Нормирование действия ионизирующего излучения способы защиты от радиоактивных лучей

Ионизирующее излучение, последствия для здоровья и защитные меры

Основные факты

• Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн или частиц.
• Люди подвергаются воздействию природных источников ионизирующего излучения, таких как почва, вода, растения, и воздействию искусственных источников, таких как рентгеновское излучение и медицинские устройства.
• Ионизирующее излучение имеет многочисленные полезные виды применения, в том числе в медицине, промышленности, сельском хозяйстве и в научных исследованиях.
• По мере расширения использования ионизирующего излучения увеличивается и потенциал опасностей для здоровья, если оно используется или ограничивается ненадлежащим образом.
• Острое воздействие на здоровье, такое как ожог кожи или острый лучевой синдром, может возникнуть, когда доза облучения превышает определенные уровни.
• Низкие дозы ионизирующего излучения могут увеличить риск более долгосрочных последствий, таких как рак.

Что такое ионизирующее излучение?

Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета или альфа). Спонтанный распад атомов называется радиоактивностью, а избыток возникающей при этом энергии является формой ионизирующего излучения. Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.

Все радионуклиды уникальным образом идентифицируются по виду испускаемого ими излучения, энергии излучения и периоду полураспада.

Активность, используемая в качестве показателя количества присутствующего радионуклида, выражается в единицах, называемых беккерелями (Бк): один беккерель — это один акт распада в секунду. Период полураспада — это время, необходимое для того, чтобы активность радионуклида в результате распада уменьшилась наполовину от его первоначальной величины. Период полураспада радиоактивного элемента — это время, в течение которого происходит распад половины его атомов. Оно может находиться в диапазоне от долей секунды до миллионов лет (например, период полураспада йода-131 составляет 8 дней, а период полураспада углерода-14 — 5730 лет).

Источники излучения

Люди каждый день подвергаются воздействию естественного и искусственного излучения. Естественное излучение происходит из многочисленных источников, включая более 60 естественным образом возникающих радиоактивных веществ в почве, воде и воздухе. Радон, естественным образом возникающий газ, образуется из горных пород, почвы и является главным источником естественного излучения. Ежедневно люди вдыхают и поглощают радионуклиды из воздуха, пищи и воды.

Люди подвергаются также воздействию естественного излучения из космических лучей, особенно на большой высоте. В среднем 80% ежегодной дозы, которую человек получает от фонового излучения, это естественно возникающие наземные и космические источники излучения. Уровни такого излучения варьируются в разных реогрфических зонах, и в некоторых районах уровень может быть в 200 раз выше, чем глобальная средняя величина.

На человека воздействует также излучение из искусственных источников — от производства ядерной энергии до медицинского использования радиационной диагностики или лечения. Сегодня самыми распространенными искусственными источниками ионизирующего излучения являются медицинские аппараты, как рентгеновские аппараты, и другие медицинские устройства.

Воздействие ионизирующего излучения

Воздействие излучения может быть внутренним или внешним и может происходить различными путями.

Внутренне воздействие ионизирующего излучения происходит, когда радионуклиды вдыхаются, поглощаются или иным образом попадают в кровообращение (например, в результате инъекции, ранения). Внутреннее воздействие прекращается, когда радионуклид выводится из организма либо самопроизвольно (с экскрементами), либо в результате лечения.

Внешнее радиоактивное заражение может возникнуть, когда радиоактивный материал в воздухе (пыль, жидкость, аэрозоли) оседает на кожу или одежду. Такой радиоактивный материал часто можно удалить с тела простым мытьем.

Воздействие ионизирующего излучения может также произойти в результате внешнего излучения из соответствующего внешнего источника (например, такое как воздействие радиации, излучаемой медицинским рентгеновским оборудованием). Внешнее облучение прекращается в том случае, когда источник излучения закрыт, или когда человек выходит за пределы поля излучения.

Люди могут подвергаться воздействию ионизирующего излучения в различных обстоятельствах: дома или в общественных местах (облучение в общественных местах), на своих рабочих местах (облучение на рабочем месте) или в медицинских учреждениях (пациенты, лица, осуществляющие уход, и добровольцы).

Воздействие ионизирующего излучения можно классифицировать по трем случаям воздействия.

Первый случай — это запланированное воздействие, которое обусловлено преднамеренным использованием и работой источников излучения в конкретных целях, например, в случае медицинского использования излучения для диагностики или лечения пациентов, или использование излучения в промышленности или в целях научных исследований.

Второй случай — это существующие источники воздействия, когда воздействие излучения уже существует и в случае которого необходимо принять соответствующие меры контроля, например, воздействие радона в жилых домах или на рабочих местах или воздействие фонового естественного излучения в условиях окружающей среды.

Последний случай — это воздействие в чрезвычайных ситуациях, обусловленных неожиданными событиями, предполагающими принятие оперативных мер, например, в случае ядерных происшествий или злоумышленных действий.

На медицинское использование излучения приходится 98% всей дозы облучения из всех искусственных источников; оно составляет 20% от общего воздействия на население. Ежегодно в мире проводится 3 600 миллионов радиологических обследований в целях диагностики, 37 миллионов процедур с использованием ядерных материалов и 7,5 миллиона процедур радиотерапии в лечебных целях.

Последствия ионизирующего излучения для здоровья

Радиационное повреждение тканей и/или органов зависит от полученной дозы облучения или поглощенной дозы, которая выражается в грэях (Гр).

Эффективная доза используется для измерения ионизирующего излучения с точки зрения его потенциала причинить вред. Зиверт (Зв) — единица эффективной дозы, в которой учитывается вид излучения и чувствительность ткани и органов. Она дает возможность измерить ионизирующее излучение с точки зрения потенциала нанесения вреда. Зв учитывает вид радиации и чувствительность органов и тканей.

Зв является очень большой единицей, поэтому более практично использовать меньшие единицы, такие как миллизиверт (мЗв) или микрозиверт (мкЗв). В одном мЗв содержится тысяча мкЗв, а тысяча мЗв составляют один Зв. Помимо количества радиации (дозы), часто полезно показать скорость выделения этой дозы, например мкЗв/час или мЗв/год.

Выше определенных пороговых значений облучение может нарушить функционирование тканей и/или органов и может вызвать острые реакции, такие как покраснение кожи, выпадение волос, радиационные ожоги или острый лучевой синдром. Эти реакции являются более сильными при более высоких дозах и более высокой мощности дозы. Например, пороговая доза острого лучевого синдрома составляет приблизительно 1 Зв (1000 мЗв).

Если доза является низкой и/или воздействует длительный период времени (низкая мощность дозы), обусловленный этим риск существенно снижается, поскольку в этом случае увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей. Тем не менее риск долгосрочных последствий, таких как рак, который может проявиться через годы и даже десятилетия, существует. Воздействия этого типа проявляются не всегда, однако их вероятность пропорциональна дозе облучения. Этот риск выше в случае детей и подростков, так как они намного более чувствительны к воздействию радиации, чем взрослые.

Эпидемиологические исследования в группах населения, подвергшихся облучению, например людей, выживших после взрыва атомной бомбы, или пациентов радиотерапии, показали значительное увеличение вероятности рака при дозах выше 100 мЗв. В ряде случаев более поздние эпидемиологические исследования на людях, которые подвергались воздействию в детском возрасте в медицинских целях (КТ в детском возрасте), позволяют сделать вывод о том, что вероятность рака может повышаться даже при более низких дозах (в диапазоне 50-100 мЗв).

Дородовое воздействие ионизирующего излучения может вызвать повреждение мозга плода при сильной дозе, превышающей 100 мЗв между 8 и 15 неделей беременности и 200 мЗв между 16 и 25 неделей беременности. Исследования на людях показали, что до 8 недели или после 25 недели беременности связанный с облучением риск для развития мозга плода отсутствует. Эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что риск развития рака у плода после воздействия облучения аналогичен риску после воздействия облучения в раннем детском возрасте.

Деятельность ВОЗ

ВОЗ разработала радиационную программу защиты пациентов, работников и общественности от опасности воздействия радиации на здоровье в планируемых, существующих и чрезвычайных случаях воздействия. Эта программа, которая сосредоточена на аспектах общественного здравоохранения, охватывает деятельность, связанную с оценкой риска облучения, его устранением и информированием о нем.

