3 Радиоактивность. Количественная характеристика радиации. Контроль и защита, утилизация.

Ионизирующие излучения – излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию ионов (электрически заряженных частиц) разных знаков из электрически нейтральных атомов и молекул.

Виды ионизирующего излучения

1. Корпускулярные (a,b,n)

2. Электромагнитные(g, рентген) – способные при взаимодействии с веществом создает в нем заряженные атомы и молекулы – ионы:

a-частицы – поток ядер He c E = 3-9 МэВ, их пробег в воздухе 8-9 см, а в легкой биологической ткани несколько десятков мкм. Низкая проникающая способность, высокая удельная ионизация (на 1см пути в воздухе несколько десятков пар ионов).

b-частицы – поток электронов или позитронов со скоростью ў С (свет в вакууме), Е = 0,0005-3,5 МэВ, max пробег в воздухе =1800см, в биологических тканях 2,5 см. Ионизирующая способность: несколько десятков пар ионов на 1 мм пробега. Большая проникающая способность, чем a-частиц.

n-частицы – проникающая способность зависит от энергии и состава вещества, с которыми они взаимодействуют.

g-лучи – большая проникающая способность и малое ионизирующее действие. Е = 0,001-3 МэВ.

рентген – Е = 1 кэВ – 1 МэВ – электромагнитное излучение при бомбардировке вещества потоком электронов за счет перехода электронов вещества (тормозное и характеристическое излучение).

Активность радионуклида (А) – мера радиоактивности – это величина, которая характеризует источник и показывает число происходящих в нем распадов в единицу времени (это косвенная характеристика количества радиоактивного вещества в любом веществе). Единица активности – беккерель, равный одному распаду в сек.

Экспозиционная, поглощенная и эквивалентная доза, их мощность

Количественную оценку действия ИИ в среде производят по значению дозы излучения.

За единицу активности радиоактивного препарата в СИ принимают распад в сек (расп/с) = 1Бк (1 беккерель).

Внесистемной единицей активности является кюри (Ku) – активность

10 препарата, в котором в 1с происходит 3,7•10 распадов ядер атомов.

1 мKu = 1•10 расп/с; 1 мкKu = 3,7•10 расп/с

1 Бк = 0,27 нKu

Различают экспозиционную, поглощенную и эквивалентную дозу.

Для характеристики дозы по эффекту ионизации применяют экспозиционную дозу рентгеновского и g-излучений, которая равна заряду заряженных частиц одного знака, образовавшихся в единице массы атмосферного воздуха под действием ионизирующего излучения:

Q

Д эксп. = ---

m

где Q – заряд одного знака, образованный при поглощении gили рентгеновского излучения в воздухе массой m.

Единицей Д эксп. g- и рентгеновского излучения является кулон, деленный на кг (К/кг), а внесистемной единицей является рентген (1 Р – доза, которая в 1 см.куб. сухого воздуха при нормальных условиях производит ионы, несущие заряд каждого знака в одну электростатическую единицу.)

Экспозиционная доза (К/кг•с или Р/с), отнесенная к единице времени, называется мощностью экспозиционной дозы.

Д эксп.

Р эксп. = -------, где t- время облучения

t

Поглощенная доза – основная дозиметрическая величина. Равна отношению средней энергии dw, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

dw E

Д погл. = ---- или Д погл. = ---

dm m

Единица поглощенной дозы – 1 рад = 0,01 Дж/кг, в системе СИ единица поглощенной дозы – грей.

1 Гр = 100 рад

Величина Д погл. зависит от свойств излучения и поглощающей среды.

Д погл.

Мощность поглощенной дозы Р погл. = -------

t

Одинаковая поглощенная доза различных видов излучения вызывает в единице массы биологической ткани различное биологическое действие.

Поэтому введено понятие эквивалентной дозы Д экв., равной произведению поглощенной дозы Д погл. на коэффициент качества КК данного вида излучения в данном элементе объема биологической ткани:

Д экв. = Д погл.•КК•КР или Н = Д погл.•КК

КК показывает эффективность данного вида излучения по отношению к рентгеновскому излучению с Е = 250 кэВ; (меняется от 1 для g-излучения до 10 у a-частиц (10 МэВ) и 20 у тяжелых ядер отдачи).

КР – коэффициент распределения, используемый при расчете ПДП (предельно допустимых поступлений) изотопов (кроме Ra-226), в настоящее время принят = 5 при расчете дозы a- и b-излучений и = 1 при расчете дозы g-излучения.

Д экв. (Н) введена для оценки радиационной опасности хронического облучения. Ионизирующее излучение произвольного состава при значении Д экв. за календарный год не более 5 ПДД.

ПДД – предельно допустимая доза – такое наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы (для категории А облучаемых лиц) за календарный год, при котором равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Единица Д экв. = бэр; 1 бэр = 0,01 Дж/кг, а в системе СИ – зиверт (Зв); 1 Зв = 100 бэр.

Мощность эквивалентной дозы «Н» – это отношение приращения эквивалентной дозы dH за интервал времени dt к этому интервалу времени.

. .

H = dH/dt [H] = бэр/с или Зв/с

Действие ионизирующего излучения на человека

Механизм: ионизация и возбуждение атомов и молекул, их диссоциация (разрыв химических связей), образование свободных радикалов Н и ОН, обладающих высокой активностью.

Радикалы вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и другой биологической ткани, нарушая все биохимические процессы в организме, что приводит к нарушению обменных процессов, замедлению и прекращению роста ткани, возникновению новых химических соединений, не свойственных организму токсинов. Нарушаются отдельные функции организма и организм в целом – лучевая болезнь.

Допустимые уровни регламентируются «Нормами радиационной безопасности НРБ-76/87» и «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующий излучений ОСП 72/87».

В целях недопущения контакта человека с загрязненными радиоактивными веществами почвами и водой последние должны быть удалены или захоронены. Наиболее безопасными в экологическом и гигиеническом отношении считаются два способа захоронения:

1. Захоронение в изолированном виде, при котором вещество переводится в стекловидное состояние, перемешивается с цементом и заключается в контейнеры, выдерживающие большие давления, а затем сбрасывается на большие глубины.

2. Захоронение в разбавленном виде, при котором в море сбрасываются предварительно разбавленные радиоактивные отходы.

Контроль за содержанием радиоактивных элементов в воде, атмосфере и почвах осуществляется с помощью специальных приборов – дозиметров (дозиметрический контроль), которые измеряют уровень радиоактивного загрязнения. При малых радиоактивных загрязнениях исследуемые образцы могут подвергаться специальной обработке для повышения содержания радиоактивного препарата (концентрирование).

Билет 5