47. Физические процессы взаимодействия альфа и бета- частиц с веществом.

См.11,20

Альфа-частицы. Им присущи оба вида взаимодействия: неупругое взаимодействие альфа-частиц с орбитальными электронами( следствие такого взаимодействия- ионизация и возбуждение атомов); упругое рассеяние альфа-частиц на атомных ядрах. Поскольку альфа-частица положительно заряжена, то при упругом взаимодействии с ядром возникают кулоновские силы и частица отталкивается, изменяя направление своего движения; неупругое взаимодействие с атомными ядрами наблюдается, если альфа-частица обладает достаточной энергией для преодоления кулоновских сил взаимодействия( тогда она проникает в ядро). При этом образуется промежуточное ядро, которое распадается с испусканием заряженных частиц, нейтронов или гамма- квантов. На практике это явление используется для получения нейронов в радиоизотопных источниках по реакции ₄⁹Ве+ ₂⁴Не=¹²₆С+ ¹₀n.

Источником альфа-частиц служит полоний, а мишенью- бериллий. Таким образом получают полоний- бериллиевый Po(Be), плутоний- бериллиевый Pu(Be) и радий- бериллиевый Ra(Be) источники нейронов. Характерная особенность таких источников нейтронов- отсутствие гамма- излучения.

Бета-частицы. При взаимодействии бета-частиц с веществом тоже наблюдаются все варианты взаимодействия. Следовательно неупругое взаимодействие с орбитальными электронами- ионизация и возбуждение атомов и молекул среды. При этом бета-частица расходует свою энергию до тех пор, пока общий запас энергии не уменьшится до такой степени, что частица теряет ионизационную способность. Может наблюдаться и электрическое взаимодействие бета-частиц с орбитальными электронами. Бета-частица, отталкиваясь от отрицательно заряженных электронов, изменяет направление своего движения.

Неупругое рассеяние бета-частиц на атомных ядрах наблюдается, если бета-частица имеет высокую энергию, а поглотителем служит материал большой плотности. При этом бета-частица тормозиться в электрическом поле ядра и теряет часть своей энергии. Следствие такого взаимодействия- возникновение тормозного, т.е. электромагнитного, излучения. Интенсивность тормозного излучения определяется энергией бета-частиц и атомным номером поглотителя. В практике такой вариант взаимодействия используется для получения рентгеновского излучения в рентгеновской трубке.

Упругое взаимодействие бета-частиц с атомными ядрами наблюдается в результате притяжения бета-частиц к положительно заряженным ядрам атомов( электрическое взаимодействие). Следствие такого взаимодействия- изменения направления движения частиц. Вследствие значительного рассеяния бета-частиц в веществе истинная длина пути в 1,5…4 раза больше их пробега, т.е. путь бета-частиц всегда больше чем пробег.

48. Закон ослабления бета-излучения и применения его в радиометрии и при организации радиационной защиты.

См.7

Непрерывное энергетическое распределение бета-частиц, испускаемых радиоактивными веществами, и рассеяние электронов при прохождении через вещество приводит к тому, что ослабление пучка бета-частиц, идущих от источника к детектору, носит характер, близкий к экспоненциальному закону. N=Noe-μd Где N –число бета частиц, поступающих через слой поглотителя толщиной d(см);No-число бета-частиц, поступающих за 1 с на поверхность поглотителя площадью 1см2 e-основание натур. логарифмов e=2,72; μ-линейный коэфф. ослабления излучения., характеризующий относительное ослабление интенсивности потока бета-частиц после прохождения слоя поглотителя толщиной 1см.

49. Теории, объясняющие механизм биологического действия ионизирующих излучений Существует немало теорий, объясняющих биологические эффекты ионизирующих излучений. В первую очередь к ним относятся представления о прямом и непрямом действии радиации и теория мишени.

Прямое и непрямое действие излучений.

