Критерием устойчивости атомных ядер является соотношение между числом протонов и нейтронов в устойчивом ядре для данных изотопов

Если энергия связи в ядре будет достаточна для того, чтобы удерживать в плотной упаковке между собой протоны, то такое ядро называется устойчивым или стабильным. При недостатке энергии связи в ядре, ядро будет нестабильным (радиоактивным), так как в этих ядрах постоянно происходят внутриядерные превращения.

 

3. Радиоактивность – процесс самопроизвольного перехода атомных ядер из менее устойчивого положения в более устойчивое, сопровождающееся выделением энергии и образованием новых атомных ядер в новых химических элементах. Такой процесс называется радиоактивным распадом. Ядра атомов, в которых осуществляется данный процесс, называются радионуклидами. В радионуклидах постоянно осуществляются внутриядерные превращения. Виды превращений в радионуклидах могут быть различные, если в ядре атома возникает возмущение, то при выбросе из ядра 2 протонов и 2 нейтронов (ядра гелия) ядро на какой-то промежуток времени успокаивается. В других ядрах при избытке в них нейтронов, один из нейтронов переходит в протон, а электронную оболочку составляет один неспаренный электрон, либо ядро атома приобретает устойчивую форму после выброса из него пучка чистой энергии. Высвобождение из ядра атома ядра гелия называется альфа распадом. Такой процесс распада относится к тяжёлым атомным ядрам урана, плутония, радия и других. Переход электрона в протон называется электронным распадом. В процессе радиоактивного распада возбуждённые атомы успокаиваются испусканием элементарных частиц (альфа, бета) и энергии (гамма-излучения – гамма кванты). Поток ядер гелия – альфа частицы, поток электронов и позитронов – бета частицы, потом чистой энергии – гамма-излучение. Каждый вид излучения (альфа, бета, гамма) обладают определёнными свойствами:

Поток альфа частиц обладает исключительно высокой ионизирующей способностью, то есть при столкновении с электронами атомов, вещества образуют новые атомы (ионы). Ион – атом с избытком (недостатком) электронов. Таким образом, при облучении альфа частицами в нём происходит ионизация атомов и молекул. В ионизации кроется большая опасность альфа излучающих радионуклидов: уран, плутоний и другие. Альфа частицы представляют опасность для человека только тогда, когда поступают вовнутрь организма альфа излучающие радионуклиды. Обладая низкой проникающей способностью (малым пробегом), находясь вне организма, опасности для него не представляют.

Бета частицы обладают и ионизирующей, и проникающей способностью, поэтому они представляют опасность, как вне организма, так и попадание вовнутрь его.

Гамма излучение обладает исключительно высокой проникающей способностью. Их можно только ослабить, полной защиты от них нет. Для ослабления гамма-излучения применяют материалы, обладающие высоким коэффициентом половинного ослабления (свинец). Радиоактивный процесс осуществляется по закону радиоактивного распада.

Закон радиоактивного распада, который говорит о том, что количество нераспавшихся ядер в источнике, убывает по экспоненциальному закону с определённой вероятности по времени.

N_t=N₀exp^-y*t. Где N₀ – количество нераспавшихся ядер в источнике на момент времени t₀. N_t – количество распавшихся ядер в источнике за промежуток времени t. Exp говорит о том, что убытие атомных ядер в источнике осуществляется по экспоненциальному закону. –y характеризует вероятность распада атомных ядер за период времени t. Y называется постоянной ядерного распада. Она для каждого радионуклида имеет строго определённое значение. T – время (продолжительность) распада. Время распада атомных ядер определяется периодом их полураспада (T_1/2). Период полураспада для ядер различны, одни атомные ядра распадаются за секунды, другие – за минуты, третьи – за сутки, четвёртые – за сотни и тысячи лет. Протоктиний распадается за 1,17 минуты, йод-131 – 8,05 суток, цезий-137 – 30 лет, уран-238 – 4,47 млрд. лет, плутоний-239 – 4 тыс. лет

 

