Радиология. Ответы на экзаменационные вопросы, 2007 год.
Скачать реферат по теме: Радиология. Ответы на экзаменационные вопросы, 2007 год. Атом состоит из положительно заряженного ядра и окружающего его облака
отрицательно заряженных электронов. В состав ядра входят протоны, -
положительно заряженные частицы, и нейтроны - частицы не имеющие заряда.
Общее их название - нуклоны. В любом атоме число протонов в ядре равно
числу орбитальных электронов, и атом в целом электронейтрален.
Взаиморасположение ядра и электронов, соотношение их масс и размеров
удобно рассматривать исходя из предложенной Э. Резерфордом и Н. Бором
«планетарной модели атома», основанной на некоторой аналогии в строении
Солнечной системы и атома, т. е. микро- и макромира. Уточнение Н. Бора
касается того, что электроны могут находиться в атоме только на
определенных стационарных орбитах, а переход электрона с одной орбиты на
другую сопровождается испусканием энергии (в строго определенных
пропорциях - квантах).
Разновидности атомов одного химического элемента, имеющие одинаковое число
протонов, но разное число нейтронов, называют изотопами. Другими словами,
изотопы - это атомы, имеющие одинаковый атомный номер (и, следовательно,
заряд ядра), но разное массовое число. Число известных атомов у каждого
элемента сильно варьируется. Оно меняется от трех у водорода до 27 - у
полония. Химические свойства всех изотопов одного элемента практически
одинаковы.
Изотопы принято обозначать в виде: ^M[z]X, где Х - символ химического
элемента, М - массовое число, а Z - атомный номер элемента или заряд ядра.
Поскольку кажды химический элемент имеет свой постоянный атомный номер, то
его обычно опускают и ограничиваются написанием только массового числа,
например, ^3Н, ^14С, ^137Сs и т. д.
Изотопы бывают стабильными, если их ядра устойчивы и не распадаются, и
радиоактивными, если их ядра неустойчивы и подвергаются изменениям,
приводящим в конечном итоге к увеличению стабильности ядра.
Неустойчивые атомные ядра, способные самопроизвольно распадаться,
называются радионуклидами.
В результате радиоактивного распада может образоваться как стабильный, так
и радиоактивный изотоп, в свою очередь самопроизвольно распадающийся.
Такие цепочки радиоактивных элементов, связанные серией ядерных
превращений, называются радиоактивными семействами.
По происхождению радионуклиды разделяют на естественные и искусственные
(или техногенные), появившиеся на Земле в результате деятельности
человека.
2. Строение атомного ядра. Зарядовое и массовое числа.
Атом состоит из положительно заряженного ядра и окружающего его облака
отрицательно заряженных электронов. В состав ядра входят протоны, -
положительно заряженные частицы, и нейтроны - частицы не имеющие заряда.
Общее их название - нуклоны. Сумма числа протонов и нейтронов в ядре
составляет массовое число (М).
Число протонов в ядре равно атомному номеру элемента (Z) и определяет
заряд ядра и положение элемента в Периодической системе Д. И. Менделеева.
В любом атоме число протонов в ядре равно числу орбитальных электронов, и
атом в целом электронейтрален.
6. Понятие периода полураспада. Кривая распада.
Период полураспада - время, в течении которого распадается половина
исходного количества радиоактивных атомов (Т[1/2]). Так как эта величина
константа, в следующий интервал времени, равный тому же значению Т[1/2],
распадается половина от оставшейся половины атомов, в итоге остается 1/4
часть, затем 1/8, 1/16 и т.д. - соответственно для отрезков времени,
кратных 3, 4, 5 и т.д. значениям Т[1/2]. Нетрудно убедиться, что
1000-кратное ослабление излучения произойдет по истечении времени, равного
10 периодам полураспада. В общей форме записать, что по прошествии n
периодов полураспада кратность ослабления составит 2^n.
Интегральная форма закона радиоактивного распада имеет вид:
N[t] = N[0]·e^-lt + N[0]·e^-0,693t/Т1/2.
Такая зависимость называется экспоненциальной, график ее изображен ниже
(кривая распада).
3. Сравнительная характеристика a-, b-, g-излучений.
Потоки частиц, испускаемые атомом в результате внутриядерных превращений,
называют радиоактивными излучениями, или радиацией.
a - излучение - это поток a-частиц,обладающих массой 4 а. е. и зарядом +2
и представляющих собой ядра атомов гелия (два протона +два нейтрона).
Возникает в результате a-распада, который характер для радиоактивных
изотопов с большими атомными номерами. Схема:
^M[z]X0x01 graphic
0x01 graphic
.
b - излучение - представляет собой поток электронов или позитронов.
Возникает в результате b-распада ядра атома. Если в ядре есть избыток
нейтронов, то один из них распадается с образованием протона, который
остается в ядре, электрона, который испускается в виде b-излучения, и
антинейтрино, не имеющего массы покоя и заряда, но уносящего из ядра часть
энергии. Антинейтрино очень трудно обнаружить, так как оно практически не
взаимодействует с веществом.
Позитрон - античастица электрона - образуется при распаде ядра с избытком
протонов. Такой тип b ^+-распада встречается гораздо реже, чем b^--распад
b^-: е^- ^M[z]X0x01 graphic
. Масса покоя 0,00055 а. е. м. Заряд -1.
b ^+: е^+ ^M[z]X0x01 graphic
. Масса покоя 0,00055 а. е. м. Заряд +1.
g-излучение - представляет собой поток фотонов или квантов
электромагнитного излучения. Фотоны могут существовать только в движении.
Их масса покоя равна нулю, но это не значит, что они вообще не имеют
массы. Массу движущего фотона можно рассчитать исходя из его кинетической
энергии Е=mc^2. Так при энергии излучения в 1 МэВ масса фотона составляет
0,001 а. е. м. Фотон носитель электромагнитного излучения - является в
одинаковой мере и квантом энергии, проявляющим волновые свойства, и
частицей.
При наличии в ядре избытка энергии, например, после a- или b-распада,
переход ядра из возбужденного состояния в стабильное может происходить
путем гамма-изомерного перехода, т. е. с испусканием гамма-квантов. При
этом атомный номер элемента и массовое число изотопа остаются прежними,
меняется только энергетическое состояние ядра.
a-, b-, g-излучения, имеющие разную природу, имеют разную проникающую
способность. Чем выше удельная ионизация, тем быстрее частица теряет свою
энергию, тем меньше ее проникающая способность и максимальный пробег.
Проникающая способность излучений изменяется в ряду a< b<
энергия излучения.
Степень воздействия излучения на биологические объекты зависти не только
от вида и энергии излучения. Большое значение имеет также то, где по
отношению к облучаемому объекту находится радионуклид. Различают внешнее
облучение, если источник излучения находится вне облучаемого объекта, и
внутреннее облучение, если источник находится внутри облучаемого объекта.
Сравнительная степень опасности излучений различных видов при внешнем и
внутреннем облучении a< b<
4. Сравнительная оценка опасности излучений разных видов при внутреннем и
внешнем облучении.
a-, b-, g-излучения, имеющие разную природу, имеют разную проникающую
способность. Чем выше удельная ионизация, тем быстрее частица теряет свою
энергию, тем меньше ее проникающая способность и максимальный пробег.
Проникающая способность излучений изменяется в ряду a< b<
энергия излучения.
Степень воздействия излучения на биологические объекты зависти не только
от вида и энергии излучения. Большое значение имеет также то, где по
отношению к облучаемому объету находится радионуклид. Различают внешнее
облучение, если источник излучения находится вне облучаемого объекта, и
внутреннее облучение, если источник находится внутри облучаемого объекта.
Сравнительная степень опасности излучений различных видов при внешнем и
внутреннем облучении a< b<
Для защиты от бета-излучения оргстекло и свинец.
5. Радиоактивность, радиоактивный распад. Единицы измерения активности.
Радиоактивностью называют явление самопроизвольного превращения ядра
атома, сопровождающееся испусканием частиц и (или) электромагнитного
излучения. Это изменение происходит внутри атомного ядра.
Радиоактивный распад - самопроизвольное превращение атомного ядра,
приводящее к испусканию субатомных частиц (элементарных частиц или
фрагментов исходного ядра).
В результате радиоактивного распада может образоваться как стабильный, так
и радиоактивный изотоп, в свою очередь самопроизвольно распадающийся.
Такие цепочки радиоактивных элементов, связанные серией ядерных
превращений, называются радиоактивными семействами.
Активность (А) - это усредненное число распадов в единицу времени.
Единицы измерения активности: 1 Бк(Беккерель)= 1 распал/с; 1 Ки(Кюри)=
3,7*10^10 распад/с
7. Типы радиоактивного распада.
a-распада, который характер для радиоактивных изотопов с большими атомными
номерами (U, Th, Ra, Rn). Схема:
^M[z]X0x01 graphic
0x01 graphic
.
Испускание a-частицы приводит к образованию нового химического элемента у
которого заряд ядра меньше на 2 единицы и массовое число меньше на 4
единицы, чем у исходного элемента.
b-распада ядра атома. Бывает у легких и тяжелых элементов. Известен в трех
видах - b^-, b ^+ и электронный захват. Если в ядре есть избыток
нейтронов, то один из них распадается с образованием протона, который
остается в ядре, электрона, который испускается в виде b-излучения, и
антинейтрино, не имеющего массы покоя и заряда, но уносящего из ядра часть
энергии. Антинейтрино очень трудно обнаружить, так как оно практически не
взаимодействует с веществом.
Позитрон - античастица электрона - образуется при распаде ядра с избытком
протонов. Такой тип b ^+-распада встречается гораздо реже, чем b^--распад
b^-: е^- ^M[z]X0x01 graphic
. Масса покоя 0,00055 а. е. м. Заряд -1.
b ^+: е^+ ^M[z]X0x01 graphic
. Масса покоя 0,00055 а. е. м. Заряд +1.
Электронный захват (ЭЗ) - внутриядерное превращение начинается с захвата
ядром одного из орбитальных электронов - из ближайшей к ядру К-оболочки.
Электрон «проваливается» в ядро, и один из протонов преобразуется в
нейтрон с одновременным испусканием нейтрино. Образовавшаяся вакансия в
К-оболочке сразу же заполняется электроном с L-оболочки, что
сопровождается характеристическим рентгеновским излучением.
Изомерный переход. Тип радиоактивного распада, связанный с
гамма-излучением
При наличии в ядре избытка энергии, например, после a- или b-распада,
переход ядра из возбужденного состояния в стабильное может происходить
путем гамма-изомерного перехода, т. е. с испусканием гамма-квантов. При
этом атомный номер элемента и массовое число изотопа остаются прежними,
меняется только энергетическое состояние ядра.
Внутренняя конверсия. Энергия возбуждения не обязательно испускается с
фотоном, в некоторых случаях она может передаваться одному из орбитальных
электронов. Испускаемый конверсионный электрон будет иметь меньшую
энергию, чем фотон, на величину энергии связи электрона на орбите. Далее
по принципу ЭЗ.
Осколочное деление тяжелых ядер. Образуются искусственные радионуклиды.
Самые тяжелые из известных ядер кроме распада по a-типу могут
самопроизвольно расщепляться на 2 крупных фрагмента, называемых осколками
деления, с одновременным выделением 2-3 нейтронов и большого количества
энергии. Также расщепление может спровоцировать облучение нейтронами.
Первичные осколки деления обычно имеют избыток нейтронов, отчего
претерпевают несколько последовательных b-распадов, образуя цепочки
вторичных продуктов. Первичные и вторичные продукты осколочного деления
вместе с некоторым числом продуктов нейтронной активации в сумме дают
широкий набор радионуклидов.
8. Принцип работы счетчика Гейгера.
