Короткі теоретичні відомості. Іонізуючим випромінюванням (ІВ) називають будь який вид випромінювання, взаємодія якого з середовищем призводить до утворення електричних зарядів різних

Іонізуючим випромінюванням (ІВ) називають будь який вид випромінювання, взаємодія якого з середовищем призводить до утворення електричних зарядів різних знаків, тобто до іонізації повітря, води, різних матеріалів, речовин [1-11, 18-32].

Розрізняють наступні види ІВ:

Ø корпускулярне – потоки a-, b- частинок, , , та ін;

Ø гамма-випромінювання – g-кванти електромагнітної природи;

Ø характеристичне – фотонне випромінювання з дискретним спектром;

Ø гальмівне – фотонне випромінювання з безперервним спектром;

Ø рентгенівське – сукупність характеристичного і гальмівного.

Джерела іонізуючого випромінювання можуть бути як природні, так і штучні (промислове, медичне обладнання та устаткування).

Біологічна дія ІВ. Внаслідок впливу ІВ на організм людини в тканинах відбуваються складні фізичні, хімічні і біохімічні процеси. Ці випромінювання іонізують молекули тканин. Процеси іонізації супроводжуються ультрафіолетовим випромінюванням, яке збуджує молекули клітин. Це приводить до розриву хімічних зв’язків та до зміни хімічної структури різноманітних сполук, матеріалів. Таку дію ІВ називають прямою.

В організмі людини міститься більше 75% води, під дією випромінювання відбуваються такі процеси утворення активних радикалів:

Н₂О= Н₂О⁺ + , Н₂О⁺®Н⁺+ОН,

Н₂О + = Н₂О^–, Н₂О^–®Н+ОН^–. О₂ + ®О₂^–.

Внаслідок рекомбінації чи об’єднання з вільним киснем, утворюються хімічно активні пероксид водню Н₂О₂, гідратний оксид НО₂ та ін. Ці сполуки взаємодіють з молекулами органічної речовини тканин, окислюють та руйнують їх. Активні радикали О₂^– руйнують також мембрани імунних клітин, внаслідок чого виникає синдром надбаного імунодефіциту (СНІД). Таку дію ІВ називають непрямою. Непрямий вплив більш небезпечний ніж прямий. Дивись також [23, 24].

Опромінення організму людини буває зовнішнє та внутрішнє (внаслідок надходження радіонуклідів з повітрям, їжею та водою). Різні ІВ здійснюють різноманітний біологічний вплив. Тому для оцінки біологічного впливу вводиться поняття коефіцієнту якості опромінення Q, який показує в скільки разів даний вид випромінювання здійснює більш сильний біологічний вплив, ніж рентгенівське чи гамма-випромінювання, при однаковій поглиненій енергії в Дж на однин кілограм тканини. Наслідком негативних змін, що відбулися в організмі може стати виникнення у людини променевої хвороби гострої (короткий час, великі дози) чи хронічної (тривалий час, малі дози).

Одиниці активності і дози ІВ.

1) Активність джерела A=dN/dt, Бк (бекерель), (3.1)

1Бк=1яд.перетворення в секунду.

Застосовують і інші одиниці (не за системою СІ)– Ki (кюрі), 1 Кі = 3.7^.10¹⁰Бк; питомі одиниці активності ІВ: Кі/л, Кі/кг, Кі/км².

2) Експозиційна доза Х: Х=dQ/dm, Кл/кг (3.2).

Це кількість зарядів одного знаку на одиницю маси повітря. Використовують і інші одиниці – Р (рентген), не за системою СІ. 1Р=2.58^.10^-4 Кл/кг. На робочому місці:

; Р (3.3).

А, мКі; К_g – g-стала ізотопу, Р^.см²/год^.мКі; відповідно дорівнює: 14.11; 1.16; 0.091; 19; t – час, год, R – відстань робочого місця від джерела ІВ, см.

3) Поглинена доза – D (для характеристики біологічної дії ІB на організм):

D=dE/dm, Дж/кг (3.4)

1 Дж/кг = 1 Гр (грей), 1 рад=10^-2 Гр, 1 мР=0.88 рада.

4) Коефіцієнтом якості ІB – Q:

Qγ, рентг., β, =1, Q (E<20 кеВ) =3, Q (< 10 МеВ)=10. Qα=20.

Тобто найбільш небезпечні за біологічною дією – α частинки.

5) Еквівалентна доза – H (для оцінки радіаційної небезпеки постійно діючого ІВ): H= D^.Q, Дж/кг (Зв – зіверт); (3.5)

 

для a–випромінювання: H=D^.Q^. К_р (3.6)

К_р=5 (коефіцієнт розподілу)

1 Дж/кг=1 3в=100 бер (біологічний еквівалент рентгену), 1 бер=1.14 мР.

6) Потужність дози: експозиційної (Р/с, мкР/год), поглиненої (Гр/с), еквівалентної (Зв/рік) і т.і.

Нормування ІВ (НРБУ-97, ОСПУ-2001) проводять за критичними (найбільш чутливими) органами людини І-ІІІ, та з урахуванням груп (категорій) населення (табл. 3.1): A (безпосередньо працюють з джерелом ІB), Б (непряме відношення до ІB: працівники бухгалтерії, або ті, що живуть біля підприємств з джерелом ІB і т.і.), В – інше населення, для якого рахується, що на нього не повинно діяти ІB техногенного походження (для В – не нормується ІB). Групи критичних органів:

І – все тіло, гонади, червоний кістковий мозок;

ІІ – м’язи, щитовидна залоза, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик ока та інші органи, що не відносяться до І та ІІІ груп;

ІІІ – шкіра, кісткова тканина, всі кінцівки.

 

Таблиця 3.1 – Гранично допустимі еквівалентні дози опромінення, Зв/рік

Група критичних органів	Категорія
А	Б
І	0,05	0,005
ІІ	0,15	0,015
ІІІ	0,30	0,03

 

Захист:1)відстанню r= (3.7)

2)часом t=120^.r²/m (3.8)

3)кількістю m=120^.r²/t (3.9)

m – активність джерела, мг-екв. Ra; r – відстань від джерела, м; t – час роботи за тиждень, год.

4)захисні екрани К=Р/Р_доп (3.10)

Р – потужність дози, мР/год; К – коефіцієнт кратності послаблення.

За К і енергією випромінювання Е, еВ, знаходять за табл. товщину d екрану із Pb, W. Якщо екран з іншого Ме, то d_x розраховують за формулою: d_x^.ρ_x=d_Pb^.ρ_Pb. (3.11)

Для рентгенівського випромінювання (РВ): K=I_a/R^2.P (3.12)

I – сила струму, мА, R – відстань від джерела, м; Р, мР/год (рівень РВ).

За К і напругою за табл. знаходять товщину екрану із свинцю (d_Pb=0.1…13.7мм) [10].

5) Дистанційне управління, використання роботів.

6) Використання радіопротекторів – медичні засоби, що знижують чи виключають негативний вплив ІВ.