Военная и экстремальная медицина 2 курс МДФ / ДЛЯ СТУДЕНТОВ ВиЭМ / ТЭС + МЗ / 5.3.1 Организация , цели и задачи РР, Р и ДК

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Военная кафедра

Утверждаю

Начальник военной кафедры кандидат биологических наук, доцент

«__»__________ 2012 г.

Военная и экстремальная медицина

учебно-методическое пособие для студентов

Тема 5.3 Средства радиационной разведки, радиометрического и

дозиметрического контроля

Занятие 5.3.1 Организация, цели и задачи радиационной разведки,

радиометрического и дозиметрического контроля

Учебная группа: студенты 3 курса медико-диагностического факультета

Обсуждена на заседании кафедры «__»________2012 г., протокол № ___

Гомель, 2012

1.Учебные и воспитательные цели. Учебные цели:

1.Изучить поражающие факторы ядерного оружия, их характеристику.

2.Закрепить практические знания по применению для оценки обстановки приборов радиационной разведки.

Воспитательные цели:

1.Формировать и развивать у студентов компетентность и психологическую уверенность при их дальнейшей работе как врача специалиста оценке радиационной обстановки, трактовке данных радиационной разведки и дозиметрического контроля.

2.Воспитывать у студентов чувство патриотизма, воинского долга, моральную и психологическую готовность к защите Отечества.

2.Вид занятия: практическое занятие.

З. Учебное время: 2 часа.

4.Место проведения занятия: учебная аудитория кафедры .

5.Учебные вопросы и расчет времени:

6.Учебно-материальное обеспечение: а) литература

2

1.Очаг ядерного поражения, его определение и характеристика. Характер поражения людей по видам и степеням тяжести.

2.Характеристика поражающих факторов аварий на радиационноопасных объектах

8.Контрольные вопросы из смежных дисциплин

1.Физика: физические основы ядерного распада, способы выделения ядерной энергии;

2.Общая химия: методы индикации химических веществ;

3.Медицинская и биологическая физика: устройство и принцип действия измерительных приборов;

9.После изучения вопросов данной темы студент:

1.Должен уметь:

Применять индивидуальное медицинское оснащение военнослужащего, средства профилактики и оказания помощи при воздействии ОВТВ и ИИ.

10. Учебные материалы Введение

Изучение их влияния на боеспособность военнослужащих, разработка мероприятий устраняющих или ослабляющих их неблагоприятные воздействия, является важнейшей задачей военной медицины. Кроме того, теоретические знания и практические навыки в этих вопросах в значительной мере необходимы и в мирное время, в случае развития чрезвычайных ситуаций (аварий) на радиационно-опасных объектах для врачей любой специальности.

Учебный вопрос №1. Поражающие факторы ядерного оружия, их характеристика.

Поражающими факторами ядерного взрыва являются: световое излучение, ударная волна, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности, электромагнитный импульс.

Световое излучение представляет собой поток ультрафиолетовых, инфракрасных и видимых лучей, на этот фактор используется 30% энергии взрыва. Источником светового излучения является огненный шар, состоящий

из раскаленных продуктов взрыва и воздуха, нагретый до температуры 8000100000С.

Основным параметром, определяющим поражающую способность светового излучения, является световой импульс (Uс)– количество световой энергии, падающей на 1м2 поверхности, перпендикулярной направлению световых лучей, за все время свечения. Световой импульс измеряется в джоулях на 1м2 (Дж/м2) или в калориях на 1см2 (кал/см2); 1 кал/см2 = 42 кДж/м2. Характер воздействия светового импульса зависит не только от

4

времени его действия, а также от плотности, теплопроводности, цвета и толщины материала, на который он воздействует.

Ударная волна представляет собой область значительного сжатия среды (воздуха, грунта, воды), распределяющейся от центра взрыва во все стороны. При наземных и воздушных ядерных взрывах в воздухе возникают воздушные ударные волны, в грунте и воде – сейсмовзрывные волны. На ее образование расходуется около 50% энергии взрыва. Максимальное давление

всжатой области (оно может достигать в центре взрыва миллиардов Паскалей (Па)), наблюдается на ее передней границе, называемой фронтом ударной волны. Перед фронтом ударной волны давление в воздухе равно атмосферному. Разность между давлением во фронте ударной волны и атмосферным давлением называется избыточным давлением во фронте ударной волны (∆ Рф). Чем мощнее взрыв, тем больше скорость и радиус действия ударной волны. При взрыве боеприпаса мощностью 20 кт, ударная волна проходит первый километр за 3 с, а мощностью 1 Мт за 0,5 с. поражающее действие ударной волны определяется избыточным давлением (∆ Рф), скоростным напором (∆ Рск), и временем действия избыточного давления. Скоростной напор – это динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха, следующим за фронтом волны (может достигать 100 м/с и более). Поражение ударной волной возникает в результате действия избыточного давления, которое воспринимается как резкий удар, и скоростного напора, который обладает метательным действием и может отбросить различные предметы на значительные расстояния.

Проникающая радиации представляет собой поток γ - лучей и нейтронов, испускаемых в окружающую среду при ядерном взрыве. На ее образование расходуется 5% энергии взрыва (кроме нейтронных боеприпасов). Гамма-излучение является потоком квантов коротковолнового электронного излучения, подобного рентгеновским лучам. Гамма-излучение распространяется со скоростью света, взаимодействуя с веществом, вызывает

внем появление свободных вторичных электронов и позитронов, которые и производят ионизацию среды.

Проходя через биологическую ткань, γ - квант и нейтрон ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав живых клеток, в результате чего нарушается нормальный обмен веществ и изменяется характер жизнедеятельности клеток, некоторых органов и систем организма, что приводит к возникновению специфического заболевания – лучевой болезни.

Эффект лучевого воздействия на организм зависит не только от поглощенной дозы и ее фракционирования во времени, но и в значительной степени от удельной ионизации данного вида излучения. Чем выше удельная ионизация, тем больше биологическое действие такого излучения, тем больше взвешивающий коэффициент данного вида излучения. Взвешивающий коэффициент показывает, во сколько раз биологическое действие данного вида излучения больше, чем β-, γ- или рентгеновского излучения, при одинаковой поглощенной дозе.

5

Радиоактивное заражение возникает в результате выпадения радиоактивных веществ (из облака ядерного взрыва) на него расходуется около 10% энергии взрыва. Источниками радиоактивного заражения при ядерных взрывах являются:

-продукты ядерного взрыва («осколочная» радиация);

-не разделившаяся (не участвовавшая в реакции деления) часть заряда;

-наведенная радиация, возникающая под воздействием нейтронов на элементы, входящие в состав грунта, материалов оболочки боеприпаса и т.д. Наведенная активность грунта вносит основной вклад в радиоактивное заражение местности. Радиоактивные продукты, поднимаясь с облаком взрыва, перемешиваются с частицами грунта и оседают на них, а затем постепенно выпадают, заражая местность в районе взрыва и по пути движения облака, образуя так называемый след облака. Большая часть радиоактивных осадков из облака взрыва выпадает в течение 10-20 часов, заражая воздух, земную поверхность, водные источники, материальные ценности и т.д.

Степень заражения местности оценивается уровнем радиации Р, измеряемым в рентгенах в час (уровень радиации – это мощность экспозиционной дозы на высоте 0,7 – 1 м над уровнем зараженной поверхности). Степень поражения личного состава на зараженной местности

врезультате внешнего облучения определяется величиной дозы радиации D, измеряемой в рентгенах, временем ее накопления и другими факторами (характером облучения, индивидуальными особенностями организма человека и т.д.).

Для характеристики зон радиоактивного заражения с учетом степени опасности пребывания в них личного состава пользуются дозами радиации от момента выпадения радиоактивных веществ до их полного распада D∞. Местность считается зараженной при уровне радиации более или равной 5 Р/час (Р = ≥ 5 Р/час). Принято выделять на зараженной местности зоны радиоактивного заражения.

Электромагнитный импульс (ЭМИ). Основными параметрами электромагнитного импульса, определяющими его поражающее действие является характер изменения напряженности электрического и магнитного полей во времени и величине максимальной напряженности поля (амплитуды импульса). Основная часть энергии ЭМИ приходится на частоты до 30 кГц.

Наиболее подвержены ЭМИ системы связи, сигнализации и управления. Предельную электрическую прочность оборудования этих систем без средств защиты к кратковременному воздействию ЭМИ можно считать равной 8 – 10 кВ.

Наиболее эффективным способом защиты от ЭМИ, радиоэлектронной аппаратуры в сооружениях, является применение электропроводящих (металлических) экранов.

Учебный вопрос №2. Виды ионизирующих излучений. Единицы измерения ионизирующих излучений. Методы обнаружения и измерения

6

ионизирующих излучений. Влияние ионизирующих излучений на организм человека.

2.1 Виды ионизирующих излучений.

Эффективность защиты от ионизирующего излучения в значительной степени зависит от знания его видов и свойств. Излучения разных видов оказывают неодинаковое воздействие на организм, что объясняется разной их ионизирующей способностью (ионизация - превращение атомов и молекул в положительно и отрицательно заряженные частицы-ионы).

Гамма-излучение - это электромагнитное излучение с малой длиной волны, по своей природе и свойствам не отличается от рентгеновских лучей, γ-излучение обладает сравнительно небольшой ионизирующей, но большой проникающей способностью, может пройти через человеческое тело, что представляет большую опасность для человека. Пробег в воздухе может достигать до 1,5 км. В качестве защиты от γ-излучения эффективно используются свинец, бетон или иные материалы с высоким удельным весом.

Бета-излучение - это поток электронов и позитронов, β-частицы обладают элементарным отрицательным зарядом. Они возникают в ядрах атомов при радиоактивном распаде и тотчас же излучаются оттуда. β- частицы могут проходить сквозь ткани организма на 1-2 см, пробег в воздухе до 1 метра. Для защиты от β-излучения, как правило, достаточно листа алюминия толщиной несколько миллиметров. При внешнем облучении β- частицами тела человека на открытых поверхностях кожи могут образовываться радиационные ожоги различной тяжести.

В случае поступления источников β-излучения в организм с пищей, водой и воздухом происходит внутреннее облучение организма, способное привести к тяжелому лучевому поражению.

Альфа-излучение - это поток тяжелых положительно заряженных частиц. При облучении человека α -частицы проникают лишь на глубину поверхностного слоя кожи, защититься от них можно листом обычной бумаги. Таким образом, в случае внешнего облучения защититься от неблагоприятного действия α -частиц достаточно просто и они, казалось бы, не представляют серьезной угрозы здоровью людей. Положение коренным образом меняется в случае поступления источников α -излучения в организм человека с пищей, водой или воздухом. В этом случае они будут чрезвычайно опасными облучателями организма изнутри.

Нейтроны - нейтральные, не несущие электрического заряда частицы - при оценке радиационной аварийной обстановки могут играть существенную роль. Нейтроны обладают высокой проникающей способностью. Отличительной особенностью нейтронного излучения является способность превращать атомы стабильных элементов в их радиоактивные изотопы, что резко повышает опасность нейтронного облучения. От нейтронного излучения хорошо защищают водородсодержащие материалы.

Вполне естественно, что все защитные мероприятия от воздействия ионизирующих излучений основаны на знании свойств каждого вида

7

излучения, характеристики их проникающей способности, особенностей эффектов ионизации.

2.2 Единицы измерения ионизирующих излучений.

В природе существует некоторое количество химических элементов, ядра атомов которых самопроизвольно превращаются в ядра других элементов. Эти превращения сопровождаются излучением, которое назвали ионизирующим излучением, а само явление распада ядер - радиоактивностью.

Различают стабильные (устойчивые) и радиоактивные изотопы. Первые, без внешнего воздействия, не претерпевают никаких превращений. Вторые все время превращаются в другие радиоактивные изотопы или стабильные элементы.

Число ядерных превращений (распадов) в единицу времени называют активностью. За единицу активности радиоактивного вещества в Международной системе единиц (система СИ) принят беккерель (Бк). Один беккерель соответствует одному распаду в секунду для любого радиоактивного вещества. На практике часто используется внесистемная единица активности - кюри (Ки). Один кюри - такое количество вещества, в котором за одну секунду происходит 37 миллиардов актов распада.

Для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или жилом помещениях, обусловленной воздействием рентгеновского или гаммаизлучения, используют экспозиционную дозу облучения. В СИ единица экспозиционной дозы - кулон на килограмм (Кл/кг). Однако на практике чаще используют внесистемную единицу - рентген (Р).

Мерой поражающего действия ионизирующих излучений является доза этих излучений.

Поглощенная доза - количество энергии ионизирующих излучений, поглощенное веществом, в пересчете на единицу массы. Поглощенная доза в системе СИ измеряется в греях (Гр). Внесистемная единица - рад. Поглощенной дозе 1 рад соответствует экспозиционная доза, примерно равная 1 Р, т. е. 1рад примерно = 1 Р.

При переходе от внесистемных единиц к системным исходят из следующих соотношений: 100 рад = 1 Гр.

Для количественного учета неблагоприятного воздействия различных видов излучения используется понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза (Дэкв.) определяется путем умножения поглощенной дозы (Дпог.) на коэффициент качества излучения, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма. Для рентгеновского, гамма- и бета-излучения коэффициент качества равен 1, а для альфа-излучения - 20. В системе СИ эквивалентная доза измеряется в

зивертах (Зв), внесистемная единица - бэр (биологический эквивалент

рада).

Для оценки степени опасности пребывания на загрязненной радиоактивными веществами территории необходимо знать мощность дозы излучения на том или ином ее участке. Под мощностью дозы понимают

8

величину дозы, отнесенную к единице времени. Единицы мощности дозы грей в секунду (Гр/сек) и внесистемная - рад в час (рад/час).

1 рад/час =2,77 10-6 Гр/сек.

Степень загрязнения радиоактивными веществами местности (почвы) и различных объектов внешней среды оценивается активностью в Бк или Ки.

Мощность дозы естественного радиоактивного фона на территории РБ составляет 0,01-0,02 мР/ч (10-20 мкР/ч).

2.3 Методы обнаружения и измерения ионизирующих излучений.

Для обнаружения и измерения ионизирующих излучений – и дозиметрического контроля используются приборы, в которых ионизирующие излучения обнаруживаются по тем эффектам, которые проявляются при их взаимодействии с веществами.

Различают следующие методы обнаружения:

физические методы: ионизационный, сцинтилляционный, люминесцентный, использование полупроводников.

химические методы: фотографический, использование химических

систем.

биологические методы: выживаемость живых организмов, изменение химизма тканей, изменение морфологии тканей.

Ионизационный метод – в основе метода лежит явление ионизации газа в камере при воздействии ионизирующего излучения с веществом. Для измерения используется явление электропроводности ионизированного газа. Метод используется в приборах для измерения плотности потоков частиц (пропорциональные счетчики, счетчики Гейгера-Мюллера), для измерения мощности дозы (ДП-5В) и дозы излучения (ионизационные камеры).

Сцинтилляционный метод – основан на регистрации вспышек света, возникающих при взаимодействии излучения с некоторыми веществами (антраценом, стильбеном, сернистым цинком и др.) Метод используется в приборах предназначенных для измерения плотности потоков фотонов и частиц.

Люминесцентный метод – основан на том, что под действием ионизирующих излучений в некоторых твердотелых изоляторах (кристаллах, стеклах) носители электрических зарядов (электроны, и «дырки») изменяют свое положение. Это может отражаться в изменении оптических свойств (цвет, оптическая плотность), в появлении способности к люминесцентному возбуждению при воздействии видимого и ультрафиолетового света –

радиофотолюминесценции. Интенсивность люминесценции пропорциональна дозе излучения. Метод применяется для измерения дозы излучения (ИД-11)

Метод, использующий возникновение под действием ионизирующих излучений тока в диэлектриках или изменение проводимости полупроводников.

Фотографический метод – является одной из разновидностей химических методов. В основе лежит фотохимическое действие излучений (восстановление атомов металлического серебра из галоидной соли).

9

Плотность почернения фотопленки после проявления, зависит от дозы излучения.

Химические методы – основаны на измерении выхода радиационнохимических реакций, возникающих под действием ионизирующих излучений. Так, при воздействии излучений на воду происходит ее радиолиз с образованием радикалов Н и ОН. Продукты радиолиза могут взаимодействовать с растворенными в ней веществами и вызывать окислительно-восстановительные реакции. Эти реакции положены в основу ферросульфатных и нитратных измерителей дозы. Выход продуктов реакции, связанный прямой пропорциональностью с дозой излучения, оценивается по изменению цвета индикатора (например, реактива Грисса для нитратного метода). В химических методах дозиметрии в настоящее время шире применяются органические вещества, изменяющие цвет пленки. Химические методы используются, как правило, для измерения мощности дозы.

Биологические методы используются в специализированных лабораториях и учреждениях.

2.4 Влияние ионизирующих излучений на организм человека.

Проникающая радиация (ионизирующее излучение) представляет большую опасность для здоровья и жизни людей.

Воснову различной радиочувствительности органов и тканей положен закон радиочувствительности Бергонье-Трибондо, по которому наиболее чувствительными к ионизирующему излучению являются наименее дифференцированные ткани, клетки которых интенсивно размножаются.

При воздействии на организм человека ионизирующая радиация может вызвать эффекты двух видов:

детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой дерматит, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, аномалии развития плода и др.);

стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты

(злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).

Впроявлении ранних детерминированных эффектов характерна четкая зависимость от дозы облучения радиационных повреждений разной степени тяжести – от скрытых, т.е. незначительных, без клинических проявлений, до смертельных.

Так, клинически значимое подавление кроветворения при остром облучении наблюдается с порогом 0,15 Гр поглощенной дозы во всем красном костном мозге. Пороговая доза для лучевой катаракты 0,15 Гр\год. Радиационные поражения кожи легкой, средней и тяжелой степени тяжести развиваются при местном облучении соответственно в дозах 8-10, 10-20, более 30 Гр. Пороговая доза вызывающая острую лучевую болезнь равна 1 Гр. При дозах 3-5 Гр. в результате повреждения стволовых клеток костного мозга 50% облученных могут погибнуть (без лечения) в течение 60 суток. При дозах более 15 Гр летальный исход у всех облученных наступает в течение 5 суток.

10