241
Добрый день, уважаемые ЯПовчане. Был польщен интересом и оценкам темы про радиацию, поэтому продолжу.
В этой теме, как и обещал, про электромагнитное излучение и немного дозиметрии. Стараюсь писать как букварь, ибо специалисты это все и так знают, а ликбез должен быть доходчив для всех.
Итак, электромагнитное ионизирующее излучение.
Выделяют два вида – рентгеновское и гамма – излучение.
Но если подходить строго – принципиальных различий между ними нет, физически – это одно и тоже. Разделение тут делают по источнику – к рентгеновскому относят, как правило, излучение искусственного происхождения - тормозное и характеристическое; в глубину вдаваться не будем, каждый год большинство из нас подвергаются воздействию данного излучения при флюорограмме. Возникает оно, как понятно из названия – либо при торможении электронов в поле анода рентгеновской трубки, либо при перестройке возбужденного атома в исходное состояние. Энергия этого фотона характерна для материала анода рентгеновской трубки, соответственно и название.
К гамма –излучению же относят лучи, испускаемые при ядерных превращениях или аннигиляции электронов и позитронов. Разделять рентгеновское и гамма излучение по энергии фотонов (жесткости ) немного не правильно, в ускорителях искусственное излучение может быть намного жестче любого гамма.
Проникающая способность их достаточно высока, ионизирующая – относительно мала, передача энергии на единицу пробега относительно небольшая, поэтому это так называемое «редкоионизирующее» излучение.
Защита от него – экран из плотного материала, чем плотнее, тем лучше. Самый известный и эффективный экран – из свинца.
Кто постарше, из уроков НВП помнят поражающие факторы ядерного взрыва, но задумывались ли, что три из них - проникающая радиация(точнее, её гамма-составляющая), световое излучение и электромагнитный импульс – суть почти одно и то же – электромагнитное излучение, охватывающее широкий спектр длин и частот волн, от совсем коротких с высокой частотой (гамма) до самых длинных(которые, собственно и относят к ЭМИ), которые вреда человеку не нанесут.
Основные принципы защиты – кто-то уже написал в комментариях к предыдущему посту – они незыблемы и, наверное, вечны : защита временем, расстоянием и экранированием. То есть подальше от источника (помним, что оно ослабляется пропорционально квадрату расстояния), поменьше времени под лучами и желательно между нами и источником поставить какой-нибудь экран. Для гамма- и рентгеновских лучей – экран из плотных тяжелых металлов (свинец). Кажется странным, но для защиты от нейтронов сначала нужен экран из легких элементов – они наиболее эффективно тормозят их. Легче водорода у нас ничего нет – поэтому и используют воду и органические полимеры. Но, учитывая наведенную радиацию в результате взаимодействия нейтронов с веществом – после легких элементов нужен еще экран из тяжелых – для защиты от вторичного излучения.
Немного про единицы измерения излучений.
Достаточно часто встречаются выражения что-то вроде «облученный дозой» и т. п. Чтобы понимать, насколько это некорректное выражение, попробую привести аналогию – звучит это примерно как «ударенный массой».
Исторически первое, что начали применять для измерения ИИ - это одно из их основных свойств – ионизировать вещество. Образование ионов – следовательно, можно измерить заряд одного знака в веществе.
Именно заряд одного знака, образовавшийся в единичном объеме воздуха – и есть физический смысл[/u] экспозиционной[/b] дозы. Внесистемная единица измерения - Рентген, при такой дозе в 1 кубическом сантиметре сухого воздуха образуется 2,1 х 109 пар ионов.
Но, в системе СИ единицей экспозиционной дозы является Кулон/килограмм. Соотношение его с рентгеном - в 1 Кл/кг – 3876 Р.
В единицах экспозиционной дозы можно измерить только электромагнитное излучение, к тому же это понятие не отражает энергии, переданной веществу излучением.
Передаваемую энергию можно оценить в единицах
поглощенной дозы – это не что иное, как именно количество энергии, переданной веществу ИИ. Единица измерения в СИ, как ни странно – Джоуль/килограмм. Для ионизирующих излучений введена специальная единица – Грей, названа в честь английского радиобиолога. 1 Дж/кг = 1Гр.
Достаточно часто еще используется и несистемная единица - рад(англ. Radiation Absorbed Dose) единица эта пришла еще из системы СГС. Соотношение с единицами в СИ – 1 Гр= 100 рад.
При действии на человека ИИ в дозе 1 рентген поглощенная доза очень примерно будет равна 0,98 рад. Чем же интересна единица 1 Гр в так сказать, бытовом плане? Только тем, что это порог возникновения у человека одного из основных ближайших пороговых радиобиологических эффектов – острой лучевой болезни (более подробно про эффекты надеюсь рассказать в следующем посте). Казалось бы, что такое – 10 Дж на килограмм? Этой энергии(пусть будет 1000 джоулей на среднего человека), хватит только на нагрев стакана воды на 1 градус, вместе с тем – для ИИ это абсолютно смертельная доза для всех млекопитающих. Вот это и есть основной радиобиологический парадокс –несоответствие между ничтожным количеством поглощённой энергии ионизирующего излучения и крайней степенью реакции биологического объекта, вплоть до летального исхода. Впрочем, отвлеклись от доз.
Даже при одной и той же поглощенной дозе (энергии) эффект в организме может быть совершено различный. Определяется это свойством излучения действовать на живые ткани. Для каждого вида излучения, для всех энергий вычислена и проверена одна из их особенностей – линейная передача энергии (ЛПЭ), то есть сколько энергии излучение отдаст на единицу пробега, и . соответственно, сколько ионов создаст на своем пути.
Произведение поглощенной энергии на взвешивающий коэффициент для вида излучения даст нам
эквивалентную дозу. Для эквивалентной дозы единицей измерения в СИ служит Зиверт (Зв). Внесистемная же - бэр (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр.
Для рентгеновского и гамма –излучения этот коэффициент равен 1, то есть для этих ИИ 1 Гр= 1Зв.
Вроде бы все учли. А нет, оказывается, каждая ткань нашего организма по-разному реагирует на ИИ, и радиочувствительность у них разная. Впервые это обнаружили еще на заре 20 века французы Жан Бергонье и Луи Трибондо. Они утверждали, что клетки тем чувствительнее к облучению, чем быстрее они размножаются, чем продолжительнее у них фаза митоза и чем менее они дифференцированы.
С небольшими оговорками, понятными в-основном специалистам, это правило, которое так и назвали – правило Бергонье -Трибондо актуально и по сей день, да и в будущем вряд ли изменится.
Так вот, для каждой ткани и органа установлены так называемые коэффициенты радиочувствительности, для организма в целом – этот коэффициент равен 1. И если мы умножим эквивалентную дозу на этот коэффициент для тканей – то получим
эффективную дозу. Повторюсь, для всего организма (при общем облучении) эквивалентная доза будет равна эффективной. Измерять ее будем тоже в зивертах. Используют ее только для оценки риска возникновения отдаленных последствий облучения чаще в отдельных органах.
Все эти единицы – они ретроспективны. Для постоянного же контроля и прогнозирования облучения – используют понятие
мощности дозы[b[u], то есть характеристика интенсивности излучения. Как правило, измеряют мощность экспозиционной дозы – Кл/кг*с, внесистемная - рентген/час. Можно использовать и мощность поглощенной дозы – Гр/с; или рад/с и все их производные. Зная мощность дозы – можно рассчитать и безопасное время нахождения на загрязненной территории, и наоборот – рассчитать дозу за заданное время и т.д.
И напоследок – про облучение, которому мы подвергаемся постоянно.
Нормальный радиационный фон составляет до 0,20 мкЗв/час (20 мкР/час). Нормативного значения естественного фона вы не найдете нигде, просто потому что его не существует.
Формируется он за счет космического излучения; излучения рассеянных в земной коре, воздухе и других объектах нашей среды природных радионуклидов; излучения искусственных (техногенных) радионуклидов.
На долю первых двух факторов приходится большая часть облучения, доля искусственных в повседневных условия крайне мала (естественно, не берем ВУРС, Чернобыльскую зону отчуждения и пр.) Из природных больше всего должен волновать газ радон, источником которого является наша с вами Земля, из которой он и выделяется постоянно, формируя в около ¾ от дозы внутреннего облучения. Газ тяжелее воздуха, так что проводите в подвалах поменьше времени, а если этого не получается – почаще и потщательнее их проветривайте.
За сим - до свидания, следующая тема – про эффекты в организме и меры медицинской защиты от ИИ
yaplakal.com