- •Ответы к экзамену по радиационной медицине и экологии.
- •2. Понятия: "нуклон", "изотоп", "радионуклид"; их основные характеристики. Радиоактивность, традиционные и системные единицы радиоактивности и их соотношение.
- •3. Закон радиоактивного распада, его практическое использование для обоснования мероприятий по защите населения при авариях на ядерно-физических установках.
- •4. Типы радиоактивных превращений ядер: альфа-, бета-, гамма-превращения ядер. Примеры элементов, претерпевающих соответствующие типы радиоактивных превращений.
- •6. Характеристика рентгеновского и гамма-излучения, их взаимодействие с веществом.
- •7. Стадии формирования лучевого поражения. Прямое и косвенное действие ионизирующих излучений на биомолекулы. Кислородный эффект.
- •8. Радиационная биохимия нуклеиновых кислот. Основные типы репарации днк.
- •I. Прямая репарация:
- •III. Репарация с использованием межмолекулярной информации:
- •IV. Индуцибельная репарация.
- •9. Радиолиз воды. Общая схема окислительного стресса. Радиационная биохимия белков, липидов, углеводов. Действие ионизирующих излучений на мембранные структуры клетки.
- •Действие ионизирующих излучений на белки.
- •Действие ионизирующих излучений на липиды.
- •Действие ионизирующих излучений на мембранные структуры клетки.
- •Действие ионизирующего излучения на углеводы.
- •10. Реакция клеток на облучение. Современные представления о механизмах интерфазной и митотической гибели клетки. Последовательность реакций, ведущих к лизису клетки.
- •11. Методы регистрации ионизирующих излучений, их характеристика, используемые детекторы и приборы.
- •3. Цитогенетические:
- •2) Источника электрического питания
- •12. Дозиметрия. Дозы: экспозиционная, поглощенная, эквивалентная и эффективная; соотношение между системными и внесистемными (традиционными) единицами доз. Коллективные дозы.
- •Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы (wt).
- •Соотношение между системными и внесистемными единицами доз.
- •13. Радиационный фон: составляющие радиационного фона и их вклад в формирование эффективных доз облучения населения. Радиационная обстановка в Республике Беларусь до 1986 года.
- •14. Естественный радиационный фон: источники земного и внеземного происхождения, их вклад в формирование эффективных доз облучения населения.
- •Внеземное ионизирующее излучение.
- •Земное ионизирующее излучение.
- •15. Радиоактивные ряды: понятие, основные дочерние радионуклиды, вклад в формирование эффективных доз облучения населения.
- •16. Радон и уровни облучения населения радоном. Оптимизация дозовых нагрузок, создаваемых радоном и продуктами его распада, на жителей Республики Беларусь.
- •Вклад основных составляющих техногенного фона в формирование глобальной годовой подушной эффективной дозы облучения:
- •Динамика ежесуточного выброса радионуклидов в атмосферу:
- •Динамика выброса радионуклидов в пространстве.
- •Пути воздействия радионуклидов чернобыльского выброса на население.
- •19. Основные пути проникновения радионуклидов в организм, типы их распределения в организме.
- •2. Н (недели)
- •Типы распределения радионуклидов в организме:
- •20. Сравнительная характеристика перорального и ингаляционного путей поступления растворимых и нерастворимых радионуклидов в организм человека.
- •21. Закон Республики Беларусь «о правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на чаэс». Зоны радиоактивного загрязнения в Республике Беларусь.
- •22. Принципы формирования доз облучения населения после аварии на чаэс. Принципы проживания на загрязненных радионуклидами территориях.
- •23. Характеристика основных дозообразующих радионуклидов: углерод-14, цезий-137, стронций-90, тритий, плутоний-239, америций-241, «горячие частицы».
- •25. Радиочувствительность: определение понятия, критерии оценки. Факторы, определяющие радиочувствительность на клеточном уровне.
- •26. Факторы, определяющие радиочувствительность на тканевом уровне, правило Бергонье-Трибондо. Радиочувствительность на органном, организменном, популяционном и эволюционном уровнях.
- •27. Основные радиационные синдромы: характеристика, связь с дозой облучения.
- •28. Детерминированные последствия радиационного воздействия, их типы и характеристика.
