Раздел 1

«Содержание учебной дисциплины. Введение в предмет»

(2 часа)

Известно, что при работе ядерных энергетических установок (ЯЭУ) образуется значительное количество радиоактивных элементов (радионуклидов).

Радионуклиды – это химические элементы, физическая нестабильность атомного строения, которых приводит к их самопроизвольному радиоактивному распаду.

Основными отличительными особенностями радиоактивного распада являются:

- распад радионуклидов сопровождается выходом различного рода ионизирующих излучений (фотоны, электроны, нейтроны, протоны, альфа-частицы…), выделением вместе с ними разного количества энергии;

- образующиеся ионизирующие излучения обладают разной проникающей способностью по отношению к материалам, в том числе биологическим, разной степенью повреждения биологических тканей;

- в результате радиоактивного распада происходит изменение химической природы радиоактивного элемента с образованием нового радиоактивного элемента или стабильного химического элемента;

- время жизни радионуклида в связи с распадом ограничено и для каждого радионуклида характеризуется «периодом полураспада (Т_1/2)»,а именно временем за которое активность радионуклида снижается в два раза, или постоянной распада (λ).

Активность радионуклида (А) – мера радиоактивности какого либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени: А = dN/dt, где dN – ожидаемое количество спонтанных ядерных превращений из данного энергетического состояния, происходящих за промежуток времени dt (НРБ – 99).

Единицей радиоактивности в международной системе измерений (СИ) является беккерель (Бк) – 1 распад в секунду.

Внесистемной единицей измерения активности,используемой в ранних документах,является Кюри (Ки). 1 Ки =3,7·10¹⁰ распадов/сек.

При распаде радионуклидов существуют различные виды излучения, которые характеризуются высвобождением разного количества энергии, обладают разной проникающей способностью и, как следствие, отличаются и воздействием на организм человека, его органы.При оценке воздействия радионуклидов на организм человека также учитываются период полураспада радионуклида, химические свойства и токсичность.

К примеру, альфа-излучение задерживается листком бумаги и практически неспособно проникнуть через неповрежденный наружный слой (эпителий) кожи. Поэтому, оно не представляет значительной опасности до тех пор, пока радионуклиды, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую ранку, с пищей или с воздухом. Тогда, их действие значительно опаснее.

Бета-излучение обладает большей проникающей способностью, проникает в организм на глубину 1-2 см. Для защиты от гамма-излучений необходим бетон или свинец.

Повреждений, вызванных в организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям. Количество энергии, переданной организму, называется дозой.

Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями или органами) называется поглощенной дозой и в системе СИ измеряется в Грэях (Гр) ДЖ/кг.

Д_Т ¾ поглощенная доза. Гр (Дж/кг). (Внесистемная ед. – рад. 1 рад = 0.01 Гр).

Данный параметр при одинаковой поглощенной дозе (энергии) не учитывает опасности вида конкретного излучения для организма человека, например, что a- излучение значительно опаснее b- и g- излучений.

Различия в действии излучений в индуцировании биологических эффектов учитываются взвешивающими коэффициентами для отдельных видов излучений –W_R. Так для a - частиц данный коэффициент принят 20, адля b - и g - излучений – 1, для нейтронов различной энергии от 5 до 20. Учет особенностей влияния излучения на организм производится путем перемножения величины Д_Т,R·W_R = Н_TR.

Полученная величина (Н_TR) называется эквивалентной дозойи учитывает опасность конкретного вида излучения для человека. Эквивалентная дозаизмеряется в системе СИ в Зивертах (Зв). 1 Зв = 1 Дж/кг (для b- и g- излучений). Внесистемная единица измерений эквивалентной дозы - Бэр. 1 Бэр = 0.01 Зв.

При оценке воздействия излучений на человека также учитывается, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие. Например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе. Особенно опасно облучение половых желез.

Поэтому, дозы облучения органов и тканей также учитываются с разными взвешивающими коэффициентами, обозначаемыми W_T.

Для примера некоторые значения W_T.

Гонады – 0.20; Толстый кишечник – 0.12; Легкие – 0.12; Желудок – 0.12; Мочевой пузырь – 0.05; Грудная клетка – 0.05; Печень – 0.05; Кожа – 0.01.

Умножив эквивалентную дозу в органе на соответствующий взвешивающий коэффициент получают Эффективную дозу – E = S W_T·H_T, которая используется как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Единица измерения в системе СИ – Зв. 0.01 Зв. = 1 Бэр.

Данные параметры входят в состав нормативов, обеспечивающих соблюдение безопасных условий работы персонала с радиоактивными источниками, и определены Нормами радиационной безопасности (НРБ-99).