close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

ПР-Виды ионизирующих ихлучений

код для вставкиСкачать
Практическая работа
ВИДЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Цель: Изучить основные виды ионизирующих излучений,
познакомиться с дозами излучения и единицами ее измерения, рассмотреть
природные и искусственные источники ионизирующего излучения.
Постоянные наблюдения за радиационной обстановкой в области
проводятся в течение многих лет. После аварии на Чернобыльской АЭС этот
контроль значительно усилился. С этой целью были дополнительно
организованы радиологические отделы, лаборатории и группы. Наиболее
оснащенные из них – в областной санэпидемстанции, областной проектноизыскательной станции химизации сельского хозяйства и других. Всего в
области на сегодня функционируют более сорока пунктов радиологического
контроля.
Результаты измерений показывают, что после аварии радиационный
фон в Луганской области повысился на 10% (с 16мкР/час до 17.7 мкР/час).
Это несколько ниже допустимых медицинских норм, но повышает
вероятность
возникновения
неблагоприятных
воздействий
на
наследственность. Кроме этого произошло значительное загрязнение
окружающей среды радионуклидами цезий-137 (Cs) и стронций-90 (Sr), что
создает определенную угрозу для здоровья людей. Наряду с другими
областями Украины на территории Луганской области выявлены отдельные
пятна с плотностью загрязнения цезием-137 свыше 1Кu/кв. км в
Антрацитовском, Новоайдарском, Перевальском и Славяносербском
районах.
В настоящем издании изложены основные теоретические понятия и
методика работы с радиометрическим прибором «Припять», что позволит
студентам приобрести навыки определения внешнего радиационного фона и
загрязнения радиоактивными веществами.
Составители
выражают
благодарность
профессору,
доктору
биологических наук Соколову Ивану Дмитриевичу за помощь, оказанную
при составлении данного пособия.
ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
Термин "радиоактивность" был предложен в 1898 году Марией
Склодовской-Кюри, которая вместе с мужем Пьером Кюри открыла два
новых радиоактивных химических элемента полоний и радий (полоний –
назван в память о родине Марии Кюри, а слово радий – в переводе с
латинского языка означает "испускающий свет"). В честь супругов-ученых
первая единица измерения радиоактивности был названа "кюри".
Ионизирующее излучение объединяет разные по своей физической
природе виды излучений. Сходство между ними в том, что все они обладают
высокой энергией, реализуют свое биологическое действие через эффекты
ионизации и последующее развитие химических реакций в биологических
структурах клетки, которые могут привести к ее гибели. Ионизирующее
излучение не воспринимается органами чувств человека: мы не видим его, не
слышим и не чувствуем воздействий на наше тело.
Виды ионизирующего излучения
Все виды ионизирующего излучения подразделяют на 2 группы:
1. электромагнитное – это рентгеновское и гамма-излучение;
2. корпускулярное – излучение разного рода ядерных частиц.
Рентгеновское и гамма-излучение в спектре электромагнитных
излучений располагаются вслед за радиоволнами, видимым светом,
ультрафиолетовыми лучами. Чем меньше длина волны, тем выше энергия
излучения и больше его проникающая способность. Рентгеновские и гаммалучи испускаются в виде сгустков энергии, которые называются квантами.
Солнце является источником рентгеновского излучения, которое
частично поглощается земной атмосферой, благодаря чему на Земле
существует все живое. Второй источник – рентгеновские установки и
некоторое медицинское оборудование.
Гамма-излучение (γ) сопровождает ядерные реакции и распад многих
радиоактивных веществ. Это излучение может пройти через человеческое
тело. В качестве защиты от гамма-излучения эффективно используется
свинец, бетон или иные материалы с высоким удельным весом.
Бета-излучение (β) – это поток электронов и позитронов. Бета-частицы
обладают элементарным отрицательным зарядом. Они возникают в ядрах
атомов при радиоактивном распаде. Могут проходить сквозь слой воды
толщиной 1-2 см. Для защиты от бета-излучения, как правило, достаточно
листа алюминия толщиной несколько миллиметров. При внешнем облучении
тела человека на открытых поверхностях кожи могут образовываться
радиационные ожоги различной тяжести. При поступлении источников бетаизлучения в организм с пищей, водой и воздухом происходит внутреннее
облучение организма, способное привести к тяжелому лучевому поражению.