4. Критерии радиоактивности

Критерии радиоактивности характеризуются критерием источников ионизирующего излучения радионуклидов и создаваемое им электрическим полем. Радионуклид характеризуется его активностью, количеством радиоактивных распадов в единицу времени (Бк (Рас/сек)), выделяет энергию излучения, постоянной распада, средним периодом жизни радионуклида, который равен 1/Y. По активности определяется количественная характеристика радиоактивности в той или иной среде. По активности радионуклидов определяют степень радиоактивного загрязнения в среде и устанавливают верхний допустимый предел радиоактивного загрязнения. Создаваемое ионизирующее поле радионуклидами характеризуется мощностью дозы, а качественной характеристикой ионизирующего поля является степень его воздействия на облучаемую среду, которая характеризуется дозой. Таким образом, мощность дозы – приращение дозы в единицу времени. Дозы бывают поглощённые (Гр – Дж/кг облучаемой среды). Данная доза является основной дозиметрической единицей, так как учитывает степень воздействия на облучаемую среду всех видов ионизирующего излучения. Для характеристики степени облучения биоткани применяется эквивалентная доза – поглощённая доза, учитывающая взвешивающий коэффициент (Дж/кг). Различные виды излучения имеют разное значение взвешивающего коэффициента, если гамма и бета-излучения принять за единицу, то альфа-излучение равно 20. Для характеристики радиационного риска при облучении введена эффективная эквивалентная доза.

E_эфф=H*W_ор

 

28.04.2011

Биологические эффекты ионизирующего излучения

1. Внешние и внутренние излучения

2. Воздействие излучение на организм

3. Возможные последствия

 

1. Источники ионизирующего излучения: природные и техногенные источники ионизирующего излучения, попадая в среду, создают в ней определённую дозу за счёт внешнего воздействия и внутреннего воздействия.

Радиация – излучения

Радионуклиды – элементы, обладающие радиоактивным излучением

Когда источник излучения находится вне организма – внешнее излучение, а внутреннее – при попадании источника излучения вовнутрь организма. Тяжесть внешних облучений зависит от вида излучения, от дозы излучения (накопленной энергии в организме за счёт внешнего облучения), от величины облучаемой поверхности, от кратности облучения (однократное и многократное). Чем больше доза, тем опаснее. Кратность облучения – одна и та же доза, полученная однократно и многократно вызовет различные последствия. Доза равная 1 Грей, полученная в течение 4 суток вызовет лучевую болезнь. Эта же доза полученная в течение месяца – никаких изменений в организме не вызовет. Величина облучаемой поверхности. Доза 4,5 Грея на 6 см³ поверхности никаких изменений не вызовет. Эта же доза на 3 см³ смертельна. Внутреннее облучение зависит также от вида излучений и дозы. Внутреннее облучение возникает при попадании радионуклидов вовнутрь организма вместе с вдыхаемым воздухом, питьевой водой, употребляемой пищей и через открытые раны. Считается, что с воздухом в организм человека поступает примерно 1% от всех поступивших в организм радионуклидов. Основным поставщиком радионуклидов для человека является качество потребляемой пищи.

Внешние и внутренние облучения создают в организме человека эквивалентную дозу (H), измеряется в Зивертах. В зависимости от величины дозы и времени её накопления в организме возникают прямые и косвенные поражения. Тяжесть прямых поражений прямо пропорционально дозе. Косвенные напрямую от дозы не зависят. С увеличением дозы увеличится вероятность их возникновения. Косвенные связаны с нарушением структуры клеток, разрывом клеток, окислением клеток, имеют порог, при превышении которого они возникают и проявляются в виде лучевой болезни. Порогом является 1 Зиверт при кратковременном облучении. При длительном – 0,5 милизиверта. Более существенную роль при длительном облучении малыми дозами играют косвенные поражения, которые приводят к нарушению биохимических связей в организме. Это обусловлено радиолизом воды в организме. В результате этого образуются свободные радикалы, которые при соединении с кислородом образуют гидроксильную группу OH₂ и H₂O₂ (высокоактивные элементы, обладающие высокой окислительной способностью). При взаимодействии с клетками организма они окисляют, видоизменяют, приводят к образованию новых клеток, несвойственных организму, что приводят к нарушению обменных процессов в организме и заболеванию. Эти процессы могут быть обратимые и необратимые. Это зависит от величины дозы: чем больше доза, тем больше вероятность возникновения необратимых процессов. Особенность воздействия ионизирующего излучения на биоткань заключается в том, что оно включает в этот процесс (процесс ионизации) сотни и тысячи незатронутых ионизацией клеток, то есть имеют большой выход.

