Ионизирующее излучение. 
Нормы радиационной безопасности

Ионизирующее излучение

Ионизирующее излучение — это поток заряженных или нейтральных частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов и молекул среды.

Человек не обладает органами чувств, реагирующими на ионизирующее излучение. Реакция на его воздействие, в зависимости от дозы облучения, возникает в интервале от нескольких десятков минут до нескольких десятков лет и может проявляться даже через несколько поколений. Для оценки ионизирующего излучения приняты следующие единицы измерения:

• § активность радиоактивного вещества А=dN/dt — число спонтанных ядерных превращений dN за промежуток времени dt, измеряется в Беккерелях (Бк);
• § поглощенная доза D = dE/dm — средняя энергия dE, которая была передана излучением веществу в малом объеме, отнесенная к массе вещества dm в этом объеме (измеряется в джоулях на килограмм или в специальных единицах системы СИ — греях [Дж/кг = Гр]);
• § эквивалентная доза НTR = WRD — произведение поглощенной биологической тканью дозы D на безразмерный взвешивающий коэффициент для данного вида излучения WR — введена для оценки опасности облучения биологических тканей ионизирующим излучением произвольного состава (измеряется в зивертах [Зв]). Коэффициент WR характеризует зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения организма от поглощенной дозы. Для рентгеновского, гамма-излучения и электронов любых энергий

WR = 1; эффективная доза ИИ измеряется в Зивертах (Зв).

Кроме единиц системы СИ для оценки ионизирующего излучения ранее применялись внесистемные единицы, изъятые из употребления, но иногда встречающиеся в литературе:

• § кюри — единица активности — 1 Ки = 3,7 * 10¹⁰ Бк;
• § рентген — единица экспозиционной дозы — 1P = 2,58 * 10^-4 Кл/кг;
• § рентген/с (Р/ч, Р/год) — единица мощности экспозиционной дозы;
• § рад — единица поглощенной дозы — 1 рад = 0,01 Гр;
• § бэр — единица эквивалентной дозы — 1 бэр = 0,01 Зв.

Виды ионизирующих излучений:

Фотонные, к ним относятся:

• § гамма-излучение (возникает при изменении энергетического состояния атомных ядер или аннигиляции; частиц);
• § тормозное излучение (возникает при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц);
• § характеристическое излучение с дискретным энергетическим спектром (возникает при изменении энергетического состояния электронов атома);
• § рентгеновское излучение (состоит из тормозного и/или характеристического излучений);
• § корпускулярные, состоящие из потока заряженных частиц, кинетическая энергия которых достаточна для ионизации атомов при столкновении, относятся к классу непосредственно ионизирующего излучения. Нейтроны и другие элементарные частицы непосредственно не производят ионизацию, но в процессе взаимодействия со средой высвобождают заряженные частицы, способные ионизировать атомы и молекулы среды, через которую проходят.

Человек всегда подвержен действию естественной радиации. Он подвергается воздействию космических излучений, которые появляется из Вселенной, а некоторые рождаются на Солнце во время вспышек. Проникая в атмосферу Земли, появляется вторичное излучение, которые приводит к образованию радионуклидов, то есть атомов с определенным числом протонов и нейтронов в ядрах, которые радиоактивны.

Земная радиация

В горных породах Земли есть радиоактивные изотопы (такие как калий- 40, рубидий-87 и изотопы, которые присутствуют на Земле почти с самого её рождения). Поглощенная в организме энергия ионизирующего излучения, с учетом биологического воздействия различных видов излучения и неодинаковой чувствительности к ним органов и тканей называется средней эффективной эквивалентной дозой облучения. Измеряется она в зивертах.

Источники, созданные человеком

Рентгеноскопия, компьютерная томография, радиотерапевтические установки для лечения рака, радиоизотопы, использующиеся для исследования различных процессов в организме — это источники, созданные для медицинских целей. Пользуясь вышеперечисленными аппаратами человек, получает 400 микрозивертов в год.

Ядерные взрывы

Несомненно, что все ядерные взрывы чрезвычайно опасны. Но самыми худшими последствиями обладают воздушные ядерные взрывы. Помимо того, что часть радиоактивного материала тут же выпадает на землю, часть рассеивается в нижних слоях атмосферы земли, более того, часть разносится ветром и затем, в течение долгого периода времени рассеивается по всей поверхности Земли.