Альфа-излучение ()– это поток тяжелых положительно заряженных
частиц. Они в 7300 раз тяжелее бета-частиц. По своей физической природе
альфа-частицы представляют собой ядра гелия: они состоят из двух протонов
и двух нейтронов, и несут два элементарных положительных электрических
заряда. Эти частицы испускаются при радиоактивном распаде некоторых
элементов с большим атомным номером, в основном это трансурановые
элементы с атомными номерами более 92. Альфа-излучение обладает
большой ионизирующей способностью, но проникает в ткани тела человека
на очень малую глубину. При облучении человека альфа-частицы проникают
лишь на глубину поверхностного слоя кожи, защититься от них можно
листом обычной бумаги. Их пробег в воздухе не превышает 11 см. В случае
внешнего облучения они не представляют серьезной угрозы здоровью людей,
иное дело в случае поступления источников альфа-излучения в организм
человека с пищей, водой или воздухом. В этом случае они будут
чрезвычайно опасными облучателями организма изнутри.
Нейтроны – нейтральные, не несущие электрического заряда частицы.
При оценке радиационной аварийной обстановки могут играть
существенную роль. Эти частицы вылетают из ядер атомов при некоторых
ядерных реакциях, в частности, при реакциях деления ядер урана или
плутония. Нейтроны обладают высокой проникающей способностью.
Ионизация среды в поле нейтронного излучения осуществляется
заряженными частицами, возникающими при взаимодействии нейтронов с
веществом. Превращая атомы стабильных элементов в их радиоактивные
изотопы, нейтроны повышают опасность облучения. От нейтронного
излучения хорошо защищают водородсодержащие материалы.
ДОЗЫ ИЗЛУЧЕНИЯ И ЕДИНИЦЫ ЕЕ ИЗМЕРЕНИЯ
1. Поглощенная доза
Человеческий организм поглощает энергию ионизирующих излучений,
причем от количества поглощенной энергии зависит степень лучевых
поражений. Для характеристики поглощенной энергии ионизирующего
излучения единицей массы вещества используется понятие поглощенная
доза.
Поглощенная доза – это количество энергии ионизирующего
излучения, поглощенное облучаемым телом (тканями организма) и
рассчитанной на единицу массы этого вещества. Единица поглощенной дозы
в Международной системе единиц (СИ) – грей (Гр).
1 Гр = 1 Дж/кг
Для оценки еще используют и внесистемную единицу – Рад. Рад –
образовано от английского «radiation absorbed doze» – поглощенная доза
излучения. Это такое излучение, при котором каждый килограмм массы
вещества (скажем, человеческого тела) поглощает 0.01 Дж энергии (или 1 г
массы поглощает 100 эрг).
1 Рад = 0.01 Дж/кг
1 Гр = 100 Рад
2. Экспозиционная доза
Для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или
жилом помещениях, обусловленной воздействием рентгеновского или гаммаизлучения, используют экспозиционную дозу облучения. В системе СИ
единица экспозиционной дозы – кулон на килограмм (1 Кл/кг).
На практике чаще используют внесистемную единицу – рентген (Р). 1
рентген – доза рентгеновских (или гамма) лучей, при которой в 1 см 3 воздуха
образуется 2.08 х 109 пар ионов (или в 1 г воздуха – 1.61 х 1012 пар ионов).
1 Р = 2.58 х 10-3 Кл/кг
Поглощенной дозе 1 Рад соответствует экспозиционная доза, примерно
равная 1 рентгену:
1 Рад = 1 Р
3. Эквивалентная доза
При
облучении
живых
организмов
возникают
различные
биологические эффекты, разница между которыми при одной и той же
поглощенной дозе объясняется разными видами облучения.
Для сравнения биологических эффектов, вызываемых любыми
ионизирующими излучениями, с эффектами от рентгеновского и гаммаизлучения, вводится понятие об эквивалентной дозе. В системе СИ единица
эквивалентной дозы – зиверт (Зв). 1 Зв = 1 Дж/кг
Существует также внесистемная единица эквивалентной дозы
ионизирующего излучения – бэр (биологический эквивалент рентгена). 1 бэр
– доза любого излучения, которая производит такое же биологическое
действие, как рентгеновское или гамма-излучение в 1 рентген.
