Тема 15 Ионизирующее излучение. Действие на организм. Нормы радиационной безопасности

В настоящее время практически любая отрасль хозяйства и науки использует радиоактивные вещества и источники ионизирующих излучений.

Высокими темпами развивается ядерная энергетика. Атомная наука и техника таят в себе огромные возможности, но вместе с тем представляют и большую опасность для людей и окружающей среды.

Ядерные материалы приходится возить, хранить, перерабатывать. Это создает дополнительный риск радиоактивного загрязнения окружающей среды, животных и растительного мира. Возрастает опасность аварий с выбросом радиоактивных веществ, причинами которых могут быть нарушения технологического процесса, правил работы с источниками радиоактивности, их хранения и перевозки, некомпетентность персонала.

Источники ионизирующих излучений делятся на природные и техногенные, связанные с деятельностью человека. К естественным источникам относятся космические лучи и земная радиация. Источники ионизирующих излучений техногенного характера: медицинская аппаратура, используемая для диагностики и лечения (дает до 50% техногенных излучений); промышленные предприятия ядерно-топливного комплекса, а также последствия испытаний ядерного оружия. Среднее значение суммарной годовой дозы излучения естественных и техногенных источников составляет 2–3 мЗв (0,2–0,3 бэр).

В результате аварий могут возникнуть обширные зоны радиоактивного загрязнения местности и произойти облучение персонала ядерно- и радиационно опасных объектов (РОО) и населения.

Радиационные аварии подразделяются на локальные, местные, общие.

К типовым радиационно опасным объектам следует отнести: атомные станции, предприятия по изготовлению ядерного топлива, по переработке отработавшего топлива и захоронению радиоактивных отходов, научно-исследовательские и проектные организации, имеющие ядерные реакторы, ядерные энергетические установки на транспорте.

Классификация аварий на радиационно опасных объектах производится с целью заблаговременной разработки мер защиты.

Радиоактивное загрязнение окружающей среды имеет место, если содержание радиоактивности в почве, воде или воздухе превышает предельно допустимые концентрации.

Виды ионизирующих излучений и их влияние на живой организм

ХХ век невозможно представить без современного и постоянно совершенствуемого ядерного оружия, разбросанного по всей территории земного шара, крупных объектов ядерной энергетики и многих сложных промышленных производств, использующих в технологическом процессе различные радиоактивные вещества. Все, что предопределило появление, а затем и нарастание такого негативного фактора среды обитания, как ионизирующие излучения, представляет значительную угрозу для жизнедеятельности человека и требует проведения надежных мер по обеспечению радиационной безопасности работающих и населения.

Ионизирующее излучение – это явление, связанное с радиоактивностью. Радиоактивность – самопроизвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений.

Закон радиоактивного распада можно сформулировать так: количество атомов данного изотопа, претерпевающего ядерное превращение в 1с, пропорционально общему их количеству, т. е. в равные промежутки времени имеет место ядерное превращение равных долей активных атомов изотопа.

В зависимости от периода полураспада различают короткоживущие изотопы, период полураспада которых исчисляется долями секунд, минут, часами, сутками, и долгоживущие изотопы, период полураспада которых – от нескольких месяцев до миллиарда лет.

При взаимодействии ионизирующих излучений с веществом происходит ионизация атомов среды. a-частицы имеют незначительную ионизирующую способность, длина их пробега в воздухе составляет 2,5 см. Вместе с тем для a-частиц характерна высокая удельная плотность ионизации биологической ткани. Для b-частиц длина пробега в воздухе составляет 17,8 м. Удельная плотность ионизации, создаваемая b-частицами, в 1 000 раз меньше, чем для a-частиц той же энергии. Рентгеновские и g-излучения обладают высокой проникающей способностью, длина их пробега в воздухе достигает сотен метров.

Степень, глубина и форма лучевых поражений в первую очередь зависят от величины поглощенной энергии излучения. Для характеристики этого показателя используется понятие поглощенной дозы, т. е. энергии излучения, поглощенной единицей массы облучаемого вещества.

Для характеристики дозы по эффекту ионизации, вызываемому в воздухе, используется так называемая экспозиционная доза рентгеновского и g-излучений, выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в единице объема воздуха в условиях электронного равновесия.

Поглощенные и экспозиционные дозы излучений, отнесенные к единице времени, носят название мощности поглощенной и экспозиционной доз.

Для оценки биологического действия ионизирующего излучения наряду с поглощенной дозой используют также понятие биологической эквивалентной дозы.

Ионизирующее излучение – явление окружающей среды, последствия от воздействия которого на организм совершенно неэквивалентны величине поглощенной энергии.

Процессы взаимодействия ионизирующих излучений с веществом клетки, в результате которых образуются ионизированные и возбужденные атомы и молекулы, являются первым этапом развития лучевого поражения.

Затем происходят реакции химически активных веществ с различными биологическими структурами, при которых отмечается как деструкция, так и образование новых, несвойственных для облучаемого организма, соединений.

На следующих этапах развития лучевого поражения проявляются нарушения обмена веществ в биологических системах с изменением соответствующих функций.

Конечный эффект облучения является результатом не только первичного облучения клеток, но и последующих процессов восстановления. Такое восстановление связано с ферментативными реакциями и обусловлено энергетическим обменом. В основе этого явления лежит деятельность систем, которые в обычных условиях регулируют естественный мутационный процесс.

Если принять в качестве критерия чувствительности к ионизирующему излучению морфологические изменения, то клетки и ткани организма человека по степени возрастания чувствительности можно расположить в следующем порядке:

• нервная ткань;

• хрящевая и костная ткань;

• мышечная ткань;

• соединительная ткань;

• щитовидная железа;

• пищеварительная железа;

• легкие;

• кожа;

• слизистая оболочка;

• половые железы;

• лимфоидная ткань, костный мозг.

Ионизирующие излучения способны вызывать все виды наследственных перемен, или мутации. К ним относятся генные мутации, хромосомные мутации, точковые или генные мутации.

Опыты установили, что корпускулярные излучения – быстрые нейтроны и a-частицы вызывают хромосомные перестройки чаще, чем электромагнитные излучения. Это объясняется разницей в плотности ионизации, которую они производят.

Во время воздействия ионизирующего излучения на ядро клетки могут возникать истинные и потенциальные разрывы хромосом. Количество фиксированных мутаций в клетке определяется количеством первичных поражений хромосом, возникающих в момент рационального воздействия, и вероятностью перехода первичного изменения в конечную мутацию.

Эффект воздействия источников ионизирующих излучений на организм зависит от уровня поглощения дозы, времени облучения и мощности дозы, объёма тканей и органов, вида излучения.

Степень лучевого поражения зависит от того, подвергалось ли облучению все тело или только часть его.

Многочисленными исследованиями на животных установлено, что эффект лучевого воздействия на организм зависит не только от поглощенной дозы и её фракционирования во времени, но и в значительной степени от пространственного распределения поглощенной энергии, которое характеризуется линейной передачей энергии (ЛПЭ).

Для сопоставления биологического действия различных видов излучений в радиобиологии принято понятие относительной биологической эффективности (ОБЭ). Под ОБЭ излучения понимают относительную способность при заданной поглощенной дозе вызывать лучевое поражение определенной степени тяжести. ОБЭ рентгеновского и g-излучений принимают равной 1. Коэффициент ОБЭ определяется как отношение доз данного и стандартного излучений, необходимое для получения одинакового эффекта.

Эквивалентная доза (Н) – величина, введенная для оценки радиационной опасности хронического облучения излучением произвольного состава, определяется как произведение поглощенной дозы данного вида излучения на соответствующий коэффициент качества.