanivách. Táto okolnosť sa využíva najmä na ochranu organizmu pred zhubnými (napríklad rakovinovými nádormi) nádormi, ktoré sa vplyvom ionizujúceho žiarenia ničia oveľa rýchlejšie ako nezhubné bunky. Somatické účinky zahŕňajú lokálne poškodenie kože (popálenie ožiarením), očný zákal (zákal šošovky), poškodenie pohlavného ústrojenstva (krátkodobá alebo trvalá sterilizácia) atď.

Na rozdiel od somatických je ťažké odhaliť genetické účinky žiarenia, pretože pôsobí na malý počet buniek a má dlhú latentnú dobu, meranú v desiatkach rokov po ožiarení. Toto nebezpečenstvo existuje aj pri veľmi slabom žiarení, ktoré síce neničí bunky, ale môže spôsobiť chromozómové mutácie a zmeny dedičné vlastnosti. Väčšina z týchto mutácií sa objaví až vtedy, keď embryo dostane chromozómy od oboch rodičov, ktoré sú poškodené rovnakým spôsobom. Výsledky mutácií, vrátane úmrtnosti na dedičné následky – takzvaná genetická smrť, boli pozorované dávno predtým, ako ľudia začali stavať jadrové reaktory a používať jadrové zbrane. Mutácie môžu byť spôsobené kozmickým žiarením, ako aj prirodzeným žiarením pozadia Zeme, ktoré podľa odborníkov tvorí 1 % ľudských mutácií.

Zistilo sa, že neexistuje minimálna úroveň žiarenia, pod ktorou by nedošlo k mutácii. Celkový počet mutácií spôsobených ionizujúcim žiarením je úmerný veľkosti populácie a priemernej dávke žiarenia. Prejav genetických účinkov málo závisí od dávkového príkonu, ale je určený celkovou akumulovanou dávkou bez ohľadu na to, či bola prijatá za 1 deň alebo za 50 rokov. Predpokladá sa, že genetické účinky nemajú prah dávky. Genetické účinky sú determinované iba efektívnou kolektívnou dávkou človek-sievert (osoba-Sv) a zistenie účinku u jednotlivca je prakticky nepredvídateľné.

Na rozdiel od genetických účinkov, ktoré sú spôsobené malými dávkami žiarenia, somatické účinky začínajú vždy od určitej prahovej dávky: pri nižších dávkach nedochádza k poškodeniu organizmu. Ďalším rozdielom medzi somatickým poškodením a genetickým poškodením je, že telo je schopné časom prekonať účinky žiarenia, zatiaľ čo poškodenie buniek je nezvratné.

Hodnoty niektorých dávok a účinkov žiarenia na organizmus sú uvedené v tabuľke. 3.16.

Tabuľka 3.16

Radiačná záťaž a súvisiace biologické účinky

Poznámka. О - celkové ožiarenie tela; L - lokálne ožarovanie; SD 50 je dávka vedúca k 50 % úmrtnosti osôb vystavených žiareniu.

Štandardizácia expozície ionizujúcemu žiareniu. K hlavným právnym normám v danej oblasti radiačnej bezpečnosti vrátane noriem radiačnej bezpečnosti (NRB-99). Dokument patrí do kategórie hygienických pravidiel (SP 2.6.1.758-99), schválených štátnym hygienickým lekárom Ruská federácia 2. júla 1999

Normy radiačnej bezpečnosti zahŕňajú pojmy a definície, ktoré sa musia používať pri riešení problémov radiačnej bezpečnosti. Stanovujú tiež tri triedy noriem: základné dávkové limity; prípustné úrovne, ktoré sú odvodené od limitov dávok; limity ročného príjmu, objemový prípustný priemerný ročný príjem, špecifické činnosti, prípustné úrovne znečistenia pracovných plôch atď.; kontrolné úrovne.

Podiel ionizujúceho žiarenia je určený povahou expozície ionizujúce žiarenie na ľudskom tele. V tomto prípade sa rozlišujú dva typy účinkov súvisiacich s chorobami v lekárskej praxi: deterministické prahové účinky (choroba z ožiarenia, popáleniny z ožiarenia, katarakta z ožiarenia, anomálie vývoja plodu atď.) a stochastické (pravdepodobnostné) bezprahové účinky ( zhubné nádory leukémia, dedičné choroby).

Zabezpečenie radiačnej bezpečnosti je určené nasledujúcimi základnými princípmi:

• 1. Princípom prídelu je neprekračovať prípustné limity jednotlivých dávok ožiarenia občanov zo všetkých zdrojov ionizujúceho žiarenia.
• 2. Princípom oprávnenosti je zákaz všetkých druhov činností spojených s využívaním zdrojov ionizujúceho žiarenia, pri ktorých dosiahnuté prínosy pre ľudí a spoločnosť neprevyšujú riziko možnej škody spôsobenej popri ožiarení prirodzeného pozadia.
• 3. Princíp optimalizácie – údržba na čo najnižšej a dosiahnuteľnej úrovni s prihliadnutím na ekonomické a sociálne faktory jednotlivé dávky žiarenia a počet exponovaných osôb pri použití akéhokoľvek zdroja ionizujúceho žiarenia.

Na účely sociálno-ekonomického hodnotenia vplyvu ionizujúceho žiarenia na ľudí na výpočet pravdepodobnosti strát a zdôvodnenie nákladov na radiačnú ochranu pri implementácii princípu optimalizácie NRB-99 sa zavádza, že ožiarenie kolektívnou efektívnou dávkou 1 osoba-Sv vedie k strate 1 osobo-roka života populácie.

NRB -- 99 zavádza pojmy individuálne a kolektívne riziko a určuje aj hodnotu maximálnej hodnoty úrovne zanedbateľného rizika ožiarenia. Podľa týchto noriem sa individuálne a kolektívne celoživotné riziko stochastických (pravdepodobnostných) účinkov určuje zodpovedajúcim spôsobom.

kde r, R sú individuálne a kolektívne celoživotné riziko; E - individuálna účinná dávka; -- pravdepodobnosť, že i-tý jedinec dostane ročnú efektívnu dávku od E do E + dE; r E -- celoživotný rizikový koeficient skrátenia trvania celého životného obdobia v priemere o 15 rokov, jeden stochastický efekt (zo smrteľnej rakoviny, závažných dedičných následkov a nefatálnej rakoviny, znížené poškodenie na následky smrteľnej rakoviny ), rovné

pre pracovnú expozíciu:

1/osoba-Sv pri mSv/rok

1/osoba-Sv pri mSv/rok

pre verejné vystavenie:

1/osoba-Sv pri mSv/rok;

1/osoba-Sv pri mSv/rok

Na účely radiačnej bezpečnosti pri celoročnom žiarení sa individuálne riziko skrátenia dĺžky života v dôsledku vzniku závažných následkov deterministických vplyvov konzervatívne rovná:

kde je pravdepodobnosť, že i-tý jedinec bude ožiarený dávkou väčšou ako D pri manipulácii so zdrojom počas roka; D je prahová dávka pre deterministický účinok.

