ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Одиниці вимірювання радіоактивних випромінювань та їх дози.

Радіоактивне випромінювання є одним із видів ІВ. Радіоактивні елементи, радіонукліди утворюють випромінювання в момент перетворення одних атомних ядер в інші. Вони характеризуються періодом напіврозпаду (П. П.) – часом, за який розпадається половина ядер даного нукліда (від секунд до млн. років). Це означає, що за два періоди залишиться чверть радіоактивних ядер, за три – одна восьма і т. д.

Іонізуюча здатність радіоактивних елементів (радіонуклідів) характеризується їх активністю (числом радіоактивних розпадів за одиницю часу). За одиницю активності радіонукліду в системі СІ прийнято одне ядерне перетворення за секунду (розп/с). Ця одиниця називається беккерелем (бк) – 1 Бк = 1 розп/с. Позасистемною одиницею вимірювання активності являється Кюрі (Кі).

Кюрі – це одиниця радіоактивності, яка визначається як кількість будь-яких радіоактивних ядер, в яких проходить 3,7×1010 (37 млрд.) розпадів за секунду.

Міра дії ІВ в будь-якому середовищі залежить від енергії випромінювання й оцінюється дозою ІВ. Доза ІВ визначається для повітря, речовини і біологічної тканини. Відповідно розрізняють дозу поглинання (поглинуту і еквівалентну) та експозиційну дозу.

І. Доза поглинання Dn визначається:

Dn = dE ∕ dm, (2.1)

де dE – середня енергія, яка передана випромінюванням речовині в деякому елементарному об’ємі, Дж;

dm – маса речовини в цьому об’ємі, кг.

Поглинута доза характеризує енергію ІВ, що поглинається одиницею маси опроміненої речовини.

За одиницю поглинутої дози випромінювання в системі СІ прийнято джоуль на кілограм (Дж/кг) – це грей. Грей – це така поглинута доза випромінювання, при якій 1 кг речовини поглинає енергію в 1 Дж (1 Гр = 1 Дж/ кг). Застосовується і позасистемна одиниця рад (1 рад = 0,01 Гр= 0,01 Дж ∕ кг).

Проте поглинута доза ІВ не враховує того, що вплив на біологічний об’єкт однієї і тієї ж дози різних видів випромінювань неоднаковий. Так, при однаковій дозі поглинання α – випромінювання значно небезпечніше ніж β – або γ - випромінювання,. Щоб врахувати цей ефект, введено поняття еквівалентної дози. За одиницю вимірювання еквівалентної дози в системі СІ прийнятий зіверт (Зв). Зіверт дорівнює поглинутій дозі в 1 Дж ∕ кг. Позасистемною одиницею являється бер (біологічний еквівалент рада). 1 бер = 0,01 Зв. Потужність еквівалентної дози в системі СІ вимірюється в Зв ∕ с, в позасистемній одиниці в бер ∕ с.

Вплив α, - β, - γ – променів на біологічні об’єкти характеризується відносною біологічною ефективністю (ВБЕ) коефіцієнтом якості опромінення – К; для α – променів Кα = 20; β, - γ – променів Кβ,γ = 1.

Коефіцієнт якості К враховує те, що при однаковій поглинутій дозі α – випромінювання значно небезпечніше (приблизно в 20 разів) ніж β – чи γ – випромінювання. Отже, еквівалентна доза Некв. визначається як добуток поглинутої дози Dn та коефіцієнта якості даного випромінювання Кя:

Некв. = Dn ∙ Кя (2.2)

В зв’язку з тим, що різні частини тіла людини (органи, тканини) мають різну чутливість до опромінення, дози опромінення їх слід враховувати з різними коефіцієнтами. Якщо помножити еквівалентні дози на відповідні коефіцієнти і підсумувати їх по всіх органах, матимемо ефективну еквівалентну дозу. Вона показує сумарний ефект впливу радіоактивних випромінювань для організму і вимірюється в зівертах.

Не.еф. = ∑ Некв ∙ Кчутл., (2.3)

 

де Не.еф. – ефективна еквівалентна доза;

Некв. – еквівалентна доза;

Кчутл., − коефіцієнт, який враховує, чутливість різних тканин до опромінювання. Ці три поняття описують тільки індивідуально одержані дози.

II. Доза опромінювання.

Для характеристики дози по ефекту іонізації, який є в повітрі, використовується так звана експозиційна доза (х) рентгенівського і g-випромінювання. Доза опромінювання – це кількість заряду, який виникає в результаті іонізації маси повітря. Доза опромінювання Do визначається:

Do = dQ ∕ dm,

де dQ – повний заряд іонів одного знаку, що виникають у малому об’ємі повітря; dm – маса повітря в цьому об’ємі, кг.

За одиницю експозиційної дози в системі СІ прийнято кулон на кілограм (Кл ∕ кг) – це експозиційна доза фотонового випромінювання, при якій корпускулярна емісія в сухому атмосферному повітрі масою 1 кг виробляє іони, які несуть заряд кожного знаку, рівний 1 Кл. Позасистемною одиницею являється рентген (Р).

Рентген – це доза рентгенівського або g - випромінювання, під дією якого в 1 см3 сухого повітря при нормальних умовах (t = 00С, Р = 760 мм.рт.ст.) утворюються іони, які несуть 1 електростатичну одиницю кількості електрики кожного знаку (дозі в 1 Р відповідає утворення 2,08×109 пар іонів в 1 см3 повітря). Потужність експозиційної дози в системі СІ вимірюється в кулонах на кілограм за годину; в позасистемній одиниці – в рентгенах за годину (Р/г). 1Р = 2,58∙10-4 Кл ∕ кг.

