1.3. Способи опромінення людей і сільськогосподарських тварин. Характеристика, одиниці виміру, біологічні дії іонізуючих випромінювань і їх вражаючі чинники

Людина отримує опромінення двома способами :

• зовнішнім;

• внутрішнім.

Якщо радіоактивні речовини знаходяться поза організмом і опромінюють його зовні, то в цьому випадку говорять про зовнішнє опромінення.

А якщо вони знаходяться в повітрі, яким дихає людина, або в їжі, або воді і потрапляє всередину організму через органи дихання і шлунково-кишковий тракт, то таке опромінення називають внутрішнім.

Внутрішнє опромінення в середньому складає 2/3 ефективних еквівалентних дози опромінення, які людина отримує від природних джерел радіації. Вона поступає від радіоактивних речовин, які потрапили в організм з їжею, водою або повітрям. Найбільша частина цієї дози доводиться на радіоактивні ізотопи,(типу вуглецю 14, тритію) які утворюються під впливом космічної радіації. Частина, яка залишилася, поступає від джерел земного походження. В середньому людина отримує близько 180 мкЗв/рік за рахунок калію 40, який засвоюється організмом разом з нерадіоактивними ізотопами калію, який потрібний для життєдіяльності людини. Проте велику дозу отримує людина від нуклідів радіоактивного ряду урану 238 і у меншій мірі від радіонуклідів ряду торія 232.

Характеристики радіоактивних випромінювань і їх вражаючі властивості

Після відкриття представлений радіоактивності було встановлено, що радіоактивні речовини випускають три види променів.

Альфа випромінювання - є потік ядер гелію, що складаються з 2 нейтронів і 2 протонів. Ці частки мають величезну енергію від 3 до 10 Мев і початковою швидкістю 10-20 тис. км/сек.

Тому, ядро атома дорогого хімічного елементу, випускаючи таку одиницю, перетворюється на ядро атома другого хімічного елементу того, що має заряд на два, а масове число на чотири одиниці менше, ніж початкове ядро. Наприклад, з плутонію 239 утворюється уран 235.

Для мікросвіту ця важка частка після ряду зіткнень втрачає енергію і захоплюється яким-небудь атомом. Їх взаємодія аналогічно зіткненню більярдних куль або електричних зарядів.

Маючи велику енергію, заряд і масу альфа частки при зіткненні з атомами середовища іонізують їх.

В повітрі, наприклад, одна частка утворює близько 30-40 тис. пар іонів в одному сантиметрі шляху. В повітрі пробіг їх дорівнює 5-11 см (утворюючи при цьому на своєму шляху близько 220 тис. пар іонів). У тканини вони проникають на глибину 31 мікрона. Розтративши усю енергію на іонізацію середовища, альфа частки приєднують вільні електрони і перетворюються на атоми гелію.

Вражаючі дії альфа часток пов'язано з іонізацією біологічної тканини, проте небезпека виникає тільки при попаданні альфа часток всередину організму (у 20 разів більше, ніж гамма промені). Зовнішнє опромінення альфа частками не небезпечно, оскільки легко поглинається одягом (не можуть проникнуть через аркуш паперу).

Нині відомо близько 40 природних і більше 200 штучних альфа активних ядер. Альфа розпад характерний для важких елементів (урану, торія, полонію, плутонію та ін.).

Бета випромінювання (частки), це потік швидких, легких часток електронів (позитронів). Їх заряд дорівнює одиниці, маса в 7,5 тис. разів менша, ніж альфа частки. Енергія для м'яких бета випромінювань 0,1-1 МВт, жорстких 2-3 МВт.

При розпаді бета випромінювань відбувається перетворення одного з нейтронів ядра на протон, знову освічене ядро має атомний номер на одиницю більше в порівнянні з початковим ядром, а масове число залишається тим самим. Швидкість просування бета часток, коливається в дуже широких межах, і може наближатися, до швидкості світла 300000 км/сек. Бета часткам важче знайти мішень в опромінюваному середовищі, оскільки вони впливають в основному тільки своїм електричним зарядом.

Іонізуюча здатність бета випромінювань в 1000 разів вища, чим альфа випромінювань, тому бета випромінювання проходить в середовищі більший шлях, чим альфа випромінювання.

Довжина проба: в повітрі 17,8 метрів (кожна бета частка утворює декілька десятків іонів); у біологічній тканині 1-4 см; у твердих частках декілька міліметрів; у воді 2,6 см

Зовнішнє опромінення при цьому невелике (бета випромінювання затримується шибками і ослабляються наполовину літнім одягом). Бета частки при взаємодії з атомами середовища відхиляються від свого первинного напряму. Тому прохідний шлях бета часткою в речовині є не спрямованою лінією, як шлях альфа часток, та ламану.

Гамма випромінюванням є невидиме короткохвильове і високочастотне електромагнітне випромінювання аналогічне рентгенівським променям; є електромагнітними коливаннями і потоком гамма квантів енергії (фотонів). Ці кванти енергії, яку випромінюють ядра атомів, вони не мають маси спокою, електричнонейтральні, енергія м'яка 0,2-1 МеВ. Вони поширюються із швидкістю світла.

Іонізуюча здатність гамма випромінювань в десятки разів сильніша, ніж бета випромінювань. У зв'язку з цим вони мають більшу проникаючу здатність. В повітрі на шляху в 1 см утворюють декілька пар іонів і поширюються: довжина пробігу 1-1,5 км, мають велику проникаючу здатність, пронизують організм наскрізь.

Оскільки повний захист його забезпечити неможливо, то використовують екрани з матеріалів, здатних ослабить потік випромінювання. Якщо матеріал послабляє потік в 2 рази, то той має коефіцієнт половинного послаблення, який використовується на практиці.

Протон і пари протон-нейтрон впливають на довкілля аналогічно альфа часткам. Наприклад, для гамма-випромінювання з енергією 1 МеВ шар половинного послаблення дорівнює приблизно 100 м, а у свинці 1 см.

Потік нейтронів, це потік електронейтральних (що не мають заряду), але таких, що мають величезну масу, часток ядерних боєприпасів, що утворилися в процесі ядерних реакцій при вибухах, а також в атомних котлах, або реакторах, здатних завдати непереборної шкоди при опроміненні організму. Вони взаємодіють тільки з ядрами атомів (процес аналогічний зіткненню двох більярдних куль). В результаті декількох таких зіткнень нейтрон втрачає енергію, захоплюється одним з ядер опромінюваної речовини.

Довжина пробігу в повітрі, сотні метрів. Проникає в тканини до 50 мікрон. Має наведену радіацію.

У залежності від величини енергії, які вони володіють, нейтрони діляться на 4 групи:

• швидкі, з енергією більше 1 МеВ, КК - 10;

• проміжні, з енергією від 1 Мзв до 100 эв, КК- 3;

• повільні, з енергією менше 100 эв, КК - 3;

• теплові, енергія яких відповідає енергії теплового руху атомів 0,025 эв.

Швидкі нейтрони мають значний пробіг в повітрі (декілька сотень метрів) і мають значно більшу проникаючу здатність.