В соответствии с основной функцией, касающейся «установления норм и стандартов, содействия в их соблюдении и соответствующего контроля» ВОЗ сотрудничает с 7 другими международными организациями в целях пересмотра и обновления международных стандартов базовой безопасности, связанной с радиацией (СББ). ВОЗ приняла новые международные СББ в 2012 году и в настоящее время проводит работу по оказанию поддержки в осуществлении СББ в своих государствах-членах.

Источник

Ионизирующие излучения. Нормирование и защита

Ионизирующие излучения (ИИ)— излучения, которые при взаимодействии с веществом вызывают его ионизацию, т.е. обра­зование заряженных атомов или радикалов (ионов).

Источники ИИ широко применятся для дефектоскопии металлов, контроля качества сварных швов, в контрольно-измерительных при­борах (уровнемеры), для борьбы со статическим электричеством, а также в атомной энергетике, медицине и др.

Контакт с ИИ представляет серьезную опасность для человека, и для сни-жения этой опасности до допустимых уровней требуется применение специальных технических и организационных мер.

4.7.1. Виды ионизирующих излучений

Альфа — частицы представляют собой положительно заряжен­ные ядра ато-мов гелия. Эти частицы испускаются при радиоак­тивном распаде некоторых элементов с большим атомным номе­ром, в основном трансурановых элементов с атомными номерами более 92. Альфа-частицы распространяются в средах прямоли­нейно со скоростью около 20 тыс. км/с, создавая на своем пути иони-зацию большой плотности.

Бета — частицы — это поток электронов или позитронов, обла­дающий боль-шей проникающей и меньшей ионизирующей спо­собностью, чем альфа-частицы. Они возникают в ядрах атомов при радиоактивном распаде и сразу излучаются со скоростью, близкой к скорости света.

Рентгеновское излучение — это электромагнитное излучение высокой частоты и с короткой длиной волны, возникающее при бомбардировке вещества потоком электронов. Важнейшее свой­ство рентгеновского излучения — его большая проникающая спо­собность. Рентгеновские лучи могут возникать в рентгеновских трубках, электронных микроскопах, мощных генераторах, вы­прямительных лампах, электронно-лучевых трубках и др.

Гамма-излучение относится к электромагнитному излучению и представляет собой поток квантов энергии, распространяющих­ся со скоростью света. Гамма-излучение свободно проходит чрез тело человека и другие материалы, не сопровождаясь заметным ослаблением, и может создавать вторичное и рассеянное излуче­ние в средах, через которые проходит.

Нейтронное излучение — это поток нейтральных частиц, кото­рые вылетают из ядер атомов при некоторых ядерных реакциях, в частности при делении ядер урана и плутония. Отличительная особенность нейтронного излучения — способность превращать атомы стабильных элементов в радиоактивные изотопы, что рез­ко повышает опасность нейтронного облучения.

Альфа-, бета-частицы и нейтронные излучения имеют корпус­кулярную природу (поток частиц), а гамма-излучение и рентгенов­ское излучение — волновую природу (электромагнитные волны).

4.7.2. Единицы активности и дозы ионизирующих излучений

Активность (А) радиоактивного вещества — это число спон­танных (самопроизвольных) ядерных превращений (dN) в едини­цу времени (dt) (скорость превращения):

Единица активности — беккерель (Бк). 1 Бк равен одному ядерному превра-щению в секунду.

Активность чаще выражают в несистемных единицах кюри (Ки):

1Ки = 3,7 • 10 10 Бк

Основным параметром, характеризующим поражающее дей­ствие проникающей радиации, является доза излучения, т.е. ко­личество энергии ионизирующих излучений, поглощенной еди­ницей массы облучаемой среды. Различают дозу излучения в воздухе (экспозиционную дозу) и поглощенную дозу.

Для характеристики источника излучения по эффекту ионизации используют экспозиционную дозу рентгеновского и гамма-излучения. Экспозиционная доза (X) — это отношение полного заряда (dQ) ионов одного знака, возникающих в сухом атмосфер­ном воздухе малого объема, к массе воздуха (dm) в этом объеме (кулон на килограмм):

В технике экспозиционную дозу выражают также в рентгенах (Р):

1Р = 2,58 • 10⁻ 4 Кл/кг.

Экспозиционная доза характеризует потенциальную опасность радиации при общем и равномерном облучении тела человека.

Биологическое действие ионизирующих излучений зависит от по­гло-щенной дозы.

Поглощенная доза излучения (D) — это отношение средней энергии (de), переданной излучением веществу в некотором элементарном объеме, к массе вещества ( dm ) в этом объеме:

Единица измерения поглощенной дозы называется грей (Гр):

Используется также единица измерения — рад.:

Величина поглощенной дозы зависит не только от свойств из­лучения, но и от свойств поглощающего вещества. Одинаковая доза различных видов излу-чения вызывает в живом организме различное биологическое действие. Для учета влияния на орга­низм человека различных видов излучения на различные органы вводят понятия «эквивалентная» и «эффективная» дозы.

Эквивалентная доза (Н) — это поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффи­циент для данного вида излучения, W_R:

где D_T,R — средняя поглощенная доза излучения R в органе или ткани Т; W_R — взвешивающий коэффициент для излучения, кото­рый принимается для:

• фотонов любых энергий — 1;

• электронов любых энергий — 1;

• нейтронов энергий менее 10 кэВ — 5;

• нейтронов энергий 10-100 кэВ- 10;

• нейтронов энергий 100-2000 кэВ — 20;

• нейтронов энергий 2-20 МэВ — 10;

• нейтронов энергий >20 МэВ — 5;

• альфа-частицы, осколки деления тяжелых ядер — 20.

Единица измерения эквивалентной дозы — зиверт (Зв):

Иногда используется бэр (биологический эквивалент рада):

Эффективная доза (Е) — это величина, используемая как мера риска воз-никновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувст­вительности. Она представляет собой сумму произведений экви­валентной дозы в органе (H_t,T) на соответствующий взвешиваю­щий коэффициент для данного органа или ткани (W_T):

где H_t,T — эквивалентная доза в ткани Т за время t; W_T — взвеши­вающий коэффициент для ткани Т, который принимается для:

• костного мозга (красного), легких, желудка — 0,12;

• печени, грудной и щитовидной железы, мочевого пузыря — 0,05;

• кожи и клеток костных поверхностей — 0,01;

• остальных органов и тканей — 0,05.

Эффективная доза измеряется в Зв.

4.7.3. Биологическое действие ионизирующих излучений

Существуют два вида воздействия радиоактивных частиц на живые объекты: внешнее облучение и внутренне (с вдыхаемым воздухом, пищей, проникновением через кожу).

Причины дейст­вия облучения на живые организмы:

1) разрыв молекулярных связей и изменение химической струк­туры различных соединений при ионизации живой ткани, что приводит к гибели клеток;

2) радиолиз воды, составляющей около 70% массы ткани, с об­разованием свободных радикалов, а также сильных окислителей — гидропероксида и пероксида водорода.

Продукты радиолиза весьма активны. Они вступают в хими­ческие реакции с молекулами тканей и, образуя новые соедине­ния, разрушают клетки. Изменение состава отдельных молекул клетки и ее гибель выводят из строя многие сотни и тысячи дру­гих молекул погибшей клетки, несмотря на то, что они не под­верглись излучению. Эта огромная, многократная поражающая способность является особенностью воздействия ионизирующего излучения на биологические объекты.

Ионизирующая радиация при воздействии на организм чело­века может вызвать два вида эффектов, которые клиническая ме­дицина называет болез-нями: детерминированные (определенные) пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая ка­таракта, лучевое бесплодие, аномалии в раз-витии плода) и сто­хастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злока-чест­венные опухоли, лейкозы, наследственные болезни и др.).

При воздействии на человека больших доз ИИ возможно воз­никновение лучевой болезни в острой или хронической форме.

Острая лучевая болезнь возникает при воздействии на челове­ка больших доз излучений за короткий промежуток времени и имеет 3 стадии:

1-я стадия (доза облучения 1-2 Зв, скрытый период 2-3 неде­ли) сопровож-дается симптомами, характерными и для других за­болеваний: слабость, голов-ные боли, нарушение сна. Исключение облучения и соответствующее лечение позволяют полностью восстановить здоровье;

2-я стадия (доза облучения 2-3 Зв, скрытый период — одна не­деля) характе-ризуется усилением болезненных ощущений, появлением сильных болей в области сердца, живота, тошноты, изжо­ги, кровотечений из носа, десен, изъязвлением слизистых оболо­чек носа и рта. Срок лечение 1,5-2 месяца;

3-я стадия (доза облучения 3-5 Зв) характеризуется необрати­мыми измене-ниями в организме через 3 — 7 ч и даже летальным исходом.

Доза более 5 Зв является смертельной.

Хроническая форма лучевой болезни развивается при систе­матическом облучении дозами, превышающими предельно до­пустимые.

Радиоактивные нуклиды, попавшие в организм с воздухом, пищей, через кожный покров, вызывают изменение состава кро­ви, поражение печени, селезенки, щитовидной железы. Накапли­ваясь в костной ткани, они приводят к ее перерождению, сустав­ным изменениям и атрофии фаланг. Результат их действия на органы дыхания — возникновение бронхопневмонии, рака легкого и бронхов. При воздействии на кожу начинается зуд и жжение, затем происходит выпадение волос, появляются мокнущие язвы ив итоге возникает рак кожи. Последствия облучения — лейкемия, злокачественные опухоли, лучевая катаракта, уродство, мертворождение, ускорение старения.

4.7.4. Нормирование ионизирующих излучений

Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). СП 2.6.1.758-99 распростра-няются на воздействия ионизирующих излучений:

· вусловиях нормальной эксплуатации техногенных источников из­лучения;

· в результате радиационной аварии;

· от природных ис­точников излучений;

· при медицинском облучении (табл. 4.11).

Нормы устанавливают на три группы лиц, подвергающихся об­лучению:

• группа А — персонал, работающий с техногенными источни­ками ионизирующих излучений;

• группа Б — персонал, по условиям работы находящийся в сфере возмож-ного действия источников ионизирующих излучений;

• население — остальная часть населения, т.е. все население, включая персонал предприятий вне сферы и условий производственной деятельности.

Средняя годовая эффективная доза равна 1 мЗв, или эффективная доза за период жизни (70 лет) — 70 мЗв.

Для женщин в возрасте до 45 лет, работающих с источниками ионизирующего излучения, вводятся дополнительные ограниче­ния: эквивалентная доза в коже нижней части живота не должна превышать за год 1/20 предела годового поступления для персо­нала. При установлении беременности женщина обязана инфор­мировать об этом администрацию и должна быть переведена на работу, не связанную с излучением, — на весь период беременно­сти и на весь период грудного вскармливания ребенка.

При ликвидации аварий с источниками ИИ планируемое по­вышенное облучение персонала возможно только в тех случаях, когда нет возможности принять меры, исключающие превыше­ние установленных пределов, и может быть оправдано лишь спа­сением жизни людей, предотвращением дальнейшего развития аварии и облучения большого числа людей. Планируемое повы­шенное облучение допускается только для мужчин старше 30 лет лишь при их добровольном письменном согласии после информирования о возможных дозах облучения при ликвидации аварии и риске для здоровья.

Планируемое повышенное облучение в дозе не более 100 мЗв в год допускается с разрешения территориальных органов Гос­санэпиднадзора, а облучение в дозе не более 200 мЗв в год — только с разрешения Госкомсан-эпиднадзора России.

Повышенное облучение не допускается:

• для работников, ранее уже получивших дозу 200 мЗв в год в ре­зультате аварии или планируемого повышенного облучения;

• для лиц, имеющих медицинские противопоказания.

При проведении профилактических медицинских рентгеноло­гических, а также научных обследований практически здоровых лиц, не имеющих меди-цинских противопоказаний, годовая эф­фективная доза облучения не должна превышать 1 мЗв.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник