Sinaran pengion mengandungi sinaran ultraungu. Laluan sinaran dan sinaran mengion melalui halangan
Semua sinaran yang digunakan dalam radiologi perubatan dibahagikan kepada dua kumpulan besar: tidak mengion dan mengion. mereput menjadi zarah bercas bertentangan yang dipanggil ion.
Antara sinaran tidak mengion tergolong dalam sinaran terma (inframerah) dan sinaran resonan yang berlaku pada objek (badan manusia) yang diletakkan dalam medan magnet yang stabil di bawah tindakan denyutan frekuensi tinggi. Di samping itu, gelombang ultrasonik, yang merupakan getaran elastik medium, secara bersyarat dirujuk sebagai sinaran tidak mengion.
sinaran mengion
dicirikan oleh keupayaan untuk mengionkan atom persekitaran, termasuk atom yang membentuk tisu manusia. Semua sinaran ini dibahagikan kepada kuantum dan korpuskular.
Pembahagian ini sebahagian besarnya adalah sewenang-wenangnya, kerana mana-mana sinaran mempunyai sifat dwi dan, dalam keadaan tertentu, mempamerkan sama ada sifat gelombang atau sifat zarah.
Sinaran mengion kuantum termasuk bremsstrahlung (X-ray) dan sinaran gamma.
Sinaran korpuskular termasuk pancaran elektron, proton, neutron, meson.
Untuk tujuan perubatan, jenis sinaran luar buatan yang paling aktif digunakan ialah X-ray.
tiub x-ray
adalah bekas kaca vakum, di hujungnya dua elektrod dipateri - katod dan anod.
Katod dibuat dalam bentuk lingkaran tungsten nipis. Apabila ia dipanaskan, awan elektron bebas terbentuk di sekeliling lingkaran (pelepasan termionik). Di bawah tindakan voltan tinggi yang digunakan pada kutub tiub sinar-X, ia dipercepatkan dan difokuskan pada anod. Yang terakhir berputar pada kelajuan yang luar biasa (sehingga 10 ribu putaran seminit) untuk mengagihkan zarah secara sama rata dan menghalang anod daripada mencair. Akibat nyahpecutan elektron pada anod, sebahagian daripadanya tenaga kinetik bertukar menjadi sinaran elektromagnet.
Satu lagi sumber sinaran mengion untuk tujuan perubatan ialah nuklida radioaktif. Ia dihasilkan dalam reaktor nuklear pada pemecut zarah bercas, atau dengan bantuan penjana radionuklid.
pemecut zarah
- ini adalah pemasangan untuk mendapatkan zarah bercas tenaga tinggi menggunakan medan elektrik. Zarah bergerak dalam kebuk vakum. Pergerakan mereka dikawal oleh medan magnet atau elektrik.
Mengikut sifat zarah yang dipercepatkan, mereka membezakan antara pemecut elektron (betatron, mikrotron, pemecut linear) dan zarah berat - proton, dsb. (siklotron, synchrophasotron).
Dalam diagnostik, pemecut digunakan untuk mendapatkan radionuklid, terutamanya dengan separuh hayat pendek dan ultra pendek.
Sebagai sebahagian daripada radiodiagnosis
termasuk diagnostik sinar-X (radiologi), diagnostik radionuklid, diagnostik ultrasound, tomografi terkira sinar-X, pengimejan resonans magnetik, termografi perubatan (pengimejan terma). Di samping itu, ia termasuk radiologi intervensi yang dipanggil, yang tugasnya termasuk pelaksanaan campur tangan perubatan berdasarkan prosedur diagnostik sinaran.
Kaedah diagnostik sinaran yang disenaraikan adalah berdasarkan kajian organ dengan mendapatkan imejnya menggunakan pelbagai medan dan sinaran (Pengimejan Perubatan). Visualisasi boleh diperolehi dengan memproses sinaran elektromagnet yang dipancarkan, dipancarkan atau dipantulkan atau getaran mekanikal (ultrasound).
Pengimejan perubatan moden adalah berdasarkan fenomena fizikal berikut:
- penyerapan dalam tisu sinaran sinar-X (diagnostik sinar-X);
- berlakunya sinaran frekuensi radio semasa pengujaan nukleus atom yang tidak berpasangan dalam medan magnet (MRI);
— pelepasan gamma quanta oleh radionuklid yang tertumpu pada organ tertentu (diagnostik radionuklida);
- pantulan ke arah sensor sinar frekuensi tinggi gelombang ultrasonik yang diarahkan (ultrasound);
- pelepasan spontan gelombang inframerah oleh tisu (pengimejan inframerah, termografi).
Semua kaedah ini, kecuali ultrasonik, adalah berdasarkan sinaran elektromagnet di pelbagai kawasan spektrum tenaga. Pengimejan ultrabunyi adalah berdasarkan menangkap getaran yang dihasilkan oleh kristal piezoelektrik.
Kaedah pengimejan
juga boleh dikumpulkan mengikut ciri berikut: imej keseluruhan isipadu tisu atau lapisan nipisnya diperolehi. Dalam pemeriksaan x-ray konvensional, isipadu tiga dimensi dipaparkan sebagai imej dua dimensi. Imej jumlah diperoleh pada filem pelbagai badan. Dalam pengimejan paksi, seperti CT, sinaran ditujukan hanya pada lapisan nipis kain. Kelebihan utama kaedah ini ialah resolusi kontras yang baik.
Interaksi sinaran mengion dengan jirim.
Melalui mana-mana medium, termasuk tisu manusia, semua sinaran pengion bertindak dengan cara yang hampir sama: semuanya memindahkan tenaga mereka ke atom tisu ini, menyebabkan pengujaan dan pengionannya.
Proton dan terutamanya zarah alfa mempunyai jisim yang besar, caj dan tenaga. Oleh itu, mereka bergerak dalam tisu dalam garis lurus, membentuk pengumpulan ion padat. Dalam erti kata lain, mereka mempunyai kehilangan tenaga linear yang besar dalam tisu. Panjang laluan mereka bergantung pada tenaga awal zarah dan sifat bahan di mana ia bergerak.
Elektron dalam tisu mempunyai laluan yang berliku-liku. Ini disebabkan oleh jisimnya yang rendah dan kebolehubahan arahnya di bawah tindakan medan elektrik atom. Tetapi elektron mampu mengeluarkan elektron orbital daripada sistem atom yang akan datang - untuk menghasilkan pengionan jirim. Pasangan ion yang terhasil diedarkan di sepanjang laluan elektron kurang padat berbanding dalam kes rasuk proton atau zarah alfa.
Neutron cepat kehilangan tenaga mereka terutamanya akibat perlanggaran dengan nukleus hidrogen. Nukleus ini pecah daripada atom dan dengan sendirinya mencipta gugusan ion padat pendek dalam tisu. Selepas penyederhanaan, neutron ditangkap oleh nukleus atom, yang boleh disertai dengan pembebasan sinar gamma bertenaga tinggi atau proton bertenaga tinggi, yang seterusnya menimbulkan kelompok ion padat. Sebahagian daripada nukleus, khususnya nukleus atom natrium, fosforus, dan klorin, menjadi radioaktif akibat interaksi dengan neutron. Oleh itu, selepas menyinari seseorang dengan fluks neutron, radionuklid kekal di dalam badannya, yang merupakan sumber sinaran (ini adalah fenomena radioaktiviti teraruh).
sinaran mengion- aliran foton, serta zarah bercas atau neutral, interaksinya dengan bahan medium membawa kepada pengionannya. Pengionan memainkan peranan penting dalam pembangunan kesan akibat sinaran, terutamanya dalam tisu hidup. Purata penggunaan tenaga untuk pembentukan sepasang ion bergantung agak sedikit pada jenisnya sinaran mengion, yang memungkinkan untuk menilai dengan tahap pengionan bahan mengenai tenaga yang dipindahkan kepadanya I. dan. Untuk pendaftaran dan analisis sinaran mengion kaedah instrumental juga menggunakan pengionan.
