Іонізуючі випромінювання

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Далекосхідного державного університету

ІНСТИТУТ МЕНЕДЖМЕНТУ І БІЗНЕСУ

КАФЕДРА БЕЗПЕКИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ І ГО

Іонізуючих випромінювань. Зовнішнього та внутрішнього опромінення. ДІЯ НА ОРГАНІЗМ. ПРОФІЛАКТИКА.

Реферат студента 23 гр.

Журавльова В. М.

Спаськ-Дальній

2002

Зміст

ВСТУП

АБО З чого все починалося

Радіоактивність - зовсім не нове явище; новизна полягає лише в тому, як люди намагалися її використовувати. І радіоактивність, і супутні їй іонізуючі випромінювання існували на Землі задовго до зародження на ній життя і були присутні в космосі до виникнення самої Землі.

Іонізуюче випромінювання супроводжувало і Великий вибух, з якого, як ми зараз вважаємо, почалося існування нашого Всесвіту близько 20 мільярдів років тому. З того часу радіація наповнює космічний простір. Радіоактивні матеріали увійшли до складу Землі із самого її народження. Навіть людина злегка радіоактивний, так як у будь-якої живої тканини присутній у невеликій кількості радіоактивні речовини. Але з моменту відкриття цього універсального фундаментального відкриття пройшло лише трохи більше ста років.

У 1896 році французький вчений Анрі Беккерель поклав кілька фотографічних платівок в ящик столу, придавивши їх шматками якогось матеріалу, що містить уран. Коли він проявив платівки, то, на свій подив, виявив на них сліди якихось випромінювань, що він приписав урану. Незабаром цим явищем зацікавилася Марія Кюрі, молодий хімік, полька за походженням, яка і ввела в ужиток слова "радіоактивність". У 1898 році вона та її чоловік П'єр Кюрі виявили, що уран після випромінювання перетворюється в інші хімічні елементи. Один з цих елементів подружжя назвали полонієм в пам'ять про батьківщину Марії Кюрі, а ще один - радієм, оскільки по-латині це слово означає "випускає проміння". І відкриття Беккереля, і дослідження подружжя Кюрі були підготовлені більш раннім, дуже важливою подією в науковому світу - відкриттям у 1895 році рентгенівських променів; ці промені були названі так за іменем їх (теж, загалом, випадково) німецького фізика Вільгельма Рентгена.

Беккерель один з перших зіткнувся з самим неприємним властивістю радіоактивного випромінювання: мова йде про його вплив на тканини живого організму. Вчений поклав пробірку з радієм в кишеню і отримав в результаті опік шкіри. Марія Кюрі померла, по всій видимості, від одного з злоякісних захворювань крові, оскільки занадто часто зазнавала впливу радіоактивного випромінювання. Принаймні 336 людей, що працювали з радіоактивними матеріалами в той час, померли внаслідок опромінення.

Незважаючи на це, невелика група талановитих і здебільшого молодих вчених направила свої зусилля на розгадку однією з найбільш хвилюючих загадок всіх часів, прагнучи проникнути в найпотаємніші таємниці матерії.

Види іонізуючих випромінювань

Головним об'єктом дослідження учених був сам атом, вірніше - його будова. Ми знаємо тепер, що атом схожий на Сонячну систему в мініатюрі: навколо крихітного ядра рухаються по орбітах "планети" - електрони. Розміри ядра в сто тисяч разів менше розмірів самого атома, але щільність його дуже велика, оскільки маса ядра майже дорівнює масі самого атома. Ядро, як правило, складається з декількох більш дрібних частинок, які щільно зчеплені один з одним.

Деякі з цих частинок мають позитивний заряд і називаються протонами. Кількість протонів у ядрі і визначає, до якого хімічному елементу відноситься даний атом: ядро ​​атома водню містить всього один протон, атома кисню - 8, урану - 92. У кожному атомі кількість електронів в точності дорівнює числу протонів у ядрі, кожен електрон несе негативний заряд, рівний по абсолютній величині заряду протона, так що в цілому атом нейтральний.

У ядрі, як правило, присутні і частки іншого типу, звані нейтронами, оскільки вони нейтральні. Ядра атомів одного і того ж елемента завжди містять одне і те ж число протонів, але число нейтронів у них може бути різним. Атоми, що мають ядра з однаковим числом протонів, але різняться за кількістю нейтронів, відносяться до різних різновидів одного й того ж хімічного елемента, званим ізотопами цього елемента. Щоб відрізнити їх один від одного, до символу приписують число, яке дорівнює сумі всіх частинок в ядрі даного ізотопу. Так, уран-238 містить 92 протона, але 143 нейтрона; в урані-235 теж 92 протона, але 143 нейтрона. Ядра всіх ізотопів хімічних елементів утворюють групу нуклідів.

Деякі нукліди стабільні, тобто у відсутності зовнішнього впливу ніколи не перетерплюють ніяких перетворень.

Більшість же нуклідів нестабільні, вони весь час перетворюються в інші нукліди. В якості прикладу візьмемо хоча б атом урану-238, в ядрі якого протони і нейтрони ледь утримуються разом силами зчеплення. Час від часу з нього виривається компактна група з чотирьох часток: двох протонів і двох нейтронів (α-випромінювання). Уран-238 перетворюється, таким чином, у торій-234, в ядрі якого містяться 90 протонів і 144 нейтрона ... Далі йдуть інші перетворення (показані нижче в таблиці), супроводжувані випромінюваннями, і весь ланцюжок в кінці кінців закінчується стабільним нуклідом свинцю. Зрозуміло, існує багато таких ланцюжків самовільних перетворень різних нуклідів за різними схемами перетворень та їх комбінаціями.

α-випромінювання

β-випромінювання

γ-кванти

Метал

Людина

Папір

Рис. Три види випромінювань і їх проникаюча здатність

При кожному акті розпаду нукліда вивільняється енергія, яка і передається далі у вигляді випромінювання.

Існують три види іонізуючих випромінювань:

• α-випромінювання:

Являє собою потік ядер атомів гелію, які називаються α-частинками. Початкова швидкість альфа-частинок сягає 10000-20000 км. / сек. Вони володіють великою іонізуючої здатністю. Довжина пробігу альфа-частинок у повітрі становить всього 10 см., а в твердих тілах ще менше.

Одяг, індивідуальні засоби захисту повністю затримують альфа-частинки. Зовнішнє їх дія не небезпечно для людини. Через високу іонізуючої здатності альфа-частинки дуже небезпечні при потраплянні всередину організму.

• β-випромінювання:

Це потік електронів, які називаються β-частками. Швидкість бета-частинок може у деяких випадках досягати швидкості світла.

Проникаюча здатність їх менше, ніж гама-випромінювання. Одяг та індивідуальні засоби захисту значно послаблюють бета-випромінювання.

Іонізуюче дію бета-випромінювання в сотні разів сильніше гамма-випромінювання.

• γ-випромінювання:

Це електромагнітні хвилі, аналогічні рентгенівським променям та променям світла, що поширюються в повітрі зі швидкістю 300000км./сек. На сотні метрів.

Вони здатні проникнути через товщі захисних матеріалів і через індивідуальні засоби захисту.

Гамма випромінювання представляє основну небезпеку для людей. При радіоактивному зараженні місцевості гамма-випромінювання діє протягом доби, тижнів і місяців.

Джерела радіоактивного опромінення

Всі джерела радіації можна умовно розділити на два види:

• Природні джерела радіації;

Джерела, створені людиною;

Природні джерела радіації

Космічні промені:

Радіаційний фон, створюваний космічними променями, дає трохи менше половини зовнішнього опромінення, одержуваного населенням від природних джерел радіації. Космічні промені в основному приходять до нас з глибин Всесвіту, але деяка їх частина народжується на Сонці під час спалахів. Вони взаємодіють з атмосферою Землі, породжуючи вторинне випромінювання і приводячи до утворення різних радіонуклідів.

• Земна радіація:

Основні радіоактивні ізотопи, що зустрічаються в гірських породах Землі, - це калій-40, рубідій-87 і члени двох радіоактивних сімейств, що беруть початок відповідно від урану-238 і торію-232 - довгоживучих ізотопів, включилися до складу Землі із самого її народження.

Середня ефективна еквівалентна доза, яку людина отримує за рік від земних джерел радіації, становить приблизно 350 мікрозівертів.

• Внутрішнє опромінення:

У середньому приблизно 2 / 3 ефективної еквівалентної дози опромінення, яку людина одержує від природних джерел радіації, надходить від радіоактивних речовин (калій-40, свинець-210, полоній-210 та ін), які потрапили в організм з їжею, водою і повітрям.

• Радон:

Це невидимий, не має смаку і запаху важкий (в 7,5 рази важчий за повітря) газ. Радон разом зі своїми дочірніми продуктами розпаду відповідальний приблизно за 3 / 4 річної індивідуальної ефективної еквівалентної дози. Зустрічається у двох основних формах: радон-222 і радон-220.

Він вивільняється із земної кори повсюдно, але основну частину дози опромінення людина отримує, перебуваючи в закритому, непровітрюваному приміщенні.

Джерела, створені людиною

• Джерела, що використовуються в медицині:

Це:

Рентген; Комп'ютерна томографія; радиотерапевтические установки для лікування раку; Радіоізотопи, що використовуються для дослідження різних процесів в організмі;

Середня індивідуальна доза за рахунок цього джерела в усьому світі складає ~ 400 мкЗв на людину в рік. Таким чином, колективна ефективна еквівалентна доза для всього населення дорівнює приблизно 1600000 чол-зв у рік.

• Ядерні вибухи:

Найбільш небезпечні повітряні вибухи. Частина радіоактивного матеріалу випадає неподалік від місця випробування, якась частина затримується тропосфері (самому нижньому шарі атмосфери), підхоплюється вітром і переміщується на великі відстані, залишаючись приблизно на одній і тій же широті. Перебуваючи в повітрі в середньому близько місяця, радіоактивні речовини під час цих переміщень поступово випадають на землю. Однак більша частина радіоактивного матеріалу викидається в стратосферу - наступний шар атмосфери, що лежить на висоті 10-50 км., Де він залишається багато місяців, поволі опускаючись і розсіюючись по всій поверхні земної кулі.

АЕС:

Вносять вельми незначний внесок в сумарне опромінення населення. При нормальній роботі ядерних установок викиди радіоактивних матеріалів дуже невеликі.

Вплив іонізуючих випромінювань на живі організми і захист від них

Наведемо нижче поетапне вплив усіх видів іонізуючих випромінювань на будь-який живий організм.

Заряджені частинки:

Проникаючі в тканини організму альфа-і бета-частинки втрачають енергію внаслідок електричних взаємодій з електронами тих атомів, поблизу яких вони проходять. Гамма-випромінювання й рентгенівські промені передають свою енергію речовині трохи іншими способами, які, в кінцевому рахунку, також приводять до електричних взаємодій.

Електричні взаємодії:

За час порядку десяти трильйонних секунди після того, як проникаюче випромінювання досягне відповідного атома в тканині організму, від цього атома відривається електрон. Останній заряджений негативно, тому інша частина початково нейтрального атома стає позитивно зарядженою. Цей процес називається іонізацією. Відірвавшись електрон може далі іонізувати інші атоми.

Фізико-хімічні зміни:

І вільний електрон, і іонізований атом звичайно не можуть довго перебувати в такому стані і протягом наступних десяти мільярдних часток секунди беруть участь у складній ланцюга реакцій, в результаті яких утворяться нові молекули, включаючи й такі надзвичайно реакційно-здатні, як вільні радикали.

Хімічні зміни:

Протягом наступних мільйонних часток секунди утворилися вільні радикали реагують як один з одним, так і з іншими молекулами й через ланцюжок реакцій, ще не вивчених до кінця, можуть викликати хімічну модифікацію важливих у біологічному відношенні молекул, необхідних для нормального функціонування клітини.

Біологічні ефекти:

Біохімічні зміни можуть відбутися як через кілька секунд, так і через десятиліття після опромінення й з'явитися причиною негайної загибелі клітин або таких змін до них, які можуть призвести до раку.

Ще нижче наведемо різновиди доз радіоактивного опромінення.

Поглинена доза - енергія іонізуючого випромінювання, поглинена опромінюваним тілом, у перерахунку на одиницю маси.

Еквівалентна доза - поглинена доза, помножена на коефіцієнт, який відображає здатність даного випромінювання ушкоджувати тканини організму.

Колективна еквівалентна доза - ефективна еквівалентна доза, отримана групою людей від якого-небудь джерела радіації.

Повна колективна ефективна еквівалентеая доза - колективна ефективна еквівалентна доза, яку отримають покоління людей, від якого-небудь джерела за увесь час його подальшого існування.

Наведемо деякі позасистемні, але широко поширені одиниці.

Беккерель (Бк, Bq) - одиниця активності нукліда в радіоактивному джерелі (у системі СІ). Один бекерель відповідає одному розпаду в секунду для будь-якого радіонукліда.

Грей (Грн, Gy) - одиниця поглиненої дози в системі СІ. Являє собою кількість енергії іонізуючого випромінювання, поглиненої одиницею маси будь-якого фізичного тіла, наприклад, тканинами організму.

Зіверт (Зв, Sv) - одиниця еквівалентної дози в системі СІ. Являє собою одиницю поглинутої дози, помножену на коефіцієнт, що враховує неоднакову радіаційну небезпеку різних видів іонізуючих випромінювань. Один зіверт відповідає поглиненої дози в 1 Дж / кг (для рентгенівського,  - і  - випромінювань).

Варто також навести деякі широко поширені позасистемні одиниці і їх зв'язок з одиницями СІ:

Кюрі (Кі, Сі) - одиниця активності ізотопу:

1 Кі = 3,700 * 1010 Бк;

радий (радий, rad) - одиниця поглиненої дози випромінювання:

1 рад = 0,01 Гр;

бер (бер, rem) - одиниця еквівалентної дози:

1 бер = 0,01 Зв.

Захист від іонізуючих випромінювань

• Захист від  - і -випромінювання:

Для захисту від даних видів випромінювань досить шару повітря в 10 см, тонкої фольги. Одяг, як було сказано вище, теж повністю послаблює -частинки, а екран з алюмінію, плексигласу, скла товщиною кілька міліметрів повністю екранує потік -частинок.

Однак при енергії -частинок ε> 2 МеВ істотну роль починає грати гальмівне випромінювання, яке вимагає більш посиленого захисту.

• Захист від нейтронного випромінювання:

При проектуванні захисту від нейтронного випромінювання необхідно враховувати, що процес поглинання ефективний для теплових, повільних і резонансних нейтронів, тому швидкі нейтрони повинні бути попередньо уповільнені. Важкі матеріали добре послаблюють швидкі нейтрони. Проміжні нейтрони ефективніше послаблювати водородосодержащіх речовинами. Це означає, що слід шукати таку комбінацію важких водомістких речовин, які давали б найбільшу ефективність (наприклад, використовують комбінації H ₂ O + Fe, H ₂ 0 + Pb).

Поразка людей і тварин проникаючою радіацією. При вплив проникаючої радіації у людей і тварин може виникнути променева хвороба. Ступінь ураження залежить від експозиційній дози випромінювання, часу, протягом якого ця доза отримана, площі опромінення тіла, загального стану організму. Також враховують, що опромінення може бути однократним і багаторазовим. Однократним вважається опромінення, отримане за перші чотири доби. Опромінення, отримане за час, що перевищує чотири доби, є багаторазовим. При одноразовому опроміненні організму людини залежно від отриманої експозиційної дози розрізняють 4 ступеня променевої хвороби.

Променева хвороба першого (легкого) ступеня виникає при загальній експозиційній дозі випромінювання 100-2 00 Р. Прихований період може тривати 2-3 тижні, після чого з'являється нездужання, загальна слабкість, відчуття тяжкості в голові, сором у грудях, підвищення пітливості, може спостерігатися періодичне підвищення температури. У крові зменшується зміст лейкоцитів. Променева хвороба першого ступеня виліковна.

Променева хвороба другого (середнього) ступеня виникає при загальній експозиційній дозі випромінювання 200-400 Р. Прихований період триває близько тижня. Променева хвороба проявляється в більш важкому нездужанні, розладі функцій нервової системи, головних болях, запамороченнях, спочатку часто буває блювота, можливе підвищення температури тіла; кількість лейкоцитів у крові, особливо лімфоцитів, зменшується більш ніж наполовину. При активному лікуванні одужання наступає через 1,5-2 місяці. Можливі смертельні результати (до 20%).

Променева хвороба третьої (важкої) ступеня виникає при загальній експозиційній дозі 400-600 Р. Прихований період-до декількох годин. Відзначають важке загальний стан, сильні головні болі, блювоту, іноді втрату свідомості або різке збудження, крововиливи в слизові оболонки і шкіру, некроз слизових оболонок в області ясен. Кількість лейкоцитів, а потім еритроцитів і тромбоцитів різко зменшується. Зважаючи на ослаблення захисних сил організму з'являються різні інфекційні ускладнення. Без лікування хвороба в 20-70% випадків закінчується смертю, частіше від інфекційних ускладнень або від кровотеч.

При опроміненні експозиційної дозою більше 600 Р. Розвивається вкрай важка четверта ступінь променевої хвороби, яка без лікування зазвичай закінчується смертю протягом двох тижнів.

Летальні дози при їх вимірюванні в Греях:

А. Смерть настає через кілька годин або днів внаслідок пошкодження ЦНС.

Б. Смерть настає через одну два тижні внаслідок внутрішніх кровотеч (головним чином з ШКТ).

В. 50% опромінених вмирає протягом одного-двох місяців внаслідок поразки клітин кісткового мозку.

3-5 Гр

Висновок

Найбільш небезпечні з точки зору громадськості фактори, що загрожують здоров'ю і життю людей, далеко не завжди є такими насправді. Трьом групам громадян США - членам ліги Жінок-виборниць, студентам вищих навчальних закладів і представникам ділових і промислових кіл - було запропоновано розташувати 30 різноманітних джерел, що призводять до передчасної загибелі людей, в порядку убування їх небезпеки для людини. Ці три послідовності, представлені нижче в трьох стовпцях, порівнюються з результатами статистичних оцінок кількості людей в США, які загинули за рік від відповідного джерела. Можна робити висновки.

Т

Жінки

Студенти

Бізнесмени

Число випадків зі смертельним результатом

Список використаної літератури

1. Безпека життєдіяльності / За ред. С. В. Бєлова .- 3-е вид., Перероб .- М.: Вищ. шк., 2001.-485с.

2. Громадянська оборона / Під ред. П. Г. Якубовського .- 5-е вид., Испр .- М.: Просвещение, 1972.-224c.

3. Радіація. Дози, ефекти, ризик: Пер. з англ .- М.: Світ,-79c., іл.