- •Часть 3
- •Ф. Жолио-Кюри Введение
- •Тема 1. Физическая природа и источники радиационной опасности для человека, объектов и природной среды
- •1.1. Радиоактивное превращение ядер
- •1.1.1. Общие сведения об атоме и атомном ядре
- •Атом наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств.
- •1.1.2. Явление радиоактивности
- •1. Выбрасывание электрона и антинейтрино - - - распад;
- •Примечание. Так как массы выбрасываемых электрона, позитрона, нейтрино и антинейтрино крайне малы по сравнению с массой протонов и нейтронов, то массовое число атома можно считать неизменным.
- •1.1.3. Основной закон радиоактивного распада радионуклида
- •1.1.4. Закон изменения активности радионуклидных рядов
- •1.1.5. Закон спада радиоактивности продуктов ядерного деления
- •1Ч 150 суток tн
- •Вопросы для самоконтроля:
- •1.2. Виды ионизирующих излучений, их характеристики и взаимодействие с веществом
- •1.2.1. Краткая характеристика ионизирующих излучений
- •1.2.2. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом
- •Косл ≈ 2х/d (1.39.)
- •Пробеги бета-частиц
- •Пробеги альфа-частиц в воздухе, биологической ткани и алюминии
- •Воздействие радиоактивных излучений на физические свойства некоторых материалов
- •Вопросы для самоконтроля:
- •1.2.3. Хакрактеристики ионизирующих излучений. Единицы измерения
- •Взвешивающие коэффициенты wt*
- •Вопросы для самоконтроля:
- •1.2.4. Основные способы определения и измерения ионизирующих излучений
- •Классификация приборов
- •Радиометрия внутреннего облучения человека
- •Вопросы для самоконтроля:
- •1.3. Источники ионизирующих излучений
- •1.3.1. Космическое излучение
- •1.3.2. Земная радиация
- •Радиоактивное семейство урана-235 (ряд актиноурана)
- •1.3.3. Антропогенные источники ионизирующих излучений
- •Область применения и вид используемых закрытых источников ионизирующего излучения в различных областях
- •Атомная электростанция, как источник радиационной опасности
- •Управления
- •% Выхода осколков
- •80 105 130 150 Атомный номер изотопов
- •Ядерные боеприпасы, как источники радиационной опасности
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Глава 2. Основы радиационной безопасности биологических систем
- •2.1. Биологическое действие ионизирующих излучений
- •2.1.1. Воздействие энергии ионизирующих излучений на биологическую ткань
- •Молекула воды
- •Хромосома
- •Молекула белка
- •Вопросы для самоконтроля:
- •2.1.3. Радиочувствительность. Реакция органов и систем человека на облучение
- •Некоторые особенности радиоустойчивости органов при внешнем облучении
- •Реакция организма на облучение. Радиационные синдромы
- •Некоторые особенности реакции органов и систем при внутреннем облучении
- •Кровеносная система
- •Вопросы для самоконтроля:
- •2.1.4. Детерминированные и стохастические эффекты. Степени лучевой болезни
- •Детерминированные эффекты
- •Острая лучевая болезнь (олб)
- •Стохастические эффекты
- •Хроническая лучевая болезнь (хлб)
- •Вопросы для самоконтроля:
- •2.2. Принципы и критерии радиационной безопасности
- •2.2.1. Международные нормы радиационной безопасности
- •Проблемы оценки малых доз облучения
- •Номинальные коэффициенты вероятности стохастических эффектов
- •Коэффициенты вероятности рака для отдельных органов
- •Принципы, цели и критерии радиационной безопасности
- •3) Облучение отдельных лиц, в сумме от всех видов деятельности не должно превышать установленных дозовых пределов (принцип нормирования индивидуальной дозы).
- •Нормирование облучения для практической деятельности
- •Вмешательство. Уровни вмешательства
- •Диапазон, в котором устанавливаются оперативные уровни вмешательства по принципу оптимизации
- •Уровни доз, при которых предполагается вмешательство
- •Уровни прогнозируемой поглощенной дозы (Дпогл) в отдельных органах за первые 10 суток, при которых необходимо срочное
- •Критерии для принятия решений о переселении и ограничении
- •Уровни для изъятия и защиты пищевых продуктов
- •Вопросы для самоконтроля:
- •2.2.2. Нормы радиационной безопасности нрб-2000
- •Раздел 1. Общие положения
- •Раздел 2. Требования к ограничению техногенного облучения в контролируемых условиях
- •Общие положения
- •Требования к ограничению техногенного облучения в контролируемых условиях
- •Требования к защите от природного облучения в производственных условиях
- •Требования к ограничению облучения населения
- •Значения дозовых коэффициентов, пределов годового поступления с воздухом, допустимой объемной активности во вдыхаемом воздухе и уровни вмешательства
- •Ограничение медицинского облучения.
- •Требования по ограничению облучения населения в условиях радиационной аварии
- •Требования к контролю за выполнением норм
- •Значения допустимых уровней радиационного воздействия
- •Допустимые уровни радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды и средств индивидуальной защиты, част./(см2▪ мин)
- •Вопросы для самоконтроля:
2.1.4. Детерминированные и стохастические эффекты. Степени лучевой болезни
Последствиями облучения человека могут быть два варианта: детерминированные эффекты и стохастические (случайные) эффекты.
Детерминированные эффекты
В основе возникновения детерминированных эффектов после облучения лежит превышение количества погибших клеток над числом образованных. Если ткань жизненно важна и существенно повреждена, то конечным результатом может быть смерть организма. Детерминированные эффекты наблюдаются при дозах 100 рад и более на все тело или локального облучения тканей.
К детерминированным эффектам относят:
опустошение красного костного мозга, проявление лучевой болезни;
нарушение репродуктивной функции (временная стерильность мужчины при однократном облучении семенников составляет около 0,15 Гр. Постоянная стерильность у мужчин наступает при дозах от 3,5 до 6 Гр или 2 Гр/год. Постоянная стерильность у женщин наблюдается при дозах 2,5 - 6 Гр.;
лучевая катаракта (при дозах от 2 до 10 Гр);
неопухолевые формы поражения кожи;
сокращение продолжительности жизни и др.
Свойственная всему живому индивидуальная изменчивость отражается и в характере чувствительности к облучению. Это видно из рис.2.6., где приведены типичные зависимости "доза - эффект" для детерминированных эффектов для лиц с различной радиочувствительностью, а в табл.2.5. и 2.6. пороги для некоторых детерминированных эффектов, причем в таблице 2.6. пороги для наиболее радиочувствительных органов.
Верхний график на рис.2.6. показывает, как частота отдельного детерминированного эффекта возрастает в зависимости от дозы в группе лиц с различной чувствительностью.
Нижний же график представляет зависимость степени тяжести эффекта от дозы для группы лиц с разной радиочувствительностью. Для простоты кривые а, б, в, представляют три уровня чувствительности. Степень тяжести эффекта наиболее заметно возрастает у тех лиц, кто наиболее чувствителен (кривая а) и достигает порога обнаружения при меньшей дозе, чем в менее чувствительных группах лиц (кривые б и в). Диапазон доз, в котором различные группы лиц пересекают один и тот же порог степени тяжести, отражен на верхнем графике. Эта частота достигает 100% при такой дозе, которая достаточна для превышения определенного порога тяжести для всех лиц.
Частота,%
100
50
0
Доза
а
б
Порог
патологического состояния
в
Доза
Рис.2.6.
Зависимость между дозой и ее воздействием
для детерминированных эффектов
Если поврежденная ткань играет жизненно важную роль, то это может вызвать смерть человека. Смертельный исход неизбежен, если человек получает дозу на все тело около 6 Гр и выше в течение короткого периода времени. Дозы, равные приблизительно 3 Гр, могут быть смертельными для примерно половины людей из числа облученных, не получивших лечение или получивших недостаточное лечение. Для здоровых людей, получивших нормальное лечение, средняя летальная доза может составлять 5 Гр (см. таблицу 2.7.). При дозах ниже 0,5 - 1 Гр вероятность детерминированных последствий практически равна нулю.
Необходимо подчеркнуть, что степень поражения организма радиацией не может быть объяснена ионизацией или количеством поглощенной энергии. Расчеты показывают, что при полученной дозе 6 Гр, вызывающей гибель организма, относительное количество образующихся ионов невелико и составляет одна ионизированная молекула на 10 млн молекул воды. А количество энергии эквивалентно приему внутрь одной чайной ложки теплой воды.
Другое важное явление состоит в том, что если суммарная доза фракционирована, т.е. облучение проводится многократно долями суммарной дозы, то пороговая доза возрастает. Это свидетельствует о том, что организм обладает эффективным механизмом пострадиационного восстановления, который за период между моментами новых облучений ликвидирует последствия облучения.
Таблица 2.5.
Приблизительные пороговые дозы для детерминированных эффектов в различных тканях, основанные на реакциях пациентов на стандартное фракционированное рентгеновское или гамма-облучение
Орган |
Повреждение через 5 лет |
Доза, вызывающая эффект у 1 - 5% пациентов, Гр |
Доза, вызывающая эффект у 25 - 30% пациентов, Гр |
Кожа |
Изъязвление, тяжелый фиброз |
55 |
70 |
Слизистая рта |
То же |
60 |
75 |
Пищевод |
Изъязвление, сужение канала |
60 |
75 |
Желудок |
Изъязвление, прободение |
45 |
50 |
Тонкий кишечник |
Изъязвление, сужение канала |
45 |
65 |
Толстый кишечник |
То же |
45 |
65 |
Печень |
Печеночная недостаточность, асцит |
35 |
45 |
Почки |
Нефросклероз |
23 |
28 |
Мочевой пузырь |
Изъязвление |
60 |
80 |
Молочная железа у детей |
Отсутствие развития |
10 |
15 |
Молочная железа у взрослых |
Атрофия и некроз |
Более 50 |
Более 100 |
Легкие |
Пневмонит, фиброз |
40 |
60 |
Сердце |
Перикардит, панкардит |
40 |
Более 100 |
Кости у детей |
Задержка роста |
20 |
30 |
Кости у взрослых |
Некроз, переломы |
60 |
150 |
Спинной мозг |
Некроз, поперечный разрыв |
50 |
Более 60 |
Щитовидная железа |
Гипотериоз |
45 |
150 |
Плод |
Гибель |
3 |
4,5 |
К сожалению, компенсация никогда не бывает полной и в живом организме в результате облучения, накапливаются необратимые повреждения. Эксперименты позволяют предполагать, что 80% последствий облучения являются обратимыми, а 20% относятся к стойким дефектам, снижающим жизнеспособность организма. На основании этого, всегда различают однократное (острое) и хроническое облучение.