WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаБезпека життєдіяльності (БЖД), Охорона праці → Іонізуючі випромінювання - Реферат

Іонізуючі випромінювання - Реферат

Вимірюючи дозу рентгенівських і гамма-променів у повітрі, можна прийняти, що доза, виражена в рентгенах, приблизно відповідає дозі в радах для воді або м'яких тканин.

Для практики оцінки впливу іонізуючого випромінювання на людину необхідно визначити співвідношення між дією випромінювання на організми з дозою, обмірюваною в рентгенах, у повітрі. Для оцінки дії випромінювання необхідно також знати потужність дози, інакше кажучи дозу в рентгенах або радах за одиницю часу (секунду, хвилину, годину).

Для виміру активності, радіоактивних речовин прийнята спеціальна одиниця – кюрі (Ku). Один Ku означає, що за 1 с розпадається 3,71010 атомів; дробові частки – одну тисячну й одну мільйонну – кюрі називають відповідно мілікюрі (мKu) і мікрокюрі (мкKu). Один мKu відповідає 3,7107, а один мкKu – 3,7104 росп/с. Схема розпаду у різних радіоактивних ізотопів неоднакова, тому на один розпад може випромінюватися різна кількість енергії. Щоб від активності, вираженої в кюрі, перейти до дози, вираженої в радах, користаються перерахунковими залежностями.

Виражаючи дозу в радах, варто ще врахувати, яким випромінюванням і якої енергії вона обумовлена. Суть справи в тім, що через розходження в просторовому розподілі іонів, характерному для кожного виду й енергії випромінювання при одній і тій же дозі, але з різною лінійною передачею енергії, біологічна дія випромінювання буде неоднакова. Вона виявляється більш високою для іонізуючих випромінювань з великою лінійною передачею енергія.

Неоднакова біологічна дія різних видів і енергії випромінювань при одній і тій же поглиненій дозі привело до необхідності враховувати відносну біологічну ефективність (ВБЕ).

Для розрахунків захисту від випромінювань санітарні правила передбачають ВБЕ для різних видів випромінювань, що наведена в табл. 2.3. За одиницю прийнята біологічна ефективність рентгенівських променів з енергією 200 кеВ.

Відносна біологічна ефективність буде мінятися в досить широких межах у залежності від об'єкта й умов опромінення, а також обраного показника дії іонізуючого випромінювання. Так, наприклад, те саме променеве ураження – виникнення катаракти (помутніння кристалика) у 50% мишей при опроміненні рентгенівськими променями викликалася дозою 800 рад, а при опроміненні нейтронами – дозою 200 рад. У даному випадку ВБЕ дорівнює чотирьом.

Таблиця 2.3

Відносна біологічна ефективність іонізуючих випромінювань

Вид випромінювання

ВБЕ

Вид випромінювання

ВБЕ

Рентгенівські і гамма - промені

1

Повільні нейтрони

3

Бета - частинки

1

Швидкі нейтрони

10

Альфа - частинки

20

Важкі йони та ядра віддачи

20

Ця величина зростала, якщо опромінення тією же дозою здійснювалася не відразу, а окремими порціями. Для гігієнічних розрахунків приймають відносні величини, що наведені в табл. 2.3. Отже, доза швидких нейтронів величиною в 1 рад зробить таку ж біологічну дію на людину, що і доза 10 рад рентгенівських чи гамма-променів. Якщо людина піддавалася змішаному опроміненню гамма-променями і нейтронами, простого підсумовування дози (кількості поглиненої енергії) ще недостатньо для того, щоб оцінити можливий біологічний ефект. Потрібно знати внесок у загальну дозу кожного виду випромінювання, і внести виправлення на величину відносної ефективності опромінення нейтронами. Дозу випромінювання з урахуванням виправлення на ВБЕ виражають в одиницях, що називають біологічним еквівалентом рентгена (бер). При опроміненні гамма-променями дозою 300 рад і швидкими нейтронами дозою 100 рад сумарна доза буде дорівнює (3001) + (10010) = 1 300 бер. Необхідність зіставлення біологічної ефективності альфа-частинок з іншими видами випромінювань виникає в тому випадку, коли альфа-випромінювач потрапляє усередину організму. Через більшу біологічну ефективність альфа-частинки при влученні їх джерел у середину організму значно більш токсичні, ніж бета-частинки.

Протони, подібно альфа-частинкам, теж належать до іонізуючих з великою щільністю іонізації, однак якщо їхня енергія дуже висока, ВБЕ їх може бути нижче одиниці. ВБЕ протонів високої і надвисокої енергії становить інтерес для дослідників тому, що з них, мабуть, складається внутрішній радіаційний пояс Землі і вони становлять 80% частинок первинного космічного випромінювання, що приходять на Землю зі світового простору.

Для вищих тварин і людини смертельна доза при опроміненні усього тіла рентгенівськими чи гамма - променями дорівнює 600...800 рад, що означає поглинання в 1 мм3 тканині енергії 6104...8104 ерг – кількості енергії, при перетворенні якої у тепло, могло б підняти температуру тіла усього на 0,0020С. Таке незначне підвищення температури ніяк не повинно було б уплинути на життєві процеси. Це означає, що при поглинанні, здавалося б, незначної по абсолютній величині енергії іонізуючого випромінювання в організмі починається послідовний ряд фізико-хімічних, біохімічних і фізіологічних процесів, які підсилюють первинний ефект та в кінцевому рахунку приводить до загибелі організму.

Можна було б припустити, що іонізація торкається значної частини молекул, з яких складається тваринна чи рослинна клітина. Розрахунок показує, що це не так. При опроміненні тканини дозою в 1 рад в 1 мкм3 утворюється приблизно дві іонізовані молекули. Об'єм клітини складає приблизно 500 мкм3. Отже, при такій дозі опромінення в клітині утвориться до 1 000 іонізованих молекул, а при смертельній дозі для тварини – 600 рад, у клітині виникає 1 млн. іонізованих молекул. На перший погляд таке число здається значною величиною, але якщо врахувати, що клітина складається приблизно з 1012 молекул, то вийде, що при смертельній дозі первісні зміни відбуваються тільки в одній молекулі з мільйона. З цього можна заключити, що після опромінення вступають у дію механізми, які підсилюють первісні зміни. Говорячи приблизно і схематично, перші фізико-хімічні реакції в організмі служать як би поштовхом і для запуску наступних процесів, що ведуть у кінцевому результаті до променевого ураження організму.

Стадію впливу випромінювання на біологічні об'єкти, що приводить до утворення іонів і збуджених молекул, можна назвати фізичною. Тривалість її коротка – 10-16 с. За нею йде фізико-хімічна стадія тривалістю – 10-11 с.

Не можна випустити з уваги, що не всі молекули в клітині мають однакові значення для її життєдіяльності і нормальний хід біологічних процесів у ній може бути обумовлений невеликим числом молекул деяких речовин, а також цілісністю внутрішньоклітинних структур.

Розглянемо хімічну дію іонізуючого випромінювання.

Головною складовою частиною всіх живих організмів, у яких йдуть інтенсивно процеси обміну речовин, є вода. Людський організм містить приблизно 65...85% води, деякі органи його тіла – до 90% води. Тому увага радіо біологів притягнута до пошуків відповіді на те, що відбувається у воді і водяних розчинах під впливом іонізуючого випромінювання. Це складає предмет дослідження радіаційної хімії води.

Розглянемо, що теоретично може відбутися при опроміненні чистої води. Дослідження свідчать: молекули води будуть іонізуватися. Вони втрачають електрон і перетворюються в позитивний іон. Записати цю реакцію можна так:

іонізуюче випромінювання (hν) → Н2О → Н2О+ + електрон (е-).

Електрон, що відлітає, взаємодіє з нейтральною молекулою води і перетворює її в негативний іон – Н2О–. Іони такого роду вкрай хитливі. Цим іони Н2О+ і Н2О– відрізняються від іонів Н+ і ОН–, що утворюються при електричній дисоціації молекул води. Продуктом розщеплення іонів Н2О+ і Н2О– є вільні радикали. При розщепленні іонів води утворюються радикали ОН• та ОН– (крапка в хімічного символу означає, що даний атом чи група атомів є вільним радикалом).

Якщо ж електрон знову приєднається до тієї молекули, відкіля спочатку вилетів, молекула знову стане електронейтральною, але перейде в сильно збуджений стан. Надлишкова енергія буде витрачена на розщеплення молекули з утворенням вільних радикалів.

Отже, при впливі іонізуючого випромінювання на чисту воду виникають вільні радикали Н• і ОН•; де Н• – атомарний водень. У такому стані атом водню може існувати тільки дуже короткий час – порядку 10-5...10-6 с. У цей термін два атоми водню з'єднаються разом, утворюючи молекулу водню, або вільні радикали, що виникають при розщепленні молекули, Н• і ОН• з'єднуються, створивши знову молекулу води, або Н• втратить електрон, віддавши його іншому атому, і перетвориться в іон Н+, чи нарешті, якщо у воді розчинене яка-небудь речовина, Н• може приєднатися до нього. Настільки ж хитливий і вільний радикал ОН•. У цій сукупності атомів одна валентність кисню зв'язана з воднем, а інша залишається незайнятою. Для перетворення в стійке з'єднання необхідне заміщення вільної валентності в радикалі ОН•. Потрібно, щоб непарний електрон став парним і в молекулі, що утворилася, було б парне число електронів.

Радикал ОН• може виникати у воді без участі іонізуючого випромінювання по ходу хімічної реакції (наприклад, окислювання перекисом водню двовалентного заліза в тривалентне). Вільний радикал хімічно дуже активний.

При наявності у воді розчиненого кисню найбільш ймовірними будуть наступні реакції:

Loading...

 
 

Цікаве