- •Радиационная медицина Минск 2009
- •Предисловие
- •Список сокращений
- •Некоторые множители и приставки для образования кратных, дольных единиц и их наименование
- •Соотношение между единицами си и внесистемными единицами в области ионизирующих излучений
- •Глава 1. Основы действия ионизирующих излучений.
- •1.1. Физические основы радиационной медицины.
- •Характеристика основных видов ионизирующего излучения
- •Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения
- •Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы (wt)
- •Соотношение между системными и внесистемными единицами доз
- •1.2. Действие ионизирующих излучений на биологические объекты.
- •Прямое и косвенное действие ионизирующих излучений. Радиолиз воды. Кислородный эффект
- •Действие ионизирующих излучений на белки
- •Действие ионизирующих излучений на нуклеиновые кислоты
- •Действие ионизирующих излучений на липиды
- •Действие ионизирующего излучения на углеводы
- •Реакция клеток на облучение (биологическая стадия)
- •Глава 2. Уровни облучения населения.
- •2.1. Радиационный фон Земли.
- •Средняя доза облучения от естественных источников
- •Содержание урана, тория и радия в породах и почвах
- •Основные источники радона
- •Источники радона в атмосфере Земли и их интенсивность
- •Действие изолирующих покрытий на стенах на уменьшение интенсивности эксгаляции радона
- •Удельный вес источников радона в типичном доме
- •Меры, направленные на снижение концентрации радона в воздухе помещений:
- •Дозы облучения за счет радона
- •Мощность дозы в некоторых органах и тканях при постоянной ингаляции воздуха с концентрацией радона 37 Бк/м3 при дыхании 13,8 л/мин
- •Медицинские последствия облучения радоном
- •Риск возникновения рака легких у населения (число случаев на 1000 человек) в сопоставлении с концентрацией радона
- •Содержание к-40 в окружающей среде
- •Средняя удельная активность k-40 и Rb-87 в органах и тканях взрослого мужчины и создаваемые годовые эквивалентные дозы
- •Техногенно измененный радиационный фон
- •Радиационные нагрузки при медико-диагностических рентгеновских обследованиях
- •Удельная активность Ra-226 и Th-232 в различных стройматериалах (Бк/кг)
- •Сравнительная оценка общего ущерба здоровью от ядерного и угольного топливного циклов (ятц и утц), отнесенная к выработке 1 гВт*год
- •Лучевая нагрузка при профессиональном облучении
- •Годовая подушная эффективная доза в 2000 году от естественных и антропогенных источников
- •2.2. Формирование дозовых нагрузок на население Республики беларусь после катастрофы на Чернобыльской аэс.
- •Динамика ежесуточного выброса радиоактивных веществ в атмосферу из аварийного блока чаэс (без радиоактивных благородных газов)
- •Важнейшие радионуклиды, выброшенные в окружающую среду в результате катастрофы на чаэс
- •Зависимость объемной активности молока от степени поверхностной активности по цезию-137
- •Задержка в легких частиц разной дисперсности
- •Значения коэффициентов всасывания в желудочно-кишечном тракте химических элементов
- •Значения мощности экспозиционной дозы (мР/ч) в некоторых населенных пунктах непосредственно после катастрофы на чаэс
- •Нормируемые величины содержания цезия-137 в некоторых продуктах питания (Бк/кг) в различные периоды после аварии на чаэс
Глава 2. Уровни облучения населения.
2.1. Радиационный фон Земли.
Ионизирующие излучения от природных источников, а также от радионуклидов, рассеянных в биосфере в результате деятельности человека, создают радиационный фон (РФ). РФ воздействует на все население земного шара, в настоящее время имеет относительно постоянный уровень. В прошлом он неоднократно претерпевал резкие изменения.
РФ имеет 2 составляющих:
естественный РФ;
техногенно измененный РФ.
Оба компонента РФ участвуют в формировании эффективных доз облучения человека как за счет внешнего, так и за счет внутреннего облучения.