Potenciálna expozícia skupiny N jedincov je opodstatnená, ak

kde sa priemerné skrátenie trvania úplného života v dôsledku výskytu stochastických účinkov rovná 15 rokom; -- priemerné skrátenie trvania úplného života v dôsledku výskytu závažných následkov deterministických vplyvov rovnajúce sa 45 rokom; -- peňažný ekvivalent straty 1 osobo-roka života obyvateľstva; V -- príjem z výroby; P -- náklady na hlavnú výrobu, bez škôd spôsobených ochranou; Y -- poškodenie z ochrany.

NRB-99 zdôrazňuje, že zníženie rizika na najnižšiu možnú úroveň (optimalizácia) by sa malo vykonávať s prihliadnutím na dve okolnosti:

• - rizikový limit reguluje potenciálnu expozíciu zo všetkých možných zdrojov. Preto je pre každý zdroj počas optimalizácie stanovený limit rizika;
• - pri znižovaní rizika potenciálnej expozície existuje minimálna úroveň rizika, pod ktorou sa riziko považuje za zanedbateľné a ďalšie znižovanie rizika je nevhodné.

Individuálny limit rizika pre človekom spôsobenú expozíciu personálu sa predpokladá na 1,010 -3 za 1 rok a pre obyvateľstvo 5,010 -5 za 1 rok.

Miera zanedbateľného rizika oddeľuje oblasť optimalizácie rizika a oblasť bezpodmienečne prijateľného rizika a je 10 -6 na 1 rok.

NRB-99 zavádza tieto kategórie exponovaných osôb:

• - personál a osoby pracujúce s umelými zdrojmi (skupina A) alebo ktoré sú v dôsledku pracovných podmienok v sfére ich vplyvu (skupina B);
• - celé obyvateľstvo vrátane personálu mimo rámca a podmienok svojej výrobnej činnosti.

Tabuľka 3.17

Základné limity dávok

Poznámky * Dávky žiarenia, rovnako ako všetky ostatné prípustné odvodené úrovne pre personál skupiny B, by nemali presiahnuť 1/4 hodnôt pre personál skupiny A.

** Vzťahuje sa na priemernú hodnotu vo vrstve s hrúbkou 5 mg/cm2 pod krycou vrstvou s hrúbkou 5 mg/cm2. Na dlaniach je hrúbka poťahovej vrstvy 40 mg/cm2.

Hlavné limity dávok pre ožiarený personál a verejnosť nezahŕňajú dávky z prírodných, medicínskych zdrojov ionizujúceho žiarenia a dávky pri radiačných haváriách. Pre tieto typy expozície platia špeciálne obmedzenia.

NRB--99 stanovuje, že pri súčasnom ožiarení zdrojmi vonkajšieho a vnútorného ožiarenia musí byť splnená podmienka, že pomer dávky vonkajšieho ožiarenia k limitu dávky a pomer ročných príjmov nuklidov k ich limitom v úhrne nepresiahne 1. .

U ženského personálu do 45 rokov by ekvivalentná dávka v koži na povrchu podbruška nemala presiahnuť 1 mSv za mesiac a príjem rádionuklidov do organizmu počas roka by nemal prekročiť 1/20 ročný limit príjmu pre personál. V tomto prípade ekvivalentná dávka ožiarenia plodu za 2 mesiace nezistenej gravidity nepresiahne 1 mSv.

Keď sa zistí, že zamestnankyne sú tehotné, zamestnávatelia ich musia preradiť na inú prácu, ktorá nezahŕňa ožarovanie.

Pre študentov mladších ako 21 rokov, ktorí sú vystavení zdrojom ionizujúceho žiarenia, by ročné akumulované dávky nemali prekročiť hodnoty stanovené pre verejnosť.

Pri vykonávaní preventívnej lekárskej rádiografie vedecký výskum u prakticky zdravých jedincov by ročná efektívna dávka žiarenia nemala presiahnuť 1 mSv.

NRB-99 tiež stanovuje požiadavky na obmedzenie ožiarenia obyvateľstva v podmienkach radiačnej havárie.

Ľudia sú vystavení ionizujúcemu žiareniu všade. Na to nemusíte byť v epicentre. nukleárny výbuch, stačí byť pod horiacim slnkom alebo vykonať röntgenové vyšetrenie pľúc.

Ionizujúce žiarenie je tok energie žiarenia vznikajúci pri rozpadových reakciách rádioaktívnych látok. Izotopy, ktoré môžu zvýšiť radiačný fond, sa nachádzajú v zemskej kôre, vo vzduchu sa rádionuklidy môžu dostať do ľudského tela cez gastrointestinálny trakt, dýchací systém a kožu.

Minimálne úrovne radiácie na pozadí nepredstavujú hrozbu pre ľudí. Iná situácia je v prípade prekročenia ionizujúceho žiarenia prijateľné štandardy. Telo na škodlivé lúče nereaguje okamžite, ale po rokoch sa objavia patologické zmeny, ktoré môžu viesť k katastrofálnym následkom vrátane smrti.

Čo je to ionizujúce žiarenie?

K uvoľňovaniu škodlivého žiarenia dochádza po chemickom rozpade rádioaktívnych prvkov. Najbežnejšie sú gama, beta a alfa lúče. Keď sa žiarenie dostane do tela, pôsobí na človeka deštruktívne. Všetky biochemické procesy sú pod vplyvom ionizácie narušené.

Druhy žiarenia:

1. Alfa lúče majú zvýšenú ionizáciu, ale slabú penetračnú schopnosť. Alfa žiarenie dopadá na ľudskú pokožku, preniká do vzdialenosti menšej ako jeden milimeter. Ide o zväzok uvoľnených jadier hélia.
2. Elektróny alebo pozitróny sa pohybujú v lúčoch beta v prúde vzduchu, ktoré dokážu prekonať vzdialenosti až niekoľkých metrov. Ak sa v blízkosti zdroja objaví človek, beta žiarenie prenikne hlbšie ako alfa žiarenie, ale ionizačná schopnosť tohto druhu je oveľa menšia.
3. Jedným z elektromagnetických žiarení s najvyššou frekvenciou je gama odroda, ktorá má zvýšenú penetračnú schopnosť, ale veľmi malý ionizačný účinok.
4. charakterizované krátkymi elektromagnetickými vlnami, ktoré vznikajú pri kontakte beta lúčov s hmotou.
5. Neutrón - vysoko prenikajúce lúče lúčov pozostávajúce z nenabitých častíc.

Odkiaľ pochádza žiarenie?

Zdrojmi ionizujúceho žiarenia môže byť vzduch, voda a potraviny. Škodlivé lúče sa vyskytujú prirodzene alebo sú vytvorené umelo na lekárske alebo priemyselné účely. V prostredí je vždy žiarenie:

• pochádza z vesmíru a tvorí veľkú časť celkového percenta žiarenia;
• izotopy žiarenia sa voľne nachádzajú v známych prírodné podmienky, nachádzajúce sa v horninách;
• Rádionuklidy vstupujú do tela s jedlom alebo vzduchom.

Umelé žiarenie vzniklo v kontexte rozvíjajúcej sa vedy, vedci dokázali objaviť jedinečnosť röntgenových lúčov, pomocou ktorých je možné presne diagnostikovať mnohé nebezpečné patológie vrátane infekčných chorôb.

V priemyselnom meradle sa ionizujúce žiarenie používa na diagnostické účely. Ľudia pracujúci v takýchto podnikoch napriek všetkým uplatňovaným bezpečnostným opatreniam hygienické požiadavky, sú v škodlivých a nebezpečných pracovných podmienkach, ktoré nepriaznivo ovplyvňujú zdravie.

Čo sa stane s človekom vystaveným ionizujúcemu žiareniu?

Deštruktívny účinok ionizujúceho žiarenia na ľudský organizmus sa vysvetľuje schopnosťou rádioaktívnych iónov reagovať so zložkami buniek. Je dobre známe, že osemdesiat percent človeka tvorí voda. Pri ožiarení sa voda rozkladá a v bunkách vzniká v dôsledku chemických reakcií peroxid vodíka a oxid hydrátu.

Následne dochádza k oxidácii Organické zlúčeniny telo, v dôsledku čoho sa bunky začnú rozkladať. Po patologickej interakcii je metabolizmus človeka na bunkovej úrovni narušený. Účinky môžu byť reverzibilné, keď bolo vystavenie žiareniu nevýznamné, a nezvratné pri dlhšom vystavení.

Účinok na organizmus sa môže prejaviť vo forme choroby z ožiarenia, kedy sú zasiahnuté všetky orgány, rádioaktívne lúče môžu spôsobiť génové mutácie, ktoré sa dedia vo forme deformácií alebo ťažkých chorôb. Časté sú prípady degenerácie zdravých buniek do rakovinových buniek s následným rastom malígnych nádorov.

Následky sa nemusia prejaviť hneď po interakcii s ionizujúcim žiarením, ale až po desaťročiach. Trvanie asymptomatického priebehu priamo závisí od stupňa a času, počas ktorého bola osoba vystavená žiareniu.

Biologické zmeny pod vplyvom lúčov

Vystavenie ionizujúcemu žiareniu má za následok významné zmeny v tele v závislosti od rozsahu oblasti pokožky vystavenej energii žiarenia, času, počas ktorého žiarenie zostáva aktívne, ako aj stavu orgánov a systémov.

Na označenie sily žiarenia za ním určité obdobiečasu sa za mernú jednotku považuje Rad. V závislosti od veľkosti vynechaných lúčov sa u človeka môžu vyvinúť nasledujúce stavy:

• do 25 rad – celkový zdravotný stav sa nemení, človek sa cíti dobre;
• 26 – 49 rad – stav je pri tomto dávkovaní celkovo uspokojivý, krv začína meniť zloženie;
• 50 – 99 rad – postihnutý začína pociťovať celkovú nevoľnosť, únavu, zlú náladu, objavujú sa patologické zmeny v krvi;
• 100 – 199 rad – ožiarená osoba je v slabá kondícia, najčastejšie človek nemôže pracovať kvôli zhoršeniu zdravia;
• 200 – 399 rad – veľká dávka žiarenia, ktorá spôsobuje viaceré komplikácie a niekedy vedie k smrti;
• 400 – 499 rad – polovica ľudí, ktorí sa ocitnú v zóne s takýmito hodnotami žiarenia, zomiera na bláznivé patológie;
• vystavenie viac ako 600 radom nedáva šancu na úspešný výsledok, smrteľná choroba si vezme životy všetkých obetí;
• jednorazová dávka žiarenia, ktorá je tisíckrát väčšia ako prípustné hodnoty - každý zomrie priamo počas katastrofy.

Veľkú úlohu zohráva vek človeka: tí, ktorí sú naň najviac náchylní negatívny vplyv ionizujúcej energie deti a mládež do dvadsaťpäť rokov. Príjem veľkých dávok žiarenia počas tehotenstva možno porovnať s expozíciou v ranom detstve.

Patológie mozgu sa vyskytujú iba od polovice prvého trimestra, od ôsmeho týždňa do dvadsiateho šiesteho vrátane. Riziko rakoviny u plodu výrazne stúpa pri nepriaznivom ožiarení pozadia.

Aké sú nebezpečenstvá vystavenia sa ionizujúcemu žiareniu?

Jednorazové alebo pravidelné vystavenie tela žiareniu má tendenciu sa hromadiť a spôsobiť následné reakcie v priebehu niekoľkých mesiacov až desaťročí:

• neschopnosť počať dieťa, táto komplikácia sa vyvíja u žien aj mužov, čo ich robí sterilnými;
• rozvoj autoimunitných ochorení neznámej etiológie, najmä roztrúsenej sklerózy;
• radiačné katarakty vedúce k strate zraku;
• výskyt rakovinového nádoru je jednou z najbežnejších patológií s modifikáciou tkaniva;
• choroby imunitnej povahy, ktoré narúšajú normálne fungovanie všetkých orgánov a systémov;
• osoba vystavená žiareniu žije oveľa kratšie;
• vývoj mutujúcich génov, ktoré spôsobia vážne vývojové chyby, ako aj výskyt abnormálnych deformácií počas vývoja plodu.

Vzdialené prejavy sa môžu vyvinúť priamo u exponovaného jedinca alebo môžu byť zdedené a vyskytujú sa v nasledujúcich generáciách. Priamo na boľavom mieste, ktorým prechádzali lúče, dochádza k zmenám, pri ktorých tkanivá atrofujú a hrubnú s výskytom viacerých uzlín.

Tento príznak môže postihnúť kožu, pľúca, krvné cievy, obličky, pečeňové bunky, chrupavku a spojivové tkanivo. Skupiny buniek sa stávajú nepružnými, tvrdnú a strácajú schopnosť plniť svoj účel v tele človeka s chorobou z ožiarenia.

Choroba z ožiarenia

Jedna z najnebezpečnejších komplikácií, ktorej rôzne štádiá vývoja môžu viesť k smrti obete. Ochorenie môže mať akútny priebeh s jednorazovým ožiarením alebo chronický proces s konštantnou prítomnosťou v radiačnej zóne. Patológia je charakterizovaná pretrvávajúcimi zmenami vo všetkých orgánoch a bunkách a akumuláciou patologickej energie v tele pacienta.

Ochorenie sa prejavuje nasledujúcimi príznakmi:

• celková intoxikácia tela s vracaním, hnačkou a zvýšenou telesnou teplotou;
• zvonku kardiovaskulárneho systému je zaznamenaný vývoj hypotenzie;
• človek sa rýchlo unaví, môžu nastať kolapsy;
• pri veľkých dávkach expozície sa koža zmení na červenú a pokryje sa modrými škvrnami v oblastiach, kde chýba prísun kyslíka, svalový tonus klesá;
• druhou vlnou príznakov je totálne vypadávanie vlasov, zhoršenie zdravotného stavu, vedomie zostáva pomalé, pozoruje sa celková nervozita, atónia svalového tkaniva a poruchy v mozgu, ktoré môžu spôsobiť zakalenie vedomia a edém mozgu.

Ako sa chrániť pred žiarením?

Definícia účinnú ochranu od škodlivé lúče je základom prevencie ľudských škôd, aby sa predišlo vzniku negatívnych následkov. Aby ste sa zachránili pred vystavením žiareniu, musíte:

1. Znížte čas vystavenia prvkom rozpadu izotopov: osoba by sa nemala dlho zdržiavať v nebezpečnej zóne. Napríklad, ak osoba pracuje v nebezpečnom odvetví, pobyt pracovníka v mieste toku energie by sa mal obmedziť na minimum.
2. Ak chcete zväčšiť vzdialenosť od zdroja, môžete to urobiť pomocou viacerých nástrojov a automatizačných nástrojov, ktoré vám umožňujú vykonávať prácu v značnej vzdialenosti od vonkajších zdrojov s ionizačnou energiou.
3. Na zmenšenie plochy, na ktorú budú dopadať lúče, je potrebné použiť ochranné vybavenie: obleky, respirátory.

IONIZUJÚCE ŽIARENIE, JEHO POVAHA A VPLYV NA ĽUDSKÉ TELO

Žiarenie a jeho odrody

Ionizujúce žiarenie

Zdroje nebezpečenstva žiarenia

Projektovanie zdrojov ionizujúceho žiarenia

Cesty prieniku žiarenia do ľudského tela

Merania ionizujúceho vplyvu

Mechanizmus pôsobenia ionizujúceho žiarenia

Dôsledky žiarenia

Choroba z ožiarenia

Zabezpečenie bezpečnosti pri práci s ionizujúcim žiarením

Žiarenie a jeho odrody

Žiarenie sú všetky druhy elektromagnetického žiarenia: svetlo, rádiové vlny, slnečná energia a mnoho ďalších žiarení okolo nás.

Zdrojmi prenikavého žiarenia, ktoré vytvárajú prirodzené pozadie žiarenia, sú galaktické a slnečné žiarenie, prítomnosť rádioaktívnych prvkov v pôde, vzduchu a materiáloch používaných v ekonomická aktivita, ako aj izotopy, hlavne draslík, v tkanivách živého organizmu. Jedným z najvýznamnejších prírodných zdrojov žiarenia je radón, plyn bez chuti a zápachu.

Zaujímavé nie je žiadne žiarenie, ale ionizujúce žiarenie, ktoré je pri prechode tkanivami a bunkami živých organizmov schopné preniesť na ne svoju energiu, rozbiť chemické väzby vo vnútri molekúl a spôsobiť vážne zmeny v ich štruktúre. Ionizujúce žiarenie vzniká pri rádioaktívnom rozpade, jadrových transformáciách, inhibícii nabitých častíc v hmote a pri interakcii s prostredím vytvára ióny rôznych znakov.

Ionizujúce žiarenie

Všetko ionizujúce žiarenie sa delí na fotónové a korpuskulárne.

Fotónové ionizujúce žiarenie zahŕňa:

a) Y-žiarenie emitované počas rozpadu rádioaktívnych izotopov alebo anihilácie častíc. Gama žiarenie má v prírode krátke vlnové dĺžky elektromagnetická radiácia, t.j. prúd vysokoenergetických kvánt elektromagnetickej energie, ktorých vlnová dĺžka je podstatne menšia ako medziatómové vzdialenosti, t.j. r< 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) Röntgenové žiarenie, ktoré vzniká pri znížení kinetickej energie nabitých častíc a/alebo pri zmene energetického stavu elektrónov atómu.

Korpuskulárne ionizujúce žiarenie pozostáva z prúdu nabitých častíc (častice alfa, beta, protóny, elektróny), ktorých kinetická energia je dostatočná na ionizáciu atómov pri zrážke. Neutróny a iné elementárne častice neprodukujú priamo ionizáciu, ale v procese interakcie s prostredím uvoľňujú nabité častice (elektróny, protóny) schopné ionizovať atómy a molekuly prostredia, ktorým prechádzajú:

a) neutróny sú jediné nenabité častice vznikajúce pri určitých štiepnych reakciách jadier atómov uránu alebo plutónia. Keďže tieto častice sú elektricky neutrálne, prenikajú hlboko do akejkoľvek látky, vrátane živých tkanív. Výrazná vlastnosť neutrónové žiarenie je jeho schopnosť transformovať atómy stabilných prvkov na ich rádioaktívne izotopy, t.j. vytvárajú indukované žiarenie, ktoré prudko zvyšuje nebezpečenstvo neutrónového žiarenia. Prenikavá sila neutrónov je porovnateľná s Y-žiarením. V závislosti od úrovne prenášanej energie sa rozlišujú rýchle neutróny (s energiou 0,2 až 20 MeV) a tepelné neutróny (od 0,25 do 0,5 MeV). Tento rozdiel sa berie do úvahy pri vykonávaní ochranných opatrení. Rýchle neutróny sú spomaľované, strácajúc ionizačnú energiu, látkami s nízkou atómovou hmotnosťou (tzv. látky obsahujúce vodík: parafín, voda, plasty atď.). Tepelné neutróny sú absorbované materiálmi obsahujúcimi bór a kadmium (bórová oceľ, boral, bórgrafit, zliatina kadmia a olova).

Alfa, beta a gama kvantá majú energiu len niekoľkých megaelektrónvoltov a nemôžu vytvárať indukované žiarenie;

b) beta častice - elektróny emitované pri rádioaktívnom rozpade jadrových prvkov so strednou ionizačnou a penetračnou silou (dosah vo vzduchu do 10-20 m).

c) častice alfa sú kladne nabité jadrá atómov hélia a vo vesmíre atómy iných prvkov, emitované pri rádioaktívnom rozpade izotopov ťažkých prvkov - uránu alebo rádia. Majú nízku penetračnú schopnosť (vzdialenosť vo vzduchu nie je väčšia ako 10 cm), dokonca aj ľudská koža je pre nich neprekonateľnou prekážkou. Nebezpečné sú iba vtedy, ak sa dostanú do tela, pretože sú schopné vyradiť elektróny z obalu neutrálneho atómu akejkoľvek látky vrátane ľudského tela a premeniť ho na kladne nabitý ión so všetkými z toho vyplývajúcimi následkami, ktoré bude diskutované nižšie. Alfa častica s energiou 5 MeV teda tvorí 150 000 iónových párov.

Penetračné vlastnosti rôzne druhy ionizujúce žiarenie

Kvantitatívny obsah rádioaktívneho materiálu v ľudskom tele alebo látke je definovaný pojmom „aktivita rádioaktívneho zdroja“ (rádioaktivita). Jednotkou rádioaktivity v sústave SI je becquerel (Bq), čo zodpovedá jednému rozpadu za 1 s. Niekedy sa v praxi používa stará jednotka aktivity - curie (Ci). Ide o aktivitu takého množstva hmoty, v ktorej sa za 1 s rozpadne 37 miliárd atómov. Pre preklad sa používa nasledujúci vzťah: 1 Bq = 2,7 x 10 Ci alebo 1 Ci = 3,7 x 10 Bq.

Každý rádionuklid má konštantný, jedinečný polčas rozpadu (čas potrebný na to, aby látka stratila polovicu svojej aktivity). Napríklad pre urán-235 je to 4 470 rokov, zatiaľ čo pre jód-131 je to len 8 dní.

Zdroje nebezpečenstva žiarenia

1. hlavný dôvod nebezpečenstvo – radiačná havária. Radiačná nehoda - strata kontroly nad zdrojom ionizujúceho žiarenia (IZS), spôsobená poruchou zariadenia, nesprávnym konaním personálu, prírodné katastrofy alebo iné dôvody, ktoré by mohli viesť alebo viedli k vystaveniu ľudí nad rámec stanovených noriem alebo k rádioaktívnej kontaminácii životné prostredie. V prípade havárií spôsobených deštrukciou nádoby reaktora alebo roztavením aktívnej zóny sa uvoľňujú:

1) Fragmenty aktívnej zóny;

2) Palivo (odpad) vo forme vysoko aktívneho prachu, ktorý môže na dlhú dobu byť vo vzduchu vo forme aerosólov, potom po prechode hlavného mraku vypadnúť vo forme dažďových (snehových) zrážok a pri požití spôsobiť bolestivý kašeľ, niekedy podobný závažnosti ako astmatický záchvat;

3) lávy pozostávajúce z oxidu kremičitého, ako aj betón roztavený v dôsledku kontaktu s horúcim palivom. Dávkový príkon v blízkosti takýchto láv dosahuje 8000 R/hod a aj päťminútový pobyt v blízkosti je pre človeka škodlivý. V prvom období po rádioaktívnych zrážkach predstavuje najväčšie nebezpečenstvo jód-131, ktorý je zdrojom žiarenia alfa a beta. Jeho polčas zo štítnej žľazy je: biologický - 120 dní, účinný - 7,6. To si vyžaduje čo najrýchlejšie zavedenie jódovej profylaxie pre celú populáciu zachytenú v havarijnej zóne.

2. Podniky na rozvoj ložísk a obohacovanie uránu. Urán má atómová hmotnosť 92 a tri prírodné izotopy: urán-238 (99,3 %), urán-235 (0,69 %) a urán-234 (0,01 %). Všetky izotopy sú alfa žiariče s nevýznamnou rádioaktivitou (2800 kg uránu zodpovedá aktivitou 1 g rádia-226). Polčas rozpadu uránu-235 = 7,13 x 10 rokov. Umelé izotopy urán-233 a urán-227 majú polčas rozpadu 1,3 a 1,9 minúty. Urán – mäkký kov, Od vzhľad podobne ako oceľ. Obsah uránu v niekt prírodné materiály dosahuje 60%, ale vo väčšine uránových rúd nepresahuje 0,05-0,5%. Počas procesu ťažby, pri príjme 1 tony rádioaktívneho materiálu, vzniká až 10-15 tisíc ton odpadu a pri spracovaní - od 10 do 100 tisíc ton. Odpad (obsahujúci malé množstvo uránu, rádia, tória a iných produktov rádioaktívneho rozpadu) uvoľňuje rádioaktívny plyn - radón-222, ktorý pri vdýchnutí spôsobuje ožiarenie pľúcneho tkaniva. Keď je ruda obohatená, rádioaktívny odpad sa môže dostať do blízkych riek a jazier. Pri obohacovaní uránového koncentrátu je možný určitý únik plynu hexafluoridu uránu z kondenzačno-odparovacej jednotky do atmosféry. Niektoré zliatiny uránu, hobliny a piliny získané pri výrobe palivových článkov sa môžu počas prepravy alebo skladovania vznietiť, v dôsledku čoho sa môže do životného prostredia dostať značné množstvo spáleného uránového odpadu.

3. Jadrový terorizmus. Prípady krádeží jadrových materiálov vhodných na výrobu jadrových zbraní sú čoraz častejšie, dokonca provizórnym spôsobom ako aj hrozby deaktivácie jadrových podnikov, lodí s jadrovými zariadeniami a jadrových elektrární s cieľom získať výkupné. Nebezpečenstvo jadrového terorizmu existuje aj na každodennej úrovni.

4. Testy jadrové zbrane. Nedávno bola dosiahnutá miniaturizácia jadrových náloží na testovanie.

Projektovanie zdrojov ionizujúceho žiarenia

Podľa návrhu sú zdroje žiarenia dvoch typov - uzavreté a otvorené.

Uzavreté žiariče sú umiestnené v uzavretých nádobách a predstavujú nebezpečenstvo len vtedy, ak nie je riadna kontrola ich prevádzky a skladovania. Vojenské jednotky tiež prispievajú prevodom vyradených zariadení sponzorovaným vzdelávacích zariadení. Strata odpísaných vecí, zničenie ako zbytočné, krádež s následnou migráciou. Napríklad v Bratsku v závode na výstavbu budov boli zdroje žiarenia uzavreté v olovenom plášti uložené v trezore spolu s vzácne kovy. A keď sa lupiči vlámali do trezoru, rozhodli sa, že tento masívny olovený blok je tiež vzácny. Ukradli ju a potom spravodlivo rozdelili, olovenú „košelu“ rozrezali na polovicu a ampulku s rádioaktívnym izotopom v nej uväznili.

• Ionizujúce žiarenie je druh energie uvoľňovanej atómami vo forme elektromagnetické vlny alebo častice.
• Ľudia sú vystavení prírodné zdroje ionizujúce žiarenie, ako je pôda, voda, rastliny, a vystavenie umelým zdrojom, ako sú röntgenové lúče a lekárske prístroje.
• Ionizujúce žiarenie má početné užitočné druhy aplikácie vrátane medicíny, priemyslu, poľnohospodárstva a vedeckého výskumu.
• S rastúcim využívaním ionizujúceho žiarenia sa zvyšuje aj možnosť ohrozenia zdravia, ak sa používa alebo obmedzuje nevhodne.
• Akútne zdravotné účinky, ako je popálenie kože alebo akútny radiačný syndróm, sa môžu vyskytnúť, keď dávka žiarenia prekročí určité úrovne.
• Nízke dávky ionizujúceho žiarenia môžu zvýšiť riziko dlhodobejších účinkov, ako je rakovina.

Čo je to ionizujúce žiarenie?

Ionizujúce žiarenie je druh energie uvoľňovanej atómami vo forme elektromagnetických vĺn (gama alebo röntgenové žiarenie) alebo častíc (neutróny, beta alebo alfa). Spontánny rozpad atómov sa nazýva rádioaktivita a výsledná prebytočná energia je formou ionizujúceho žiarenia. Nestabilné prvky, ktoré vznikajú pri rozpade a emitujú ionizujúce žiarenie, sa nazývajú rádionuklidy.

Všetky rádionuklidy sú jednoznačne identifikované typom žiarenia, ktoré emitujú, energiou žiarenia a ich polčasom rozpadu.

Aktivita, ktorá sa používa ako miera množstva prítomného rádionuklidu, je vyjadrená v jednotkách nazývaných becquerel (Bq): jeden becquerel je jedna udalosť rozpadu za sekundu. Polčas rozpadu je čas potrebný na to, aby sa aktivita rádionuklidu rozpadla na polovicu pôvodnej hodnoty. Polovičný život rádioaktívny prvok je čas, za ktorý sa rozpadne polovica jeho atómov. Môže sa pohybovať od zlomkov sekundy až po milióny rokov (napríklad polčas rozpadu jódu-131 je 8 dní a polčas rozpadu uhlíka-14 je 5730 rokov).

