Ионизирующее излучение. Радиация - доступным языком

Ионизирующие излучения

потоки фотонов, а также заряженных или нейтральных частиц, взаимодействие которых с веществом среды приводит к его ионизации. играет важную роль в развитии радиационно-индуцированных эффектов, особенно в живой ткани. Средний расход энергии на образование одной пары ионов сравнительно мало зависит вида И. и., что позволяет судить по степени ионизации вещества о переданной ему энергии И. и. Для регистрации и анализа И. и. инструментальными методами также используют ионизацию.

Источники И. и. делят на естественные (природные) и искусственные. Естественными источниками И. и. являются космос и распространенные в природе радиоактивные вещества (). В космосе формируется и достигает Земли космическое - корпускулярные потоки ионизирующего излучения. Первичное космическое излучение состоит из заряженных частиц и фотонов, отличающихся высокой энергией. В атмосфере Земли первичное космическое излучение частично поглощается и инициирует ядерные реакции, в результате которых образуются радиоактивные атомы, сами испускающие И. и., поэтому космическое излучение у поверхности Земли отличается от первичного космического излучения. Различают три основных вида космического излучения: галактическое космическое излучение, солнечное космическое излучение и радиационные пояса Земли. Галактическое космическое излучение является наиболее высокоэнергетической составляющей корпускулярного потока в межпланетном пространстве и представляет собой ядра химических элементов (преимущественно водорода и гелия), ускоренных до высоких энергий; по своей проникающей этот космического излучения превосходит все виды И. и., кроме нейтрино. Для полного поглощения галактического космического излучения потребовался бы свинцовый толщиной около 15 м . Солнечное космическое излучение представляет собой высокоэнергетическую часть корпускулярного излучения Солнца и возникает при хромосферных вспышках днем. В период интенсивных солнечных вспышек плотность потока солнечного космического излучения может в тысячи раз превысить обычный уровень плотности потока галактического космического излучения. Солнечное космическое излучение состоит из протонов, ядер гелия и более тяжелых ядер. Солнечные протоны высоких энергий представляют наибольшую опасность для человека в условиях космического полета (см. Космическая и медицина). Радиационные пояса Земли сформировались в околоземном пространстве за счет первичного космического излучения и частичного захвата его заряженной компоненты магнитным полем Земли. Радиационные пояса Земли состоят из заряженных частиц: электронов - в электронном поясе и протонов - в протонном. В радиационных поясах устанавливается поле И. и. повышенной интенсивности, что учитывают при запуске пилотируемых космических кораблей.

Природные, или естественные, радионуклиды имеют различное происхождение; часть из них принадлежит к радиоактивным семействам, родоначальники которых (уран, ) входят в состав пород, слагающих нашу планету, с периода ее образования; некоторая часть естественных радионуклидов является продуктом активации стабильных изотопов космическим излучением. Отличительным свойством радионуклидов является , т.е. самопроизвольное превращение (распад) атомных ядер, приводящее к изменению их атомного номера и (или) массового числа. Скорость радиоактивного распада, характеризующая радионуклида, равна числу радиоактивных превращений в единицу времени.

В качестве единицы радиоактивности Международной системой единиц (СИ) определен беккерель (Бк ); 1 Бк равен одному распаду в секунду. На практике применяется также внесистемная единица активности кюри (Ки ); 1 Ки равен 3,7․10 10 распадов в секунду, т.е. 3,7․10 10 Бк . В результате радиоактивных превращений возникают заряженные и нейтральные частицы, формирующие поле И. и.

По виду частиц, входящих в состав И. и., различают альфа-излучение, бета-излучение, гамма-излучение, нейтронное излучение, протонное излучение и др. Рентгеновское и гамма-излучение относят к фотонным, или электромагнитным, И. и., а все остальные виды И. и. - к корпускулярным. Фотоны - это «порции» (кванты) электромагнитных излучений. Их энергия выражается в электрон-вольтах. Она в десятки тысяч раз превосходит энергию кванта видимого света.

Альфа-излучение представляет собой поток альфа-частиц, или ядер атомов гелия, несущих положительный заряд, равный двум элементарным единицам заряда. Альфа-частицы относятся к сильно ионизирующим частицам, быстро теряющим свою энергию при взаимодействии с веществом. По этой причине альфа-излучение является слабопроникающим и в медицинской практике используется либо для облучения поверхности тела, либо альфа-излучающий вводится непосредственно в очаг при внутритканевой лучевой терапии.

Бета-излучение - поток отрицательно заряженных электронов или положительно заряженных позитронов, испускаемых при бета-распаде. Бета-частицы относятся к слабоионизирующим частицам; однако по сравнению с альфа-частицами при одинаковой энергии они имеют большую проникающую способность.