В основе изменений, вызываемых ионизирующими излучениями в биологических системах, лежат два основных механизма:

1. Прямое действие, при котором молекула испытывает изменения непосредственно от излучения при прохождении через нее фотона или частицы.

2. Непрямое, или косвенное, когда молекула получает энергию, приводящую к ее изменениям, при взаимодействии с другой молекулой либо продуктами, возникшими в результате прямого действия излучения.

Теория мишени(принцип мишени), теория, согласно которой в биологических объектах имеются особо чувствительные объемы — “мишени”, поражение которых приводит к поражению всего объекта. Одна из первых теорий биологического действия ионизирующих излучений, сформулированная в 20—30-х гг. 20 в. Большой вклад в развитие теории мишени внес Н. В. Тимофеев-Ресовский. Дискретная природа излучений и их взаимодействий с веществом позволяет, особенно в случае ионизирующих излучений, исходить из представлений об “обстреле” вещества частицами различных энергий (фотоны, быстрые электроны и др.), а в связи с этим — из принципа попадания и “мишени”. Теория мишени может быть приложима и к объяснению механизмов воздействия на живые организмы токсических химических веществ. Однако теория мишени не является универсальной и не объясняет всех биологических эффектов, возникающих под действием ионизирующих излучений. 

Теория липидных радиотоксинов (первичных радиотоксинов и цеп­ных реакций). Эта теория была предложена в 50-е годы Б. Н. Тарусовым, Ю. Б. Кудряшовым, Н. М. Эмануэлем. Они показали, что уже в первые часы после облучения в тканях животных образуются ве­щества, которые при последующем введении их интактным живот­ным вызывают гемолиз. Идентификация веществ установила их липидную природу, что дало основание назвать их липидными радио­токсинами (ЛРТ). Липидные радиотоксины представляют собой лабильный комп­лекс продуктов окисления ненасыщенных кислот, гидропероксидов, альдегидов, эпоксидов и кетонов. Они вызывают не только гемолиз, но и другие реакции, характерные для лучевого поражения: тормо­жение клеточного деления, нарушение кроветворения, поврежде­ние хромосомного аппарата и др.

50. Организация животноводства в условиях радиоактивного загрязнения. На начальном этапе после радиоактивного загрязнения территорий делают предварительные краткосрочные прогнозы. После уточнения радиационной обстановки и радионуклидных выпадений делают более точный долговременный прогноз.На его основе определяют возможность дальнейшего производства продукции на пострадавших территориях и разрабатывают технологию ведения хозяйства с учетом реальных особенностей. Для прогноза накопления радионуклидов в продукции животноводства определяющим фактором явл. степень загрязненности кормов. Другие важнейшие показатели – биологическая доступность и способность каждого из радионуклидов мигрировать по пищевым цепочкам, характеризующаяся коэффициентами их переходов на в корма и организм животных.Большое значение имеет возраст животного, потребляющего радиоактивный корм: молодые гораздо более активно накапливают радионуклиды. У высокопродуктивных животынх коэф перехода радионуклидов в из кормов в организм, как правило, ниже, чем у низкопродуктивных.

Использование загрязненных кормовых угодий следует рассматривать в тесной связи с радиационной обстановкой на сенокосах и пастбищах. При выпадении короткоживущих, долгоживущих радионуклидов или их смесей она может существенно различаться.

Животных переводят на стойловое, безвыгул. содержание в помещения с наименьшим радиоактиыным загрязнением. Жив. кормят кормами из существующих запасов, а также привезенными с чистых территорий. Из рациона исключают корма с загрязнением выше допустимого уровня. Если не удастся организовать регулярную дойку лактирующим жив., то следует сократить раздачу сочных кормов .В зимних условиях рекомендуется концентратный тип кормления. К подстилке предъявляются те же требования.

