Существует два различных пути, при помощи которых излучение достигает ткани организма и воздействует на них.
Первый путь – внешнее облучение от источника, расположенного вне организма. Оно вызывается гамма-излучением, рентгеновским излучением, нейтронами, которые глубоко проникают в организм, а также бета-лучами с высокой энергией, способными проникать в поверхностные слои кожи. Источниками фонового внешнего облучения являются космические излучения, гамма-излучающие нуклиды, которые содержатся в породах, почве, строительных материалах (бета-лучи в этом случае можно не учитывать в связи с низкой ионизацией воздуха, большим поглощением бета-активных частиц минералами и строительными конструкциями).
Рассчитаем дозу, которую получает человек за счет внешнего облучения космическими излучениями.
= 28мрад/год (0,28 мГр/год), где Дк – поглощённая доза за счёт космических излучений;
1,95 – число пар ионов, возникающих в 1 см3 за счет космических лучей за 1 с (для средних широт); 3,6•103 – число сек в 1 часе; 24 – число часов в сутках; 365 – число дней в году; 2,08•109 – число пар ионов, возникающих при дозе в 1Р; 103 – коэффициент перевода дозы в мрад; 1,07 – коэффициент перевода дозы из рентген в рад. Таким образом, 28 мрад/год является средней дозой, которую получает человек за счёт космических лучей.
Значительная часть от суммарной дозы внешнего облучения обусловлено естественными источниками радиации, она образуется за счет гамма-излучающих веществ, содержащихся в поверхностном слое пород и почв.Так, мощность поглощенной дозы в воздухе, которая образуется за счёт калия-40 составляет в среднем 16 нГр/час, урана-238- 11 нГр/час, тория –232 – 17 нГр/час. Доза за год составляет для калия 0,06-0,354 мГр, урана – 0,165-0,263 мГр. В некоторых районах Бразилии мощность гамма-излучения достигает 10 мГр в год. Более 95% населения Земли проживает в условиях, где мощность гамма-излучения составляет в воздухе 30-70 нГр/час (в среднем 50 нГр/час).
Годовая эквивалентная доза, обусловленная гамма-излучением естественных радионуклидов, содержащихся в почве, оценивается путем умножения средней мощности поглощенной дозы в воздухе на относительное время нахождения человека на открытой местности (равное 0,2) и на коэффициент, равный 0,7 (отношение мощности эквивалентной дозы к поглощённой дозе в воздухе для средних значений гамма-излучения). Д=50 нГр/час х 0,7 3в/Гр х 8760 часов в год х 0,2=61 мк3в/год Доза за счёт облучения внутри помещений составляет 290 мк3в/год. В качестве средней дозы принимается эквивалентная доза в 350 мк3в/год=0,35 м3в/год. Доза внешнего облучения, которая обусловлена бета-частицами естественных радионуклидов, содержащихся в почве и воздухе, составляет 7 мк3в/год=0,007 м3в/год.
Второй путь – внутреннее облучение от ионизирующих излучений радиоактивных веществ, находящихся внутри организма (при вдыхании, поступлении с водой и пищей, проникновении через кожу). В организм попадают как естественные, так и искусственные радиоизотопы. Подвергаясь в тканях тела радиоактивному распаду, эти изотопы излучают альфа-, бета-частицы, гамма-лучи.
Существует ряд особенностей, которые делают внутреннее облучение во много раз более опасным, чем внешнее (при одних и тех же количествах радионуклидов): 1. При внутреннем облучении увеличивается время облучения тканей организма, так как при этом время облучения совпадает со временем нахождения РВ в организме (при внешнем облучении доза определяется временем нахождения в зоне радиационного воздействия). 2. Доза внутреннего облучения резко возрастает из-за практически бесконечно малого расстояния до тканей, которые подвергаются ионизирующему воздействию (так называемое контактное облучение). 3. При внутреннем облучении исключается поглощение альфа-частиц роговым слоем кожи (альфа-активные вещества становятся наиболее опасными). 4. За небольшим исключением РВ распределяются в тканях организма неравномерно, а выборочно концентрируются в отдельных органах, ещё более усиливая их облучение. 5. В случае внутреннего облучения нет возможности использовать методы защиты, которые разработаны для внешнего облучения (экранирование, сокращение времени нахождения в поле действия РВ, удаление от источника облучения). Степень радиационной опасности при внутреннем облучении человека определяют ряд параметров:
1. Путь поступления РВ в организм (органы дыхания, ЖКТ, кожа).
2. Место локализации (отложения) РВ в организме.
3. Продолжительность поступления РВ в организм человека.
4. Время нахождения излучателя в организме (в зависимости от периода полураспада и периода полувыведения радионуклидов).
5. Энергия, излучаемая радионуклидами за единицу времени (количество распадов в единицу времени умножают на среднюю энергию одного распада).
6. Масса облучаемой ткани (зависит от локализации РВ в организме).
7. Отношение массы облучаемой ткани к массе тела человека.
8. Количество радионуклида в организме, то есть количество распадов в единицу времени и вид излучения.
Наличие и сочетание этих факторов приведут к большому разнообразию величин, которые характеризуют предельно допустимое количество радиоактивных элементов в воздухе, воде, внутри организма человека, а также характеризуют более общий показатель – предел годового поступления радионуклидов в организм человека.
За счёт естественной радиоактивности (фона природных изотопов и космических излучений) индивидуальнаяэквивалентная доза составляет 2,4 м3в/год, в т.ч. за счёт внешнего облучения 0,8 м3в/год, за счет внутреннего облучения 1,6 м3в/год.
