8.3. Іонізуючі випромінювання

Класифікація іонізуючих випромінювань

До іонізуючих відносяться корпускулярні випромінювання, що складаються з частинок з масою спокою, котра відрізняється від нуля (альфа-, бета-частинки, нейтрони) та електромагнітні випромінювання (рентгенівське та гамма-випромінювання), котрі при взаємодії з речовинами можуть утворювати в них іони.

Рис. 45. Класифікація іонізуючих випромінювань

Альфа-випромінювання – це потік позитивно заряджених частинок (ядер гелію), що рухаються зі швидкістю 20000 км/с

Бета-випромінювання – це потік електронів та протонів.

Нейтрони викликають іонізацію речовини та вторинне випромінювання, яке складається із заряджених частинок і гамма-квантів. Проникна здатність залежить від енергії та від складу речовин, що взаємодіють.

Гамма-випромінювання – це електромагнітне (фотонне) випромінювання з великою проникною і малою іонізуючою здатністю з енергією 0,001 - 3 МєВ.

Рентгенівське випромінювання – випромінювання, яке виникає в середовищі, котре оточує джерело бета-випромінювання, в прискорювачах електронів і є сукупністю гальмівного та характеристичного випромінювань, енергія фотонів котрих не перевищує 1 МеВ. Характеристичним називають фотонне випромінювання з дискретним спектром, що виникає при зміні енергетичного стану атома.

Іонізуюче випромінювання характеризується двома основними властивостями: здатністю проникати через середовище, що опромінюється та іонізувати повітря і живі клітини організму. Найбільшу проникну здатність мають гамма- та рентгенівське випромінювання. Альфа-випромінювання – швидко втрачають свою енергію на іонізацію, наприклад, вони досить легко затримуються аркушем паперу (рис. 46). Бета-випромінювання має більшу проникну здатність і проходить в тканини людини на 1 - 2 см.

Рис. 46. Три види випромінювань та їх проникна здатність

Дія іонізуючого випромінювання оцінюється дозою випромінювання.

Розрізняють:

експозиційну дозу	Називається повний заряд dQ іонів одного знака, що виникають в повітрі при повному гальмуванні всіх вторинних електронів, котрі були утворені фотонами в малому об'ємі повітря, поділений на масу повітря dm в цьому об'ємі: . Одиницею вимірювання експозиційної дози є кулон на кілограм (Кл/кг).
поглинуту дозу D	Це середня енергія dE, що передається випромінюванням речовині в деякому елементарному об'ємі, поділена на масу речовини т в цьому об'ємі: . Одиниця поглинутої дози грей (Гр), рівна 1 Дж/кг.
еквівалентну дозу (різні види іонізуючого випромінювання навіть при однакових значен-нях поглинутої дози викликають різний біо-логічний ефект)	Дорівнює добутку поглинутої дози на коефіцієнт якості даного випромінювання . Одиницею вимірювання еквівалентної дози є зіверт (Зв); 1 Зв=100 бер (біологічний еквівалент рада) – спеціальна одиниця еквівалентної дози.

Вплив іонізуючого випромінювання на організм людини

При вивченні дії на організм людини іонізуючого випромінювання було виявлено такі особливості:

- висока руйнівна ефективність поглинутої енергії іонізуючого випромінювання;

- присутність прихованого періоду проявлення впливу іонізуючого випромінювання;

- можливість накопичення малих доз;

- випромінювання впливає не тільки на даний організм а і на його нащадків;

- різні органи організму мають різну чутливість до іонізуючого випромінювання.

При одноразовому опроміненні всього тіла людини можливі наступні біологічні порушення в залежності від сумарної поглинутої дози випромінювання:

Таблиця 25

Сумарна поглинута доза, Гр.	Порушення в організмі людини
До 0,25	Видимих порушень немає
0,25 - 0,50	Можливі зміни в крові
0,5 - 1,0	Зміни в крові, нормальний стан працездатності порушується
1,0 - 2,0	Погіршується самопочуття, можлива втрата працездатності
2,0 - 4,0	Втрата працездатності, можливий смертельний наслідок
4,0 - 5,0	Смертельні випадки складають 50 % від загальної кількості уражених
6,0 і більше	Смертельні випадки складають 100 % від загальної кількості уражених

Нормування іонізуючих випромінювань

Допустимі рівні іонізуючого випромінювання регламентуються „Нормами радіаційної безпеки НРБ 76/87” та „Основними санітарними правилами роботи з радіоактивними речовинами та іншими джерелами іонізуючого випромінювання” ОСП 72/87.

Згідно з цими нормативними документами опромінюванні особи поділяються на наступні категорії: А – персонал – особи, котрі постійно або тимчасово працюють з джерелами іонізуючого випромінювання; Б – обмежена частина населення – особи, що не працюють безпосередньо з джерелами випромінювань, але за умовами проживання або розташування робочих місць можуть підлягати опроміненню; В – населення області, країни.

За ступенем зниження чутливості до іонізуючого випромінювання встановлено 3 групи критичних органів, опромінення котрих спричиняє найбільший збиток здоров'ю:

І — все тіло, гонади та червоний кістковий мозок;

II — щитовидна залоза, м'язи, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик очей;

III — шкіра, кістки, передпліччя, литки, стопи.

Залежно від групи критичних органів для осіб категорії А встановлено гранично допустиму дозу за рік, а для осіб категорії Б – границю дози за рік

Таблиця 26

Група критичних органів	Гранично допустима доза для осіб категорії А	Границя дози для осіб категорії Б
І	50	5
ІІ	150	15
ІІІ	300	30

Для радіометричного і дозиметричного контролю використовуються (рис. 47):

- дозиметри – для вимірювання зовнішніх потоків радіоактивного випромінювання;

- радіометри – для вимірювання рівнів забруднення навколишнього середовища;

- індивідуальні дозиметри – для індивідуального контролю.

а)	б)
Рис. 47. Прибори для радіометричного і дозиметричного контролю: а – дозиметр ДКС90; б – радіометр СПР 88

Захист від іонізуючого випромінювання

Захист від іонізуючих випромінювань може здійснюватись шляхом використання наступних принципів:

- використання джерел з мінімальним випромінюванням шляхом переходу на менш активні джерела, зменшення кількості ізотопа;

- скорочення часу роботи з джерелом іонізуючого випромінювання;

- віддалення робочого місця від джерела іонізуючого випромінювання;

- екранування джерела іонізуючого випромінюванн. Екрани можуть бути пересувні або стаціонарні, призначені для поглинання або послаблення іонізуючого випромінювання.

З метою захисту від рентгенівського та гамма-випромінювання застосовуються матеріали з великою атомною масою та з високою щільністю (свинець, вольфрам).

Для захисту від нейтронного випромінювання використовують матеріали, котрі містять водень (вода, парафін), а також бор, берилій, кадмій, графіт. Враховуючи те. що нейтронні потоки супроводжуються гамма-випромінюванням, слід використовувати комбінований захист у вигляді шаруватих екранів з важких та легких матеріалів (свинець-поліетилен).

Дієвим захисним засобом є використання дистанційного керування, маніпуляторів, роботизованих комплексів.

В залежності від характеру виконуваних робіт вибирають засоби індивідуального захисту: халати та шапочки з бавовняної тканини, захисні фартухи, гумові рукавиці, щитки, засоби захисту органів дихання, комбінезони, пневмокостюми, гумові чоботи.