Радиоактивность, определение. Характеристика видов излучения и облучения. Биологическое действие ионизирующего излучения на организм.

Радиоактивность была открыта в 1896 г. французским ученым Антуаном Анри Беккерелем при изучении люминесценции солей урана. Оказалось, что урановые соли без внешнего воздействия (самопроизвольно) испускали излучение неизвестной природы, которое засвечивало изолированные от света фотопластинки, ионизовало воздух, проникало сквозь тонкие металлические пластинки, вызывало люминесценцию ряда веществ. Таким же свойством обладали и вещества содержащие полоний 21084Ро и радий 226 88Ra.Еще раньше, в 1985 г. были случайно открыты рентгеновские лучи немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Мария Кюри ввела в употребление слово «радиоактивность».

Радиоактивность – это самопроизвольное превращение (распад) ядра атома химического элемента, приводящее к изменению его атомного номера или изменению массового числа. При таком превращении ядра происходит испускание радиоактивных излучений.Различаются естественная и искусственная радиоактивности. Естественной радиоактивностью называется радиоактивность, наблюдающаяся у существующих в природе неустойчивых изотопов. Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций.

Существует несколько видов радиоактивного излучения, отличающихся по энергии и проникающей способности, которые оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.

Альфа-излучение — это поток положительно заряженных частиц, каждая из которых состоит из двух протонов и двух нейтронов(ядра гелия). Проникающая способность этого вида излучения невелика. Оно задерживается несколькими сантиметрами воздуха, несколькими листами бумаги, обычной одеждой. Альфа-излучение может быть опасно для глаз. Оно практически не способно проникнуть через наружный слой кожи и не представляет опасности до тех пор, пока радионуклиды, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом — тогда они могут стать чрезвычайно опасными. В результате облучения относительно тяжелыми положительно заряженными альфа-частицами через определенное время могут возникнуть серьезные повреждения клеток и тканей живых организмов.

Бета-излучение — это поток движущихся с огромной скоростью отрицательно заряженных электронов, размеры и масса которых значительно меньше, чем альфа-частиц. Прохождение бета-частиц через вещество отличается от процесса распространения в веществе альфа-частиц. Из-за малости массы бета-частица может испытывать значительные отклонения от первоначального направления движения вплоть до изменения направления движения на противоположное. В результате траектория бета-частицы в веществе представляет собой ломаную линию, а под ее пробегом понимают расстояние по прямой от точки входа бета-частицы в вещество до точки ее остановки. Поскольку энергия бета-частиц, испускаемых радионуклидами, изменяется от нуля до нескольких МэВ, то проникающая способность бета-частиц от одного и того же радионуклида неодинакова. Для защиты от бета-излучения необходимо использовать вещества с малыми атомными номерами. Обычно в качестве защитных материалов используют плексиглас, алюминий или стекло. Например, для защиты от потока бета-частиц с энергией около 2 МэВ достаточно листа алюминия толщиной 5 мм. В значительной мере бета-излучение радионуклидов задерживается одеждой, а если и достигает тела, то проникает практически на глубину лишь нескольких миллиметров. Достаточно знать о наличии бета-излучения, чтобы средствами индивидуальной защиты предотвратить попадание радионуклидов внутрь организма. Попадая на незащищенные участки тела, бета-излучение повреждает кожу и проникает в ткани организма на глубину 1–2 сантиметра. Наибольшую опасность потоки бета-частиц представляют для хрусталиков глаз. Для защиты глаз необходимо использовать очки из органического стекла или прозрачные плексигласовые щитки. Для защиты кожи рук рекомендуется применять защитные перчатки.

Гамма-излучение, это электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращениях отдельными порциями – квантами Оно, как правило, сопровождает бета-распад, реже альфа-распад. Это излучение имеет наибольшую проникающую способность, может распространяться в воздухе на сотни метров. Оно обладает наибольшей поражающей способностью. Если, как мы уже говорили, альфа-частицы полностью поглощаются обычной писчей бумагой, а бетаизлучение поглощается металлическими пластинками в несколько миллиметров, то гамма-излучение проходит через сантиметры свинца и полностью поглощено быть не может. Защита от него возможна, как говорят специалисты, тремя методами – временем, расстоянием и экранировкой. Иначе говоря: а) в поле излучения в зависимости от интенсивности источника излучения можно находиться лишь определенное время; б) интенсивность излучения с расстоянием спадает, и следует держаться от источника излучения на безопасном расстоянии; в) на пути распространения излучения должен быть помещен экран в виде слоев различных веществ (в зависимости от поглощающей способности материала). Хорошей защитой от гамма-излучений являются тяжелые металлы, например свинец, который для этих целей используется наиболее часто или бетон. В частности, слой свинца толщиной в 1,3 см или бетона в 13 см в два раза ослабляет интенсивность пучка гамма-квантов с энергией в 1 МэВ. Даже в аварийной ситуации небольшой по размерам источник сильного гаммаизлучения может быть эффективно ослаблен обычным листовым свинцом до интенсивности меньшей допустимой дозы

Нейтронное излучение – это ядерное излучение, представляющее собой поток нейтронов. Нейтроны освобождаются в результате ядерных реакций,происходящих в ядерных реакторах и других промышленных и лабораторных ядерных установках, а также при ядерных взрывах. В зависимости от их энергии, нейтроны делятся на тепловые (медленные) и быстрые. Благодаря отсутствию электрического заряда нейтроны проходят в веществе значительные расстояния. Они легко проникают в живые ткани и захватываются ядрами их атомов. Поэтому нейтронное излучение оказывает сильное поражающее действие. Лучшими защитными материалами от него являются легкие водородсодержащие материалы: полиэтилен, парафин, вода и др., которые поглощают нейтроны. Например, для защиты от нейтронов достаточно слоя воды толщиной 30 см.

