Понятие радиоактивности. Единицы измерения радиоактивности.
– число ядерн превращ в ед времени.
Ед акт- БЕККЕЛЬ (Бк) одно превращ в сек. Внесист ед акт – Кюри (Ки) – акт изотопа, в котор в 1 с происх 3,7Х10 ядерн превращений.
Общая и индивидуальная дозиметрия
ДОЗИМЕТРИЯ, совокупность методов измерения и (или) расчета дозы ионизирующего излучения, основанных на количественном определении изменений, произведенных в в-ве излучением. Различают прямой (абсолютный) калориметрич. метод Д., основанный на непосредственном измерении поглощенной в-вом энергии излучения в виде тепла, выделенного в рабочем теле калориметра, и косвенные (относительные) методы, при к-рых измеряют радиац. эффекты, пропорциональные поглощенной дозе. К косвенным относят ионизационные, радиолюминесцентные, химические и нек-рые спец. методы. Калориметрический метод (диапазон поглощенных доз от 1 до 106 Гр) основан на измерении приращения т-ры Т, вызванного поглощением в-вом порции E энергии излучения в калориметре. Индивидуальная дозиметрия проводится с целью контроля индивидуального облучения всех лиц, работающих в сфере действия ионизирующих излучений. Она должна осуществляться постоянно с помощью индивидуальных дозиметров, обеспечивающих регистрацию излучения с эффективной энергией 10-20кэВ. В настоящее время применяются следующие типы индивидуальных дозиметров: ИФК, КИД; дозиметрический комплект. Результаты дозиметрических измерений фиксируют в журнале учета индивидуальных доз облучения.
Понятие экспозиционной дозы излучения.
Экспозиционная доза – количественная характеристика поля источника ионизирующего излучения, характеризующая величину ионизации сухого воздуха при нормальных условиях. Традиционная (внесистемная) единица экспозиционной дозы – рентген (Р). Системная единица – кулон на килограмм. Соотношение единиц:1Р=2,58*10в-4ст.Кл\кг. Экспозиционную дозу использовали в рентгенодиагностике благодаря тому, что ионизирующая способность рентгеновского излучения для воздуха и биологической ткани приблизительно одинакова. Однако при переходе к высокоэнергетическим типам излучения выяснилась ограниченность использования этой характеристики при оценке поглощенной дозы, особенно в живых организмах.
Понятие поглощенной дозы излучения.
Для определения взаимодействия ионизирующих излучений со средой используется понятие поглощенная доза, представляющая количество энергии, поглощаемое единицей массы облучаемого вещества. Единицей поглощенной дозы является Джоуль на килограмм, в системе СИ – грей. 1Дж\кг=1Гр. Внесистемная единица – рад. 1 рад=1*10в-2Гр Поглощенная доза не зависит от вида и энергии ионизирующего излучения и определяет степень радиационного воздействия, т.е. является мерой ожидаемых последствий облучения. Учитывая существенные различия в механизме взаимодействия разных типов излучения с веществом, одна и та же поглощенная доза может дать разный биологический эффект.
Понятие эквивалентной дозы излучения.
Эквивалентная доза внешнего облучения – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий коэффициент для данного излучения. Единицей измерения является зиверт. Эквивалентная доза внутреннего облучения – доза за время, прошедшее после поступления радионуклидов в организм. Она определяется по формуле с учетом длительности воздействия. Когда длительность действия не определена, ее следует принять равной 50 годам для взрослых и 70 годам для детей. Единица СИ – зиверт, внесистемная единица – бэр. 1бэр=0,01Зв. В практика радиационной медицины используется понятие мощность дозы – отношение приращенной дозы (поглощенной, эквивалентной, эффективной) за интервал времени.
Эффективная доза.
Эффективная доза – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочуствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе на соответствующий коэффициент для данного органа или ткани. Единица измерения СИ – зиверт., внесистемная единица – бэр. 1Зв=100бэр.Эффективная коллективная доза – величина, характеризующая полное воздействие излучения на группу людей. В практика радиационной медицины используется понятие мощность дозы – отношение приращенной дозы (поглощенной, эквивалентной, эффективной) за интервал времени.
