Основні характеристики радіоактивного випромінювання

2. Основні характеристики радіоактивного випромінювання

Серед різноманітних видів іонізуючих випромінювань надзви­чайно важливими при вивченні питання небезпеки для здоров'я і життя людини є випромінювання, що виникають в результаті роз­паду ядер радіоактивних елементів, тобто радіоактивне ви­промінювання.

Однією з основних характеристик джерела радіоактивного ви­промінювання є його активність, що виражається кількістю радіо­активних перетворень за одиницю часу.

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

 

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

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

Розрізняють експозиційну, поглинуту та еквівалентну дозу іонізуючого випромінювання.

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

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

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

Експозиційна доза характеризує потенційні можливості іонізу­ючого випромінювання.

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

Поглинута доза випромінювання (Д) - це фізична величина, яка дорівнює співвідношенню середньої енергії, переданої випро­мінюванням речовині в деякому елементарному об'ємі, до маси ре­човини в ньому:

де Е - енергія (Дж);

т - маса речовини (кг).

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

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

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

Н_Т=Д_Т ∙W_R.

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

Для оцінки можливих наслідків опромінення організму люди­ни з урахуванням радіаційної чутливості окремих органів і тканин тіла людини НРБУ-97 введено поняття ефективної дози (Е), яка визначається як сума добутків еквівалентних доз у тканинах і орга­нах (H_т) на відповідні тканинні зважуючі фактори W_T, тобто

 

Для органів тіла людини W_T знаходиться в межах від 0,20 (гона­ди) до 0,01 (шкіра).

 

3. Дія іонізуючого випромінювання на організм людини

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

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

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

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

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

-  малі дози можуть підсумовуватися чи накопичуватися;

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

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

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

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

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

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

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

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

працездатності порушується;

1,0 ... 2,0 Гр (100 ... 200 рад) - порушується нормальний

стан, можлива втрата праце­здатності;

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

смертельні наслідки;

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

загальної кількості потерпілих;