Zdroje žiarenia

Ľudia sú každý deň vystavení prirodzenému a umelému žiareniu. Prirodzené žiarenie pochádza z mnohých zdrojov vrátane viac ako 60 prirodzene sa vyskytujúcich rádioaktívnych látok v pôde, vode a vzduchu. Radón, prirodzene sa vyskytujúci plyn, sa tvorí z hornín a pôdy a je hlavným zdrojom prirodzeného žiarenia. Každý deň ľudia vdychujú a absorbujú rádionuklidy zo vzduchu, potravy a vody.

Ľudia sú vystavení aj prirodzenému žiareniu z kozmického žiarenia, najmä vo vysokých nadmorských výškach. V priemere 80 % ročnej dávky, ktorú človek dostane zo žiarenia na pozadí, pochádza z prirodzene sa vyskytujúcich pozemských a vesmírnych zdrojov žiarenia. Úrovne takéhoto žiarenia sa v rôznych geografických oblastiach líšia av niektorých oblastiach môžu byť úrovne 200-krát vyššie ako celosvetový priemer.

Ľudia sú vystavení aj žiareniu z umelých zdrojov – z výroby jadrová energia pred lekárskym použitím radiačnej diagnostiky alebo liečby. V súčasnosti sú najbežnejšími umelými zdrojmi ionizujúceho žiarenia lekárske prístroje, ako sú röntgenové prístroje a iné medicínske prístroje.

Vystavenie ionizujúcemu žiareniu

Vystavenie žiareniu môže byť vnútorné alebo vonkajšie a môže sa vyskytnúť rôznymi spôsobmi.

Vnútorný vplyv Ionizujúce žiarenie vzniká pri vdýchnutí, požití alebo inom vstupe rádionuklidov do obehu (napr. injekciou, poranením). Vnútorná expozícia zaniká, keď sa rádionuklid vylúči z tela buď spontánne (v exkrementoch), alebo v dôsledku liečby.

Vonkajšia rádioaktívna kontaminácia sa môže vyskytnúť, keď sa rádioaktívny materiál vo vzduchu (prach, kvapalina, aerosóly) usadí na koži alebo odeve. Takýto rádioaktívny materiál sa často dá z tela odstrániť jednoduchým umytím.

K vystaveniu ionizujúcemu žiareniu môže dôjsť aj v dôsledku vonkajšieho žiarenia z príslušného externý zdroj(ako je vystavenie žiareniu vyžarovanému lekárskym röntgenovým zariadením). Vonkajšie ožiarenie sa zastaví, keď je zdroj žiarenia uzavretý alebo keď sa osoba pohybuje mimo poľa žiarenia.

Expozíciu ionizujúcemu žiareniu možno rozdeliť do troch typov ožiarenia.

Prvým je plánované ožiarenie, ktoré vyplýva zo zámerného používania a prevádzkovania zdrojov žiarenia na špecifické účely, ako je medicínske využitie žiarenia na diagnostiku alebo liečbu pacientov, alebo využitie žiarenia v priemysle alebo vedeckom výskume.

Druhým prípadom sú existujúce zdroje ožiarenia, kde už existuje ožiarenie a pre ktoré je potrebné prijať vhodné kontrolné opatrenia, napríklad ožiarenie radónom v obytné budovy alebo na pracoviskách alebo vystavení prirodzenému žiareniu pozadia v podmienkach prostredia.

Posledným prípadom je dopad v núdzové situácie spôsobené neočakávanými udalosťami vyžadujúcimi okamžitú akciu, ako sú jadrové incidenty alebo zlomyseľné činy.

Účinky ionizujúceho žiarenia na zdravie

Radiačné poškodenie tkanív a/alebo orgánov závisí od prijatej dávky žiarenia alebo absorbovanej dávky, ktorá je vyjadrená v šedej (Gy). Efektívna dávka sa používa na meranie ionizujúceho žiarenia z hľadiska jeho potenciálu spôsobiť poškodenie. Sievert (Sv) je jednotka efektívnej dávky, ktorá zohľadňuje typ žiarenia a citlivosť tkaniva a orgánov.

Sievert (Sv) je jednotka váženej dávky žiarenia, nazývaná aj efektívna dávka. Umožňuje merať ionizujúce žiarenie z hľadiska jeho potenciálu spôsobiť poškodenie. Sv zohľadňuje typ žiarenia a citlivosť orgánov a tkanív.
Sv je veľmi veľká jednotka, takže je praktickejšie použiť menšie jednotky, ako je milisievert (mSv) alebo mikrosievert (µSv). Jeden mSv obsahuje tisíc μSv a tisíc mSv sa rovná jednému Sv. Okrem množstva žiarenia (dávky) je často užitočné ukázať rýchlosť uvoľňovania tejto dávky, napríklad μSv/hod alebo mSv/rok.

Nad určitými prahovými hodnotami môže žiarenie zhoršiť fungovanie tkanív a/alebo orgánov a môže spôsobiť akútne reakcie, ako je začervenanie kože, vypadávanie vlasov, popáleniny spôsobené žiarením alebo syndróm akútneho ožiarenia. Tieto reakcie sú závažnejšie pri vyšších dávkach a vyšších dávkach. Napríklad prahová dávka pre akútny radiačný syndróm je približne 1 Sv (1000 mSv).

Ak je dávka nízka a/alebo sa aplikuje počas dlhého časového obdobia (nízka miera dávky), súvisiace riziko sa výrazne zníži, pretože sa zvyšuje pravdepodobnosť opravy tkaniva. Hrozia však dlhodobé následky, ako je rakovina, ktorá sa môže prejaviť po rokoch či dokonca desaťročiach. Účinky tohto typu sa nevyskytujú vždy, ale ich pravdepodobnosť je úmerná dávke žiarenia. Toto riziko je vyššie v prípade detí a dospievajúcich, pretože sú oveľa citlivejší na účinky žiarenia ako dospelí.

Epidemiologické štúdie na exponovaných populáciách, ako sú pacienti, ktorí prežili atómovú bombu alebo pacienti s rádioterapiou, preukázali významné zvýšenie pravdepodobnosti rakoviny pri dávkach nad 100 mSv. V niektorých prípadoch novšie epidemiologické štúdie u ľudí, ktorí boli medicínsky exponovaní ako deti (detské CT), naznačujú, že pravdepodobnosť rakoviny sa môže zvýšiť aj pri nižších dávkach (v rozsahu 50 – 100 mSv).

Prenatálna expozícia ionizujúcemu žiareniu môže spôsobiť poškodenie mozgu plodu pri vysokých dávkach presahujúcich 100 mSv medzi 8. a 15. týždňom tehotenstva a 200 mSv medzi 16. a 25. týždňom tehotenstva. Štúdie na ľuďoch ukázali, že neexistuje žiadne riziko súvisiace s ožiarením pre vývoj mozgu plodu pred 8. alebo po 25. týždni tehotenstva. Epidemiologické štúdie naznačujú, že riziko rakoviny plodu po ožiarení je podobné riziku po ožiarení v ranom detstve.

aktivity WHO

WHO vyvinula radiačný program na ochranu pacientov, pracovníkov a verejnosti pred zdravotnými rizikami ožiarenia pri plánovaných, existujúcich a núdzových udalostiach ožiarenia. Tento program, ktorý sa zameriava na aspekty verejného zdravia, zahŕňa činnosti súvisiace s hodnotením radiačného rizika, riadením a komunikáciou.

