Воздействие облучения

Содержание:

1. Введение

2. Радиация

3. Воздействие радиации на ткани живого организма

4. Дозы излучения и единицы измерения

5.  Предельно допустимые дозы облучения

          6.  Воздействие радиации на человека

         7.  Меры защиты

8. Заключение
9. Список используемой литературы

                                                        Введение

 

Явление радиоактивности было открыто  в 1896 году французским ученым Анри Беккерелем, В настоящее время оно широко используется в науке, технике, медицине, промышленности.

Радиоактивные элементы естественного происхождения присутствуют повсюду в окружающей человека среде. В больших объемах образуются искусственные радионуклиды, главным образом в качестве побочного продукта на предприятиях оборонной промышленности и атомной энергетики. Попадая в окружающую среду они оказывают воздействия на живые организмы, в чем и заключается их опасность.

Для правильной оценки этой опасности  необходимо четкое представление о  масштабах загрязнения окружающей среды, о выгодах, которые приносят производства, основным или побочным продуктом которых являются радионуклиды, и потерях, связанных с отказом  от этих производств, о реальных механизмах действия радиации, последствиях и  существующих мерах защиты.

В массовом сознании населения доминирует настороженное отношение к производствам, деятельность которых приводит к  образованию радиоактивных изотопов и в первую очередь к предприятиям ядерного цикла. Этому способствуют как объективные (крупные аварии), так и субъективные (некомпетентность, искаженная картина в средствах  массовой информации) факторы.

При этом не принимаются  во внимание два обстоятельства. Первое - это необходимость сравнительного подхода. Например, ценой за использование  автомобиля являются десятки тысяч  людей, ежегодно погибающих в авариях, еще большее количество получает травмы. Происходит загрязнение окружающей среды выхлопными газами автомобилей, особенно в густонаселенных городах. И это далеко не полный перечень негативных последствий от использования  автомобильного транспорта. Второе обстоятельство — это экономическая и технологическая необходимость использования атомной энергии в современном мире. Привлекательность использования АЭС связана с ограниченностью и постоянным ростом стоимости энергоносителей для тепловых электростанций, меньшими радиоактивными и значительно более низкими химическими загрязнениями окружающей среды, гораздо меньшими объемами транспортных перевозок у предприятий ядерного цикла, отнесенными к единице производимой в конечном счете электроэнергии, по сравнению с аналогичными показателями для предприятий топливного цикла.

Альтернативы использованию АЭС  в глобальной экономике в настоящее  время нет, а в обозримом будущем  она может появиться только со стороны термоядерных установок. Первая в мире опытно-промышленная АЭС мощностью в 5 МВт была пущена в СССР 27 июня 1954 г. в г. Обнинске. В последующий период производство электроэнергии на АЭС быстро росло и в настоящее время в развитых странах они превратились в основного поставщика электроэнергии. Работа предприятий ядерного цикла в режиме нормальной эксплуатации не наносит человеку сколько-нибудь заметного вреда и значительно безопаснее последствий других видов деятельности.

Аварии на АЭС значительно увеличивают  экологическую угрозу, но не в большей  степени, чем аварии на крупных химических производствах, бесконтрольное использование  пестицидов и минеральных удобрений, аварии на транспорте и т.д.

Следует также иметь в виду, что  радиация, связанная с нормальным развитием ядерной энергетики, составляет лишь малую долю радиации, порождаемой  деятельностью человека. Значительно большие дозы мы получаем от других источников, вызывающих меньше нареканий. Применение рентгеновских лучей в медицине, сжигание угля, использование воздушного транспорта, пребывание в хорошо герметизированных помещениях могут привести к значительному увеличению уровня облучения. Отметим, что и зарождение жизни на Земле и ее последующая эволюция протекали в условиях постоянного воздействия радиации. Хорошее знание свойств радиации и ее воздействия позволяет свести к минимуму связанный с ее использованием риск и по достоинству оценить те огромные блага, которые приносит человеку применение достижений ядерной физики в различных сферах.

