Поведение радионуклидов в организме животного или человека.

Поведение радионуклидов в организме животного или человека характеризуется биологическим периодом полувыведения. Биологический период полувыведения (Тб) – время, за которое выводится из организма биологическим путем половина радиоактивного вещества накопленного в нем.

Время Тэф, за которое число радионуклидов, накопленных в организме, уменьшается наполовину за счет биологического выведения и физического распада, называется эффективным периодом полувыведения.

Тэф = (Т ∙ Тб) / (Т + Тб)

Значение Тб и Тэф для цезия и стронция, для отдельных органов и мышечной ткани, приведены в таблице 5 в приложении.

Уменьшение содержания радионуклидов в различных органах (за исключением желудочно-кишечного тракта) происходит по экспоненциальному закону.

Накопление радионуклидов в организме или отдельных органах при длительном поступлении описывается формулой:

А = 1,45 F Тэф [1 – exp(-0,693t/ Тэф)],

где А - активность радионуклидов в рассматриваемом органе (Бк), F – скорость поступления радионуклидов в организм (орган) (Бк/сут.), Тэф – эффективный период полувыведения (сут.), t – время накопления (сут.).

При хроническом поступлении радионуклида его общее содержание в организме увеличивается, но довольно скоро (для цезия примерно через год) наступает равновесие. Это означает, что ежедневное поступление радионуклидов уравновешивается их биологическим выведением и распадом. Однако стронций-90 относится к тем радионуклидам, который не достигает равновесия в организме человека или животного даже в течение 50 лет. Стронций-90 обладает большей экологической и биологической опасностью, чем цезий-137. Специфическое скелетное распределение стронция-90 в живых организмах приводит к более интенсивному по отношению к другим органам и тканям тела, облучению костей и красного костного мозга, которое может вызвать развитие лейкозов. Этот радионуклид обладает высокой радиотоксичностью. При его большом внутреннем поступлении возникают эффекты острого лучевого поражения

Энергия Еэф передаваемая органу при распаде каждого ядра с учетом биологической опасности излучения, называется эффективной энергией. Эквивалентная доза Н (Зв) внутреннего облучения организма или органа определяется по формуле:

Н = АЕэф t / m,

где А - активность радионуклидов в рассматриваемом органе (Бк), Еэф – эффективная энергия радионуклида (Дж), t – время облучения (сут.), m – масса облученного организма или органа (кг). Еэф находиться эксперементально, её значение для различных радионуклидов приведено в таблице 6 в приложении.

Внутреннее облучение цезием-137 может стать причиной лейкемии, рака почек, печени, легких, кишечника, подавление лимфоидного кроветворения, угнетения функций косного мозга. Хроническое внутреннее облучение стронцием-90 заметно влияет на функции печени и почек, нейроэндокринную систему, иммунитет, частоту возникновения доброкачественных и злокачественных опухолей мягких тканей.

Количественным показателем, характеризующим переход радионуклидов из рациона животных в 1 кг продукции, является коэффициент перехода:

Кп= Апрод. 100/ Арац, (%)

где Апрод – содержание радионуклидов (удельная активность) в продуктах животноводства (Бк/кг), Арац –суммарное содержание радионуклидов (активность) в суточном рационе животных (Бк).

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

ЗАДАЧА 2.1.

На стройплощадке обнаружен закрытый источник g-излучения. Идентифицировать источник и определить его активность А, если на расстоянии R = 5м она составила 123,84×10^-10 Kл/(кг·с), а слой свинца 75×10^-4м.

Решение.

для Сs-137 = 3,24 .

По справочнику В.Г. Гусева находим, что при d = 75×10^-4м, К = 2 и энергия Е = 10^-13 Дж.

; .

Ответ:

ЗАДАЧА 2.2.

Определить эквивалентную мощность дозы облучения операторов , которые работают на расстоянии R = 1м от плутоний-бериллового источника с выходом нейтронов N = 3 ×10⁶ нейтрон/c.

Решение.

; ; D = 24, ;

; (бэр/с);

.

Ответ: 10^-8 Зв/с.

ЗАДАЧА 2.3.

Определить какую экспозиционную дозу получает житель района за год, если естественный фон составляет = 10^-12 Kл/(кг×с).

Решение.

t = 1 год = 365 × 24 × 3600 с;

Ответ: 3∙10^-5 Кл/кг..

ЗАДАЧА 2.4.

Телом массой m = 60 кг в течение t = 6 ч была поглощена энергия Е=1Дж. Найти поглощенную дозу и мощность поглощенной дозы в единицах СИ.

Решение.

- поглощенная доза;

- мощность поглощенной дозы; ;

;

Ответ: 0,017 Гр; 7,7∙10^-7 Гр.

ЗАДАЧА 2.5

Поглощенная доза на почку составляет 28 рад. Определить дозу на гонады мужчин и женщин, если коэффициент q составляющих дозу гонад у женщины 0,1 (10%), у мужчины 5 × 10^-3.

Решение.

D гонад жен. = D погл. ∙ q = 28 × 0,1 = 2,8 (рад);

D гонад муж. = D погл. ∙ q = 28 × 5 × 10^-3 = 14 × 10^-2 (рад) = 0,14 рад.

Ответ: 0,14 рад.

ЗАДАЧА 2.6.

В m = 10 г ткани поглощается 10⁹ a -частиц с энергией около Е = 5МэВ. Найти поглощенную и эквивалентную дозы. Коэффициент качества К для a-частиц равен 20.

Решение.

.

;

; ;

- эквивалентная доза; - одной частицы;

.

Ответ: 8∙10^-11 Гр; .

ЗАДАЧА 2.7.

В магазине взята проба молока на радиометре, активность которой составила 5 имп/с, фон установлен в 1 имп/с. Дать экспертное заключение о возможности употребления молока в пищу.Чувствительность радиометра для молока Р=0,6 × 10⁷ л/Кu·c

Решение.

Чувствительность радиометра для молока Р = 0,6 × 10⁷ л/Кu·c.

Активность молока A =

A=

;

ВДУ для молока = 1 × 10^-8Ku/л

Ответ: Молоко нельзя употреблять в пищу.

ЗАДАЧА 2.8

В магазин поступила партия горчицы. На радиометре определили суммарную b‑активность. Дать экспертное заключение о пригодности употребления в пищу данной горчицы.

Решение.

Согласно ВДУ и дополнений к ним горчица не вошла в эти нормативные документы и по содержанию РВ не нормируется и радиационному контролю не подлежит.

ЗАДАЧА 2.9.

Рассчитать безопасное время работы на расстоянии 0,5 м от источника активностью 37×10⁴ Бк (10мкKu).

Решение.

, з десь 10⁴ коэффициент перевода м² в см². ; К_γ для Cs – 3,52 P×см²/(мкKu × ч).

Исходя из предельно допустимой дозы (ПДД) =D=5 бэр =

=5×10^{- 2} Зв, получаем безопасное время работы за год:

= 355 ч = 355 × 3600 с = 1278000 с.

Ответ: 1278000 с.

ЗАДАЧА 2.10.

Найти безопасное расстояние работы с источником Co активностью 3,7×10⁴ Бк (10 мкKu). Работа ведется в течение всего года. D = 6,14·10^-14 Kл/кг;

Решение.

; ; ;

R = 2,1 м.

Ответ: 2,1 м.

Задачи для самостоятельного решения.

2.1. Сколько пар ионов образуется ежесекундно в 2 кг облучаемого воздуха при мощности экспозиционной дозы 1 Р/ч? 25 мкР/ч? 10 Кл/()? 0,5 Кл/()?

2.2. Радиационный фон в лаборатории, где хранится рентген-оборудование, составил 0,024 мкЗв/ч. За 10 лет работы охранник провел в лаборатории 20000 часов. Определить, какую дозу облучения он получил за время работы?

2.3. Аппаратчик случайно попал под рентген-поток g лучей, исходящих из гаммаграфического дефектоскопа и подвергся общему облучению в дозе 15·10^-2 Зв. Определить, сколько нужно таких доз, для того, чтобы наступил летальный исход? Известно, что летальная доза облучения для человека составляет 6 Зв (600 бэр).

2.4. Определить мощность эквивалентной дозы (в Зв/с) облучения сотрудников лаборатории за 8 часов работы от g-излучения на расстояниях: 1 м=500 мкР/ч;10 м=60 мкР/ч; 3 м=200 мкР/ч;

15 м = 30 мкР/ч;

2.5. Какую дозу облучения получили работники за 5 дней (40 часов) работы с гаммаграфическим оборудованием, зная, что радиационный фон составил: в первый день – 20 мкР/ч; во второй – 60 мкР/ч до обеда и 50 мкР/ч после обеда; в третий день – 40 мкР/ч до обеда и 30 мкР/ч после обеда; в 4-й день (утечка) – весь день 75 мкР/ч; в 5-й день был нормальный фон – 15 мкР/ч?

2.6. Определить дозу облучения за год работы с дефектоскопом

( Сo) активностью 3,7·10⁴ Бк, находящегося на расстоянии 1м.

2.7. Средняя мощность экспозиционной дозы облучения в рентгеновском кабинете равна 6,45·10^-12Кл/(кг·с). Врач находится в течение дня 5 часов в этом кабинете. Какова его доза облучения за 6 рабочих дней?

2.8. Найти какую дозу за год работы с источником Сo активностью 3,7×10⁴ Бк, находящемся на расстоянии 1 м.

2.9. Телом массой m= 60 кг в течение t= 6 ч была поглощена энергия E=1 Дж. Найдите поглощенную дозу и мощность поглощенной дозы в единицах СИ и во внесистемных единицах.

2.10. Рассчитать активность радиоактивного изотопа Ra , с которым можно безопасно работать в течение года, (расстояние до источника 1м, ПДД = 5 бэр).

2.11. Определить мощность поглощенной дозы в биологической ткани на расстоянии 2 м от точечного изотропного источника с активностью, равной Бк.

2.12. Мощность поглощенной дозы рентгеновского излучения, воздействующего на телезрителя, находящегося при просмотре передач на расстоянии 250 см от экрана цветного телевизора, равна мкГр/ч. Рассчитать годовую эквивалентную дозу, полученную телезрителем при 3-часовой ежедневной продолжительности просмотра передач.

2.13. Определить годовую поглощенную и эквивалентную дозы внешнего фонового гамма-излучения жителей г.п. Брагин Гомельской области в 1990 году, если считать, что они в среднем проводили 5 часов в день на открытом воздухе. Средняя мощность экспозиционной дозы в этом населенном пункте на расстоянии 1 м от поверхности земли в 1990 году примерно была равна 270 мкР/ч, внутри зданий – 30 мкР/ч.

2.14. Рассчитать в зивертах и бэрах эквивалентную дозу гамма-излучения в теле человека в результате его тотального облучения при экспозиционной дозе Кл/кг.

2.15. В m= 100 г ткани поглощается 10⁹ - частиц с энергией около Е= 5 МэВ. Найдите поглощенную и эквивалентную дозы. Коэффициент качества K для - частиц равен 20.

2.16. Мощность экспозиционной дозы - излучения на раcстоянии r = 1 м от точечного источника составляет =2,15 10⁷ Кл/кг. Определить минимальное расстояние от источника, на котором можно ежедневно работать по 6 ч без защиты. Предельно допустимой эквивалентной дозой при профессиональном облучении считать 5∙10^-2 Дж/кг в течение года. Поглощение - излучения воздухом не учитывать.

2.17. Найти дозу за месяц работы с источником активностью 3,7 ∙10⁴ Бк, находящемся на расстоянии 1 м.

