Радиационные поражающие факторы ядерного взрыва. Виды ионизирующих излучений. Виды доз излучения. Классификация лучевых поражений.

Проникающая радиация (ионизирующее излучение) представляет большую опасность для здоровья и жизни людей.

В природе существует некоторое количество химических элементов, ядра атомов которых самопроизвольно превращаются в ядра других элементов. Эти пре­вращения сопровождаются излучением, которое назвали ионизирующим излучени­ем, а само явление распада ядер - радиоактивностью.

Ядра атомов одного и того же элемента содержат одинаковое число прото­нов, а число нейтронов может быть разным. Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но разным количеством нейтронов, называют изотопами данного элемента. Чтобы отличить изотопы, к их названиям или символам, приписывают число, указывающее на количество всех частиц в его ядре. Например, уран-235 (U-235), уран-238 (U-238), стронций-90 (Sг-90), стронций-89 (Sг -89) и т. п.

Различают стабильные (устойчивые) и радиоактивные изотопы. Первые, без внешнего воздействия, не претерпевают никаких превращений. Вторые все время превращаются в другие радиоактивные изотопы или стабильные элементы.

Число ядерных превращений (распадов) в единицу времени называют активностью. За единицу активности радиоактивного вещества в Международной системе единиц (система СИ) принят беккерель (Бк). Один беккерель соответствует одному распаду в секунду для любого радиоактивного вещества. На практике часто используется внесистемная единица активности - кюри (Ки). Один кюри - такое количество вещества, в котором за одну секунду происходит 37 миллиардов актов распада.

Время, в течение которого радиоактивное вещество (РВ) теряет половину своей активности, называют периодом полураспада (Т 1/2). Каждое радиоактивное вещество характеризуется неизменным, присущим только ему, периодом полурас­пада. Так, Т 1/2 Урана-238 равен 4,47 миллиардов лет, а полония-214 — 0,000164 секунды. Период полураспада цезия-137 30 лет; если взять 1 г этого вещества, то через 30 лет останется 0,5 г, через 60 - 0,25 г и т. д.

Важно отметить, что ионизирующее излучение не воспринимается органами чувств человека: мы не видим его, не слышим и не чувствуем воздействия на наше тело.

Все виды ионизирующего излучения можно подразделить на две группы: электромагнитное, к которому относятся рентгеновское и гамма-излучение, и кор­пускулярное, или излучение разного рода ядерных частиц. К ним относятся: альфа-излучение, бета-излучение, нейтроны.

Эффективность защиты от ионизирующего излучения в значительной степе­ни зависит от знания его видов и свойств. Излучения разных видов оказывают не­одинаковое воздействие на организм, что объясняется разной их ионизирующей способностью (ионизация - превращение атомов и молекул в положительно и от­рицательно заряженные частицы-ионы).

Гамма-излучение - это электромагнитное излучение с малой длиной волны, по своей природе и свойствам не отличается от рентгеновских лучей, γ-излучение обладает сравнительно небольшой ионизирующей, но большой проникающей спо­собностью, может пройти через человеческое тело, что представляет большую опас­ность для человека. Пробег в воздухе может достигать до 1,5 км. В качестве защиты от γ-излучения эффективно используются свинец, бетон или иные материалы с вы­соким удельным весом.

Бета-излучение - это поток электронов и позитронов, β-частицы обладают элементарным отрицательным зарядом. Они возникают в ядрах атомов при радио­активном распаде и тотчас же излучаются оттуда. β-частицы могут проходить сквозь ткани организма на 1-2 см, пробег в воздухе до 1 метра. Для защиты от β-излучения, как правило, достаточно листа алюминия толщиной несколько милли­метров. При внешнем облучении β-частицами тела человека на открытых поверхно­стях кожи могут образовываться радиационные ожоги различной тяжести.

В случае поступления источников β-излучения в организм с пищей, водой и воздухом происходит внутреннее облучение организма, способное привести к тяже­лому лучевому поражению.

Альфа-излучение - это поток тяжелых положительно заряженных частиц. Они в 7300 раз тяжелее β-частиц. По своей физической природе α-частицы представляют собой ядра атома гелия: они состоят из двух протонов и двух нейтронов и, следова­тельно, несут два элементарных положительных электрических заряда, α -частицы обладают большой ионизирующей способностью, но энергия, вследствие иониза­ции, быстро уменьшается поэтому α -излучение проникает в ткани тела человека на очень малую глубину. При облучении человека α -частицы проникают лишь на глу­бину поверхностного слоя кожи, защититься от них можно листом обычной бумаги. Их пробег в воздухе не превышает 11 см. Таким образом, в случае внешнего облу­чения защититься от неблагоприятного действия α -частиц достаточно просто и они, казалось бы, не представляют серьезной угрозы здоровью людей. Положение корен­ным образом меняется в случае поступления источников α -излучения в организм человека с пищей, водой или воздухом. В этом случае они будут чрезвычайно опас­ными облучателями организма изнутри.

Нейтроны - нейтральные, не несущие электрического заряда частицы - при оценке радиационной аварийной обстановки могут играть существенную роль. Ней­троны обладают высокой проникающей способностью. Отличительной особенно­стью нейтронного излучения является способность превращать атомы стабильных элементов в их радиоактивные изотопы, что резко повышает опасность нейтронного облучения. От нейтронного излучения хорошо защищают водородсодержащие ма­териалы.

Вполне естественно, что все защитные мероприятия от воздействия ионизи­рующих излучений основаны на знании свойств каждого вида излучения, характе­ристики их проникающей способности, особенностей эффектов ионизации.

Понятие о дозе излучения и единицах ее измерения

Для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или жилом помещениях, обусловленной воздействием рентгеновского или гамма-излучения, используют экспозиционную дозу облучения. В СИ единица экспозиционной дозы --кулон на килограмм (Кл/кг). Однако на практике чаще используют внесистемную единицу - рентген (Р). Поглощенной дозе 1 рад соответствует экспозиционная доза, примерно равная 1 Р, т. е. 1рад примерно = 1 Р.

Мерой поражающего действия ионизирующих излучений является доза этих излучений.

Поглощенная доза - количество энергии ионизирующих излучений, погло­щенное веществом, в пересчете на единицу массы. Поглощенная доза в системе СИ измеряется в греях (Гр). Внесистемная единица - рад. При переходе от внесистем­ных единиц к системным исходят из следующих соотношений: 100 рад = 1 Гр. Ма­лые величины поглощенной дозы выражают в тысячных и миллионных долях грея и рада (мГр, мкГр и мрад, мкрад).

Но поглощенная доза не учитывает того, что, при одинаковой ее величине, биологический эффект от действия альфа-излучения будет значительно больше, чем от гамма- и бета-излучения. Иначе говоря, поражающее действие альфа-частиц вы­ше, чем ионизирующих излучений других видов.

Для количественного учета неблагоприятного воздействия различных видов излучения используется понятие эквивалентной дозы. Эквивалентная доза (Дэкв.) определяется путем умножения поглощенной дозы (Дпог.) на коэффициент качества излучения, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма. Для рентгеновского, гамма- и бета-излучения коэффициент качества ра­вен 1, а для альфа-излучения - 20. В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв), внесистемная единица - бэр (биологический эквивалент рада). Малые величины эквивалентной дозы определяются в тысячных долях зиверта и бэра (мЗв, мбэр) и миллионных - (мкЗв, мкбэр).

Для оценки степени опасности пребывания на загрязненной радиоактивными веществами территории необходимо знать мощность дозы излучения на том или ином ее участке. Под мощностью дозы понимают величину дозы, отнесенную к единице времени. Единицы мощности дозы грей в секунду (Гр/сек) и внесистемная - рад в час (рад/час).

1 рад/час =2,77 10-6 Гр/сек.

Степень загрязнения радиоактивными веществами местности (почвы) и раз­личных объектов внешней среды оценивается активностью вБкили Ки.

Опасные и неопасные дозы облучения

Радиоактивность и сопровождающее ее ионизирующие излучения – вечно существующие явления. Зарождение и развитие жизни на земле происходило в при­сутствии естественного радиационного фона.

Естественный радиационный фон образуют космические лучи и радиоактив­ные элементы, содержащиеся в горных породах, атмосфере, воде, пище, растениях и живых организмах.

Среднегодовые индивидуальные дозы облучения населения за счет естествен­ных источников составляют около 2 мЗв (200 мбэр). Из них примерно 1,675 мЗв (167,5 мбэр) земного происхождения и 0,315 мЗв (31,5 мбэр) - космического.

Приблизительно 2/3 дозы, накопленной человеком от естественных источни­ков, обусловлены радиоактивными веществами, попавшими в организм с вдыхае­мым воздухом, пищей или водой (внутреннее облучение). А остальная часть дозы приходится на источники, находящиеся вне организма (внешнее облучение).

Степень радиационного воздействия естественных источников на человека зависит от многих факторов и может отклоняться в сторону увеличения и наоборот. Так, на людей, живущих в горах, в большей мере действует космическое излучение, и уровень облучения растет с высотой, поскольку толщина слоя атмосферы, играю­щего роль защитного экрана, при этом уменьшается. Неодинаковы и уровни земной радиации для разных мест, что зависит от концентрации радиоактивных веществ в земной коре.

По оценке Научного Комитета по действию атомной радиации ООН, пример­но 3/4 среднегодовой дозы облучения населения от земных источников радиации, приходится на радон и продукты его радиоактивного распада. Радон высвобожда­ется повсеместно из земной коры. Поступает в помещения, просачиваясь через фундамент и пол из фунта, выделяясь из материалов строительных конструкций (бетон, фосфогипс и др.), а также с природным газом и водой, особенно при пользовании душем. В плохо вентилируемых помещениях концентрации радона могут быть в 8 раз выше, чем в наружном воздухе.

Радон попадает в организм с вдыхаемым воздухом и, по мнению специали­стов, является одной из основных причин рака легких.

Мощность дозы естественного радиоактивного фона на территории РБ со­ставляет 0,01-0,02 мР/ч (10-20 мкР/ч)

При определении допустимых доз облучения учитывается, каким оно было - однократным или многократным. Однократным считается облучение, полученное в течение первых 4-х суток, а более продолжительное - многократным. Например, облучение в дозе 300 бэр в течение 1 - 4 дней вызывает лучевую болезнь II степени, такая же доза, накопленная в течение года, не ведет даже к потере трудоспособности.

Однократная доза 0,25 Гр (25 рад) не вызывает заметных отклонений в со­стоянии здоровья.

От 0,25-0,50 Гр (25-50 рад) вызывает незначительные временные отклонения в составе крови.

От 0,5-1 Гр (50-100 рад) вызывает не резко выраженное снижение числа тромбоцитов и лейкоцитов.

Развитие лучевой болезни легкой степени наблюдается при однократном облучении дозой 100 - 200 рад (1-2Гр).

При дозе облучения 200 - 400 рад развивается лучевая болезнь средней тяжести.

Лучевая болезнь тяжелой степени может развиться после однократного облу­чения всего тела дозой 400-600 рад.

Проникающая радиация

Особенностью ядерного взрыва является выделение ионизирующего излуче­ния (α- и β-частицы, γ-лучи и нейтроны).

α- и β-частицы из-за высокой ионизирующей способности имеют короткий пробег в окружающей среде и практически остаются в пределах района взрыва, не достигая поверхности земли.

Проникающая радиация представляет собой поток γ-лучей и нейтронов, кото­рые распространяются в воздухе от центра взрыва на расстояния до нескольких ки­лометров и, проходя через живую ткань, вызывают ионизацию атомов и молекул, входящих в состав клеток. Под влиянием ионизации в организме возникают биоло­гические процессы отмирания и разложения клеток. В результате этого у поражен­ных людей развивается специфическое заболевание, называемое лучевой болезнью.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: