Джерела радіаційного випромінювання

План

Вступ                                                                                                                             

І.      Радіація                                                                                                                             

1.1            Основні поняття й одиниці виміру                                         

ІІ.     Вплив радіації на організми                                                                     

ІІІ.   Джерела радіаційного випромінювання                                         

                      3.1 Природні джерела                                                                                                 

                      3.2 Джерела, створені людиною (техногенні)             

Висновок                                                                                                                             

Список використаної літератури                                                                                                 

Вступ

З давніх часів людина удосконалювала себе, як фізично, так і розумово, постійно створюючи й удосконалюючи знаряддя праці. Постійна недостача енергії змушувала людину шукати й знаходити нові джерела, впроваджувати їх не піклуючись про майбутнє. Таких прикладів безліч: паровий двигун спонукав людину до створення величезних фабрик, що за собою спричинило миттєве погіршення екології в містах. Іншим прикладом служить створення каскадів гідроелектростанцій, що затопили величезні території і змінили до невпізнання екосистему окремих районів. У пориві за відкриттями наприкінці XIX cт. двома вченими: Пьєром Кюрі і Марією Сладковською-Кюрі було відкрите явище радіоактивності. Саме це досягнення поставило існування всієї планети під загрозу. За 100 із зайвим років людина наробила стільки помилок, скільки не робила за усе своє існування. Давно вже пройшла Холодна війна, ми вже пережили Чорнобиль і багато засекречених аварій на полігонах, однак проблема радіаційної погрози нікуди не пішла і посій день служить головною загрозою біосфері.

Радіація відіграє величезну роль у розвитку цивілізації на даному історичному етапі. Завдяки явищу радіоактивності був зроблений істотний прорив в області медицини й у різних галузях промисловості, включаючи енергетику. Але одночасно з цим стали все більше виявлятися негативні сторони властивостей радіоактивних елементів: з'ясувалося, що вплив радіаційного випромінювання на організм може мати трагічні наслідки. Подібний факт не міг пройти повз увагу громадськості. І чим більше ставало відомо про дію радіації на людський організм і навколишнє середовище, тим суперечливіше ставали думки про те, наскільки велику роль повинна грати радіація в різних сферах людської діяльності.

На жаль, відсутність достовірної інформації викликає неадекватне сприйняття даної проблеми. Проблема радіаційного забруднення стала однією з найбільш актуальних. Тому необхідно прояснити обстановку і знайти вірний підхід. Радіоактивність варто розглядати як невід'ємну частину нашого життя, але без знання закономірностей процесів, пов'язаних з радіаційним випромінюванням, неможливо реально оцінити ситуацію.

Для  цього створюються спеціальні міжнародні організації, що   займаються проблемами радіації,  у їхньому числі існуюча з кінця 1920-х років Міжнародна комісія з радіаційного захисту (МКРЗ), а також створений у 1955 році в рамках ООН Науковий Комітет з дії атомної радіації (НКДАР).

І.     Радіація

Радіація існувала завжди. Радіоактивні елементи входили до складу Землі з початку її існування і продовжують бути присутніми дотепер. Однак саме явище радіоактивності було відкрито всього сто років тому.

У 1896 році французький вчений Анрі Беккерель випадково знайшов, що після тривалого близького місцезнаходження біля шматка мінералу, що містить уран, на фотографічних пластинках після проявлення з'явилися сліди випромінювання. Пізніше цим явищем зацікавилися Марія  Кюрі (автор терміна “радіоактивність”) і її чоловік Пьєр Кюрі. У 1898 році вони знайшли, що в результаті випромінювання уран перетворюється в інші елементи, які молоді вчені назвали полонієм і радієм. На жаль люди, що професійно займаються радіацією, піддавали своє здоров'я, і навіть життя небезпеці через частий контакт із радіоактивними речовинами. Незважаючи на це дослідження продовжувалися, і в результаті людство має у своєму розпорядженні дуже достовірні дані про процес протікання реакцій у радіоактивних масах, значною мірою обумовлених особливостями будівлі і властивостями атома.

Відомо, що до складу атома входять три типи елементів: негативно заряджені електрони рухаються по орбітах навколо ядра – щільно зчеплених  позитивно заряджених протонів і електрично нейтральних нейтронів. Хімічні елементи розрізняють по кількості протонів. Однакова кількість протонів і електронів обумовлює електричну нейтральність атома. Кількість нейтронів може варіюватися, і в залежності від цього міняється стабільність ізотопів.

Більшість нуклідів (ядра всіх ізотопів хімічних елементів)  нестабільні і постійно перетворюються в інші нукліди. Ланцюжок перетворень супроводжується випромінюваннями: у спрощеному виді, випущення ядром двох протонів і двох нейтронів (a-частки) називають a-випромінюванням, випущення електрона – b-випромінюванням, причому обидва ці процеси відбуваються з виділенням енергії. Іноді додатково відбувається викид чистої енергії, називаний g-випромінюванням.

1.1           Основні терміни й одиниці виміру (термінологія НКДАР)

Радіоактивний розпад – весь процес мимовільного розпаду       нестабільного нукліда.

Радіонуклід – нестабільний нуклід, здатний до мимовільного розпаду.

Період напіврозпаду ізотопу – час, за який розпадається в середньому половина всіх радіонуклідів даного типу в будь-якім радіоактивному джерелі.

Радіаційна активність зразка – число розпадів у секунду в даному радіоактивному зразку; одиниця виміру – беккерель (Бк).

Поглинена доза  – енергія іонізуючого випромінювання, поглинена тілом, що опромінюється, (тканинами організму), у перерахуванні на одиницю маси.

Еквівалентна доза  – поглинена доза, помножена на коефіцієнт, що відбиває здатність даного виду випромінювання ушкоджувати тканини організму.

Ефективна еквівалентна доза  – еквівалентна доза, помножена на коефіцієнт, що враховує різну чутливість різних тканин до опромінення.

Колективна ефективна еквівалентна доза  – ефективна   еквівалентна доза, отримана групою людей від якого-небудь джерела радіації.

Повна колективна ефективна еквівалентна доза – колективна ефективна еквівалентна доза, що одержить покоління людей від якого-небудь джерела за увесь час його подальшого існування.

ІІ Вплив радіації на організми

Вплив радіації на організм може бути різним, але майже завжди він негативний. У малих дозах радіаційне випромінювання може стати каталізатором процесів, що приводять до раку, чи до генетичних порушень, а у великих дозах часто приводить до повної чи часткової загибелі організму внаслідок руйнування кліток тканин.

Складність у відстеженні послідовності процесів, викликаних опроміненням, зумовлена тим, що наслідки опромінення, особливо при невеликих дозах, можуть проявитися не відразу, і найчастіше для розвитку хвороби вимагаються роки чи навіть десятиліття. Крім того, внаслідок різної проникаючої здатності різних видів радіоактивних випромінювань вони впливають на організм:             - частки найбільш небезпечні, однак для - випромінювання навіть лист паперу є нездоланною перешкодою; - випромінювання здатне проходити в тканині організму на глибину один-два сантиметра; найбільш нешкідливе - випромінювання характеризується найбільшою проникаючою здатністю:  його може затримати лише товста плита з матеріалів, що мають високий коефіцієнт поглинання, наприклад, з бетону чи свинцю.

Також розрізняється чутливість окремих органів до радіоактивного випромінювання. Тому, щоб одержати найбільше достовірну інформацію про ступінь ризику, необхідно враховувати відповідні коефіцієнти чутливості тканин при розрахунку еквівалентної дози опромінення:

0,03 – кісткова тканина

0,03 – щитовидна залоза

0,12 – червоний кістковий мозок

0,12 – легені

0,15 – молочна залоза

0,25 –яєчники чи насінники

0,30 – інші тканини

1,00 – організм в цілому.

Імовірність ушкодження тканин залежить від сумарної дози і від величини отриманої дози, тому що завдяки репараційним здібностям більшість органів мають можливість відновитися після серії дрібних доз.

Проте, існують дози, при яких летальний результат практично неминучий. Так, наприклад, дози порядку 100 г приводять до смерті через кілька днів чи навіть годин внаслідок ушкодження центральної нервової системи, від крововиливу, в результаті дози опромінення в 10-50 г смерть настає через один-два тижня, а доза в 3-5 грам грозить обернутися летальним результатом приблизно половині опромінених.

Знання конкретної реакції організму на ті чи інші дози необхідні для оцінки наслідків дії великих доз опромінення при аваріях ядерних установок чи пристроїв або небезпеки опромінення при тривалому перебуванні в районах підвищеного радіаційного випромінювання, як від природних джерел, так і у випадку радіоактивного забруднення. Однак навіть малі дози радіації небезпечні і їхній вплив на організм і здоров'я майбутніх поколінь до кінця не вивчено.