Этапы развития представлений о радиационной безопасности.
Профессор Д.Ф. Решетило в 1906 году писал о том, что непременным условием работы с рентгеновскими лучами является защита глаз очками из свинцового стекла, а всего тела – защитными фартуками и экранами. Кроме того, автор указывал на значимость времени и расстояния от источника для снижения получаемых доз облучения.
В 1914 г. на 1-ом Всероссийском съезде по борьбе с онкологическими заболеваниями обсуждались не только вопросы лечения злокачественных новообразований, но и задачи по усилению мероприятий по охране труда медицинского персонала. В принятой резолюции съезда было указано на необходимость разработки специальных правил по защите лиц, работающих с источниками ионизирующих излучений. Это было одно из первых требований в области обеспечения радиационной безопасности человека.
В 1928 на 2-ом Международном конгрессе радиологов в Стокгольме была создана Международная комиссия по защите от рентгеновских лучей и лучей радия, переименованная в 1950 в Международную комиссию по радиационной защите.
В 1935 под редакцией В.А.Левицкого была издана первая книга, посвященная защите работающих от лучевого поражения. Были разработаны оздоровительные мероприятия, направленные на защиту работающих от лучевого поражения.
В 1959 в опубликованной «Книге почета» были напечатаны фамилии 360 человек, умерших от радиационного поражения при работе с источниками ионизирующего излучения.
Оценка путей миграции искусственных радиоактивных веществ в окружающей среде, количественная и качественная характеристика процессов и явлений, происходящих при этом в природе, полученные в результате глубоких исследований, способствовали тому, что СССР выступил с предложением о запрещении испытаний ядерного оружия в трех средах. В 1963 договор был подписан большинством стран. К решению задач в области радиационной безопасности в этот период в СССР были привлечены более 30 научно-исследовательских учреждений различного профиля. В эти годы разрабатываются и издаются первые санитарные правила по радиационной безопасности, инструктивно-методические указания по безопасной работе с радиоактивными материалами.
Принципы проведения радиометрических исследований. Контроль доз внутреннего облучения.
Воздействие радиоактивных веществ на организм человека может быть внешним и внутренним. Внутреннее облучение делится, в свою очередь, на пероральное (при попадании радиоактивных веществ (РВ) внутрь с пищей или водой) и ингаляционной (при вдыхании с воздухом). Основное воздействие на человека оказывают альфа- и бета – радионуклиды, обладающие высокой ионизационной способностью, поражающие внутренние органы человека, ускоряя появление первичных реакций радиационного поражения (головокружение, рвота и т.п.). внутреннее облучение определяется поглощенной дозой излучения и могут приводить к повреждениям тканей организма человека, возникновению различной степени лучевой болезни, а при высоких дозах – к летальному исходу. С целью наблюдения за уровнем естественной радиоактивности или с целью выяснения опасности загрязнения внешней среды радиоактивными отходами в санитарной практике производится определение радиоактивности воздуха, воды, почвы, пищевых продуктов, и т. п. При исследовании радиоактивности воды в водоеме производится санитарное обследование водоема с дозиметрическими замерами на месте и отбором проб воды, а также радиометрические исследования проб воды в лабораторных условиях. Так как в настоящее время установлено, что радиоактивные вещества способны накапливаться в донных отложениях и особенно в тканях растительных и животных организмов, то обязательно следует определять радиоактивность и в перечисленных выше объектах. Контроль внутреннего облучения проводится с помощью счетчиков излучения человека. Основной причиной повышенного содержания цезия-137 в организме является употребление населением дикорастущих грибов и ягод, мяса диких животных, молоко из личных подсобных хозяйств, загрязненных радионуклидами выше установленных допустимых уровней.
Первичное и вторичное космическое излучение.