WHO v súlade so svojou hlavnou funkciou „stanoviť normy a štandardy, podporovať ich dodržiavanie a zodpovedajúcim spôsobom ich monitorovať“ spolupracuje so 7 ďalšími medzinárodné organizácie za účelom kontroly a aktualizácie medzinárodné normy Základná radiačná bezpečnosť (BRS). WHO prijala novú medzinárodnú PRS v roku 2012 av súčasnosti pracuje na podpore implementácie PRS vo svojich členských štátoch.

IN Každodenný životĽudské ionizujúce žiarenie sa vyskytuje neustále. Necítime ich, ale nemôžeme poprieť ich vplyv na živú a neživú prírodu. Nie je to tak dávno, čo sa ich ľudia naučili používať na dobro aj ako zbrane hromadného ničenia. Pri správnom použití môžu tieto žiarenia zmeniť životy ľudstva k lepšiemu.

Druhy ionizujúceho žiarenia

Aby ste pochopili zvláštnosti vplyvu na živé a neživé organizmy, musíte zistiť, aké sú. Je tiež dôležité poznať ich povahu.

Ionizujúce žiarenie je špeciálna vlna, ktorá môže prenikať látkami a tkanivami a spôsobiť ionizáciu atómov. Existuje niekoľko druhov: alfa žiarenie, beta žiarenie, gama žiarenie. Všetky majú rôzne náboje a schopnosti pôsobiť na živé organizmy.

Alfa žiarenie je najviac nabité zo všetkých typov. Má obrovskú energiu, ktorá je schopná spôsobiť chorobu z ožiarenia aj v malých dávkach. Ale s priamym ožiarením preniká iba do horných vrstiev ľudskej kože. Dokonca aj tenký list papiera chráni pred alfa lúčmi. Zároveň pri vstupe do tela potravou alebo vdýchnutím sa zdroje tohto žiarenia rýchlo stávajú príčinou smrti.

Lúče beta nesú o niečo menší náboj. Sú schopní preniknúť hlboko do tela. Pri dlhšej expozícii spôsobujú smrť človeka. Menšie dávky spôsobujú zmeny v bunkovej štruktúre. Ako ochrana môže slúžiť tenký hliníkový plech. Smrteľné je aj žiarenie z vnútra tela.

Gama žiarenie sa považuje za najnebezpečnejšie. Preniká cez telo. Vo veľkých dávkach spôsobuje radiačné popáleniny, chorobu z ožiarenia a smrť. Jedinou ochranou proti nemu môže byť olovo a hrubá vrstva betónu.

Špeciálnym druhom gama žiarenia je röntgenové žiarenie, ktoré vzniká v röntgenovej trubici.

História výskumu

Svet sa prvýkrát dozvedel o ionizujúcom žiarení 28. decembra 1895. Práve v tento deň Wilhelm C. Roentgen oznámil, že objavil zvláštny druh lúčov, ktoré môžu prechádzať rôznymi materiálmi a ľudským telom. Od tohto momentu začali mnohí lekári a vedci s týmto fenoménom aktívne pracovať.

O jeho účinku na ľudský organizmus dlho nikto nevedel. Preto v histórii existuje veľa prípadov smrti z nadmerného žiarenia.

Curiesovci podrobne študovali zdroje a vlastnosti ionizujúceho žiarenia. To umožnilo jeho použitie s maximálny úžitok, vyhnúť sa negatívnym dôsledkom.

Prírodné a umelé zdroje žiarenia

Príroda vytvorila rôzne zdroje ionizujúceho žiarenia. V prvom rade ide o žiarenie zo slnečných lúčov a vesmíru. Väčšinu z neho pohltí ozónová guľa, ktorá sa nachádza vysoko nad našou planétou. Niektoré z nich sa však dostanú na povrch Zeme.

Na samotnej Zemi, alebo skôr v jej hĺbkach, sú niektoré látky, ktoré produkujú žiarenie. Medzi nimi sú izotopy uránu, stroncia, radónu, cézia a iné.

Umelé zdroje ionizujúceho žiarenia sú vytvárané človekom na rôznorodý výskum a výrobu. Zároveň môže byť sila žiarenia niekoľkonásobne vyššia ako prirodzené ukazovatele.

Aj v podmienkach ochrany a dodržiavania bezpečnostných opatrení ľudia dostávajú dávky žiarenia, ktoré sú pre ich zdravie nebezpečné.

Jednotky merania a dávky

Ionizujúce žiarenie zvyčajne koreluje s jeho interakciou s ľudským telom. Preto všetky jednotky merania tak či onak súvisia so schopnosťou človeka absorbovať a akumulovať ionizačnú energiu.

V sústave SI sa dávky ionizujúceho žiarenia merajú v jednotke nazývanej šedá (Gy). Ukazuje množstvo energie na jednotku ožiarenej látky. Jeden Gy sa rovná jednému J/kg. Ale pre pohodlie sa častejšie používa rad nesystémovej jednotky. Rovná sa 100 Gy.

Radiácia pozadia v oblasti sa meria expozičnými dávkami. Jedna dávka sa rovná C/kg. Táto jednotka sa používa v sústave SI. Jemu zodpovedajúca extrasystémová jednotka sa nazýva röntgen (R). Aby ste dostali absorbovanú dávku 1 rad, musíte byť vystavení expozičnej dávke približne 1 R.

Pretože odlišné typy ionizujúce žiarenie má iný energetický náboj, jeho meranie sa zvyčajne porovnáva s biologickým vplyvom. V sústave SI je jednotkou takéhoto ekvivalentu sievert (Sv). Jeho mimosystémovým analógom je rem.

Čím silnejšie a dlhšie žiarenie, tým viac energie telo absorbuje, tým je jeho vplyv nebezpečnejší. Na zistenie prípustného času zotrvania osoby v radiačnej kontaminácii sa používajú špeciálne prístroje - dozimetre, ktoré merajú ionizujúce žiarenie. Patria sem jednotlivé zariadenia aj veľké priemyselné inštalácie.

Účinok na telo

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia, akékoľvek ionizujúce žiarenie nie je vždy nebezpečné a smrteľné. To možno vidieť na príklade ultrafialových lúčov. V malých dávkach stimulujú tvorbu vitamínu D v ľudskom tele, regeneráciu buniek a zvýšenie pigmentu melanínu, ktorý dáva krásne opálenie. Ale dlhodobé vystavenie žiareniu spôsobuje vážne popáleniny a môže spôsobiť rakovinu kože.

IN posledné roky Aktívne sa skúma vplyv ionizujúceho žiarenia na ľudský organizmus a jeho praktická aplikácia.

V malých dávkach žiarenie nespôsobuje žiadne poškodenie tela. Až 200 miliroentgenov môže znížiť počet bielych krviniek. Symptómy takejto expozície budú nevoľnosť a závrat. Asi 10% ľudí po podaní tejto dávky zomrie.

Veľké dávky spôsobujú tráviace ťažkosti, vypadávanie vlasov, popáleniny kože, zmeny v bunkovej štruktúre tela, rozvoj rakovinových buniek a smrť.

Choroba z ožiarenia

Dlhodobé vystavenie organizmu ionizujúcemu žiareniu a príjem veľkej dávky žiarenia môže spôsobiť chorobu z ožiarenia. Viac ako polovicu prípady tohto ochorenia vedú k smrti. Zvyšok sa stáva príčinou mnohých genetických a somatických ochorení.

Na genetickej úrovni dochádza k mutáciám v zárodočných bunkách. Ich zmeny sa prejavia v nasledujúcich generáciách.

Somatické ochorenia sú vyjadrené karcinogenézou, nezvratnými zmenami v rôznych orgánoch. Liečba týchto chorôb je dlhá a dosť náročná.

Liečba radiačných poranení

V dôsledku patogénnych účinkov žiarenia na organizmus dochádza k rôznym poškodeniam ľudských orgánov. V závislosti od dávky žiarenia rôzne metódy terapiu.

V prvom rade je pacient umiestnený v sterilnej miestnosti, aby sa predišlo možnosti infekcie exponovaných oblastí kože. Ďalej sa vykonávajú špeciálne postupy na uľahčenie rýchleho odstránenia rádionuklidov z tela.

Ak sú lézie závažné, môže byť potrebná transplantácia kostnej drene. Zo žiarenia stráca schopnosť reprodukovať červené krvinky.

Vo väčšine prípadov však liečba miernych lézií spočíva v anestetizácii postihnutých oblastí a stimulácii regenerácie buniek. Veľká pozornosť sa venuje rehabilitácii.

Vplyv ionizujúceho žiarenia na starnutie a rakovinu

V súvislosti s vplyvom ionizujúcich lúčov na ľudský organizmus vedci uskutočnili rôzne experimenty dokazujúce závislosť procesu starnutia a karcinogenézy od dávky žiarenia.

IN laboratórne podmienky skupiny bunkových kultúr boli vystavené ožiareniu. V dôsledku toho bolo možné dokázať, že aj malé žiarenie urýchľuje starnutie buniek. Navyše, čím je kultúra staršia, tým je náchylnejšia na tento proces.

Dlhodobé ožarovanie vedie k bunkovej smrti alebo abnormálnemu a rýchlemu deleniu a rastu. Táto skutočnosť naznačuje, že ionizujúce žiarenie má na ľudský organizmus karcinogénny účinok.

Vplyv vĺn na postihnuté rakovinové bunky zároveň viedol k ich úplnej smrti alebo zastaveniu procesov ich delenia. Tento objav pomohol vyvinúť metódu na liečbu rakoviny u ľudí.

Praktické aplikácie žiarenia

Po prvýkrát sa žiarenie začalo používať v lekárskej praxi. Pomocou röntgenových lúčov sa lekárom podarilo nahliadnuť do ľudského tela. Zároveň mu nevznikla prakticky žiadna škoda.

Potom začali liečiť rakovinu pomocou žiarenia. Vo väčšine prípadov má táto metóda pozitívny účinok, napriek tomu, že celé telo je vystavené silnému žiareniu, ktoré so sebou prináša množstvo príznakov choroby z ožiarenia.

Okrem medicíny sa ionizujúce lúče využívajú aj v iných odvetviach. Inšpektori môžu použiť žiarenie na štúdium štruktúrnych prvkov zemská kôra v jeho jednotlivých sekciách.

Schopnosť niektorých fosílií vylučovať veľké množstvoĽudstvo sa naučilo využívať energiu na vlastné účely.

Jadrová energia

Budúcnosť celej populácie Zeme spočíva v atómovej energii. Jadrové elektrárne poskytujú zdroje relatívne lacnej elektriny. Poskytli ich správna prevádzka takéto elektrárne sú oveľa bezpečnejšie ako tepelné elektrárne a vodné elektrárne. Jadrové elektrárne produkujú oveľa menej znečistenia životného prostredia prebytočným teplom aj výrobným odpadom.

Vedci zároveň vyvinuli zbrane hromadného ničenia založené na atómovej energii. Momentálne je na planéte toľko atómových bômb, že vypustenie malého počtu z nich by mohlo spôsobiť jadrovú zimu, v dôsledku ktorej zahynú takmer všetky živé organizmy, ktoré ju obývajú.

Prostriedky a metódy ochrany

Používanie žiarenia v každodennom živote si vyžaduje vážne opatrenia. Ochrana pred ionizujúcim žiarením sa delí na štyri typy: čas, vzdialenosť, množstvo a tienenie zdroja.

Dokonca aj v prostredí so silným žiarením na pozadí môže človek zostať nejaký čas bez poškodenia zdravia. Práve tento moment určuje ochranu času.

Čím väčšia je vzdialenosť od zdroja žiarenia, tým nižšia je dávka absorbovanej energie. Preto by ste sa mali vyhýbať úzkemu kontaktu s miestami, kde je ionizujúce žiarenie. To vás zaručene ochráni pred neželanými následkami.

Ak je možné použiť zdroje s minimálnou radiáciou, uprednostňujú sa ako prvé. Toto je obrana v číslach.

Tienenie znamená vytváranie bariér, cez ktoré škodlivé lúče nepreniknú. Príkladom toho sú olovené obrazovky v röntgenových miestnostiach.

Ochrana domácnosti

Ak je vyhlásená radiačná katastrofa, mali by ste okamžite zavrieť všetky okná a dvere a pokúsiť sa zásobiť vodou z uzavretých zdrojov. Jedlo by malo byť iba konzervované. Pri sťahovaní do otvorená plocha Zakryte si telo čo najviac oblečením a tvár respirátorom alebo vlhkou gázou. Snažte sa to nepriniesť do domu vrchné oblečenie a topánky.

Je tiež potrebné pripraviť sa na prípadnú evakuáciu: zhromaždiť doklady, zásobu šatstva, vody a jedla na 2-3 dni.

Ionizujúce žiarenie ako environmentálny faktor

Na planéte Zem je pomerne veľa oblastí zamorených žiarením. Dôvodom sú prírodné procesy aj katastrofy spôsobené človekom. Najznámejšie z nich sú havária v Černobyle a atómové bomby nad mestami Hirošima a Nagasaki.

Človek nemôže byť na takýchto miestach bez poškodenia vlastného zdravia. Zároveň nie je vždy možné vopred zistiť radiačnú kontamináciu. Niekedy aj nekritické žiarenie pozadia môže spôsobiť katastrofu.

Dôvodom je schopnosť živých organizmov absorbovať a akumulovať žiarenie. Zároveň sa samy menia na zdroje ionizujúceho žiarenia. Známe „temné“ vtipy o černobyľských hubách sú založené práve na tejto vlastnosti.

V takýchto prípadoch ochrana pred ionizujúcim žiarením spočíva v tom, že všetky spotrebné výrobky podliehajú dôkladnému rádiologickému vyšetreniu. Zároveň je na spontánnych trhoch vždy možnosť kúpiť si slávne „černobyľské huby“. Preto by ste sa mali zdržať nákupu od neoverených predajcov.

Ľudské telo má tendenciu sa hromadiť nebezpečné látky, čo má za následok postupnú otravu zvnútra. Nie je presne známe, kedy sa následky týchto jedov prejavia: o deň, rok alebo generáciu.