5.3. Іонізуюче випромінювання.

Іонізуючі випромінювання — це таке випромінювання, взаємодія якого із середовищем призводить до утворення електричних зарядів різних знаків (іонів). Воно має високу енергію та властивість руйнувати біологічні об’єкти.

Види іонізуючого випромінювання:

1) Корпускулярне випромінювання (потік частинок, що утворюються при ядерних перетвореннях — - і -частинки, протони, нейтрони):

а) -випромінювання — це потік позитивно заряджених частинок (ядер атомів гелію), які рухаються зі швидкістю до 20 000 км/с. Довжина пробігу -частинки у повітрі до 10 см, в біологічних тканинах — до 40 мкм;

б) -випромінювання — це потік електронів, що рухаються зі швидкістю близької до швидкості світла (250 000 км/с). Довжина пробігу -частин-ки у повітрі — до 10 м, у живій тканині — до 3 см;

2) Фотонне випромінювання — потік електромагнітних коливань високих і надзвичайно високих енергій, що рухаються зі швидкістю світла (у вакуумі близько 300 000 км/с) — це -, рентгенівські і ультрафіолетові промені:

а) -випромінювання виникають при збудженні ядер атомів або елементарних частинок під час ядерних вибухів, розпаді ядер радіоактивних речовин, або проходженні швидких заряджених частинок крізь речовину. Довжина хви-лі (10001)·10^-15 м. Завдяки значній енергії, це випромінювання може іонізувати різні речовини, а також характеризується великою проникаючою здатністю — сотні і тисячі метрів у повітрі;

б) рентгенівське випромінювання виникає в результаті зміни стану енергії електронів, що знаходяться на внутрішніх оболонках атомів, і має довжину хвилі (10001)·10^-12 м. Це сукупність гальмівного та характеристичного вип-ромінювання, енергія фотонів котрих не перевищує 1 МеВ.

Характеристики іонізуючого випромінювання:

1. іонізуюча спроможність випромінювання визначається питомою іоніза-цією, тобто числом пар іонів, що утворюються в одиниці об’єму, одиниці маси середовища або одиниці довжини шляху (найбільша у -випроміню-вання, у -випромінювання — в 100 разів менша, а у -випромінювання — в 1000 раз менша ніж у -випромінювання);

2. проникаюча спроможність випромінювання — визначається довжиною пробігу у середовищі, тобто шляхом, пройденим часткою в речовині до її повної зупинки (найбільша — у -випромінювання, найменша — у -вип-ромінювання).

Дози іонізуючого випромінювання (міра дії):

1. експозиційна доза — характеризує іонізуючу спроможність випроміню-вання у повітрі. Одиницею вимірювання експозиційної дози є кулон на 1 кг (Кл/кг). Позасистемна одиниця — рентген (Р, мР, мкР), 1 Р=2,58·10^-4 Кл/кг;

2. поглинута доза (Д) характеризує енергію іонізуючого випромінювання, що поглинається одиницею маси опромінюваної речовини. Вимірюється в греях (1 Гр=1 Дж/кг) або в позасистемних одиницях радах (1 Гр=100 рад);

3. еквівалентна доза визначає біологічний вплив різних видів іонізуючого випромінювання на організм людини та служить для оцінки радіаційної небезпеки цих видів випромінювань. У системі СІ одиницею вимірювання еквівалентної дози є зіверт (1 Зв=1 Дж/кг, 1 Зв100 Р, 1 Зв=1 Гр), позасистемною одиницею є бер (1 Зв=100 бер).

Величина дози, яку отримує людина, залежить від виду випромінювання, енергії його частинок, щільності потоку та тривалості дії.

Поглинута та експозиційна дози випромінювання, що належать до одиниці часу, визначають потужність доз (рівень радіації). Рівень радіації характеризує ступінь забруднення місцевості та вказує, яку дозу може дістати людина, перебуваючи на забрудненій території, за певний проміжок часу. Одиницею вимірювання рівня радіації є рентген, рад та бер за 1 годину.

Джерела іонізуючих випромінювань:

1. природні (космічні промені, радіоактивні речовини природного походження у воді, ґрунті та повітрі тощо);

2. штучні (ядерні вибухи, атомні електростанції та дослідницькі ядерні реактори, прискорювачі заряджених часток, радіоактивні відходи, рентгенівські апарати, прилади апаратури засобів зв’язку високої напруги тощо).

Способи опромінення людини:

1) зовнішній — радіоактивні речовини знаходяться поза організмом;

2) внутрішній — радіоактивні речовини знаходяться у повітрі, яким дихає людина, або у їжі чи воді, і потрапляють всередину організму через органи дихання, шкіру та кишково-шлунковий тракт.

У результаті дії іонізуючого випромінювання на організм людини в тка-нинах можуть виникати складні фізичні, хімічні та біологічні процеси. При цьому порушується нормальне протікання біохімічних реакцій та обмін речовин в організмі. В залежності від поглинутої дози випромінювання та індивідуальних особливостей організму викликані зміни можуть носити зво-ротній або незворотній характер. При незначних дозах опромінення (<50 Р) вражені тканини відновлюються. Тривалий вплив доз, які перевищують гранично допустимі межі, може викликати незворотні зміни в окремих органах або у всьому організмі й виразитися в хронічній формі променевої хвороби. Віддаленими наслідками променевого враження можуть бути променеві катаракти, злоякісні пухлини.

Особливості дії іонізуючого випромінювання на організм людини:

1. органи чуття не реагують на випромінювання;

2. висока руйнівна ефективність поглинутої енергії іонізуючого випромінювання — навіть дуже мала його кількість може спричинити глибокі біологічні зміни в організмі;

3. наявність прихованого (інкубаційного) періоду проявлення впливу іонізуючого випромінювання (період уявного благополуччя). Він може бути досить довгим при опроміненнях у малих дозах;

4. вплив малих дози іонізуючого випромінювання може підсумовуватись і на-копичуватись в організмі (кумулятивний ефект);

5. іонізуюче випромінювання негативно вливає не лише на дану людину, а й на її майбутніх нащадків (генетичний ефект);

6. ступінь впливу іонізуючого випромінювання залежить від індивідуаль-них особливостей організму людини;

7. при одній і тій самій дозі випромінювання у дітей вражається більше клі-тин, ніж у дорослих, бо у дітей всі клітини перебувають у стадії поділу.

8. наслідки опромінення істотно залежать від його дози та частоти. Однора-зова дія іонізуючого випромінювання великої дози викликає більші зміни в організмі людини, ніж його фракціонована дія;

9. різні органи організму мають різну чутливість до випромінювання. Найсиль-нішого негативного впливу зазнають клітини червоного кісткового мозку, щитовидна залоза, легені, молочні залози, статеві органи, печінка, нирки, селезінка, очі, тобто органи, клітини яких мають високий рівень поділу.