Теоретическая часть

К числу различных современных факторов и явлений, оказывающих вредное влияние на человека и природную среду, относятся и ионизирующие излучения.

Ионизирующим излучением (ИИ) называют всякие излучения, взаимодействие которых с веществом приводит к образованию ионов разных знаков. К ИИ относятся квантовые и фотонные излучения. Источниками ИИ являются ядра атомов радиоактивных элементов. К радиоактивным относятся элементы, ядра атомов которых способны самопроизвольно распадаться. Такими элементами, в основном, являются элементы, в которых соотношение числа протонов и нейтронов превышает 1…1,6, т.е. Р/ > 1…1,6.

В настоящее время из всех элементов таблицы Д.И. Менделеева известно более 1500 изотопов. Из этого количества изотопов лишь около 300 стабильных и около 90 являются естественными радиоактивными элементами.

Продукты ядерного взрыва содержат более 100 нестабильных первичных изотопов. Большое количество радиоактивных изотопов содержится в продуктах деления ядерного горючего в ядерных реакторах АЭС.

Таким образом, источниками ИИ могут быть естественные и искусственные радиоактивные вещества, изготовленные на их основе медицинские и научные препараты, продукты ядерных взрывов при применении ядерного оружия, отходы атомных электростанций при авариях на них.

Радиоактивный распад сопровождается корпускулярным излучением ( α- , β – частиц, нейтронов и т.п.), или фотонным излучением ( гамма или рентгеновским):

α- излучение – это поток частиц, являющихся ядрами атома гелия, все ядра данного радионуклида испускают α- частицы, обладающие одной и той же энергией. Α – частицы имеют незначительный пробег ( в воздухе от 2 до 9 см, в биологических тканях – от 0,02 до0,06 мм), но высокую степень ионизации. При внешнем облучении . α- частицы не представляют опасности, но при попадании внутрь организма в виде пыли радиоактивных веществ они очень опасны;

β – излучение – это поток электронов или позитронов. В воздухе β - частицы могут пройти до 40 м, а в биологической ткани – до 12 мм. Плотность ионизации атомов среды β – частицами в десятки раз меньше, чем при ионизации α- частицами. Скорость их распространения различна и зависит от величины энергии β – частиц;

γ- излучение это электомагнитное излучение с длиной волны приблизительно 10 ^-12 м и частотой около 1²⁰ Гц. Эти лучи обладают значительно меньшей чем α- частицы, ионизирующей способностью, но высокой проникающей способностью ( бетонные стены толщиной 5 см ослабляют γ- излучение в два раза ) Гамма –излучение поэтому называют проникающим;

рентгеновские лучи - это коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны от 10 ^-7 до 10 ^-12 м. Они, так же, как γ- лучи, обладают высокой проникающей способностью.

Для оценки воздействия ионизирующего излучения используется понятие «доза».

Доза излучения (Д) – это количество энергии ИИ, поглощенное единицей массы облучаемой среды за время облучения.

Различают дозы: экспозиционную, поглощенную и эквивалентную.

Для количественной оценки ионизирующего действия поля введено понятие экспозиционной дозы

Экспозиционная доза ( Дэкс) – отношение суммарного заряда всех ионов одного знака, созданного в сухом атмосферном воздухе, к массе воздуха в указанном объеме.

Дэкс (Кл/кг) = Q/ m

где Q – суммарный электрический заряд (Кл), образованный ИИ в воздухе массой m (кг).

Единица экс позиционной дозы в СИ – кулон, деленный на килограмм (Кл/кг)

Внесистемной единицей измерения величины экспозиционной дозы является рентген (Р). Используются и его дольные единицы: миллирентген (мР); микрорентген (мкР).

1Р = 0,285 мКл/кг

Для характеристики взаимодействия поля и облучаемой среды используется понятие поглощенная доза. Поглощенная доза характеризует радиационный эффект для всех видов физических и химических тел. Кроме живых организмов.

Поглощенная доза ИИ (Д п) – это количество энергии любого вида излучений, поглощенное единицей массы вещества, отнесенное к этой массе:

Д погл = W/ m,

где W – поглощенная энергия излучений, Дж; m – масса облучаемого вещества, кг.

Единицей измерения поглощенной дозы в системе СИ является Грей (Гр). 1 Гр – это такая доза, при которой 1 кг вещества поглощает энергию в 1 Дж.

Внесистемной единицей измерения поглощенной дозы является рад. 1 рад – это такая доза излучения, при которой 1 г вещества поглощается энергия в 100 эрг.

Поглощенная доза связана с экспозиционной дозой следующим соотношением :

Д погл = Дэксп х К₁

где К1 – коэффициент, учитывающий вид облучаемого вещества ( воздух, вода и .т.п.) т.е. учитывающий отношение энергии, поглощенной данным веществом, к электрическому заряду ионов, образованных в воздухе такой же массы

Для оценки биологического действия ионизирующего излучения используется эквивалентная доза.

Эквивалентная доза представляет собой сопоставление радиационных последствий при действии одинаковых доз.

Эквивалентная доза (Н) – определяется как произведение поглощенной дозы и коэффициента качества (КК), отражающий эффективность действия конкретного ИИ.

Н = Д погл х К

Еще ее называют эффектной дозой.

Если поглощенная доза измерена в радах, то эквивалентная должна быть в бэрах (бэр- биологический эквивалент рада). Дозе в греях соответствует эквивалентная доза в зивертах (Зв – по имени шведского физика Р.Зиверта).

Единицей измерения эквивалентной дозы служит зиверт (Зв) в системе СИ.

1 Зв = 100 бэр = 100 рад  К

Рентгеновские и гамма-лучи считаются эталонными, и для них КК равен единице, а следовательно, поглощенная доза гамма-рентгеновского излучения 1Гр (100рад) равна их эквивалентной дозе 1Зв (100бэр).