Ионизирующие излучения

 

 

 

 

Содержание

 

Введение……………………………….

ГЛАВА 1 Ионизирующие излучения…………..

1.1 Понятия и источники ионизирующих излучений………………

1.2 Физические свойства и биологическое действие ионизирующих излучений………………………….

ГЛАВА 2 Радиационная безопасность………………..

2.1  Основные принципы  обеспечения радиационной безопасности……….

2.2 Пути обеспечения радиационной  безопасности …………………..

Заключение…………….

Список литературы ……………

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В настоящее  время особое беспокойство представляют ионизирующие излучения, широко применяемые в промышленности, энергетике, медицине. При этом необходимо отметить, что ионизирующие излучения являются одновременно и другом, и смертельным врагом человека. Это требует от каждого серьезных знаний об источниках опасности ионизирующей радиации, методах защиты от ее воздействия.

Авария на Чернобыльской АЭС заставила  серьезно пересмотреть старые взгляды  на проблему радиационной безопасности и, в первую очередь, безопасности ионизирующих излучений. Именно поэтому важно, чтобы специалисты с высшим образованием во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства имели четкое представление о степени радиационной опасности ионизирующих, электромагнитных, ультрафиолетовых излучений, которым могут подвергаться люди.

Объектом  исследования данной работы являются ионизирующие излучения.

Предметом исследования являются физические свойства и биологическое  действие ионизирующих излучений.

Цель – выявить влияние ионизирующих излучений на организм человека и животных.

Для достижения цели мы должны решить следующие задачи:

1. определить понятие и сущность ионизирующего излучения;
2. определить источники ионизирующего излучения;
3. рассмотреть физические свойства ионизирующих излучений и их воздействие на живые организмы;
4. определить основные принципы обеспечения радиационной безопасности и пути защиты от нее.

Методы  исследования: 

1. анализ учебной литературы;
2. сравнительный метод.

ГЛАВА 1 ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

 

1.1 Понятия  и источники ионизирующих излучений

 

Радиация (от латинского слова radio – излучаю) представляет собой различные излучения, распространяющиеся от какого-либо тела. Явления этих излучений  появились задолго до того, как  на Земле возникла живая материя. Ионизирующим называется излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию  ионов разных знаков. Для характеристики можно использовать и термин «ионизирующая  радиация». Она является частью общего понятия «радиация», включающего в себя излучения электромагнитные, тепловые, ультрафиолетовые, инфракрасные.

Ионизирующее излучение – в самом общем смысле – различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество. В более узком смысле к ионизирующему излучению не относят ультрафиолетовое излучение и излучение видимого диапазона света, которое в отдельных случаях также может быть ионизирующим. Излучение микроволнового и радиодиапазонов не является ионизирующим.

Наиболее  значимы следующие типы ионизирующего  излучения: коротковолновое электромагнитное излучение (рентгеновское и гамма-излучения), потоки заряженных частиц: бета-частиц (электронов и позитронов), альфа-частиц (ядер атома гелия-4), протонов, других ионов, мюонов и др., а также нейтронов.

В природе  ионизирующее излучение обычно генерируется в результате спонтанного радиоактивного распада радионуклидов, ядерных реакций (синтез и индуцированное деление ядер, захват протонов, нейтронов, альфа-частиц и др.), а также при ускорении заряженных частиц в космосе (природа такого ускорения космических частиц до конца не ясна). Искусственными источниками ионизирующего излучения являются искусственные радионуклиды (генерируют альфа-, бета- и гамма-излучения), ядерные реакторы (генерируют главным образом нейтронное и гамма-излучение), радионуклидные нейтронные источники, ускорители элементарных частиц (генерируют потоки заряженных частиц, а также тормозное фотонное излучение), рентгеновские аппараты (генерируют тормозное рентгеновское излучение).

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

В зависимости  от периода полураспада различают  короткоживущие изотопы, период полураспада  которых исчисляется долями секунды, минуты, часами, сутками, и долгоживущие изотопы, период полураспада которых  от нескольких месяцев до миллиардов лет.

При взаимодействии ионизирующих излучений с веществом происходит ионизация атомов среды. Обладая относительно большой массой и зарядом, альфа-частицы имеют незначительную ионизирующую способность: длина их пробега в воздухе составляет 2,5 см, в биологической ткани — 31 мкм, в алюминии — 16 мкм. Вместе с тем для  альфа-частиц характерна высокая удельная плотность ионизации биологической ткани. Для  бета-частиц длина пробега в воздухе составляет 17,8 м, в воде — 2,6 см, а в алюминии — 9,8 мм. Удельная плотность ионизации, создаваемая бета -частицами, примерно в 1000 раз меньше, чем для альфа-частиц той же энергии. Рентгеновское и гамма-излучения обладают высокой проникающей способностью, и длина пробега их в воздухе достигает сотен метров.

 

1.2 Физические  свойства и биологическое действие  ионизирующих излучений

 

Степень, глубина  и форма лучевых поражений, развивающихся среди биологических объектов при воздействии на них ионизирующего излучения, в первую очередь зависят от величины поглощенной энергии излучения. Для характеристики этого показателя используется понятие поглощенной дозы, т. е. энергии излучения, поглощенной в единице массы облучаемого вещества.

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

Поглощенная и экспозиционная 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 [корниенко]..

Ионизирующее  излучение -  уникальное явление  окружающей среды, последствия от воздействия которого на организм на первый взгляд совершенно неэквивалентны величине поглощенной энергии. В настоящее время распространена гипотеза о возможности существования цепных реакций, усиливающих первичное действие ионизирующих излучений

Процессы  взаимодействия ионизирующих излучений  с веществом клетки, в результате которых образуются ионизированные и возбужденные атомы и молекулы, являются первым этапом развития лучевого поражения. Ионизированные и возбужденные атомы и молекулы в течение 6-10с взаимодействуют между собой, давая начало химически активным центрам (свободные радикалы, ионы, ионы-радикалы и др.).

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. Однако следует подчеркнуть, что конечный эффект облучения является результатом не только первичного облучения клеток, но и последующих процессов восстановления. Такое восстановление, как предполагается, связано с ферментативными реакциями и обусловлено энергетическим обменом. Считается, что в основе этого явления лежит деятельность систем, которые в обычных условиях регулируют естественный мутационный процесс [мельберт].

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;  пищеварительные железы; легкие; кожа; слизистые оболочки; половые железы; лимфоидная ткань, костный мозг.

Эффект воздействия  источников ионизирующих излучений на организм зависит от ряда причин, главными из которых принято считать уровень поглощенных доз, время облучения и мощность дозы, объем тканей и органов, вид излучения [козловский].

Уровень поглощенных  доз — один из главных факторов, определяющих возможность реакции  организма на лучевое воздействие. Однократное облучение собаки гамма-излучением в дозе 4-5 Гр1 (400-500 рад) вызывает у нее острую лучевую болезнь; однократное же облучение дозой 0,5 Гр (50 рад) приводит лишь к временному снижению числа лимфоцитов и нейтрофилов в крови.

Фактор времени  в прогнозе возможных последствий  облучения занимает важное место  в связи с развивающимися после  лучевого повреждения в тканях и  органах процессами восстановления.

Важнейшие биологические  реакции организма человека на действие ионизирующей радиации условно разделены на две группы. К первой относятся острые поражения, ко второй - отдаленные последствия, которые, в свою очередь, подразделяются на соматические и генетические эффекты.

Острые поражения. В случае одномоментного тотального облучения человека значительной дозой или распределения ее на короткий срок эффект от облучения наблюдается уже в первые сутки, а степень поражения зависит от величины поглощенной дозы.

При облучении  человека дозой менее 100 бэр, как правило, отмечаются лишь легкие реакции организма, проявляющиеся в изменении формулы крови, некоторых вегетативных функций.

При дозах  облучения более 100 бэр развивается  острая лучевая болезнь, тяжесть  течения которой зависит от дозы облучения. Первая степень лучевой болезни (легкая) возникает при дозах 100-200 бэр, вторая (средней тяжести) — при дозах 200-300 бэр, третья (тяжелая) — при дозах 300-500 бэр и четвертая (крайне тяжелая) — при дозах более 500 бэр.

Дозы однократного облучения 500-600 бэр при отсутствии медицинской помощи считаются абсолютно  смертельными.

Другая форма  острого лучевого поражения проявляется  в виде лучевых ожогов. В зависимости  от поглощенной дозы ионизирующей радиации имеют место реакции I степени (при  дозе до 500 бэр), II (до 800 бэр), III (до 1200 бэр) и IV степени (при дозе выше 1200 бэр), проявляющиеся в разных формах: от выпадения волос, шелушения и легкой пигментации кожи (I степень ожога) до язвенно-некротических поражений и образования длительно незаживающих трофических язв (IV степень лучевого поражения).

При длительном повторяющемся внешнем или внутреннем облучении человека в малых, но превышающих допустимые величины дозах возможно развитие хронической лучевой болезни.

К отдаленным последствиям соматического характера относятся разнообразные биологические эффекты, среди которых наиболее существенными являются лейкемия, злокачественные новообразования, катаракта хрусталика глаз и сокращение продолжительности жизни.

Лейкемия  — относительно редкое заболевание. Большинство радиобиологов считают, что вероятность возникновения лейкемии составляет 1-2 случая в год на 1 млн. населения при облучении всей популяции дозой 1 бэр.

Первые случаи развития злокачественных новообразований от воздействия ионизирующей радиации описаны еще в начале XX столетия. Это были случаи рака кожи кистей рук у работников рентгеновских кабинетов.

Сведения  о возможности развития злокачественных  новообразований у человека пока носят описательный характер, несмотря на то что в ряде экспериментальных  исследований на животных были получены некоторые количественные характеристики. Поэтому точно указать минимальные дозы, которые обладают бластомогенным эффектом, не представляется возможным.

Развитие  катаракты наблюдалось у лиц, переживших атомные бомбардировки  в Хиросиме и Нагасаки; у физиков, работавших на циклотронах; у больных, глаза которых подвергались облучению  с лечебной целью. Одномоментная  катарактогенная доза ионизирующей радиации, по мнению большинства исследователей, составляет около 200 бэр. Скрытый период до появления первых признаков развития поражения обычно составляет от 2 до 7 лет[СРАВОЧНИК].

Сокращение  продолжительности жизни в результате воздействия ионизирующей радиации на организм обнаружено в экспериментах  на животных (предполагают, что это  явление обусловлено ускорением процессов старения и увеличением  восприимчивости к инфекциям). Продолжительность  жизни животных, облученных дозами, близкими к летальным, сокращается  на 25-50% по сравнению с контрольной  группой. При меньших дозах срок жизни животных уменьшается на 2—4% на каждые 100 бэр.

По мнению большинства радиобиологов, сокращение продолжительности жизни человека при тотальном облучении находится  в пределах 1-15 дней на 1 бэр.

С 1 января 2000 г. облучения людей в РФ регламентируют Нормы радиационной безопасности (НРБ)-96, Гигиенические нормативы (ГН) 2.6.1.054-96.

Основные  дозовые пределы облучения и  допустимые уровни устанавливают для  следующих категорий облучаемых лиц: персонал - лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);  население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.

Для указанных  категорий облучаемых предусматриваются  три класса нормативов: основные дозовые  пределы (предельно допустимая доза -для категории А, предел дозы —  для категории Б); допустимые уровни (допустимая мощность дозы, допустимая плотность потока, допустимое содержание радионуклидов в критическом органе и др.);  контрольные уровни (дозы и уровни), устанавливаемые администрацией учреждения по согласованию с Госсанэпиднадзором на уровне ниже допустимого [козловский].