                                           Радиация

 

Радиация - обобщенное понятие. Оно включает различные виды излучений, часть которых встречается природе, другие получаются искусственным путем. Прежде всего следует различать корпускулярное излучение состоящее из частиц с массой отличной от нуля, и электромагнитное излучение. Корпускулярное излучение может состоять как из заряженных, так и из нейтральных частиц.

1.1 Корпускулярное  излучение

Альфа-излучение - представляет собой ядра гелия, которые испускаются при радиоактивном распаде элементов тяжелее свинца или образуются в ядерных реакциях. Бета-излучение - это электроны или позитроны, которые образуются при бета-распаде различных элементов от самых легких (нейтрон) до самых тяжелых. Космическое излучение. Приходит на Землю из космоса. В его состав входят преимущественно протоны и ядра гелия. Более тяжелые элементы составляют менее 1%. Проникая вглубь атмосферы, космическое излучение взаимодействует с ядрами, входящими состав атмосферы, и образует потоки вторичных частиц (мезоны, гамма-кванты, нейтроны и др.). Продукты деления. Содержатся в радиоактивных отходах переработанного топлива ядерных реакторов. 1.2 Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение  имеет широкий спектр энергий  и различные источники: гамма-излучение  атомных ядер и тормозное излучение  ускоренных электронов, радиоволны (табл.1).

Таблица1.

Характеристики  электромагнитных излучений. Энергия, эВ Длина волны, м Частота, Гц Источник излучения 109 10-16 1024 Тормозное излучение 105 10-12 1020 Гамма излучение ядер 103 10-10 1018 Рентгеновское излучение 101 10-8 1016 Ультрафиолетовое излучение 10-1 10-6 1014 Видимый свет 10-3 10-4 1012 Инфракрасное излучение 10-5 10-2 1010 Микроволновое излучение 10-7 100 108 СВЧ 10-9 102 106 Радиоволны ВЧ

 

                      Воздействие радиации на ткани живого организма

 

В органах и тканях биологических  объектов как и в любой среде при облучении в результате поглощения энергии идут процессы ионизации и возбуждения атомов. Эти процессы лежат в основе биологического действия излучений. Его мерой служит количество поглощенной в организме энергии. В реакции организма на облучение можно выделить четыре фазы.

Длительность первых трех быстрых фаз не превышает единиц микросекунд, в течение которых  происходят различные молекулярные изменения. В четвертой медленной  фазе эти изменения переходят  в функциональные и структурные  нарушения в клетках, органах  и организме в целом.

Первая, физическая фаза ионизации  и возбуждения атомов длится 10^-13 сек. Вo второй, химико-физической фазе, протекающей 10^-10 сек образуются высокоактивные в химическом отношении радикалы, которые, взаимодействуя с различными соединениями, дают начало вторичным радикалам, имеющим значительно большие по сравнению с первичными сроки жизни. В третьей, химической фазе, длящейся 10^-б сек, образовавшиеся радикалы, вступают в реакции с органическими молекулами клеток, что приводит к изменению биологических свойств молекул.

Описанные процессы первых трех фаз являются первичными и определяют дальнейшее развитие лучевого поражения. В следующей за ними четвертой, биологической  фазе химические изменения молекул  преобразуются в клеточные изменения. Наиболее чувствительным к облучению  является ядро клетки, а наибольшие последствия вызывает повреждение  ДНК, содержащей наследственную информацию. В результате облучения в зависимости  от величины поглощенной дозы клетка гибнет или становится неполноценной  в функциональном отношении.

Время протекания четвертой  фазы очень различно и в зависимости  от условий может растянуться  на годы или даже на всю жизнь. Различные виды

излучений характеризуются  различной биологической эффективностью, что связано с отличиями в  их проникающей способности (рисунок 3) и характером передачи энергии  органам и тканям живого объекта, состоящего в основном из легких элементов (таблица 2).