- •4) Неопухолевые формы поражения кожи:
- •29. Стохастические последствия облучения, их характеристика.
- •2. Физиологическая неполноценность потомства:
- •30. Сравнительная характеристика детерминированных и стохастических последствий облучения.
- •31. Понятие о малых дозах ионизирующего излучения. Действие малых доз ионизирующего излучения на организм. Радиационный гормезис.
- •32. Особенности формирования лучевых поражений у разных возрастных категорий населения. Действие радиации на эмбрион и плод.
- •33. Острая лучевая болезнь: классификация, клинические формы, их связь с дозой облучения, патогенетические механизмы формирования.
- •2) Период восстановления
- •34. Костно-мозговая форма олб (периоды, фазы, степени тяжести); клиническая картина, принципы лечения.
- •В фазу разгара в периферической крови происходят следующие изменения:
- •2) Период восстановления
- •3) Период исходов и последствий.
- •35. Показатели степени тяжести олб в зависимости от фазы развития периода формирования, их прогностическое значение.
- •36. Хроническая лучевая болезнь: классификация; условия развития и особенности различных вариантов хлб.
- •37. Хроническая лучевая болезнь, обусловленная общим облучением: периоды, степени тяжести, изменения со стороны основных систем организма, принципы лечения.
- •Группы первичного учета:
- •Группы риска.
- •2. Евратом
- •3. Воз: медицинская инспекция мероприятий по обеспечению радиационной безопасности
- •2. Фирэ
- •Глава 4 - общие требования по обеспечению радиационной безопасности
- •Глава 5 - обеспечение радиационной безопасности при авариях
- •Глава 6 - права и обязанности граждан и общественных объединений в области обеспечения радиационной безопасности
- •Глава 7 - ответственность за нарушение радиационной безопасности.
- •42. Закрытые и открытые источники ионизирующего излучения. Организация работ с источниками ионизирующего излучения. Методы защиты от внешнего и внутреннего облучения.
- •43. Пути обеспечения радиационной безопасности персонала и населения. Радиационный контроль при работе с источниками ионизирующих излучений, используемыми в медицине. Индивидуальная дозиметрия.
- •1. Ограничение техногенного облучения в нормальных условиях эксплуатирования источников ионизирующего излучения
- •2. Ограничение природного облучения, обусловленного суммарным воздействием природных источников ионизирующего излучения
- •Ограничение природного облучения, обусловленного суммарным воздействием дочерних продуктов радона и торона:
- •Требования к защите от природного облучения в производственных уе 80 мБк/м2словиях:
- •4. Ограничение облучения в результате аварий на ядерных объектах
- •Индивидуальная дозиметрия с помощью термолюминесцентных дозиметров.
- •Индивидуальный фотоконтроль.
- •44. Радиационные аварии. Международная шкала ядерных событий. Обеспечение радиационной безопасности населения при радиационных авариях.
- •Международная шкала ядерных событий.
- •45. Перечень защитных и реабилитационных мероприятий, проводимых в разные сроки после радиационной аварии. «Концепция защиты населения при радиационных авариях на аэс».
- •Радиационная защита щитовидной железы
- •48. Принципы снижения дозовых нагрузок на пациентов при проведении рентгенологических исследований.
- •49. Инструкция: «Контроль доз облучения пациентов при рентгенодиагностических исследованиях» от 11 сентября 2001 г. Категории пациентов, выделяемые при проведении рентгенодиагностических исследований.
- •Форма индивидуального радиационного паспорта.
- •1. Государственного уровня:
- •2. Индивидуального уровня:
- •1) Мероприятия по снижению поступления радионуклидов в организм
- •2) Мероприятия, ограничивающие всасывание радионуклидов в организм
- •3) Мероприятия, направленные на ускорение выведения радионуклидов из организма:
- •1. Задачи на кратность превышения предела дозы.
- •2. Предложить комплекс мероприятий для снижения доз, формирующихся за счет внешнего и внутреннего облучения. Снижение дозы внешнего облучения обеспечивается (подробнее см. Вопрос 42):
- •Снижение дозы внутреннего облучения (подробнее см. Вопрос 42, 50):
- •Литература.
3. Закон радиоактивного распада, его практическое использование для обоснования мероприятий по защите населения при авариях на ядерно-физических установках.
Радиоактивные превращения характеризуются:
1) способом выделения избыточной энергии, которая отдается либо в виде альфа- или бета-частиц определенной энергии, либо электромагнитного излучения;
2) временем протекания радиоактивного распада и вероятностью распада ядра за единицу времени.
Радиоактивный распад - явление статистическое - нельзя предсказать, когда именно распадется данное нестабильное ядро. Дл я описания статистических закономерностей радиоактивного распада используется естественная статистическая величина - постоянная распада , физический смысл которой заключается в том, что если взять большое число N одинаковых нестабильных ядер, то за единицу времени в среднем будет распадаться N ядер. Постоянная распада не зависит от времени.
Величина N - активность, она характеризует излучение препарата в целом, а не отдельного ядра.
Уменьшение количества активных ядер с течением времени происходит в соответствии с законом радиоактивного распада, который описывается экспоненциальной кривой и формулируется следующим образом: за равные промежутки времени происходит превращение равных долей активных атомов.
Закон радиоактивного распада имеет математическое выражение:
, где - исходное количество радиоактивных ядер; - количество активных ядер, оставшихся спустя время распада t; e - основание натуральных логарифмов; - постоянная распада, t - время распада.
Период полураспада (Т1/2 или Tf) - время, в течение которого число радиоактивных ядер уменьшается вдвое.
Постоянная распада связана с периодом полураспада, поэтому закон радиоактивного распада можно записать следующим образом:
Данная формула может быть использована для практических целей, когда необходимо дать рекомендации о возможности использования загрязненных радионуклидами территорий, продуктов питания, воды, так как через 10 Т1/2 остается практически чистая среда (т.е. остается меньше 0,1% от исходного количества радионуклида). Пример: I-131 имеет период полураспада, равный 8,05 суток; цельное молоко и листовые овощи местного производства запрещают использовать в течение 2-3 месяцев после выброса радиоактивного йода; у Cs-137 период полураспада равен 30,1 г; у Sr-90 период полураспада равен 29,12 г; т.е. земли, загрязненные Cs-137 и Sr-90 можно будет использовать спустя 300 лет после аварии на ЧАЭС.
4. Типы радиоактивных превращений ядер: альфа-, бета-, гамма-превращения ядер. Примеры элементов, претерпевающих соответствующие типы радиоактивных превращений.
Основной характеристикой атома являются 2 числа:
1. массовое число (A) - равно сумме протонов и нейтронов ядра
2. атомный номер (Z) в периодической системе элементов Менделеева - равен числу протонов в ядре, т.е. соответствует заряду ядра.
Тип радиоактивного превращения определяется видом частиц, испускаемых при распаде. Процесс радиоактивного распада всегда экзотермичен, т.е. идет с выделением энергии. Исходное ядро называется материнским (в нижеприведенных схемах обозначено символом X), а получающееся после распада ядро - дочерним (в схемах - символ Y).
Нестабильные ядра претерпевают 4 основных типа радиоактивных превращений:
а) альфа-распад - состоит в том, что тяжелое ядро самопроизвольно испускает альфа-частицу, т.е. это чисто ядерное явление. Известно более 200 альфа-активных ядер, почти все они имеют порядковый номер больше 83 (Am-241; Ra-226; Rn-222; U-238 и 235; Th-232; Pu-239 и 240). Энергия альфа-частиц тяжелых ядер чаще всего находится в интервале от 4 до 9 МэВ.
Примеры альфа-распада:
б) бета-превращение - это внутринуклонный процесс; в ядре распадается одиночный нуклон, при этом происходит внутренняя перестройка ядра и появляются вылетающие из ядра -частицы (электрон , позитрон , нейтрино , антинейтрино ). Примеры радионуклидов, претерпевающих бета-превращение: тритий (H-3); C-14; радионуклиды натрия (Na-22, Na-24); радионуклиды фосфора (P-30, P-32); радионуклиды серы (S-35, S-37); радионуклиды калия (K-40, K-44, K-45); Rb-87; радионуклиды стронция (Sr-89, Sr-90); радионуклиды йода (I-125, I-129, I-131, I-134); радионуклиды цезия (Cs-134, Cs-137).
Энергия бета-частиц варьирует в широком диапазоне: от 0 до Emax (полная энергия, выделяющаяся при распаде) и измеряется в кэВ, МэВ. Для одинаковых ядер распределение вылетающих электронов по энергиям является закономерным и называется спектром электронов -распада, или бета-спектром; по спектру энергии бета-частиц можно провести идентификацию распадающегося элемента.
Один из примеров бета-превращения одиночного нуклона - распад свободного нейтрона (период полураспада 11,7 мин):
Виды бета-превращения ядер:
1) электронный распад: .
Примеры электронного распада: ,
2) позитронный распад:
Примеры позитронного распада: ,
3) электронный захват (К-захват, т.к. ядро поглощает один из электронов атомной оболочки, обычно из К-оболочки):
Примеры электронного захвата: ,
в) гамма-превращение (изомерный переход) - внутриядерное явление, при котором за счет энергии возбуждения ядро испускает гамма-квант, переходя в более стабильное состояние; при этом массовое число и атомный номер не изменяются. Спектр гамма-излучения всегда дискретен. Испускаемые ядрами гамма-кванты обычно имеют энергию от десятков кэВ до нескольких МэВ. Примеры радионуклидов, претерпевающих гамма-превращение: Rb-81m; Cs-134m; Cs-135m; In-113m; Y-90m.
, где индекс “m” означает метастабильное состояние ядра.
Пример гамма-превращения:
г) спонтанное деление ядер - возможно у ядер, начиная с массового числа 232. Ядро делится на 2 сравнимых по массам осколка. Именно спонтанное деление ядер ограничивает возможности получения новых трансурановых элементов. В ядерной энергетике используется процесс деления тяжелых ядер при захвате ими нейтронов:
В результате деления образуются осколки с избыточным количеством нейтронов, которые затем претерпевают несколько последовательных превращений (чаще - бета-распад).
5. Характеристика корпускулярных видов излучения (альфа-, бета-частиц); их взаимодействие с веществом. Понятие о линейной передаче энергии. Особенности взаимодействия с веществом нейтронов разных энергий.
Ионизирующее излучение - излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков (закон РБ “О радиационной безопасности населения”). Термин используют для описания переноса через пространство энергии в виде электромагнитных волн либо субатомных частиц.
По природе ионизирующие излучения делятся на два основных вида:
а) корпускулярные (альфа, бета, нейтронное)
б) электромагнитные (гамма, рентгеновское)
Основные характеристики для корпускулярных излучений - заряд, масса и энергия частицы - определяют особенности взаимодействия данных излучений с веществом и, соответственно, степень и вероятность их повреждающего действия.
Характеристика корпускулярных видов излучения и особенностей их взаимодействия с веществом.
1) альфа-частицы (ядра гелия):
- заряд +2, масса 4 а.е.м.
- энергия альфа-частиц при выходе из ядра составляет 3 – 11 МэВ (эВ – электрон-вольт – внесистемная единица энергии: 1 эВ = 1,610-19 Дж)
- обладают высокой ионизационной способностью, образуя несколько десятков тысяч пар ионов на микрометр пробега в веществе; по мере продвижения альфа-частицы в веществе плотность ионизации возрастает в несколько раз (с 20 тыс. до 80 тыс. пар ионов на 1 мкм пути) и затем, практически при завершении пробега, резко падает.
Кривая Брегга - график, отражающий зависимость ЛПЭ альфа-излучения от пройденного в веществе пути
- траектории альфа-частиц в веществе прямолинейны в связи с их большой массой
- пробег альфа-частиц в воздухе до 11 см, в жидкостях и биологических тканях - от 10 до 100 мкм
- альфа-излучение позволяет сосредоточить значительную энергию на глубине поражённой ткани при минимальном рассеянии в здоровых тканях (используется для лечения опухолей)
- элементарная защита - любой плотный материал даже незначительной толщины (лист бумаги, кожа, одежда)
2) бета-частицы (электроны и позитроны):
- заряд -1 (электроны) и +1 (позитроны), масса пренебрежимо мала (1/1836 а.е.м.)
- энергия порядка нескольких кэВ
- удельная плотность ионизации, создаваемая бета-частицами, примерно в 1000 раз меньше, чем у альфа-частиц той же энергии; бета-частица образует несколько десятков пар ионов на микрометр пробега в веществе.
