Іонізуючі випромінювання

Джерелами іонізуючих випромінювань в промисловості є установки рентгеноструктурного аналізу, високовольтні електровакуумні системи, радіаційні дефектоскопи, товщиноміри, густиноміри та ін.

2.8.1. Класифікація іонізуючих випромінювань. До іонізуючих відносяться корпускулярні випромінювання, що складаються з частинок з масою спокою, котрих відрізняється від нуля (альфа-, бета-частинки, нейтрони) та електромагнітні випромінювання (рентгенівське та гамма-випромінювання), котрі при взаємодії з речовинами можуть утворювати в них іони.

Альфа-випромінювання — це потік ядер гелію, що випромінюється речовиною при радіоактивному розпаді ядер з енергією, що не перевищує кількох мегаелектровольт (МеВ). Ці частинки мають високу іонізуючу та низьку проникну здатність.

Бета-частинки — це потік електронів та протонів. Проникна здатність (2,5 см в живих тканинах і в повітрі — до 18 м) бета-частинок вища, а іонізуюча — нижча, ніж у альфа-частинок.

Нейтрони викликають, іонізацію речовини та вторинне випромінювання, яке складається із заряджених частинок і гамма-квантів. Проникна здатність залежить від енергії та від складу речовин, що взаємодіють.

Гамма-випромінювання — це електромагнітне (фотонне) випромінювання з великою проникною і малою іонізуючою здатністю з енергією 0,001—3 МеВ.

Рентгенівське випромінювання — випромінювання, яке виникає в середовищі, котре оточує джерело бета-випромінювання, в прискорювачах електронів і є сукупністю гальмівного та характеристичного випромінювань, енергія фотонів котрих не перевищує 1 МеВ. Характеристичним називають фотонне випромінювання з дискретним спектром, що виникає при зміні енергетичного стану атома.

Гальмівне випромінювання — це фотонне випромінювання з неперервним спектром, котре виникає при зміні кінетичної енергії заряджених частинок.

Активність А радіоактивної речовини - це кількість спонтанних ядерних перетворень dN в цій речовині за малий проміжок часу dt, поділене на цей проміжок:

(2.12)

Одиницею вимірювання активності є беккерель (Бк). 1 Бк - одне ядерне перетворення за секунду. Кюрі (Кі) - спеціальна одиниця активності: 1 Кі= 3,7х10¹⁰ Бк.

Ступінь іонізації оцінюється за експозиційною дозою рентгенівського або гамма-випромінювання.

Експозиційною дозою називається повний заряд dQ іонів одного знака, що виникають в повітрі при повному гальмуванні всіх вторинних електронів, котрі були утворені фотонами в малому об'ємі повітря, поділений на масу повітря dm в цьому об'ємі:

(2.13)

Одиницею вимірювання експозиційної дози є кулон на кілограм (Кл/кг). Позасистемна одиниця - рентген (Р): 1 Р=2,58x10⁴ Кл/кг.

Поглинута доза D - це середня енергія , що передається випромінюванням речовині в деякому елементарному об'ємі, поділена на масу речовини в цьому об'ємі:

(2.14)

Одиниця поглинутої дози грей (Гр), рівна 1 Дж/кг. Позасистемна одиниця - рад; 1 рад=0,01 Гр.

В зв'язку з тим, що однакова поглинута доза різних видів випромінювання викликає в організмі різний біологічний ефект, введене поняття еквівалентної дози Н, котра дозволяє визначати радіаційну небезпеку впливу випромінювання довільного складу і визначається за формулою:

H=D∙KЯ

(2.15)

де К_Я — безрозмірний коефіцієнт якості.

Одиницею вимірювання еквівалентної дози є зиверт (Зв); 1 Зв = 100 бер [3] (біологічний еквівалент рада) — спеціальна одиниця еквівалентної дози.

2.8.2. Вплив іонізуючих випромінювань на організм людини. Ступінь біологічного впливу іонізуючого випромінювання залежить від поглинання живою тканиною енергії та іонізації молекул, що виникає при цьому.

Під час іонізації в організмі виникає збудження молекул клітин. Це зумовлює розрив молекулярних зв'язків та утворення нових хімічних зв'язків, невластивих здоровій тканині. Під впливом іонізуючого випромінювання в організмі порушуються функції кровотворних органів, зростає крихкість та проникність судин, порушується діяльність

шлунково-кишкового тракту, знижується опірність організму, він виснажується. Нормальні клітини перероджуються в злоякісні, виникають лейкози, променева хвороба.

Одноразове опромінення дозою 25—50 бер зумовлює зворотні зміни крові. При 80—120 бер з'являються початкові ознаки променевої хвороби. Гостра променева хвороба виникає при дозі опромінення 270—300 бер.

Опромінення може бути внутрішнім, при проникненні радіоактивного ізотопа всередину організму, та зовнішнім; загальним (опромінення всього організму) та місцевим; хронічним (при дії протягом тривалого часу) та гострим (одноразовий, короткочасний вплив).

2.8.3. Нормування іонізуючих випромінювань. Допустимі рівні іонізуючого випромінювання регламентуються „Нормами радіаційної безпеки НРБ 76/87" та „Основними санітарними правилами роботи з радіоактивними речовинами та іншими джерелами іонізуючого випромінювання" ОСП 72/87.

Згідно з цими нормативними документами опромінювані особи поділяються на наступні категорії:

А - персонал - особи, котрі постійно або тимчасово працюють з джерелами

іонізуючого випромінювання;

Б - обмежена частина населення - особи, що не працюють безпосередньо з джерелами випромінювань, але за умовами проживання або розташування робочих місць можуть підлягати опроміненню;

В - населення області, країни.

За ступенем зниження чутливості до іонізуючого випромінювання встановлено 3 групи критичних органів, опромінення котрих спричиняє найбільший збиток здоров'ю:

I - все тіло, гонади та червоний кістковий мозок;

II - щитовидна залоза, м'язи, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик очей;

III - шкіра, кістки, передпліччя, литки, стопи.

Дози опромінення наведено в табл. 2.7.

Таблиця 2.7