11.1. Іонізуюче випромінювання та його дія на організм людини

Іонізуючим випромінюванням називається будь-яке випроміню­вання, яке викликає іонізуюче середовище. Іонізуюче випромінювання - це космічне випромінювання, а природними джерелами Землі є розподілені в геосфері радіоактивні речовини. Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є ядерні реактори, штучні радіоактивні ізотопи, ядерні вибухи, рентгенівське обладнання та ін.

Джерела іонізуючих випромінювань широко використовуються в різних сферах діяльності людини: для дефектоскопії металів, контролю якості зварювання з'єднань, автоматичного контролю технологічних операцій, визначення рівня агресивного середовища, боротьби зі статичною електрикою та ін. Вони також використовуються в сільському господарстві, геологічній розвідці, медицині, атомній енергетиці тощо.

Альфа-випромінювання - це потік альфа-частинок з початковою швидкістю 20000 км/с. При альфа-розпаді з ядра вилітає порівняно важка альфа-частинка, яка являє собою ядро атома гелію. Енергія альфа- частинки, проходячи через речовину, зумовлює в ній значні зміни внаслідок іонізації та збудження атомів.

Альфа-частинка взаємодіє з речовиною найбільш ефективно тому, що має великий заряд і відносно малу швидкість. Внаслідок цього її іонізаційна здатність велика, а проникаюча радіація незначна. Аркуш паперу затримує альфа-частинки. Надійним захистом від альфа-частинок при зовнішньому опроміненні є одяг людини.

Бета-випромінювання - це потік бета-частинок. Бета-частинкою називаються електрон або позитрон, який випромінює енергію і його швидкість наближена до швидкості світла - 3*10⁸ м/с.

Їх заряд менший, а швидкість більша, ніж альфа-частинок. У зв'язку з цим бета-частинки мають меншу іонізуючу здатність, ніж альфа- частинки.

Бета-частинки повністю поглинаються віконним та авто­мобільним склом та металевими екранами товщиною 2...З мм. Одяг людини поглинає близько 50 % бета-частинок. Оскільки альфа- і бета- випромінювання мають невелику проникну здатність, то вони найбільш небезпечні при проникненні в організм людини або при попаданні безпосередньо на шкіру (особливо в очі).

Гама-випромінювання - електромагнітне випромінювання, котре виділяється ядрами атомів при радіоактивних перетвореннях. Гама- випромінювання супроводжується бета-розпадом.

За своєю природою гама-випромінювання подібне до рент­генівського. Проте, воно має значно більшу енергію (менша довжина хвилі), яка випускається окремими порціями (квантами) і розпов­сюджується зі швидкістю світла (3*10⁸ м/с). Гама-випромінювання має найбільшу проникну здатність і є основним фактором уражаючої дії радіоактивних випромінювань.

Нейтронне випромінювання - це потік нейтронів. Швидкість розповсюдження нейтронів досягає 20000 км/с. Нейтрони не мають електричного заряду, тому легко проникають в ядра атомів і захоплюються ними. Нейтронне випромінювання має сильну уражаючу дію при зовнішньому опроміненні.

Рентген - це така доза гама-випромінювання, під дією якої в одному кубічному сантиметрі сухого повітря за нормальних умов

(температура 0 °С, тиск 10⁵ Па) утворюється 2,08 млрд пар іонів, кожен з яких має заряд, рівний заряду електрона. Це відповідає поглинутій енергії близько 88 ерг на 1 грам повітря. На практиці використовується також одиниця виміру рад: 1 рад= 1,14 рентгена.

Характеристикою ступеня дії випромінювання є потужність дози (рівень радіації) - це доза, яка накопичується за одиницю часу. Рівень радіації (потужність дози) вимірюється в рентгенах за годину (Р/год) або в радах за годину (рад/год). В системі СІ експозиційна доза випромінювання вимірюється в кулонах на кілограм (Кл/кг): 1 Кл/кг=3788-10³ Р, а потужність дози вимірюється в Амперах на кілограм (А/кг): 1 А/кг = 3788-10³ Р/г.

У зв'язку з тим, що окремі види випромінювання мають різну біологічну ефективність, введено поняття біологічної дози. Її одиницю прийнято називати «бер» (біологічний еквівалент рентгена). Це доза випромінювання будь-якого виду енергії на тканини живого організму, еквівалентна дії 1 Р гама-випромінювання. Уражаюча дія проникаючої радіації характеризується дозою випромінювання, поглинутого одиницею маси ^промінюваного середовища.

Проникаюча радіація небезпечна за своїми наслідками для здоров'я людини. Маючи велику енергію, гама-промені і нейтрони проникають глибоко в тканини організму та іонізують їх, а це призводить до променевої хвороби. Проникаюча радіація уражає кровотворні органи: кістковий мозок, лімфатичні залози, селезінку. Все це веде до різкого зменшення кількості лейкоцитів і зниження імунітету людини. Зменшення кількості еритроцитів викликає кисневе голодування тканин, утруднює процес згортання крові, а це, в свою чергу, призводить до крововиливу в товщі шкіри і слизових оболонок. Опромінення може бути одно- і багаторазовим. Одноразовою (однократною) вважають дозу опромінення, отриману за перші чотири доби. Доза опромінення до 50.. .80 Р, отримана за перші чотири доби, не викликає ураження і порушення працездатності, за винятком деяких змін в крові.

Дія проникаючої радіації на матеріали і обладнання залежить від виду випромінювання, дози радіації, природи опромінюваної речовини і умов навколишнього середовища. Найсильнішою є дія проникаючої радіації на електронне обладнання, фотоплівки, обчислювальні машини, оптичні прилади.