ІОНІЗУЮЧІ ВИПРОМІНЮВАННЯ

Іонізуючим випромінюванням називають таке випромінювання, яке здатне під час взаємодії з речовиною прямо чи посередньо створювати в ній атоми, молекули та іони. До іонізуючих випромінювань відносяться: альфа-, бета- і гамма-випромінювання, випущені під час самовільного (спонтанного) розпаду радіоактивних речовин; потоки заряджених частинок (електронів, протонів, дейтронів та ін.), прискорених до великих енергій у спеціальних прискорювачах; потоки вторинних випромінювань (рентгенівських і гамма-променів, протонів, нейтронів, дейтронів, альфа-частинок та ін.), що виникають під час взаємодії радіоактивних випромінювань і штучно прискорених заряджених частинок із речовиною.)

В авіації радіоактивні речовини застосовують в обладнанні літаків приладами, в дефектоскопах – для контролю цілісності окремих вузлів і деталей літаків.

Властивості іонізуючих випромінювань вимагають спеціальних заходів щодо захисту для підвищення безпеки як для тих, хто працює з ними, так і для іншого персоналу. Як установлено на практиці, робота з радіоактивними речовинами і джерелами іонізуючих випромінювань безпечна за відповідної організації, а також дотримання необхідних заходів захисту.

Альфа-промені — це потік α-частинок, які є ядрами атома гелію і мають позитивний заряд, мають найбільшу іонізуючу здатність і дуже малу проникаючу здатність. У тканини людини вони проникають на частинку міліметра.

Бета-промені – це потік електронів (негативний заряд) або позитронів (позитивний заряд), які мають меншу іонізуючу і більшу проникаючу здатність ніж альфа-промені.

Гамма-промені – це потік γ-квантів, електромагнітне випромінювання з дискретним спектром (дуже короткою довжиною хвилі), що виникає при зміні енергетичного стану атомного ядра або під час анігіляції частинок. їм властиві велика проникаюча і мала Іонізуюча здатності.

Нейтрони – елементарні частинки, які мають дуже велику проникаючу здатність.

Активність радіонуклідів у джерелі (зразку) – відношення числа dN спонтанних (самодовільних) ядерних перетворень, які проходять у джерелі (зразку) за інтервал часу діє до цього інтервалу

Одиниця активності радіонукліда – беккерель (Бк). Позасистемна одиниця активності – кюрі (Кі):

кількість енергії іонізуючого випромінювання, що поглинається одиницею маси опромінюваного тіла, носить назву поглиненої дози. Одиниця вимірювання поглиненої дози в системі Si – грей (Гр). Позасистемною одиницею поглиненої дози іонізуючого випромінювання є рад:

Поглинена доза В відношення середньої енергії dе, переданої іонізуючим випромінюванням речовині в елементарному об’ємі, до маси речовини dm в цьому об’ємі: D=de/dm. Поглинена доза не враховує виду іонізуючого випромінювання. Іншими словами, за однакового значення поглиненої дози альфа-випромінювання значно небезпечніше, ніж бета- або гамма-випромінювання.

Для оцінки впливу на середовище побічно іонізуючих випромінювань використовують також поняття керма (К).

Як речовину, в якій визначається керма, часто використовують повітря для фотонного випромінювання, тканину для непрямих іонізуючих випромінювань, що застосовують у медицині та біології, будь-який матеріал при вивченні радіаційних ефектів і т. ін.

Одиниця керми – грей – збігається з одиницею поглиненої дози. У випадку рентгенівського і гамма-випромінювань існує поняття експозиційної дози, в системі одиниць Зі це — кулон на кілограм (Кл/кг).

На практиці донедавна користувалися позасистемною одиницею експозиційної дози – рентген (Р), ІР = 2,58*10 -4 Кл/кг.

Доза, поглинена масою речовини за одиницю часу, називається потужністю дози.

Доза в рамках норм радіаційної безпеки України (НРБУ-97) і-скорочена назва ефективної дози.

Доза в органі (Dт) — середня в органі чи тканині поглинена доза, яка розраховується за формулою

де εт- сумарна енергія, що виділяється в органі чи тканині (Т) mт -маса органа чи тканини.

Доза еквівалентна в органі або тканині (Нt — величина, яка визначається як добуток поглиненої дози Dт в окремому органі або тканині Т на радіаційний звужуючий фактор %:

Одиниця еквівалентної дози в системі Sі — зіверт (Зв); (1 Зв = = 100 бер).

Еквівалентну дозу використовують для оцінки радіаційної небезпеки постійного опромінювання випромінюванням довільного складу. Це — одиниця поглиненої дози, помножена на коефіцієнт, який враховує неоднакову радіаційну небезпеку для організму різних видів випромінювання.

Один зіверт відповідає поглиненій дозі в 1 Дж/кг (для рентгенівського, альфа- і бета-випромінювань). Позасистемна одиниця еквівалентної дози – бер.

Враховуючи, що не всі органи людського організму однаково чутливі до рівних доз опромінювання, в останні роки введено для цих випадків поняття ефективної дози, яке враховує сумарний ефект опромінювання всього організму. Крім того, існує ще поняття колективної еквівалентної дози. Це – сума індивідуальних еквівалентних доз опромінення певної групи населення за певний період часу.

Допустимий рівень (ДР) – похідний норматив для надходження радіонуклідів в організм людини за календарний рік, усереднених за рік потужності еквівалентної дози концентрації радіонуклідів в повітрі, питній воді та харчовому раціоні, густині потоку частинок тощо, розрахований для референтних умов опромінення зі значень лімітів доз.

Ліміт дози (ЛД) – основний радіаційно-гігієнічний норматив, метою якого є обмеження опромінення осіб категорій А, Б і В від усіх індустріальних джерел іонізуючого випромінювання в ситуаціях практичної діяльності. У НРБУ-97 також встановлені: ліміт ецективної дози та ліміт еквівалентної дози зовнішнього опромінення.

Контрольні рівні (КР) – радіаційно-гігієнічні регламенти першої групи, числові значення яких встановлюють виходячи із фактично досягнутого на даному радіаційно-ядерному об’єкті або території рівня радіаційного благополуччя. Значення КР встановлює керівництво установи за узгодженням з органами Державного санітарно-епідеміологічного нагляду з метою обмеження опромінення персоналу та населення нижче значень лімітів доз, а також для проведення радіаційно-дозиметричного контролю.

Рекомендований рівень медичного опромінення — значення дози, потужність дози чи радіоактивності, що встановлюється Міністерством охорони здоров’я для типових рентгенологічних та радіологічних діагностичних і терапевтичних процедур з урахуванням кращого світового та вітчизняного технічного і методичного рівня.

Рівень втручання – рівень відвернутої дози опромінення, в разі перевищення якої потрібно застосовувати конкретний контрзахід у випадку аварійного чи хронічного опромінення.

Рівень дії – величина, похідна від рівнів втручання, яка виражається у термінах таких показників радіаційної обстановки, які можуть бути виміряні: потужність поглинутої дози в повітрі на відкритій місцевості, об’ємна активність радіонуклідів у повітрі, концентрації їх у продуктах харчування, щільність випадань радіонуклідів на ґрунт та ін.

Медичне опромінення – це опромінення людини (пацієнтів) внаслідок медичних обстежень чи лікування та добровольців.

Норми радіаційної безпеки України (НРБУ-97) поширюються на ситуації опромінення людини джерелами іонізуючого випромінювання в умовах:

• – нормальної експлуатації індустріальних джерел іонізуючого випромінювання;
• – медичної практики;
• – радіаційних аварій;
• – опромінення техногенно-підсиленими джерелами природного походження.

Ці норми (НРБУ-97) включають чотири групи радіаційно-гігієнічних регламентованих величин.

Перша група – регламенти для контролю за практичною діяльністю людини, метою яких є додержання опромінення персоналу та населення на установленому для індивідуума та суспільства рівні, а також підтримання радіаційно-установленого стану навколишнього середовища та технологій радіаційно-ядерних об’єктів як з позицій обмеження опромінення персоналу та населення, так і з позицій зниження ймовірності виникнення аварій на них.

Друга група – регламенти, що мають за мету обмеження опромінення людини від медичних джерел. До цієї групи входять рекомендовані рівні.

Третя група — регламенти щодо відвернутої внаслідок втручання дози опромінення населення в умовах радіаційної аварії.

Четверта група – регламенти щодо відвернутої внаслідок втручання дози опромінення населення від техногенно підсилених джерел природного походження. До цієї групи входять:

Нормами радіаційної безпеки встановлюються такі категорії осіб, які зазнають опромінювання:

Категорія А (персонал) — особи, які постійно чи тимчасово працюють безпосередньо із джерелами іонізуючих випромінювань.

Категорія Б (персонал) — особи, які безпосередньо не зайняті роботою із джерелами іонізуючих випромінювань, але у зв’язку з розташуванням робочих місць у приміщеннях та на промислових майданчиках об’єктів з радіаційно-ядерними технологіями можуть отримувати додаткове опромінення.

Категорія В — все населення.

Тут і далі замість радіаційно-гігієнічні регламентовані величини використано скорочення – регламент.

Вплив іонізуючого випромінювання на організм людини

Джерело іонізуючих випромінювань діє на організм при зовнішньому або внутрішньому опромінюванні (попаданні всередину організму з їжею, палінням і т. ін.). Зовнішнє опромінювання — це дія на організм іонізуючих випромінювань від зовнішніх відносно нього джерел випромінювання. Внутрішнє опромінювання – дія на організм іонізуючих випромінювань радіоактивних речовин, які знаходяться всередині організму. Під дією іонізуючих випромінювань в організмі людини відбувається іонізація молекул і атомів тканини, порушується хімічна структура сполук, утворюються сполуки, не властиві живій клітині, що в свою чергу призводить до її відмирання. Зміни фізичних і біологічних процесів в організмі залежно від дози опромінювання, тобто функції окремих органів і всього організму людини можуть відновлюватись повністю або вести до функціональних порушень організму і виникненню променевої хвороби.

Ураження може викликати гостру і хронічну форми променевої хвороби. Гостра форма хвороби виникає при дії великих доз опромінювання за короткий період часу, хронічна — розвивається в результаті тривалої дії малих доз при зовнішньому опромінюванні або при попаданні всередину організму під час приймання “їжі, палінні, вдиханні невеликих кількостей радіоактивних речовин. При гострій променевій хворобі спостерігається анемія, слабкість і схильність організму до інфекційних захворювань.

На першій стадії хронічної променевої хвороби спостерігається порушення сну, погіршення апетиту, з’являється головний біль, слабкість і т. ін.

На другій стадії ці симптоми загострюються ще більше, порушується обмін речовин, з’являються порушення в роботі серцево-судинної системи і органів травлення.

На третій стадії порушується робота кровотворних органів, яка призводить до недокрів’я, лейкемії, відбувається крововилив в серцево-судинній системі, вражаються статеві органи, а також виникають зміни в генетичному апараті живого організму, якщо радіоактивне опромінювання діє на статеві органи і органи зародкового шляху. Спадкові зміни призводять до нежиттєздатності зародка як в першому, так і в наступних поколіннях.

Шкідливі наслідки опромінення проявляються в стерильності потомства, в захворюваннях, які передаються в спадщину від покоління до покоління і призводять до зменшення тривалості життя людини, зниження стійкості проти інфекційних захворювань.

Радіоактивні випромінювання викликають місцеві ураження: захворювання шкіри, злоякісні пухлини, катаракту, з’являється сухість шкіри, ламкість нігтів, випадає волосся. Небезпечність дії радіоактивних випромінювань обумовлюється ще й тим, що людина органами чуттів не відчуває їхньої дії доти, доки не з’явиться та або інша зміна в організмі.

Для попередження шкідливої дії іонізуючих випромінювань необхідно усувати всяку можливість опромінювання організму дозами, які перевищують гранично допустимі. Ступінь ураження радіоактивними речовинами організму людини залежить від ряду чинників: виду випромінювання (альфа-, бета-, гамма-промені і т. ін.); кількості ізотопу (активності); його властивостей (енергії частинок в період піврозпаду та ін.); шляхів попадання в організм людини та його індивідуальної чутливості.

Числове значення лімітів доз встановлюється на рівнях, що виключають можливість виникнення детерміністичних ефектів опромінення і одночасно гарантують настільки низьку ймовірність виникнення стохастичних ефектів опромінення, що вона є прийнятною як для окремих осіб, так і для суспільства в цілому.

Додатково до ліміту річної ефективності дози встановлюють ліміти річної еквівалентної дози зовнішнього опромінення окремих органів і тканин (табл. 10.1).

Ефекти детерміністичні (не стохастичні) — ефекти радіаційного впливу, які виявляються тільки у разі перевищення певного дозового порогу і тяжкість наслідків яких залежить від значення отриманої дози (гостра променева хвороба, променеві опіки та ін.).

Ефекти стохастичні – безпорогові ефекти радіаційного впливу, ймовірність виникнення яких існує у разі будь-яких доз іонізуючого випромінювання І зростає зі збільшенням дози, тоді як відносна їхня тяжкість виявлень опромінення від дози не залежить. До стохастичних ефектів належать злоякісні новоутворення (соматичні стохастичні ефекти) та генетичні зміни, що передаються нащадкам (спадкові ефекти).

Дози опромінення, мЗв-рік -1

Категорія осіб, які зазнають опромінення