Jonizuojantis vadinama spinduliuote, kuri, eidama per terpę, sukelia terpės molekulių jonizaciją arba sužadinimą. Jonizuojanti spinduliuotė, kaip ir elektromagnetinis, žmogaus pojūčiais nesuvokiamas. Todėl tai ypač pavojinga, nes žmogus nežino, kad su juo susiduria. Jonizuojanti spinduliuotė kitaip vadinama spinduliuote.
Radiacija yra dalelių (alfa dalelių, beta dalelių, neutronų) arba labai aukšto dažnio elektromagnetinės energijos srautas (gama arba rentgeno spinduliai).
Darbo aplinkos užteršimas medžiagomis, kurios yra jonizuojančiosios spinduliuotės šaltiniai, vadinama radioaktyvia tarša.
Radioaktyvioji tarša yra fizinės (energetinės) taršos forma, susijusi su natūralaus radioaktyviųjų medžiagų kiekio viršijimu aplinkoje dėl žmogaus veiklos.
Medžiagos yra sudarytos iš mažų dalelių cheminiai elementai- atomai. Atomas dalijasi ir turi sudėtingą struktūrą. Cheminio elemento atomo centre yra medžiagos dalelė, vadinama atomo branduoliu, aplink kurią sukasi elektronai. Dauguma cheminių elementų atomų pasižymi dideliu stabilumu, ty stabilumu. Tačiau daugelyje gamtoje žinomų elementų branduoliai spontaniškai suyra. Tokie elementai vadinami radionuklidai. Tas pats elementas gali turėti keletą radionuklidų. Šiuo atveju jie vadinami radioizotopai cheminis elementas. Spontanišką radionuklidų skilimą lydi radioaktyvioji spinduliuotė.
Savaiminis tam tikrų cheminių elementų (radionuklidų) branduolių skilimas vadinamas radioaktyvumas.
Radioaktyvioji spinduliuotė gali būti įvairių rūšių: didelės energijos dalelių srautai, elektromagnetinės bangos, kurių dažnis didesnis nei 1,5,10 17 Hz.
Išskiriamos dalelės yra įvairių tipų, tačiau dažniausiai skleidžiamos dalelės yra alfa dalelės (α spinduliuotė) ir beta dalelės (β spinduliuotė). Alfa dalelė yra sunki ir turi didelę energiją, tai yra helio atomo branduolys. Beta dalelė yra maždaug 7336 kartus lengvesnė už alfa dalelę, bet taip pat gali būti labai energinga. Beta spinduliuotė yra elektronų arba pozitronų srautas.
Radioaktyvus elektromagnetinė spinduliuotė(dar vadinama fotonų spinduliuote) priklausomai nuo bangos dažnio, tai gali būti rentgeno (1,5...1017...5...1019 Hz) ir gama spinduliuotė (daugiau nei 5...1019 Hz). ). Natūrali spinduliuotė yra tik gama spinduliuotė. Rentgeno spinduliuotė yra dirbtinė ir atsiranda katodinių spindulių vamzdeliuose, kurių įtampa yra dešimtys ir šimtai tūkstančių voltų.
Radionuklidai, skleidžiantys daleles, virsta kitais radionuklidais ir cheminiais elementais. Radionuklidai skyla skirtingu greičiu. Radionuklidų skilimo greitis vadinamas veikla. Aktyvumo matavimo vienetas yra skilimų skaičius per laiko vienetą. Vienas skilimas per sekundę specialiai vadinamas bekereliu (Bq). Kitas aktyvumui matuoti dažnai naudojamas vienetas yra curie (Ku), 1 Ku = 37,10 9 Bq. Vienas pirmųjų išsamiai ištirtų radionuklidų buvo radis-226. Pirmieji jį tyrinėjo Kiuri, kurių vardu ir buvo pavadintas veiklos matavimo vienetas. Skilimų skaičius per sekundę, atsirandantis 1 g radžio-226 (aktyvumas), yra 1 Ku.
Vadinamas laikas, per kurį suyra pusė radionuklido pusinės eliminacijos laikas(T 1/2). Kiekvienas radionuklidas turi savo pusinės eliminacijos laiką. Įvairių radionuklidų T 1/2 pokyčių diapazonas yra labai platus. Jis skiriasi nuo sekundžių iki milijardų metų. Pavyzdžiui, garsiausio gamtoje pasitaikančio radionuklido urano-238 pusinės eliminacijos laikas yra apie 4,5 mlrd.
Skilimo metu mažėja radionuklido kiekis, mažėja jo aktyvumas. Modelis, pagal kurį aktyvumas mažėja, paklūsta radioaktyvaus skilimo dėsniui:
Kur A 0 – pradinė veikla, A- veikla per tam tikrą laikotarpį t.
Jonizuojančiosios spinduliuotės rūšys
Jonizuojanti spinduliuotė atsiranda veikiant prietaisams, pagrįstiems radioaktyviais izotopais, veikiant elektriniams vakuuminiams įtaisams, ekranams ir kt.
Jonizuojanti spinduliuotė apima korpuskulinis(alfa, beta, neutronai) ir elektromagnetinis(gama, rentgeno) spinduliuotė, galinti sukurti įkrautus atomus ir jonų molekules sąveikaudama su medžiaga.
Alfa spinduliuotė yra helio branduolių srautas, kurį išskiria medžiaga radioaktyvaus branduolių skilimo metu arba vykstant branduolinėms reakcijoms.
Kuo didesnė dalelių energija, tuo didesnė jos sukelta jonizacija medžiagoje. Radioaktyviosios medžiagos išskiriamų alfa dalelių diapazonas ore siekia 8-9 cm, o gyvuose audiniuose – kelias dešimtis mikronų. Turėdamos santykinai didelę masę, alfa dalelės, sąveikaudamos su medžiaga, greitai praranda energiją, o tai lemia mažą jų prasiskverbimo gebėjimą ir didelę specifinę jonizaciją, kuri sudaro kelias dešimtis tūkstančių jonų porų ore 1 cm kelio.
Beta spinduliuotė - elektronų arba pozitronų srautas, atsirandantis dėl radioaktyvaus skilimo.
Maksimalus beta dalelių diapazonas ore yra 1800 cm, o gyvuose audiniuose - 2,5 cm Beta dalelių jonizuojantis gebėjimas yra mažesnis (kelios dešimtys porų 1 cm kelyje), o skverbimosi gebėjimas yra didesnis nei jo. alfa dalelių.
Neutronai, kurių srautas susidaro neutronų spinduliuotė, paverčia jų energiją elastinga ir neelastinga sąveika su atomų branduoliais.
Neelastingos sąveikos metu atsiranda antrinė spinduliuotė, kurią gali sudaryti ir įkrautos dalelės, ir gama kvantai (gama spinduliuotė): esant elastingoms sąveikoms, galima įprastinė medžiagos jonizacija.
Neutronų įsiskverbimo gebėjimas labai priklauso nuo jų energijos ir atomų, su kuriais jie sąveikauja, medžiagos sudėties.
Gama spinduliuotė - elektromagnetinė (fotonų) spinduliuotė, skleidžiama branduolinių transformacijų ar dalelių sąveikos metu.
Gama spinduliuotė turi didelę prasiskverbimo galią ir mažą jonizuojantį poveikį.
Rentgeno spinduliuotė atsiranda aplinkoje, supančioje beta spinduliuotės šaltinį (rentgeno vamzdeliuose, elektronų greitintuvuose) ir yra bremsstrahlung ir būdingos spinduliuotės derinys. Bremsstrahlung yra nuolatinio spektro fotonų spinduliuotė, skleidžiama keičiantis kinetinė energijaįkrautos dalelės; charakteringoji spinduliuotė – tai diskrečio spektro fotonų spinduliuotė, išsiskirianti pasikeitus atomų energetinei būsenai.
Kaip ir gama spinduliuotė, rentgeno spinduliuotė turi mažą jonizuojantį gebą ir didelį prasiskverbimo gylį.
Jonizuojančiosios spinduliuotės šaltiniai
Žmogaus radiacinės žalos tipas priklauso nuo jonizuojančiosios spinduliuotės šaltinių pobūdžio.
Natūralią foninę spinduliuotę sudaro kosminė spinduliuotė ir natūraliai pasklidusių radioaktyviųjų medžiagų spinduliuotė.
Be natūralios spinduliuotės, žmogų veikia kitų šaltinių spinduliuotė, pvz.: darant kaukolės rentgeno spindulius - 0,8-6 R; stuburas - 1,6-14,7 R; plaučiai (fluorografija) - 0,2-0,5 R: krūtinė fluoroskopijos metu - 4,7-19,5 R; virškinimo traktas su fluoroskopija - 12-82 R: dantys - 3-5 R.
Vienkartinis švitinimas 25-50 rem sukelia nedidelius trumpalaikius kraujo pokyčius, kai apšvitos dozė yra 80-120 rem, atsiranda spindulinės ligos požymių, bet be mirties. Ūminė spindulinė liga išsivysto paveikus vieną kartą 200-300 rem, o mirtis galima 50% atvejų. Mirtinas rezultatas 100% atvejų atsiranda vartojant 550-700 rem dozes. Šiuo metu yra daug vaistų nuo radiacijos. silpnina radiacijos poveikį.
Lėtinė spindulinė liga gali išsivystyti nuolat arba pakartotinai veikiant dozes, kurios yra žymiai mažesnės nei sukeliančios ūminė forma. Dauguma būdingi bruožai Lėtinės spindulinės ligos formos yra kraujo pokyčiai, sutrikimai nervų sistema, vietiniai odos pažeidimai, akies lęšiuko pažeidimas, susilpnėjęs imunitetas.
Laipsnis priklauso nuo to, ar ekspozicija yra išorinė ar vidinė. Vidinis apšvita galimas įkvėpus, nurijus radioizotopų ir jiems patekus į žmogaus organizmą per odą. Kai kurios medžiagos yra absorbuojamos ir kaupiamos konkrečiuose organuose, todėl gaunamos didelės vietinės spinduliuotės dozės. Pavyzdžiui, organizme susikaupę jodo izotopai gali pažeisti skydliaukę, retųjų žemių elementai – kepenų navikus, cezio ir rubidžio izotopai – minkštųjų audinių navikus.
Dirbtiniai spinduliuotės šaltiniai
Be natūralių spinduliuotės šaltinių, kurie buvo ir yra visada ir visur, XX amžiuje atsirado papildomų su žmogaus veikla susijusių spinduliuotės šaltinių.
Visų pirma, tai yra naudojimas rentgeno spinduliuotė ir gama spinduliuotė medicinoje diagnozuojant ir gydant pacientus. , gautas atitinkamų procedūrų metu, gali būti labai didelis, ypač gydant piktybinius navikus spinduline terapija, kai tiesiogiai naviko srityje jie gali siekti 1000 rem ir daugiau. Rentgeno tyrimų metu dozė priklauso nuo ištyrimo laiko ir diagnozuojamo organo, gali labai skirtis – nuo kelių rems darant odontologinę nuotrauką iki dešimčių rems tiriant virškinamąjį traktą ir plaučius. Fluorografiniai vaizdai suteikia minimalią dozę, todėl jokiu būdu negalima atsisakyti profilaktinių kasmetinių fluorografinių tyrimų. Vidutinė dozė, kurią žmonės gauna iš medicininių tyrimų, yra 0,15 rem per metus.
XX amžiaus antroje pusėje žmonės radiaciją pradėjo aktyviai naudoti taikiems tikslams. Įvairūs radioizotopai naudojami moksliniuose tyrimuose, techninių objektų diagnostikoje, valdymo ir matavimo įrangoje ir tt Ir galiausiai – branduolinė energetika. Atominės elektrinės naudojamos atominėse elektrinėse (AE), ledlaužiuose, laivuose ir povandeniniuose laivuose. Šiuo metu vien atominėse elektrinėse veikia daugiau nei 400 branduolinių reaktorių, kurių bendra elektrinė galia viršija 300 mln. kW. Branduoliniam kurui gauti ir perdirbti buvo sukurtas visas įmonių kompleksas, susijungęs branduolinio kuro ciklas(NFC).
Branduolinio kuro ciklas apima urano gavybos (urano kasyklas), jo sodrinimo ( perdirbimo įmonės), kuro elementų gamybą, pačias atomines elektrines, panaudoto branduolinio kuro antrinio perdirbimo įmones (radiochemines gamyklas), laikinai saugoti ir perdirbti susidariusias radioaktyviąsias atliekas iš branduolinio kuro ciklo ir galiausiai – nuolatines radioaktyviųjų atliekų laidojimo vietas. atliekos (saugyklos). Visuose branduolinio kuro ciklo etapuose radioaktyviosios medžiagos didesnis ar mažesnis poveikis dirbančiam personalui visuose etapuose, radionuklidų išmetimai (įprasti arba avariniai); aplinką ir sukurti papildomą dozę gyventojams, ypač tiems, kurie gyvena branduolinio kuro ciklo įmonių teritorijoje.
Iš kur normaliai veikiant atominei elektrinei atsiranda radionuklidai? Radiacija branduolinio reaktoriaus viduje yra didžiulė. Kuro dalijimosi fragmentai ir įvairios elementarios dalelės gali prasiskverbti pro apsauginius apvalkalus, mikroįtrūkimus ir patekti į aušinimo skystį bei orą. Visa serija technologines operacijas gaminant elektros energiją atominėse elektrinėse gali užteršti vandenį ir orą. Todėl atominėse elektrinėse yra įrengta vandens ir dujų valymo sistema. Išmetimai į atmosferą vykdomi per aukštą vamzdį.
Įprastai eksploatuojant atominę elektrinę, išmetimai į aplinką yra nedideli ir nedaro įtakos šalia gyvenantiems gyventojams.
Didžiausią pavojų radiacinės saugos požiūriu kelia panaudoto branduolinio kuro perdirbimo įrenginiai, kurių aktyvumas yra labai didelis. Šiose įmonėse susidaro didelis kiekis skystų didelio radioaktyvumo atliekų, kyla savaiminės grandininės reakcijos (branduolinio pavojaus) pavojus.
Problema spręsti radioaktyviųjų atliekų, kurie yra labai reikšmingi biosferos radioaktyviosios taršos šaltiniai.
Tačiau sudėtingi ir brangūs branduolinio kuro ciklai iš radiacijos įmonėse leidžia užtikrinti žmonių ir aplinkos apsaugą iki labai mažų verčių, žymiai mažesnės nei esamas technogeninis fonas. Kitokia situacija susidaro nukrypus nuo įprasto darbo režimo, o ypač avarijų metu. Taigi 1986 m. įvykusi avarija (kurią galima priskirti prie pasaulinės nelaimės) yra labiausiai didelė avarija branduolinio kuro ciklo įmonėse per visą branduolinės energijos plėtros istoriją) Černobylio atominėje elektrinėje į aplinką buvo išleista tik 5% viso kuro. Dėl to į aplinką buvo išleisti radionuklidai, kurių bendras aktyvumas yra 50 mln. Ci. Dėl šio paleidimo buvo apšvitinta daug žmonių, didelis skaičius mirčių, labai didelių teritorijų užterštumas, masinio žmonių persikėlimo poreikis.
Černobylio atominės elektrinės avarija aiškiai parodė, kad branduolinis energijos gamybos būdas yra įmanomas tik tuo atveju, jei iš esmės neįtraukiamos didelės avarijos branduolinio kuro ciklo įmonėse.
Praeidama per medžiagą visų rūšių jonizuojanti spinduliuotė sukelia jonizaciją, sužadinimą ir molekulių skilimą. Panašus poveikis pastebimas ir apšvitinant žmogaus kūną. Kadangi didžiąją kūno dalį (70 proc.) sudaro vanduo, jo žala švitinimo metu atliekama per vadinamąjį. netiesioginis poveikis: Pirma, spinduliuotę sugeria vandens molekulės, o po to jonai, sužadintos molekulės ir suirusių molekulių fragmentai pradeda chemines reakcijas su biologinėmis medžiagomis, sudarančiomis žmogaus kūną, sukeldamos joms žalą. Švitinant neutronais, organizme gali susidaryti papildomų radionuklidų dėl neutronų absorbcijos organizme esančių elementų branduoliuose.
Jonizuojanti spinduliuotė, prasiskverbdama į žmogaus kūną, gali sukelti rimtos ligos. Vadinami fizikiniai, cheminiai ir biologiniai medžiagos virsmai, kai su ja sąveikauja jonizuojanti spinduliuotė radiacijos efektas, kurios gali sukelti tokias rimtas ligas kaip spindulinė liga, leukemija (leukemija), piktybiniai navikai, odos ligos. Taip pat gali būti genetinių pasekmių, kurios gali sukelti paveldimas ligas.
Dėl gyvų audinių jonizacijos nutrūksta molekuliniai ryšiai ir pakinta junginių cheminė struktūra. Molekulių cheminės sudėties pokyčiai lemia ląstelių mirtį. Gyvuose audiniuose vanduo skyla į atominę vandenilio ir hidroksilo grupę, kurios sudaro naujus cheminius junginius, nebūdingus sveikiems audiniams. Dėl įvykusių pokyčių sutrinka normali biocheminių procesų eiga ir medžiagų apykaita.
Žmogaus kūno švitinimas gali būti išorinis ir vidinis. At išorinis švitinimas, kurią sukuria uždari šaltiniai, pavojinga didelės prasiskverbimo galios spinduliuotė. Vidinė ekspozicija atsiranda radioaktyviosioms medžiagoms patekus į organizmą įkvėpus radioaktyviaisiais elementais užteršto oro, per virškinamąjį traktą (valgant, užterštą vandenį ir rūkant) ir retais atvejais per odą. Kūnas yra veikiamas vidinio apšvitinimo, kol radioaktyvioji medžiaga suyra arba pasišalina dėl fiziologinės apykaitos, todėl didžiausią pavojų kelia radioaktyvieji izotopai, turintys ilgą pusinės eliminacijos laiką ir intensyvią spinduliuotę. Pažeidimo pobūdį ir sunkumą lemia sugertos spinduliuotės energija, kuri pirmiausia priklauso nuo sugertos dozės galios, taip pat nuo spinduliuotės rūšies, švitinimo trukmės, biologinės savybės ir apšvitintos kūno dalies dydis bei individualus kūno jautrumas.
Kai veikia skirtingų tipų radioaktyviosios spinduliuotės ant gyvų audinių, spinduliuotės prasiskverbimo ir jonizuojančiosios savybės yra lemiamos. Prasiskverbianti spinduliuotės galia charakterizuojamas bėgimo ilgis 1– medžiagos storis, reikalingas srautui sugerti. Pavyzdžiui, alfa dalelių kelio ilgis gyvuose audiniuose siekia keliasdešimt mikrometrų, o ore – 8–9 cm, todėl išorinio švitinimo metu oda apsaugo organizmą nuo alfa ir minkštosios beta spinduliuotės poveikio kurių prasiskverbimo gebėjimas yra mažas.
Skirtingi spinduliuotės tipai su ta pačia absorbuota doze sukelia skirtingą biologinę žalą.
Spinduliuotės sukeltos ligos gali būti ūminės arba lėtinės. Ūminiai pažeidimai atsiranda švitinimo metu didelėmis dozėmis per trumpą laiką. Labai dažnai po pasveikimo prasideda ankstyvas senėjimas ir paūmėja ankstesnės ligos. Lėtiniai pažeidimai jonizuojanti spinduliuotė gali būti bendroji ir vietinė. Jie visada vystosi latentiniu pavidalu dėl sistemingo švitinimo dozėmis, viršijančiomis didžiausią leistiną, gaunamą tiek išoriniu apšvitinimu, tiek radioaktyviosioms medžiagoms patekus į organizmą.
Radiacinės žalos pavojus labai priklauso nuo to, kuris organas yra veikiamas spinduliuotės. Remiantis jų selektyviu gebėjimu kauptis atskiruose kritiniuose organuose (vidinio švitinimo metu), radioaktyviąsias medžiagas galima suskirstyti į tris grupes:
- – organizme tolygiai pasiskirsto alavas, stibis, teliūras, niobis, polonis ir kt.;
- – daugiausia kepenyse kaupiasi lantanas, ceris, aktinis, toris ir kt.;
- – skelete kaupiasi uranas, radis, cirkonis, plutonis, stroncis ir kt.