Sumber sinaran mengion terbahagi kepada semula jadi (natural) dan buatan. sumber semula jadi sinaran mengion adalah ruang dan bahan radioaktif yang biasa di alam semula jadi (radionuclides). Di angkasa, sinaran kosmik terbentuk dan sampai ke Bumi - aliran korpuskular sinaran mengion. Sinaran kosmik primer terdiri daripada zarah bercas dan foton bertenaga tinggi. Di atmosfera bumi, sinaran kosmik primer sebahagiannya diserap dan memulakan tindak balas nuklear, yang mengakibatkan pembentukan atom radioaktif yang memancarkan sinaran sendiri. , jadi sinaran kosmik berhampiran permukaan Bumi berbeza daripada sinaran kosmik primer. Terdapat tiga jenis utama sinaran kosmik: sinaran kosmik galaksi, sinaran kosmik suria, dan sabuk sinaran Bumi. Sinaran kosmik galaksi ialah komponen paling tinggi tenaga aliran korpuskular dalam ruang antara planet dan mewakili nukleus unsur kimia (terutamanya hidrogen dan helium) dipercepatkan kepada tenaga tinggi; dalam keupayaan penembusannya, sinaran kosmik jenis ini mengatasi semua jenis sinaran mengion kecuali neutrino. Penyerapan lengkap sinaran kosmik galaksi memerlukan perisai plumbum kira-kira 15 m. Sinaran kosmik suria ialah bahagian sinaran korpuskular suria bertenaga tinggi dan berlaku semasa suar kromosfera pada siang hari. Semasa tempoh sengit suar suria ketumpatan fluks sinaran kosmik suria boleh beribu kali lebih tinggi daripada tahap biasa ketumpatan fluks sinaran kosmik galaksi. Sinaran kosmik suria terdiri daripada proton, nukleus helium dan nukleus yang lebih berat. Proton tenaga tinggi suria menimbulkan bahaya terbesar kepada manusia semasa penerbangan angkasa lepas (lihat. Biologi angkasa dan perubatan). Sabuk sinaran Bumi terbentuk di ruang berhampiran Bumi disebabkan oleh sinaran kosmik primer dan penangkapan separa komponen bercasnya oleh medan magnet Bumi. Sabuk sinaran Bumi terdiri daripada zarah bercas: elektron dalam sabuk elektron dan proton dalam sabuk proton. Dalam tali pinggang sinaran medan Dan ditubuhkan. peningkatan intensiti, yang diambil kira semasa melancarkan kapal angkasa berawak.
Radionuklid semula jadi, atau semula jadi, mempunyai pelbagai asal usul; sebahagian daripada mereka tergolong dalam keluarga radioaktif, yang nenek moyangnya (uranium, torium) telah menjadi sebahagian daripada batuan yang membentuk planet kita sejak tempoh pembentukannya; sebahagian daripada radionuklid semula jadi adalah hasil pengaktifan isotop stabil oleh sinaran kosmik. Sifat khas radionuklid ialah radioaktiviti, i.e. transformasi spontan (pereputan) nukleus atom, membawa kepada perubahan dalam nombor atom dan (atau) nombor jisimnya. Kadar pereputan radioaktif, yang mencirikan aktiviti radionuklid, adalah sama dengan bilangan transformasi radioaktif setiap unit masa.
Sistem Unit Antarabangsa (SI) mentakrifkan becquerel sebagai unit radioaktiviti ( Bq); 1 Bq adalah sama dengan satu pereputan sesaat. Dalam amalan, unit luar sistem aktiviti curie juga digunakan ( kunci); 1 kunci adalah sama dengan 3.7 × 10 10 serai sesaat, i.e. 3.7×10 10 Bq. Hasil daripada transformasi radioaktif, zarah bercas dan neutral timbul, yang membentuk medan sinaran.
Mengikut jenis zarah yang membentuk sinaran mengion, membezakan antara sinaran alfa, sinaran beta, sinaran gamma, sinaran sinar-X, sinaran neutron, sinaran proton, dsb. Sinaran-X dan sinaran gamma dikelaskan sebagai foton, atau elektromagnet, sinaran mengion, dan semua jenis lain sinaran mengion- kepada korpuskular. Foton ialah "bahagian" (kuanta) sinaran elektromagnet. Tenaga mereka dinyatakan dalam volt elektron. Ia berpuluh-puluh ribu kali lebih besar daripada tenaga kuantum cahaya yang boleh dilihat.
Sinaran alfa ialah aliran zarah alfa, atau nukleus atom helium, membawa cas positif sama dengan dua unit asas cas. Zarah alfa ialah zarah yang sangat mengion yang cepat kehilangan tenaga apabila berinteraksi dengan jirim. Atas sebab ini, sinaran alfa menembusi lemah dan digunakan dalam amalan perubatan sama ada untuk menyinari permukaan badan, atau radionuklid pemancar alfa disuntik terus ke dalam fokus patologi semasa terapi sinaran interstisial.
Sinaran beta - aliran elektron bercas negatif atau positron bercas positif yang dipancarkan semasa pereputan beta. Zarah beta ialah zarah mengion lemah; walau bagaimanapun, berbanding dengan zarah alfa pada tenaga yang sama, ia mempunyai kuasa penembusan yang lebih besar.
Sinaran neutron ialah aliran zarah neutral elektrik (neutron) yang timbul dalam beberapa tindak balas nuklear semasa interaksi zarah asas bertenaga tinggi dengan jirim, serta semasa pembelahan nukleus berat. Neutron memindahkan sebahagian daripada tenaganya kepada nukleus atom bahan medium dan memulakan tindak balas nuklear. Akibatnya, zarah bercas pelbagai jenis muncul dalam bahan yang disinari oleh fluks neutron, yang mengionkan bahan medium; radionuklid juga boleh terbentuk. Sifat sinaran neutron dan sifat interaksinya dengan tisu hidup ditentukan oleh tenaga neutron.
Beberapa spesies sinaran mengion timbul dalam pemasangan tenaga nuklear dan fizik nuklear; reaktor nuklear, pemecut zarah, mesin x-ray, dan radionuklid tiruan yang dicipta dengan bantuan alat ini.
sinaran proton dijana dalam pemecut khas. Mata ialah aliran proton - zarah yang membawa cas positif unit dan mempunyai jisim yang hampir dengan jisim neutron. Proton ialah zarah yang sangat mengion; dipercepatkan kepada tenaga yang tinggi, mereka dapat menembusi secara relatifnya ke dalam jirim medium. Ini memungkinkan untuk menggunakan sinaran proton dengan cekap dalam kawalan jauh. radioterapi.
Sinaran elektron dihasilkan oleh pemecut elektron khas (contohnya, betatron, pemecut linear) jika pancaran elektron dipercepat dibawa keluar. Pemecut yang sama boleh menjadi sumber bremsstrahlung - sejenis sinaran foton yang berlaku apabila elektron dipercepatkan nyahpecutan dalam bahan sasaran khas pemecut. Sinaran X-ray yang digunakan dalam radiologi perubatan juga merupakan bremsstrahlung elektron yang dipercepatkan dalam tiub sinar-X.
Sinaran gamma - aliran foton bertenaga tinggi yang dipancarkan semasa pereputan radionuklid; digunakan secara meluas dalam terapi sinaran neoplasma malignan. Bezakan diarahkan dan tidak diarah I. dan. Jika semua arah pembiakan sinaran mengion adalah setara, maka mereka bercakap tentang isotropik I. dan. Mengenai watak pengedaran dalam masa I. dan. boleh berterusan dan berdenyut.
Untuk penerangan bidang I. dan. guna kuantiti fizik, yang menentukan taburan spatiotemporal sinaran dalam perkara medium. Ciri yang paling penting bidang I. dan. ialah ketumpatan fluks zarah dan ketumpatan fluks tenaga. Dalam kes umum, ketumpatan fluks zarah ialah bilangan zarah yang menembusi sfera asas setiap unit masa, dibahagikan dengan luas keratan rentas sfera ini. Ketumpatan fluks tenaga I. dan. adalah sinonim untuk istilah "keamatan sinaran" yang biasa dalam amalan. Ia adalah sama dengan ketumpatan fluks zarah didarab dengan tenaga purata satu zarah dan mencirikan kadar pemindahan tenaga I. dan. Unit ukuran keamatan Dan. dan. dalam sistem SI ialah J/m 2 × s.
