Біологічна дія гама променів на організм людини. Одиниці вимірювання радіоактивності та зв’язок між ними.

Гамма-випромінювання вид електромагнітного випромінювання з надзвичайно малою довжиною хвилі - < 5×10-3 нм і внаслідок цього яскраво вираженими корпускулярними і слабо вираженими хвильовими властивостями. Гамма-квантами є фотони високої енергії. Зазвичай вважається, що енергії квантів гамма-випромінювання перевищують 105 ев, хоча різка межа між гамма - і рентгенівським випромінюванням не визначена. На шкалі електромагнітних хвиль гамма-випромінювання межує з рентгенівським випромінюванням, займаючи діапазон більш високих частот і енергій. В області 1-100 кев гамма-випромінювання і рентгенівське випромінювання розрізняються тільки по джерелу: якщо випромінюється квант в ядерному перехід, то його прийнято відносити до гамма-випромінювання, якщо при взаємодії електронів або при переходах в атомній електронній оболонці - то до рентгенівського випромінювання. Очевидно, фізично кванти електромагнітного випромінювання з однаковою енергією не відрізняються, тому такий поділ умовно.

Гамма-випромінювання випускається при переходах між збудженими станами атомних ядер (енергії таких гамма-квантів лежать в діапазоні від ~1 кев до десятків Мев), при ядерних реакціях (наприклад, при анігіляції електрона і позитрона, розпад нейтрального півонії і т. д.), а також при відхиленні енергійних заряджених частинок в магнітних і електричних полях (див. Синхротронне випромінювання).

Гамма-промені на відміну від α-променів і β-проміння не відхиляються електричними і магнітними полями і характеризуються більшою проникаючою здатністю при рівних енергіях і інших рівних умовах. Гама-кванти викликають іонізацію атомів речовини. Основні процеси, що виникають під час проходження гамма-випромінювання через речовину:

Фотоефект (гамма-квант поглинається електроном атомної оболонки, передаючи йому всю енергію і іонізуючи атом).

Комптоновское розсіяння (гамма-квант розсіюється на електроні, передаючи йому частину своєї енергії).

Народження електрон-позитронних пар (у полі ядра гамма-квант з енергією не нижче 2mec2=1,022 Мев перетворюється в електрон і позитрон).

Фотоядерные процеси (при енергіях вище кількох десятків Мев гамма-квант здатний вибивати нуклони з ядра).

Гамма-кванти, як і будь-які інші фотони, можуть бути поляризовані.

Опромінення гамма-квантами, в залежності від дози і тривалості, може викликати хронічну та гостру променеву хворобу. Стохастичні ефекти опромінення включають різні види онкологічних захворювань. У той же час гамма-опромінення пригнічує ріст ракових та інших швидко діляться клітин. Гамма-випромінювання є мутагенною і тератогенною фактором.

Захист від гамма-випромінювання може служити шар речовини. Ефективність захисту (тобто ймовірність поглинання гамма-кванта при проходженні через неї) збільшується при збільшенні товщини шару, щільності речовини і вміст у ньому важких ядер (свинцю, вольфраму, збідненого урану тощо).

При вивченні дії випромінювання на організм були визначені наступні особливості:

ü Висока ефективність поглиненої енергії, навіть малі кількості можуть викликати глибокі біологічні зміни в організмі.

ü Наявність прихованого (інкубаційного) періоду прояву дії іонізуючих випромінювань.

ü Дія від малих доз може додаватися або накопичуватися.

ü Генетичний ефект - вплив на потомство.

Різні органи живого організму мають свою чутливість до опромінення.

Не кожен організм (чоловік) у цілому однаково реагує на опромінення.

Опромінення залежить від частоти впливу. При одній і тій же дозі опромінення шкідливі наслідки будуть тим менше, чим більш дрібно воно отримано в часі.

Іонізуюче випромінювання може впливати на організм як при зовнішньому (особливо рентгенівське і гамма-випромінювання), так і при внутрішньому (особливо альфа-частинки) опроміненні. Внутрішнє опромінення відбувається при попаданні всередину організму через легені, шкіру та органи травлення джерел іонізуючого випромінювання. Внутрішнє опромінення більш небезпечне, ніж зовнішнє, так як потрапили всередину джерела іонізуючого випромінювання піддають безупинному опроміненню нічим не захищені внутрішні органи.

Під дією іонізуючого випромінювання вода, яка є складовою частиною організму людини, розщеплюється і утворюються іони з різними зарядами. Отримані вільні радикали й окислювачі взаємодіють з молекулами органічної речовини тканини, окисляючи і руйнуючи її. Порушується обмін речовин. Відбуваються зміни в складі крові - знижується рівень еритроцитів, лейкоцитів, тромбоцитів і нейтрофілів. Ураження органів кровотворення руйнує імунну систему людини і призводить до інфекційних ускладнень.

Місцеві поразки характеризуються променевими опіками шкіри і слизових оболонок. При сильних опіках утворюються набряки, пухирі, можливо відмирання тканин (некрози).

Смертельні поглинені дози для окремих частин тіла наступні:

ü голова - 20 Гр;

ü нижня частина живота - 50 Гр;

ü грудна клітка -100 Гр;

ü кінцівки - 200 Гр.

При опроміненні дозами, в 100-1000 разів перевищує смертельну дозу, людина може загинути під час опромінення ("смерть під променем").

В залежності від типу іонізуючого випромінювання можуть бути різні заходи захисту: зменшення часу опромінення, збільшення відстані до джерел іонізуючого випромінювання, огорожа джерел іонізуючого випромінювання, герметизація джерел іонізуючого випромінювання, обладнання та влаштування захисних засобів, організація дозиметричного контролю, заходи гігієни і санітарії.

У Росії, на основі рекомендацій Міжнародної комісії з радіаційного захисту, застосовується метод захисту населення нормуванням.

У жовтні 1960 р. в Парижі Генеральна конференція з мір та ваги ухвалила

Міжнародну систему одиниць, скорочено обозначаемую SI (System International), в російській

варіанті СІ (Система інтернаціональна). Вона була введена в СРСР з 1 січня 1963 р. в якості

державного стандарту (ДСТ).

У відповідності з Міжнародною системою одиниць з 1 липня 1964 р. в СРСР введені одиниці

вимірювання в області радіоактивності та іонізуючого випромінювання, які повинні застосовуватися

у всіх областях науки і техніки. До 1980 р. ГОСТ допускав застосування позасистемних одиниць. В

науково-технічній літературі ці одиниці зустрічаються досі, тому необхідно знати і

ті та інші, а також співвідношення між ними.

Кількість радіоактивної речовини вимірюється не тільки одиницями маси (грам,

міліграм тощо), але й активністю, яка дорівнює числу ядерних перетворень (розпадів)

одиницю часу. Чим більше ядерних перетворень зазнають атоми даного речовини в

секунду, тим більше його активність. Оскільки швидкість розпаду радіонуклідів різна,

однакове вагове кількість радіоактивних ізотопів має різну активність.

Одиницею активності в СІ служить розпад в секунду (розп/с). Цієї одиниці присвоєно

найменування беккерель - Бк (Bq), 1 Бк = 1 розп/с.

Найбільш вживаною позасистемної міжнародної одиницею є кюрі - Ки (Cu), 1

Кі = 3,7· 1010 Бк, що відповідає активності 1 г радію. Маси радіонуклідів, відповідні

одиниці активності, обернено пропорційні швидкості їх розпаду.

Кюрі дуже велика величина, тому зазвичай вживають долішні одиниці:

пикокюри, 1 пкі=1· 10-12Ки =3,7· 10-2 Бк,

нанокюри, 1 мкі=1 · 10-9Ки=3,7· 10 Бк,

микрокюри, 1 мкКи=1·10-8Ки=3,7·104

Бк,

миликюри, 1 мкі=1 · 10-3Ки=3,7 · 107

Бк,

килокюри, 1 ккі = 1 · 103 Кі = 3,7 · 1013

,

мегакюри, 1 Мкі =1 · 106Ки =3,7 · 1016Бк.

Беккерель, навпаки, дуже маленька величина, поэтомучасто вживають кратні одиниці:

килобеккерель, 1 кпк = 103

Бк,

мегабеккерель, 1 Мб = 10б

Бк,

гигабеккерель, 1 ГБк = 109

Бк,

терабеккерель, 1 ТБк = 1012 Бк,

петабеккерель, 1 ПБк = 1015 Бк,

эксабеккерель, 1 Ебк = 1018 Бк.

Дата добавления: 2015-09-06