Нейтронное излучение - поток электрически нейтральных частиц (нейтронов), которые возникают в некоторых ядерных реакциях при взаимодействии высокоэнергетических элементарных частиц с веществом, а также при делении тяжелых ядер. Нейтроны передают часть своей энергии ядрам атомов вещества среды и инициируют ядерные реакции. В результате в облученном нейтронным потоком веществе возникают заряженные частицы различного вида, ионизирующие вещество среды, могут также образовываться радионуклиды. Свойства нейтронного излучения и его взаимодействия с живой тканью определяются энергией нейтронов.

Некоторые виды И. и. возникают в ядерно-энергетических и ядерно-физических установках; ядерных реакторах, ускорителях заряженных частиц, рентгеновских аппаратах, в также созданных с помощью этих средств искусственных радионуклидов.

протонное излучение генерируется в специальных ускорителях. Око представляет собой поток протонов - частиц, несущих единичный положительный заряд и обладающих массой, близкой к массе нейтронов. Протоны относятся к сильно ионизирующим частицам; будучи ускоренными до высоких энергий, они способны сравнительно глубоко проникать в вещество среды. Это позволяет эффективно использовать протонное излучение в дистанционной лучевой терапии (Лучевая терапия).

Электронное излучение генерируется специальными ускорителями электронов (например, бетатронами, линейными ускорителями), если ускоренных электронов выводится наружу. Эти же ускорители могут быть источником тормозного излучения - разновидности фотонного излучения, возникающего при торможении ускоренных электронов в веществе специальной мишени ускорителя. , используемое в медицинской радиологии, представляет собой также тормозное излучение электронов, ускоренных в рентгеновской трубке.

Гамма-излучение - поток фотонов высоких энергий, испускаемых при распаде радионуклидов; широко применяется при лучевой терапии злокачественных новообразований. Различают направленное и ненаправленное И. и. Если все направления распространения И. и. равноценны, то говорят о изотропном И. и. По характеру распространения во времени И. и. может быть непрерывным и импульсным.

Для описания поля И. и. используют физические величины, определяющие пространственно-временное распределение излучения в веществе среды. Важнейшими характеристиками поля И. и. являются плотность потока частиц и плотность потока энергии. В общем случае плотность потока частиц - это число частиц, проникающих в единицу времени в элементарную сферу, отнесенное к площади поперечного сечения этой сферы. Плотность потока энергии И. и. является синонимом распространенного на практике термина « ». Она равна плотности потока частиц, умноженной на среднюю энергию одной частицы, и характеризует скорость переноса энергии И. и. Единицей измерений интенсивности И. и. в системе СИ является Дж/м 2 ․с .

Биологическое действие ионизирующих излучении . Под биологическим действием И. и. понимают многообразные реакции, возникающие в облучаемом биологическом объекте, начиная от первичных процессов размена энергии излучения до эффектов, проявляющихся спустя длительное время после радиационного воздействия. Знание механизмов биологического действия И. и. необходимо для экстренного принятия адекватных мер обеспечения радиационной безопасности персонала и населения при авариях на атомных электростанциях и других предприятиях атомной промышленности. Для ионизации большинства элементов, входящих в состав биологического субстрата, необходимо достаточно большое количество энергии - 10-15 эВ , называемое потенциалом ионизации. Поскольку частицы и фотоны И. и. обладают энергией от десятков до миллионов эВ , что намного превышает энергию внутри- и межмолекулярных связей молекул и веществ, составляющих любой биологический субстрат, то поражающему радиационному воздействию подвержено все живое.

Максимально упрощенная схема начальных этапов лучевого поражения состоит в следующем. Вслед и по сути одновременно с передачей энергии И. и. атомам и молекулам облученной среды (физический этап биологического действия И. и.) в ней развиваются первичные радиационно-химические процессы, в основе которых лежат два механизма: прямой, когда молекулы вещества испытывают изменения при непосредственном взаимодействии с И. и., и косвенный, при котором изменяемые молекулы непосредственно не поглощают энергию И. и., а получают ее путем передачи от других молекул. В результате этих процессов образуются свободные радикалы и другие высокореакционные продукты, приводящие к изменению жизненно важных макромолекул, а в финале - к конечному биологическому эффекту. В присутствии кислорода радиационно-химические процессы интенсифицируются (), что при прочих равных обстоятельствах способствует усилению биологического действия И. и. (см. Радиомодификация , Радиомодифицирующие агенты). Следует иметь в виду, что изменения облучаемого субстрата не являются обязательно окончательными и необратимыми. Как правило, конечный результат в каждом конкретном случае не может быть предсказан, т. к наряду с лучевым повреждением может произойти и восстановление исходного состояния.

Различают внешнее и внутреннее облучение. При внешнем облучении источник И. и. располагается вне организма, а при внутреннем (инкорпорированном) оно осуществляется радионуклидами, попавшими в организм через дыхательную систему, желудочно-кишечный тракт или через поврежденную кожу.

