Физические факторы воздействия на человека

 Единицы радиоактивности 

     В качестве единицы активности принято  одно ядерное превращение в секунду. В целях сокращения используется более простой термин – один распад в секунду (расп./с) В системе СИ эта единица получила название беккерель (Бк). В практике радиационного контроля, в том числе и в Чернобыле, до последнего времени широко использовалась внесистемная единица активности – кюри (Ки). Один кюри – это 3,7 * 1010 ядерных превращений в секунду.

     Концентрация  радиоактивного вещества обычно хорактеризуются  концентрацией его активности. Она  выражается в единицах активности на единицу массы: Ки/т, мКи/г, кБк/кг и  т.п.(удельная активность). На единицу объема: Ки/м3 , мКи/л, Бк/ см3. и т.п. (объемная концентрация) или на единицу площади:   Ки/км3, мКи/с м2. , ПБк/ м2. и т.п.  

 Единицы ионизирующих излучений 

     Для измерения величин, характеризующих  ионизирующее излучение, исторически первой появилась единица «рентген». Эта мера экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучений. Позже для измерения поглощенной дозы излучений добавили «рад».

     Доза  излучения (поглощенная доза) – энергия  радиоактивного излучения, поглощенная в единице облучаемого вещества или человеком. С увеличением времени облучения доза растет. При одинаковых условиях облучения она зависит от состава вещества. Поглощенная доза нарушает физиологические процессы в организме и приводит в ряде случаев к лучевой болезни различной степени тяжести. В качестве единицы поглощенной дозы излучения в системе СИ предусмотрена специальная единица – грей (Гр). 1 грей – это такая единица поглощенной дозы, при которой 1 кг. Облучаемого вещества поглощает энергию в 1 джоуль (Дж). Следовательно 1 Гр = 1 Дж/кг.

Поглощенная доза излучения является физической величиной, определяющей степень радиационного  воздействия.

     Мощность дозы (мощность поглощенной дозы) – приращение дозы в единицу времени. Она характеризуется скоростью накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени. Ее единица в системе Си – грей в секунду. Эта такая мощность поглощенной дозы излучения, при которой за 1 с. в веществе создается доза излучения в 1 Гр.

На практике для оценки поглощенной дозы излучения  до сих пор широко используют внесистемную единицу мощности поглощенной дозы – рад в час (рад/ч) или рад  в секунду (рад/с).

     Эквивалентная доза. Это понятие введено для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов излучений. Определяется она по формуле Дэкв=Q*Д, где Д – поглощенная доза данного вида излучения, Q – коэффициент качества излучения, который для различных видов ионизирующих излучений с неизвестным спектральным составом принят для рентгеновского и гамма-излучения-1, для бета-излучения-1, для нейтронов с энергией от 0,1 до 10 МэВ-10, для альфа-излучений с энергией менее 10 МэВ-20. Из приведенных цифр видно, что при одной и той же поглощенной дозе нейтронное и альфа-излучение вызывают, соответственно, в 10 и 20 раз больший поражающий эффект. В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв). Зиверт равен одному грею, деленному на коэффициент качества. При Q = 1 получаем  

1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/к  = 100 рад  = 100 бэр.

              Q         Q              Q

     Бэр (биологический эквивалент рентгена) – это внесистемная единица эквивалентной  дозы, такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает тот же биологический эффект, что и 1 рентген гамма-излучения.. Поскольку коэффициент качества бета и гамма-излучений равен 1, то на местности, загрязненной радиоактивными веществами при внешнем облучении 1 Зв = 1 Гр; 1 бэр = 1 рад; 1 рад »1 Р.

Из этого можно сделать вывод, что эквивалентная, поглощенная и экспозиционные дозы для людей, находящихся в средствах защиты на зараженной местности, практически равны.

     Мощность  эквивалентной дозы – отношение  приращения эквивалентной дозы за какой-то интервал времени. Выражается в зивертах в секунду. Поскольку время пребывания человека в поле излучения при допустимых уровнях измеряется, как правило, часами, предпочтительно выражаясь мощность эквивалентной дозы в микрозивертах в час.

