Ионизирующие излучения

ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

• Ионизирующими называют излучения, которые при взаимодействии с веществом вызывают его ионизацию.
• Явление радиоактивности было открыто в 1896 г. французским ученым Анри Беккерелем. В настоящее время оно широко используется в науке, технике, медицине, промышленности.

Виды ионизирующих излучений

Корпускулярное

Волновое

(поток частиц):

(электромагнитное):

α- и β-излучения,

γ-излучение,

нейтронное излучение

рентгеновское излучение

• α-излучение – поток ядер атомов гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде ядер.

• Высокая ионизирующая способность и малая проникающая способность. Пробег α-частиц в воздухе - 8 – 9 см, а в живой ткани – несколько десятков мкм.
• Высокая ионизирующая способность и малая проникающая способность.
• Пробег α-частиц в воздухе - 8 – 9 см, а в живой ткани – несколько десятков мкм.
• β-излучение – поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде ядер. Проникающая способность β-частиц выше, а ионизирующая способность ниже. Пробег β-частиц в воздухе - 18 м, в живой ткани - 2,5 см.
• Проникающая способность β-частиц выше, а ионизирующая способность ниже.
• Пробег β-частиц в воздухе - 18 м, в живой ткани - 2,5 см.
• Нейтронное излучение – поток ядерных частиц, не имеющих заряда, которые вылетают из ядер атомов при некоторых ядерных реакциях. При взаимодействии с ядрами атомов возникает вторичное излучение, состоящее как из заряженных частиц, так и из γ-квантов. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, и она существенно выше, чем у α- и β-частиц.
• γ-излучение – ЭМ-излучение (10 20 -10 22 Гц), испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. γ-излучение обладает большой проникающей способностью, может создавать вторичное излучение.
• Рентгеновское излучение – ЭМ-излучение (10 17 -10 20 Гц). Высокая проникающая способность.

Характеристики ИИ

• Период полураспада – время, за которое распадается половина ядер радиоактивного (РА) вещества.
• Активность А – число самопроизвольных ядерных превращений d Ν за малый промежуток времени d t :

А = d Ν /d t.

• Беккерель: 1 Бк = 1 превращение в секунду
• Несистемная единица - Кюри (1 Ки=3,7∙10 10 Бк)
• Доза излучения – количество энергии ИИ, переданное излучением веществу и поглощенное им.

• Экспозиционная доза Х служит для количественной характеристики рентгеновского и γ-излучения. Это отношение полного электрического заряда d Q ионов одного знака, возникающих в малом объёме воздуха, к массе воздуха d m в этом объёме: Х = d Q /d m .
• Кулон на килограмм (Кл/кг).
• Несистемная ед. - рентген: 1 Р =2,58·10 −4 Кл/кг.
• Поглощенная доза излучения D – количество энергии ИИ, поглощенное единицей массы облучаемого тела: D = d E/ d m .
• Грей: 1 Гр = 1 Дж/кг.
• Несистемная единица - рад: 1 рад = 0,01 Гр.

• Эквивалентная доза Н служит для оценки радиационной опасности облучения от разных видов излучения R . Это произведение поглощенной дозы в органе (ткани) Т на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения W R :
• H T,,R = W R ·D .
• Дж/кг = Зиверт (Зв). Несистемной единицей служит бэр (биологический эквивалент рада); 1 Зв = 100 бэр.
• W R для фотонов, электронов = 1, для α-частиц = 20.
• Эффективная доза E – отражает суммарный эффект облучения для организма, т.к. органы тела обладают разной радиочувствительностью. Это сумма произведений эквивалентной дозы в органе (ткани) за время t на соответствующий взвешивающий коэффициент для органа (ткани) W т :
• E = Σ H t,T W т .
• W т для костного мозга, легких = 0,12, кожи – 0,01.
• Зиверт.

Биологическое действие ионизирующих излучений

• связано с процессами ионизации атомов и молекул живой материи 

• разрыв молекулярных связей, изменение химической структуры соединений, гибель клеток, радиолиз воды (70 % массы тела) с образованием свободных радикалов и сильных окислителей.
• разрыв молекулярных связей, изменение химической структуры соединений, гибель клеток,
• радиолиз воды (70 % массы тела) с образованием свободных радикалов и сильных окислителей.
• При этом нарушается нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ в организме.

Биологические реакции организма

Два вида воздействия на организм:

внешнее облучение и внутреннее

• острые поражения:

• острая лучевая болезнь (1 – 4,5 – 5,0 Зв), хроническая лучевая болезнь, лучевые ожоги.
• острая лучевая болезнь (1 – 4,5 – 5,0 Зв),
• хроническая лучевая болезнь,
• лучевые ожоги.
• отдаленные последствия:

• соматические эффекты (злокачественные опухоли, лейкемия, лучевая катаракта) генетические эффекты.
• соматические эффекты (злокачественные опухоли, лейкемия, лучевая катаракта)
• генетические эффекты.

Нормирование ИИ

• СанПиН 2.6.1.2523–09 «Нормы радиационной безопасности (НРБ–99/2009)
• СП 2.6.1.2612-10 «Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ 99/2010)
• Категории облучаемых лиц:

• персонал – лица, работающие с техногенными источниками излучения ( группа А ) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия ( группа Б ); население , включая лиц из персонала, вне сферы их производственной деятельности.
• персонал – лица, работающие с техногенными источниками излучения ( группа А ) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия ( группа Б );
• население , включая лиц из персонала, вне сферы их производственной деятельности.

Нормативы

• основные пределы доз (ПД);
• допустимые уровни многофакторного воздействия, являющиеся производными от основных пределов доз:

• пределы годового поступления (ПГП), допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА), среднегодовые удельные активности (ДУА) и др.;
• пределы годового поступления (ПГП),
• допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА),
• среднегодовые удельные активности (ДУА) и др.;
• контрольные уровни (дозы, активности, плотности потоков и др.), учитывающие достигнутый в организации уровень радиационной безопасности.

Основные пределы доз

Нормируемые величины

Пределы доз, мЗв/год

Персонал (группа А)

Эффективная доза

20

Население

Эквивалентная доза:

150

В хрусталике глаза

Основные ПД для персонала группы Б равны ¼ значений для персонала группы А

1

500

В коже

15

В кистях и стопах

500

50

50

Защитные мероприятия

• увеличение расстояния между источниками и работающими (защита расстоянием);
• сокращение времени работы с источниками (защита временем);
• уменьшение мощности источника до минимальной величины (защита количеством);
• экранирование источника излучения (защита экранами):

• α- слой воздуха, экран из стекла (несколько мм), β- экраны из алюминия и оргстекла, рентгеновское, γ- свинец, сталь, вольфрам нейтронное – парафин, вода, графит, бериллий;
• α- слой воздуха, экран из стекла (несколько мм),
• β- экраны из алюминия и оргстекла,
• рентгеновское, γ- свинец, сталь, вольфрам
• нейтронное – парафин, вода, графит, бериллий;
• дозиметрический контроль;
• СИЗ: спецодежда, спецобувь, средства защиты органов дыхания, изолирующие костюмы