2.8.2. Властивості іонізуючого випромінювання та одиниці його вимірювання

Основною властивістю іонізуючого випромінювання є його всепроникаюча здатність. Найбільшу проникаючу здатність та не­безпеку зовнішнього опромінювання мають гамма- та рентгенівське випромінювання. Альфа- та бета-випромінювання має невелику про­никаючу здатність, але велику небезпеку при внутрішньому опромі­нюванні.

Особливість явища радіоактивності полягає в тому, що не всі ядра радіоактивного елемента розпадаються одночасно. Час, протя­гом якого кількість ядер даного радіонукліда внаслідок самочинних перетворень зменшується вдвічі, називається періодом піврозпаду. Період піврозпаду для різних ізотопів коливається від часток секун­ди до багатьох мільярдів років.

Під час роботи з радіоактивними речовинами суттєве значення має не їх маса, а кількість ядер, що розпадаються за секунду, тобто їх радіоактивність.

При випромінюванні радіоактивних речовин об'єкт (середовище) поглинає відповідну кількість енергії, тому зміни, що будуть відбувати­ся в ньому, залежать від кількості поглинутої ним енергії та маси.

Відношення поглинутої енергії Е до маси опромінюваного об'єкта <і_т називається поглинутою дозою £>:

0 = -$~. (2.69)

Це основна фізична величина для оцінки впливу іонізуючого випромінювання. Одиниця поглинутої дози в системі СІ — Гр (Грей), а позасистемна — рад: 1 Гр = 1 Дж/кг ^ 100 рад.

На організм людини різні види іонізуючого випромінювання чинять навіть при однаковій поглинутій дозі різну біологічну дію. Тому для оцінки ступеня опромінення людини не досить знати лише поглинуту дозу, необхідно знати вид випромінювання.

Для оцінки біологічної дії радіоактивних речовин на організм людини вводиться поняття еквівалентної дози В_е, що визначається як добуток поглинутої дози та коефіцієнта якості даного випромі­нювання:

Ве = 0-К_я, (2.70)

де Д, — еквівалентна доза випромінювання, бер (біологічний екві­валент рада);

К_я — перевідний коефіцієнт, бер/Гр, який показує, у скільки ра­зів радіаційна небезпека даного виду випромінювання вища за радіаційну небезпеку рентгенівського випромінювання при од­наковій поглинутій дозі (табл. 2.4.); О — поглинута доза, Гр.

Одиницею експозиційної дози, яка використовується для кількі­сної оцінки іонізуючої дії, є кулон на кілограм (Кл/кг), позасистемна одиниця — рентген (Р):

1/> = 2,58* 10^ Кл/кг. (2.71)

Дозу 1 Р створює джерело випромінювання масою 1 кг за 1 годину на відстані 1 м.

П оглинута еквівалентна та експозиційна доза за одиницю часу (1 с) називається потужністю дози й вимірюється в Гр/с (1 Гр/с - 1 Вт/кг).

2.8.3. Біологічна дія іонізуючого випромінювання на організм

Людина не відчуває дії іонізуючого випромінювання. Вона не може відчути навіть згубної дози переопромінення. Якщо за інших обставин людина може зорієнтуватися і вжити відповідних засте­режних заходів, то в цьому випадку без спеціальних приладів вона не зможе дізнатися про наявність радіації та її рівень, а також про те, що їй загрожує небезпека.

Іонізуючне випромінювання, проходячи через біологічні ткани­ни, викликає їх іонізацію, призводить до утворення позитивних і не­гативних іонів. У тканинах людини внаслідок цього відбуваються складні фізико-хімічні та біологічні процеси. Це призводить до ра­діаційного пошкодження біологічної тканини, складних функціо­нальних та морфологічних змін. Молекули води, що входять до складу тканин та органів, розпадаються, утворюючи вільні атоми та радикали, які мають велику окислювальну здатність. Унаслідок ве­ликої хімічної активності вільні радикали ОН" та Н⁺ пошкоджують клітини й порушують нормальні біохімічні процеси в живій тканині.

Залежно від поглинутої дози ці зміни можуть бути зворотними й незворотними. При невеликій дозі пошкоджені тканини відновлю­ють свою функціональну діяльність. Значна доза, що перевищує гра­нично допустиму, може викликати незворотні пошкодження окре­мих органів або всього організму.

Людина найбільш стійка до опромінення у віці 25-30 років. Мо­лоді особи більш чутливі до опромінення, ніж люди середнього віку.

Ураження органів людини внаслідок дії різних видів іонізуючо­го випромінювання називається променевою хворобою. Захворю­вання залежить від характеру випромінювання, часу дії, поглинутої дози, місця її проникнення й загального стану організму. Існують гостра і хронічна форми променевої хвороби.

Гостра променева хвороба може виникнути при одноразовому зовнішньому опроміненні дозою понад 1 Гр. Хронічна розвивається при тривалому опроміненні відносно малими дозами.

Розділ 2

ОСНОВИ ФІЗІОЛОГІЇ, ГІГІЄНИ ПРАЦІ ТА ВИРОБНИЧОЇ САНІТАРІЇ

При одноразовому опроміненні всього тіла дозою до 0,5 Гр відсутні зовнішні ознаки променевої хвороби, але можуть спосте­рігатися тимчасові зміни в крові, але незабаром стан організму швидко нормалізується. Опромінення дозою 0,5-1,0 Гр викликає помірні зміни в крові, які після лікування однак, як правило, не спостерігаються.

Опромінення одноразовою дозою понад 1,0-2,0 Гр викликає рі­зні форми гострої променевої хвороби — легкої — у вигляді вира­женої лейкопенії (зниження числа лейкоцитів у крові). Смертельні випадки не спостерігалися.

Променева хвороба середнього ступеня тяжкості виявляється при опроміненні дозою 2,5-4,0 Гр. Різко знижується вміст лейкоци­тів у крові, спостерігається нудота й блювання, з'являються під­шкірні крововиливи. До 20 % смертельних випадків трапляється че­рез 2-6 тижнів після опромінення.

При опроміненні дозою 4,0-7,0 Гр розвивається важка форма променевої хвороби, протягом місяця смерть може настати у 50 % опромінених. Украй важка форма спостерігається після променевої дози, що перевищує 7,0 Гр. У крові повністю зникають лейкоцити, виникають численні підшкірні крововиливи й настає смерть.

Надходження радіоактивних речовин в організм можливе при диханні забрудненим повітрям і через шлунково-кишковий тракт. Деякі радіонукліди можуть потрапляти через шкіряні покрови, особ­ливо якщо на шкірі є рани, тріщини або порізи.

Небезпека внутрішнього опромінення значно вища, оскільки джерело опромінення впритул наближене до опроміненого органу й неможливо використати будь-який захист. Крім того, окремі радіо­нукліди мають властивість вибірково акумулюватися в тих чи інших органах. Швидкість виведення радіонуклідів з організму різна: доб­ре розчинні швидше виділяються, довго існуючі сполуки дуже не­безпечні, тому що можуть протягом усього життя потерпілого бути джерелом іонізуючого випромінювання.

Хронічна променева хвороба проявляється в трьох стадіях.

Хронічна променева хвороба на І стадії характеризується за­гальною слабкістю, втомлюваністю, запамороченнями та ін. Симп­томи на цій стадії малохарактерні й неспецифічні. У разі припинен­ня контакту й лікування здоров'я відновлюється. Якщо цього не зро­бити, хвороба переходить у наступну стадію.

II стадія виражається ураженням центральної нервової системи, болями, нудотою, порушенням усіх видів обмінних процесів. Після лікування повне одужання настає дуже рідко, хвороба може прогре- сувати.

III стадія — це тяжка форма захворювання з необоротними змі- нами в організмі, що призводять до повної непрацездатності, повно- го одужання не настає.

Певні радіоактивні речовини вибірково діють на організм, тому чутливість різних органів людини до дії опромінення неоднакова. У зв'язку із цим введено таке поняття, як критичний орган.

Критичним органом називається орган або частина тіла, опро­мінення якого за даних умов завдає найбільшої шкоди здоров'ю лю­дини. Коефіцієнт радіоактивного ризику Кр для різних органів орга­нізму наведено в табличній формі (табл.2.5).

Радіоактивні речовини виділяються з організму через шлунко­во-кишковий тракт, нирки, дихальні шляхи, шкіру, а також через молочні залози. Залежно від періоду піврозпаду деякі речовини ви-

водяться швидко, інші — повільно, утворюючи так зване депо. На­приклад, радій і стронцій накопичуються в кістковій тканині, плуто­ній — у кістках, легенях, полоній — у печінці, селезінці, уран — у печінці, нирках, кістках. Вибіркова здатність дії радіоактивних речо­вин обумовлює, у першу чергу, захворювання критичних органів.

Найчутливішими до радіації є клітини організму, що швидко ростуть; відносно стійкою є м'язова тканина. При опроміненні доза­ми, що значно перевищують допустимі, людина може загинути мит­тєво — так звана «смерть під променем».

При роботі з радіоактивними речовинами найбільш інтенсивно опромінюються руки. Ранніми ознаками пошкодження шкіри є зглад-женість шкіряного малюнку, пізніше — дистрофічні зміни нігтів, пігментні, судинні доброякісні утворення. У разі гострого промене­вого опіку рук спостерігаються: набряк, омертвіння тканин, виразки, що не загоюються.

Тривала дія іонізуючого випромінювання погіршує зір людини внаслідок помутніння кришталика. Усі описані зміни в організмі людини можуть настати на будь-якій стадії променевої хвороби, як­що потерпілому своєчасно не було надано спеціальну допомогу.