Цивільна оборона (стр. 4 из 21)
Під час радіоактивного розпаду з ядра виділяється величезна кількість енергії у вигляді іонізуючих випромінювань. Розрізнюють кілька видів іонізуючого випромінювання. Гамма-випромінювання (g) є найнебезпечнішим джерелом енергії, воно проникає у повітрі на відстань сотень метрів. Бета-випромінювання (b) проникає в повітрі на відстань кілкох метрів, а в живих тканинах кількох міліметрів. Альфа-частинки мають найкоротший радіус дії (кілька сантиметрів у повітрі, 0,1 мм у тканинах), а тому небезпечні лише у разі безпосереднього контакту з слизовими оболонками.
Період піврозпаду (Т) різних ізотопів може змінюватись в широкому діапазоні. Наприклад, для Ро112 Т=3*10-7 с., а для U238 Т=4,4 млрд. років. Радіоактивний розпад не залежить від зовнішніх причин, його не можна зупинити або прискорити.
Особливим видом іонізуючого випромінювання є нейтронне випромінювання (n), яке має місце при деяких ділення урану або плутонія. Нейтронні потоки при вибухах ядерної зброї (ядерних реакторів) можуть проходити в повітрі відстань 3-4 км. Тому нейтронне випромінювання для живих організмів, радіоелектронних та енергетичних систем є дуже небезпечним.
Іонізуючі випромінювання при проходженні через живий організм (елементи радіоелектронних систем) взаємодіють з атомами та молекулами тканин живого організму, викликаючи їх іонізацію, діючи на молекулярному рівні, клітинному, а потім на рівні цілого організму. При цьому відбуваються сильні зміни в організмі: первинні фізико-хімічні процеси призводять до складних змін, які порушують функції всього організму.
Ступінь, глибина та форма променевих ушкоджень біологічних об'єктів при дії на них іонізуючих випромінювань залежать від поглинутої дози (ДП), тобто енергії, поглинутої одиницею маси опромінюваного об'єкта.
За одиницю виміру поглинутої дози в СІ прийнято Грей (1 Гр=Дж/кг). В радіобіології застосовується позасистемна одиниця поглинутої дози - рад. Рад - це така поглинута доза, при якій кількість поглинутої енергії 1 кг будь-якої речовини складає 100 ерг, незалежно від виду проміння. Ці одиниці знаходяться у відношенні 1 Гр = 100 Рад.
Ураження живого організму іонізуючими випроміненнями залежать від виду випромінення. Це ураховується при визначенні еквівалентної дози, яка визначається: Де = Дп * К, де К коефіцієнт, враховуючий здатність даного виду опромінення пошкоджувати тканини організму. Для рентгенівського та g-випромінення К=1. Еквівалентна доза вимірюється: в СІ - Зіверт (Зв), позасистемна одиниця - Бер (біологічний еквівалент рентгена), 1 Зв = 100 Бер.
Для оцінки радіаційної обстановки на місцевості, в приміщеннях (ефект іонізації у повітрі) використовується експозиційна доза рентгенівського та гамма-випромінення (Дек). Експозиційна доза вимірюється: в СІ - кулон на кілограм (Кл/кг), позасистемна одиниця - рентген (Р). Один рентген - це така доза рентгенівського чи гамма-випромінення, яка утворює в 1 см3 (при н.у.) 2,08*109 пар іонів, 1 Р = 2,58*10-7 Кл/кг. Для отримання Дек в 1Р необхідно затратити на утворення в 1 см3 сухого повітря 2,08*109 пар іонів енергію в 87,7 ерг. Між поглинутою та експозиційною дозами (в позасистемних одиницях вимірювання) має місце співвідношення:
Дек = 0,877Дп (2.1)
Доза, віднесена до одиниці часу, є потужність дози або рівень радіації (Р). За одиницю вимірювання рівня радіації можна прийняти Р/г, Рад/г, та ін.
Якщо рівень радіації змінюється за законом р(t), то дозу опромінення на зараженій радіоактивними речовинами можна визначити за допомогою виразів:
А. При аварії (катастрофі) на радіаційно небезпечному об'єкті:
(2.2)
Б. При використанні ядерної зброї:
(2.3)де Р1 - рівень радіації через 1 годину після аварії (вибуху), Р/г; tп - час початку опромінення, г; tк - час кінця опромінення, г; Кп, Кк - коефіцієнти перерахунку (з табл. );
Косл - коефіцієнт ослаблення радіації кожної секунди, тобто:
Кількісною характеристикою джерела випромінення може бути його активність (міра кількості радіоактивної речовини), тобто число перетворень за одиницю часу. За одиницю вимірювання активності можна використати позасистемну одиницю, яка має назву Кюрі.
Кюрі - це одиниця активності ізотопу, у якому за одну секунду мають місце 3,7*1010 актів розпаду.
Швидкість (А) розпаду ізотопу залежить від кількості ядер ізотопа (N) і постійної розпаду (l), яка характеризує ймовірність розпаду за одиницю часу, або загальна кількість атомів ізотопу, що розпадається:
А = l* N(2.4)
Постійну розпаду можна визначити із відношення:
l = 0.693/T(2.5)
де Т - період піврозпаду.
Знаючи кількість розпадів за 1с, за формулою 2.4 можна визначити кількість ядер ізотопа
N = A/l (2.6)
Крім того можна визначити загальну кількість радіоактивної речовини. На практиці частіше користуються щільністю забруднення території (Ku/см2, Ku/м2, Ku/км2).
Між потужністю дози на забрудненій території та щільністю існує співвідношення: забруднення щільністю в 1 Ku/м2 еквівалентне потужності в 10 Р/г, забруднення щільністю 1 Ku/км2 еквівалентно потужності дози в 10 мкР/г.
Особливості дії іонізуючого випромінювання на живі організми
Іонізуючі випромінення на живий організм діють в двох напрямках:
а) безпосередня дія. В цьому випадку іонізуючі випромінення викликають дисоціацію молекул тканин організму, тобто руйнуються молекулярні зв'язки безпосередньо в структурі.
б) побічна дія. Іонізуючі випромінення викликають дисоціацію молекул води, утворюються продукти з великою хімічною активністю (H2O2, HO2 та ін.). Ці сполучення взаємодіють з молекулами клітин, окисляють і руйнують їх.
Радіація за своєю природою шкідлива для життя у будь-яких дозах. Малі дози радіації можуть бути причиною тяжких захворювань людини або спричинити генетичні ураження. При великих дозах радіації руйнуються клітини органів, що викликає швидку смерть людини. Сьогодні немає ніяких підстав говорити про нешкідливість і малих доз радіоактивного опромінення.
Опромінення живого організму може бути: зовнішнім, внутрішнім, контактним, однократним, багатократним, загальним, локальним.
Примітка. Якщо є час, то пояснити зміст цих видів опромінення.
Кінцевий результат опромінення залежить від: сумарної дози, часу накопичення дози, виду опромінення іонізуючого випромінювання, розмірів опроміненої поверхні тіла та особливостей організму.
Внаслідок дії радіації може розвинутись гостра або хронічна променева хвороба. Гостра променева хвороба І ступеня (легка) виникає при дозі опромінення в 100-200 Рад. Прихований період триває 3-5 тижнів, після чого з'являються загальна слабість, нудота, підвищення температури, головокружіння. Після видужання працездатність зберігається.
Променева хвороба 2 ступеня (середня) виникає при дозі опромінення у 200-400 Рад впродовж перших 2-3 діб спостерігається нудота, блювота. Потім настає прихований період - 12-15 діб. В періоді розпалу хвороби вражається судинна система, внутрішні органи тощо. Видужання можливе після лікування впродовж 2-3 місяців.
Променева хвороба 3 ступеня (тяжка) виникає при дозі опромінення 400-600 Рад. Первинна реакція дуже різка. Прихований період складає 5-10 діб. Хвороба протікає важко. Видужання не завжди можливо.
Променева хвороба 4 ступеня (дуже тяжка) виникає при дозі більшій ніж 600 Рад, вона завжди, як правило, призводить до смерті.
Дозу в 600 Рад вважають смертельною, хоча надзвичайно рідко трапляються випадки із 100% смертельними наслідками. Смертельні поглинники дози для окремих частин тіла при одноразовому локальному опроміненні вважаються слідуючі: голови - 2000, нижня частина живота - 3000 Рад, верхня частина живота - 5000 Рад, грудна клітка - 10000 Рад.
Нормами радіаційної безпеки України передбачені такі допустимі дози опромінення: для населення групи А - 5 Бер/рік; для населення групи Б - 0.5 Бер/рік, для населення групи В - 0.2 Бер/рік. При надзвичайних ситуаціях норми опромінення населення можуть бути іншими.
Населення міст в цілому завжди отримує дози, вищі порівняно з жителями сільських місцевостей. Найсильніше радіаційний фон в містах підвищують граніти, в яких багато урану та торію; радон, джерелом якого можуть бути будівельні матеріали.
Найбільш чутливим органами людини до радіації є: лімфоїдні тканини та вузли, селезінка, зобна залоза, кістковий мозок, зародкові клітини та ін.
Особливо чутливі до радіаційного ураження діти. Відносно невелика доза опромінення хрящової тканини здатні зупиняти ріст кісток, що призводить до аномалій розвитку скелета. Чим менша дитина, тим у більшій мірі стримується ріст кісток. Дуже чутливим до радіації є мозок плоду, особливо після 8-го тижня вагітності. При опроміненні матері є великий ризик народження розумово неповноцінної дитини.
При визначенні доз опромінення людей потрібно враховувати:
а) при зовнішньому опроміненні - гамма - та нейтронне випромінювання;
б) при внутрішньому опроміненні - всі види випромінювань (a,b, g, n).
Основними особливостями біологічної дії іонізуючих випромінень на живі організми є:
1. Дія іонізуючих випромінень на організм людини не відчувається. Людина може ковтнути, вдихнути радіоактивну речовину без всяких первинних відчуттів.
2. Видимі ураження шкіряного покрову, нездужання, характерні для променевої хвороби, з'являються не відразу, а через деякий час (через 2-3 г при отриманні дози 100-200 Рад, 20-30 хвилин при отриманні дози в 600 Рад).
3. Накопичення доз відбувається безсимптомно. Якщо організм людини систематично опромінюється, то отримані дози сумуються, що неминуче призводить до променевої хвороби.
4. Опромінення діє не тільки на окремий живий організм, але і на його нащадків.