Individualus organizmo jautrumas paveikiamas esant mažoms apšvitos dozėms (mažiau nei 50 mSv/metus didėjant dozėms, pasireiškia mažiau); Organizmas atspariausias spinduliuotei būna 25–30 metų. Nervų sistemos ir vidaus organų ligos sumažina organizmo atsparumą spinduliuotei.
Nustatant radiacijos dozes, svarbiausia yra informacija apie kiekybinį radioaktyviųjų medžiagų kiekį žmogaus organizme, o ne apie jų koncentraciją aplinkoje.
Jonizuojanti spinduliuotė- yra bet kokia spinduliuotė, sukelianti terpės jonizaciją , tie. elektros srovių srautas šioje aplinkoje, taip pat ir žmogaus organizme, kuris dažnai sukelia ląstelių sunaikinimą, kraujo sudėties pokyčius, nudegimus ir kitas rimtas pasekmes.
Jonizuojančiosios spinduliuotės šaltiniai
Jonizuojančiosios spinduliuotės šaltiniai yra radioaktyvieji elementai ir jų izotopai, branduoliniai reaktoriai, įkrautų dalelių greitintuvai ir kt. Rentgeno spinduliuotės šaltiniai yra rentgeno įrenginiai ir aukštos įtampos nuolatinės srovės šaltiniai. Čia reikia pažymėti, kad normaliai eksploatuojant radiacijos pavojus yra nereikšmingas. Jis atsiranda įvykus ekstremalioms situacijoms ir ilgą laiką gali pasireikšti teritorijos radioaktyviosios taršos atveju.
Didelę apšvitos dalį gyventojai gauna iš natūralių radiacijos šaltinių: iš kosmoso ir radioaktyviųjų medžiagų, esančių joje žemės pluta. Reikšmingiausia iš šios grupės – radioaktyviosios dujos radonas, kurios yra beveik visuose dirvožemiuose ir nuolat išleidžiamos į paviršių, o svarbiausia – prasiskverbiančios į pramonines ir gyvenamąsias patalpas. Jis beveik nepasirodo, nes yra bekvapis ir bespalvis, todėl jį sunku aptikti.
Jonizuojanti spinduliuotė skirstoma į dvi rūšis: elektromagnetinę (gama spinduliuotę ir rentgeno spindulius) ir korpuskulinę, tai yra a ir beta dalelės, neutronai ir kt.
Jonizuojančiosios spinduliuotės rūšys
Jonizuojanti spinduliuotė vadinama spinduliuote, kurios sąveika su aplinka lemia skirtingų ženklų jonų susidarymą. Šios spinduliuotės šaltiniai plačiai naudojami branduolinėje energetikoje, technologijose, chemijoje, medicinoje, žemės ūkis ir tt Darbas su radioaktyviosiomis medžiagomis ir jonizuojančiosios spinduliuotės šaltiniais kelia potencialią grėsmę žmonių, dalyvaujančių jas naudojant, sveikatai ir gyvybei.
Yra du jonizuojančiosios spinduliuotės tipai:
1) korpuskulinė (α ir β spinduliuotė, neutroninė spinduliuotė);
2) elektromagnetinė (γ spinduliuotė ir rentgeno spinduliai).
Alfa spinduliuotė yra helio atomų branduolių srautas, kurį medžiaga išskiria radioaktyvaus skilimo metu arba branduolinių reakcijų metu. Didelė α dalelių masė riboja jų greitį ir padidina susidūrimų medžiagoje skaičių, todėl α dalelės pasižymi dideliu jonizuojančiu ir mažu skverbimosi gebėjimu. α-dalelių diapazonas ore siekia 8÷9 cm, o gyvuose audiniuose – kelias dešimtis mikrometrų. Ši spinduliuotė nėra pavojinga tol, kol išsiskiria radioaktyviosios medžiagos a- dalelės nepateks į organizmą per žaizdą, su maistu ar įkvėptu oru; tada jie tampa itin pavojingi.
Beta spinduliuotė yra elektronų arba pozitronų srautas, atsirandantis dėl radioaktyvaus branduolių skilimo. Palyginti su α dalelėmis, β dalelės turi žymiai mažesnę masę ir mažesnį krūvį, todėl β dalelės turi didesnę prasiskverbimo galią nei α dalelės ir mažesnę jonizuojančią galią. β-dalelių diapazonas ore yra 18 m, gyvuose audiniuose - 2,5 cm.
Neutronų spinduliuotė yra branduolinių dalelių, neturinčių krūvio, srautas, išsiskiriantis iš atomų branduolių tam tikrų branduolinių reakcijų metu, ypač dalijantis urano ir plutonio branduoliams. Priklausomai nuo energijos yra lėti neutronai(kurių energija mažesnė nei 1 kEV), tarpinės energijos neutronai(nuo 1 iki 500 kEV) ir greitieji neutronai(nuo 500 keV iki 20 MeV). Neelastingai neutronams sąveikaujant su terpėje esančiais atomų branduoliais, atsiranda antrinė spinduliuotė, susidedanti ir iš įkrautų dalelių, ir iš γ-kvantų. Neutronų prasiskverbimo gebėjimas priklauso nuo jų energijos, tačiau jis yra žymiai didesnis nei α-dalelių ar β-dalelių. Greitiesiems neutronams kelio ilgis ore yra iki 120 m, o biologiniame audinyje – 10 cm.
Gama spinduliuotė yra elektromagnetinė spinduliuotė, skleidžiama branduolinių transformacijų ar dalelių sąveikos metu (10 20 ÷10 22 Hz). Gama spinduliuotė turi mažą jonizuojantį poveikį, bet didelę prasiskverbimo galią ir sklinda šviesos greičiu. Jis laisvai praeina per žmogaus kūną ir kitas medžiagas. Šią spinduliuotę gali blokuoti tik stora švino arba betono plokštė.
Rentgeno spinduliuotė taip pat reiškia elektromagnetinę spinduliuotę, kuri atsiranda, kai greiti elektronai medžiagoje lėtėja (10 17 ÷10 20 Hz).
Nuklidų ir radionuklidų samprata
Visų cheminių elementų izotopų branduoliai sudaro „nuklidų“ grupę. Dauguma nuklidų yra nestabilūs, t.y. jie nuolat virsta kitais nuklidais. Pavyzdžiui, urano-238 atomas retkarčiais išskiria du protonus ir du neutronus (a daleles). Uranas virsta toriu-234, tačiau toris taip pat yra nestabilus. Galiausiai ši transformacijų grandinė baigiasi stabiliu švino nuklidu.
Savaiminis nestabilaus nuklido skilimas vadinamas radioaktyviuoju skilimu, o pats toks nuklidas – radionuklidu.
Su kiekvienu skilimu išsiskiria energija, kuri spinduliuotės pavidalu perduodama toliau. Todėl galime teigti, kad tam tikru mastu dalelės, susidedančios iš dviejų protonų ir dviejų neutronų, emisija iš branduolio yra a-spinduliuotė, elektrono emisija yra β-spinduliavimas, o kai kuriais atvejais - g-spinduliavimas. atsiranda.
Radionuklidų susidarymas ir sklaida sukelia radioaktyvų oro, dirvožemio ir vandens taršą, todėl būtina nuolat stebėti jų kiekį ir imtis neutralizavimo priemonių.
Spinduliuotės poveikis žmogui priklauso nuo jonizuojančiosios spinduliuotės energijos kiekio, kurį sugeria žmogaus audiniai. Energijos kiekis, sugeriamas audinio masės vienetui, vadinamas absorbuota dozė. Absorbuotos dozės vienetas yra pilka(1 Gy = 1 J/kg). Sugerta dozė dažnai matuojama džiaugiuosi(1 Gy = 100 rad).
Tačiau radiacijos poveikį žmogui lemia ne tik sugerta dozė. Biologinės pasekmės priklauso nuo radioaktyviosios spinduliuotės rūšies. Pavyzdžiui, alfa spinduliuotė yra 20 kartų pavojingesnė nei gama ar beta spinduliuotė.
Nustatomas biologinis radiacijos pavojus kokybės faktorius K. Sugertąją dozę padauginus iš spinduliuotės kokybės koeficiento, gaunama radiacijos pavojų žmogui lemianti dozė, kuri vadinama lygiavertis.
Lygiavertė dozė turi specialų matavimo vienetą - sivertas(Sv). Dažnai ekvivalentinei dozei matuoti naudojamas mažesnis vienetas - rem(biologinis rad ekvivalentas), 1 Sv = 100 rem. Taigi pagrindiniai radiacijos parametrai yra tokie (1 lentelė).
Lentelė. 1. Pagrindiniai spinduliavimo parametrai
Apšvitos ir ekvivalentinės spinduliuotės dozės
Norint kiekybiškai įvertinti rentgeno ir gama spinduliuotės jonizuojantį poveikį sausame atmosferos ore, naudojama koncepcija "ekspozicijos dozė"- viso to paties ženklo jonų krūvio, susidarančio nedideliame oro tūryje, ir šio tūrio oro masės santykis. Šios dozės vienetas imamas kaip pakabukas kilogramui (C/kg). Taip pat naudojamas nesisteminis vienetas – rentgenas (R).
Apšvitinto kūno (kūno audinių) masės vienetui sugertos spinduliuotės energijos kiekis vadinamas absorbuota dozė ir matuojamas SI vienetais pilkais (Gy). Pilka - spinduliuotės dozė, kuriai esant 1 J jonizuojančiosios spinduliuotės energijos perduodama 1 kg sveriančiai apšvitintai medžiagai.
Šioje dozėje neatsižvelgiama į tai, kokia spinduliuotė paveikė žmogaus kūną. Jei atsižvelgsime į šį faktą, dozė turėtų būti padauginta iš koeficiento, atspindinčio tam tikros rūšies spinduliuotės gebėjimą pažeisti kūno audinius. Taip perskaičiuota dozė vadinama ekvivalentinė dozė: jis matuojamas SI sistemoje vienetais, vadinamais sivertas(Sv).
Efektyvi dozė- vertė, naudojama kaip viso žmogaus kūno ir atskirų jo organų apšvitinimo ilgalaikių pasekmių rizikos matas, atsižvelgiant į jų radioaktyvumą. Tai yra lygiavertės dozės organe ir atitinkamo tam tikro organo ar audinio svertinio koeficiento sandaugų suma. Ši dozė taip pat matuojama sivertais.
Specialus ekvivalentinės dozės vienetas - rem - bet kokios rūšies spinduliuotės, sukeliančios tokį pat biologinį poveikį, kaip 1 rad rentgeno spinduliuotės dozė, sugertoji dozė. malonu - Konkretus sugertos dozės vienetas priklauso nuo spinduliuotės ir sugeriančiosios terpės savybių.
Vadinamos sugertosios, ekvivalentinės, efektinės ir ekspozicijos dozės per laiko vienetą galia tinkamomis dozėmis.
Sąlyginis sistemos vienetų prijungimas:
100 Rad = 100 Rem = 100 R = 13 V = 1 Gy.
Biologinis spinduliuotės poveikis priklauso nuo skaičiaus išsilavinusių porų jonų arba susijusio kiekio – sugertos energijos.
Dėl gyvų audinių jonizacijos nutrūksta molekuliniai ryšiai ir pakinta įvairių junginių cheminė struktūra. Keisti cheminė sudėtis didelis skaičius molekulių sukelia ląstelių mirtį.
Gyvuose audiniuose veikiamas spinduliuotės vanduo skyla į atominį vandenilį. N ir hidroksilo grupė JIS, kurie, turėdami didelį aktyvumą, jungiasi su kitomis audinių molekulėmis ir sudaro naujus cheminius junginius, nebūdingus sveikiems audiniams. Dėl to sutrinka normali biocheminių procesų ir medžiagų apykaita.
Veikiant jonizuojančiai spinduliuotei, organizme slopinamos kraujodaros organų funkcijos, sutrinka normalus kraujo krešėjimas ir padidėja kraujagyslių trapumas, sutrinka virškinamojo trakto veikla, išsenka organizmas, sumažėja organizmo atsparumas infekcinėms ligoms. ligos, leukocitų skaičiaus padidėjimas (leukocitozė), ankstyvas senėjimas ir kt.
Jonizuojančiosios spinduliuotės poveikis žmogaus organizmui
Žmogaus kūne radiacija sukelia grįžtamų ir negrįžtamų pokyčių grandinę. Poveikio paleidimo mechanizmas yra jonizacijos ir molekulių bei atomų sužadinimo procesai audiniuose. Svarbų vaidmenį formuojant biologinį poveikį atlieka laisvieji radikalai H+ ir OH-, susidarantys vandens radiolizės metu (vandens organizme yra iki 70 proc.). Pasižymėdami dideliu cheminiu aktyvumu, jie pradeda chemines reakcijas su baltymų molekulėmis, fermentais ir kitais biologinio audinio elementais, įtraukdami į reakcijas šimtus ir tūkstančius spinduliuotės nepaveiktų molekulių, dėl kurių sutrinka biocheminiai procesai organizme. Spinduliuotės įtakoje sutrinka medžiagų apykaitos procesai, sulėtėja ir sustoja audinių augimas, atsiranda naujų, organizmui nebūdingų cheminių junginių (toksinų). O tai savo ruožtu paveikia atskirų organų ir organizmo sistemų gyvybinius procesus: sutrinka kraujodaros organų (raudonųjų kaulų čiulpų) funkcijos, didėja kraujagyslių pralaidumas ir trapumas, sutrinka virškinamojo trakto veikla, organizmo atsipalaidavimas. sumažėja atsparumas (silpsta žmogaus imuninė sistema), išsekimas, normalių ląstelių degeneracija į piktybines (vėžines) ląsteles ir kt.
Jonizuojanti spinduliuotė sukelia chromosomų lūžimą, po kurio nutrūkę galai sujungiami į naujas kombinacijas. Tai lemia žmogaus genetinio aparato pokyčius. Nuolatiniai chromosomų pokyčiai sukelia mutacijas, kurios neigiamai veikia palikuonis.
Išvardytas poveikis vystosi įvairiais laikotarpiais: nuo sekundžių iki daugelio valandų, dienų, metų. Tai priklauso nuo gautos dozės ir laiko, per kurį ji buvo gauta.
Ūminis spindulinis sužalojimas (ūmi spindulinė liga) atsiranda, kai asmuo gauna didelę dozę per kelias valandas ar net minutes. Įprasta išskirti kelis ūmaus spindulinio pažeidimo laipsnius (2 lentelė).
2 lentelė. Ūminio radiacinio sužalojimo pasekmės
Šios gradacijos yra labai apytikslės, nes jos priklauso nuo individualios savybės kiekvienas organizmas. Pavyzdžiui, mirties atvejai buvo stebimi vartojant mažesnes nei 600 rem dozes, tačiau kitais atvejais buvo galima išgelbėti žmones nuo 600 rem dozių.
Ūmi spindulinė liga gali pasireikšti darbuotojams ar gyventojams avarijų metu branduolinio kuro ciklo objektuose, kituose objektuose, kuriuose naudojama jonizuojanti spinduliuotė, taip pat atominių sprogimų metu.
Lėtinis radiacijos poveikis (lėtinė spindulinė liga) atsiranda, kai žmogus ilgą laiką yra veikiamas mažomis dozėmis. Esant lėtiniam mažų dozių poveikiui, įskaitant radionuklidus, patekusius į organizmą, bendros dozės gali būti gana didelės. Organizmui padaryta žala bent iš dalies atstatoma. Todėl 50 rem dozė, sukelianti skausmingus pojūčius po vieno švitinimo, nesukelia matomų reiškinių, kai lėtinis švitinimas tęsiasi 10 ar daugiau metų.
Radiacijos apšvitos mastas priklauso nuo to, ar apšvita yra išorės arba vidinis(švitinimas radionuklidui patekus į organizmą). Vidinė apšvita galima įkvėpus radionuklidais užteršto oro arba nurijus užterštą geriamojo vandens ir maistas, prasiskverbęs per odą. Kai kurie radionuklidai intensyviai absorbuojami ir kaupiasi organizme. Pavyzdžiui, kalcio, radžio, stroncio radioizotopai kaupiasi kauluose, jodo radioizotopai skydliaukės, retųjų žemių elementų radioizotopai kenkia kepenims, cezio ir rubidžio radioizotopai slopina hematopoetinė sistema, pažeidžia sėklides, sukelia minkštųjų audinių navikus. Vidinio švitinimo metu alfa spinduliuojantys radioizotopai yra pavojingiausi, nes alfa dalelė dėl savo didelės masės turi labai didelį jonizuojantį gebą, nors jos prasiskverbimo gebėjimas nėra didelis. Tokie radioizotopai apima plutonio, polonio, radžio ir radono izotopus.
Jonizuojančiosios spinduliuotės standartizavimas
Higieninis jonizuojančiosios spinduliuotės standartizavimas atliktas pagal SP 2.6.1-758-99. Radiacinės saugos standartai (NRB-99). Ekvivalentinės dozės ribos nustatytos šioms asmenų kategorijoms:
- personalas – asmenys, dirbantys su spinduliuotės šaltiniais (A grupė) arba dėl darbo sąlygų esantys jų įtakos zonoje (B grupė);
- visi gyventojai, įskaitant darbuotojus, kurie nepriklauso jų gamybinės veiklos sričiai ir sąlygoms.
Lentelėje 3. Pateikiamos pagrindinės spinduliuotės dozės ribos. Lentelėje nurodytos pagrindinės personalo ir visuomenės apšvitos dozių ribos neapima dozių iš gamtinių ir medicininių jonizuojančiosios spinduliuotės šaltinių, taip pat dozių, gautų dėl radiacinių avarijų. NRB-99 nustato specialius šių tipų poveikio apribojimus.
3 lentelė. Pagrindinės spinduliuotės dozės ribos (ištrauka iš NRB-99)
* Radiacijos dozės, kaip ir visi kiti leistini išvestiniai B grupės darbuotojų lygiai, neturi viršyti 1/4 A grupės darbuotojų verčių standartines vertes personalo kategorijai pateikiami tik A grupei.
** Nurodoma vidutinė vertė dengiančiame sluoksnyje, kurio storis 5 mg/cm2. Delnuose dangos sluoksnio storis 40 mg/cm2.
Be apšvitos dozių ribų, NRB-99 nustato leistinus išorinės apšvitos dozės galios lygius, metinio radionuklidų suvartojimo ribines vertes, leistinus darbinių paviršių užterštumo lygius ir kt., kurie nustatomi iš pagrindinių dozių ribų. Leistino darbinių paviršių užterštumo lygio skaitinės vertės pateiktos lentelėje. 4.
4 lentelė. Priimtini lygiai bendras darbinių paviršių radioaktyvusis užterštumas, dalelės/(cm 2 . min) (ištrauka iš NRB-99)
|
Taršos objektas |
a-aktyvūs nuklidai |
β-aktyvūs nuklidai |
|
|
atskiras |
|||
|
Nepažeista oda, rankšluosčiai, apatinis trikotažas, vidinis gaminių veido dalių paviršius asmeninė apsauga |
|||
|
Pagrindinė darbo apranga, vidinis paviršius papildomų lėšų asmeninės apsaugos priemonės, apsauginių batų išorinis paviršius |
|||
|
Papildomų asmeninių apsaugos priemonių išorinis paviršius nuimtas sanitarinėse spynose |
|||
|
Nuolatinių patalpų paviršiai personalui ir juose esanti įranga |
|||
|
Patalpų paviršiai periodiniam personalo buvimui ir juose esanti įranga |
|||
Kai kurioms darbuotojų kategorijoms nustatyti papildomi apribojimai. Pavyzdžiui, jaunesnėms nei 45 metų moterims ekvivalentinė dozė per apatinė dalis pilvo, neturi viršyti 1 mSv per mėnesį.
Nustačius, kad darbuotojos yra nėščios, darbdaviai privalo perkelti jas į kitą darbą, kuris nėra susijęs su radiacija.
Mokiniams iki 21 metų, besimokantiems su jonizuojančiosios spinduliuotės šaltiniais, priimamos gyventojams nustatytos dozės ribos.
Įkeliama...