- в веществе кроме ионизации за счёт торможения электронов в веществе (особенно состоящем из атомов с большим порядковым номером), возникает тормозное рентгеновское излучение; чем выше энергия потока бета-частиц, тем более жестким будет тормозное излучение (используется в рентгеновских трубках)
- -частиц при продвижении в веществе отклоняются на большие углы, траектория их очень извилиста (в связи с малой массой)
- проникающая способность у бета-частиц больше, чем у альфа-частиц (длина пробега в воздухе несколько метров, в биологической ткани - сантиметры)
- элементарная защита - тонкий слой легкого металла (алюминиевая фольга), пластмасса, стекло.
3) нейтроны:
- заряд 0 (за счет этого беспрепятственно проникают вглубь атомов, взаимодействуя непосредственно с ядрами), масса 1 а.е.м.
- энергия от 0,025 эВ до 300 и более МэВ; в зависимости от энергии выделяют медленные (энергия до 1 МэВ) и быстрые (энергия выше 1 МэВ) нейтроны
- защитные материалы: для быстрых нейтронов - вода, парафин, бетон, пластмассы; для медленных нейтронов - бораль, борная сталь, борный графит, сплав кадмия со свинцом
Возможны следующие эффекты взаимодействия нейтронного излучения с веществом:
а) упругое рассеяние - нейтрон передаёт ядру часть своей энергии и отклоняется от первоначального направления; ядро, с которым взаимодействует нейтрон (ядро отдачи), начинает двигаться и ионизировать другие атомы и молекулы.
Данный эффект характерен для быстрых нейтронов (пример - рассеяние на ядрах водорода (протонах); при этом нейтрон передаёт протону более половины своей энергии с образованием протона отдачи, поэтому для замедления быстрых нейтронов используют вещества, содержащие водород - вода, парафин).
б) неупругое рассеяние - часть кинетической энергии нейтрона тратится на возбуждение ядра отдачи, которое затем переходит в стабильное состояние, излучая гамма-квант.
в) поглощение (радиационный захват) - при взаимодействии нейтрона с ядром оно переходит в возбуждённое состояние и испускает гамма-квант или частицы (протон, нейтрон, альфа-частицу).
В результате радиационного захвата многие вещества становятся радиоактивными с образованием так называемой "наведенной" активности. Данный эффект наиболее характерен для медленных нейтронов, их лучшими поглотителями являются кадмий и бор.
Основная часть энергии заряженных частиц, взаимодействующих с веществом, идёт на его:
1) ионизацию - отрыв электрона от атома или молекулы, в результате чего они преобразуются в положительно заряженные ионы.
2) возб уждение - переход электрона на удаленную от ядра орбиталь; происходит, когда энергии излучения недостаточно для полного отрыва электрона.
Выделяют излучения:
а) прямо ионизирующие - ионизацию непосредственно производят заряженные частицы (альфа- и бета-); механизм потери энергии этих частиц в поглотителе в основном обусловлен кулоновским взаимодействием с орбитальными электронами атомов вещества.
б) косвенно ионизирующие - электрически нейтральные излучения (гамма, рентгеновское, нейтронное) ионизируют атомы среды в результате вторичных процессов.
Степень ионизации зависит как от свойств самого излучения (энергия, заряд частиц), так и от структуры облучаемого объекта. Основными свойствами излучений являются:
1) линейная плотность ионизации (удельная ионизация) - это число пар ионов, образованных заряженной частицей на микрометр пробега в веществе.
2) линейная передача энергии (ЛПЭ) - средняя энергия, теряемая заряженной частицей на единице длины её пробега в веществе. Единица измерения - килоэлектрон-вольт на микрометр пути (кэВ/мкм).
Для электрически нейтральных видов излучения ЛПЭ не применяется, но используется значение ЛПЭ вторичных заряженных частиц, образующихся в веществе.
В зависимости от ЛПЭ все излучения делятся на:
а) редкоионизирующие (ЛПЭ < 10 кэВ/мкм) - бета-, гамма- и рентгеновское излучения.
б) плотноионизирующие (ЛПЭ > 10 кэВ/мкм) - альфа- и нейтронное излучения.
ЛПЭ заряженных частиц возрастает по мере снижения их скорости, поэтому в конце пробега отдача энергии заряженной частицей максимальна.