- •В.О. Кіцно, с.В. Поліщук, і.М. Гудков основи радіобіології та радіоекології
- •1. Теми самостійних занять 10
- •Тема 1. Норми радіаційної безпеки 10
- •1.1. Принципи нормування радіаційного впливу 10
- •Тема 2. Основні санітарні правила протирадіаційного захисту 26
- •Тема 3. Історія розвитку радіобіології та радіоекології 40
- •Тема 4. Фізичні основи радіобіології 46
- •Тема 5. Біологічна дія іонізуючих випромінень 82
- •Тема 6. Радіоекологія 121
- •Тема 7. Ведення сільськогосподарського виробництва на забруднених радіонуклідами територіях
- •Тема 8. Використання іонізуючих випромінень в сільському господарстві
- •1. Теми самостійних занять Тема 1. Норми радіаційної безпеки
- •1.1. Принципи нормування радіаційного впливу
- •1.2. Основні положення “Норм радіаційної безпеки України” (нрбу-97)
- •1.3. Основні регламентні величини
- •1.3.1. Радіаційно-гігієнічні регламенти першої групи – контроль за практичною діяльністю
- •1.3.2. Радіаційно-гігієнічні регламенти другої групи - медичне опромінення населення
- •1.3.3. Радіаційно-гігієнічні регламенти третьої групи - втручання в умовах радіаційної аварії
- •1.3.4. Радіаційно-гігієнічні регламенти четвертої групи – зменшення доз хронічного опромінення населення
- •Тема 2. Основні санітарні правила протирадіаційного захисту
- •2.1. Загальні положення “Основних санітарних правил протирадіаційного захисту України” (оспу-2001)
- •2.2.Типи джерел випромінення
- •2.3. Групи радіотоксичності
- •2.4. Основні принципи захисту від закритих джерел іонізуючих випромінень
- •2.5. Вимоги до влаштування, обладнання та організації праці у радіологічній лабораторії при роботі з відкритими джерелами іонізуючих випромінень
- •2.5.1. Влаштування лабораторій
- •2.5.2. Поводження з радіоактивними відходами
- •2.5.3. Дезактивація робочих приміщень та устаткування лабораторії
- •2.5.4. Засоби індивідуального захисту та особистої гігієни при роботі з радіоактивними речовинами
- •Тема 3. Історія розвитку радіобіології та радіоекології
- •3.1. Визначення наук
- •3.2. Історія розвитку радіобіології та радіоекології
- •Тема 4. Фізичні основи радіобілогії
- •4.1. Типи ядерних перетворень. Радіоактивність, одиниці її вимірювання
- •4.3. Види доз іонізуючих випромінень, одиниці їх вимірювання, порядок розрахунку і застосування
- •4.4. Основні методи виявлення іонізуючих випромінень
- •4.5. Методи радіометрії
- •4) Визначення сумарної β-активності по зольному залишку.
- •4.6. Призначення, класифікація, принцип будови дозиметричних приладів
- •Блок підсилення та перетворення
- •Блок живлення
- •4.7. Прилади індивідуального дозиметричного контролю
- •4.7.2. Прилади, що працюють на базі сцинтиляційного методу виявлення іонізуючих випромінень
- •4.7.3. Прилади, що працюють на базі фотографічного методу виявлення іонізуючих випромінень
- •4.7.4. Прилади, що працюють на основі люмінесцентного методу виявлення іонізуючих випромінень
- •4.8. Прилади загального дозиметричного контролю
- •Тема 5. Біологічна дія іонізуючих випромінень
- •5.1. Загальні уявлення про природу дії іонізуючих випромінень на живий організм
- •5.2. Радіобіологічні ефекти
- •5.2.1. Радіаційна стимуляція
- •5.2.2. Морфологічні зміни
- •5.2.3. Променева хвороба
- •5.2.4. Прискорення старіння і скорочення тривалості життя
- •5.2.5. Загибель
- •5.2.6. Генетичні зміни
- •5.2.7. Близькі і віддалені наслідки радіаційного ураження
- •5.3. Радіочутливість організмів
- •5.3.1. Радіочутливість рослин
- •5.3.2. Радіочутливість тварин
- •5.3.3. Радіочутливість риб
- •5.3.4. Радіочутливість амфібій і рептилій
- •5.3.5. Радіочутливість бактерій і вірусів
- •5.3.6. Радіочутливість рослинних угруповань
- •5.3.7. Особливості дії малих доз іонізуючих випромінень на живі організми
- •5.3.8. Критичні органи
- •5.4. Модифікація радіаційного ураження організму
- •5.4.1. Протипроменевий біологічний захист
- •5.4.2. Радіосенсибілізація
- •5.4.3. Післярадіаційне відновлення організму
- •Тема 6. Радіоекологія
- •6.1. Джерела радіоактивного забруднення об’єктів навколишнього середовища
- •6.1.1. Природні джерела
- •6.1.2. Джерела штучних радіонуклідів
- •6.2. Міграція радіонуклідів у навколишньому середовищі
- •6.3. Особливості надходження радіонуклідів у водні екосистеми
- •6.4. Розподіл радіонуклідів у морській екосистемі
- •Радіонукліди
- •6.5. Міграція радіонуклідів у прісноводних екосистемах
- •6.6. Загальні властивості прісноводних екосистем
- •6.7. Розподіл радіонуклідів серед компонентів прісноводних водоймищ
- •6.8. Надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та
- •6.8.1. Надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини
- •6.8.2. Надходження радіонуклідів у рослини з ґрунту
- •6.8.3. Надходження радіонуклідів у організм сільськогосподарських тварин
- •6.9. Накопичення радіонуклідів гідробіонтами
- •6.10. Прогнозування надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та організм тварин
- •6.11. Особливості ураження організму інкорпорованими радіоактивними речовинами
- •Тема 7. Ведення сільськогосподарського виробництва на забруднених радіонуклідами територіях
- •7.1. Основні принципи організації ведення сільського господарства на забруднених радіонуклідами територіях
- •7.2. Зниження надходження радіонуклідів у продукцію сільського господарства
- •7.2.1. Засоби зниження надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини
- •7.2.2. Засоби зниження надходження радіонуклідів в організм сільськогосподарських тварин
- •7.3. Ведення особистого підсобного господарства в районах радіоактивного забруднення
- •7.4. Очищення продукції сільського господарства від радіонуклідів технологічною переробкою
- •7.4.1. Очищення продукції рослинництва
- •7.4.2. Очищення продукції тваринництва
- •Тема 8. Використання іонізуючих випромінень в сільському господарстві
- •8.1. Радіаційна техніка в сільському господарстві
- •8.2. Радіаційно-біологічні технології в рослинництві
- •8.2.1. Передпосівне опромінення насіння сільськогосподарських культур для прискорення проростання, розвитку та підвищення продуктивності рослин
- •8.2.2. Передсадивне опромінення органів вегетативного розмноження та розсади дня прискорення розвитку і підвищення продуктивності рослин
- •8.2.3. Опромінення насіння і рослин з метою одержання нових сортів
- •8.2.4. Радіаційна біотехнологія подолання несумісності тканин і стимуляція зрощення при вегетативних щепленнях рослин
- •8.2.5. Радіаційна біотехнологія запобігання проростанню бульб, коренеплодів і цибулин при зберіганні
- •8.2.6. Використання іонізуючих випромінень для подовження строків зберігання ягід, фруктів та овочів
- •8.2.7. Радіаційна консервація продукції рослинництва і плодівництва
- •8.2.8. Радіаційні способи боротьби з комахами - шкідниками сільськогосподарських рослин
- •8.3. Радіаційно-біологічні технології в тваринництві
- •8.3.1. Радіаційне консервування кормів і поліпшення їх якості
- •8.3.2. Радіаційна біотехнологія подовження строків зберігання м'яса і м'ясних продуктів
- •8.3.3. Радіаційне знезараження деяких видів продукції тваринництва
- •8.3.4. Радіаційне знезараження стічних вод тваринницьких комплексів
- •8.3.5. Метод ізотопних індикаторів у дослідженнях в галузі сільськогосподарської біології. Радіоавтографія. Особливості використання стабільних ізотопів
- •Тема 9. Відбір і підготовка проб води, ґрунту, рослин, продуктів харчування рослинного і тваринного походження для радіометрії
- •9.1. Відбір проб води і інших рідин
- •9.2. Відбір проб грунту
- •9.3. Відбір проб рослин
- •9.4. Відбір проб зерна
- •9.5. Відбір проб коренебульбоплодів
- •9.6. Відбір проб трави і зеленої маси сільськогосподарських культур
- •9.7. Відбір проб грубих кормів (сіно, солома)
- •9.8. Відбір проб молока і молочних продуктів
- •9.9. Відбір проб м'яса і субпродуктів
- •9.10. Відбір проб риби
- •9.11. Відбір проб яєць
- •9.12. Відбір проб натурального меду
- •9.13. Підготовка проб до радіометрії
- •2. Лабораторні роботи
- •4. Розрахувати об’ємну і питому активність за формулою:
- •5. Встановити коефіцієнт нормування, рекомендований заводом-
- •6. Кодовий перемикач “фон” необхідно перевести в нульову позицію.