Kesan biologi sinaran mengion. Di bawah tindakan biologi Dan. dan. memahami pelbagai tindak balas yang berlaku dalam objek biologi yang disinari, bermula daripada proses utama pertukaran tenaga sinaran kepada kesan yang nyata lama selepas pendedahan kepada sinaran. Pengetahuan tentang mekanisme tindakan biologisinaran mengion diperlukan untuk penggunaan segera langkah-langkah yang mencukupi untuk memastikan keselamatan sinaran kakitangan dan orang awam sekiranya berlaku kemalangan di loji kuasa nuklear dan perusahaan lain industri nuklear. Untuk pengionan kebanyakan unsur yang membentuk substrat biologi, jumlah tenaga yang agak besar diperlukan - 10-15 eV dipanggil potensi pengionan. Kerana zarah dan foton sinaran mengion mempunyai tenaga dari puluhan hingga jutaan eV, yang jauh melebihi tenaga ikatan intra dan intermolekul molekul dan bahan yang membentuk mana-mana substrat biologi, maka semua makhluk hidup tertakluk kepada kesan sinaran yang merosakkan.
Skim yang paling mudah peringkat awal kecederaan radiasi adalah seperti berikut. Mengikuti dan pada asasnya serentak dengan pemindahan tenaga I. dan. atom dan molekul medium penyinaran (peringkat fizikal tindakan biologi I. dan.), proses radiasi-kimia primer berkembang di dalamnya, yang berdasarkan dua mekanisme: langsung, apabila molekul bahan mengalami perubahan semasa langsung interaksi dengan sinaran mengion, dan tidak langsung, di mana molekul yang diubah suai tidak menyerap tenaga secara langsung sinaran mengion, dan menerimanya melalui pemindahan daripada molekul lain. Hasil daripada proses ini, radikal bebas dan produk lain yang sangat reaktif terbentuk, membawa kepada perubahan dalam makromolekul penting, dan pada akhirnya - kepada kesan biologi akhir. Dengan kehadiran oksigen, proses radiasi-kimia dipergiatkan (kesan oksigen), yang, ceteris paribus, menyumbang kepada peningkatan dalam tindakan biologi I. dan. (cm. pengubahsuaian radio, Ejen pengubahsuaian radio). Perlu diingat bahawa perubahan dalam substrat yang disinari tidak semestinya muktamad dan tidak dapat dipulihkan. Sebagai peraturan, hasil akhir dalam setiap kes tertentu tidak dapat diramalkan, kerana bersama-sama dengan kerosakan radiasi, pemulihan keadaan awal juga boleh berlaku.
Kesan sinaran mengion pada organisma hidup biasanya dipanggil penyinaran, walaupun ini tidak sepenuhnya tepat, kerana penyinaran badan juga boleh dilakukan oleh mana-mana jenis sinaran bukan pengion lain (cahaya kelihatan, inframerah, ultraungu, sinaran frekuensi tinggi, dsb. .). Keberkesanan penyinaran bergantung kepada faktor masa, yang difahami sebagai taburan dos sinaran mengion dalam masa. Penyinaran akut tunggal adalah paling berkesan pada kadar dos tinggi Dan. dan. Penyinaran kronik atau terputus-putus (berpecah) yang berpanjangan pada dos tertentu mempunyai kesan biologi yang lebih rendah, disebabkan oleh proses pemulihan selepas sinaran.
Bezakan antara sinaran luar dan dalam. Pada sumber sinaran luar Dan. dan. terletak di luar badan, dan dengan dalaman (diperbadankan) ia dijalankan oleh radionuklid yang masuk ke dalam badan melalui sistem pernafasan, saluran gastrousus atau melalui kulit yang rosak.
Tindakan biologi sinaran mengion sebahagian besarnya bergantung pada kualitinya, yang terutamanya ditentukan oleh pemindahan tenaga linear (LET) - tenaga yang hilang oleh zarah per unit panjang laluannya dalam bahan medium. Bergantung pada nilai LET, semua sinaran mengion dibahagikan kepada pengionan jarang (LET kurang daripada 10 keV/µm) dan mengion padat (LET lebih 10 keV/µm). Kesan pelbagai jenissinaran mengion dalam dos yang diserap yang sama membawa kepada kesan magnitud yang berbeza. Untuk penilaian kuantitatif kualiti sinaran, konsep keberkesanan biologi relatif (RBE) telah diperkenalkan, yang biasanya dinilai dengan membandingkan dos I. dan yang dikaji. , menyebabkan kesan biologi tertentu, dengan dos standard Dan dan. , menyebabkan kesan yang sama. Ia boleh dianggap dengan syarat bahawa RBE hanya bergantung pada LET dan meningkat dengan peningkatan dalam yang terakhir.
Pada tahap apa pun - tisu, organ, sistemik atau organisma, tindakan biologi I. dan. , kesannya sentiasa ditentukan oleh tindakan I. dan. pada peringkat sel. Kajian terperinci tentang tindak balas yang dimulakan dalam sel sinaran mengion, membentuk subjek penyelidikan asas radiobiologi. Perlu diingatkan bahawa kebanyakan reaksi teruja sinaran mengion, termasuk tindak balas sejagat seperti kelewatan dalam pembahagian sel, bersifat sementara, sementara dan tidak menjejaskan daya maju sel yang disinari. Reaksi jenis ini - tindak balas boleh balik - juga termasuk pelbagai gangguan metabolik, termasuk. perencatan metabolisme asid nukleik dan fosforilasi oksidatif, lekatan kromosom, dan lain-lain. Keterbalikan tindak balas sinaran jenis ini dijelaskan oleh fakta bahawa ia adalah hasil daripada kerosakan pada sebahagian daripada pelbagai struktur, yang kehilangannya sangat cepat diisi semula atau langsung tidak disedari. Dari sini dan ciri ciri tindak balas ini: dengan peningkatan dalam dos Dan. dan. ia bukan perkadaran individu yang bertindak balas (sel) yang meningkat, tetapi magnitud, tahap tindak balas (contohnya, tempoh kelewatan dalam pembahagian) setiap sel yang disinari.
Sifat berbeza yang ketara ialah kesan yang membawa kepada kematian sel yang disinari - tindak balas sinaran maut. Dalam radiobiologi, kematian sel difahami sebagai kehilangan keupayaan sel untuk membahagi. Sebaliknya, "survivor" ialah sel-sel yang telah mengekalkan keupayaan untuk membiak (klon).
Terdapat dua bentuk tindak balas maut yang membawa maut untuk membahagikan dan sel yang dibezakan dengan buruk: interfasa, di mana sel mati sejurus selepas penyinaran, sekurang-kurangnya sebelum permulaan mitosis pertama, dan pembiakan, apabila sel terjejas tidak mati serta-merta selepas pendedahan kepada sinaran. , tetapi dalam proses pembahagian. Bentuk pembiakan yang paling biasa tindak balas maut. Penyebab utama kematian sel di dalamnya adalah kerosakan struktur pada kromosom yang berlaku di bawah pengaruh penyinaran. Lesi ini mudah dikesan dengan pemeriksaan sitologi sel pada peringkat yang berbeza mitosis dan mempunyai rupa penyusunan semula kromosom, atau penyimpangan kromosom. Disebabkan sambungan kromosom yang tidak betul dan kehilangan mudah serpihan terminalnya semasa pembahagian, keturunan sel yang rosak itu sudah pasti akan mati serta-merta selepas pembahagian ini atau akibat daripada dua atau tiga mitosis berikutnya (bergantung kepada kepentingan kehilangan itu. bahan genetik untuk daya maju sel). Kejadian kerosakan struktur pada kromosom adalah proses kebarangkalian, terutamanya dikaitkan dengan pembentukan pecahan berganda dalam molekul DNA, i.e. dengan kerosakan yang tidak boleh diperbaiki kepada makromolekul selular yang penting. Dalam hal ini, tidak seperti tindak balas selular boleh balik yang dipertimbangkan di atas, dengan peningkatan dalam dos Dan. dan. bilangan (perkadaran) sel dengan kerosakan genom maut meningkat, yang diterangkan dengan ketat untuk setiap jenis sel dalam koordinat "kesan dos". Pada masa ini, kaedah khas telah dibangunkan untuk mengasingkan sel klonogenik daripada pelbagai tisu in vivo dan membesarkannya secara in vitro, dengan bantuan yang, selepas membina lengkung survival dos yang sesuai, radiosensitiviti organ yang dikaji dan kemungkinan perubahannya dalam arah yang dikehendaki dikira. Di samping itu, mengira bilangan sel dengan penyimpangan kromosom pada persediaan khas digunakan untuk dosimetri biologi untuk menilai keadaan sinaran, contohnya, di atas kapal. kapal angkasa, serta untuk menentukan keterukan dan prognosis penyakit radiasi akut.
