4 Методичні вказівки

Вивчаючи питання теми звернути увагу на визначення та природу іонізуючого випромінювання.

Запам’ятайте, що термін «іонізуюче випромінювання» характеризує будь-яке випромінювання, яке прямо або опосередковано викликає іонізацію навколишнього середовища (утворення позитивно та негативно заряджених іонів).

Особливістю іонізуючих випромінювань є те, що всі вони відзначаються високою енергією і викликають зміни в біологічній структурі клітини, які можуть призвести до їх загибелі. На іонізуючі випромінювання не реагують органи чуття людини, що робить їх особливо небезпечними.

Усі джерела іонізуючого випромінювання поділяються на природні та штучні (антропогенні).

Опрацьовуючи матеріал, звернути увагу на вплив іонізуючого випромінювання на організм людини залежно від еквівалентної дози, потужності дози, опромінених площі поверхні та органів тіла, можливі наслідки разового опромінення залежно від еквівалентної дози, абсолютно смертельної дози.

Вивчити гігієнічне нормування іонізуючого опромінення, основні дозові границі, їх значення в залежності від групи критичних органів.

Запам’ятайте методи та засоби захисту: екранування, захист часом , відстанню, будівельно-планувальні рішення, зонування приміщень і територій, заходи та засоби індивідуального і колективного захисту, дозиметричний контроль, використання радіопроекторів.

Звернути увагу на санітарні правила роботи з джерелами невикористовуваного рентгенівського випромінювання, методи захисту.

¨ Теоретичні відомості

Природними джерелами іонізуючих випромінювань є космічні промені, а також радіоактивні речовини, які знаходяться в земній корі.

Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є ядерні реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські установки, штучні радіоактивні ізотопи, прилади засобів зв’язку високої напруги тощо.

Як природні, так і штучні іонізуючі випромінювання можуть бути електромагнітними (фотонними або квантовими) і корпускулярними.

До електромагнітного (фотонного) іонізуючого випромінювання відносять: гамма-випромінювання, рентгенівське.

До корпускулярного іонізуючого випромінювання відносять: альфа-випромінювання, бета-випромінювання, потік частинок (нейтрони, протони).

Серед різноманітних видів іонізуючих випромінювань надзвичайно важливими при вивченні питання небезпеки для здоров’я і життя людини є випромінювання, що виникають в результаті розпаду ядер радіоактивних елементів, тобто радіоактивне випромінювання.

Однією з основних характеристик джерела радіоактивного випромінювання є його активність, що виражається кількістю радіоактивних перетворень за одиницю часу. Одиниця активності – кюрі (Кі), в системі СІ – бекерель (Бк).

Радіоактивність – мимовільне перетворення (розпад) атомних ядер деяких хімічних елементів (урану, торію, радію, та ін.), що приводить до зміни їхнього атомного номера і масового числа. Такі елементи називаються радіоактивними,

Радіоактивні речовини розпадаються зі строго визначеною швидкістю, вимірюваної періодом напіврозпаду, тобто тимчасовий, протягом якого розпадається половина всіх атомів. Радіоактивний розпад не може бути зупинений чи прискорений яким-небудь способом.

У результаті радіоактивних перетворень можуть виникати різні частки з різною енергією , , n, фотони (, R).

Альфа-випромінювання – потік позитивно заряджених часток (ядер атомів гелію), що відтворюються при розпаду ядер або при ядерних реакціях. Вони мають велику іонізуючу дію, але малу проникаючу здатність.

Бета-випромінювання – потік негативно заряджених часток (електронів) або позитивних (позитронів), що відтворюються при розпаді ядер або нестабільних часток. Пробіг -часток в повітрі складає приблизно 3,8 м/МеВ. Іонізуюча здатність -часток на два порядки нижче α-часток.

Гамма випромінювання являють собою короткохвильове електромагнітне випромінювання (фотонне випромінювання). Воно відтворюються при змінах енергетичного стану атомних ядер, а також при ядерних утвореннях.

Рентгенівське випромінювання також є електромагнітне (фотонне) випромінювання, яке відбувається при змінах енергетичного стану електронів атома, або при зменшенні кінетичної енергії заряджених часток (гальмове випромінювання). Гамма та рентгенівські випромінювання мають невелику іонізуючу дію, але дуже велику проникаючу здатність.