Облучение - воздействие на людей ионизирующего излучения, которое может быть внешним воздействием от источников, находящихся вне тела человека, или внутренним воздействием от источников, попавших внутрь его организма

Внешнее облучение – воздействие на людей ионизирующего излучения от источников,находящихся вне тела человека. (бетта, гамма, нейтронное, рентгеновское) Внешнему облучению может подвергаться либо полностью весь организм, либо отдельные участки тела (локальное облучение). В зависимости от этого последствия облучения будут различными.

Контактное облучение − радиоактивное вещество или источник ионизирующего излучения непосредственно соприкасается с кожными покровами организма.

Внутренне облучение – воздействие на человека ионизирующего излучения от источников, попавших внутрь его организма, проникание радионуклидов в организм через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и кожные поОблуч, тем самым формируя внутреннее облучение иногда в течение многих лет. Снижение уровней облучения будет происходить за счет распада и выведения радионуклидов из организма. Радионуклиды могут равномерно распределяться внутри тела, а могут избирательно накапливаться в отдельных органах и тканях: радиоактивный йод – в щитовидной железе, стронций – в костях, цезий – в мягких тканях и т.дОпасность внутреннего облучения организма значительно выше, чем при внешнем облучении (время облучения, геометрия, защитные средства, избирательность)

Все виды радиоактивного излучения нельзя увидеть, почувствовать или услышать. Радиация не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Скорость распада радионуклидов практически нельзя изменить известными химическими, физическими, биологическими и другими способами. Чем больше энергии передаст излучение тканям, тем больше повреждений вызовет оно в организме. Количество переданной организму энергии называется дозой. Дозу облучения организм может получить от любого вида излучения, в том числе и радиоактивного. При этом радионуклиды могут находиться вне организма или внутри его. Количество энергии излучения, которое поглощается единицей массы облучаемого тела, называется поглощенной дозой и измеряется в системе СИ в грэях (Гр).

При одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета- и гамма-излучений. Степень воздействия различных видов излучения на человека оценивают с помощью такой характеристики как эквивалентная доза. разному повреждать ткани организма. В системе СИ ее измеряют в единицах, называемых зивертами (Зв).

Радиоактивным распадом называется естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно. Ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским; возникающее дочернее ядро, как правило, оказывается возбужденным, и его переход в основное состояние сопровождается испусканием γ -фотона. Т.о. гамма-излучение - основная форма уменьшения энергии возбужденных продуктов радиоактивных превращений.

Поглощенная доза - энергия ионизирующего излучения, поглощенная облучаемым телом (тканями организма), в пересчете на единицу массы

Эквивалентная доза — поглощенная доза, умноженная на коэффициент, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма

Эффективная эквивалентная доза — эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий разную чувствительность различных тканей к облучению

Коллективная эффекивная эквивалентная доза — эффективная эквивалентная доза, полученная группой людей от какого-либо источника радиации

Полная коллективная эффективная эквивалентная доза- коллективная эффективная эквивалентная доза, которую получат поколения людей от какого-либо источника за все время его дальнейшего существовасоп

Основные способы защиты в случае радиационного заражения: 1. Изоляция людей от воздействия излучения. Защитные свойства зданий, сооружений, убежищ, противорадиационных укрытий: коэффициент ослабления (во сколько раз меньше): К >1000 – капитальное бомбоубежище; К = 50–400 – подвал; K = 2 – дом деревянный, автомобиль. 2. Защита органов дыхания. 3. Герметизация жилых помещений. 4. Защита продуктов питания и воды. 5. Применение радиозащитных препаратов, отказ от употребления свежего молока. 6. Строгое соблюдение режимов радиационной защиты. 7. Обеззараживание и санитарная обработка. 8. Эвакуация населения в безопасные районы. Респираторы эффективны на 75–85% в зависимости от того, насколько плотно к лицу прилегает маска. Двух- и четырехслойные марлевые повязки имеют меньший процент. Надежная защита органов дыхания – уменьшит риск нахвататься внутреннего облучения от радиоактивной пыли. Одежда – с капюшоном, водонепроницаемая (если такой нет – сверху можно накинуть пленочный дождевик из полиэтилена). Это защитит от оседающей радиоактивной пыли и, в какой-то степени – от бета-ожога. Гамма-излучение (распространяется от источника – прямолинейно) – никакая одежда не остановит.

Факторы, обуславливающие степень воздействия радиоактивных веществ на организм. Радиочувствительность органов и тканей. Категории облучаемых лиц. Нормирование дозовых пределов облучения для различных категорий лиц.