Влияние излучения на живые организмы и способы защиты

Ионизирующие излучения действуют на любой живой организм в несколько этапов. Одним из первых этапов является то, что альфаи бетачастицы проникают в ткани организма и, проходя близ электронов атомов, они теряют энергию из-за электрического взаимодействия. Гамма-излучение и рентгеновские лучи также теряют энергию, однако не совсем таким же способом как альфаи бета-частица, что все равно приводит к электрическому взаимодействию. За мизерное время, то есть около десяти триллионных секунды, от атома отрывается электрон. Правда предварительно до этого атома дойдет излучение, что и заставит электрон оторваться. Так как электрон, заряженный отрицательно отрывается, то остальная часть атома оказывается заряженной положительно (так как мы помним из курса физики, что весь атом заряжен нейтрально). Такой процесс называют ионизацией. Электрон, который оторвался, имеет возможность далее ионизировать другие атомы. Однако, ни электрон, ни ионизированный атом не могут долго быть в том состоянии, котором они оказались и поэтому в течение десяти миллиардных долей секунды они проходят множество сложных реакций, после чего образуются новые молекулы, среди которых могут оказаться и очень реакционно-способные, такие как свободные радикалы.

Поражение людей и животных проникающей радиацией

Проникающая радиация — один из поражающих факторов при ядерном взрыве. Проникающая радиация, действующая в течение несколько секунд после взрыва, представляет собой ионизирующие излучение, имеющие различные показатели и характеристики. Проникающая радиация способна наносить тяжелые поражения личному составу, особенно при открытом расположении. Она вызывает у людей и животных лучевую болезнь. Степень поражения зависит от полученной дозы излучения, времени, в течение которого эта доза была получена, площади облучения тела и общего состояния тела. Облучение бывает двух видов: однократное и многократное. Облучение, полученное за первые четверо суток, называется однократным облучением, а полученное за время, превышающее четверо суток — многократным излучением. Существует четыре степени лучевой болезни (при однократном облучении человека, в зависимости от дозы полученного облучения):

• § лучевая болезнь первой (легкой) степени. Её возникновение приходится на дозу излучения равной 100−200 Р. Скрытый период в среднем продолжается 2−3 недели, после чего появляется недомогание, слабость, стеснение в груди, повышение потливости, иногда может повышаться температура. В крови уменьшается количество лейкоцитов. Лучевая болезнь первой степени излечима;
• § лучевая болезнь второй (средней) степени. Она возникает при полученной дозе излучения равной 200−400 Р. Скрытый период продолжается около недели, после чего появляется тяжелое недомогание, расстройство нервной системы, головные боли, возможно, повышение температуры тела. Содержание лейкоцитов в крови уменьшается более чем в половину. При лечении выздоровление наступает через 1,5−2 месяца. Но возможен и летальный исход. Его вероятность — до 20% ;
• § лучевая болезнь третьей (тяжелой) степени. Она возникает при полученной дозе излучения равной 400−600 Р. Скрытый период продолжается до нескольких часов. У человека наблюдается тяжелое общее состояние, сильные головные боли, иногда потеря сознания, кровоизлияния в слизистые оболочки и кожу. Количество лейкоцитов, а затем и эритроцитов, и тромбоцитов резко уменьшается. Из-за сильного ослабления защитных сил организма появляются различные инфекционные осложнения. Без лечения болезнь в 20 — 70% случаев заканчивается летальным исходомлучевая болезнь четвертой (крайне тяжелой) степени. Она возникает при полученной дозе излучения равной более 600 Р. Без лечения болезнь заканчивается смертью в течение 2 недель.

Эквивалентная доза — от космического облучения — 300 мкЗв/год. В биосфере Земли находится примерно 60 радиоактивных нуклидов. Эффективность дозы облучения ТЭЦ в 5−10 раз выше, чем АЭС в увеличении фона. При полете в самолете на высоте 8 км дополнительное облучение составляет 1,35 мкЗв/час. Средняя эквивалентная доза облучения при медицинских исследованиях 25−40 мкЗв/год. Дозиметры, сцинтилляционные счетчики, счетчики Гейгера, ионизационные камеры являются основой дозиметрического контроля.

При работе с фиксированными радиоактивными веществами используют различные защитные средства из х/б ткани: комбинезоны, полукомбинезоны, халаты, шапочки. При значительном загрязнении х/б одежды надевают пленочные брюки, халаты, нарукавники, костюмы, фартуки, сапоги поверх загрязненной одежды; также используют виды пластика и резины как материал для специальной одежды. При работе с препаратами активностью свыше 10⁸ Бк на руки надевают перчатки с нарукавниками из просвинцованной резины.