 

Рис. 3. Схематическое изображение проникающей способности различных излучений.

Таб.2

Химический состав мягкой ткани и костей в организме  человека
Элемент	Заряд, Z	Процентное отношение  по;весу
		Мягкая ткань	кости
Водород	1	10.2	6.4
Углерод	6	12.3	27.8
Азот	7	3.5	2.7
Кислород	8	72.9	41.0
Натрий	11	0.08	-
Магний	12	0.02	0.2
Фосфор	15	0.2	7.0
Сера	16	0.5	0.2
Калий	19	0.3	-
Кальций	20	0.007	14.7

 

Альфа-излучение имеет  малую длину пробега частиц и  характеризуется слабой проникающей  способностью. Оно не может проникнуть сквозь кожные покровы. Пробег альфа-частиц с энергией 4 Мэв в воздухе составляет 2.5 см, а в биологической ткани лишь 31 мкм. Альфа-

излучающие нуклиды представляют большую опасность при поступлении  внутрь организма через органы дыхания  и пищеварения, открытые раны и ожоговые поверхности.

Бета-излучение обладает большей проникающей способностью. Пробег бета-частиц в воздухе может  достигать нескольких метров, а в  биологической ткани нескольких сантиметров. Так пробег электронов с энергией 4 Мэв в воздухе составляет 17.8 м, а в биологической ткани 2.6 см.

Гамма-излучение имеет  еще более высокую проникающую  способность. Под его действием  происходит облучение всего организма. Биологический эффект от действия тепловых нейтронов в основном обусловлен процессами Н(n, )²H и ^l4N(n,p)^l4C Сечения этих реакций составляют соответственно 0.33 и 1.76 барн.

Основной эффект воздействия  на биологическую ткань происходит под действием протонов, образующихся в реакции (n,р) и теряющих всю свою энергию в месте рождения. Для медленных нейтронов сечения захвата нейтронов малы. Большая часть энергии расходуется на возбуждение и расщепление молекул ткани. Для быстрых нейтронов до 90% энергии в ткани теряется при упругом взаимодействии. При этом решающее значение имеет рассеяние нейтронов на протонах. Дальнейшее выделение энергии происходит в результате ионизации среды протонами отдачи.

               Дозы излучения и единицы измерения

 

Действие ионизирующих излучений  представляет собой сложный процесс. Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. Для его количественной оценки введены специальные единицы, которые делятся на внесистемные и единицы в системе СИ. Сейчас используются преимущественно единицы системы СИ. Ниже в таблице 3 дан перечень единиц измерения радиологических величин и проведено сравнение единиц системы СИ и внесистемных единиц.

 

Таблица 3.

Основные радиологические  величины и единицы
Величина	Наименование и обозначение  единицы измерения		Соотношения между единицами
	Внесистемные	Си
Активность нуклида, А	Кюри (Ки, Ci)	Беккерель (Бк, Bq)	1 Ки = 3.7*1010Бк 1 Бк = 1 расп/с 1 Бк=2.7*10-11Ки
Экспозицион- ная доза, X	Рентген (Р, R)	Кулон/кг (Кл/кг, C/kg)	1 Р=2.58*10-4 Кл/кг 1 Кл/кг=3.88*103 Р
Поглощенная доза, D	Рад (рад, rad)	Грей (Гр, Gy)	1 рад-10-2 Гр 1 Гр=1 Дж/кг
Эквивалентная доза, Н	Бэр (бэр, rem)	Зиверт (Зв, Sv)	1 бэр=10-2 Зв 1 Зв=100 бэр
Интегральная доза излучения	Рад-грамм (рад*г, rad*g)	Грей- кг (Гр*кг, Gy*kg)	1 рад*г=10-5 Гр*кг 1 Гр*кг=105 рад*г