Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

8.5: Експозиція іонізуючого випромінювання

  • Page ID
    25608
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Взаємодія випромінювання з речовиною

    Іонізуючі випромінювання збивають електрони з атомів і молекул. Вода становить близько 60% людського організму. Атом кисню у воді має вісім валентних електронів, чотири в двох парах зв'язку і чотири в двох одиночних парах, як показано на рис. 8.5.1. Якщо один з них збитий випромінюванням, в результаті виходить радикаль-катіон. Він радикальний, оскільки має один непарний електрон, а його октет неповний, а катіон - тому, що електрон був втрачений. Радикальний катіон може потім випустити протон, щоб стати гідроксильним радикалом. Радикали дуже реактивні форми через неповного октету. Радикали, як правило, реагують з будь-яким матеріалом навколо, що спричиняє пошкодження тканин. Примітно, що пошкодження ДНК є найбільш небезпечним, викликаючи мутацію, рак та спадкові проблеми.

    Вплив іонізуючого випромінювання на воду
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Іонізаційні випромінювання збивають електрон з молекул, таких як вода, виробляючи дуже реактивні радикальні катіони, які призводять до вироблення дуже реактивних радикалів, таких як гідроксильний радикал в цьому випадку.

    Клітини, які проліферують, більш сприйнятливі до шкідливого впливу радіаційного впливу, включаючи кістковий мозок, шкіру, репродуктивні органи та слизову оболонку кишечника, а також всі клітини зростаючих дітей. Якщо клітини кісткового мозку пошкоджені, еритроцити можуть не вироблятися. Пошкодження репродуктивних клітин або клітин плода може спричинити вроджені вади. На щастя, ракові клітини розмножуються і впливають на радіаційне опромінення набагато більше, ніж навколишні здорові клітини, що дозволяє вибірково вбивати ракові клітини шляхом променевого лікування. Застосування іонізуючих випромінювань в лікуванні раку описано в наступному розділі.

    Вплив радіаційного опромінення на людину

    Вплив на людину менше 0,25 Зв зазвичай не робить ніякого помітного ефекту. Вплив всього тіла 1 Sv призводить до тимчасового зниження кількості лейкоцитів. Експозиція більше 1 Sv може спричинити нудоту, блювоту, втому та зниження кількості лейкоцитів. Більше 3 Sv дози для всього організму можуть зменшити кількість лейкоцитів до нуля і викликати діарею, випадання волосся та інфекцію. Вплив 5 Sv може спричинити смерть у 50% людей, які отримують дозу - це називається смертельною дозою для половини населення (LD 50). Вплив всього тіла 6 Sv або вище є смертельним для всіх людей протягом декількох тижнів. Мал. 8.5.2 ілюструє ефекти.

    Ефективна доза опромінення
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Вплив іонізуючого випромінювання на здоров'я людей. Джерело: Національне агентство з навколишнього середовища, ліцензія на відкриті дані, https://www.nea.gov.sg/our-services/...tion-on-people

    Фонові радіаційні опромінення

    Люди піддаються опроміненню у випадках ядерних аварій, під час лікування ядерним випромінюванням, особливо для лікування різних форм раку, а також під час медичної візуалізації для медичних діагностичних цілей. Окрім цих людських радіаційних впливів, люди регулярно піддаються впливу природних джерел випромінювання, званих фоновим випромінюванням. Фонове випромінювання може бути в харчових продуктах, наприклад, калій-40 є природним радіоактивним ізотопом, присутнім у харчових продуктах, що містять калій. Вуглець-14, радон-222, стронцій-90 та йод-131 - це інші радіоізотопи, присутні в повітрі та продуктах навколо нас. Радіоактивні ізотопи урану і торію і продукти їх розпаду є джерелом радіації в грунті. Позаземні джерела випромінювання - це космічні промені, які зупиняються у верхній атмосфері, але деякі можуть досягати землі і оголити людей. Середньорічна доза опромінення на людину в США становить 6.2 мілізіверт (620 мілірем).

    Проникаюча здатність випромінювань
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Джерело: Веб-сайт Міністерства охорони навколишнього середовища Японії, https://www.env.go.jp/en/chemi/rhm/b...g-01-03-08.png

    Радіаційний захист

    Різні види випромінювання мають різну глибину проникнення в повітря і організм людини. \(\ce{\alpha}\)-частинки важкі з двома протонами та двома нейтронами; вони викликають значну іонізацію, але подорожують на кілька сантиметрів у повітрі. Аркуш паперу може зупинити\(\ce{\alpha}\) -частинки, як показано на рис.8.5.3. Вплив\(\ce{\alpha}\) -частинок із зовнішнього джерела впливає тільки на зовнішній шар шкіри. Однак внутрішнє джерело може завдати значної шкоди прилеглим тканинам, як показано на рис.8.5.4

    Променева проникаюча здатність і спектр впливу на організм людини
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Джерело: Веб-сайт Міністерства охорони навколишнього середовища Японії, https://www.env.go.jp/en/chemi/rhm/b...g-01-03-10.png

    The\(\ce{\beta}\) -частинки - це швидко рухаються електрони, які можуть проїхати кілька метрів у повітрі. Алюмінієва пластина товщиною 2-4 мм може зупинити їх. \(\ce{\beta}\)-частинки можуть проникати від 4 до 5 сантиметрів у тканину. Зовнішній вплив\(\ce{\beta}\) -частинок може обпекти шкіру, але внутрішні органи залишаються безпечними. Внутрішній вплив\(\ce{\beta}\) -частинки небезпечніше зовнішнього впливу.

    \(\ce{\gamma}\)-промені та рентгенівські промені можуть подорожувати на великі відстані в повітрі, до півкілометра, і їх нелегко зупинити загальним матеріалом. Товстий шар свинцевого або бетонного щита необхідний для зупинки\(\ce{\gamma}\) -променів і рентгенівських променів. Зовнішній вплив\(\ce{\gamma}\) -променів і рентгенівських променів є найбільш небезпечним, оскільки ці промені можуть проникати глибоко і пошкоджувати органи.

    Нейтрони - це високоенергетичні нейтральні частинки, які також мають високу проникаючу здатність. Вони втрачають енергію при зіткненні з атомами речовин. Найбільш ефективним екрануванням є вода або бетон, який має вологу в ньому, щоб ефективно зупинити нейтрони.

    Працівники в радіаційному середовищі носять важкий одяг, рукавички та лабораторні халати, щоб забезпечити додатковий захист. Радіоактивні матеріали зазвичай зберігаються в екранованих контейнерах, навіть шприци, що містять радіоактивні матеріали для ін'єкцій, екрановані. Загальними правилами захисту від випромінювання є:

    Заходи радіаційного захисту

    1. тримати мінімально можливий час в радіаційному середовищі -менше часу означає менше опромінення,
    2. тримати якомога більшу відстань від джерела випромінювання -інтенсивність випромінювання падає обернено пропорційно квадрату відстані, і
    3. тримайте екранування між собою і джерелом випромінювання якомога більше - чим більше екранування, тим менше експозиція.