Навігація
Головна
 
Головна arrow БЖД arrow Безпека життєдіяльності
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Іонізуючі (радіаційні) впливу

Наступною групою негативних факторів техносфери є небезпечні іонізуючі (радіаційні) впливи, обумовлені процесами ядерного поділу важких радіоактивних елементів трансуранового ряду і численних радіоактивних ізотопів, а також прирівняні до них види ЕМІ високої проникності, викликають подібні іонізуючі ефекти в біологічних тканинах живих організмів. Сам термін "радіоактивність" припускає мимовільні ядерні перетворення з виділенням ядер гелію, нейтронів або "жорсткого" випромінювання.

У число хімічних елементів і їх ізотопів, що мають властивість радіоактивності, крім урану, радію і полонію, входять в порядку зростання атомного номера в періодичній системі Д.І. Менделєєва кобальт, технецій, цезій, прометий, радон, актиній, торій, нептуній, плутоній тощо. (Всього близько 50 природних і понад 1000 штучних ізотопів).

Відповідно до існуючої класифікації іонізуючі (радіаційні) впливу поділяють на такі основні види: альфа-випромінювання; бета-випромінювання; нейтронне випромінювання; гамма-випромінювання; рентгенівське випромінювання. Перші три види впливів відносяться до категорії корпускулярних випромінювань, а два останніх - до категорії електромагнітних випромінювань.

Альфа-випромінювання являє собою випромінювання ядер атомів гелію, утворених у ході ядерних перетворень важких радіоактивних ізотопів. Незважаючи на порівняно високу початкову швидкість випромінювання альфа-частинок, що досягає понад 20000 км / с, відстань їх вільного пробігу в повітрі не перевищує декількох сантиметрів, а у водному середовищі і біологічних тканинах воно обмежене десятками мікрон. Однак іонізуюча здатність альфа-частинок величезна, і в повітрі кожен сантиметр їх пробігу призводить до утворення декількох тисяч електрично заряджених іонів.

Бета-вивчення утворюють легкі елементарні частинки - електрони, позитрони, що виникають при радіоактивному бета-розпаді ядер атомів, обумовленому так званим слабкою взаємодією. Швидкість бета-частинок близька до швидкості світла, а їх іонізуючий ефект виражений досить незначно. Довжина вільного пробігу цих частинок досягає в повітрі 18 м, а в тканинах організму - 2,5 см. Достатньою захистом від бета-випромінювання може служити лист алюмінію товщиною 4 мм.

Нейтронне вивчення утворено важкими частинками - нейтронами, входять до складу ядер атомів і звільняються в ході ядерних реакцій поділу. Залежно від початкової енергії частинок розрізняють: повільні нейтрони малих енергій (в тому числі і теплові нейтрони, складові основу роботи ядерних реакторів); нейтрони проміжних енергій; швидкі нейтрони високих енергій.

Початкова швидкість руху навіть повільних нейтронів досить висока - до 2,2 км / с, а їх проникаюча здатність значно більше, ніж у альфа- і бета-частинок, і становить близько 120 м в повітрі і до 10 см в біологічних тканинах. Саме ця обставина робить нейтронне випромінювання дуже небезпечним для живих організмів, приводячи до багатофакторним пошкоджень клітинних структур, порушення генетичних властивостей, розвитку злоякісних пухлин і наростаючому зміни складу крові (лейкемії). Для забезпечення безпеки обслуговуючого персоналу атомних електростанцій (АЕС) робочі зони ядерних реакторів, де використовується енергія нейтронів, оточені потужною бетонно-свинцевою захисною оболонкою, покликаної затримувати небезпечні радіаційні випромінювання. Будь-які випадки розгерметизації систем теплообміну ядерних реакторів, витоку робочої речовини та інші пригоди або аварії на АЕС стають предметом вивчення спеціального Міжнародного агентства з атомної енергії (МАГАТЕ) - International Atomic Energy Agency (IAEA), яке дозволяє робити висновки про ступінь нанесеного збитку.

