Radioaktivität und ihre Auswirkungen auf den menschlichen Körper (Stahl Yuri G. Grigoriev)

Radioaktivität und ihre Auswirkungen auf den menschlichen Körper.

 


EINFÜHRUNG

1.Vidy ionisierender Strahlung

2.Yavlenie Radioaktivität. Das Gesetz des radioaktiven Zerfalls

3.Edinitsy Messung der Radioaktivität

4.Deystvie von ionisierender Strahlung auf den menschlichen Körper

5.Osnovnye Grundsätze des Strahlenschutzes

5.1.Trebovaniya zum Schutz gegen natürliche Belichtung in industriellen Umgebungen

5.2.Trebovaniya zur Begrenzung der Exposition der Bevölkerung

5.3.Kriterii Intervention in den kontaminierten Gebieten

5.4. Gewisses Maß an Schutz gegen externe und interne Exposition

5.6. Berechnung der Schutz-und Schutzmaterialien

REFERENZEN

 EINFÜHRUNG

Radioaktive oder, mit anderen Worten, zu kombinieren ionisierender Strahlung unterschiedliche physikalische Natur der Strahlungsarten. Die Ähnlichkeit zwischen ihnen ist, dass sie alle haben eine hohe Energie üben ihre biologischen Wirkungen durch die Effekte der Ionisierung und der nachfolgenden chemischen Reaktionen in biologischen Strukturen von Zellen, die zu ihrem Untergang führen kann. [1] Es ist wichtig anzumerken, dass ionisierende Strahlung nicht durch die Sinne wahrgenommen: wir sehen nicht, nicht hören und fühlen keinen Einfluss auf unseren Körper.

Ionisierende Strahlung besteht aus Teilchen (geladene und ungeladene) und Quanten elektromagnetischer Energie. Mit diesen Menschen in jeder beliebigen Region der Erde täglich auftritt. Diese vor allem die sogenannte Hintergrundstrahlung der Erde, die aus drei Komponenten besteht:

- Kosmische Strahlen auf die Erde kommen aus dem Weltraum;

- Strahlenschutz davon entfernt, im Boden-, Baustoff-, Luft und Wasser an natürlichen Radionukliden (NRN);

- Strahlung aus natürlichen radioaktiven Stoffen, die mit Nahrung und Wasser im Inneren des Körpers erhalten sind, werden Gewebe fixiert und können im Körper gespeichert werden, während seines ganzen Lebens.

Darüber hinaus erfüllt eine Person mit künstlicher Strahlungsquellen, die gemeinhin in der Volkswirtschaft genutzt. Dazu gehören zum Beispiel ionisierende Strahlung für medizinische Zwecke verwendet.

Der wichtigste Beitrag zur natürlichen Strahlenbelastung Umwelt radioaktive Stoffe enthalten, Radionuklide der Uran-238, Thorium-232, Kalium-40, und die Emission von Radionukliden in der Wechselwirkung kosmischer Strahlung mit den Elementen der Atmosphäre und der Erdkruste produziert wird. Dies ist vor allem Tritium, Kohlenstoff-14, Beryllium 7, Si 32, Na 22. Für den mittleren Breiten kosmische Hintergrundstrahlung schafft Belichtungsdosis auf der Oberfläche von 1 bis 3 mR / h

In der natürlichen Strahlung emittieren sogenannte technologische Wandel natürlichen Strahlung, die Strahlung aus natürlichen Quellen ist, haben einige Änderungen als Folge der menschlichen Aktivitäten erfahren. Extrahiert Mineralien (Phosphate, Ölschiefer, Öl, Gas und mitgerissen mit dem Wasser-Reservoir) machen an der Oberfläche viele der Chemikalien, einschließlich natürlicher Radionuklide. Ihre quantitative Inhaltsanalyse in irdischen Gesteinen sehr unterschiedlich sind was an Radioaktivität in den umliegenden Gebieten unterschiedlich - von einem leichten Überschuss an natürlichen Hintergrund zu den Werten, die eine Gefahr für die Gesundheit der Arbeitnehmer und der Öffentlichkeit. Die Hauptquellen der Exposition der Bevölkerung sind in Tabelle 1 [2] gezeigt.


 

 1.Vidy ionisierender Strahlung



Die Wirksamkeit des Schutzes gegen ionisierende Strahlung ist weitgehend abhängig von der Kenntnis seiner Art und Eigenschaften. Elektromagnetische, die Röntgen-und g-Strahlung beinhalten, und Korpuskularstrahlung oder Emission von atomaren Teilchen: Alle Arten von ionisierender Strahlung können in zwei Gruppen unterteilt werden.

Röntgen-und g-Strahlung gehören zu einer Vielzahl von elektromagnetischer Strahlung und werden in ihm nach der Funkwellen, sichtbares Licht und UV-Strahlen angeordnet. All diese verschiedenen Arten von Strahlung Wellenlänge. Die kürzeste Wellenlänge und haben folglich die höchste Frequenz der elektromagnetischen Schwingungen in diesem Bereich die g-und Röntgenstrahlung. Je kleiner die Wellenlänge, desto höher die Energie-Emission und desto größer ist seine Durchschlagskraft. Energie, z. B., g-Quanten-Kobalt-60 1,33 MeV.

Röntgenquelle ist die Sonne. Aber diese Strahlung von der Erdatmosphäre absorbiert wird, sonst hätte katastrophale Auswirkungen auf alle Lebewesen. Röntgenstrahlung erzeugt wird und die entsprechenden Einrichtungen (Beschleuniger) zur Verwendung in der Diagnose und Behandlung von Patienten.

Gamma-Strahlung wird durch Kernreaktionen und Zerfall von vielen radioaktiven Stoffen begleitet. Die Energie der g-Strahlung kann verschiedene Bedeutungen - von Zehntausenden bis Millionen Elektronenvolt. Es kann durch den menschlichen Körper passieren. Als Schutz gegen g-Strahlung effektiv genutzt Blei, Beton oder anderen Materialien mit hoher Dichte.

Um ionisierender Strahlung gibt auch verschiedene Arten der Kernteilchen. Unter den leichten Kernteilchen umfassen beispielsweise, Beta-Teilchen, und unter schweren - Alpha-Teilchen.

Beta-Strahlung - ein Strom von Elektronen oder Positronen. Beta-Teilchen haben eine negative Elementarteilchen (Elektronen) oder positiv (Positronen) verantwortlich. Sie treten in den Kernen der Atome in dem radioaktiven Zerfall und strahlen von dort. Beta Partikel können durch das Wasser Schichtdicke von 1-2 cm zum Schutz vor Beta-Strahlung passieren, in der Regel nur ein Blatt Aluminium wenige Millimeter dick. Für externe Exposition von Beta-Teilchen des menschlichen Körpers in der offenen Oberfläche der Haut bilden können Strahlung starke Verbrennungen. Im Falle von Quellen von Beta-Strahlung in den Körper mit Nahrung, Wasser und Luft ist die interne Belastung des Organismus, die zu schweren Strahlenschäden führen kann.

Alpha-Strahlung - ein Strom von schweren positiv geladenen Teilchen. Sie sind 7300-mal schwerer als Beta-Teilchen. Durch seine sehr körperliche Art des Alpha-Teilchen ist ein Kern eines Helium-Atoms: sie bestehen aus zwei Protonen und zwei Neutronen, und haben daher zwei elementare positive elektrische Ladung. Diese Partikel werden während radioaktiven Zerfall bestimmter Elemente hoher Ordnungszahl (meist Transurane mit Ordnungszahlen über 92) emittiert. Alpha-Strahlung hat eine hohe ionisierende Macht, aber es dringt in das Körpergewebe zu einem sehr geringen Tiefe. Die Bestrahlung von Human-alpha-Teilchen nur bis zu einer Tiefe der Oberflächenschicht der Haut zu durchdringen. Sie können sich von einem Blatt Normalpapier, zu schützen. Ihre Reichweite in Luft nicht überschreitet 11 cm So im Falle der externen Exposition gegen schädliche Wirkungen von Alpha-Teilchen schützen ist ganz einfach und sie schien es nicht zu einer ernsthaften Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen. Die Situation ändert sich radikal im Falle einer Quelle von Alpha-Strahlung im menschlichen Körper über die Nahrung, Wasser oder Luft. In diesem Fall sind sie extrem gefährlich Strahler Körper von innen.

Neutronen - neutral, nicht tragen eine elektrische Ladung des Teilchens - bei der Beurteilung der radiologischen Notstandssituation Antwort könnte eine wichtige Rolle spielen. Diese Partikel werden von den Kernen der Atome in manchen Kernreaktionen, insbesondere, die Reaktionen der Kernspaltung von Uran oder Plutonium emittiert. Neutronen sind sehr durchdringend. Die Ionisierung des Mediums im Bereich von Neutronenstrahlung durch geladene Teilchen, die in der Wechselwirkung von Neutronen mit Materie ergeben. Eine Besonderheit der Neutronenemission ist die Fähigkeit, die Atome der Elemente in ihrer stabilen radioaktive Isotope, die dramatisch erhöht das Risiko von Neutronenexposition drehen. Neutronenstrahlung aus den Wasserstoff-haltigen Materialien sind gut geschützt (Paraffin, Polyethylen).

Es ist natürlich, dass alle Schutzmaßnahmen gegen die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung auf Kenntnis der Eigenschaften der einzelnen Arten von Strahlung beruhen, die Merkmale ihrer Durchschlagskraft, die Merkmale der Ionisation Effekte.


 2.Yavlenie Radioaktivität. Das Gesetz des radioaktiven Zerfalls


Radioaktivität - eine spontane Bildung eines instabilen Isotopen ein chemisches Element aus dem Boden oder angeregten Zustand eines Isotops eines anderen Elements, die durch die Emission von Elementarteilchen und elektromagnetische Energie verbunden. Solche Kerne werden als Atome oder die entsprechenden radioaktiv. Das Phänomen wird als sehr radioaktiven Zerfall.

Die Menge eines radioaktiven Isotops mit der Zeit abnimmt durch radioaktiven Zerfall, die spontan tritt als ein Ergebnis der intranukleären Verfahren. Für jede der radioaktive Substanzen zerfallen von den Kernen der Atome ist konstant, unveränderlich, und ist typisch nur für dieses Isotops. Alle Radionuklide zerfallen in der gleichen Weise und unter das Gesetz des radioaktiven Zerfalls. Das Wesen des Rechts liegt in der Tatsache, dass pro Zeiteinheit in den gleichen Teil der verfügbaren Atomkerne eines radioaktiven Isotops.

Um die Rate der Zerfall radioaktiver Elemente in der Praxis zu charakterisieren, anstelle der Zerfallskonstante? genießen eine Halbwertszeit T1 / 2, die die Zeit, in der die Hälfte der ursprünglichen Anzahl der radioaktiven Kerne spaltet darstellt. Für die verschiedenen radioaktiven Elemente haben Halbwertszeiten reichen von Bruchteilen einer Sekunde, um Milliarden von Jahren.


 

 

 3.Edinitsy Messung der Radioaktivität


Aktivität (A) - ein Maß für die Radioaktivität von einer Reihe von Radionukliden aus dem Energiezustand zu einer gegebenen Zeit:

 A = dN / dt,

dabei ist dN - die erwartete Anzahl der spontanen Kernübergänge aus diesem Energiezustand, die während der Zeit dt. In der SI-Einheit der Aktivität ist die reziproke Sekunde (n-1), die einen besonderen Namen Becquerel (Bq) hat. 1 Bq = 1 Zerfall / s.

Gebrauchte und die internationale nicht-systemischen Aktivität Einheit Curie (Ci). Curie - ein radioaktives Isotop ist die Menge, in der die Anzahl der radioaktiven Zerfälle pro Sekunde ist gleich 3,7 1010?. Die Einheit der Curie Radioaktivität entspricht einem Gramm Radium. In Einheiten von Becquerel und Curie-Express - und b-Aktivität.