Tindak balas sinaran sel yang diterangkan mendasari kesan segera yang nyata pada jam, hari, minggu dan bulan pertama selepas penyinaran umum badan atau penyinaran tempatan segmen individu badan. Ini termasuk, sebagai contoh, eritema, dermatitis radiasi, pelbagai manifestasi penyakit radiasi akut (leukopenia, aplasia sumsum tulang, sindrom hemorrhagic, lesi usus), kemandulan (sementara atau kekal, bergantung kepada dos sinaran mengion).
Selepas masa yang lama (bulan dan tahun) selepas pendedahan, akibat jangka panjang pendedahan radiasi tempatan dan umum berkembang. Ini termasuk jangka hayat yang dikurangkan, kejadian neoplasma malignan, dan katarak radiasi. Patogenesis kesan jangka panjang penyinaran sebahagian besarnya dikaitkan dengan kerosakan pada tisu yang dicirikan oleh tahap aktiviti proliferatif yang rendah, yang membentuk sebahagian besar organ haiwan dan manusia. pengetahuan yang mendalam mekanisme tindakan biologi sinaran mengion perlu, di satu pihak, untuk membangunkan kaedah perlindungan sinaran dan rawatan patogenetik kecederaan sinaran, dan sebaliknya, untuk mencari cara untuk meningkatkan pendedahan sinaran dalam kerja genetik sinaran dan aspek lain bioteknologi sinaran atau dalam terapi sinaran neoplasma malignan menggunakan agen pengubahsuai radio. Di samping itu, memahami mekanisme tindakan biologi sinaran mengion adalah perlu bagi doktor sekiranya tindakan segera diambil untuk memastikan keselamatan sinaran kakitangan dan orang awam sekiranya berlaku kemalangan di loji tenaga nuklear dan perusahaan lain industri nuklear.
Bibliografi: Gozenbuk V.L. dan lain-lain Beban dos pada seseorang dalam bidang sinaran gamma-neutron, M., 1978; Ivanov V.I. Kursus dosimetri, M., 1988; Keirim-Markus I.B. Equidosimetry, M., 1980; Komar V.E. dan Hanson K.P. Makromolekul maklumat dalam kerosakan sinaran kepada sel, M., 1980; Moiseev A.A. dan Ivanov V.I. Buku rujukan mengenai dosimetri dan kebersihan sinaran, M., 1984; Yarmonenko S.P. Radiobiologi manusia dan haiwan, M., 1988.
SINARAN MENGION, aliran foton atau zarah, interaksi. to-rykh dengan persekitaran membawa kepada pengionannya atau. Terdapat sinaran pengion foton (elektromagnet) dan korpuskular. Sinaran mengion foton termasuk UV vakum dan sinaran sinar-X ciri, serta sinaran yang timbul daripada pereputan radioaktif dan kawasan nuklear lain (ch. arr. g -radiasi) dan apabila membrek zarah bercas dalam elektrik. atau magn. medan - bremsstrahlung X-ray, . Fluks dirujuk sebagai sinaran mengion korpuskular a-dan b -zarah, dipercepatkan dan, serpihan nukleus berat, dsb. Zarah bercas terion atau media terus apabila berlanggar dengannya (pengionan primer). Jika tersingkir pada masa yang sama mempunyai kinetik yang mencukupi. tenaga, mereka juga boleh mengion atau berlanggar dengan persekitaran (pengionan sekunder); demikian dipanggil d -elektron. Sinaran foton boleh mengionkan medium secara langsung (pengionan langsung) dan melalui yang dihasilkan dalam medium (pengionan tidak langsung); sumbangan setiap laluan pengionan ini ditentukan oleh tenaga foton dan komposisi atom medium. Aliran mengionkan medium hanya secara tidak langsung, preim. nukleus mundur. Taburan spatio-temporal zarah bercas atau kuanta yang membentuk sinaran mengion, dipanggil. bidangnya. Utama ciri sinaran mengion: fluks sinaran mengion Ф n = dN/dt, dengan dN ialah bilangan zarah yang jatuh pada permukaan tertentu dalam selang masa dt; ketumpatan fluks j n = dФ n /dS, dengan dФ n ialah aliran bagi setiap luas keratan rentas dS isipadu penyerap; fluks tenaga Ф = dE/dt, dengan dE ialah jumlah tenaga sinaran (tidak termasuk tenaga jisim rehat); spektrum tenaga sinaran mengion ialah taburan zarah konstituennya dan foton mengikut tenaga. Jumlah tenaga yang dipindahkan oleh sinaran mengion kepada unit jisim medium, dipanggil. sinaran yang diserap (lihat). Semua jenis sinaran mengion dicirikan oleh apa yang dipanggil. (LEP) - tenaga yang dipindahkan ke medium oleh zarah pengion dalam kejiranan tertentu trajektori per unit panjang. LET boleh mengambil nilai daripada 0.2 (foton bertenaga tinggi dan ) hingga 10 4 eV/nm (serpihan nukleus berat).Interaksi sinaran dengan medium. Semasa laluan sinaran mengion dalam medium, penyerakan elastik zarah yang membentuk sinaran dan proses tak anjal adalah mungkin. Untuk penyerakan elastik kinetik berkaitan tenaga. gerakan zarah kekal malar, tetapi arah gerakan mereka berubah, i.e. aliran sinaran mengion bertaburan; dalam proses kinetik tak anjal. tenaga sinaran mengion dibelanjakan untuk pengionan dan pengujaan zarah medium. Aliran dicirikan oleh penyerakan elastik pada nukleus proses sederhana dan tidak anjal - pengionan dan pengujaan, dan pada interaksi. dengan kulit elektronnya (kehilangan pengionan) dan penjanaan bremsstrahlung pada interaksi. c (kehilangan sinaran). Jika tenaga tidak melebihi 10 MeV, pengionan berlaku dalam semua media. kerugian. Untuk aliran pengionan dipercepatkan. kerugian menguasai semua tenaga. Tenaga yang dihantar oleh zarah bercas ke bahan tertentu per unit panjang laluannya, dipanggil. kuasa henti in-va s m = dE / dl (dE ialah tenaga yang hilang oleh zarah semasa melalui laluan asas dl). Nilai s m berkurangan dengan pertambahan tenaga zarah bercas dan meningkat dengan pertambahan pada. bilangan elemen dari mana persekitaran dalam-dalam terdiri. Kedalaman penembusan zarah bercas ke dalam air dicirikan oleh julat R; c untuk He 2+ dengan tenaga 5.3 MeV R ialah 39 μm, untuk dengan tenaga 5 MeV -2.5 cm. Untuk sinaran mengion foton, penyerakan elastik (penyerakan klasik) dan proses tidak anjal berlaku, yang utama adalah kesan fotoelektrik, kesan Compton dan pembentukan -. Dalam kesan fotoelektrik, foton diserap oleh medium dengan pelepasan, dan tenaga foton tolak tenaga pengikat dalam dipindahkan kepada yang dibebaskan. Kebarangkalian kesan fotoelektrik daripada cengkerang K adalah berkadar dengan Z 5 (Z ialah nombor atom unsur) dan dengan cepat berkurangan dengan peningkatan tenaga foton (lengkung 1 dalam Rajah 1). Dalam kes kesan Compton, foton bertaburan pada salah satu daripada atom; dalam kes ini, tenaga foton berkurangan, arah pergerakannya berubah, dan medium terion. Kebarangkalian penyerakan Compton adalah berkadar dengan Z dan bergantung kepada tenaga foton (lengkung 2 dan 3 dalam Rajah 1). Pada tenaga foton melebihi 1.022 MeV, pembentukan - menjadi mungkin berhampiran nukleus. Kebarangkalian proses ini adalah berkadar dengan Z 2 dan meningkat dengan peningkatan tenaga foton (lengkung 4 dalam Rajah 1). Pada tenaga foton sehingga 0.1 MeV, yang klasik diutamakan. kesan serakan dan fotoelektrik, pada tenaga dari 0.1 hingga 10 MeV - kesan Compton, pada tenaga melebihi 20 MeV - pembentukan. Pengecilan sinaran pengion foton oleh lapisan jirim berlaku secara eksponen. undang-undang dan dicirikan oleh pekali linear. melemah m , yang menunjukkan pada ketebalan lapisan dalam-va keamatan pancaran kejadian dilemahkan oleh faktor e. Biasanya, pengecilan fluks sinaran diukur dan pekali jisim diperkenalkan. melemah m/r(r - ketumpatan in-va): F n \u003d F 0 n e-(Encik) . r x , dengan x ialah ketebalan lapisan in-va, Ф 0 n dan Ф n ialah kejadian dan aliran lalu, masing-masing. Apabila aliran foton melalui medium, sebahagian daripadanya tersebar, ada yang diserap, oleh itu, pekali jisim dibezakan. kelemahan dan penyerapan; pekali kedua. secara berangka kurang daripada yang pertama. Setiap jenis interaksi sinaran dengan medium dicirikan oleh pekali jisimnya, bergantung kepada tenaga foton dan pada. bilangan elemen dari mana persekitaran dalam-dalam terdiri. Interaksi sinaran neutron. hanya dari hari Rabu. Dengan tenaga (berbanding dengan tenaga purata gerakan haba kT, di mana k - , T - abs. t-ra) dibahagikan kepada sejuk (E< kT), тепловые (Е ~ kT), медленные (kT < E < 10 3 эВ), промежуточные (10 3
nasi. 1. Kebergantungan pekali pengecilan jisim
Kedalaman penembusan sinaran pengion foton dan neutron ke dalam medium dicirikan oleh lapisan pengecilan separuh.