Особенность действия ионизирующего излучения на биоткань:

1) Оно осуществляется невидимо. В организме нет органа, который бы регистрировал ионизирующее излучение.

2) Высокая эффективность поглощённой дозы

3) Наличие скрытого периода проявления облучения, продолжительность которого уменьшается с увеличением дозы

4) Способность накапливаться в организме (малые дозы суммируются). Действуют не только на облучаемый организм, но и на его потомство

5) Различные последствия острого и хронического облучения

6) Тяжесть поражений в организме зависит от частоты и времени облучаемой поверхности, её величины

Последствия ионизирующего излучения: большие дозы вызывают прямые поражения (лучевая болезнь), малые, полученные в течение длительного времени – хронические поражения, такие как рак, нарушение генного аппарата, сокращение продолжительности жизни

 

05.05.2011

Принципы, критерии и нормы радиационной безопасности

1. Ограничение облучения

2. Обеспечение радиационной безопасности при радиационных авариях

3. Мероприятия по обеспечению радиационной безопасности

 

1. Воздействия ионизирующего излучения на облучаемую среду называется облучением. Облучение делится на природные (природным ионизирующим излучениям), техногенные, производственные, потенциальные (при определённых условиях), медицинское и аварийное. Облучение в независимости от природы происхождения вызывает риск для жизни и здоровья людей. В условиях облучения требуется его ограничение. В условиях техногенного облучения при нормальных условиях работы ограничение достигается:

1) Установлением категорий облучаемых лиц (персонал, связанный с облучением и население, не связанное с облучением). Для этих категорий лиц установлены 3 класса нормативов: основные пределы доз, допустимые уровни монофакторного облучения (от одного вида источника облучения), контрольные уровни плотности потоков, доз, активности и так далее.

Предел дозы – величина годовой эффективной дозы техногенного облучения, которая не должна превышаться в условиях нормальной работы и жизнедеятельности. Основными пределами доз для персонала является 20 м3в в год. Из расчёта за период трудовой деятельности (50 лет) работник не должен получить дозу, превышающую 1000 м3в=1 3в. Для населения - 1 м3в в год, но не более 70 м3в в течение предстоящей жизни. Основные пределы доз не учитывают природного, медицинского и аварийного облучения.

2) При природном облучении допустимое значение эффективной дозы для населения Республики Беларусь не устанавливается. Снижение радиационного воздействия от природного излучения достигается ограничением воздействия на население от отдельных природных источников излучения, таких как:

· По радону, учитывается содержание радона в воздухе при выборе строительных площадок под жилые дома путём установления верхнего допустимого предела 100 Беккерелей на м³.

· По содержанию радионуклидов в строительных материалах (щебень, гравий, песок, цемент, кирпич, шлаки и так далее). Ограничение достигается путём установления верхнего допустимого предела по их активности

· По содержанию радионуклидов в питьевой воде. Если от употребляемой питьевой воды получаемая эффективная доза за год превысит 0,1 м3в, устанавливается ограничение, установленное нормами радиационной безопасности НРБ-2000

· По содержанию радионуклидов (урана-238, радия-236) в фосфорном удобрении. Активность в нём радионуклидов не должна превысить 4 Беккереля на килограмм

