Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Радиометрия внутреннего облучения человека

Радионуклиды, попавшие внутрь организма человека, можно измерять с помощью с помощью специального счетчика излучения человека (СИЧ). Для достижения высокой чувствительности СИЧ детекторы и человека помещают в стальную защитную камеру (толщиной примерно 15 - 20 см), снижающую фоновое облучение.

Спектрометр СИЧ состоит из защитной комнаты, набора сцинтилляционных детекторов, регистрирующей аппаратуры, кресла и носилок для исследуемого человека. В комнате имеются направляющие устройства для вкатывания носилок, кресел с пациентом и системы перемещения детекторов над ним. Человек может при этом находиться в различных положениях: сидеть; лежать на дугообразном ложе, на прямом; стоять. Перемещая детектор, можно исследовать локализацию радионуклидов в теле. Фоновую картину снимают с макета человека, заполненного дисциллированной водой. Ее вычитают от спектрограммы, полученной от человека. Собственный фон установки СИЧ известен.

Для быстрого обследования и выявления лиц, в организме которого содержатся гамма-излучатели, можно измерить радиоактивность гамма-излучения на поверхности тела с помощью радиометра.

В качестве примера возьмем радиометр СПР-68-01 с помощью которого надо измерить скорость счета импульсов Nc в трех точках - в районе легких, желудка и щитовидной железы за время, равное 5 с. Перед обследованием определить фон прибора Nf (обычно Nf =50 имп/с - это соответствует мощности дозы 0,15 мкГр/ч) и ΔNf - cкорость счета от "заведомо незагрязненных" людей при тех же условиях измерения.

Если радионуклид известен и определена его локалтзация в организме с погрешностью 150 - 200%, можно определить его активность (Бк) по формулам:

 

А = 2•103 n[ Nc - (Nf + ΔNf)] - равномерное распределение радионуклида;

А = 7,9•102 n[ Nc - (Nf + ΔNf)] - легкие;

А = 4,9• 102 n[Nc - (Nf + ΔNf)] - желудок;

А = 66[Nc - (Nf + ΔNf )] - радиоактивный йод-131 в щитовидной железе,

 

где n- суммарный выход гамма-квантов на распад данного радионуклида (находится по специальным таблицам).

Если результаты измерений соизмеримы с предельно допустимыми значениями, то людей надо обязательно проверить на установке СИЧ.

 

       
 
 
   

 

 


Вопросы для самоконтроля:

 

1. Основные способы обнаружения и измерения ионизирующих излучений

2. Принцип работы ионизационной камеры

3. Принцип работы пропорционального счетчика

4. Принцип работы сцинтилляционного счетчика

5. Классификация дозиметрических приборов

6. Принцип работы СИЧ

 

1.3. ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

 

Различают естественные и искусственные источники ионизирующих излучений. К естественным источникам относят космическое излучение, излучение от природных радионуклидов земного происхождения. К искусственным источникам ионизирующих излучений относят антропогенный радиационный фон, радиоактивное загрязнение местности и воздушной среды при авариях на радиационно опасных объектах, заражение местности и атмосферы при взрывах ядерных боеприпасов.

 

 

1.3.1. КОСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

 

Космическое излучение делят на галактическое, межгалактическое и солнечное. Их также делят на первичное и вторичное.

Галактическое и межгалактическое космическое излучение - это поток протонов (90%) альфа-частиц (9%). Остальное (около 1%) - это фотоны и другие частицы, ядра легких элементов: лития, бериллия, азота, углеро­да, кислорода, фтора и др. Средний возраст галактического излучения от 1 млн. до 10 млн. лет, а плотность потока частиц величина постоянная и состав­ляет 1 - 2 частицы/см2с.

Низкое содержание нейтронов объясняется тем, что нейтрон в сво­бодном состоянии неустойчив и распадается на протон и электрон. Время "жизни" нейтрона примерно 16 минут. Считается, что электроны, позит­роны и гамма-лучи поглощены космической пылью, поэтому их очень мало в составе космического излучения.

Галактическое излучение обладает очень высокой энергией – 1012 – 1014 МэВ. Считается, что такая большая энергия объясняется разгоном частиц магнитными полями звезд.

Такое излучение губительно для всего живого. К счастью, протоны задерживаются радиационными поясами Земли, их энергия несколько уменьшается.

Существование поясов связано с наличием магнит­ного поля Земли. Заряженные частицы обычно движутся вдоль магнитных силовых линий по спирали. Имеется два радиационных пояса. Внешний ра­диационный пояс находится на расстоянии от 1 до 8 радиусов Земли, внутренний - на расстоянии 400 - 10000 км. Наибольший прорыв космического излучения на полюсах, поэтому Северный и Южный полюса по­лучают больше космической радиации.

Частично потерявшие энергию космические лучи попадают в атмосферу и ею поглощаются, вызывая вторичное излучение, представляющее почти все известные частицы и фотоны.