- •2. Визначаємо вміст 137Cs на 1 м2, якщо товщина забрудненого шару
- •3. Ситуаційні задачі з прогнозування забруднення продукції рослинництва, тваринництва та лісокористування
- •3.1. Прогнозування забруднення продукції рослинництва
- •2. Знаходимо вміст 137Cs на 1 м2, для чого забруднення 1 кг множимо на визначену
- •5. Визначаємо забруднення зерна вівса, для чого отримане забруднення території
- •14. Визначаємо необхідну кількість внесення калійних добрив по діючій речовині:
- •3.2. Прогнозування вмісту радіонуклідів в продукції тваринництва
- •3.3. Прогнозування можливого радіонуклідного забруднення продукції лісового господарства
- •3.4. Розрахунок і оцінка еквівалентної дози опромінення внаслідок надходження радіонуклідів в організм
- •5. Орієнтовні контрольні запитання з підготовки до вирішення тестових завдань
- •Рекомендована література
2.4. Основні принципи захисту від закритих джерел іонізуючих випромінень
Закриті джерела іонізуючих випромінень зумовлюють лише зовнішнє
опромінення організму.
Принципи захисту від зовнішнього опромінення можна вивести з таких основних закономірностей розподілу іонізуючих випромінень і характеру їх взаємодії з речовиною:
• доза зовнішнього опромінення пропорційна інтенсивності та часу впливу випромінення;
• інтенсивність випромінення від джерела прямо пропорційна кількості квантів або частинок, що виникають у ньому за одиницю часу і обернено пропорційна квадрату відстані;
• проходячи через речовину, випромінення нею поглинаються і їх пробіг залежить від густини цієї речовини.
Основні принципи захисту від зовнішнього опромінення базуються на: а) захисті часом (скорочення часу роботи з джерелами); б) захисті кількістю (зменшення потужності джерела або кількості активності радіоактивних речовин на робочому місці); в) захисті екранами (екранування джерел
матеріалами, що поглинають іонізуючі випромінення); г) захисті відстанню
(збільшення відстані від джерела до максимально можливих величин).
У комплексі захисних заходів треба враховувати і вид випромінення радіоактивних речовин (α-, β-частинки, γ-кванти).
Захист від зовнішнього випромінення α-частинками не потрібен, оскільки пробіг їх у повітрі становить 2,4-11 см, а у воді і тканинах живого організму – лише 100 мк. Спецодяг повністю захищає від них.
При зовнішньому опроміненні β-частинки впливають на шкіряний покрив та роговицю очей і у великих дозах викликають сухість й опіки
шкіри, ламкість нігтів, катаракту. Для захисту від потоків β-частинок використовують гумові рукавиці, окуляри і екрани, що виготовлені з
матеріалів з малою атомною питомою масою (органічне скло, пластмаси, алюміній). У разі особливо потужних потоків β-частинок слід використовувати додаткові екрани, призначені для захисту від гальмівного рентгенівського випромінення: фартухи і рукавиці із просвинцьованої гуми,
просвинцьоване скло, ширми, бокси тощо.
Захист від зовнішнього γ-випромінення може забезпечуватись скороченням часу безпосередньої роботи з джерелами випромінення, застосуванням захисних екранів, що поглинають випромінення, збільшенням відстані від джерела та використанням для роботи джерел з мінімально можливим виходом іонізуючих випромінень.
Вищезгадані способи захисту можна застосовувати окремо або в різних комбінаціях, але так, щоб дози зовнішнього фотонного опромінення осіб
категорії А не перевищували 7 мР/день і 0,04 Р/тиждень.
Захист шляхом скорочення часу безпосередньої роботи з джерелами фотонного випромінення досягається швидкістю маніпуляцій з препаратом, скороченням тривалості робочого дня і робочого тижня.
Приклад. Препарат 60Co створює потужність дози 1,5 Р/год на
відстані 50 см від джерела. Визначити безпечний час роботи з даним препаратом.
Рішення. Знаючи, що ГДД не може перевищувати 7 мР за 6 год робочого часу, визначимо безпечний час t у секундах:
t - 3600 · 7: 1500= 16,8 с
Таким чином, з даним препаратом можна працювати 16,8 с.
Найефективніший захист від γ-випромінення досягається при використанні захисних екранів із матеріалів з великою атомною масою (свинець, чавун і т.п.).