Гамма-випромінювання є результатом ядерних перетворень або взаємодії елементарних частинок і являє собою "жорстке" сверхкоротковолновое випромінювання з довжиною хвилі менше 1 нм, що володіє властивостями гамма-квантів зі світловою швидкістю поширення і надзвичайно високу проникаючу здатність. Рентгенівське випромінювання, назване так на честь відкрив його в 1895 р німецького фізика В.К. Рентгена (1845-1923), хоча і володіє за своїми наслідками іонізуючим впливом, виникає не внаслідок радіоактивних перетворень, а в результаті "вибивання" прискореним потоком електронів під дією надвисокої напруги (100 кВ і вище) з позитивно зарядженого анода квантів електромагнітного поля з довжиною хвилі від 10-7 до 10-12 м. Перекриваючи в спектрі електромагнітного поля область гамма-випромінювання, рентгенівське випромінювання також має високу проникаючу здатність і долає сталевий лист товщиною 80 мм або легкі сплави товщиною 250 мм, що дозволяє використовувати його в рентгенодефектоскопії (для виявлення дефектів зварних з'єднань) і рентгенодіагностиці (для виявлення переломів кісток і пошкоджень внутрішніх органів людини і тварин).

Основний механізм впливу різноманітних іонізуючих випромінювань на будь-які біологічні тканини обумовлений високою енергією її носіїв і прямим попаданням високоенергетичних елементарних частинок в складні молекули ДНК клітинних структур з їх пошкодженням або розривом. Відновлювальна здатність організму по відношенню до таких пошкоджень дуже обмежена. Це веде, з одного боку, до серйозних порушень процесів функціонування і клітинного синтезу самого біологічного організму, а з іншого боку, у разі пошкодження ДНК статевих клітин - до спадкових мутацій наступних поколінь.

Ще один вид ефектів, викликаних в біологічних тканинах радіаційними впливами, обумовлений самим іонізуючим характером високоенергетичних корпускулярних і електромагнітних випромінювань по відношенню до речовин клітинних і міжклітинних структур. Передусім це належить до з'єднань на основі води, яка піддається під дією іонізуючих впливів так званому радіолізу, заключающемуся в освіті радикалів водню і гідроксильної групи.

У свою чергу, утворилися вільні радикали, володіючи високою хімічною активністю, не тільки призводять до формування молекул негативних для організму сполук (типу перекису водню Н702), але і вступають в численні хімічні реакції з білковими структурами і ферментами, порушуючи весь хід внутрішніх біохімічних процесів. Як наслідок, сповільнюється або повністю припиняється клітинна активність, змінюються функції і клітинна структура систем організму.

Інакше кажучи, породжені іонізуючими впливами вільні радикали викликають свого роду лавиноподібне залучення в хімічні реакції величезного числа біологічних молекул, навіть не зазнали первісним негативній дії радіації.

Важлива особливість іонізуючих впливів пов'язана з фактором часу, який проявляється, по-перше, у кількості радіації, отриманої організмом одноразово або за якийсь певний часовий період, а по-друге, в розтягнутості негативних наслідків для організму таких радіаційних впливів не тільки на довгі роки, але часто і на все життя людини. У разі передачі організмом змінених біологічних ознак у спадщину в круговорот віддалених за часом наслідків радіаційного впливу виявляються втягнутими і нащадки людини, яка зазнала колись іонізуючого опромінення.

Незважаючи на різну ступінь небезпеки ураження іонізуючими впливами різних систем організму, найбільшою чутливістю по відношенню до радіації в людини володіють лімфоїдна тканина, кістковий мозок, гонади (статеві залози), органи зору, слизові оболонки, шкіра, легені, щитовидна залоза, органи травлення.

Всі макропоследствія радіаційних уражень для здоров'я людини поділяються клінічною медициною на дві основні групи:

  • • детерміновані порогові ефекти у вигляді променевої хвороби, променевих опіків, променевої катаракти, променевого безпліддя і т.д .;
  • • стохастичні безпорогові ефекти у вигляді злоякісних пухлин, спадкових хвороб, лейкозу і т.д.

У першому випадку (при гострих променевих ураженнях) можна поставити у взаємозв'язок кількість отриманої організмом енергії іонізуючих впливів і цілком певний характер виникає в результаті цього захворювання. У другому випадку доводиться враховувати лише можливу вірогідність виникнення того чи іншого наслідки для здоров'я людини, яке ніяк не пов'язане з існуванням якого-небудь порогового значення негативного іонізуючого впливу. На жаль, це означає, що навіть незначні рівні радіації, наприклад природного характеру, можуть бути реальною причиною, хоча теоретично і малоймовірною, виникнення у людини злоякісних пухлин або спадкових відхилень. І навпаки, навіть великі рівні іонізуючих впливів, але обов'язково допорогових значень, можуть, хоча також з малою ймовірністю, не спричинити за собою ніяких негативних наслідків і хвороб, що, втім, спостерігається в досить рідкісних випадках.

З кількісної точки зору іонізуючі впливу на організм людини прийнято оцінювати величиною поглиненої дози випромінювання (Dп), відповідної відношенню енергії (E і), якою володіє іонізуюче випромінювання, що проходить через деякий обсяг, і яка передана речовині масою т, що знаходиться в цьому обсязі:

Одиницею виміру поглиненої дози випромінювання, прийнятої в Міжнародній системі одиниць (СІ), служить грей (Гр), рівний відношенню Дж / кг. Про значимість цієї величини свідчить хоча б той факт, що гострі променеві ураження можуть розвиватися навіть при одноразовому опроміненні всього організму людини іонізуючим гамма-впливом з поглиненою дозою випромінювання понад 0,25 Гр.

При дозах 1,5-2,0 Гр променева хвороба протікає ще без настання смертельного результату, але вже при поглиненої дози випромінювання 2,5-4,0 Гр смертельний результат спостерігається в 20% випадків через кілька тижнів після іонізуючого впливу на організм людини. Характерними ознаками хронічної променевої хвороби є зміни формули крові, порушення функцій імунної та нервової систем, підшкірні крововиливи і ураження шкіри, погіршення зору. Поглинена доза випромінювання більше 6 Гр виявляється напевно смертельною для ураженого радіацією людини без використання спеціального комплексного лікування.

Особливо небезпечним є внутрішнє радіоактивне опромінення, пов'язане з потраплянням всередину людини радіоактивних речовин разом з повітрям або через травний тракт разом з водою і їжею. Накопичення радіоактивних ізотопів йоду, радію, стронцію, цезію, плутонію в тканинах організму призводить до їх атрофії і зростанню пухлин.

Для характеристики якості іонізуючого випромінювання з погляду його небезпеки для людини введена спеціальна величина, звана еквівалентною дозою (HR), яка розраховується наступним чином:

де W R - безрозмірний ваговий коефіцієнт, що залежить від виду іонізуючого впливу (дорівнює: 1 - для бета- і гамма-випромінювання; 10 - для протонів і нейтронів з енергією менше 10 МеВ; 20 - для альфа-випромінювання і осколків важких ядер).

Вимірюється еквівалентна доза в спеціальних одиницях, що одержали назву зіверт (Зв), які утворені тими ж основними компонентами, що і розглянутий вище грей (Гр) - Дж / кг.

Нарешті, ще однією досить часто використовуваною характеристикою іонізуючих впливів на людину з урахуванням віддалених наслідків опромінення є ефективна доза d е, що представляє собою суму творів еквівалентної дози (H R) радіації, отриманої за певний час, на відповідне значення коефіцієнта радіочутливості W Ti до неї окремих ( i -их) органів і тканин:

Значення цього безрозмірного коефіцієнта радіочутливості для окремих видів органів і тканин наступні: гонади - 0,2; кістковий мозок, легені, шлунок - 0,12; печінка, щитовидна залоза - 0,05.

Одиницею виміру зазначеної ефективної дози, так само як і для еквівалентної дози, є зіверт (Зв). Згідно зі встановленими нормами, ефективна доза для персоналу, що працює з іонізуючими випромінюваннями, не повинна перевищувати за період трудової діяльності +1000 мЗв, а для звичайного населення за все життя - 70 мЗв.

В якості основного нормативного документа по відношенню до іонізуючим (радіаційним) впливів виступають спеціальні Норми радіаційної безпеки (НРБ-99) прийняті в 1999 р і відносяться до категорії Санітарних правил.

У зазначеному документі виділяються такі основні групи осіб, в тій чи іншій мірі піддаються впливу радіації:

  • • персонал, який безпосередньо працює з техногенними джерелами іонізуючих випромінювань (група А) або, знаходиться за умовами роботи у сфері їх негативного впливу (група Б);
  • • населення, включаючи осіб з числа персоналу, поза сферою і умов його виробничої діяльності.

Для зазначених груп потенційно опромінюваних людей встановлені наступні класи нормативів забезпечення радіаційної безпеки:

  • • межі доз (ПД) іонізуючих впливів;
  • • допустимі рівні, що відповідають основним межам доз;
  • • контрольні рівні іонізуючих випромінювань.

Встановлено нормативні межі на один рік: індивідуального ризику техногенного радіаційного опромінення осіб з числа персоналу - 10-3; ризику опромінення для населення - 5-10-5; пренебрежимо ризику опромінення - 10-6.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук