Ионизирующая радиация

1. Виды ионизирующих излучений и их физическая природа.

2. Основные единицы измерения и дозы радиоактивности.

3. Воздействие радиоактивных веществ на организм.

4. Эффект облучения при внешним облучении.

5. Факторы влияющие на эффект облучения при внутренним облучении.

6. Защита от ионизирующих излучений

1. Виды ионизирующих излучений и их физическая природа.

Радиация характеризуется лучистой энергией. В производственных условиях работники могут подвергаться воздействию разных видов лучистой энергии, имеющей корпускулярную и волновую природу распространения.

В виде корпускул распространяются α и β частицы, а в виде электромагнитных волн рентгеновское и гамма излучение.

α частицы представляют собой поток ядер гелия испускаемых радиоактивным веществом. Их пробег в воздухе достигает 8-9 см., а в биологической ткани человека нескольких десятков МКМ. Они быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обуславливает их низкую проницаемость и высокую удельную ионизацию, составляющую на 1 см пути несколько тысяч пар ионов. Защититься можно листом газеты.

β частицы это поток электронов, возникающих при радиоактивном распаде. Их ионизирующая способность гораздо ниже, а проникающая на много выше чем у α частиц, так как они обладают меньшей массой и большой скоростью распространения в веществе.

Рентгеновское и гамма излучение – это высокочастотное электромагнитное излучение.

Гамма лучи обладают большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием. Электромагнитные излучения распространяются со скоростью 300 000 км в сек. Очень опасны свинцовые экраны.

Для количественной характеристики радиоактивных веществ пользуются величиной, которая называется активность. За единицу активности принят Беккерель, означающий одно ядерное превращение в сек. Внесистемной единицей активности является Кюри. Эта активность вещества в котором в 1 сек. Происходит 3,7 * 10¹⁰ распадов ядер атомов.

Радиоактивные вещества широко используются в науке, технике, медицине; атомная энергетика; ВПК; научные исследования, и рентгеноскопия и т.д.

2. Основные единицы измерения и дозы радиоактивности.

Различают следующие дозы радиоактивности:

1. Экспозиционная доза. Для характеристики дозы по эффекту ионизации применяют экспозиционную дозу рентгеновского и гамма излучений.

Единицей экспозиционной дозы является Кулон деленный на кг.

Д_эксп = Кл/кг

Это количество электричества проходящее через поперечное сечение при токе I= 1А за время 1 сек.

Внесистемной единицей экспозиционной дозы является Рентген «Р».

Р_погл = Д_погл./t

Любая доза отнесенная к единице времени, называется мощностью дозы.

Один Рентген доза которого в 1 см³ сухого воздуха при нормальных условиях производит ионы, несущие заряд каждого знак +; -; в 1 электростатическую единицу.

1 = 0,285 Кл/кг

Эта единица характеризует способность рентгеновского и гамма излучения в воздухе, но не поглощенную энергию.

2. Поглощенная доза – это отношение энергии излучения «Е», поглощенной в некотором объеме среды к массе «m» этого объема, кроме биологической ткани человека (на пример свинцовый экран).

Д_погл. = Е/m, грей (Гр)

1 Гр = 1 Дж/кг

Внесистемной единицей поглощенной дозы излучения является – Рад.

1 Рад = 10^-2 Дж/кг или 1 Гр = 100 Рад.

Величина поглощенной дозы зависит от свойств излучения и поглощающей среды. Например α – γ; свинцовый экран или железный.

3.Эквивалентная доза. В связи с тем что одинаковая поглощенная доза различных видов излучения вызывает в биологической ткани человека различное биологическое действие введено понятие эквивалентной дозы. Эквивалентная доза ионизирующего излучения это величина введенная для оценки радиационной опасности облучения.

Она определяется произведением поглощенной дозы на коэффициент качества (КК) данного вида излучения и определяется по формуле:

Д_экв. = Д_погл * (КК) Зиверт

Измеряется в Зивертах (Зв)

Внесистемной единицей эквивалентной дозы является БЭР.

1 Зв = 100 БЭР

1 БЭР – единица дозы любого вида ионизирующего излучения в биологической ткани человека, которая вызывает такой же биологический эффект как и доза 1 Рад. Рентгеновского или гамма излучения.

Например: Если γ =1 то для α – КК = 10

3. Воздействие радиоактивных веществ на организм.

При работе человек может подвергнуться облучению которое бывает:

- внешним - источник вне организма

- внутренним – дыхание, заглатывание

Главная опасность в том, что человек не может органами чувств обнаружить ионизирующего излучения, при этом существует скрытый (латентный) период облучения.

Биологически действие ИИ (ионизирующего излучения) связано с высокой химической активностью. В организме они ионизируют сложные органические соединения (белки, нуклеиновые кислоты и др.), приводят к нарушениям их структуры и образованию новых не свойственных организму веществ и соединений (рак) в том числе и радиоактивных.

Возникающие реакции протекают Длительное время.

4. Эффект облучения при внешним облучении.

Зависит от следующих факторов.

1. Дозы облучения. Естественная радиация (земная, космическая), создает естественный радиоактивный фон на земле. Полученная человеком доза ≈ 125 м. бэр/год. Зависит от высоты замера руд и т.д.

Даже малые дозы облучения могут вызвать необратимые изменения, поэтому трудно назвать величину дозы сверх естественного фона, которая была бы совершенно безопасной.

2. Продолжительность облучения. От продолжительности зависит величина поглощенной дозы. При одной и той же суммарной дозе, воздействие тем слабое, чем меньше ее отдельные составляющие.

Поэтому есть смысл растягивать дозу во времени, так как организм восстанавливается.

3. Виды излучения. Разные виды излучения оказывают на организм не одинаковое действие, что объясняется их различной проникающей способностью и разной удельной ионизацией. α – частицы и γ - излучение см. вопрос 1.

4. Облученный участок организма особенно уязвимы: кожа, глаза, кроветворные органы, гонады (половые железы).

5. Индивидуальная чувствительность. Различна особенно при малых дозах облучения. Человек наиболее устойчив к облучению в возрасте 25-50 лет. Заболевания ЦНС, внутренних органов снижает сопротивляемость облучению.

5. Факторы влияющие на эффект облучения при внутренним облучении.

Внутреннее облучение более опасно, чем внешнее, так как попавший внутрь организма радиоактивные вещества подвергают непрерывному облучению на защищенные внутренние органы.

По характеру поведения, радиоактивные вещества, попавшие внутрь организма, подразделяются на три группы.

1. Элементы, накапливающиеся преимущественно в скелете (стронций, уран, радий, плутоний).

2. Элементы, накапливающиеся в основном в печени (церий, актиний, торий).

3. Элементы равномерно распределяющиеся в организме (ниобий, рутений, полоний, теллур).

Время пребывания в организме зависит от скорости распада элемента и скорости выведения его из организма. Это время оценивается, так называемым эффективным триодом полувыведения. Оно значительно меньше периода полураспада.

6. Защита от ионизирующих излучений.

В РФ на основе рекомендаций Международной комиссии по радиационной защите разработаны нормы радиационной безопасности и установлены предельно допустимые дозы ПДД.

ПДД это наибольшая доза действия которой на организм не вызывает, в нем неблагоприятных изменений.

ПДД для лиц работающих с радиоактивными веществами установлены 5 БЭР в течении 1 года для всего организма.

Во всех случаях доза, накопленная в возрасте 30 лет не должна превышать 60 БЭР.

Отдельные лица могут получить однократно в течении квартала года дозу для всего организма не более 3 БЭР. ПДД за ряд лет определяется по формуле и не должна превышать

Д = 5 (N-18) БЭР N – возраст.

Для каждого вида работ составляется инструкция. По их проведению и план ликвидации возможных аварий.

Все технические процессы необходимо автоматизировать и иметь дистанционное управление.

Система общей приточно - вытяжной вентиляции должна обеспечивать в помещениях не менее чем пятикратный воздухообмен в час.

Защита от излучений проектируется не менее с 2-х кратным запасом. На рудниках по добыче урана а также некоторых рудниках по добыче свинца, вольфрама и др., основной профессиональной вредностью является газообразный азот семейства урана – радон. (Rn). Период полураспада – 3-8 суток.

Основные меры борьбы следующие:

1. Проходка основных воздухоподающих выработок по пустой породе;

2. Применения систем разработки без механизирования руды;

3. При отбойке руды max. Уменьшение выхода мелких частиц;

4. Воздухо - изоляция старых выработок пройденных по рудному телу;

5. Эффективная проветривание незначительным способом – нет подсосов. Индивидуальные средства защиты – Лепесток. Захоронение.

Лекция № 12