Естественный радиационный фон (ЕРФ) — совокупность ионизирующих излучений от естественных источников внеземного и земного происхождения. Все живые организмы постоянно подвергаются воздействию ионизирующего излучения, которое всегда существовало в природе. Подушная эффективная доза за год во всем мире, создаваемая естественными источниками излучения, составляет 2,4 мЗв (табл. 2-1). Однако индивидуальные дозы распределены в широком диапазоне: в любой большой популяции около 65 % людей будет иметь годовые эффективные дозы 1–3 мЗв, около 25 % — меньше 1 мЗв и 10 % — больше 3 мЗв.
Источником ионизирующих излучений внеземного происхождения является первичное космическое излучение, которое в окрестности Земли состоит из галактического космического излучения (генерированного в еще точно не известных, но удаленных от Земли объектах) и солнечных космических лучей. Средняя энергия космических частиц около 108–109 эВ. Первичное космическое излучение состоит в основном из протонов (90 %) и альфа-частиц; встречаются ядра лития, бериллия, бора и другие. Поток электронов составляет около 1,5 % потока всех космических частиц; позитронов в 5 раз меньше; в небольшом количестве обнаружены также гамма-кванты.
Таблица 2-1
Средняя доза облучения от естественных источников
Источник |
Глобальная средняя годовая эффективная доза, мЗв |
Типичный диапазон, мЗв |
Внешнее облучение: космическое облучение гамма-излучение земного происхождения |
0,4 0,5 |
0,3–1,0 0,3–0,6 |
Внутреннее облучение: вдыхание (главным образом радона) поступление с пищей |
1,2 0,3 |
0,2–10 0,3–0,8 |
Всего |
2,4 |
1–10 |
Магнитное поле Земли заметно влияет на первичное излучение, препятствуя вхождению в атмосферу низкоэнергетических частиц. В магнитном поле Земли существуют «ловушки», являющиеся естественным резервуаром для накопления заряженных частиц (в основном протонов и электронов). Такие зоны называют радиационными поясами Земли.
Первичное космическое излучение взаимодействует (а, точнее, поглощается) с атмосферой, в результате чего формируются вторичное космическое излучение (которое состоит из ионов, протонов, нейтронов, мюонов, электронов и фотонов) и космогенные радионуклиды, воздействующие на человека.
Интенсивность вторичного космического излучения зависит от толщины атмосферы: космическое излучение на уровне моря примерно в 100 раз менее интенсивно, чем на границе атмосферы и состоит в основном из мюонов; Северный и Южный полюса получают больше ионизирующих излучений, чем экваториальные области (за счет магнитного поля Земли).
При воздействии космических лучей на атмосферу, в ее верхних слоях происходят различные ядерные реакции, в результате чего образуются космогенные радионуклиды. Основное значение из них имеют: тритий (Н-3), С-14, Р-32, S-35, Be-7, Na-22 и Na-24.
Естественные источники ионизирующего излучения земного происхождения представлены радионуклидами 2-х групп:
А. Радионуклиды, входящие в радиоактивные ряды.
Б. Радионуклиды, не входящие в радиоактивные ряды.
А. Радионуклиды радиоактивных рядов
Радиоактивный ряд — это последовательность радионуклидов, образующихся в результате альфа- или бета-распада предыдущего элемента. Наиболее долгоживущие изотопы называются начальными для каждого из радиоактивных рядов.
Существует 4 радиоактивных ряда и, соответственно, 4 их родоначальника:
ториевый ряд: наиболее долгоживущий изотоп – торий-232 (Th-232), период полураспада — 1.4∙1010 лет;
2 урановых ряда:
а) наиболее долгоживущий изотоп – уран-238 (U-238), период полураспада — 4.5∙109 лет (рис.2-1);
б) наиболее долгоживущий изотоп – уран-235 (U-235), период полураспада — 7∙108 лет;
нептуниевый ряд: наиболее долгоживущий изотоп – нептуний-237 (Np-237), период полураспада — 2.2∙106 лет.
Из сравнения периодов полураспада родоначальников радиоактивных рядов со временем существования Земли видно, что в настоящий момент Th-232 почти весь сохранился, U-238 распался лишь частично, а U-235 распался большей частью (т. е., в настоящий момент в земной коре U-238 больше, чем U-235 в 140 раз), изотоп Np-237 распался практически весь. В процессе превращения этих элементов в качестве промежуточных продуктов распада образуются радиоактивные изотопы радия, радона, полония, висмута, свинца, которые формируют значительную дозу облучения человека. Уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации
Таблица 2-2