Таблиця 2.4.- Основні характеристики іонізуючих випромінювань

Вид випромінювань	Фізична природа	Швидкість розповсюдження	Енергія випромінювань	Глибина проникнення		Іонізуюча здібність, пар іонів на 1 мм в повітрі
				Повітря	Біологічна тканина
Альфа (α)	Ядра гелію Не+	20000 км/с	3-10 МеВ	2,5-11 см	30-130 мкм	1000-3000
Бета (β)	Електроні, позитроні	290000 км/с	0,0005-8 МеВ	0,002-34 м	0,003-41,3 мм	30-50
Протони (ρ)	Ядра водню Н+	200000 км/с	1-15 МеВ	2,3-238 см	23 – 2380 мкм	900-6300
Гамма (γ)	Фотонне, ЕМВ (довжина хвилі 0,01-0,0005 нм)	300000 км/с	0,01-10 МеВ	4,6-0,014*	4,9-0,015*	2-4
Рентгенів-ське (R)	Фотонне, ЕМВ (довжина хвилі 6-0,01 нм)	300000 км/с	0,001-1 МеВ	50- 0,028*	52-0,03*	1-2

* - коефіцієнт ослаблення енергії фотонів (масовий коефіцієнт передачі енергії )

Іонізуючі випромінювання мають ряд загальних властивостей, два з яких – здатність, проникати через матеріали різної товщини й іонізувати повітря і живі клітки організму.

Іонізуючі випромінювання, проходячи через різні речовини, взаємодіють з їхніми атомами і молекулами. Така взаємодія приводить до порушення атомів і вириванню окремих електронів з електронних оболонок нейтрального атома. У результаті атом, позбавлений одного чи декількох електронів, перетворюється в позитивно заряджений іон – відбувається іонізація. Електрони, що втратили в результаті багаторазових зіткнень свою енергію, залишаються вільними чи приєднуються, до якого-небудь нейтрального атома, утворити негативно заряджені іони. Таким чином, енергія випромінювання при проходженні через речовину витрачається в основному на іонізацію середовища. Число пар іонів, створюваних іонізуючим випромінюванням у речовині на одиниці шляху пробігу, називається питомою іонізацією, а середня енергія, затрачувана іонізуючим випромінюванням на утворення одні пари іонів, – середньою роботою іонізації.

В міру просування у середовище заряджена частка утрачає свою енергію. Відстань, пройдена часткою від місця утворення до місця втрати нею надлишкової енергії, називається довжиною пробігу.

Мимовільний розпад радіоактивних ядер супроводжується іонізуючим випромінюванням. Кожен радіонуклід (радіоізотоп) розпадається зі своєю швидкістю.

Небезпека, викликана дією радіоактивного випромінювання на організм людини, буде тим більшою, чим більше енергії передасть тканинам це випромінювання. Кількість такої енергії, переданої організму, або поглинутої ним, називається дозою.

Розрізняють експозиційну, поглинуту та еквівалентну дозу іонізуючого випромінювання. Ступінь іонізації повітря оцінюється за експозиційною дозою рентгенівського або гамма-випромінювання.

Експозиційною дозою (Х) називається повний заряд іонів одного знака, що виникають у малому об’ємі повітря при повному гальмуванні всіх вторинних електронів, утворених фотонами, до маси повітря в цьому об’ємі. Одиницею вимірювання експозиційної дози є кулон на 1кг (Кл/кг). Позасистемна одиниця – рентген (Р). Експозиційна доза характеризує потенційні можливості іонізуючого випромінювання.

Біологічна дія іонізуючих випромінювань на організм людини, в першу чергу, залежить від поглинутої енергії випромінювання.

Поглинута доза випромінювання (Д) – це фізична величина, яка дорівнює співвідношенню середньої енергії, переданої випромінюванням речовини в деякому елементарному об’ємі, до маси речовини в ньому. Одиниця вимірювання поглинутої дози – грей (Гр). Застосовується також позасистемна одиниця – рад.

Однак, поглинута доза не враховує того, що вплив однієї і тієї самої дози різних видів випромінювань на окремі органи і тканини, як і на організм в цілому, неоднаковий. Тому для порівняння біологічної дії різних випромінювань при вирішенні задач, пов’язаних із радіаційним захистом, введено поняття еквівалентної дози в органі або тканині, величина якої визначається як добуток поглинутої дози в окремому органі або тканині на радіаційний зважуючий фактор, величина якого залежить від відносної біологічної ефективності іонізуючого випромінювання. Одиниця еквівалентної дози в системі СІ – зіверт (Зв). Позасистемна одиниця еквівалентної дози – бер.

Для оцінки можливих наслідків опромінення організму людини з урахуванням радіаційної чутливості окремих органів і тканин тіла людини введено поняття ефективної дози (Е),яка визначається як сума добутків еквівалентних доз у тканинах і органах на відповідні тканинні зважуючі фактори.

Дія радіоактивного випромінювання на організм людини полягає у внесенні в нього певної енергії, що призводить до руйнування біологічних структур. Опромінення може бути зовнішнім або внутрішнім.

Зовнішнє – це опромінювання, яке біологічний об’єкт одержує від зовнішніх джерел випромінювання. Внутрішнє – це результат опромінювання продуктами розпаду радіонуклідів, що потрапляють в організм людини з їжею, з повітрям при диханні, з димом тощо. В результаті іонізації живої тканини відбувається розрив молекулярних зв’язків і зміна хімічної структури різних сполук, що у свою чергу, призводить до загибелі клітини. Порушення біологічних процесів можуть бути оборотними, коли нормальна робота клітин опроміненої тканини повністю відновлюється, або необоротними, що ведуть до ураження окремих органів або всього організму і виникнення променевої хвороби.

Радіація за своєю природою є шкідливою для життя. Малі дози опромінювання можуть «запустити» не до кінця ще визначений ланцюг подій, які приводять до раку або до генетичних ушкоджень.

Доза 60 Гр (6000 рад) призводить до того, що смерть, як правило, настає протягом декількох годин або діб. Якщо доза опромінення перевищує 60 Гр, людина може загинути під час опромінення. Репродуктивні органи та очі мають особливо високу чутливість до опромінення. Одноразове опромінення сім’яників при дозі лише 0,1 Гр (10 рад) призводить до тимчасової стерильності чоловіків, доза понад 2 Гр (200 рад) може призвести до сталої стерильності (чи на довгі роки). Яєчники менш чутливі, але дози понад 3 Гр (300 рад) можуть призвести до безпліддя.

Очі людини уражаються при дозах 2…5 Гр (200…500 рад). Небезпека радіоактивних елементів для людини визначається здатністю організму поглинати та накопичувати ці елементи. Тому при потраплянні радіоактивних речовин у середину організму уражаються ті органи та тканини, у яких відкладаються ті чи інші ізотопи. Ступінь небезпеки залежить від швидкості виведення радіоактивних речовин з організму.

Розрізняють дві форми променевої хвороби – гостру і хронічну. Гостра форма виникає в результаті опромінювання великими дозами протягом короткого проміжку часу. Хронічні ураження розвиваються в результаті систематичного опромінювання дозами, які перевищують гранично допустимі.

Рак – хронічне захворювання, найбільш серйозне з усіх наслідків опромінювання людини, виникає при дії малих доз. Ймовірність захворіти на рак прямо пропорційна дозі опромінювання. Серед ракових захворювань посідають лейкози. Вони викликають загибель людей в середньому через 10 років з моменту опромінювання.

Радіаційна безпека регламентується такими документами – «Норми радіаційної безпеки України» НРБУ-97 та «Основні санітарні правила роботи з радіоактивними та іншими іонізуючими речовинами» ОСП-72/87.

Систему дозових меж і принципів їх застосування наведено в НРБУ-97, де передбачено три категорії людей, які ризикують зазнати опромінення:

• категорія А – персонал, що професійно працює з радіоактивними речовинами;

• категорія Б – особи, що безпосередньо не працюють з радіоактивними речовинами, але за умовами розміщення їх робочих місць або проживання можуть потрапити під дію опромінювання;

• категорія В – інше населення країни.

Заходи захисту від іонізуючого випромінювання:

• захист від зовнішніх джерел випромінювання;

• попередження розповсюдження радіонуклідів у робочому приміщенні і довкіллі;

• відповідне планування та підготовка приміщень;

• організація необхідного радіаційного контролю;

• забезпечення необхідних умов транспортування радіоактивних речовин, збір та захоронення радіоактивних відходів;

• використання засобів індивідуального захисту.

´ Питання для самоконтролю

1. Яка природа та види іонізуючих випромінювань?

2. Які основні характеристики радіоактивного випромінювання?

3. У чому полягає небезпека іонізуючого випромінювання?

4. Які можливі біологічні порушення організму людини в залежності від поглинутої дози?

5. Яка система дозових меж наведена в НРБУ-97?

6. Які Ви знаєте засоби та заходи захисту від зовнішнього опромінення?

7. Які Ви знаєте засоби та заходи захисту від внутрішнього опромінення?

& Прочитайте

Л-8, с.210…222; Л-9, с.142…146; Л-10, с.98…103

% Увага

У промисловості та й побуті масово застосовуються прилади, різноманітне обладнання та пристрої, робота яких пов’язана з використанням та утворенням електромагнітного випромінювання різних частот – від звукових хвиль до електромагнітних хвиль оптичного діапазону. Робота персоналу по обслуговуванню обладнання, а також осіб, які знаходяться поруч з обладнанням, пов’язана з впливом цього випромінювання на організм людини, тому потребує спеціального захисту.