mozok.click » Фізика » Біологічна дія радіації та захист від йонізуючого випромінювання
Інформація про новину
  • Переглядів: 50
  • Автор: admin
  • Дата: 12-02-2018, 22:57
12-02-2018, 22:57

Біологічна дія радіації та захист від йонізуючого випромінювання

Категорія: Фізика

Біологічна дія йонізуючого випромінювання. Біологічна дія йонізую-чих випромінювань на живі тканини пов’язана із збудженням та йонізаці-єю атомів та молекул, а також з утворенням вільних радикалів. Збуджені атоми та йони, вільні радикали мають високу хімічну активність, тому в клітинах організму утворюються нові хімічні сполуки, руйнуються клітини, порушується їх здатність до поділу. Найчутливіші до йонізуючого випромінювання ядра клітин, особливо клітин, які швидко діляться. Тому радіоактивне випромінювання вражає в організмі насамперед кістковий мозок, внаслідок чого порушується процес творення крові. Потім ушкоджуються клітини травного тракту та інших органів. Ураження статевих органів веде до необоротних генетичних змін (мутацій) хромосом, у результаті чого виникають спадкові хвороби і потворства нащадків. Це ще не весь перелік можливих наслідків опромінення людського організму. Небезпека від радіоактивного випромінювання посилюється тим, що воно не чинить відчуття болю навіть у смертельних дозах.

Організм людини постійно підлягає дії радіоактивного випромінювання. Джерелами цього випромінювання є космічні промені, природні копалини в надрах Землі, будинки, в яких ми живемо (радіоактивними будівельними матеріалами є граніт, бетон, цегла), електронно-променеві трубки кінескопів телевізорів, рентгенівські апарати. Навіть в тілі самої людини знаходиться близько 0,01 г радіоактивного Калію, який розпадається зі швидкістю 4000 розпадів за секунду.

Характер впливу радіоактивних речовин залежить від їх виду та кількості (дози).

Дози випромінювання. Для оцінки дії радіоактивного випромінювання користуються дозиметричними величинами.

Незалежно від природи йонізуючого випромінювання, його вплив на речовину оцінюють енергією W, яка поглинається одиницею маси речовини т,

тобто поглинутою дозою випромінювання,

Одиниця в СІ поглинутої дози йонізуючого випромінювання - грей, [D] = ІГр.

ІГр - це така доза будь-якого йонізуючого випромінювання, яка опроміненій речовині масою 1 кг передає енергію 1 Дж.

Використовують також і позасистемну одиницю 1 рад (rad - за першими літерами англійського словосполучення radation absorbed dose - поглинута доза випромінювання).



1 рад - це доза, за якої опроміненій речовині масою 1 кг передається енергія 10 2 Дж.

Поглинута енергія затрачається на нагрівання речовини, на її хімічні й фізичні перетворення.

Поглинута доза випромінювання має властивість накопичуватись з часом; за інших однакових умов вона тим більша, чим триваліший час опромінення. Тому застосовують поняття потужності дози,

Інтенсивність радіоактивного випромінювання оцінюють також за його йонізаційною здатністю, оскільки фізична дія будь-якого випромінювання пов’язана насамперед з йонізацією атомів і молекул речовини. Цю характеристику називають експозиційною дозою і позначають

В СІ експозиційну дозу вимірюють в кулонах на кілограм, [Z)e] = 1 Кл/кг. Експозиційна доза 1 Кл/кг означає, що сумарний заряд усіх йонів одного знака, утворених в 1 кг сухого атмосферного повітря, дорівнює 1 Кл. Позасистемна одиниця експозиційної дози - рентген (Р).

Доза 1Р означає, що під час опромінення рентгенівським чи гамма-випромінюванням в 1 см3 повітря за нормальних умов утворюються йони із

загальним зарядом кожного знака

Зв’язок між позасистемною Р та системною Кл/кг одиницями такий: 1Р = 2,5810 1 Кл/кг або 1 Кл/кг = 3,88Ю3 Р. Відповідно 1 рад = 1,1 Р.

Дозою 1 Р утворюється приблизно 2,08* 109 пар йонів.


Експозиційна доза зручніша на практиці, оскільки йонізацію повітря легко виміряти за допомогою дозиметра.

Під дією опромінення в живих організмах, зокрема в організмі людини, виникають біологічні ефекти, різні для різних видів випромінювання хоч і з однаковою поглинутою дозою. Прийнято порівнювати біологічні ефекти, зумовлені будь-якими йонізуючими випромінюваннями, з ефектами від рентгенівського й гамма-випромінювань. Для цього користуються поняттям еквівалентної дози випромінювання.

Еквівалентна доза DeKB - це поглинута доза, помножена на коефіцієнт Ку що відображає здатність випромінювання певного типу чинити дію на тканини організму, Z)eKB = KD, К називають відносною біологічною ефективністю або коефіцієнтом якості. Для рентгенівського, у- і р-випромінювань К = 1, для теплових нейтронів К - 5, для швидких нейтронів і протонів К = 10, для а-частинок К = 20.

В СІ еквівалентну дозу вимірюють у зівертах, [Д,кв] = 1 Зв.

Позасистемна одиниця еквівалентної. дози йонізуючого випромінювання називається біологічним еквівалентом рентгена (бер), 1 бер = 1 Р = = 0,01 Гр = 0,01 Зв.

При оцінці біологічної дії радіоактивного випромінювання треба враховувати ще й те, що різні частини тіла мають різну чутливість до опромінення. Через це дози опромінення органів і тканин потрібно обчислювати з різними коефіцієнтами радіаційного ризику у а саме: 0,03 - для кісткової тканини та щитовидної залози; 0,12 - для червоного кісткового мозку; 0,15 - для легенів; 0,25 - для статевих залоз; 0,3 - для інших органів.

Помноживши еквівалентні дози на відповідні коефіцієнти ризику для всіх органів і тканин та підсумувавши їх, дістанемо значення ефективної еквівалентної дози, що відображає сумарний ефект опромінення організму.


Короткочасне опромінення людини дозою в 20-50 Р призводить до змін у крові, доза в 100-250 Р спричинює променеву хворобу, а доза в 600 Р -смертельна. Природний фон радіації дорівнює річній дозі 0,2 Р, гранично допустима доза - 5 Р за рік.

Захист від йонізуючого випромінювання. Оскільки радіоактивне випромінювання шкідливо впливає на живі клітини, то, зрозуміло, потрібно організувати захист від нього. З цією метою генеральна асамблея ООН у грудні 1955 р. заснувала Науковий комітет з дії атомної радіації (НКДАР) для оцінки у світовому масштабі доз опромінення, їх ефекту і пов’язаного з ними ризику.

Для зниження загрози опромінення навколо джерел радіоактивного випромінювання розташовують біологічний захист з речовин, що добре поглинають випромінювання. Найпростішим методом захисту є віддалення на достатню відстань від джерел випромінювання. Якщо це не можливо, то для захисту використовуються перешкоди з різних поглинальних матеріалів, а робота з радіаційними препаратами здійснюється за допомогою маніпуляторів. Відомо, що а-частинки затримуються навіть аркушем паперу, p-випромінювання слід екранувати шаром пластмаси або спеціального скла, що містить свинець. Для захисту від у-променів використовують свинцеві контейнери. Навколо особливо потужних джерел (ядерних реакторів, прискорювачів частинок) споруджують бетонні стіни відповідної товщини.

Радіоактивні речовини можуть потрапити в організм під час вдихання забрудненого радіоактивними елементами повітря, із харчовими продуктами або водою. Щоб деякою мірою захистити організм від радіації, застосовують речовини-оксиданти, що належать до радіопротекторів (їх необхідно вживати до опромінення).

Дайте відповіді на запитання

1. Який вплив чинить радіоактивне випромінювання на живі тканини?

2. Які дозиметричні величини характеризують радіоактивне випромінювання? Назвіть їх одиниці.

3. Які допустимі і небезпечні дози опромінення людини?



^