Космические лучи представляют собой поток ядерных частиц, приходящих на земную поверхность из различн6ых областей мирового пространства. Первичное космическое излучение состоит из протонов, альфа-частиц, ядер атомов лития, углерода, азота, кислорода. При падении космических частиц на поверхность Земли они взаимодействуют с атомами и молекулами атмосферы. Возникает вторичное космическое излучение. При этом происходят электронно-фотонные и электронно-ядерные процессы взаимодействия. При электронно-фотонном процессе заряженные частицы, взаимодействуя с полем ядра атома, порождают фотоны, которые образуют пары электронов и позитронов. Эти частицы в свою очередь вызывают возникновение новых фотонов. Электронно-ядерный процесс обусловлен взаимодействием первичных космических частиц с ядрами атомов воздушной среды. При этом одновременно возникает ряд новых частиц – протоны, нейтроны и мезоны трех типов: отрицательно заряженные, несущие положительный заряд и не имеющие заряда. Радионуклиды под воздействием космического излучения появляются благодаря вторичному космическому излучению, имеющему в своем составе нейтроны различных энергий. Большая часть нейтронов, взаимодействуя с ядрами азота воздуха, дает начало радиоактивному углероду. Другим радиоактивным изотопом, возникающим под воздействием космического излучения, является тритий.
Естественный радиационный фон. Основные компоненты.
Естественный радиационный фон представляет собой ионизирующее излучение, действующее на человека на поверхности земли от природных источников космического и земного происхождения. Глобальная подушная эффективная эквивалентная доза облучения для человека от природных источников составляет 2,4 мЗв/год. Природные источники ионизирующего излучения, формирующие естественный радиационный фон, подразделяются на: внешние источники внеземного происхождения (космическое излучение), внешние источники земного происхождения (присутствующие в воздухе, воде и земной коре радионуклиды), внутренние источники (содержащиеся в организме человека естественные радионуклиды, основным поставщиком которых являются продукты растительного происхождения).Основные компоненты естественного радиационного фона: строительные материалы, пища, космические лучи, земная кора.
Техногенно измененный естественный радиационный фон.
Создается в последние десятилетия в результате человеческой деятельности по перераспределению естественных радионуклидов в окружающей среде при добыче и переработке полезных ископаемых, сжигании органического топлива, применении удобрений, производстве и использовании строительных материалов. Он создается в результате человеческой деятельности при неправильном обращении с технологическими отходами, использовании природного газа и открытых угольных жаровень для приготовлении пищи, герметизации и плохой вентиляции помещений, при полетах на самолетах. Все это увеличивает в наше время уровень облучения человека за счет природных источников радиации.
Радиоактивные источники Земного происхождения.
Природная радиоактивность обусловлена радионуклидами естественного происхождения, присутствующими во всех оболочках Земли: литосфере, гидросфере, атмосфере и биосфере. Радиоактивные элементы условно могут быть разделены на три группы:
Радионуклиды, входящие в состав радиоактивных семейств, родоначальниками которых являются уран, торий и актиноуран.
Радиоактивные элементы, не входящие в семейства: калий, кальций, рубидий.
Радиоактивные изотопы, непрерывно возникающие на Земле в результате ядерных реакций под воздействием космических лучей. Наиболее важные из них – углерод и тритий.
В формировании естественного фона участвуют продукты распада радиоактивных семейств и прежде всего радон, торон и актинон. Главным источником поступления в окружающую среду естественных радионуклидов являются горные породы, происхождение которых неразрывно связано с включением в их состав всех радиоактивных элементов. Многие элементы можно обнаружить в виде следов – в ничтожно малом количестве. В воздухе, например, имеется самый редкий газ – ксенон. В воде мирового океана в растворенном виде насчитывают до 50 различных элементов. Важное значение имеет то, что для ряда элементов нахождение их в природе в рассеянном виде является характерным состоянием. К числу таких элементов относятся все радионуклиды.
Естественная радиоактивность атмосферы, гидро- и литосферы
Естественная радиоактивность воздуха обусловлена наличием радионуклидов, возникающих в атмосфере в результате воздействия космического излучения, радиоактивных газов, поступающих из верхних слоев земной коры, и их дочерних продуктов, радионуклидов в результате жизнедеятельности человека. Радионуклиды под воздействием космического излучения появляются благодаря вторичному космическому излучению, имеющему в своем составе нейтроны различных энергий. Большая часть нейтронов, взаимодействуя с ядрами азота воздуха, дает начало радиоактивному углероду. Образующийся в верхних слоях атмосферы радиоактивный углерод, соединяясь с кислородом, дает двуокись углерода, которая включается в обычный для углерода цикл обмена его между атмосферой, гидросферой, почвой и органическим миром. Другим радиоактивным изотопом, возникающим под воздействием космического излучения, является тритий. К радиоактивным газам, которые поступают из верхних слоев земной поверхности, относятся эманации, возникающие при распаде дочерних продуктов урана, тория и актиния. Скорость образования эманаций в породах зависит от содержания в них родоначальников радиоактивных рядов. Содержание эманаций в грунте увеличивается с глубиной и достигает постоянных величин на глубине 5 м. Скорость поступления радиоактивных эманаций в атмосферный воздух зависит от ряда причин: диффузии почвенных газов в сторону убывающей концентрации, конвекционных потоков воздушных масс в результате нагревания земной поверхности за счет солнечной радиации, изменения барометрического давления, глубины промерзания почвы, толщины снегового покрова. В результате непрерывного поступления радиоак5тривных газов из грунта в атмосферу наибольшие концентрации их обнаруживают в приземном слое, в высотой их содержание уменьшается. Содержание радионуклидов в природных водах зависит от условий их формирования. Все воды можно условно разделить на метеорные, подземные, воды открытых водоемов суши, а также воды морей и океанов. Радиоактивность каждой из указанных вод имеет свои особенности. Метеорные воды малоактивны и содержат следы трития, углерода, возникающих в результате взаимодействия космического излучения с атомами атмосферного воздуха. Радиоактивность подземных вод зависит от условий их нахождения. На радиохимический состав подземной воды влияет количество растворимых радионуклидов, которые содержаться в составе грунта, омываемого этой водой. Радиоактивность воды открытых водоемов суши зависит от химического состава пород и климатических условий. Степень радиоактивности речной воды обусловлена типом питания рек: поверхностным или грунтовым, проичем на тип питания в свою очередь влияют смена сезонов года и метеорологические факторы. Радиоактивность воды озер зависит от активности воды притоков и питающих озера подземных вод. Воды морей и океанов в зависимости от гидрологических и климатических условий различны по своему составу. Определенные колебания выявляются и в составе радионуклидов.
Радиоактивность растительного и животного мира.
Обусловлена практически всеми теми радиоактивными изотопами, которые встречаются в природе, причем все они условно могут быть разделены на 2 группы. К 1 группе следует отнести такие радиоактивные изотопы, которые находятся в смеси со стабильными элементами, активно участвующими в обмене в-в и обеспечивающими функционирование всех органов и систем живой материи. В связи с этим содержание изотопов этой группы в организмах зависит от степени накопления стабильных элементов. Значимость 2 группы в обменных процессах в настоящее время недостаточна изучена. Содержание в растительных и животных организмах указанной группы изотопов зависит от их концентрации в окружающей среде. Относительная эффективность накопления изотопов этой группы при резком увеличении их содержания в окружающей среде понижается. Из 1 группы изотопов главное место по величине создаваемой активности занимает изотоп калия. Основными изотопами 2 группы, содержащимися в растениях и животных, являются радий, полоний, торий, уран.
Фоновое облучение человека.
Фоновое облучение организма человека в зависимости от источников ионизирующего излучения бывает внешним и внутренним. К источникам внешнего облучения относятся космические лучи, гамма-излучение радионуклидов, содержащихся в породах, почве и строительных материалах, бета-излучение. В районах с повышенным количеством радиоактивных элементов интенсивность гамма-излучения особенно высокая. Особый интерес представляет гамма- излучения в жилых зданиях .Мощность гамма-излучения зависит от содержания радионуклидов в строительных материалах. Причины увеличения фонового облучения: в связи с истощением озонового щита Земли и за счет использования авиации. Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого человеком от естественных источников радиации. Использование авиации увеличивает фоновое облучение космическими лучами экипажей и пассажиров реактивных самолетов и ведет к формированию годовой эффективной дозы, равной 0,05мЗв.