D 1/2 , yang mengurangkan fluks sinaran sebanyak separuh. Bila D 1/2 = 9 cm untuk aliran arah g - Sinaran 60 Co dengan tenaga 1.25 MeV dan D 1/2 =8 cm untuk aliran terarah dengan purata tenaga 6 MeV. . interaksi sebarang sinaran mengion dengan zarah medium bertahan tidak lebih daripada 10 - 15 s. Pada masa ini, adalah mungkin untuk membina semula subsistem elektronik persekitaran (subsistem nuklear kekal tidak berubah). Produk interaksi muncul dalam medium: dicas secara tunggal terutamanya dan, terurai. tenaga, dicas dua kali, singlet dan triplet, dipanggil. keadaan superexcited (), mempunyai tenaga di atas zarah I 1 pertama medium. Dalam fasa gas, bilangannya melebihi bilangan yang terbentuk, dalam pemeluwap. fasa adalah sebaliknya. Pengionan dan pengujaan zarah medium boleh berlaku dengan sebarang tenaga elektronik. tahap, tetapi semakin besar kemungkinan proses itu, semakin rendah tenaga pengikat dalam dan medium. Kecekapan interaksi. sinaran mengion dengan medium dicirikan oleh tenaga purata W - tenaga yang dibelanjakan untuk pembentukan satu, dan W melebihi I 1 sebanyak 1.5-2.5 kali. Utama sebahagian kecil daripada tenaga sinaran mengion dipindahkan oleh sekunder d -elektron. Pengagihan segera tenaga primer dan sekunder dalam medium - yang dipanggil. spektrum degradasi sinaran - membolehkan anda mengira semua proses interaksi. mengikut bahagian mereka dalam sistem dan cari komposisi dan kebarangkalian pembentukan penguraian. terion dan . Dalam kes interaksi sinaran mengion dengan (cth., larutan) pengagihan tenaga sinaran antara komponen berlaku secara berkadaran dengan pecahan elektron e komponen ini - nisbah nombor kepunyaan komponen ini kepada jumlah bilangan semua sistem dalam unit jisim (atau isipadu). Tenaga sinaran mengion yang dipindahkan ke-woo diagihkan secara tidak sekata sepanjang trajektori zarah pengion, oleh itu ruang. pengedaran produk interaksi. juga tidak homogen. Tahap ketidakhomogenan adalah lebih tinggi, lebih besar LET sinaran. Ini membawa kepada kesan akhir yang tidak sama rata dalam interaksi. dengan persekitaran sinaran mengion dengan LET yang berbeza (lihat Radiasi-kimia). Sumber sinaran mengion berbeza dari segi jenis dan tenaga. spektrum sinaran, reka bentuk, geometri lokasi unsur penyinaran, kuasa yang diserap dan pengagihannya dalam objek yang disinari. Serlahkan jejak. kumpulan: sumber isotop, reaktor nuklear, pemecut zarah, pemasangan sinar-X. Antara sumber isotop, Naib. pemasangan sinar gamma dengan 60 Co dan l37 Cs tahan lama adalah perkara biasa.
nasi. 2. Skim sumber gamma-isotop untuk penyinaran: a - pandangan atas, b - pandangan sisi; 1 - ruang untuk penyinaran; 2 - bilik untuk memuatkan 5; 3 - sumber sinaran dalam kedudukan kerja; 4 - ia berada dalam kedudukan penyimpanan; 6 - talian pengangkutan untuk; 7 - panel kawalan; 8 - perlindungan konkrit; 9 - gigi labirin pelindung; 10 - sistem untuk mengangkat sumber dari storan 11; 12 - konsol; 13 - sistem dosimetrik. kawalan.
Pada rajah. Rajah 2 menunjukkan gambar rajah tetapan sinar gamma untuk penyinaran objek besar. Elemen penyinaran terletak di ruang kerja 1, yang boleh berada dalam kedudukan kerja 3 atau dalam simpanan 4 (dalam kedudukan ini, bilik 1 boleh diakses oleh orang ramai). Objek untuk penyinaran direndam dalam 5 dan talian pengangkutan 6 dihantar dari jauh ke penyinaran 3. Semua bilik berada di bawah dosimetrik. kawalan 13. Sinaran mengion daripada reaktor nuklear terdiri daripada
g -radiasi, cepat dan terma, serpihan. Pemecut zarah - peranti yang memecut atau dalam elektrik. medan (medan magnet boleh digunakan untuk mengawal aliran zarah bercas). Terdapat dua asas jenis struktur pemecut: linear, di mana zarah bercas bergerak dalam garis lurus, dan kitaran, di mana pergerakan berjalan sepanjang trajektori bulat. Mengikut jenis elektrik memecut pemecut medan dibahagikan kepada voltan tinggi, di mana arah elektrik. medan semasa pecutan tidak berubah, dan bergema, di mana pecutan berterusan dicapai disebabkan oleh fakta bahawa zarah bercas berada dalam fasa pecutan elektrik frekuensi tinggi berselang-seli. padang. Dalam kitaran pemecut (siklotron, synchrotron, synchrophasotron, dll.), tenaga yang diperlukan dicapai dengan berulang kali melepasi zarah dipercepatkan di sekeliling lilitan radas, dalam linear (pemecut aruhan linear, pemecut resonan linear, dll.) - disebabkan oleh penggunaan elektrik frekuensi tinggi. medan kepada berkala linear. sistem. Utama elemen pemecut - penjana voltan tinggi, sumber zarah bercas (sumber ion) dan sistem di mana pecutan dilakukan. Dalam pemecut resonans, proses pengumpulan tenaga oleh zarah berlaku dalam masa tertentu, bergantung kepada tenaga yang diperlukan dan jenis zarah yang dipercepatkan, oleh itu ia beroperasi dalam mod berdenyut. Jenis pemecut voltan tinggi tertentu (cth. pemecut lata) boleh digunakan dalam rejim aliran berterusan zarah dipercepat. Kebanyakan jenis pemecut digunakan untuk pecutan sebagaipengionan dipanggil sinaran, yang, melalui medium, menyebabkan pengionan atau pengujaan molekul medium. Sinaran mengion, seperti sinaran elektromagnet, tidak dapat dirasakan oleh deria manusia. Oleh itu, ia amat berbahaya, kerana seseorang tidak tahu bahawa dia terdedah kepadanya. Sinaran mengion juga dipanggil sinaran.
Sinaran ialah aliran zarah (zarah alfa, zarah beta, neutron) atau tenaga elektromagnet dengan frekuensi yang sangat tinggi (gamma atau x-ray).
Pencemaran persekitaran pengeluaran dengan bahan yang merupakan sumber sinaran mengion dipanggil pencemaran radioaktif.
Pencemaran nuklear ialah satu bentuk pencemaran fizikal (tenaga) yang dikaitkan dengan lebihan tahap semula jadi bahan radioaktif di alam sekitar akibat daripada aktiviti manusia.
Bahan terdiri daripada zarah-zarah kecil unsur kimia - atom. Atom boleh dibahagikan dan mempunyai struktur yang kompleks. Di tengah-tengah atom unsur kimia adalah zarah bahan dipanggil nukleus atom di sekelilingnya elektron berputar. Kebanyakan atom unsur kimia mempunyai kestabilan yang besar, iaitu, kestabilan. Walau bagaimanapun, dalam beberapa unsur yang diketahui secara semula jadi, nukleus secara spontan mereput. Unsur sedemikian dipanggil radionuklid. Unsur yang sama boleh mempunyai beberapa radionuklid. Dalam kes ini mereka dipanggil radioisotop unsur kimia. Pereputan spontan radionuklid disertai oleh sinaran radioaktif.
Pereputan spontan nukleus unsur kimia tertentu (radionuclides) dipanggil radioaktiviti.
Sinaran radioaktif boleh terdiri daripada pelbagai jenis: aliran zarah dengan tenaga tinggi, gelombang elektromagnet dengan frekuensi lebih daripada 1.5.10 17 Hz.
Zarah yang dipancarkan datang dalam pelbagai bentuk, tetapi yang paling biasa dipancarkan ialah zarah alfa (radiasi α) dan zarah beta (radiasi β). Zarah alfa adalah berat dan mempunyai tenaga yang tinggi; ia adalah nukleus atom helium. Zarah beta adalah kira-kira 7336 kali lebih ringan daripada zarah alfa, tetapi juga boleh mempunyai tenaga yang tinggi. Sinaran beta ialah aliran elektron atau positron.
Sinaran elektromagnet radioaktif (ia juga dipanggil sinaran foton), bergantung kepada kekerapan gelombang, ialah sinar-X (1.5.10 17 ... 5.10 19 Hz) dan sinaran gamma (lebih daripada 5.10 19 Hz). Sinaran semula jadi hanyalah sinaran gamma. Sinaran X-ray adalah tiruan dan berlaku dalam tiub sinar katod pada voltan puluhan dan ratusan ribu volt.
Radionuklid, mengeluarkan zarah, bertukar menjadi radionuklid lain dan unsur kimia. Radionuklid mereput dengan kelajuan yang berbeza. Kadar pereputan radionuklid dipanggil aktiviti. Unit ukuran aktiviti ialah bilangan pereputan setiap unit masa. Satu perpecahan sesaat dipanggil becquerel (Bq). Selalunya unit lain digunakan untuk mengukur aktiviti - curie (Ku), 1 Ku = 37.10 9 Bq. Salah satu radionuklid pertama yang dikaji secara terperinci ialah radium-226. Ia dikaji buat kali pertama oleh Curies, yang selepasnya unit ukuran aktiviti dinamakan. Bilangan pereputan sesaat yang berlaku dalam 1 g radium-226 (aktiviti) ialah 1 Ku.
Masa yang diperlukan untuk separuh daripada radionuklid mereput dipanggil separuh hayat(T 1/2). Setiap radionuklid mempunyai separuh hayatnya sendiri. Julat T 1/2 untuk pelbagai radionuklid adalah sangat luas. Ia berubah dari saat kepada berbilion tahun. Sebagai contoh, radionuklid semula jadi yang paling terkenal, uranium-238, mempunyai separuh hayat kira-kira 4.5 bilion tahun.
Semasa pereputan, jumlah radionuklid berkurangan dan aktivitinya berkurangan. Corak di mana aktiviti berkurangan mematuhi undang-undang pereputan radioaktif:
di mana TAPI 0 - aktiviti awal, TAPI- aktiviti dalam satu tempoh masa t.
Jenis sinaran mengion
Sinaran mengion berlaku semasa pengendalian peranti berdasarkan isotop radioaktif, semasa operasi peranti vakum, paparan, dsb.
Sinaran mengion adalah korpuskular(alfa, beta, neutron) dan elektromagnet sinaran (gamma, x-ray), mampu mencipta atom bercas dan molekul ion apabila berinteraksi dengan jirim.
sinaran alfa ialah aliran nukleus helium yang dipancarkan oleh jirim semasa pereputan radioaktif nukleus atau semasa tindak balas nuklear.
Semakin besar tenaga zarah, semakin besar jumlah pengionan yang disebabkan olehnya dalam bahan. Julat zarah alfa yang dipancarkan oleh bahan radioaktif mencapai 8-9 cm di udara, dan dalam tisu hidup - beberapa puluh mikron. Mempunyai jisim yang agak besar, zarah alfa dengan cepat kehilangan tenaga mereka apabila berinteraksi dengan jirim, yang menentukan keupayaan penembusannya yang rendah dan pengionan spesifik yang tinggi, berjumlah beberapa puluh ribu pasang ion setiap 1 cm laluan di udara.
Sinaran beta - pengaliran elektron atau positron yang terhasil daripada pereputan radioaktif.
Julat maksimum dalam udara zarah beta ialah 1800 cm, dan dalam tisu hidup - 2.5 cm. Keupayaan mengion zarah beta adalah lebih rendah (beberapa puluh pasangan setiap 1 cm larian), dan kuasa penembusan lebih tinggi daripada kuasa penembusan. zarah alfa.
Neutron, fluks yang terbentuk sinaran neutron, mengubah tenaga mereka dalam interaksi anjal dan tak anjal dengan nukleus atom.
Dengan interaksi tidak anjal, sinaran sekunder timbul, yang boleh terdiri daripada kedua-dua zarah bercas dan gamma quanta (sinarisasi gamma): dengan interaksi elastik, pengionan biasa sesuatu bahan adalah mungkin.
Kuasa penembusan neutron sebahagian besarnya bergantung kepada tenaga mereka dan komposisi jirim atom yang berinteraksi dengannya.
Sinaran gamma - sinaran elektromagnet (foton) yang dipancarkan semasa transformasi nuklear atau interaksi zarah.
Sinaran gamma mempunyai kuasa penembusan yang tinggi dan kesan pengionan yang rendah.
sinaran x-ray timbul dalam persekitaran sekitar sumber sinaran beta (dalam tiub sinar-X, pemecut elektron) dan merupakan gabungan bremsstrahlung dan sinaran ciri. Bremsstrahlung ialah sinaran foton dengan spektrum berterusan yang dipancarkan apabila tenaga kinetik zarah bercas berubah; sinaran ciri ialah sinaran foton dengan spektrum diskret, dipancarkan apabila keadaan tenaga atom berubah.
Seperti sinaran gamma, sinar-X mempunyai kuasa pengionan yang rendah dan kedalaman penembusan yang besar.
Sumber sinaran mengion
Jenis kerosakan sinaran kepada seseorang bergantung kepada sifat sumber sinaran mengion.
Latar belakang sinaran semula jadi terdiri daripada sinaran kosmik dan sinaran bahan radioaktif yang diedarkan secara semula jadi.
Sebagai tambahan kepada pendedahan semula jadi, seseorang terdedah kepada pendedahan dari sumber lain, sebagai contoh: dalam pengeluaran x-ray tengkorak - 0.8-6 R; tulang belakang - 1.6-14.7 R; paru-paru (fluorografi) - 0.2-0.5 R; dada dengan fluoroskopi - 4.7-19.5 R; saluran gastrousus dengan fluoroskopi - 12-82 R: gigi - 3-5 R.
Penyinaran tunggal 25-50 rem membawa kepada perubahan kecil dalam jangka pendek dalam darah; pada dos 80-120 rem, tanda-tanda penyakit radiasi muncul, tetapi tanpa hasil yang membawa maut. Penyakit radiasi akut berkembang dengan penyinaran tunggal 200-300 rem, manakala hasil yang membawa maut adalah mungkin dalam 50% kes. Hasil maut dalam 100% kes berlaku pada dos 550-700 rem. Pada masa ini, terdapat beberapa ubat anti-radiasi. melemahkan kesan sinaran.
Penyakit radiasi kronik boleh berkembang dengan pendedahan berterusan atau berulang kepada dos yang jauh lebih rendah daripada dos yang menyebabkan bentuk akut. Paling ciri ciri bentuk kronik penyakit radiasi adalah perubahan dalam darah, gangguan pada sistem saraf, luka kulit tempatan, kerosakan pada kanta mata, penurunan imuniti.
Tahap bergantung kepada sama ada pendedahan adalah luaran atau dalaman. Pendedahan dalaman adalah mungkin melalui penyedutan, pengambilan radioisotop dan penembusannya ke dalam tubuh manusia melalui kulit. Sesetengah bahan diserap dan terkumpul di dalam organ tertentu, mengakibatkan dos sinaran tempatan yang tinggi. Contohnya, isotop iodin yang terkumpul di dalam badan boleh menyebabkan kerosakan kelenjar tiroid, unsur nadir bumi - tumor hati, isotop cesium, rubidium - tumor tisu lembut.
Sumber sinaran buatan
Selain sinaran daripada sumber semula jadi sinaran, yang telah dan sentiasa dan di mana-mana, pada abad ke-20, sumber radiasi tambahan yang berkaitan dengan aktiviti manusia muncul.
Pertama sekali, ini adalah penggunaan sinar-X dan sinaran gamma dalam perubatan dalam diagnosis dan rawatan pesakit. , diperolehi dengan prosedur yang sesuai, boleh menjadi sangat besar, terutamanya dalam rawatan tumor malignan dengan terapi radiasi, apabila secara langsung di zon tumor mereka boleh mencapai 1000 rem atau lebih. Semasa pemeriksaan x-ray, dos bergantung pada masa pemeriksaan dan organ yang didiagnosis, dan boleh berbeza-beza - daripada beberapa rem semasa mengambil gambar gigi hingga berpuluh-puluh rem apabila memeriksa saluran gastrousus dan paru-paru . Imej fluorografi memberikan dos minimum, dan pemeriksaan fluorografi tahunan pencegahan tidak boleh ditinggalkan. Purata dos yang diterima orang daripada penyelidikan perubatan ialah 0.15 rem setahun.
Pada separuh kedua abad ke-20, orang ramai mula aktif menggunakan radiasi untuk tujuan damai. Pelbagai radioisotop digunakan dalam kajian saintifik, dalam diagnostik objek teknikal, dalam instrumentasi, dsb. Dan akhirnya, kuasa nuklear. Loji kuasa nuklear digunakan di loji kuasa nuklear (NPP), kapal pemecah ais, kapal dan kapal selam. Pada masa ini, lebih daripada 400 reaktor nuklear dengan jumlah kapasiti elektrik melebihi 300 juta kW beroperasi di loji kuasa nuklear sahaja. Untuk pengeluaran dan pemprosesan bahan api nuklear, seluruh kompleks perusahaan bersatu dalam kitaran bahan api nuklear(NFC).
NFC termasuk perusahaan untuk perlombongan uranium (lombong uranium), pengayaannya (loji kepekatan), sel bahan api, loji kuasa nuklear itu sendiri, perusahaan untuk pemprosesan sekunder bahan api nuklear terpakai (loji radiokimia), untuk penyimpanan sementara dan pemprosesan sisa radioaktif yang terhasil daripada kitaran bahan api nuklear, dan, akhirnya, mata untuk pelupusan kekal sisa radioaktif (repositori). Pada semua peringkat NFC, bahan radioaktif menjejaskan kakitangan operasi ke tahap yang lebih besar atau lebih kecil, pada semua peringkat, pelepasan (normal atau tidak sengaja) radionuklid ke alam sekitar boleh berlaku dan mewujudkan dos tambahan untuk penduduk, terutamanya mereka yang tinggal di kawasan perusahaan NFC.
Dari mana datangnya radionuklid? Operasi biasa STESEN KUASA NUKLEAR? Sinaran di dalam reaktor nuklear besar. Serpihan pembelahan bahan api, pelbagai zarah asas boleh menembusi cengkerang pelindung, retak mikro dan memasuki penyejuk dan udara. Seluruh baris operasi teknologi dalam pengeluaran tenaga elektrik di loji kuasa nuklear boleh mengakibatkan pencemaran air dan udara. Oleh itu, loji tenaga nuklear dilengkapi dengan sistem penulenan air dan gas. Pelepasan ke atmosfera dilakukan melalui cerobong yang tinggi.
Semasa operasi biasa loji kuasa nuklear, pelepasan kepada alam sekitar adalah kecil dan mempunyai sedikit kesan kepada penduduk yang tinggal di sekitar.
Bahaya terbesar dari sudut pandangan keselamatan sinaran ditimbulkan oleh loji untuk pemprosesan bahan api nuklear yang dibelanjakan, yang mempunyai aktiviti yang sangat tinggi. Perusahaan ini menjana sejumlah besar sisa cecair dengan radioaktiviti yang tinggi, terdapat bahaya untuk membangunkan tindak balas rantai spontan (bahaya nuklear).
Masalah menangani sisa radioaktif, yang merupakan sumber pencemaran radioaktif biosfera yang sangat penting, adalah sangat sukar.
Walau bagaimanapun, kompleks dan mahal daripada sinaran di perusahaan NFC memungkinkan untuk memastikan perlindungan manusia dan alam sekitar kepada nilai yang sangat kecil, jauh lebih rendah daripada latar belakang teknologi sedia ada. Satu lagi situasi berlaku apabila terdapat penyelewengan daripada mod operasi biasa, dan terutamanya semasa kemalangan. Oleh itu, kemalangan yang berlaku pada tahun 1986 (yang boleh diklasifikasikan sebagai bencana pada skala global adalah yang paling kemalangan besar di perusahaan kitaran bahan api nuklear sepanjang sejarah pembangunan tenaga nuklear) di loji kuasa nuklear Chernobyl membawa kepada pelepasan hanya 5% daripada semua bahan api ke alam sekitar. Akibatnya, radionuklid dengan jumlah aktiviti 50 juta Ci telah dilepaskan ke alam sekitar. Keluaran ini mengakibatkan pendedahan kepada sebilangan besar orang, sebilangan besar kematian, pencemaran kawasan yang sangat besar, keperluan untuk pemindahan besar-besaran orang.
Kemalangan di loji tenaga nuklear Chernobyl jelas menunjukkan bahawa kaedah nuklear menjana tenaga hanya mungkin jika kemalangan berskala besar di perusahaan kitaran bahan api nuklear diketepikan pada dasarnya.
51. Sinaran mengion. Jenis sinaran mengion, ciri utama.
AI terbahagi kepada 2 jenis:
Sinaran badan
- 𝛼-radiasi ialah aliran nukleus helium yang dipancarkan oleh bahan semasa pereputan radioaktif atau semasa tindak balas nuklear;
- 𝛽-radiasi - aliran elektron atau positron yang timbul daripada pereputan radioaktif;
Sinaran neutron (Dengan interaksi elastik, pengionan biasa bahan berlaku. Dengan interaksi tidak anjal, sinaran sekunder berlaku, yang boleh terdiri daripada kedua-dua zarah bercas dan kuanta).
2. Sinaran elektromagnet
- 𝛾-radiasi ialah sinaran elektromagnet (foton) yang dipancarkan semasa transformasi nuklear atau interaksi zarah;
Sinaran sinar-X - berlaku dalam persekitaran sekitar sumber sinaran, dalam tiub sinar-x.
Ciri AI: tenaga (MeV); kelajuan (km/s); perbatuan (dalam udara, dalam tisu hidup); kapasiti pengionan (pasangan ion setiap laluan 1 cm di udara).
Keupayaan pengionan terendah bagi sinaran α.
Zarah bercas membawa kepada pengionan langsung yang kuat.
Aktiviti (A) bahan radioaktif ialah bilangan penjelmaan nuklear spontan (dN) dalam bahan ini dalam tempoh masa yang singkat (dt):
1 Bq (becquerel) adalah sama dengan satu transformasi nuklear sesaat.
52. Sinaran mengion. Dos sinaran mengion dan unit ukurannya.
Sinaran mengion (IR) adalah sinaran, interaksinya dengan medium membawa kepada pembentukan caj tanda yang bertentangan. Sinaran mengion berlaku semasa pereputan radioaktif, transformasi nuklear, serta semasa interaksi zarah bercas, neutron, sinaran foton (elektromagnet) dengan jirim.
Dos sinaran ialah nilai yang digunakan untuk menilai pendedahan kepada sinaran mengion.
Dos pendedahan(mencirikan sumber sinaran dengan kesan pengionan):
Dos pendedahan di tempat kerja apabila bekerja dengan bahan radioaktif:
di mana A ialah aktiviti sumber [mCi], K ialah pemalar gamma isotop [Rcm2/(hmCi)], t ialah masa pendedahan, r ialah jarak dari punca ke tempat kerja [cm].
Kadar dos(intensiti penyinaran) - kenaikan dos yang sepadan di bawah pengaruh sinaran ini seunit. masa.
Kadar dos pendedahan [rh -1 ].
Dos yang diserap menunjukkan berapa banyak tenaga AI yang diserap oleh unit. jisim in-va yang disinari:
D penyerapan = D exp. K 1
di mana K 1 - pekali dengan mengambil kira jenis bahan penyinaran
Penyerapan dos, Kelabu, [J/kg]=1Gy
Dos yang setara dicirikan oleh pendedahan kronik kepada sinaran komposisi sewenang-wenangnya
H = D Q [Sv] 1 Sv = 100 rem.
Q ialah faktor pemberat tanpa dimensi untuk jenis sinaran tertentu. Untuk sinar-X dan -radiasi Q=1, untuk alfa-, zarah-beta dan neutron Q=20.
Dos setara yang berkesan sensitiviti watak terurai. organ dan tisu kepada sinaran.
Penyinaran objek tidak bernyawa - Menyerap. dos
Penyinaran objek hidup - Equiv. dos
53. Kesan sinaran mengion(AI) pada badan. Pendedahan luaran dan dalaman.
Kesan biologi AI adalah berdasarkan pengionan tisu hidup, yang membawa kepada pemecahan ikatan molekul dan perubahan dalam struktur kimia pelbagai sebatian, yang membawa kepada perubahan dalam DNA sel dan kematian seterusnya.
Pelanggaran proses penting badan dinyatakan dalam gangguan seperti
Perencatan fungsi organ hematopoietik,
Pelanggaran pembekuan darah normal dan peningkatan kerapuhan saluran darah,
Gangguan saluran gastrousus,
Penurunan daya tahan terhadap jangkitan
Kehabisan badan.
Pendedahan luaran berlaku apabila sumber sinaran berada di luar badan manusia dan tiada cara untuk mereka masuk ke dalam.
Pendedahan dalaman asal usul apabila sumber AI berada dalam diri seseorang; manakala dalaman Penyinaran juga berbahaya kerana jarak sumber IR dengan organ dan tisu.
kesan ambang (Н > 0.1 Sv/tahun) bergantung pada dos IR, berlaku dengan dos pendedahan seumur hidup
Penyakit radiasi adalah penyakit yang dicirikan oleh gejala yang berlaku apabila terdedah kepada AI, seperti penurunan keupayaan hematopoietik, gangguan gastrousus, dan penurunan imuniti.
Tahap penyakit radiasi bergantung kepada dos radiasi. Yang paling teruk ialah darjah ke-4, yang berlaku apabila terdedah kepada AI dengan dos lebih daripada 10 Kelabu. Kecederaan sinaran kronik biasanya disebabkan oleh pendedahan dalaman.
Kesan bukan ambang (stokastik) muncul pada dos H<0,1 Зв/год, вероятность возникновения которых не зависит от дозы излучения.
Kesan stokastik termasuk:
Perubahan somatik
Perubahan imun
perubahan genetik
Prinsip catuan – i.e. individu tidak melebihi had yang dibenarkan. Dos sinaran daripada semua sumber AI.
Prinsip justifikasi – i.e. larangan semua jenis aktiviti penggunaan sumber AI, di mana manfaat yang diterima untuk seseorang dan masyarakat tidak melebihi risiko kemungkinan bahaya yang disebabkan sebagai tambahan kepada sinaran semula jadi. fakta.
Prinsip pengoptimuman - penyelenggaraan pada tahap yang paling rendah dan boleh dicapai, dengan mengambil kira ekonomi. dan sosial faktor individu. dos pendedahan dan bilangan orang yang terdedah apabila menggunakan sumber AI.
SanPiN 2.6.1.2523-09 "Piawaian keselamatan radiasi".
Selaras dengan dokumen ini, 3 gr. orang:
gr.A - ini adalah wajah, pasti. bekerja dengan sumber buatan manusia AI
gr .B - ini adalah orang, syarat untuk kerja kucing nah-Xia dengan serta-merta. angin dari sumber AI, tetapi deyat. orang-orang ini dengan segera. tidak berkaitan dengan sumber.
gr .AT ialah penduduk yang lain, termasuk. orang gr. A dan B di luar aktiviti pengeluaran mereka.
Had dos utama ditetapkan. dengan dos berkesan:
Untuk orang gr.A: 20mSv setahun pada hari Rabu. untuk seterusnya 5 tahun, tetapi tidak melebihi 50 tahun mSv dalam tahun.
Untuk kumpulan orang B: 1mSv setahun pada hari Rabu. untuk seterusnya 5 tahun, tetapi tidak lebih daripada 5 mSv dalam tahun.
Untuk kumpulan orang B: tidak boleh melebihi ¼ daripada nilai untuk kumpulan kakitangan A.
Dalam kes kecemasan yang disebabkan oleh kemalangan radiasi, terdapat apa yang dipanggil. puncak peningkatan pendedahan, kucing. dibenarkan hanya dalam kes-kes apabila tidak mungkin untuk mengambil langkah-langkah yang tidak termasuk bahaya kepada badan.
Penggunaan dos tersebut boleh dibenarkan hanya dengan menyelamatkan nyawa dan mencegah kemalangan, tambahan hanya untuk lelaki berumur lebih 30 tahun dengan perjanjian bertulis secara sukarela.
Perlindungan AI m/s:
Perlindungan kuantiti
perlindungan masa
Perlindungan jarak
Pengezonan
Alat kawalan jauh
Perisai
Untuk perlindungan terhadapγ -radiasi: logam skrin yang dibuat dengan berat atom yang besar (W, Fe), serta daripada konkrit, besi tuang.
Untuk perlindungan terhadap sinaran β: bahan dengan jisim atom yang rendah (aluminium, plexiglass) digunakan.
Untuk perlindungan terhadap sinaran α: gunakan logam yang mengandungi H2 (air, parafin, dsb.)
Ketebalan skrin К=Ро/Рdop, Ро – kuasa. dos, diukur setiap rad. tempat; Rdop - dos maksimum yang dibenarkan.
Pengezonan - pembahagian wilayah kepada 3 zon: 1) tempat perlindungan; 2) objek dan premis di mana orang boleh mencari; 3) pos zon. tinggal orang.
Kawalan dosimetrik berdasarkan surih isp-ii. kaedah: 1. Pengionan 2. Fonografi 3. Kimia 4. Kalorimetrik 5. Kilauan.
Perkakas asas , digunakan untuk dosimetrik. kawalan:
Meter X-ray (untuk mengukur dos ekspres yang berkuasa)
Radiometer (untuk mengukur ketumpatan fluks AI)
individu. dosimeter (untuk mengukur pendedahan atau dos yang diserap).