Элементы ядерной физики, используемые в радиационной гигиене

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство здравоохранения Российской Федерации

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского

(ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Росздрава)

Кафедра «Гигиена медико-профилактического факультета»

Реферат

Элементы ядерной физики, используемые в радиационной гигиене

Выполнил: Житенева Е.В.

Преподаватель: И.А. Каракотина

Саратов 2015

Содержание

Введение

1. Понятие о радиоактивности и ионизирующих излучениях. Виды ионизирующих излучений и их свойства

2. Дозы излучения. Уровни радиации и единицы их измерения. Методы обнаружения и измерения излучений

Заключение

Литература

Введение

Ионизирующие излучения окружают человека на протяжении всей жизни и по своему происхождению бывают естественные и техногенные. К естественным источникам относятся излучения земного и космического происхождения. Техногенные возникают при аварии на радиационном опасном объекте. Кроме того ионизирующие излучения возникают при применении ядерного оружия.

Физиологическое действие ионизирующих излучений на людей и животных заключается в разрушении живых клеток их организмов, которое может привести к заболеваниям различной степени тяжести, а в некоторых случаях и к смерти

1. Понятие о радиоактивности и ионизирующих излучениях. Виды ионизирующих излучений и их свойства

Существуют изотопы элементов, которые самопроизвольно претерпевают ядерные превращения и испускают ионизирующие излучения в виде альфа, бетта, гамма излучений. Такие изотопы называются радиоактивными или радионуклидами.

Радиоактивность - это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) превращаться в другие ядра с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц.

Ионизирующее излучение - это излучение при взаимодействии, которого со средой образуются противоположно заряженные пары ионов (положительно заряженные ионы и электроны). Такой процесс называется ионизацией.

Различают корпускулярные и волновые (фотонные) виды излучений.

Волновые: рентгеновское и г-излучения. К корпускулярным излучениям относятся б-,в-, протонное и нейтронное излучения.

Гамма-излучение -- электромагнитное (фотонное) излучение с дискретным спектром, испускаемое при ядерных превращениях или при аннигиляции частиц.

Характеристическое излучение -- фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении энергетического состояния атома.

Тормозное излучение -- фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии заряженных частиц. Тормозное излучение возникает в защите источников бета-излучения, в рентгеновских трубках, в ускорителях электронов и т. п.

Рентгеновское излучение -- совокупность тормозного и характеристического излучений, диапазон энергии фотонов которых составляет от 10 кэВ до 1 МэВ.

Корпускулярное излучение -- ионизирующее излучение, состоящее из частиц (альфа-, бета-частиц, протонов, нейтронов и др.).

Ионизирующая способность - способность превращать нейтральные атомы, молекулы в ионы (в положительно и отрицательно заряженные частицы).

Проникающая способность - способность проникать через материалы различной толщины.

Радиоактивным распадом называется процесс самопроизвольного распада нестабильного радионуклида. Время в течение которого распадаются половина атомов исходного количества радиоактивного вещества называется периодом полураспада - Ѕ Т.

Например: Уран 238 Ѕ Т=4,5 млрд. лет.

Йод ЅТ=8 суток.

Распад сопровождается высвобождением энергии и ионизирующими излучениями.

радиоактивность ионизирующий излучение гигиенический

2. Дозы излучения. Уровни радиации и единицы их измерения. Методы обнаружения и измерения излучений

Интенсивность ионизирующих излучений зависит от количества радиоактивного вещества. Количество радиоактивного вещества принято оценивать его активностью, т.е. числом радиоактивных распадов ядер атомов в единицу времени.

Активность радиоактивного вещества, отнесенная к единице поверхности, массы или объема называется удельной активностью.

Активность непосредственно не характеризует ионизирующего, а значит и поражающего действия ионизирующих излучений.

Поражающее действие ионизирующих излучений характеризуется поглощенной дозой излучения.

Поглощенная доза - это величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу.

Поглощенная доза - основной количественный показатель воздействия ИИ на облучаемый объект. Она характеризуется величиной энергии, поглощенной единицей массы облучаемого вещества.

Единица измерения: Джоуль/кг (Дж/кг), которая для данной дозы носит название Грей.

Внесистемная единица - рад. 1 Грей = 100 рад.

Выраженность биологического эффекта тем больше, чем больше объем или масса облучаемого вещества. Эту зависимость учитывает т.н. интегральная доза.

Единицы измерения: Грей х кг или рад х г.

Различные виды ИИ при одной и той же поглощенной дозе оказывают различное биологическое действие. Вносит в это поправку эквивалентная доза, которая приводит биологическое действие любого излучения к соответствующей дозе рентгеновского или г-излучения.

Единица измерения: Дж/кг, которая для данного вида дозы носит название Зиверт (Зв).

Внесистемная единица - бэр - биологический эквивалент рентгена. 1 Зв = 100 бэр.

Поглощенная в тканях энергия ИИ превращается в другие виды энергии, которая расходуется на разрыв химических связей в сложных молекулах органических веществ: белков, липидов, нуклеиновых кислот и т.д. Образовавшиеся продукты расщепления этих молекул не только не обладают функциями исходных веществ, но и обладают токсическим действием. Расщеплению подвергаются и молекулы воды (радиолиз воды).

При этом образуются перекисные соединения и свободные радикалы, которые являются сильными окислителями или восстановителями и повреждают окружающие ткани. Они имеют большое сродство к кислороду, поэтому эффект тем больше, чем выше концентрация кислорода в тканях или биологических жидкостях.

При воздействии ИИ на клетку происходит двунитевой разрыв ДНК в участках, наиболее чувствительных к воздействию радиации (эти участки носят название чувствительных сайтов).

Эквивалентная доза - используется для оценки биологического действия ионизирующих излучений.

Экспозиционная доза - это доза излучения в воздухе, характеризующая потенциальную опасность воздействия ионизирующих излучений при общем и равномерном облучении тела человека.

Единицы измерения - Кулон/кг (Кл/кг).

Внесистемная единица - рентген (Р). 1 Р = 2,28х10-4 Кл/кг.

Характер и выраженность лучевого поражения зависят от многих факторов. Некоторые из них:

1. Величина поглощенной дозы - с нарастанием дозы усиливается эффект.

2. Распределение дозы во времени (мощность дозы) - чем выше мощность дозы, тем более выражено лучевое поражение.

3. Распределение дозы в объеме - наибольший эффект наблюдается при облучении всего организма.

4. Видовая и индивидуальная радиочувствительность организма.

5. Дифференциальная радиочувствительность органов и тканей. Человек в течение всей жизни подвергается воздействию различных видов ИИ от естественных источников и радиации искусственного происхождения. Эти воздействия объединяются в понятие радиационного фона. Под радиационным фоном следует понимать ионизирующее излучение от природных источников космического и земного происхождения, а также от искусственных радионуклидов, рассеянных в биосфере в результате деятельности человека. Радиационный фон воздействует на население Различают природный (естественный) радиационный фон, технологически измененный естественный радиационный фон, искусственный радиационный фон.

Естественный радиационный фон (ЕРФ) представляет собой ИИ, действующее на человека на поверхности земли от природных источников космического и земного происхождения.

Технологически измененный естественный радиационный фон (ТИЕРФ) представляет собой ИИ от природных источников, претерпевших определенные изменения, в результате деятельности человека (например, излучение от естественных радионуклидов, поступающих в биосферу вместе с извлеченными на поверхность Земли из ее недр полезными ископаемыми).

Искусственный радиационный фон (ИРФ) обусловлен радиоактивностью продуктов ядерных взрывов, отходами ядерной энергетики и аварий. ИРФ создается также за счет проведения медицинских манипуляций с использованием РВ и ИИ.

Методы обнаружения и измерения ионизирующих излучений:

- Ионизационный

- Химический

- Фотографический

- Сцинтилляционный.

Ионизационный метод

В приборах, основанных на ионизационном методе, воспринимающей частью (датчиком) является та или иная разновидность газового конденсатора. Газовый конденсатор представлен двумя заряженными пластинами, на которых подано напряжение от батареи. При отсутствии ионизирующего излучения воздух между пластинами является изолятором, и ток через конденсатор не проходит. Если же на воздушный промежуток воздействовать ионизирующими излучениями, то в газе образуются ионы, которые под влиянием электрического поля начнут перемещаться к обкладкам конденсатора, и стрелка прибора покажет, что в цепи возник электрический ток.

Сила тока, обусловленная ионизацией в цепи конденсатора, зависит от напряжения. Эта зависимость имеет сложный характер. Если на конденсатор подано небольшое напряжение, то за время перемещения к заряженным пластинам часть ионов успеет рекомбинировать. С увеличением напряжения вероятность рекомбинации будет снижаться, следовательно, будет увеличиваться сила ионизационного тока.

Вольтамперная характеристика конденсатора, выражающая зависимость силы ионизационного тока от приложенного напряжения. Условно кривую можно разделить на 5 участков, каждый из которых характеризует тот или иной процесс, происходящий в газовом конденсаторе.

I - характеризует прямопропорциональную зависимость силы тока от

напряжения;

II - увеличение напряжения не приводит к увеличению силы тока (т.к. при данных напряжениях рекомбинации отсутствует и все ионы, образованные излучением, доходят до обкладок конденсатора);

Область напряжений, в которой сила ионизационного тока остается постоянной, называется областью насыщения, а сила тока - током насыщения.

III - область газового усиления;

IV - область Гейгера. Достаточно одной пары ионов в газовом промежутке, чтобы между электродами возник ток.

Химический метод

Химический метод основан на определении изменений цвета некоторых химических веществ под воздействием радиоактивных излучений. Так, например, хлороформ при облучении распадается с образованием соляной кислоты, которая, накопившись в определенном количестве, воздействует на индикатор, добавленный к хлороформу. Интенсивность окрашивания индикатора зависит от количества соляной кислоты, образовавшейся под воздействием радиоактивного излучения, а количество образовавшейся соляной кислоты пропорционально дозе радиоактивного облучения. Сравнивая окраску раствора с имеющимися эталонами, можно определить дозу радиоактивных излучений, воздействовавших на раствор. На этом методе основан принцип работы химического дозиметра ДП-70 МП.

Фотографический метод

Фотографический метод основан на измерении степени почернения фотоэмульсии под воздействием радиоактивных излучений. Гамма-лучи, воздействуя на молекулы бромистого серебра, содержащегося в фотоэмульсии, выбивают из них электроны связи. При этом образуются мельчайшие кристаллики серебра, которые и вызывают почернение фотопленки при ее проявлении.

Сравнивая почернение пленки с эталоном, можно определить полученную пленкой дозу облучения, так как интенсивность почернения пропорциональна дозе облучения.

Сцинтилляционный метод

В сцинтилляционном методе регистрации основная роль принадлежит возбужденным атомам и молекулам, которые образуется в веществах под влиянием ионизирующих излучением. Переход возбужденных атомов в основное состояние сопровождается световой вспышкой. Способность излучения вызывать свечение некоторых веществ используется для его регистрации. Детекторы, основанные на этом на этом принципе - сцинтилляционные счетчики. Широко применяются для регистрации б-, в-, г-излучений.

Заключение

Радиация - это неотъемлемый элемент нашей жизни, один из многих факторов окружающей среды. Наша земля зародилась в «радиационной колыбели». Все виды флоры и фауны Земли во время многих лет возникали и развивались под постоянным влиянием природного фона и приспособились к нему. Однако, искусственно созданные радиоактивные вещества, ядерные реакторы сконцентрировали неведомые ранее в природе объемы ионизирующего излучения, к чему природа была не подготовлена.

Сегодня защита организма человека и живой составной биосферы от радиоактивного излучения в связи с увеличивающимся радиоактивным загрязнением планеты стала одной из самых актуальных проблем.

Литература

1. Кужир П.Г.: Прикладная ядерная физика. учебник - Минск: Технопринт, 2010

2. Витько В.И.: Радиология. методическое пособие - Белгород: БелГУ, 2012

3. Усманов С.М.: Радиация. учебник - М.: ВЛАДОС, 2011

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Радиационная_гигиена

5. http://el.sgmu.ru

Размещено на Allbest.ru