Лекція 2.Джерела іонізуючого випромінювання та насдідки їх дії на живі організми

План лекції

2.1.Основні відомості про іонізуюче випромінювання

2..2Природні джерела іонізуючих випромінювань ( ІВ).

2.3.Штучні джерела іонізуючих випромінювань ( ІВ).

2.4.Особливості впливу іонізуючих випромінювань на живі організми.

2.5.Наслідки дії іонізуючих випромінювань.

Питання для самостійної роботи

2.6. Вплив природної радіоактивності на еволюцію видів.

2.7. Радіаційна небезпека радону.

2.1.Основні відомості про іонізуюче випромінювання

Радіація (від лат. radiatio — випромінювання) — випромінювання, променевисилання, зокрема викидання частинок (або квантів) ядрами атомів деяких хімічних елементів. Радіоактивне випромінювання — один із видів іонізуючого випромінювання (поряд із космічними променями, рентгенівським випромінюванням). Людство постійно перебувало і перебуває під дією іонізуючих випромінювань, у тому числі й радіації. Іонізуюче випромінювання — фактор, який постійно супроводжував еволюцію людини.

Будь-який потік частинок, під час взаємодії якого із речовиною відбувається іонізація (утворюються електричні заряди протилежного знака), може називатися іонізуючими променями.

Повітря, яким ми дихаємо, є іонізованим: кожний 1 см³ повітря містить від 10³ до 10⁵ іонів (іон — електрично заряджена частинка, що утворюється при отриманні або втраті електрона атомом чи молекулою).. Ядра всіх ізотопів хімічних елементів утворюють групу нуклідів. Більшість нуклідів нестабільні, вони весь час перетворюються в інші нукліди. При кожному такому акті розпаду вивільнюється енергія, яка передається далі у вигляді випромінювання.

Іонізуючі випромінювання мають ряд спільних властивостей, два із яких:

- іонізуюча здатність – здатність створювати деяку кількість пар іонів у середовищі поширення;

- проникаюча здатність – здатність проникати в речовину на певну глибину Розрізняють дві групи випромінювань.

Фотонне ІВ – рентгенівське і гамма випромінювання, а також хвильова компонента космічного випромінювання ( яку називають непрямим ІВ). Джерелами гамма випромінювання є ядерні реакції і розпад багатьох радіоактивних речовин, γ-випромінювання являє собою надкороткохвильове електромагнітне випромінювання. За своїми властивостями воно наближається до рентгенівського, але має значно більшу швидкість і енергію. Його швидкість дорівнює швидкості світла (300 тис. км/с).

Джерелами рентгенівського випромінювання є різного виду апарати і прилади, які використовуються в медицині і для інших цілей ( аппаратура звязку,ЛЄП), а також Сонце.

Корпускулярне ІВ – це потік частинок з масою спокою ,відмінною від нуля, які утворюються при радіоактивному розпаді або ядерних перетвореннях . До нього належать потоки α-випромінювання , β-випромінювання,нейтронів та інші. .

Альфа випромінювання- це потік а частинок, які є ядрами атома гелію. Має позитивний заряд,найбільшу іонізуючу здатність і дуже малу проникаючу здатність. Швидкість α-випромінювання - 20 тис.км/с. У тканини організму людини вони проникають на частинку міліметра.

Бета випромінювання має негативний заряд, меншу іонізуючу і більшу проникаючу здатність ніж альфа промені. Швидкість β-випромінювання становить 200-300 тис. км/с. Проникаюча здатність в живих тканинах – до 2,5 см, у повітрі –до 18 м.

Нейтрони – елементарні частки, що не мають електричного заряду, із великою проникаючою здатністю через тіло людини і ще більш щільне середовище.У повітрі довжина пробігу- декілько сотен метрів. Нейтрони здатні перетворювати атоми стабільних елементів у радіоактивні.

Радіоактивні речовини розпадаються із певно визначеною швидкістю. Час, за який розпадається половина всіх атомів радіоактивного елемента, називається періодом напіврозпаду. Цей процес продовжується безперервно. За час, що дорівнює одному періоду напіврозпаду, залишаються незмінними кожні 50 атомів із 100, за наступний аналогічний період часу 25 з них розпадуться і так далі за експоненціальним законом. Кількість розпадів за секунду в радіоактивному зразку називається його активністю. Одиниця виміру активності речовини - Бк (беккерель): 1Бк=1розп/с. Несистемна одиниця активності - Ки (кюрі). Кюрі - це активність такої кількості речовини, в якій відбувається 3,7·10¹⁰ (37 млрд.) розпадів за секунду: 1Ки=3,7·10¹⁰Бк. Саме стільки розпадів випромінює 1 г радію за секунду.

Дія радіації спричиняє такі ефекти: тепловий (температурний); електричний; енергетичний; біологічний.

Тепловий ефект полягає у нагріванні речовини (підвищенні температури препарату, що опромінюється). Тепловий ефект оцінюють за зростанням температури, вимірюючи її у ⁰С.

Електричний ефект оцінюють за іонізуючою дією радіації. Кількісною характеристикою електричного ефекту, спричиненого дією радіації, є експозиційна доза випромінювання.

Експозиційна доза випромінювання чисельно дорівнює сумарному заряду іонів кожного знака окремо, який припадає на одиницю маси (1 кг) іонізованого радіацією повітря.

У Міжнародній системі одиниць фізичних величин (СІ) одиницею експозиційної дози випромінювання є кулон на кілограм (Кл/кг). Позасистемною одиницею експозиційної дози випромінювання є рентген(Р):

1Р=2,5810^-4Кл/кг. Експозиційна доза радіоактивного випромінювання дає загальне уявлення щодо кількості падаючої на об'єкти енергії радіоактивного випромінювання за час опромінення.

Енергетичний ефект, спричинений дією радіації, оцінюється за величиною енергії, що її отримує одиниця маси (1 кг) опроміненої речовини. Ця кількісна характеристика має назву поглиненої дози опромінення. Поглинена доза опромінення кількісно характеризує ступінь пошкодження об'єкта радіоактивним випромінюванням. У Міжнародній системі одиниць фізичних величин (СІ) одиницею поглиненої дози опромінення є грей (Гр). Один грей — це така поглинена доза опромінення, при якій 1 кг речовини отримує енергію радіоактивного випромінювання 1 джоуль:

1Гр=1Дж/кг=100рад. Одиниця поглиненої дози опромінення — грей — утворена від прізвища англійського вченого  століття Луї Гарольда Грея, якому вдалося встановити кількісні зв’язки між фізичними і біологічними наслідками іонізуючого опромінення.

Кількісну оцінку радіаційної небезпеки, пов’язану із хронічними захворюваннями людини внаслідок радіоактивного опромінення довільного складу, здійснюють, використовуючи для цього окрему характеристику—еквівалентну дозу опромінення.

У Міжнародній системі одиниць фізичних величин (СІ) одиницею еквівалентної дози опромінення є зіверт (Зв).

1Зв=100бер. Одиниця еквівалентної дози опромінення — зіверт — утворена від прізвища шведського вченого  століття Рольфа Максиміліана Зіверта, визнаного фахівця у галузі дозиметрії й радіаційної безпеки, за ініціативою якого по всьому світові була створена розгалужена мережа станцій спостереження за радіоактивним забрудненням навколишнього природного середовища.

Зверніть увагу! 1) Еквівалентна доза опромінення (у зівертах) є основною характеристикою при оцінюванні небезпеки, котра проявляється у вигляді викликаних радіацією хронічних хвороб людини. 2) На практиці вважають, що шкода організму людини, заподіяна -опроміненням дозою 1 Зв, спричиняється джерелом радіації з експозиційною дозою випромінювання 100 рентген (за умови, що ця радіація повністю поглинається організмом). Виходячи із такого припущення, вважається, що

1 Зв = 100 бер (1 бер — біологічний еквівалент рентгена).

Різні частини тіла людини (органи, тканини) мають різну чутливість до іонізуючого опромінювання, й тому отримані різними органами і тканинами сумарні дози опромінення підраховують, помножуючи їх на коригуючі коефіцієнти (коефіцієнти радіаційного ризику). Суму всіх добутків еквівалентних доз опромінення на відповідні коефіцієнти радіаційного ризику називають ефективною еквівалентною дозою опромінення. Таким чином, ефективна еквівалентна доза відображає ефект опромінення для всього організму в цілому