Согласно  заключению Международной комиссии по радиационной защите, вредные эфекты у человека могут наступать при эквивалентных дозах не менее 1,5 Зв/год (150 бэр/год), а в случаях кратковременного облучения – при дозах выше 0,5 Зв (50 бэр). Когда облучение превышает некоторый порог, возникает лучевая болезнь.

     Мощность  эквивалентной дозы, создаваемая  естественным излучением (земного и  космического происхождения), колеблется в пределах 1,5 – 2 мЗв/год и плюс искусственные источники (медицина, радиоактивные осадки) от 0,3 до 0,5 мЗв/год. Вот и выходит, что человек в год получает от 2 до 3 мЗв. Эти цифры примерные и зависят от конкретных условий. По другим источникам, они выше и доходят до 5 мЗв/год. 

Приборы радиационной разведки и дозиметрического контроля 

     Приборы, предназначенные для обнаружения и измерения радиоактивных излучений, называются дозиметрическими. Их основными элементами являются воспринимающее устройство, усилитель ионизационного тока, измерительный прибор, преобразователь напряжения, источник тока.

     Как же классифицируются дозиметрические  приборы?

     Первая  группа – это рентгенметры-радиометры. Ими определяют уровни радиации на местности и зараженность различных  объектов и поверхностей. Сюда относят  измеритель мощности дозы ДП-5В (А,Б) -базовая  модель. На смену этому прибору приходит ИМД-5.

     Вторая  группа. Дозиметры для определения  индивидуальных доз облучения. В  эту группу входят: дозиметр ДП-70МП, комплект индивидуальных измерителей  доз ИД-11.

     Третья  группа. Бытовые дозиметрические  приборы. Они дают возможность населению ориентироваться в радиационной обстановке на местности, иметь представление о зараженности различных предметов, воды и продуктов питания.

     Комплект  индивидуальных измерителей дозы ИД-11 предназначен для индивидуального  контроля облучения людей с целью первичной диагностики радиационных поражений.

В комплект входят 500 индивидуальных измерителей  доз ИД-11 и измерительное устройство. ИД-11 обеспечивает измерение поглощенной  дозы гамма- и смешанного гамма-нейтронного  излучения в диапазоне от 10 до 500 рад (рентген). При многократном облучении дозы суммируются и сохраняются прибором в течении 12 месяцев. Масса ИД-11 - всего 25 г. Носят его в кармане одежды.

Измерительное устройство сделано так, что может  работать в полевых и стационарных условиях. Удобно в эксплуатации. Имеет цифровой отчет показаний на передней панели.

Для сохранения жизни и здоровья людей организуется контроль радиоактивного облучения. Он может быть индивидуальным и групповым. При индивидуальном методе дозиметры  выдаются каждому человеку - обычно их получают командиры формирований, разведчики, водители автомобилей и др. лица, выполняющие задачи отдельно от своих основных подразделений.

Групповой метод контроля применяется ля остального личного состава формирований и  населения. В этом случае индивидуальные дозиметры выдаются одному - двум из звена, группы, команды или коменданту убежища, старшему по укрытию. Зарегистрированная доза засчитывается каждому как индивидуальная и записывается в журнал учета. 

Бытовые дозиметры  

     В результате аварии в Чернобыле радионуклиды выпали на огромной площади. Чтобы решить проблему информированности населения, Национальная комиссия по радиационной защите (НКРЗ) разработала «Концепцию создания и функционирования системы радиационного контроля, осуществляемого населением». В соответствии с ней люди должны иметь возможность самостоятельно оценивать радиационную обстановку в месте проживания или нахождения, включая и оценку радиоактивного загрязнения продуктов питания и кормов.

     Для этого промышленность выпускает простые, портативные и дешевые приборы - индикаторы, обеспечивающие, как минимум, оценку мощности до зы внешнего излучения от фоновых значений и индикацию допустимого уровня мощности дозы гамма-излучения.

     Многочисленные  приборы, которыми пользуется население (термометры, барометры, тестеры), измеряют микровеличины (температуру, давление, напряжение, силу тока). Дозиметрические же приборы фиксируют микровеличины, то есть процессы, происходящие на уровне ядра (количество распадов ядер, потоки отдельных частиц и квантов) Поэтому для многих непривычны сами единицы измерения,  с которыми они сталкиваются. Более того, единичные измерения не дают точных показаний. Необходимо проводить несколько измерений и определять среднее значение. Затем все измеренные величины надо сопоставить с нормативами, чтобы правильно определить результат и вероятность воздействия на организм человека. Все это делает работу с бытовыми дозиметрами несколько специфичной. Еще один аспект, о котором надо сказать. Почему-то сложилось впечатление, что во всех странах дозиметры выпускаются в больших количествах, свободно продаются и население их охотно раскупает. Ничего подобного. Действительно, есть фирмы, которые выпускают и продают такие приборы. Но они совсем не дешевы. Например в США дозиметры стоят 125 - 140 долларов, во Франции, где больше, чем у нас атомных станций, продажа дозиметров населению не производится. Но там, как заявляют руководители, нет такой необходимости.

     Наши  бытовые дозиметрические приборы  действительно доступны населению, а по своей работоспособности, высокому уровню, качеству и дизайну превосходят многие зарубежные. Вот некоторые из них: «Белла», РКСБ-104, Мастер-1, «Берег», СИМ-05, ИРД-02Б 

Биологическое действие ионизирующих излучений и способы  защиты от них

     Различают два вида эффекта воздействия  на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический. При соматическом эффекте последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом - у его потомства. Соматические эффекты могут быть ранними или отдалёнными. Ранние возникают в период от нескольких минут до 30-60 суток после облучения. К ним относят покраснение и шелушение кожи, помутнение хрусталика глаза, поражение кроветворной системы, лучевая болезнь, летальный исход. Отдалённые соматические эффекты проявляются через несколько месяцев или лет после облучения в виде стойких изменений кожи, злокачественных новообразований, снижения иммунитета, сокращения продолжительности жизни.

     При изучении действия излучения на организм были выявлены следующие особенности:

     Высокая эффективность поглощённой энергии, даже малые её количества могут вызвать  глубокие биологические изменения  в организме.

Наличие скрытого (инкубационного) периода  проявления действия ионизирующих излучений.

Действие  от малых доз может суммироваться или накапливаться.

Генетический  эффект - воздействие на потомство.

Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению.Не каждый организм (человек) в целом одинаково  реагирует на облучение.

     Облучение зависит от частоты воздействия. При одной и той же дозе облучения вредные последствия будут тем меньше, чем более дробно оно получено во времени.

     Ионизирующее  излучение может оказывать влияние  на организм как при внешнем (особенно рентгеновское и гамма-излучение), так и при внутреннем (особенно альфа-частицы) облучении. Внутреннее облучение происходит при попадании внутрь организма через лёгкие, кожу и органы пищеварения источников ионизирующего излучения. Внутреннее облучение более опасно, чем внешнее, так как попавшие внутрь ИИИ подвергают непрерывному облучению ничем не защищённые внутренние органы.

     Под действием ионизирующего излучения  вода, являющаяся составной частью организма человека, расщепляется и  образуются ионы с разными зарядами. Полученные свободные радикалы и окислители взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая её. Нарушается обмен веществ. Происходят изменения в составе крови - снижается уровень эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и нейтрофилов. Поражение органов кроветворения разрушает иммунную систему человека и приводит к инфекционным осложнениям.

     Местные поражения характеризуются лучевыми ожогами кожи и слизистых оболочек. При сильных ожогах образуются отёки, пузыри, возможно отмирание тканей (некрозы).

Смертельные поглощённые дозы для отдельных частей тела следующие:

голова - 20 Гр;

нижняя  часть живота - 50 Гр;

грудная клетка -100 Гр;

конечности - 200 Гр.