За своїм призначенням захисні екрани можуть бути умовно поділені на
5 груп:
1) захисні екрани - контейнери, в яких розміщуються радіоактивні препарати. Головне призначення таких екранів - зберігання радіоактивних
препаратів у неробочому стані;
2) захисні екрани для обладнання. В цьому разі екрани повністю оточують усе робоче обладнання при положенні радіоактивного препарату в
робочому стані або при включенні високої (або прискорюючої) напруги на джерела ІВ;
3) захисні екрани, що монтуються як частини будівельних конструкцій (стіни, перекриття підлоги та стелі, спеціальні двері). Такий вид захисних екранів призначений для захисту приміщень, в яких постійно знаходиться персонал, та прилягаючої території;
4) пересувні захисні екрани. Цей тип захисних екранів використовується для захисту робочого місця на різних ділянках робочої зони;
5) екрани індивідуальних засобів захисту (щиток із оргскла, скло пневмокостюмів, просвинцьовані рукавиці та ін.).
За конструкцією всі захисні екрани поділяються на стаціонарні (стіни, ніші, колодязі) і пересувні (переносні екрани, ширми, контейнери, захисні фартухи). Товщину екранів визначають за шарами половинного послаблення.
Шар половинного послаблення - це товщина будь-якої речовини, яка
вдвічі знижує дозу проникаючої радіації. Для γ-випромінення шар половинного послаблення різних матеріалів наведений у таблиці 11.
Товщину захисного екрану розраховують за кратністю послаблення дози. Підрахувавши дозу без захисту і визначивши кратність перевищення дози, проводять розрахунок послаблення дози до гранично допустимого
рівня, використовуючи для цього показник шару половинного послаблення
(табл. 12)
При розрахунках товщини шару половинного послаблення слід ураховувати, що він залежить від енергії випромінення. Так, при енергії γ- квантів, яка дорівнює 0,2 МеВ; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,5 і 20 МеВ шар половинного послаблення для свинцю буде, відповідно 0,2 см; 0,4; 0,7; 1,0;
1,7; 2,0 см.
Захист відстанню проводять за допомогою пристрою для дистанційної роботи з радіоактивними речовинами (дистанційні інструменти, подовжувачі,
маніпулятори і т.п.). Даний спосіб є досить ефективним, оскільки при
збільшенні відстані від джерел іонізуючого випромінення у 2 рази доза зменшується в 4 рази і т.д.
Використовуючи закон зворотних квадратів, можна визначити відстань, що безпечна для роботи з радіоактивними речовинами за формулою:
D1 2
R
2
D2 1
R
2
де D1 - відома доза, виміряна на відстані R1;
D2 - ГДД за добу (7 · 10-3 Р);
R2 - шукана безпечна відстань.
Звідси можна визначити ту відстань R2, на якій доза випромінення буде
послаблена до безпечної величини D2:
D1
R2 R1
D
2
11. Величина шару половинного послаблення γ-випромінення для різних матеріалів (Еу = ІМеВ)
Матеріал |
Густина матеріалу, г/см3 |
Шар половинного послаблення, см |
Вода |
1.0 |
13.0 |
Деревина |
0.7 |
21.0 |
Поліетилен |
0.9 |
14.0 |
Склопластик |
1.4 |
10.0 |
Бетон |
2.3 |
5.6 |
Алюміній |
2.7 |
6.5 |
Сталь, залізо |
7.8 |
1.8 |
Свинець |
11.3 |
1.3 |
12. Залежність кратності зниження дози від кількості шарів половинного послаблення
Кількість шарів половинного послаблення |
Кратність зниження дози |
Кількість шарів половинного послаблення |
Кратність зниження дози |
1 |
2 |
9 |
512 |
2 |
4 |
10 |
1024 |
3 |
8 |
11 |
2048 |
4 |
16 |
12 |
4096 |
5 |
32 |
13 |
8192 |
6 |
64 |
14 |
16384 |
7 |
128 |
15 |
32768 |
8 |
256 |
16 |
65538 |
Основні принципи попередження внутрішнього опромінення організму, що виникає при роботі з відкритими джерелами іонізуючих
випромінень, базуються на використанні принципів захисту, які використовуються при роботі зі закритими джерелами випромінення, а також здійснюється герметизація виробничого обладнання для запобігання забруднення приміщень лабораторії та навколишнього середовища радіоактивними речовинами. Застосовуються санітарно-технічні пристрої і спеціальне обладнання, використовуються спеціальні захисні матеріали, засоби індивідуального захисту. Виконуються правила особистої гігієни, проводиться дезактивація приміщень, апаратури та засобів індивідуального захисту.