1 бэр = 1 Р
1 Зв = 100 бэр
Коэффициент, показывающий, во сколько раз оцениваемый вид
излучения биологически опаснее, чем рентгеновское или гамма-излучение
при одинаковой поглощенной дозе, называется коэффициентом качества
излучения (К).
Для рентгеновского и гамма-излучения К=1.
1 Рад х К = 1 бэр
1 Гр х К = 1 Зв
При прочих равных условиях доза ионизирующего излучения тем
больше, чем больше время облучения, т.е. доза накапливается со временем.
Доза, отнесенная к единице времени, называется мощностью дозы. Если мы
говорим, что мощность экспозиционной дозы гамма-излучения составляет 1
Р/ч, то это значит, что за 1 час облучения человек получит дозу, равную 1 Р.
Активность радиоактивного источника (радионуклида) – это
физическая величина, характеризующая число радиоактивных распадов в
единицу времени. Чем больше радиоактивных превращений происходит в
единицу времени, тем выше активность. В системе Си за единицу активности
принят беккерель (Бк) - количество радиоактивного вещества, в котором
происходит 1 распад за 1 секунду.
Другая единица радиоактивности – кюри. 1 кюри – активность такого
количества радиоактивного вещества, в котором происходит 3.7 х 1010
распадов в секунду.
Время, в течение которого число атомов данного радиоактивного
вещества уменьшается вследствие распада вдвое называется периодом
полураспада. Период полураспада может меняться в широких пределах: для
урана-238 (U) – 4.47 млр. лет; урана-234 – 245 тыс. лет; радия-226 (Ra) – 1600
лет; йода-131 (J) – 8 суток; радона-222 (Rn) – 3.823 суток; полония-214 (Po) –
0.000164 сек.
Среди долгоживущих изотопов, выброшенных в атмосферу в
результате взрыва АЭС в Чернобыле, есть стронций-90 и цезий-137, периоды
полураспада которых около 30 лет, поэтому зона Чернобыльской АЭС еще
многие десятилетия будет непригодна для нормальной жизни.
КОЭФФИЦИЕНТЫ РАДИАЦИОННОГО РИСКА
Следует учитывать, что одни части тела (органы, ткани) более
чувствительны, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе
облучения возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной
железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска
генетических повреждений. Поэтому дозы облучения органов и тканей
следует учитывать с разными коэффициентами. Принимая коэффициент
радиационного риска всего организма в целом за единицу, для разных тканей
и органов коэффициенты радиационного риска будут следующие:
0.03 – костная ткань;
0.03 – щитовидная железа;
0.12 – легкие;
0.12 – красный костный мозг;
0.15 – молочная железа;
0.25 – яичники или семенники;
0.30 – другие ткани.
ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЧЕЛОВЕКОМ
С ионизирующими излучениями население в любом регионе земного
шара встречается ежедневно. Это, прежде всего, так называемый
радиационный фон Земли, который складывается из:
- космического излучения, приходящего на Землю из Космоса;
- излучения от находящихся в почве, строительных материалах,
воздухе и воде естественных радиоактивных элементов;
- излучения от природных радиоактивных веществ, которые с пищей
и водой попадают внутрь организма, фиксируются тканями и
сохраняются в теле человека.
Кроме того, человек встречается с искусственными источниками
излучения, включая радиоактивные нуклиды (радионуклиды), созданные
руками человека и применяемые в народном хозяйстве.
В среднем доза облучения от всех естественных источников
ионизирующего излучения составляет в год около 200 мР, хотя это значение
может колебаться в разных регионах земного шара от 50 до 1000 мР/год и
более (табл. 1). Доза, получаемая в результате космического излучения,
зависит от высоты над уровнем моря; чем выше над уровнем моря, тем
больше годовая доза.
Таблица 1
Природные источники ионизирующего излучения
Источники
1. Космос (излучение на уровне моря)
2. Земля (грунт, вода, стройматериалы)
3. Радиоактивные элементы,
содержащиеся в тканях тела человека (К,
Средняя годовая доза Вклад в дозу,
мбэр
мЗв
%
30
0.30
15.1
50-130
0.5-1.3
68.8
30
0.30
15.1
С и др.)