Біологічна дія іонізуючих випромінювань (ІВ)

Під впливом ІВ атоми і молекули живих клітин іонізуються, в результаті чого відбуваються складні фізико-хімічні процеси, які впливають на характер подальшої діяльності людини.

За даними одних досліджень, іонізація атомів і молекул, що виникає під дією випромінювання , веде до розриву зв’язків у білкових молекулах, що призводить до загибелі клітин і ураження організму.

Згідно з іншими даними, у формуванні біологічних наслідків ІВ відіграють роль продукти радіолізу води, яка, як відомо становить 70-75% маси організму людини. При іонізації води утворюються атом водню (Н+) і гідроксильна група (ОН-) за схемою Н2 О Н+ + ОН-. Так як в організмі є кисень, то в присутності кисню утворюються пероксидні сполуки НО2 і Н2 О2, які в свою чергу являються сильними окислювачами. Останні вступають у хімічну взаємодію з молекулами білків, ферментів, руйнуючи їх, що призводить до зміни біохімпроцесів, в результаті чого порушуються обмінні процеси, пригнічується активність ферментних систем, сповільнюється і припиняється ріст тканин, порушуються функції кровотворних органів, змінюється склад крові, виникають нові хімічні речовини – токсини. А це призводить до порушення життєдіяльності окремих органів і організму в цілому.

Вплив радіоактивного випромінювання можна уявити таким чином. Відомо, що їжа, яка надходить в організм людини, розкладається на більш прості сполуки, які потім надходять через мембрану в середину кожної клітини і будуть використані як будівельний матеріал для відтворення собі подібних. Під час потрапляння випромінювання на мембрану відразу ж порушуються молекулярні зв’язки, атоми перетворюються в іони. Крізь зруйновану мембрану в клітину починають надходити токсичні речовини, робота її порушується. Якщо доза випромінювання невелика, відбувається рекомбінація електронів, тобто повернення їх на своє місце. Молекулярні зв’язки відновлюються, і клітина продовжує виконувати свої функції. Якщо ж доза опромінення висока, або багато разів повторюється, то електрони не встигають рекомбінувати; молекулярні зв’язки не відновлюються; виходить з ладу велика кількість клітин; робота органів розладнується; нормальна життєдіяльність організму стає неможливою.

Специфічна дія ІВ полягає в тому, що швидкість протікання хімічних реакцій, які зумовлені вільним радикалами, висока; в цих реакціях беруть участь сотні і тисячі молекул, які не опромінені.

Таким чином, ефект дії ІВ зумовлений не кількістю поглинутої енергії об’єктом, що опромінюється, а формою, в якій ця енергія передається. Ніякий інший вид енергії, (електрична, теплова та ін.) що поглинається біологічним ефектом у тій самій кількості, не призводить до таких змін , які спричиняє ІВ.

Необхідно визначити деякі особливості дії ІВ на організм людини:

− висока ефективність поглинутої енергії. Навіть невелика кількість поглинутої енергії ІВ може викликати суттєві біологічні зміни в організмі людини;

− наявність прихованого періоду проявлення впливу ІВ;

− малі дози ІВ можуть накопичуватися в організмі (кумулятивний ефект);

− органи чуття не реагують на випромінювання;

− різні органи мають різну чутливість до ІВ

− ІВ впливає не лише безпосередньо на саму людину, але і на його майбутнє потомство (генетичний ефект);

− ступінь впливу ІВ залежить від індивідуальних властивостей організму. Зміни в організмі можуть бути незворотного та невиліковного характеру.

Найсильнішого впливу зазнають клітини червоного кісткового мозку, щитовидна залоза, легені, внутрішні органи, тобто органи, клітини яких мають високий рівень поділу. При одній і тій самій дозі випромінювання у дітей вражається більше клітин, ніж у дорослих, тому що у дітей всі клітини перебувають у стадії поділу.

Червоний кістковий мозок та інші складники кровотворної системи дорослої людини найбільше страждають при опромінюванні і втрачають здатність нормально функціонувати вже при дозах 0,5- 1 Гр. Якщо доза не дуже велика, щоб викликати пошкодження всіх клітин, кровотворна система може повністю відновити свої функції.

Необхідно відмітити, що, попадаючи в живі організми, радіонукліди викликають мутагенні, канцерогенні та інші зміни. Найбільш небезпечними являються ті, які мають період піврозпаду (Т = 1/2) від декількох діб до десятків років. Наприклад, для 131J – п.п. = 8,06 діб; 137Cs – п.п. = 50,5 діб; 89Sr – п.п. = 50 діб. Особливо небезпеними є 90Sr і 144Cs, які легко засвоюються рослинами, тваринами і людиною. 90Sr за своїми хімічними властивостями подібний до кальцію і при недостатку останнього в організмі він може відкладатися в тканинах костей і в зубах.

Радіонукліди йоду (131J, 133J, 135J) можуть відкладатися у щитовидній залозі; цезію – у шлунково-кишковому тракті; у м’язах – калій, рубідій, цезій у печінці, нирках, селезінці – полоній, рутеній; тритій, вуглець, залізо, полоній – розподіляються рівномірно в організмі людини.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти