Задание для самостоятельной работы.

Рассчитать количество актов ионизации в теле человека за 1час, 1 минуту и 1сек при воздействии ЕРФ (Р=10 мкР/ч) и летальной дозы (Р=100 Р/ч)

Суть биологического действия любого вида радиоактивного излучения заключается в ионизации любых химических соединений биосубстратов, приводящих к образованию активных радикалов, которые индуцируют длительно протекающие неблагоприятные реакции в живых тканях.

Поэтому все виды радиоактивного излучения имеют общее название – Ионизирующие излучения.

Конечным результатом биологического действия радиации является, начиная с определённой величины дозы, нарушение нормальных биохимических процессов с последующими функциональными и морфологическими изменениями в клетках и тканях живого организма

Определить примерно сколько актов ионизации происходит в определённом объёме (массе) биологической ткани при воздействии дозы ионизирующего излучения естественного происхождения (ЕРФ).

Определить сколько таких актов происходит

- в теле человека

- в 1 грамме биологической ткани

- в отдельно взятой клетке.

За временные интервалы:

-1час

-1 минуту

-1 секунду

Объектом для расчётов взять среднестатистического человека

Исходные данные

- 1 Рентген (Р) - Количество энергии ионизирующего излучения, которое образует в 1 см³ воздуха 2,08•10 ⁹ пар ионов (≈2 миллиарда пар ионов).Так как на образование одной пары ионов затрачивается 34эВ энергии, то на 2 миллиарда пар ионов затрачивается 2•10 ⁹ х 34 = 6,8•10 ¹⁰ эВ

- 1 см³ воздуха весит 0,00193 г, следовательно в 1 грамме воздуха 1 рентген образует 1,08•10 ¹² пар ионов – затрачено при этом 3,6•10¹³ эВ энергии

- Масса тела человека - 70 кг;

- Количество клеток в теле человека ≈ 10¹³- 10¹⁴

Допущения: Вещество воздуха эквивалентно веществу биологической ткани.

Предварительный расчёт

1 Рентген в 1 грамме биологической ткани образует 1,08 •10 ¹² пар ионов.

1 Рентген в 7 •10 ⁴ грамме биологической ткани (масса тела человека) образует

1,08 •10 ¹² пар ионов х 7 •10 ⁴ граммов = 7,56 •10 ¹⁶ пар ионов.

Следовательно

1 Рентген в 10¹³ клеток тела человека образует 7,56 •10 ¹⁶ пар ионов

1 Рентген в 1 клетке тела человека образует 7,56 •10 ¹⁶ пар ионов: 10¹³ клеток =

7,56 •10 ³ пар ионов

===============================================================

Принимая величину ПРФ в г. Ярославле равной 10 мкР/ч определить:

- Количество актов ионизации в теле человека за 1час

(7,56 •10 ¹⁶ пар ионов: 10 ⁵ = 7,56 •10 ¹¹) - 756 миллиардов

- Количество актов ионизации в 1 грамме биологической ткани за 1час

(1,08 •10 ¹² пар ионов: 10 ⁵ = 1,08 •10 ⁷) – 10 миллионов

- Количество актов ионизации в одной клетке за 1час

(7,56 •10 ³ пар ионов: 10 ⁵ = 7,56 •10 ^-2, примерно в 7-8 клетках из 100)

================================================================

- Количество актов ионизации в теле человека за 1 минуту

(7,56 •10 ¹¹ пар ионов: 60 = 1,26 •10 ¹⁰) – 12 миллиардов

- Количество актов ионизации в 1 грамме биологической ткани за 1 минуту

(1,08 •10 ⁷ пар ионов: 60 = 1,8 •10 ⁵) – 180 тысяч

- Количество актов ионизации в одной клетке за 1 минуту

(7,56 •10 ^-2 пар ионов: 60 = 1,26 •10 ^-3, примерно в одной клетке из 1000)

================================================================

- Количество актов ионизации в теле человека за 1секунду

(1,26 •10 ¹⁰ пар ионов: 60 = 2,1 •10 ⁸)

- Количество актов ионизации в 1 грамме биологической ткани за 1 секунду

(1,8 •10 ⁵пар ионов: 60 = 3•10 ³) – 3 тысячи

- Количество актов ионизации в одной клетке за 1 секунду

(1,26 •10 ^-3 пар ионов: 60 = 2,1 •10 ^-5, примерно в одной клетке из 50 000)

==================================================================

1.Определить сколько актов ионизации происходит - в теле человека, - в 1 грамме биологической ткани, - в отдельно взятой клетке за те же временные интервалы (1час, 1 минуту, 1 секунду) при воздействии летальной дозы ионизирующего излучения в 750 рентген.

При этом исходить из того, что мощность дозы составляет величину 100 р/ч (летальная доза в этом случае будет получена за 7 - 8 часов).

Поскольку мощность дозы 100 Р/ч больше мощности дозы ЕРФ 10 мкР/ч в 10⁷ раз (10⁸ мкР/ч: 10 мкР/ч = 10⁷), то все рассчитанные выше величины умножить на 10⁷ и занести в приведенную ниже таблицу.

Таблица 1. Количество актов ионизации в теле человека за 1час, 1 минуту и 1сек при воздействии ЕРФ (Р=10 мкР/ч) и летальной дозы (Р=100 Р/ч)

	ЕРФ, Р = 10 мкР/ч	Р = 100 Р/ч (За 7,5 часов будет получена летальная доза 750Р
1 час	1 минута	1 секунда	1 час	1 минута	1 секунда
Тело
1 грамм
1 клетка

Выводы (сравнить сколько актов ионизации происходит в одной клетке каждую секунду от ЕРФ и летальной дозы.

Из произведенных выше расчётов можно определить корреляционный коэффициент R зависимости количества актов ионизации (в 1 секунду) в биологической клетке организма человека К, от мощности дозы ионизирующего облучения D (мкР/ч).

Если 10 мкР/ч вызывают 2,1 •10 ^-5 актов ионизации (в 1 секунду) в клетке, то, очевидно, 1 мкР/ч вызывают 2,1 •10 ^-6 актов ионизации (в 1 секунду) в клетке. Эту величину и можно принять за коэффициент корреляции R = 2,1 •10^-6 (количества актов ионизации (в 1 секунду) в биологической клетке организма от мощности дозы в1 мкР/ч)

1. Используя коэффициент корреляции R = 2,1 •10^-6 определить количество актов ионизации в 1 клетке живых организмов за 1сек и за 1час и занести результаты расчётов в таблицу 2.

Таблица 2 Количество актов ионизации в 1 клетке живых организмов за 1сек и за 1час при летальной дозе облучения (мощность дозы принята как 1/10 летальной дозы)

Вид организма	Летальная доза, (рад)	Мощность дозы, Р/ч	Кол-во ионизаций в сек	Кол-во ионизаций в час	Кол-во иониз. От лет.дозы
Амеба		10 000
Лягушка
Карась
Курица
КРС
Овца
Ссвинья
Человек

Выводы

Занятие 9.

Дата добавления: 2015-09-06