2.18. Определить эффективный период полувыделения I из организма взрослого человека.

2.19. В магазине взята проба творога, активность которого составила 18 имп/c. Фон установлен 4 имп/c. Дайте экспертное заключение о пригодности продукта для питания. Чувствительность молочных продуктов Р= 0,6∙10⁷л/Кu∙c.

2.20. В 50 г мягких тканей кролика поглощается 10⁹ частиц с энергией около 5 МэВ. Найти поглощенную и эквивалентную дозы. Коэффициент качества K для - частиц равен 20.

2.21. Человек на экваторе на уровне моря в результате космического излучения получает за 1 год экспозиционную дозу 9,41 мкКл/кг. Сколько пар ионов в среднем образуется в воздухе объемом 1 см ³ за 1 минуту? Плотность воздуха принять равной 1,29 кг/м^3.

2.22. Мощность экспозиционной дозы - излучения на расстоянии 40 см от точечного источника равна 4,3 мкА/кг. Определить время, в течение которого можно находиться на расстоянии 6 м от источника. Если предельно допустимую экспозиционную дозу принять равной 5,16 мкКл/кг. Поглощением - излучения в воздухе пренебречь.

2.23. На расстоянии равном 10 см от точечного источника - излучения мощность экспозиционной дозы равна 0,86 мкА/кг. На каком наименьшем расстоянии от источника экспозиционная доза излучения за рабочий день продолжительностью 6 ч не превысит предельно допустимую 5,16 мкКл/кг? Поглощением - излучения в воздухе пренебречь.

2.24. Какое максимальное число молекул может быть ионизировано в облучаемой биоткани при поглощенной дозе 1 рад?

2.25. Определить мощность поглощенной дозы в биологической ткани на расстоянии 2 м от точечного изотропного источника с активностью, равной 1,85∙10⁵ Бк.

2.26. Под воздействием ионизирующей составляющей космического излучения в средних широтах на уровне моря в 1 см³ воздуха образуется в среднем 2,3 пар однозарядных ионов за

1 с. Исходя из этих данных, определить: 1) мощность поглощенной дозы в средних широтах; 2) годовую поглощенную дозу ионизирующей составляющей космического излучения в теле жителя равнинной местности в средних широтах.

2.27. В результате кратковременного поступления организм взрослого человека удельная активность его щитовидной железы достигла 200 МБк/кг. Определить массу , инкорпорированного в щитовидной железе. По истечении, какого времени содержание радиоактивного йода в щитовидной железе этого человека снизится в 2 раза? 5 раз? 100 раз?

2.28. Сколько времени должен прожить в «чистой зоне» житель, пострадавший в результате аварии на ЧАЭС, чтобы активность инкорпорированного в его теле уменьшилась в 5 раз? 10 раз? 100 раз?

2.29. Для внутритканевой лучевой терапии в центр злокачественной сферической опухоли массой 3г ввели бусинку радиоактивным , активность которого равна 111 МБк. Рассчитать поглощенную дозу в опухоли, если лечебный радиоактивный препарат находится в ней 5 минут? 30 минут? Сколько должен продолжаться курс лечения, чтобы поглощенная доза в опухоли достигла 10 Гр?

2.30. Максимальная активность , инкорпорированного в теле взрослого человека после кратковременного поступления, достигла 3,7 МБк. Оценить эквивалентную дозу внутреннего облучения этого человека : 1) за 1 год; 2) за 50 лет.

2.31. Определить эффективный период полувыведения стронция-90 из организма взрослого человека.

2.32. Определить эффективный период полувыделения цезия-137 из организма: а) взрослого человека; б) подростка; в) новорожденного.

2.33. Определить эффективный период полувыделения цезия-134 из организма взрослого человека. Учесть, что скорость биологического выведения различных изотопов одного и того же химического элемента одинакова.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Дата добавления: 2015-12-08