Биологическое действие И. и. в значительной степени зависит от его качества, в основном определяемого линейной передачей энергии () - энергией, теряемой частицей на единице длины ее пробега в веществе среды. В зависимости от значения ЛПЭ все И. и. делят на редкоионизирующие (ЛПЭ менее 10 кэВ/мкм ) и плотноионизирующие (ЛПЭ более 10 кэВ/мкм ). Воздействие разными видами И. и. в равных поглощенных дозах приводит к разным по величине эффектам. Для количественной оценки качества излучения введено понятие относительной биологической эффективности (), которую обычно оценивают сравнением дозы изучаемого И. и., вызывающей определенный биологический эффект, с дозой стандартного И. и., обусловливающей такой же эффект. Условно можно считать, что ОБЭ зависит только от ЛПЭ и возрастает с увеличением последней.

На каком бы уровне - тканевом, органном, системном или организменном не рассматривалось биологическое действие И. и., его эффект всегда определяется действием И. и. на уровне клетки. Детальное изучение реакций, инициируемых в клетке И. и., составляет предмет фундаментальных исследований радиобиологии (Радиобиология). Следует заметить, что большинство реакций, возбуждаемых И. и., в том числе и такая универсальная , как задержка клеточного деления, является временной, преходящей и не сказывается на жизнеспособности облученной клетки. К реакциям такого типа - обратимым реакциям - относятся также различные нарушения метаболизма, в т.ч. угнетение обмена нуклеиновых кислот и окислительного фосфорилирования, слипание хромосом и др. Обратимость этого типа лучевых реакций объясняется тем, что они являются следствием части множественных структур, утрата которой очень быстро восполняется или просто остается незамеченной. Отсюда и характерная особенность этих реакций: с увеличением дозы И. и. возрастает не реагирующих особей (клеток), а величина, степень реакции (например, продолжительность задержки деления) каждой облученной клетки.

Существенно иную природу имеют эффекты, приводящие облученную клетку к гибели, - летальные лучевые реакции. Под клеточной гибелью в радиобиологии понимают утрату клеткой способности к делению. Напротив, «выжившими» считаются те клетки, которые сохранили способность к размножению (клонированию).

Радиочувствительность ткани пропорциональна ее пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцированности составляющих ее клеток. Поэтому наиболее радиочувствительными являются активно пролиферирующие органы и системы - кроветворения, кишечника, яички, . Массовая гибель клеток костного мозга, происходящая при общем облучении организма, приводит к несовместимому с жизнью поражению системы кроветворения. Поэтому относят к основным критическим органам (см. Лучевая болезнь).

Существуют две формы летальных реакций, которые гибельны для делящихся и малодифференцированных клеток: интерфазная, при ней погибает вскоре после облучения, во всяком случае до наступления первого митоза, и репродуктивная, когда пораженная клетка гибнет не сразу после воздействия И. и., а в процессе деления. Наиболее распространена репродуктивная форма летальных реакций. Основной причиной гибели клеток при ней являются возникающие под влиянием облучения структурные повреждения хромосом. Эти повреждения легко обнаруживаются при цитологическом исследовании клеток на разных стадиях митоза и имеют вид хромосомных перестроек, или хромосомных аберраций. Из-за неправильного соединения хромосом и просто утраты их концевых фрагментов при делении потомки такой поврежденной клетки несомненно погибнут сразу же после данного деления или в результате двух-трех последующих митозов (в зависимости от значимости утраченного генетического материала для жизнеспособности клетки). Возникновение структурных повреждений хромосом - процесс вероятности, в основном связанный с образованием двойных разрывов в молекуле , т.е. с нерепарируемыми повреждениями жизненно важных клеточных макромолекул. В связи с этим, в отличие от рассмотренных выше обратимых клеточных реакций, с увеличением дозы И. и. возрастает число (доля) клеток с летальным повреждением генома, строго описываемая для каждого вида клеток в координатах « - эффект». В настоящее время разработаны специальные методы выделения клоногенных клеток из различных тканей in vivo и их выращивания in vitro, с помощью чего после построения соответствующих дозовых кривых выживания количественно оценивают изучаемых органов и возможности ее изменения в нужном направлении. Кроме того, подсчет числа клеток с хромосомными аберрациями на специальных препаратах используют в целях биологической дозиметрии для оценки радиационной обстановки, например на борту космического корабля, а также для определения степени тяжести и прогноза острой лучевой болезни.

Описанные лучевые реакции клеток лежат в основе непосредственных эффектов, проявляющихся в первые часы, дни, недели и месяцы после общего облучения организма или локального облучения отдельных сегментов тела. К ним относятся, например, лучевые , различные проявления острой лучевой болезни ( , аплазия костного мозга, поражения кишечника), стерильность (временная или постоянная, в зависимости от дозы И. и.).

