Ионизирующее излучение

Введение 

    В 1896 году французский ученый Анри Беккерель  положил несколько фотографических  пластинок в ящик стола, придавив их кусками какого-то минерала, содержащего  уран. Когда он проявил пластинки, то, к своему удивлению, обнаружил  на них следы каких-то излучений, которые он приписал урану. Вскоре этим явлением заинтересовалась Мария Кюри, молодой химик, полька по происхождению, которая и ввела в обиход слово  «радиоактивность». В 1898 году она и  ее муж Пьер Кюри обнаружили, что  уран после излучения таинственным образом превращается в другие химические элементы. Один из этих элементов супруги  назвали полонием в память о родине Марии Кюри, а еще один – радием, поскольку по-латыни это слово  означает «испускающий лучи». И открытие Беккереля, и исследования супругов Кюри были подготовлены более ранним, очень важным событием в научном  мире – открытием в 1895 году рентгеновских  лучей; эти лучи были названы так  по имени открывшего их (тоже, в общем, случайно) немецкого физика Вильгельма Рентгена.

    Работами  английского физика Э. Резерфорда и  Кюри было установлено наличие, трёх видов радиоактивных излучений α, β, γ - лучей. Резерфорд и английский физик Ф. Содди указали, что испускание α-лучей сопровождается превращением химических элементов, например, превращением радия в радон. В 1913 американский учёный К. Фаянс и Содди независимо сформулировали т. н. правило смещения, характеризующее перемещение нуклида в периодической системе элементов при α- и - распадах.

    Радиоактивность – отнюдь не новое явление; новизна состоит лишь в том, как люди пытались ее использовать. И радиоактивность, и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли.

    Объектом данной работы является  ионизирующее излучение в целом, его основные источники и виды.

    Предмет – средства по защите от  ионизирующих излучений.

    Для полного исследования поставленной темы, нам необходимо выполнить целый  ряд задач:

    - дать четкое определение понятию  «ионизирующие излучения»;

    - кратко охарактеризовать его  виды и главные особенности;

    - определить предельные допустимые  дозы облучения для человека;

    - ознакомиться с основными организационными  мерами по защите от ионизирующих  излучений;

    - определить степень их эффективности.

    Вопросы влияния ионизирующих излучений на окружающую среду и в частности на человека достаточно подробно исследованы в научных статьях, учебных пособиях по экологии, биологии, безопасности жизнедеятельности.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     РАЗДЕЛ 1. Ионизирующие излучения, его виды и влияние на человека 

    Радиационная  опасность для населения и  всей окружающей среды связана с  появлением ионизирующих излучений (ИИ), источником которых являются искусственные  радиоактивные химические элементы (радионуклиды). Радионуклиды могут  попадать в окружающую среду в  результате аварий на радиационно-опасных  объектах (АЭС и др. объектах ядерного топливного цикла – ЯТЦ), усиливая радиационный фон земли.

    Ионизирующими излучениями называют излучения, которые прямо или косвенно способны ионизировать среду (создавать раздельные электрические заряды) [7]. К ионизирующим относятся корпускулярные излучения, которые состоят из частичек с массой покоя, которая отличается от ноля (альфа -, бета-частички, нейтроны) и электромагнитные излучения (рентгеновское и гамма-излучение), которые при взаимодействии с веществами могут образовывать в них ионы [5].

    Альфа-излучение  – это поток ядер гелия, который излучается веществом при радиоактивном распаде ядер с энергией, которая не превышает нескольких мегаэлектровольт (МеВ). Эти частички имеют высокую ионизирующую и низкую проникающую способность.

    Бета-частички – это поток электронов и протонов. Проникающая способность (2,5 см в живых тканях и в воздухе – до 18 м [8]) бета-частичек выше, а ионизирующая – ниже, чем у альфа-частичек.

    Нейтроны  вызывают ионизацию веществ и  вторичное излучение, которое состоит  из заряженных частичек и гамма-квантов. Проникающая способность зависит  от энергии и от состава веществ, которые взаимодействуют.

    Гамма-излучение  – это электромагнитное (фотонное) излучение с большой проникающей и малой ионизирующей способностью с энергией 0,001 3 МеВ [5].

    Рентгеновское излучение – излучение, возникающее в среде, которая окружает источник бета-излучения, в ускорителях электронов и является совокупностью тормозного и характерного излучений, энергия фотонов которых не превышает 1 МеВ. Характерным называют фотонное излучение с дискретным спектром, который возникает при изменении энергетического состояния атома. Тормозное излучение — это фотонное излучение с непрерывным спектром, которое возникает при изменении кинетической энергии заряженных частичек.

    Степень биологического влияния ионизирующего  излучения зависит от поглощения живой тканью энергии и ионизации  молекул, которая возникает при  этом.

    Во  время ионизации в организме  возникает возбуждение молекул  клеток. Это предопределяет разрыв молекулярных связей и образование  новых химических связей, несвойственных здоровой ткани. Под влиянием ионизирующего излучения в организме нарушаются функции кровотворних органов, растет хрупкость и проницаемость сосудов, нарушается деятельность желудочно-кишечного тракта, снижается сопротивляемость организма, он истощается. Нормальные клетки перерождаются в злокачественные, возникают лейкоз, лучевая болезнь.

    Одноразовое облучение дозой 25–50 Бер предопределяет необратимые изменения крови. При 80–120 Бер появляются начальные признаки лучевой болезни. Острая лучевая болезнь возникает при дозе облучения 270–300 Бер [1;122].

    Облучение может быть внутренним (при проникновении радиоактивного изотопа внутрь организма), и внешним; общим (облучение всего организма) и местным; хроническим (при действии в течение длительного времени) и острым (одноразовое, кратковременное влияние).

    Различают два вида эффекта воздействия  на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический [3;75]. 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 кровеносной 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 [5];

    нижняя  часть живота - 50 Гр [5];

    грудная клетка -100 Гр [5];

    конечности - 200 Гр [5].

    При облучении дозами, в 100-1000 раз превышающую  смертельную дозу, человек может  погибнуть во время облучения («смерть под лучом»).

    Допустимые  уровни ионизирующего излучения  регламентируются «Нормами радиационной безопасности» и «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующего излучения». Согласно этим нормативным документам облучаемые лица разделяются на следующие категории [7]:

    А – персонал – лица, которые постоянно или временно работают с источниками ионизирующего излучения;

    Б – ограниченная часть населения – лица, которые не работают непосредственно с источниками излучений, но по условиям проживания или расположения рабочих мест могут подлежать облучению;

    В – население области, страны.

    По  степени снижения чувствительности к ионизирующему излучению установлено 3 группы критических органов [4;243-245], облучение которых влечет за собой наибольший убыток здоровью:

    I – все тело, красный костный мозг;

    II – щитовидная железа, мышцы, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаз;

    III – кожа, кости, предплечье, икры, стопы.

    В среднем нормальное облучение человека от естественного радиоактивного фона, который состоит из космического излучения; излучения естественно  распределенных радиоактивных веществ  на поверхности Земли, в приземной  атмосфере, в продуктах питания, воде составляет в течение года приблизительно 0,1 рад [1;130]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РАЗДЕЛ 2. Меры по защите от ионизирующих излучений. 

    Защита  от ионизирующих излучений может  осуществляться путем использования  следующих принципов:

          –использование источников с минимальным излучением путем 
перехода на менее активные источники, уменьшение количества изотопа;

          –сокращение времени работы с источником ионизирующего излучения;

отдаление рабочего места от источника ионизирующего  излучения;