Um die G-Aktivität zu charakterisieren stellen eine weitere Einheit - das entspricht einem Milligramm Radium (226 Ra). Milligramm-Äquivalent von Radium - ist die Tätigkeit einer radioaktiven Quelle, g-Strahlen, die die gleiche Strahlendosis schafft, als g-Strahlung von einem Milligramm Radium in der Russischen Staatlichen Standard-Platin-Filter 0,5 mm. Eine Punktquelle von einem Milligramm (1mKi) Radium, nach der ersten Filtration durch ein 0,5 mm Platin, erstellt in der Luft in einem Abstand von 1 cm Dosisleistung von 8,4 R / h Diese Menge wird als Dissoziationskonstante g-Ra (K), die als der Standard-Dosis von Strahlung festgestellt wird. Da es auf andere radioaktive Isotope verglichen. g-Äquivalent Isotop M wird seine Tätigkeit durch einen G-Ionisationskonstante Ausdruck verwandt:

M = A * K / 8,4

das uns erlaubt, eine Neuberechnung der Aktivität einer radioaktiven Substanz, ausgedrückt in meq. Radium auf die Aktivität, wie Ki, und umgekehrt ausgedrückt.

Um die Röntgenstrahlung zu charakterisieren, und g bestimmen die so genannte Exposition Dosis (X) an ionisierender Strahlung. Er kennzeichnet die Fähigkeit der ionisierenden Röntgen-und g-Strahlung in der Luft. In der Praxis Off-System-Einheit - X-Strahlen. Dies ist die Menge der Strahlung, die in einem cm3 Luft (0,001293 g) bei Atmosphärendruck von 760 Torr und einer Temperatur von 0 ° C, 2,08 H109 ausgebildet Ionenpaare.

Die Einheit der Bestrahlungsdosis im Internationalen Einheitensystem (SI) hat einen Anhänger pro Kilogramm (C / kg), dh Diese Menge an Energie, Röntgen-und g-Strahlung, die ein kg trockener Luft-Ionen tragen eine Gesamtbelastung von 1 Coulomb von Strom jedes Zeichen bildet. Ein P = 2,58 x10-4 C / kg, 1 C / kg = 3880 R.

Die Bestrahlungsdosis nicht für die Energie der ionisierenden Strahlung, die von dem bestrahlten Objekt absorbiert wird ausmachen. Um die Auswirkungen der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung in einer Substanz bestimmen das Konzept der absorbierten Dosis (D) - die grundlegende dosimetrische Quantität definiert als:

 D = de / dm,

wo der de - die mittlere Energie übertragen, um durch ionisierende Strahlung, in der elementare Volumen befindet Rolle, dm - Masse eines Stoffes in der Volumeinheit.

In SI-Einheiten wird die Dosis in Joule durch Kilogramm (J / kg) geteilt gemessen und hat einen besonderen Namen - das Gray (Gy).

Gemeinsame Maßeinheiten der Energiedosis ist das rad. Die Einheit rad (RAD - Strahlung absorbierte Dosis) - dies ist eine solche Dosis, bei der die Masse von einem Gramm bestrahlten Materials durch die Energie von jeder Art von Strahlung gleich 100 Erg absorbiert wird.

Da bei ein und derselben Dosis von Energie g-Strahlen und Teilchen in einem Gramm Variieren der Zusammensetzung der biologischen Gewebes durch unterschiedliche Mengen an Energie absorbiert wird, die absorbierte Dosis in solchen Fällen berechnet:

 D = A? F,

wobei D - Energiedosis X - die Belichtungsdosis von P an der gleichen Stelle, f - Koeffizienten des Übergangs.

Wenn die Luft Strahlendosis entspricht einer P 88 erg / g, der absorbierten Energie für diese Umgebung wird 88/100 = 0,88 rad. Sein So Luft absorbierten Dosis gleich 0,88 rad entspricht der Strahlenbelastung von 1 R.

Der Übergang Faktor f ist in der Regel empirisch auf der Phantom bestimmt. Für Wasser und Weichteil-f abgerundeten empfangen pro Einheit (in der Tat ist es 0,93). Folglich rads die absorbierte Dosis in numerisch gleich dem entsprechenden Belichtungsdosis in Röntgen. Für Knochengewebe f im Bereich von 2 bis 5 ist.

Die biologische Wirkung von denselben Dosen der verschiedenen Arten von Strahlung nicht gleich sind. Dies ist aufgrund der spezifischen Ionisationsstrahlung. Je höher die spezifische Ionisation, der höher ist die relative biologische Wirksamkeit (RBW) oder Wichtungsfaktor (WR). Dieses Verhältnis zeigt, wie oft die Effizienz der biologischen Wirkung dieser Art von Strahlung oberhalb des Röntgen-oder g-Strahlung mit der gleichen Energiedosis im Gewebe.

Zur Beurteilung der biologischen Wirkung von Strahlung wurde das Konzept der Äquivalentdosis - ist die Energiedosis in einem Organ oder Gewebe von der entsprechenden Gewichtungsfaktor für diesen WR Strahlung multipliziert:

? HTR = WR DTR, wo, DTR - die durchschnittliche absorbierte Dosis in einem Organ oder Gewebe T, und WR - Wichtungsfaktor für Strahlung R. Wenn das Strahlungsfeld von mehreren Strahlen mit unterschiedlichen Werten von WR wird, dann die Äquivalentdosis ist definiert als:

Die Einheit der Äquivalentdosis ist J / kg, mit einem besonderen Namen - das Sievert (Sv). Gemeinsame Maßeinheiten der Äquivalentdosis ist das biologische Äquivalent froh - REM.


 4.Deystvie von ionisierender Strahlung auf den menschlichen Körper



Als Ergebnis der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung auf den menschlichen Körper kann in den Geweben der komplexen physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen auftreten.

Das primäre physische Akt der Wechselwirkung ionisierender Strahlung mit biologischen Objekt ist Ionisation. Es ist durch die Ionisierungsenergie auf den Gegenstand übertragen wird.


 

 

Es ist bekannt, dass das biologische Gewebe von 60-70 Gew.% Wasser. Als Ergebnis der Ionisierung der Wassermoleküle bilden freie Radikale H und OH


In Gegenwart von freien Sauerstoffradikalen wird auch gebildet, Hydroperoxid (H2O-) und Wasserstoffperoxid (H 2 O), die starke Oxidationsmittel sind ..

Erhalten in dem Verfahren Wasser Radiolyse freien Radikalen und Oxidantien, welche eine hohe chemische Aktivität, chemische Reaktionen mit den Molekülen der Proteine, Enzyme und andere strukturelle Elemente von biologischem Gewebe, die zu einer Änderung in den biologischen Prozessen im Körper führt. Im Ergebnis verletzt die Stoffwechselvorgänge hemmten die Aktivität der Enzymsysteme, bremst und stoppt das Wachstum von Gewebe, neue chemische Verbindungen, die nicht untrennbar mit dem Körper - Toxine. Dies führt zu beeinträchtigt Aktivität einzelner Funktionen oder Systeme des Körpers als Ganzes. Abhängig von der Größe der absorbierten Dosis und индивидуальныхособенностей das von den Veränderungen verursacht werden, können reversibel oder irreversibel sein.

Einige radioaktive Stoffe werden in einigen inneren Organen angesammelt. Zum Beispiel, Quellen von alpha - Strahlung (Radium, Uran, Plutonium), Beta - Strahlung werden (Strontium und Yttrium) und Gamma-Strahlung (Zirkonium) in den Knochen abgelagert. Alle diese Substanzen ist schwierig, den Körper zu verlassen.

Eigenschaften von ionisierender Strahlung Aktion am lebenden Organismus

Bei der Untersuchung der Wirkung von Strahlung auf den Organismus identifiziert die folgenden Features:

- Hoher Wirkungsgrad der aufgenommenen Energie. Kleine Mengen von absorbierte Strahlungsenergie kann dazu führen, tiefe biologische Veränderungen im Körper;
die Anwesenheit von latenten oder der Inkubation werden die Erscheinungsformen der Auswirkungen der ionisierenden Strahlung. Diese Zeit wird oft als die Periode von einem imaginären Wesen. Die Dauer der Bestrahlung mit hohen Dosen reduziert;
- Die Wirkung von kleinen Dosen können bis oder akkumulieren. Diesen Effekt nennt man Kumulierung;
- Strahlung wirkt sich nicht nur am lebenden Organismus, sondern auch seine Nachkommen. Dieser so genannte genetische Effekt;
- Die verschiedenen Organe eines lebenden Organismus hat seine eigene Empfindlichkeit gegenüber Strahlung. Mit täglichen Dosen von 0,02-0,05 Exposition P hat Veränderungen im Blut kommen;
- Nicht jeder Körper als Ganzes reagiert auf die gleiche Belichtung.