В перв.4-6нед. после выпад. радиоактивн. осадков особую опасность представляют изотопы йода и прежде всего йод 131 – осн. Источник загрязнения кормов и молока животных, поэтому рекомендовано давать препараты блокирующие щитовидную железу. Введение в рацион жив. KI позволяет снизить выделение радиоактивн йода с молоком и его содержание в щитовидной железе жив.

После прекращения радиоактивн выпадения в хозяйствах следует оценить загрязненность с/х угодий и составить план землепользования с учетом плотности радиоактивных загрязнений с полей и пастбищных угодий.

Система обработки почв в зоне радиоактивного загрязнения направлена на снижение накопления радионуклидов в урожае, уменьшения эрозийных процессов и снижении времени воздействия излучения на работающих в поле. Внесение извести –эффективный прием снижения поступления Cs137 и Sr90 из почвы в растения и одновременного существенного увеличения урожайности. Внесение удобрений, с одной стороны , снижает накопление радионуклидов в продукции, а с другой –обеспечивает повышение урожайности сх культур.

51. Использование кормовых угодий. Нормирование радионуклидов в рационах животных. При масштабных радиационных загрязнениях окружающей среды радиоактивность загрязнения с/х угодий, кормов, животных и продукции животноводства относится к числу ведущих факторов, от которой зависит степень радиационной опасности ,масштабы мероприятий и затраты на ликвидацию последствий. В первый период прекращают пастьбу молочного скота. Животных переводят на стойловое, безвыгул. содержание в помещения с наименьшим радиоактивным загрязнением. Жив. кормят кормами из существующих запасов, а также привезенными с чистых территорий. Из рациона исключают корма с загрязнением выше допустимого уровня.

Второй период определяется как период некорневого загрязнения растений. Его продолжительность первый вегетационный период. В этот период на с/х угодьях проводят глубокую вспашку и др. мероприятия, напр.на снижение повторного загрязнения с/х продукции.

Система обработки почв в зоне радиоактивного загрязнения направлена на снижение накопления радионуклидов в урожае, уменьшения эрозийных процессов и снижении времени воздействия излучения на работающих в поле. Коренное улучшение- наиболее эффективный способ снижения поступления радионуклидов из почвы в луговые травы малопродуктивных естественных кормовых угодий. Необходимо производить подбор кормовых культур. Многолетние травы сенокосов и пастбищ отличаются наибольшей способностью аккумулировать Cs137 и Sr90 . Внесение извести –эффективный прием снижения поступления Cs137 и Sr90 из почвы в растения и одновременного существенного увеличения урожайности. Внесение удобрений, с одной стороны , снижает накопление радионуклидов в продукции, а с другой –обеспечивает повышение урожайности сх культур.

Третий период начинается со второго вегетационного периода после выпадений .Продолжительность его определяется радионуклидным составом выпадений: при выпадении Cs137, Sr90 он длится несколько десятков лет. В этот период проводятся мероприятия ,напр.на снижение миграционной способности радионукл .в корма и организм животного ,соблюдая правила направленные на снижение повторного загр. продукции радиоактивной почвой.

Траву кормовых угодий ,загрязненную короткожив. радионуклидами, можно использовать для производства сена и силоса и скармливать их не ранее чем через 1,5-2 мес.после заготовки.

При расчета средней допустимой концентрации (СПД) радионуклидов и предельно допустимого содержания (ПДС) водорастворимых форм радионуклидов в кормах и рационах животных исходят из предела годового поступления(ПГД) и производной от него величины-предела допустимого поступления (ПДП) их в рацион , определенного нормами радиационной безопасности(НРБ). При хроническом поступлении Cs137, Sr90 и I- 131 с кормом и водой ПДС их не должна превышать соответственно 37, 17 и 15 кБк\сут. Предельно допустимое содержание стронция-90 в суточном рационе дойных коров составляет 2,6 кБк. В пастбищный период концентрация цезия-137 в зеленой массе трав не должна превышать 185,0 Бк/кг, стронция-90 - 37 Бк/кг.