Серед найбільш розповсюджених ракових захворювань, викликаних опроміненням,  виділяються  лейкози. Оцінка ймовірності  летального результату при лейкозі більш вірогідна, чим аналогічні оцінки для інших видів ракових захворювань. Це можна пояснити тим, що лейкози першими виявляють себе, викликаючи смерть у середньому через 10 років після моменту опромінення. За лейкозами “по популярності” випливають: рак молочної залози, рак щитовидної залози і рак легень. Менш чуттєві шлунок, печінка, кишечник і інші органи і тканини.

Вплив радіологічного випромінювання різко підсилюється іншими несприятливими екологічними факторами (явище синергізма). Так, смертність від радіації в курців помітно вище.

Що стосується  генетичних наслідків радіації, то  вони виявляються у виді хромосомних аберацій  (у тому числі зміни числа структури  хромосом) і генних мутацій.  Генні мутації  виявляються відразу в першому поколінні (домінантні мутації) чи  тільки за умови, якщо в обох батьків мутантним є той самий ген (рецесивні мутації), що є  малоймовірним. 

Вивчення генетичних наслідків опромінення  ще більш утруднено, чим у випадку раку. Невідомо, які генетичні ушкодження при опроміненні, виявлятися вони можуть протягом багатьох поколінь, неможливо відрізнити їх від тих, що викликано іншими причинами.

Приходиться оцінювати появу спадкоємних дефектів у людини за  результатами експериментів на тваринах.

При оцінці ризику НКДАР використовує два підходи:  при одному  визначають безпосередній ефект даної дози, при іншому –  дозу, при якій подвоюється  частота появи нащадків з тією чи іншою  аномалією в порівнянні з нормальними радіаційними умовами.

Так, при першому підході встановлено, що доза в 1 г, отримана при низькому радіаційному фоні особами чоловічої статі (для жінок оцінки менш певні), викликає появу від 1000 до 2000 мутацій, що приводять до серйозних наслідків, і від 30 до 1000 хромосомних аберацій на кожен мільйон живих немовлят.

При другому підході отримано наступні результати: хронічне опромінення при потужності дози в 1 г на одне покоління приведе до появи близько 2000 серйозних генетичних захворювань  на кожен мільйон живих немовлят серед дітей тих, хто піддався такому опроміненню.

Оцінки ці ненадійні, але необхідні.  Генетичні наслідки опромінення  виражаються такими кількісними параметрами, як скорочення тривалості життя і періоду  непрацездатності, хоча при цьому визнається, що ці оцінки не більш ніж перша груба прикидка. Так, хронічне опромінення населення з потужністю дози в 1 г на покоління скорочує період працездатності на 50000 років, а тривалість життя – також на 50000 років на кожен мільйон живих немовлят серед дітей першого опроміненого покоління; при  постійному  опроміненні багатьох поколінь виходять на  наступні оцінки: відповідно 340000 років і 286000 років.

Існує три шляхи надходження радіоактивних речовин в організм: при вдиханні повітря,  забрудненого радіоактивними речовинами, через заражену їжу чи воду,  через шкіру, а також при зараженні відкритих ран. Найбільш небезпечний перший шлях,  оскільки:

·              обсяг легеневої вентиляції дуже великий

·              значення коефіцієнта засвоєння в легенях більш високі.

Пилові частки,  на  яких  сконцентровані радіоактивні ізотопи, при вдиханні повітря через верхні дихальні шляхи частково осідають у порожнині рота  і  носоглотці.  Звідси  пил  надходить у травний тракт. Інші частки надходять у легені.  Ступінь затримки аерозолів у  легенях  залежить  від дисперсіонності.  У легенях затримується близько 20%  усіх часток; при зменшенні розмірів аерозолів величина затримки збільшується до 70%.

При всмоктуванні радіоактивних речовин зі шлунково-кишкового тракту має значення коефіцієнт резорбції, що  характеризує частку речовини, що попадає зі шлунково-кишкового тракту в кров.  У  залежності від природи ізотопу коефіцієнт змінюється в широких межах: від сотих часток відсотка (для цирконію, ніобію), до декількох десятків відсотків (водень,  лужноземельні елементи). Резорбція через неушкоджену шкіру в 200-300 разів менше,  ніж через шлунково-кишковий тракт, і, як правило, не грає істотної ролі.

При влученні радіоактивних речовин в організм  будь-яким  шляхом  вони вже через  кілька  хвилин виявляються в крові.  Якщо надходження радіоактивних речовин було однократним,  то концентрація  їх  у  крові спочатку  зростає  до  максимуму,  а  потім  протягом  15-20 доби знижується.