3) При медицинских процедурах (диагностике, терапевтическом лечении) основным принципом ограничение воздействия ионизации на организм является минимально возможное облучение. При этом пределы доз не устанавливаются, а устанавливаются контрольные уровни, превышение которых недопустимо. В любом случае при медицинском облучении эффективная годовая доза не должна превышать 1 м3в. Этот норматив может быть превышен в неблагоприятной эпидемиологической обстановке. При проведении медицинских процедур в обязательном порядке необходимо:

· Проводить радиационный контроль

· Информировать пациентов о получаемом радиационном риске

 

2. Радиационная авария – потеря управляемости ядерными устройствами, сопровождающаяся выбросом в окружающую среду радиоактивных веществ. Снижение радиационного воздействия при радиационных авариях достигается:

1) Своевременным полным и достоверным информированием населения о возникшей опасности

2) Принятием экстренных мер по установлению/восстановлению контроля над ядерным устройством

3) Сведением к минимуму дозовых нагрузок на население, количество облучаемых лиц и радиоактивного загрязнения среды

4) Обеспечением психологической устойчивости населения воздействию радиационной опасности

5) Принятием экстренных мер радиационной защиты населения (вмешательства при облучении)

Уровень радиационного фактора, при превышении которого следует проводить защитные мероприятия, называется уровнем вмешательства. Критерием уровня вмешательства является прогнозируемая доза за короткий промежуток времени (до 10 суток). Если прогнозируемая доза в течение 2 суток превышает 1 3в, необходимо срочно проводить меры защиты. Если прогнозируемая доза в течение 10 суток достигает и превышает 5 м3в, необходимо срочное укрытие населения. Если применяемый метод защиты (укрытие) не обеспечивает радиационную безопасность и доза при этом может достичь и превысить 50 м3в, необходимо проводить временное отселение населения. При достижении прогнозируемой дозы до 500 и более м3в в течение года проводится отселение населения на постоянное место жительства. Таким методом ограничивается употребление радиоактивно загрязненных продуктов, питьевой воды.

При радиационных авариях для принятия мер защиты устанавливается зона радиоактивного загрязнения. Это территория, на которой радиоактивное загрязнение может привести к дозе, превышающей 5 м3в в год.

 

3. К основным мероприятиям по обеспечению радиационной безопасности при радиационных авариях относятся:

1) Правовые мероприятия (принятие законов, нормативных актов)

2) Организационные мероприятия (государственное нормирование, лицензирование деятельности в области использования радиоактивности, проведение радиационного контроля, проведение периодического медицинского осмотра)

3) Инженерно-технические мероприятия

4) Санитарно-гигиенические мероприятия

5) Медико-профилактические мероприятия

Сюда следует отнести мероприятия воспитательного и образовательного характера. Основными принципами при этом являются недопущение ранних и предотвращение поздних радиационных поражений. Проводимые мероприятия по защите должны приносить больше пользы, чем вреда. Проводимые мероприятия должны быть оптимизированы таким образом, чтобы выгода при этом была максимальной, а затраты минимальные.

Основные способы защиты:

· Укрытие населения в защитных сооружениях

· Применение средств индивидуальной защиты органов дыхания, медицинских средств защиты

· Ограничение пребывания на открытой местности

· Временное отселение населения

· Отселение на постоянное место жительства

· Дезактивация территории

· Полная/частичная санитарная обработка людей

· Ограничение/исключение употребления продуктов, подвергшихся радиоактивному загрязнению

· Установление временных допустимых уровней радиоактивного загрязнения продуктов питания и воды

Таким образом, основными критериями для населения по ограничению облучения являются верхние пределы допустимых доз, полученные при радиационных авариях кратковременно (до 10 суток), либо в течение длительного времени (1 год). Основными принципами обеспечения радиационной безопасности являются:

1) Нормирование

2) Обоснование. При любом облучении пользы должно быть больше, чем вреда

3) Оптимизация. При проведении мероприятий по ограничению облучения польза должна быть максимальная при минимальных затратах.

Основными направлениями при применении способов защиты:

ü Защита материалами

ü Защита времени

ü Защита расстояния

ü Медицинская защита (йодная профилактика, применение радиопротекторов при остром облучении, снятие симптомов лучевой болезни)