Спустя длительное время (месяцы и годы) после облучения развиваются отдаленные последствия местного и общего радиационного воздействия. К ним относятся продолжительности жизни, возникновение злокачественных новообразований и радиационная . Патогенез отдаленных последствий облучения в большей степени связывают с повреждением тканей, характеризующихся низким уровнем пролиферативной активности, из которых состоит большинство органов животных и человека. Глубокое знание механизмов биологического действия И. и. необходимо, с одной стороны, для разработки способов противолучевой защиты (Противолучевая защита) и патогенетического лечения радиационных поражений, а с другой - для изыскания путей направленного усиления лучевого воздействия при радиационно-генетических работах и других аспектах радиационной биотехнологии или при лучевой терапии злокачественных новообразований с помощью радиомодифицирующих агентов. Кроме того, понимание механизмов биологического действия И. и. необходимо врачу на случай экстренного принятия адекватных мер обеспечения радиационной безопасности персонала и населения при авариях на атомных электростанциях и других предприятиях атомной промышленности.

Библиогр.: Гозенбук В.Л. и др. Дозовая нагрузка на человека в полях гамма-нейтронного излучения, М., 1978; Иванов В.И. Курс дозиметрии, М., 1988; Кеирим-Маркус И.Б. Эквидозиметрия, М., 1980; Комар В.Е. и Хансон К.П. Информационные макромолекулы при лучевом повреждении клеток, М., 1980; Моисеев А.А. и Иванов В.И. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене, М., 1984; Ярмоненко С.П. человека и животных, М., 1988.

1. Малая медицинская энциклопедия. - М.: Медицинская энциклопедия. 1991-96 гг. 2. Первая медицинская помощь. - М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. - М.: Советская энциклопедия. - 1982-1984 гг .

Ионизирующее излучение - это любое излучение, вызывающее ионизацию среды, т.е. протекание электрических токов в этой среде, в том числе и в организме человека, что часто приводит к разрушению клеток, изменению состава крови, ожогам и другим тяжелым последствиям.

Источники ионизирующих излучений

Источниками ионизирующих излученийявляются радиоактивные элементы и их изотопы , ядерные реакторы , ускорители заряженных частиц и др. Рентгеновские установки и высоковольтные источники постоянного тока относятся к источникам рентгеновского излучения . Здесь следует отметить, что при нормальном режиме их эксплуатации радиационная опасность незначительна. Она наступает при возникновении аварийного режима и может долго проявлять себя при радиоактивном заражении местности.

Существенную часть облучения население получает от естественных источников радиации: из космоса и от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Наиболее весомым из этой группы является радиоактивный газ радон, залегающий практически во всех грунтах и постоянно выделяющийся на поверхность, а главное, проникающий в производственные и жилые помещения. Он почти не проявляет себя, так как не имеет запаха и бесцветен, что затрудняет его обнаружение.

Ионизирующие излучения разделяются на два вида: электромагнитное (гамма-излучение и рентгеновское излучение) и корпускулярное, представляющее собой a- и β-частицы, нейтроны и др.

Виды ионизирующих излучений

Ионизирующими называют излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию ионов различных знаков. Источники этих излучений широко используются в атомной энергетике, технике, химии, медицине, сельском хозяйстве и т. п. Работа с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений представляет потенциальную угрозу здоровью и жизни людей, которые участвуют в их использовании.

К ионизирующим относятся два вида излучений:

1) корпускулярное (α- и β-излучения, нейтронное излучение);

2) электромагнитное (γ-излучение и рентгеновское).

Альфа-излучение - это поток ядер атомов гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде вещества или при ядерных реакциях. Значительная масса α-частиц ограничивает их скорость и увеличивает число столкновений в веществе, поэтому α-частицы обладают высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью. Пробег α-частиц в воздухе достигает 8÷9 см, а в живой ткани - несколько десятков микрометров. Это излучение не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие a- частицы, не попадут внутрь организма через рану, с пищей или вдыхаемым воздухом; тогда они становятся чрезвычайно опасными.

Бета -излучение - это поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде ядер. По сравнению с α-частицами β-частицы обладают значительно меньшей массой и меньшим зарядом, поэтому у β-частиц выше проникающая способность, чем у α-частиц, а ионизирующая способность ниже. Пробег β-частиц в воздухе составляет 18 м, в живой ткани - 2,5 см.

Нейтронное излучение - это поток ядерных частиц, не имеющих заряда, вылетающих из ядер атомов при некоторых ядерных реакциях, в частности при делении ядер урана и плутония. В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией менее 1 кЭВ), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 кЭВ) и быстрые нейтроны (от 500 кэВ до 20 МэВ). При неупругом взаимодействии нейтронов с ядрами атомов среды возникает вторичное излучение, состоящее как из заряженных частиц, так и из γ-квантов. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у α-частиц или β-частиц. Для быстрых нейтронов длина пробега в воздухе составляет до 120 м, а в биологической ткани - 10 см.

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц (10 20 ÷10 22 Гц). Гамма-излучение обладает малым ионизирующим действием, но большой проникающей способностью и распространяется со скоростью света. Оно свободно проходит через тело человека и другие материалы. Это излучение может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

Рентгеновское излучение также представляет собой электромагнитное излучение, возникающее при торможении быстрых электронов в веществе (10 17 ÷10 20 Гц).

Понятие о нуклидах и радионуклидах

Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу «нуклидов». Большинство нуклидов нестабильны, т.е. они все время превращаются в другие нуклиды. Например, атом урана-238 время от времени испускает два протона и два нейтрона (a-частицы). Уран превращается в торий-234, но торий также нестабилен. В конечном итоге эта цепочка превращений оканчивается стабильным нуклидом свинца.

Самопроизвольный распад нестабильного нуклида называется радиоактивным распадом, а сам такой нуклид - радионуклидом.

При каждом распаде высвобождается энергия, которая и передается дальше в виде излучения. Поэтому можно сказать, что в определенной степени испускание ядром частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, - это a-излучение, испускание электрона - β-излучение, и, в некоторых случаях, возникает g-излучение.

Образование и рассеивание радионуклидов приводит к радиоактивному заражению воздуха, почвы, воды, что требует постоянного контроля их содержания и принятия мер по нейтрализации.

Ионизирующая радиация представляет собой особый вид лучистой энергии, возбуждающей в облучаемой среде процесс ионизации. Источниками ионизирующего излучения являются рентгеновские трубки, мощные высоковольтные и ускорительные установки, но главным образом радиоактивные вещества - естественные (уран, торий, радий) и искусственные (изотопы).

Радиоактивность - самопроизвольный процесс распада ядер атомов, в результате которого возникают излучения - электромагнитные и корпускулярные.

Основные виды работ, связанные с источниками ионизирующих излучений: гамма-дефектоскопия металлов и изделий, работы на рентгеновских аппаратах в медицинских учреждениях и в технических лабораториях, применение изотопов для контроля за производственными процессами, эксплуатация промышленных и научных мощных высоковольтных и ускорительных установок, использование атомных реакторов, применение радиоактивных веществ и излучений в медицинских учреждениях с диагностической и лечебной целью, добыча радиоактивных руд.

При работе с радиоактивными веществами, помимо внешнего облучения, может иметь место попадание радиоактивных элементов внутрь организма через легкие (вдыхание радиоактивной пыли или газов) и через желудочно-кишечный тракт. Некоторые вещества могут проникать через кожу.

Радиоактивные вещества, задержавшиеся в организме, разносятся кровью по различным тканям и органам, становясь в последних источником внутреннего облучения. Скорость выведения радиоактивных веществ из организма различна; быстрее выделяются хорошо растворимые вещества. Особенно опасны долгоживущие изотопы, так как, попав в организм, они могут в течение всей жизни пострадавшего быть источником ионизирующего излучения.

Виды излучения

При распаде ядра радиоактивных веществ испускают 4 вида излучения: а-, B-, у-лучи и нейтроны.

а-лучи - поток положительно заряженных частиц, обладающих большой массой (ядра атомов гелия). Внешнее облучение а-частицами мало опасно, так как они проникают в тканы неглубоко, поглощаются роговым слоем эпителия кожи. Попадание а-излучателей внутрь организма представляет большую опасность, так как происходит непосредственное облучение клеток энергией большой мощности.

B-лучи - поток частиц с отрицательным зарядом (электронов). B-лучи обладают большей проникающей способностью, чем а-лучи, их пробег в воздухе в зависимости от энергии составляет от долей сантиметра до 10-15 м, в воде, в тканях - от долей миллиметра до 1 см.

У-лучи представляют собой электромагнитные излучения высокой частоты. По своим свойствам они близки к рентгеновским лучам, но обладают меньшей длиной волны.

Энергия у-лучей варьирует в широких пределах. В зависимости от энергии у-лучи условно делятся на мягкие (0,1-0,2 МэВ), средней жесткости (0,2-1 МэВ), жесткие (1-10 МэВ) и сверхжесткие (свыше 10 МэВ).

Этот вид излучения является наиболее проникающим и наиболее опасным при внешнем облучении.

Нейтроны - частицы, не имеющие заряда. Они обладают большой проникающей способностью. Под влиянием нейтронного облучения элементы, входящие в состав тканей (такие, как фосфор и др.), могут стать радиоактивными.

Биологическое действие

Ионизирующая радиация вызывает сложные функциональные и морфологические изменения в тканях и органах. Под ее влиянием молекулы воды, входящей в состав тканей и органов, распадаются с образованием свободных атомов и радикалов, которые обладают большой окислительной способностью. Продукты радиолиза воды действуют на активные сульфгидрильные группы (SH) белковых структур и переводят их в неактивные - бисульфидные. В результате нарушается деятельность различных ферментных систем, ведающих синтетическими процессами, происходит подавление и извращение последних. Ионизирующая радиация действует также непосредственно на молекулы белков и липидов, оказывая денатурирующее действие. Ионизирующая радиация может вызывать в организме местные (ожоги) и общие (лучевая болезнь) поражения.

Предельно допустимая доза

Предельно допустимая доза (ПДД) облучения для всего организма (при непосредственной работе с источниками ионизирующего облучения) установлена в 0,05 Дж/кг (5 бэр) в течение одного года. В отдельных случаях допускается получение в течение одного квартала дозы до 0,03 Дж/кг, или 3 бэр (при сохранении общей дозы облучения в течение года в 0,05 Дж/кг, или 5 бэр). Такое повышение дозы не допускается для женщин моложе 30 лет (для них максимальная доза облучения в течение квартала 0,013 Дж/кг, или 1,3 бэр).

Тест 8 класс

В — 1

1. В состав ионизирующего излучения входят:

а) ультрафиолетовые лучи;

б) альфа-излучение;

в) бета-излучение;

г) тепловое излучение;

д) электромагнитное излучение;

е) гамма-излучение.

2. За счет чего в основном образуется естественный радиацион-ный фон? Назовите правильный ответ:

а) за счет радиации Солнца, Земли, внутренней радиоактив-ности человека, рентгеновских исследований, флюорогра-фии, радиоактивных осадков от ядерных испытаний, про-водившихся в атмосфере;

б) за счет увеличения добычи радиоактивных материалов;

в) за счет роста химически опасных производств, использо-вания радиоактивных материалов на производстве, сжига-ния угля, нефти, газа на ТЭС.

3. К радиационно-опасным объектам относятся:

4. Каковы пути проникновения радиоактивных веществ в орга-низм человека при внутреннем облучении? Назовите правиль-ные ответы:

а) через одежду и кожные покровы;

б) в результате прохождения радиоактивного облака;

в) в результате потребления загрязненных продуктов питания;

г) в результате вдыхания радиоактивной пыли и аэрозолей;

д) в результате радиоактивного загрязнения поверхности зем-ли, зданий и сооружений;

е) в результате потребления загрязненной воды.

5. Внимательно прочитайте задание и определите, какие дозы облучения людей (в рентгенах) соответствуют следующим признакам поражения:

а) через несколько часов после облучения появляется лучевая болезнь III степени, которая в большинстве случаев при-водит к смертельному исходу;

б) после однократного облучения появляется рвота, чувство усталости, в организме сокращается количество белых кро-вяных телец; серьезной потери трудоспособности не насту-пает;

в) отсутствуют признаки поражения;

г) пораженные погибают в первые дни облучения в результате молниеносной формы лучевой болезни.

6. Какое заболевание вызывает проникающая радиация у неза-щищенных людей? Назовите правильный ответ:

а) поражение центральной нервной системы;

б) поражение опорно-двигательного аппарата;

в) лучевую болезнь.

7. Определите какие из приведенных марок противогазов и респираторов необходимо использовать для защиты от радиоактивного йода? Назовите правильный ответ:

а) ГП-5;

б) ГП-7;

в) ПДФ-Д;

г) ПДФ-Ш;

д) ПДФ-2П;

е) ПДФ-2Ш;

ж) «Лепесток»;

з) Р-2, Р-2Д.

8. При движении по зараженной радиоактивными веществами местности необходимо:

а) находиться в средствах индивидуальной защиты органов дыхания и кожи;

б) периодически снимать средства индивидуальной защиты органов дыхания и кожи и отряхивать их от пыли;

в) двигаться по высокой траве и кустарнику;

г) избегать движения по высокой траве и кустарнику;

д) без надобности не садиться и не прикасаться к местным предметам;

е) принимать пищу и пить только при ясной безветренной погоде;

ж) не принимать пищу, не пить, не курить;

з) не поднимать пыль и не ставить вещи на землю. Выберите из предложенных вариантов ваши дальнейшие дейст-вия и расположите их в логической последовательности.

9. Управление ГОЧС передало сообщение об аварии на АЭС. В нём жителям района, в котором вы живете, рекомендовано покинуть свои квартиры (дома) и прийти на сборный пункт для эвакуации в безопасную зону. Родители находятся на работе. Вы располагаете временем 1,5 часа. Ваши действия и их последовательность:

а) позвонить родителям на работу и сообщить о случившемся;

б) вывесить на двери табличку об отсутствии в квартире жи-телей и следовать на сборный пункт;

г) выключить газ, электричество, погасить огонь в печи;

д) переодеться в чистую одежду;

е) освободить холодильник от продуктов, вынести скоропор-тящиеся продукты и мусор в мусоросборник;

з) использовать намоченный носовой платок в качестве сред-ства защиты органов дыхания при следовании на сборный пункт

Тест 8 класс

Аварии с выбросом радиоактивных веществ

В — 2

1. Самым опасным излучением для человека является:

а) альфа-излучение;

б) бета-излучение;

в) гамма-излучение.

2. Объект с ядерным реактором, завод, использующий ядерное топливо или перерабатывающий ядерный материал, а также его место хранения и транспортное средство, перевозящее ядерный материал или источникионизирующего излучения, при аварии на котором или разрушении которого может про-изойти облучение людей, животных и растений, а также ра-диоактивное загрязнение окружающей природной среды, это:

а) объект экономики особой опасности;

б) экологически опасный объект;

в) радиационно-опасный объект;

г) объект повышенной опасности.

3. Из предложенных вариантов ответов выберите те, которые характеризуют специфические свойства радиоактивных веществ

:а) стелются по земле на небольшой высоте и таким образом могут распространяться на несколько десятков километров;

б) не имеют запаха, цвета, вкусовых качеств или других внешних признаков;

в) способны вызвать поражение не только при непосредствен-ном соприкосновении с ними, но и на расстоянии (до со-тен метров) от источника загрязнения;

г) моментально распространяются в атмосфере независимо от скорости и направления ветра;

д) имеют специфический запах сероводорода;

е) поражающие свойства радиоактивных веществ не могут быть уничтожены химически и (или) каким-либо другим способом, так как радиоактивный распад не зависит от внешних факторов, а определяется периодом полураспада данного вещества.

4. Ткань, орган и часть тела, воздействие на который в условиях неравномерного облучения организма может причинить наибольший ущерб здоровью данного лица или его потомства, называют критическим. В порядке убывания радиочувствительности критические органы относятся к I, II или III группам. Определите, какие из приведенных критических органов относятся к I, II и III группам:

а) мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, поч-ки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрус-талики глаз;

б) кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы;

в) половые органы и красный костный мозг;

5. Какую цель преследует проведение йодной профилактики? Не допустить:

а) возникновения лучевой болезни;

б) внутреннего облучения;

в) поражения щитовидной железы.

6. Тяжелую степень лучевой болезни вызывает доза облучения:

а) 450 бэр.;

б) 10 бэр.;

в) 0,5 бэр.

7. Что необходимо сделать при оповещении об аварии на радиационно- опасном объекте? Определите из предложенных вари-антов последовательность ваших действий:

а) надеть средства индивидуальной защиты;

б) освободить от продуктов питания холодильник и вынести скоропортящиеся продукты и мусор; в) включить радиоприемник, телевизор и выслушать сообщение;

г) следовать на сборный эвакуационный пункт;

д) взять необходимые продукты питания, вещи и документы;

е) вывесить на двери табличку: «В квартире жильцов нет»;

ж) выключить газ, электричество, погасить огонь в печи.

8. При проживании в районе с повышенным радиационным фоном и радиоактивным загрязнением местности, сложив-шимся в результате аварии на АЭС, вам по необходимости приходится выходить на улицу (открытую местность). Какие санитарно-гиенические мероприятия вы должны выполнить при возвращении в дом (квартиру)? Ваши действия и их последовательность:

а) перед входом в дом снять одежду и выбить (вытряхнуть) из нее пыль;

б) обувь ополоснуть в специальной емкости с водой, протереть влажной тканью и оставить у порога;

в) воду из емкости вылить в канализацию;

г) войдя в помещение, верхнюю одежду повесить в плотно закрывающийся шкаф;

д) верхнюю одежду повесить в специально отведенном месте у входа в дом (на улице);

е) вымыть руки и лицо;

ж) принять душ с мылом.

9. К радиационно-опасным объектам относятся:

а) взрывоопасные производства на промышленных предприя-тиях;

б) производства, связанные с применением, хранением и пере-работкой легковоспламеняющихся и горючих жидкостей;

в) предприятия по производству ядерного топлива;

г) атомные электростанции; д) предприятия цветной и черной металлургии;

е) хранилища твердых и жидких радиоактивных отходов;

ж) транспортные ядерные энергетические установки;

з) предприятия нефтеперерабатывающей промышленности;

и) предприятия угольной промышленности;

к) научно — исследовательские организации, имеющие ядер-ные установки и стенды;

л) системы ядерного оружия, склады с ядерными боеприпа-сами и заводы по их производству.

Ответы к тестам

Виды ионизирующих излучений

Ионизирующие излучения (ИИ) - потоки элементарных частиц (электронов, позитронов, протонов, нейтронов) и квантов электромагнитной энергии, прохождение которых через вещество приводит к ионизации (образованию разнополярных ионов) и возбуждению его атомов и молекул. Ионизация - превращение нейтральных атомов или молекул в электрически заряженные частицы – ионы.ьИИ попадают на Землю в виде космических лучей, возникают в результате радиоактивного распада атомных ядер (απ β-частицы, γ– и рентгеновские лучи), создаются искусственно на ускорителях заряженных частиц. Практический интерес представляют наиболее часто встречающиеся виды ИИ – потоки а– и β-частиц, γ-излучение, рентгеновские лучи и потоки нейтронов.

Альфа-излучение (а) – поток положительно заряженных частиц – ядер гелия. В настоящее время известно более 120 искусственных и естественных альфа-радиоактивных ядер, которые, испуская α-частицу, теряют 2 протона и 2 нейтрона. Скорость частиц при распаде составляет 20 тыс. км/с. При этом α-частицы обладают наименьшей проникающей способностью, длина их пробега (расстояние от источника до поглощения) в теле равна 0,05 мм, в воздухе – 8–10 см. Они не могут пройти даже через лист бумаги, но плотность ионизации на единицу величины пробега очень велика (на 1 см до десятка тысяч пар), поэтому эти частицы обладают наибольшей ионизирующей способностью и опасны внутри организма.

Бета-излучение (β) – поток отрицательно заряженных частиц. В настоящее время известно около 900 бета-радиоактивных изотопов. Масса β-частиц в несколько десятков тысяч раз меньше α-частиц, но они обладают бо́льшей проникающей способностью. Их скорость равна 200–300 тыс. км/с. Длина пробега потока от источника в воздухе составляет 1800 см, в тканях человека – 2,5 см. β-частицы полностью задерживаются твердыми материалами (алюминиевой пластиной в 3,5 мм, органическим стеклом); их ионизирующая способность в 1000 раз меньше, чем у α-частиц.

Гамма-излучение (γ) – электромагнитное излучение с длиной волны от 1 · 10 -7 м до 1 · 10 -14 м; испускается при торможении быстрых электронов в веществе. Оно возникает при распаде большинства радиоактивных веществ и обладает большой проникающей способностью; распространяется со скоростью света. В электрических и магнитных полях γ-лучи не отклоняются. Это излучение обладает меньшей ионизирующей способностью, чем а– и β-излучение, так как плотность ионизации на единицу длины очень низкая.

Рентгеновское излучение может быть получено в специальных рентгеновских трубках, в электронных ускорителях, при торможении быстрых электронов в веществе и при переходе электронов с внешних электронных оболочек атома на внутренние, когда создаются ионы. Рентгеновские лучи, как и γ-излучение, обладают малой ионизирующей способностью, но большой глубиной проникновения.

Нейтроны - элементарные частицы атомного ядра, их масса в 4 раза меньше массы α-частиц. Время их жизни – около 16 мин. Нейтроны не имеют электрического заряда. Длина пробега медленных нейтронов в воздухе составляет около 15 м, в биологической среде – 3 см; для быстрых нейтронов – соответственно 120 м и 10 см. Последние обладают высокой проникающей способностью и представляют наибольшую опасность.

Выделяют два вида ионизирующих излучений:

Корпускулярное, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (α-, β– и нейтронное излучения);

Электромагнитное (γ– и рентгеновское излучение) – с очень малой длиной волны.

Для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества и живые организмы используются специальные величины – дозы излучения. Основная характеристика взаимодействия ионизирующего излучения и среды – это ионизационный эффект. В начальный период развития радиационной дозиметрии чаще всего приходилось иметь дело с рентгеновским излучением, распространявшимся в воздухе. Поэтому в качестве количественной меры поля излучения использовалась степень ионизации воздуха рентгеновских трубок или аппаратов. Количественная мера, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, достаточно легко поддающаяся измерению, получила название экспозиционная доза.

Экспозиционная доза определяет ионизирующую способность рентгеновских и γ-лучей и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха. Экспозиционная доза – это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементарном объеме воздуха к массе воздуха в этом объеме. В системе СИ единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица – рентген (Р). 1 Кл/кг = 3880 Р. При расширении круга известных видов ионизирующего излучения и сфер его приложения оказалось, что мера воздействия ионизирующего излучения на вещество не поддается простому определению из-за сложности и многообразности протекающих при этом процессов. Важнейшим из них, дающим начало физико-химическим изменениям в облучаемом веществе и приводящим к определенному радиационному эффекту, является поглощение энергии ионизирующего излучения веществом. В результате этого возникло понятие поглощенная доза.

Поглощенная доза показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы любого облучаемого вещества, и определяется отношением поглощенной энергии ионизирующего излучения на массу вещества. За единицу измерения поглощенной дозы в системе СИ принят грэй (Гр). 1 Гр – это такая доза, при которой массе 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1 Гр = 100 рад. Изучение отдельных последствий облучения живых тканей показало, что при одинаковых поглощенных дозах различные виды радиации производят неодинаковое биологическое воздействие на организм. Обусловлено это тем, что более тяжелая частица (например, протон) производит на единице пути в ткани больше ионов, чем легкая (например, электрон). При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, было введено понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент – коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества. Значения коэффициента для различных видов излучений приведены в табл. 7.

Таблица 7

Коэффициент относительной биологической эффективности для различных видов излучений

Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр. Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется коэффициентом радиационного риска. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма. Взвешенные коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу. Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.