4. Другие источники
Средняя суммарная годовая доза
2
200
0.02
2.00
1.0
100
Искусственные источники ионизирующего излучения (табл. 2):
- медицинское диагностическое и лечебное оборудование;
- люди, постоянно пользующиеся самолетом, дополнительно
подвергаются незначительному облучению;
- атомные и тепловые электростанции (доза зависит от близости их
расположения);
- фосфорные удобрения;
- строения из камня, кирпича, бетона, дерева – плохая вентиляция в
помещениях может увеличить дозу облучения, обусловленную
вдыханием радиоактивного газа радона, который образуется при
естественном распаде радия, содержащегося во многих горных
породах и стройматериалах, а также в почве. Радон – невидимый, не
имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (тяжелее воздуха в 7.5 раз) и
др.
Каждый житель Земли на протяжении всей своей жизни ежегодно
облучается дозой в среднем 250-400 мбэр.
Считается, что безопасно для человека набрать за всю свою жизнь дозу
облучения, не превышающую 35 бэр. При дозах облучения в 10 бэр не
наблюдается каких-либо изменений в органах и тканях организма человека.
При однократном облучении дозой 25-75 бэр клинически определяются
кратковременные незначительные изменения состава крови.
При облучении дозой более 100 бэр наблюдается развитие лучевой
болезни:
100 – 200 бэр – I степень (легкая);
200 – 400 бэр – II степень (средняя);
400 – 600 бэр – III степень (тяжелая);
более 600 бэр – IV степень (крайне тяжелая).
Таблица 2
Искусственные источники ионизирующего излучения
Источники
1. Медицинские приборы:
- флюрография 370 мбэр,
- рентгенография зуба 3 бэра,
- рентгеноскопия легких 2-8 бэр.
2. Полеты в самолете – расстояние 2 000
км, высота 12 км, 5 раз в год
3. Телевизор – просмотр программ по 4
часа в день
Средняя годовая доза Вклад в дозу,
мбэр
мЗв
%
100-150
1-1.5
50-75
2.5-5.0
0.02-0.05
1.0-2.5
1.0
0.01
0.5
4. ТЭС – на угле, расстояние 20 км
0.6-6.0
до 0.06
5. Глобальные осадки от испытаний
2.5
0.02
ядерного оружия
6. АЭС
0.1
0.001
7. Другие источники
40
0.4
Средняя суммарная годовая доза 150-200 мбэр/год
0.3-3.0
1.0
0.05
20
ДОЗЫ, ПРИ КОТОРЫХ ПОГИБАЕТ В ТЕЧЕНИИ МЕСЯЦА 50%
ОБЛУЧЕННЫХ, ЛД 50/30 (Р)
200 – овца
300 – осел
350 – коза
250-400 – собаки
400 – морская свинка
400 – человек
250-600 – обезьяны
700-900 – крысы
600-1500 - мыши
800-2 000 – рыбы, птицы
1000 – 10 000 – насекомые
8 000 – 20 000 – змеи
20 000 – улитка
100 000 – амеба
1 000 – 150 000 – растения
Примечание: ЛД – летальная доза;
50/30 – пятьдесят процентов в течение 30 суток.
Рекомендуемая литература
1. Анненков Б.Н., Юдинцева Е.В. Основы сельскохозяйственной
радиобиологии. – М.: Агропромиздат, 1991.
2. Гродзинский Д.И. Радиобиология растений. – К.: Наук. Думка, 1989.
3. Гудков И.Н. Основы общей и сельскохозяйственной радиобиологии.
– К.: Изд-во УСХА, 1991.
4. Гудков І.М., Ткаченко Г.М. Основи сільскогосподарської
радіобіології і радіоекології. – К.: Вища шк., 1993.
5. Пристер Б.С., Лощинов Н.А., Немец О.Ф., Поярков В.А. Основы
сельскохозяйственной радиобиологии. – К.: Урожай, 1991.
6. Радиобиология: Учеб. для вузов/ Под ред. А.Д. Белова. – М.: Колос,
1999. – 384.
7. Ярмоненко С.П. Радиобиология человека и животных. Учеб. для
биол. спец. вузов. – 3-е изд., перер. и доп. – М.: Высш. шк., 1988. –
424 с.
Автор
ДонАгрА-З
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
14
Размер файла
78 Кб
Теги
ионизирующих, виды, ихлучений
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа