Введение в радиационную медицину. Радиоактивность, закон радиоактивного распада. Дозиметрия и радиометрия. Радиационный фон земли. Уровни облучения населения от разных источников радиационного фона

Лекция N 1 для студентов ЛПФ 5 к.

1996/97 уч. г.

ВВЕДЕНИЕ В РАДИАЦИОННУЮ МЕДИЦИНУ.  РАДИОАКТИВНОСТЬ, ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА. ДОЗИМЕТРИЯ И РАДИОМЕТРИЯ.

РАДИАЦИОННЫЙ ФОН ЗЕМЛИ.  УРОВНИ ОБЛУЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ ОТ РАЗНЫХ

ИСТОЧНИКОВ РАДИАЦИОННОГО ФОНА.

Радиационная медицина - наука, изучающая особенности воздействия ионизирующего излучения на организм человека,  принципы лечения лучевых повреждений и профилактики возможных последствий облучения населения.

Радиационная медицина  изучает  широкий круг вопросов и тесно связана с радиобиологией (основа),  ядерной физикой и  биофизикой, биоорганической и биологической химией, клиническими дисциплинами.

Большим разделом радиационной медицины является радиационная гигиена, которая выделена как самостоятельная гигиеническая наука.

Мировая общественность проявляет серьезную  озабоченность  по поводу воздействия ионизирующих излучений на человека и окружающую среду. Были созданы следующие экспертные органы:

1.МКРЗ -  Международная  комиссия по радиологической защите,независимый неправительственный орган;  ее целью является установление основных  принципов  радиационной  защиты и публикация соответствующих рекомендаций.  Эти принципы  и  рекомендации  образуют основу для регулирования на национальном уровне вопросов облучения лиц, работающих с источниками излучений, и населения. Этим занимаются национальные комиссии по радиологической защите - НКРЗ.  В РБ

ее возглавляет Тернов В.Н.

2.МАГАТЭ (IAEA) - Международное аенство по атомной энергии, это международная межправительственная организация для осуществления сотрудничества в использовании ядерной энергии в мирных целях.

В настояще время ее членами являются 122 государства, в т.ч. и РБ.

Агенство оказывает  содействие  в  развитии ядерной инфраструктуры государств-членов путем передачи соответствующих данных, специальных знаний и технологии.  Значительная часть деятельности агенства посвящена развитию ядерной энергетики,  включая вопросы  ее  безопасности и обращения с отходами, и проверке того, что ядерная технология используется исключительно для мирных  целей.  В  середине

1994 г. была завершена работа над международной конвенцией о ядерной безопаности.  Конвенция регулирует безопасность  расположенных на суше гражданских атомных станций.

3.НКДАР ООН (UNSCEAR) - Научный комитет по  действию  атомной радиации образован Генеральной Асамблеей ООН в 1955 г. Он рпедназначен для сбора,  изучения и распространения информации по  наблюдавшимся уровням ионизирующео облучения и радиоактивности (естественной и  вызванной  человеком)  окружзающей  среды,  а  также  по последствиям такого облучения для человека и окружающей среды.

Термин ИИ используется для описания переноса через пространство энергии в виде электромагнитных волн либо  субатомных  частиц, способных вызвать  ионизацию вещества.  Если ИИ проходит через вещество, то энергия излучения передается этому веществу по мере образования возбужденных атомов или ионов.

Из определения ИИ видно,  что по природе они делятся на 2 основных вида:

- корпускулярные, напр.: альфа, бета;

- электромагнитные, напр.: гамма и рентгеновское.

Основой характеристики ИИ являются:

1)для корпускулярных излучений - заряд частицы,  ее масса,  а также энергия;

2)для электромагнитных излучений - энергия.

Эти параметры определяют особенности взаимодействия ИИ с  веществом  и  соответственно  степень и вероятность их повреждающего действия.

Характеристика основных видов излучения:

- альфа-частицы  (ядра гелия) - заряд +2,  масса 4,  Е - МэВ, обладают высокой ионизационной способностью,  имеют незначительную проникающую способность:  пробег в воздухе - см,  в  биологической ткани - мкм;

- бета-частицы - это электроны и позитроны, имеющие пренебрежимо малую массу и заряд либо -1, либо +1, энергия чаще измеряется в кэВ;  удельная плотность ионизации,  создаваемая бета-частицами, примерно в 1000 раз меньше,  чем у альфа-частиц  той  же  энергии;

проникающая способность у бета-частиц больше,  чем у альфа-частиц;

пробег в воздухе - м, в биологической ткани - см;

- нейтроны - масса 1, заряд 0, нейтрон может иметь энергию от

0.025 эВ до 300 и более МэВ. По энергии выделяют медленные и быстрые нейтроны,  граница между ними лежит примерно в области 1  МэВ.

Энергия нейтрона  определяет характер его взаимодействия с веществом;

- гамма-излучение образуется при ядерных превращениях, имеет длину волны  10^-10  -  10^-14  м;  обладает  высокой  проникающей способностью: в воздухе - до сотен м.

- рентгеновское излучение имеет длину волны  порядка  10^-9 10^-12 м.  Различают  характеристическое и тормозное рентгеновское излучение. Характеристическое образуется за счет изменения энергетического состояния  электрона  при  его переходе на энергетически более выгодную орбиталь. Тормозное излучение образуется при столкновении заряженных частиц с частицами вещества,  через которое они проходят.  Чем меньше длина волны,  тем выше энергия  излучения  и больше его проникающая способность.

Радиоактивность -  самопроизвольное  превращение  ядер  одних элементов в другие,  при котором ядро переходит в более устойчивое состояние. Процесс сопровождается испусканием ионизирующих излучений (корпускулярных, либо электромагнитных)

Единицы измерения радиоактивности:

Системная 1 Бк = 1 расп/сек

Традиционная - 1Ки = 3,7 * 10*10 Бк (Активность 1г Ra)

1 Бк = 2,703 * 10* -11 Ки

Из определения радиоактивности видно,  что процессы превращения ядер характеризуются:

1) способом выделения избыточной Е, которая отдается в виде альфаили бета-частиц, либо электромагнитного излучения;

2) вероятностью распада ядра за единицу времени.  Эта естественная статистическая величина называется постоянной распада.  Она не зависит от времени.

Закон радиоактивного распада, характеризует уменьшение числа радиоактивных ядер в процессе распада и описывается экспоненциальной кривой:

Он имеет следующее математическое выражение:

No - исходное количество радиоактивных ядер.

Nt - количество активных ядер, оставшихся спустя время распада t.

Суть: за  равные  промежутки  времени  происходит превращение равных долей активных атомов.

Постоянная распада  связана  с Т 1/2.  Т 1/2 - периодом полураспада называется время,  за  которое  число  радиоактивных  ядер уменьшается вдвое. После математических преобразований формула (1)

приобретает следующий вид:

Этой формулой пользуются для практических целей,  когда  дают рекомендации  о возможности использования загрязненных RN территорий, продуктов питания, воды и т.п.

Т.к. через  10 Т 1/2  остается практически чистая среда (т.е.

остается меньше 0,1% от исходного загрязнения).

Примеры:

I-131 - T 1/2 = 8 дней - 80 дней, цельное молоко местного производства запрещают использовать в течение 2-3 месяцев.

Cs-137 - Т 1/2 = 30,1 г

=  30  -  300 лет,

Sr-90 - Т 1/2 = 28,6 г т.е., земли, загрязненные Cs-137 и Sr -90 можно будет использовать спустя 300 лет после аварии на ЧАЭС.

Прежде, чем  разбирать типы превращения ядер,  вспомним,  что основной характеристикой атома является 2 числа:  массовое  число, равное сумме протонов и нейтронов ядра, и атомный номер в периодической системе элементов Менделеева, равный числу протонов в ядре, т.е. соответствующий заряду ядра. Любая частица, входящую в состав ядра, т. е. как протон, так и нейтрон, называется нуклоном. Изотопы - атомы с одним и тем  же  зарядом  ядра,  но  разным  массовым числом,  т.е.  они отличаются количеством нейтронов в ядре. Радионуклиды - ядра радиоактивных атомов, т.е. самопроизвольно распадающиеся ядра.  Различают естественные и искусственные радионуклиды.