Первичное излучение преобладает до высот 45 км, а вторичное излу­чение достигает максимальной величины на высотах 20 - 25 км. На широте г. Минска человек получает на Земле 50 мрад/год, но с ростом высоты интенсивность облучения с каждым километром увеличивается вдвое.

Космические лучи, проходя через атмосферу, вызывают появление космогенных радионуклидов, которых насчитывается около 20. Наиболее значительные из них тритий, углерод-14, берилий-7, сера-32, натрий-22, 24. Эти радионуклиды, распадаясь, испускают бета-частицы. Наиболее опасными из них являются тритий (период полураспада 12,3 года) и углерод-14 (период полураспада - 5730 лет). Оба радионуклида непрерывно возникают и непрерывно распадаются. Существует определенное равновесие в природе и всегда имеется некоторый его запас. Смешиваясь с углеродом и водородом, тритий и углерод-14 попадают в воду, человека, в животных, в растения и представляют определенную угрозу для жизни и здоровья человека.

Углерод-14 поступает в организм человека через желудочно-кишечный тракт и через легкие. В организме распределяется равномерно. Период биологического полувыведения из организма около 200 дней. Он вызывает трансмутационный эффект: встраиваясь в азотистые основания нуклеиновых кислот, углерод при распаде превращается в стабильный азот-14, что вызывает изменение структуры азотистых оснований, в результате чего меняется смысл генетического кода. Эти изменения не поддаются репарации и их доля от всех мутаций составляет 10%.

Наша справка. С помощью углерода-14 можно определить по останкам людей или животных время их смерти. Пока человек или животное живые, то идет постоянный процесс обновления углерода. После смерти этот процесс прекращается и начинается процесс распада углерода-14. Зная начальное количество и период полураспада можно определить время, прошедшее после смерти животного или человека.

Вклад в космическое излучение вносят и вспышки на Солнце. В этом случае происходит выброс в космическое пространство протонов с энерги­ей до 40 МэВ, иногда энергия достигает и 100 МэВ. Однако, по сравнению с галактическим излучением эта энергия незначительна.

В целом человек, живущий на уровне моря, получает 0,315 мЗв/год, в том числе за счет внешнего облучения - 0,3 мЗв/год и за счет внутреннего облучения 0,015 мЗв/год.

ЗЕМНАЯ РАДИАЦИЯ

В любой почве, в воздухе, в воде, в живых организмах всегда име­ются в незначительных количествах радионуклиды, но больше всего их в гранитах, в глиноземах, в песчаниках, в известняках. Возраст Земли 5,3 млрд. лет, поэтому на Земле сохранились только радионуклиды с большим периодом полураспада, остальные распались.

Радионуклиды земного происхождения подразделяются на радионуклиды средней части Периодической таблицы Д.И.Менделеева и на радиоактивные се­мейства.

Родоначальником семейства урана - тория является уран-238 с пери­одом полураспада 4,5 млрд. лет (приложение 3).

Родоначальником семейства тория является торий-232 с периодом по­лураспада 10 млрд. лет (приложение 4).

Родоначальником семейства актиния является уран-235 с периодом полураспада 700 лет (приложение 5).

Конечный продукт распада всех семейств - свинец.

Ниже приведен пример радиоактивного семейства (ряда) урана – 235.

РАДИОАКТИВНОЕ СЕМЕЙСТВО УРАНА-235 (ряд актиноурана)

235 U(T1/2 = 7,1 x 108 лет)

92 ¯

a

¯

231 Th(T1/2=25,7 часа)

90 ¯

b

¯

231 Pa(3,4x104 лет)

91 ¯

a

¯

227 Ас(T1/2=21,6 года)

89

b a

(T1/2=18,2 суток)227 Th 223 Fr(T1/2=22 минут)

90 87

a b a

 

 

(T1/2=11,7 суток)223 Ra 219 At(T1/2=0,9 минуты)

88 85

a a

 

(T1/2=3,92 секунд)219Rn 215 Bi(T1/2=8 минут)

86 83

a b

 

(T1/2=1,8´10-3 секунды)215 Po

84

b a

 

(T1/2=10-4 секунды)215 At 211 Pb(T1/2=36,1 минуты)

85 82

a b

 

(T1/2=2,16 минуты)211 Bi 207 Tl(T1/2=4,79 минуты)

83 81

b b

(T1/2=0,52 секунды)211 84Ро

a

 

207 82Pb(стабильный)

 

Во всех трех семействах один из продуктов распада - газ. В семействе урана это радон, в семействе тория - торон, в семействе актиния - актион. Последние два изотопы радона. Именно газ попадает в воздух, почву, растворяется в воде и попадает наконец в организм человека.

В Республике Беларусь таким газом является радон. Чело­век половину земной радиации получает именно от радона. Радон повсе­местно выделяется из земли, воды, стройматериалов.

Анализ показывает, что в типичный дом поступает радона: из почвы - 70%, из внешнего воздуха - 13%, из стройматериалов - 7%, из воды - 5-10%, из природного газа - 4%, от других источников - 2%.

Это бесцветный инертный газ, не имеющий вкуса и запаха, тяжелее воздуха примерно в 7,5 раз. Являясь, альфа-излучателем радон является причиной за­болеваний раком легких, желудка и других органов. Особенно опасен радон для легких, надпочечников, гонад и костного мозга.

Следует помнить, что концентрация радона в закрытых помеще­ниях летом выше не менее чем в 8 раз, а в зимнее время выше в 5000 раз по сравнению с минимальным фоном. Обычно концентрация радона на кухне примерно в 40 раз выше, чем в жилой ком­нате. Высокое содержание радона в ванне, в спальных помещениях. Исследования в квартирах жителей г.Минска и некоторых других городов показали, что в ванной комнате объемная активность составила 8,5 - 9 кБк/м3, на кухне - 3 - 3,5 кБк/м3, в жилых помещениях 0,2 кБк/м3.

Дождь, снег, мороз и повышение атмосферного давления снижают интенсивность эксгаляции, тогда как повышение температуры и увеличение скорости ветра вызывают ее усиление. Следовательно, концентрация радона в почве больше зимой и в периоды дождей. Перенос и рассеяние радона в воздухе зависят от вертикального градиента температур, направления и силы ветра, турбулентности воздуха. Суточный максимум наблюдается в ночные часы и максимум днем.

С геологической точки зрения около 40% территории Республики Беларусь являются потенциально радоноопасными. Исследования содержания радона в квартирах в летнее время показали, что оно по Минску и в большинстве городов составляет 30 - 35 Бк/м3, но в Дзержинском районе Минской области оно достигало 400 Бк/м3.

МКРЗ рекомендует для вновь строящихся зданий уровень не выше 100 кБк/м3.

Для ослабления воздействия радона на организм человека необходимо проветривать помещения не менее 5 часов в сутки, во время кипения воды в чайнике или другой закрытой посуде необходимо открывать на несколько секунд крышку, чтобы радон испарился из воды. Сушка белья должна быть вне помещений, а после стирки ванна должна быть хорошо провет­рена. Следует помнить, что и при сжигании газа на кухне также необхо­димо проветривать помещение, так как из природного газа также выделяется радон. Так как, радон является альфа-излучателем и выделяется, в том числе и из стен, то их рекомендуется или красить или оклеивать обоями.

Радиационный фон в различных районах земного шара разный. Есть районы в Индии, Бразилии, Иране, Франции, Италии, ЮАР, Канаде, Че­хии, Нигерии и др., где средние значения земной радиации выше нормы в 200 - 1000 раз, а люди получают дозу до 8 рад/год. У людей, проживающих в этих районах, состояние здоровья не хуже, чем у людей, проживающих в условиях нормального радиационного фона (мощность дозы не превышает 20 мкР/ч), но люди переехавшие для проживания из районов с нормальным радиоактивным фоном в районы с повышенным ра­диоактивным фоном обычно чаще болеют, в том числе и онкологическими заболеваниями.

Как уже отмечалось, в средней части таблицы Менделеева находятся 12 радионуклидов с большим периодом полураспада, это: калий-40, каль­ций-28, церий-132, индий-115, лантан-138, рубидий-87 и другие. Однако, только калий-40 и рубидий-87 оказывают существенное влияние на здоровье человека, так как являются элементами биологической ткани. В Республике Беларусь радионуклиды находятся, в основном, в верхнем 30-сантиметровом слое почвы, на некоторых участках, например активность калия-40 достигает 1 - 2 Ки/км2. Содержание радионуклидов почвах и в некоторых веществах приведено в таблицах 1.7 и 1.8. Распределение активности некоторых радионуклидов в биосфере представлено в таблице 1.9. Калий-40 претерпевает бета-распад, период полураспада 1,32*109 лет и является источником бета - и гамма-излучения. Являясь элементом биологической ткани калий-40, попадает в растения, в организм животных и человека. Содержание калия-40 в окружающей среде показано в таблице 1.10., а средняя удельная активность калия-40 и рубидия-87 представлена в таблице 1.11.

По подсчетам НКДАР ООН средняя эффективная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных источников естественной радиации, составляет 0,35 мЗв.

Таким образом, человек ежегодно получает примерно 45% дозы от природных источников и 55% дозы от искусственных источников излучения. При этом от природных источников человек получает: 1/3 дозы от косми­ческого излучения, 1/3 дозы от излучения радиоактивных веществ в почве и 1/3 дозы от компонентов органических веществ.

Наша справка. Человек является источником ионизирующих излучений. Можно показать, что радиоактивность тела человека массой 75 кг составляет в среднем 8700Бк. Больше всего в организме человека накапливается углерода-14 и калия-40. Обычно за 55 лет жизни человек получает дозу 10 мЗв. Каждый человек, являясь источником радиоактивных излучений облучает своих близких.

 

Таблица 1.7.

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-11

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...