Ионизирующим называют излучение, которое при взаимодействии с веществом вызывает ионизацию составляющих его атомов и молекул, то есть превращает нейтральные атомы и молекулы в ионы.
Радиоактивные α -, β - γ -излучения имеют огромное влияние на живые организмы. Попадая в любое вещество, радиоактивное излучение передает ей энергию. В результате поглощения этой энергии некоторые атомы и молекулы вещества ионизируются, вследствие чего изменяется их химическая активность. Жизнедеятельность любого организма забезпечуэться химическими реакциями, что происходят в его клетках, поэтому радиоактивное излучение приводит к нарушению функций почти всех органов.
Чем больше поглощенная веществом энергия измерения, тем большее влияние этого излучения на вещество.
Поглощенная доза — это физическая величина, которая численно равняется энергии ионизирующего излучения, поглощенный веществом единичной массы.
Поглощенную дозу ионизирующего излучения обозначают символом D и считается по формуле:
|
|
D = E/ m,
где Е- энергия ионизирующего излучения, переданная веществу массой m.
Единица поглощенной дозы ионизирующего излучения в СИ — грей (1Гр=1Дж/кг). Свое название эта единица получила в честь английского физика Л. Грея.
1 Гр — это такая поглощенная доза ионизирующего излучения, при которой вещество массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения, что равняется 1 Дж.
На практике часто используют внесистемную единицу поглощенной дозы — рад (ее название происходит от английской аббревиатуры: rad — radiation absorbed dose — поглащенная доза радиации). Эти единицы связаны между собой соотношением: 1 грей =100 рад.
Биологическое влияние разных видов излучения на живые организмы есть неодинаковыми при одинаковой поглощенной дозе. Например, с одинаковой энергией α -излучение более безопасное чем, β — или γ -излучение. Учитывая указанное ученые ввели специальную физическую величину для характеристики биологического воздействия поглащенной дозы — эквивалентную дозу ионизирующего излучения. Ее обозначают символом Dэ.
Эквивалентная доза ионизирующего излучения равняется поглощенной дозе D, умноженной на коэффициент качества К:
Dэ= К*D.
Коэффициент качества К не одинаков для разных излучений. Единица эквивалентной дозы ионизирующего излучения в СИ — зиверт (Зв). Эту единицу названо в честь шведского ученного Р.-М. Зиверта. Существует так же внесистемная единица — бэр: 1 бэр=0,01 Зв.
Физическое действие любого ионизирующего излучения на вещество связана прежде всего с ионизацией атомов и молекул. Поэтому кроме поглощенной дозы, что характеризует энергию излучения, существует физическая величина, которая определяется ионизационным действием излучения. Эту величину называют экспозиционной дозой ионизирующего излучения.
|
|
Экспозиционная доза ионизирующего излучения (Dэксп) определяется зарядом ионов(того или иного знака), что возникают под действием излучения в 1 кг сугохо воздуха:
Dэксп=q/m,
где q — заряд ионов, что возникают под действием излучения в сухом воздухе массой m. В СИ экспозиционную дозу ионизирующего излучения измеряют в кулонах на килограмм (Кл/кг).
1(Кл/кг) — это экспозиционная доза ионизирующего излучения, по которой суммарный заряд всех ионов одного знака, что образовалось в 1 кг сухого воздуха, равняется 1 Кл.
На практике чаще используют внесистемную единицу экспозиционной дозы — рентген (Р), названую в честь немецкого физика В. Рентгена: 1Р=2,58*10 Кл/кг.
Понятно, что доза ионизирующего излучения зависит от времени облучения: чем больше время облучения, тем больше доза излучения. Доза излучения накапливается со временем.
Отношение дозы ионизирующего излучения (D) ко времени облучения (t) называют мощностью дозы (PD) ионизирующего излучения:
PD= D/t.
Единица мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения — грей на секунду (Гр/с); единица мощности экспозиционной дозы ионизирующего излучения — рентген на секунду (Р/с); единица мощности эквивалентной дозы ионизирующего излучения зиверт на секунду (Зв/с).
исследования показали, что повреждения организмов, обусловлены воздействием радиации, имеют ряд особенностей.
Во-первых, глубокие нарушения жизнеобеспечивальных функций огранизма вызывает даже небольшое количество поглощенной энергии. Объясняется это тем, что энергия излучения попадает в особо чувствительную,,мишень'' – клетку. А наиболее чувствительными к радиации те клетки, что быстро делятся. Первым чувствует действие радиоактивного излучения костный мозг, вследствие чего разрушается процес кроветворения.
Во-вторых, разные типы организмов имеют разную чувствительность к тому или иному радиоактивному излучению. Самыми стойкими являются одноклеточные.
В третьих, последствия влияния одинаковой поглощенной дозы излучения зависит от возраста организма.
Перечисленные особенности касается внешнего облучения. Но для высших животных и человека опасным есть и внутреннее облучение, радионуклиды в организм погут попасть, например, с едой. Повышенная опасность внутреннего облучения обусловлена несколькими причинами.
Во первых, некоторые радионуклиды способны выборочно накопляться в отдельных органах. Например, 30% йода накапливается в щитовидной железе, масса которой составляет 0,03% массы тела человека. Радиоактивный Йод, таким образом, всю свою энергию отдает небольшому объему тканей.
Во вторых, внутреннее облучение длительное: радионуклид, который попал в организм, не сразу выводится из него, а перетерпевает череду радиоактивных изменений в середине организма. Радиоактивное излучение, которое возникает при этом, оказывает разрушительную силу, ионизирующие молекулы и тем самым изменяя их биохимическую активность.
Для измерения дозы ионизирующего излучения и ее мощность используют дозиметры. Основной составляющей любого дозиметра есть детектор — устройство, что служит для регистрации ионизирующего излучения. В зависимости от типа детектора различают ионизационный, люминесцентный и другие виды дозиметров. Так, в ионизационных дозиметрах детектором является счетчик Гейгера-Мюллера, действие которого основывается на свойстве радиоактивного излучения значительно увеличивать проводимость газов.
Датчик счетчика Гейгера-Мюллера представляет собой стеклянный цилиндр, который обычно заполняют разряженным инертным газам. Стенки цилиндра покрыты металической пластинкой, которая является катодом. В середине цилиндра натянуто металлический провод — анод. Между проводом и стенками цилиндра существует электрическое поле.
|
|
Когда радиоактивное излучение попадает в середину цилиндра, происходит ионизация атомов газа. Свободные электроны и ионы, что возникают вследствие ионизации, разгоняются электрическим полем и после ударов об нейтральные атомы разбивают их на электроны и ионы. В результате в объеме цилиндра количество электронов и ионов лавиноподобно возрастает. Под действием электрического поля электроны направляются к проводу — через круг проходит импульс тока, который усиливается и передается приймач. Если принимателем, является, например, динамик, то с устройства звучит характерное клацанье: чем сильней радиоактивное излучение, тем чаще клацанье. Обычно принимателем служит цифровое измерительное устройство. В таком случае на дисплее дозиметра появляется числовое значение дозы ионизирующего излучения.
Независимо от того, в какой точке Земли живет человек, он постоянно находится под воздействием радиации, потому что в любой местности всегда есть определенный радиационный фон.
Радиационный фон — ионизирующее излучение земного и космического происхождения.
Радиационный фон Земли состоит из нескольких компонентов. Это космическое излучение; излучение природных радионуклидов, которые находятся в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды; излучение неприродных радиоактивных изотопов. Излучение природных радионуклидов и космическое излучение создают природный радиационный фон.
В результате деятельности человека природный радиационный фон значительно увеличился — произошло техногенное повышение природного радиационного фона. Пример такой деятельности человека — добыча полезных ископаемых (угля, минеральных удобрений, серовины для строительных материалов и т.д.), которые имеют повышенное количество радионуклидов уранового и ториевого рядов. Так, повышенное содержание природных радиоактивных изотопов есть в граните. А дальше строим цепь. Гранитная щебенка составляющая бетона, из которого строят дома. Значит, повышенный радиационный фон следует искать в первую очередь в середине домов из бетона, особенно в закрытых помещениях, которые не проветриваются (например, концентрация радона в закрытых помещениях в среднем в 8 раз выше, чем внешне).
|
|
Для основной массы населения наиболее опасные источники радиации — это совсем не те, о которых обычно говорят. Самую большую дозу человек получает от природных источников и во время медицинских обследований. Радиация, связана с развитием атомной энергетики, составляет лишь малую часть радиации, что спричинена деятельностью человека.
Жизнь на Земле возникла и развивается в условиях постоянного действия радиации. Поэтому, скорее всего, природный радиационный фон не может сильно влиять на жизнь и здоровье человека. Современные исследования в сфере радиобиологии, доказали, что при дозах, которые соответствуют природному радиационному фону 1-2 мЗв в год, действие радиации безопасно для человека. Но даже небольшое повышение уровня радиации может вызвать генетические дефекты, возможно, проявятся у детей и внуков человека, что был облучен. При больших дозах радиация спричиняэ серьезное поражение тканей. Например, полученная на протяжении нескольких часов поглощенная доза ионизирующего излучения 1 Зв вызывает опасные изменения в крови, а доза 3-5 Зв в 50% случаев заканчиваются смертью.
Ученные считают, что уровень природного радиационного фона должно быть не выше чем 25 мкР/час. Если он ниже чем эта величина — отлично, если же выше — надо бити на сполохи искать причину.
Стоит обратить внимание и на еду. Для ее защиты население от внутреннего облучения радиоактивными веществами в Украине нормовую питомою активность радионуклидов Цезия-137 и Стронция-90, что имеются в продуктах питания и питьевой воде.