Счетчик Гейгера-Мюллера представляет собой герметичную емкость,
заполненную газом, разряженным до 10^2-10^3 гПА. Внутри емкости находятся
2 электрода: положительно заряженный анод и отрицательно заряженный катод.
Анод выполнен в виде металлической нити, расположенной в центре счетчика.
Катод в виде металлического цилиндра размещен, как правило, вокруг анода.
В качестве газовой среды часто используют инертные газы, например, аргон.
На электродах при помощи источника постоянного тока создается напряжение
U[1] = 300-2000В.
Частица высокой энергии при попадании в газовую среду вызывает ионизацию
газа, т.е. образование пар: электрон - положительно заряженная частица,
ион. Образовавшиеся электроны, ускоряясь электрическим полем, приобретает
энергию, достаточную для вторичной ионизации атомов газа - соответствующим
количеством положительных ионов.
Образование электронов и ионов происходит по типу цепной реакции. В
результате формируется лавина электронов. Электроны устремляются к
положительно заряженному аноду, собираются на аноде и вызывают падение
напряжения U[1]-U[2], которое фиксируется регистрирующим устройством в
виде импульса. Через промежуток времени положительный потенциал на аноде
восстанавливается источником тока. В этот период, называемый мертвым
временем, счетчик не реагирует на ионизирующее излучение. В связи с этим
при большой плотности потока частиц значительное количество из не
регистрируется, и возникает необходимость вводить поправку. Поэтому обычно
счетчики Гейгера-Мюллера используются для регистрации небольшой плотности
потока частиц высокой энергии. (бета-активных радионуклидов).
9. Проникающая способность ионизирующей радиации.
a-, b-, g-излучения, имеющие разную природу, имеют разную проникающую
способность. Чем выше удельная ионизация, тем быстрее частица теряет свою
энергию, тем меньше ее проникающая способность и максимальный пробег.
Проникающая способность излучений изменяется в ряду a< b<
энергия излучения.
Степень воздействия излучения на биологические объекты зависит не только
от вида и энергии излучения. Большое значение имеет также то, где по
отношению к излучаемому объекту находится радионуклид. Различают внешнее
облучение, если источник находится вне облучаемого объекта и внутреннее
облучение, если источник находится внутри облучаемого объекта..
10. Понятие эффективности счета. Расчет абсолютной активности.
Эффективность счета - величина, которая показывает, какая часть активности
препарата регистрируется радиометром.
0x01 graphic
Эффективность счета может изменяться в долях единицы или процентах.
Эффективность счета зависит от ряда факторов, важнейшие из которых
следующие.
1. геометрический фактор (при радиоактивном распаде частицы испускаются
по всем направлениям, и в детектор попадают только те, которые
движутся в сторону детектора, т. е. геометрический фактор определяет
какая часть пространства используется счетчиком для регистрации
излучения);
2. поглощение и рассеяние излучения в слое воздуха и окошке счетчика;
3. обратное рассеяние от подножки препарата;
4. самопоглощение излучения в препарате;
5. собственная эффективность детектора к данному виду излучения (разные
виды излучения имеют разную ионизирующую способность, которая лежит в
основе работы газорядного счетчика, поэтому образующийся в детекторе
сигнал может быть достаточным или слишком малым, чтобы регистрирующее
устройство смогло его зафиксировать);
6. схема распада изотопа: некоторые изотопы имеют сложную схему
радиоактивного распада, при котором может образовываться более, чем
одна частица, вызывающая образование импульса напряжения в детекторе;
например
0x01 graphic
Измерения активности могут быть относительными и абсолютными. При
относительных измерения сравнивают скорости счета нескольких препаратов
(имп/с), при абсолютных - их активности (Бк, Ки).
Активность можно рассчитать, зная эффективность препарата в конкретных
условиях измерения.
Более простой и широко распространенный на практике подход - определение
абсолютной активности препарата методом сравнения с эталоном - скорость
счета изучаемого препарата сопоставляют со скоростью счета эталонного
образца.
Эталон (или стандарт) - это препарат, у которого известна абсолютная
активность. Эталоны готовят на радиохимических заводах или в лабораторных
условиях, строго контролируя количество внесенного радиоактивного
вещества.
Сравнение скоростей счета изучаемого препарата и эталона возможно только
тогда, когда измерения проводятся в стандартных условиях, т. е.
* препараты содержат один и тот же изотоп;
* препараты имеют одинаковую форму и размеры;
* препараты одинаково расположены относительно счетчика;
* радиоактивное вещество равномерно распределено по всему объему
препаратов;
* препараты высушены до постоянного веса;
* используются подножки из одного материала и равной толщины;
* измерения проводятся на одном и том же приборе;
* измерения проводятся по возможности с одинаковой точностью.
* В данных условиях эффективность счета обоих препаратов одинакова, и
верным будет соотношение:
0x01 graphic
Исходя из этого, активность препарата можно рассчитать по формуле:
0x01 graphic
11. Факторы влияющие на эффективность измерения радиоактивности.
Эффективность счета зависит от ряда факторов, важнейшие из которых
следующие.
7. геометрический фактор (при радиоактивном распаде частицы испускаются
по всем направлениям, и в детектор попадают только те, которые
движутся в сторону детектора, т. е. геометрический фактор определяет
какая часть пространства используется счетчиком для регистрации
излучения);
8. поглощение и рассеяние излучения в слое воздуха и окошке счетчика;
9. обратное рассеяние от подножки препарата;
10. самопоглощение излучения в препарате;
11. собственная эффективность детектора к данному виду излучения (разные
виды излучения имеют разную ионизирующую способность, которая лежит в
основе работы газорядного счетчика, поэтому образующийся в детекторе
сигнал может быть достаточным или слишком малым, чтобы регистрирующее
устройство смогло его зафиксировать);
12. схема распада изотопа: некоторые изотопы имеют сложную схему
радиоактивного распада, при котором может образовываться более, чем
одна частица, вызывающая образование импульса напряжения в детекторе;
например
0x01 graphic
12. Методы обнаружения и измерения ионизирующей радиации.
Измерение радиоактивности осуществляется посредством регистрации
излучения, испускаемого радиоактивными атомами. В основе свех существующих
в настоящее время методов измерения радиоактивности лежат явления
взаимодействия излучений с веществом - возбуждение и ионизация. Условно
методы и соответствующие детекторы регистрации можно разделить на 3
группы:
1. Химические
2. Ионизационные
3. Оптические.
Прибор, состоящий из детектора (счетчика) излучения, блока высокого
напряжения, таймера (электронного секундомера) и регистрирующего
устройства, называется радиометром. Радиометр при фиксированном времени
измерения (t) регистрирует количество импульсов напряжения (n). В
результате можно рассчитать скорость счета (N=n/t) - количество импульсов
в единицу времени.
Радиометр регистрирует отдельные импульсы даже в том случае, если образец
отсутствует. Эта величина - фон счетчика (N[ф]). Источником его являются
космическое излучение и излучение отдельных рассеянных в окружающей среде
естественных радиоактивных нуклидов. Для снижения фона счетчика используют
свинцовые домики. При измерении скорости счета образца (препарата)
скорость счета фона всегда вычитают.
В основу химических методов положена способность излучений инициировать
химические реакции атомов и молекул при их возбуждении и ионизации.
Химическими детекторами могут быть газообразные, твердые и жидкие
вещества. Применяются редко, исключение фотографический метод.
Ионизационные методы основаны на использовании явления прохождения
электрического тока через газы и твердые полупроводники. Реализация
ионизационных методов осуществляется различными приборами: электроскопом,
ионизационной камерой, пропорциональным счетчиком, счетчиком
Гейгера-Мюллера, полупроводниковыми детекторами.
Оптический метод основан на регистрации сцинтилляции (свечения) довольно
интенсивных вспышек света в некоторых кристаллах при прохождении через них
частиц высокой энергии.
14.Гамма-спектрометрия, ее использование
Спектрометрический метод идентификации радионуклидов основан на анализе
энергетического спектра изучаемого образца. Удобный, быстрый и наиболее
эффективный метод идентификации радионуклидного состава для
гамма-излучателей (так как в отличие от бета излучения, которое имеет
сплошной спектр, гама-излучение имеет дискретный спектр, который можно
анализировать при помощи эталонов). Если энергия радионуклидов
различается, то современная аппаратура позволяет обнаружить до 6
элементов, находящихся в 1 образце. Приборы при помощи которых получают
энергетические спектры называют спектрометрами. По спектрам эталонных
источников излучения проводится идентификация радионуклидов. Можно не
проводить предварительную пробоподготовку. Метод точен, прост, не требует
больших затрат времени.
13. Абсолютная и относительная активность. Использование эталонов для
абсолютных измерений.
Измерения активности могут быть относительными и абсолютными. При
относительных измерения сравнивают скорости счета нескольких препаратов
(имп/с), при абсолютных - их активности (Бк, Ки).
Активность можно рассчитать, зная эффективность препарата в конкретных
условиях измерения.
Более простой и широко распространенный на практике подход - определение
абсолютной активности препарата методом сравнения с эталоном - скорость
счета изучаемого препарата сопоставляют со скоростью счета эталонного
образца.
Эталон (или стандарт) - это препарат, у которого известна абсолютная
активность. Эталоны готовят на радиохимических заводах или в лабораторных
условиях, строго контролируя количество внесенного радиоактивного
вещества.
Сравнение скоростей счета изучаемого препарата и эталона возможно только
тогда, когда измерения проводятся в стандартных условиях, т. е.
* препараты содержат один и тот же изотоп;
* препараты имеют одинаковую форму и размеры;
* препараты одинаково расположены относительно счетчика;
* радиоактивное вещество равномерно распределено по всему объему
препаратов;
* препараты высушены до постоянного веса;
* используются подножки из одного материала и равной толщины;
* измерения проводятся на одном и том же приборе;
* измерения проводятся по возможности с одинаковой точностью.
* В данных условиях эффективность счета обоих препаратов одинакова, и
верным будет соотношение:
0x01 graphic
Исходя из этого, активность препарата можно рассчитать по формуле:
0x01 graphic
15. Методы идентификации радионуклидного загрязнения.
Идентификация радионуклидного состава радиоактивного загрязнения
предполагает определение активности отдельно каждого радионуклида в
составе загрязнения. Необходимость этого этапа обусловлена тем, что
радионуклиды характеризуются различными физическими, химическими и
биологическими свойствами и, следовательно, представляют различную
экологическую опасность.
Существует 2 группы методов идентификации радионуклидного состава:
физические и химические.
Физические основаны на различиях физических свойств отдельных
радионуклидов: разных периодах полураспада, видах, энергии и проникающей
способности излучений. (Для гамма-излучений).
Наибольшее распространение в настоящее время получил спектрометрический
метод идентификации радионуклидов. Он основан на анализе энергетического
спектра изучаемого образца.
К химическим методам относятся радиохимический анализ, в задачу которого
входит химическое разделение, концентрирование и выделение радиохимически
чистого препарата определяемого радионуклида. (Для a-, b-, g- излучений).
20. Основные источники радионуклидных загрязнений агроэкосистем.
1. Ядерные взрывы в военных и мирных целях, в том числе испытание ядерного
оружия;
2. Аварийные ситуации на этапах ядерного топливного цикла (ЯТЦ),
включающего:
* добычу урана
* обогащение урана и получение ядерного топлива
* изготовление тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов)
* эксплуатация ядерного реактора
* переработку и регенерацию отработанного ядерного топлива;
3. Аварийные ситуации при захоронении и хранении радиоактивных отходов;
4. Использование радиоактивных материалов в различных отраслях хозяйства,
промышленности, науки и медицины.
Последействие военного использования ядерной энергии
С1945 по 1996 г. в мире было произведено более 2000 испытаний ядерного
оружия(США - 1056, СССР - 718, Франция - 188). Ежегодный выброс
радиоактивных вещ-тв в некоторые годы достигал 10^4 - 10^5 МКи.
В северных и дальневосточных морях за прошлые годы затоплено не менее 18
радиоактивных снятых с АПЛ (атомная подводная лодка). Суммарную активность
всех подводных захоронений у нас в стране за время между 1959 и 1992 гг.
оценивают в 9-10 МКи. Отходы с общей активностью до 2 МКи с предприятий
военно-промышленного комплекса европейских стран слиты или захоронены в
контейнерах в виде низкоактивных отходов в северной части Атлантического
океана.
Ядерные взрывы в промышленных целях
- для глубинного сейсмозондирования земной коры при разведке полезных
ископаемых, интенсификация газо- и нефтеотдачи на промыслах, создания
подземных емкостей с целью хранения углеводородного топлива или для
захоронения биологически опасных отходов, тушения пожаров на скважинах,
создания траншей, каналов и платин. Всего за время между 1965 и 1989гг. в
СССР осуществлено 124 подземных ядерных взрыва промышленного назначения(в
Казахстане-30, Якутии - 12). Несмотря на значительную глубину заложения
ядерных зарядов из-за образования в грунтах трещин и каналов взрывы в ряде
случаев сопровождались выбросами радиоактивных веществ на поверхность, что
привело к образованию локальных очагов загрязнения.
16. Понятие дозы и мощности дозы. Единицы их измерения.
Доза - мера воздействия излучения на обучаемый объект. Доза зависит от
активности.
0x01 graphic
, где Кg - гамма-постоянная - коэффициент пропорциональности,
характеризующий свойства излучения.
На практике обычно пользуются величинами не дозы, а мощности дозы
ионозирующего излучения Р, т. е. значениями дозы Д в единицу времени t:
0x01 graphic
. Отсюда следует важная пространственная законометность распределения
мощности дозы вокруг точечного источника ионизирующего излучения. Например
имеется источник А, тогда выполняется соотношение P1R1^2=P2R2^2=…=PnRn^2
Мощность эквивалентной дозы излучения - отношение эквивалентной дозы
излучения к времени, за которое эта доза поглощена веществом. Мощность
эквивалентной дозы излучения измеряется в Зв/c.
Мощность поглощенной дозы излучения - отношение поглощенной веществом дозы
излучения к времени, за которое эта доза излучения поглощена. Мощность
поглощенной дозы излучения измеряется в Гр/c.
Мощность экспозиционной дозы излучения - отношение экспозиционной дозы
излучения к времени, за которое эта доза излучения передана сухому
атмосферному воздуху. Мощность экспозиционной дозы излучения измеряется в
A/кг.
17. Виды доз и единицы их измерения.
Доза ионизирующего излучения (Д) - это количественная мера его воздействия
н объекты окружающей среды.
Существует несколько подходов к оценке доз ионизирующих излучений.
Основной физической величиной, принятой в дозиметрии для оценки действия
ионизирующего излучения, является поглощенная доза или просто доза
излучения.
Поглощенная доза D - это поглощенная энергия излучения Е, рассчитанная на
единицу массы т облученного вещества:
D=dE/dm. Единицей поглощенной дозы является рад.
В системе Си выражается в Дж/кг, но в честь английского ученого Л. Грея
единица поглощенной дозы названа грэй (Гр).
1рад=100эрг/г; 1Гр=100рад
Поглощенная доза самый корректный способ измерения ионизирующего
излучения.
Экспозиционная доза Х - это количество полного заряда ионов одного знака
Q, которые образуются в воздухе при полном торможении электронов и
позитронов, освобожденных фотонами в единице массы воздуха т :
Х=Q/m
Единицы измерения в системе СИ Кл/кг, внесистемная единица Рентген (Р).
Соотношение между этими единицами: 1Р=2,58*10^-4Кл/кг; 1Кл/кг=3,88*10^3Р.
Экспозиционная доза в дозиметрии используется для измерения рентгеновского
и g-излучения. Энергетический эквивалент экспозиционной дозы составляет
для воздуха 1Р=0,87рад, для воды и биологических тканей 1Р=0,96 рад.
Эквивалентная доза (Н[T,R] )- это поглощенная доза в органе или ткани,
умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида
излучения:
Н[T,R]=W[R]*D[T,R]; T - орган или ткань, R - вид излучения.
Эквивалентная доза в системе СИ выражается в зивертах (Зв), внесистемная
единица бэр(биологический эквивалент рада), 1бэр=0,01 Зв. 1 Зв
=эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в
биологической ткани стандартного состава на средний взвешивающий
коэффициент составляет 1 Дж/кг.
Для оценки биологического эффекта (или меры риска) при действии излучения
на органы и ткани, а также на организм в целом с учетом эффекта от разных
видов излучения, а также с учетом радиочувствительности отдельных органов
вводится эффективная эквивалентная доза (Е).
Эффективная эквивалентная доза для организма в целом может быть определена
как сумма произведений эквивалентной дозы в критических органах на
соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани:
Е=S Н[T,R]*W[R
]18. Естественные радиоактивные элементы и их вклад в фоновое облучение
человека.
К естественным радионуклидам относятся
1. Элементы первичного происхождения, существовавшие на Земле со времени
ее возникновения. Это изотопы с периодами полураспада 10^9 - 10^10 лет
и более (^238U, ^232Th, ^40K, ^87Rb и некоторые другие). Наибольшее
значение из них принадлежит калию-40.
2. Космогенные радионуклиды, постоянно образующиеся в атмосфере от
бомбардировки космическими лучами - ^14С, ^3Н, ^7Ве, ^10Ве, ^39Ar.
Усредненные данные фонового облучения человека
+------------------------------------------------------------+
| | Внешнее | Внутреннее | В | |
| Источники | облучение | облучение | сумме | |
| облучения |-----------+--------------+-------+-----|
| | | МЗв/год | % | МЗв/год | % | % |
|-------------------| |--------------------------------------|
| космогенные | | |
|-------------------| |--------------------------------------|
| Космические лучи | | 0,355 | 15 | - | - | 15 |
|-------------------| |---------+----+---------+-------+-----|
| ^14С | | - | - | 0,015 | 0,6 | 0,6 |
|-------------------| |--------------------------------------|
| земные | | |
|-------------------| |--------------------------------------|
| ^40К | | 0,15 | 6 | 0,18 | 8 | 14 |
|-------------------| |---------+----+---------+-------+-----|
| Семейство ^238U | | 0,10 | 4 | 0,02 | 0,8 | 5 |
|-------------------| |---------+----+---------+-------+-----|
| ^222Rn | | - | - | 1,22 | 51 | 51 |
|-------------------| |---------+----+---------+-------+-----|
| Семейство ^232Th | | 0,16 | 7 | 0,02 | 0,8 | 8 |
|-------------------| |---------+----+---------+-------+-----|
| ^220Rn | | - | - | 0,16 | 7 | 7 |
|-------------------| |---------+----+---------+-------+-----|
| ВСЕГО | | 0,8 | 32 | 1,6 | 68 | 100 |
+------------------------------------------------------------+
19. Естественный радиационный фон (ЕРФ) - уровень радиации окружающей
среды, обусловленный естественной радиоактивностью.
РАДИАЦИОННЫЙ ФОН - ионизирующее излучение, обусловленное совместным
действием природных (естественных) и техногенных радиационных факторов.
Естественный радиационный фон - излучение, создаваемое рассеянными в
природе радионуклидами, содержащимися в земной коре, приземном воздухе,
почве, воде, растениях, продуктах питания, в организмах животных и
человека (84%), а также космическое излучение (16%). Естественный
радиационный фон колеблется в широких пределах в различных регионах Земли.
Эквивалентная доза в организме человека в среднем 2 мЗв = 0,2 бэр.
Техногенный радиационный фон связан главным образом с переработкой и
перемещением горных пород, сжиганием каменного угля, нефти, газа и других
горючих ископаемых, а также с испытаниями ядерного оружия и ядерной
энергетикой.
Средние значения естественного радиационного фона на различной местности
+-----------------------------------------------+
| Местность | Фон, мкР/ч |
|----------------------------------+------------|
| Над морем | 5-7 |
|----------------------------------+------------|
| Высокогорные | 50-60 |
|----------------------------------+------------|
| Район Кавказских Минеральных Вод | 20-30 |
|----------------------------------+------------|
| Москва и Подмосковье | 10-20 |
+-----------------------------------------------+
21. Выпадение радионуклидов из атмосферы.
Виды: 1. Локальные. Протяженность: 10^1 - 10^2 км. Продолжительность:
несколько дней Время полуоседания: 10 - 20 часов. 2. Региональные
Протяженность: 10^2 - 10^3 км Продолжительность: до 3-4 недель Время
полуоседания: 15-20 суток 3. Глобальные Протяженность: вся планета
Продолжительность: 10 - 30 лет Время полуоседания 0,5-2 года
Глобальные выпадения являются в основном следствием атмосферных испытаний
наиболее мощного, термоядерного оружия. При взрывах водородных ,
мегатонных по мощности бомб значительная часть микродисперсного материала,
включающего радиоактивные продукты попала в верхние слои атмосферы -
стратосферу.(20-40 км над поверхность моря. Взрывы меньшей мощности
поднимают радиоактивный материал на высоты не выше тропосферы (т. е. до
16-18 км), а в результате аварий на ядерных реакторах - в пределах 1-2,
реже - 5 км. Степень дисперсности материала, выпадающего в локальных
загрязнениях, находится чаще всего в диапазоне 0,1-1 мм, региональных -
порядка 0,01-0,1 мм и глобальных - менее 0,01 мм.
22. Главные дозообразующие радионуклиды.
Радиоизотопный состав выпадений. Всего при осколочном выпадении образуются
около 200 изотопов, принадлежащих к более чем 70 элементам (это первичные
и вторичные продукты деления и продукты нейтронной активации), они в
основном входят в основном в два диапазона массовых чисел - 85 - 105 и 130
- 150. значительная их часть - короткоживущие, быстро распадающиеся
изотопы. Так, уже спустя 7 ч. После ядерного взрыва общая активность
снижается в 10 раз по сравнению с той, которая была через час после
взрыва, и снижается далее в 100 и 1000 раз соответственно через 2 и 14
суток. В долгосрочной перспективе остаются только два долгоживущих
радионуклида, ^137Cs и ^90Sr, с периодами полураспада около 30 лет. (В
РАННЕМ ПЕРИОДЕ ПОСЛЕ АВАРИИ ДОВОЛЬНО ЗНАЧИТЕЛЬНА РОЛЬ КОРОТКОЖИВУЩИХ
ИЗОТОПОВ Cs и Sr: присутствие ^137Cs составляет до 1/2 от активности
^137Cs, а ^90Sr вначале содержится в 15 - 20 раз больше, чем ^90Sr)..
При ядерных взрывах по мимо продуктов осколочного деления, образуется
некоторое кол-во продуктов нейтронной активности почвенного материала (при
наземных взрывах) или воздуха (при взрывах атмосферных). В последнем
случае это долгоживущие нуклиды ^14C и ^3H, содержание которых в период
наиболее интенсивных испытаний ядерного оружия в атмосфере заметно
возросло. Что касается наведенной активности в почвах и грунтах, то
сохраняется она не слишком продолжительное время из - за коротких периодов
полураспада образ нуклидов.
При авариях на ядерных реакторах или в технологических аппаратах по
переработке материалов, полученных в реакторах, радиоизотопный состав
выбросов зависит от такового в реакторе на момент аварии. В Кыштымской
аварии, взорвавшаяся емкость содержала частично переработанные жидкие
отходы, из которых ^137Cs был отделен, и главным долгоживущим нуклидом на
территории ВУРСа оказался ^90Sr.
К продуктам ядерного реактора относятся и трансурановые элементы
(актиноиды), которые образуются от захвата нейтронов в ядерном топливе,
т.е. в результате (n, 0x01 graphic
) - реакций и последующих цепочек 0x01 graphic
распадов.
^239 Pu (T 1/2=24100 лет)когда-то, при создании ядерного оружия, был
главным целевым продуктом работы реактора, в энергтитческих же реакторах
плутоний - побочный продукт, являющийся дополнительным источником
долговременного радиоактивного загрязнения при аварии реактора. Другие
долгоживущие актиноиды, включая америций и кюрий, могут накапливаться со
временем из промежуточных продуктов. Так максимальное накопление ^241Am и
^239 Pu произойдет через 40 - 50 лет после аварийного выброса.
23. 24. Проблема^137Cs, Проблема ^90Sr. Сравнивая физические, химические и
биологические свойства ^137Cs и ^90Sr радионуклидов, можно отметить
следующее:
^- 137Cs и ^90Sr имеют близкие периоды полураспада и относятся к
долгоживущим радионуклидам;
- ^137Cs является источником 0x01 graphic
излучений, а ^90Sr - источником только 0x01 graphic
- излучения; это означает, что ^137Cs может быть источником как внешнего,
так и внутреннего облучения, а ^90Sr - в основном источником внутреннего
облучения;
- при распаде ^137Cs образуется одна 0x01 graphic
- частица, а при распаде ^90Sr и его дочернего радионуклида ^90Y - две,
причем энергии этих частиц больше (0,55 и2,27 МэВ), чем при распаде
^137Cs(0,51 МэВ); это делает ^90Sr более опасным радионуклидом при
внутреннем облучении;
- по химическим св-ам оба радионуклида относятся к металлам - аналогам
биогенных элементов: ^137Cs является аналогом калия, ^90Sr - аналогом
кальция; по причине оба радионуклида активно вовлекаются в биологический
круговорот, поступая по пищевым цепочкам в растения, организм животного и
человека;
- в почвах(особенно тяжелого мех. Состава) радионуклиды довольно прочно
закрепляются в верхнем 0-5 см слое; однако ^137Cs, для которого хар-на
необменная фиксация внутри кристаллической решетки глинистых минералов
почвы, менее доступен для растений, чем ^90Sr, находящийся в почвах в
основном в обменном состоянии;
- ^90Sr в наибольших кол-ах поступает в продукты питания, отличающиеся
высоки содержанием кальция, например в молочные продукты.
- ^137Cs накапливается в тех продуктах, для которых хар-но повышенное
содержание калия
- в орга-ме чел. И животных, стронций накапливается в основном в костных
тканях, откуда очень медленно выводится (эффективный период полувыведения
радионуклида, Тэфф составляет 5-8 лет) и отрицательно влияет на
кроветворную функцию костного мозга; цезий накапливается в основном в
мышечных тканях и сравнительно быстро выводится из организма (Тэфф=50-70
суток)
27. Миграционная способность радионуклидов в почве
Сорбция почвой имеет исключительно важное значение для всей дальнейшей
судьбы радионуклидов в экосистеме. Благодаря сорбции резко уменьшается
возможность перемещения радионуклида в почве и его поступления в растения,
т.е. снижается его подвижность. Конкретный уровень уменьшения подвижности
радионуклида определяется типом почв и химической формой конкретного
радиоактивного изотопа. Имеет место общая закономерность: доля
переходящего в твердую фазу почвы радионуклида возрастает (соответственно
его концентрация в почвенном растворе снижается) и прочность сорбционного
закрепления увеличивается при переходе от почв легкого гран. сос-ва к
почва тяжелого гран. сос-ва. Благодаря сорбции имеют место 2 важнейшие
особенности, харак-ие поведение радионук. в почвах и наземных экосистемах.
1. относительно низкое поступление радонукл. из почвы в растение. 2.
незначительная вертикальная абиотическая миграция радонукл. В почвах и
крайне низкая вероятность загрязнений грунтовых вод. В естественных почвах
ненарушенного сложения благодаря сорбции около 90% поступивших на
поверхность радионуклидов удерживается слоем почвы толщиной 5 - 10 см в
течение десятков лет. Первичная абиотическая миграция в агрегированных
почвах протекает интенсивнее благодаря локализации потоков влаги в
межагрегатном пространстве и неучастию значительной части сорбционного
комплекса почв в сорбционном закреплении радионукл. Миграция с помощью
почвообитающих организмов
31. Общие представления о включении радионуклидов в трофические цепочки в
естественных и агроэкосистемах.
Важной составной частью биогеохимического цикла радионуклида, как и любого
элемента, входящего в БГХЦ, является пищевая, или трофическая цепь,
которая характеризует переход элемента от первич продуцентов (растений в
наземных экосистемах) или от основного пула радионуклида в данной
экосистеме через промежуточные биологические звенья к человеку или
животному. В любой экосистеме действует несколько конкретных трофических
цепей для разных радионуклидов с участием различных биологич объектов
экосистемы. Например, для агроэкосистемы в самом общем виде трофич цепь
может иметь вид, представленный на рис 6.4 (стр168). Практически важно
знать параметры, характеризующие переходы между отдельными конкретными
звеньями трофической цепочки отдельных радионуклидов в конкретных усл.
например переход стронция из дерново-подзол супес почвы в растения
картофеля. Знание таких параметров позволяет прогнозировать уровни
поступления радионуклидов в отдельные биологические объекты трофической
цепи, включая и человека.
28.Особенности накопления радионуклидов фитомассе при первичном выпадении
радиоактивных осадков.
Основные факторы, способствующие поглощению радионуклидов наземными
органами растений:
1. высокий уровень проективного покрытия почвы растительностью,
достигающий в наземных экосистемах тундровой, таежной зон России около
100%. В некоторых лесных ценозах наземные органы растений составляют
сложную многоярусовую сис-му, способную к перехвату практически всех
осадков и растворенных в них вещ-тв. Различные наземные экосистемы
листовые поверхности задерживают от 20-90% выпавших радионуклидов. Этот
разброс обусловлен величиной листовой поверхности, формой, размером и
ориентацией листьев в пространстве, скоростью ветра во время выпадения.
2. Высокая растворимость в воде многих исходных соединений радионуклидов,
способствующая их ассимиляции наземными органами.
3. Ничтожные концентрации радионуклидов в атмосферных осадках и влаге,
конденсированной на листовой поверхности. Вещ-во из таких растворов, как
правило, очень быстро и полно сорбируется на большинстве поверхностей,
включая и листовую поверхность.
4. быстрое проникновение некоторых радионук. с поверхности в ткани листьев
с последующим перераспределением по органам растений. Однако скорость и
характер перераспр. Существенно различается в зависимости от химической
природы радионуклида.
Взаимодействие радионук. загрязнений с почвой реализуется при выпадении на
поверхности, свободные от растительности, что наблюдается редко. С почвой
активно взаимодействуют только мобильные формы ркдинук, способные
образовывать истинные растворы в сос-ве атмосферных осадков или в почв.
Влаге, а также молекулярные формы некоторых радионук. Почва явл.
Уникальным природным сорбентом благодаря исключительному сложному
вещественному сос-ву. Почва способна к поглощению практически любых
вещ-тв. Примирительно к радионукл. Целесообразно выделить 5 основных видов
сорбц взаимодействий: 1. молекулярная сорбция 2. обменное поглощение 3.
осаждение или соосаждение 4. комплексообразование и др. взаимодействия с
органич. Вещ-ом тв. фазы почвы 5.необменная фиксация на слоистых
минералах. Важную роль играет агрегированность, т.е. наличие более или
менее выраженной комковатой структуры.
33. Различия основных с/х ку-р по накоплению радионуклидов.
Способность отдельных видов растений накапливать в хозяйственно-ценной
части урожая радионуклиды может различаться в 10-20 раз (стр.210()ельных
видов растений накапливать в хозяйственно-ценной части урожая радионуклиды
может различаться в 10-20 раз ()рофической ). Она зависит от биологических
особенностей растения, его вида и сорта, свойств почвы, на которой оно
произрастает. Например, известно, что чем выше содержание калия и кальция
в растениях, тем относительно больше накапливают они цезия и стронция.
Скороспелые сорта накапливают в 1,5-2 раза больше радионуклидов, чем
позднеспелые, поэтому при составлении севооборотов следует изменять
соотношение сортов в строну уменьшения доли раннеспелых. Озимые зерновые
ку-ры накапливают 1,5-2 раза еньше радионуклидов, чем яровые зерновые
культуры.
38. Способы снижения радиоактивного загрязнения в продукции
растениеводства.
Комплекс мероприятий, направленных на получение продукции растениеводства,
отвечающей радиологическим стандартам, можно разделить на три группы:
агрохимические, агротехнические и технологические приемы поп ереработки
исходной продукции. Агрохимические (изветскование Ки-х почв, внесений
повышенных доз калийных, фосфорных, фосфорно-калийных уд-й, использование
минеральных сорбентов (глинистые минералы0, внесение органических
уд-й)Агротехнические (проведение глубокой вспашки с оборотом пласта (на
высоко плодородных почвах), увеличение доли площадей под культуры с низким
уровнем накопления радионуклидов, предотвращение вторичного загрязнения
растений путем сокращения количества междурядных обработок, проведения
работ по влажной почве, замена механической прополки химической,
использование широкозахватной техники или с/х авиации, коренное улучшение
лугов и пастбищ, поверхностное улучшение кормовых угодий, высев при
перезалуживании лугов и пастбищ травосмесей с минеральным накоплением
радионуклидов). Технологические приемы (промывку и первичную очистку
убранной плодоовощной и технической продукции, переработку полученной
продукции с целью снижения концентрации радионуклидов).
25. Основные проблемы, связанные с определением радионуклидов
1. Анализируемые образцы могут характеризоваться малой активностью,
поэтому необходимо отбирать для анализа значительные по массе пробы.
2. Исскуственные радионуклиды содержатся в образцах в ультра малых
концентрациях (10 ^-8 10 ^-10), поведение радионуклидов в таких
количествах аномально (они не образуют осадки, легко сорбируются), в
результате чего возможны потери. Для предотвращения потерь к
анализируемому образцу добавляют носитель (макрокомпонент с
физико-химическими свойствами, обычно это стабильный изотоп определения
радионуклидов)
39. Способы снижения радиоактивного загрязнения в продукции
животноводства.
Основным первичным источником загрязнения животноводческой продукции
являются корма и этим опр-ся приемы, направленные на уменьшение
поступления радионуклидов в животноводческую продукцию. Основные
мероприятия можно усл. разделить на три группы 1. Изменения в режиме
содержания КРС и др с/х жив-х 2. Рациональное использование кормов и
кормовых добавок; изменение в технологии кормопроизводства.3.
Перепрофилирование отдельных звеньев или всей отрасли животноводства.
Переработка продукции животноводства для снижения содержания в ней
радионуклидов. Сепарация молока позволяет отделить 85-90% радионуклидов,
которые переходят в обрат, тогда как в сливках остается только 8-16%. При
переработки сливок в сливочное масло остается 36-49% от исходной
концентрации радионуклидов в молоке.
42. Действие радиации на человека «Основной радиобиологический парадокс».
Основной радиобиологический парадокс, как определил его Н.В.
Тимофеев-Ресовский, состоит в очень значительной диспропорции между
количеством поглощенной энергии ионизирующей радиации и величиной
вызванного ею биологического эффекта. Смертельная для человека и
большинства млекопитающих поглощенная доза (поглощенная доза - оценка
количества поглощенной энергии радиоактивного излучения; измеряется в
традиционных единицах - рад, или в единицах системы СИ - грей. соотношение
ед:1Гр=100 рад.) в 10 Гр (1000 рад) энергетически эквивалентна
приблизительно 170 кал, т.е. такому количеству тепловой энергии, которая
передается человеку от выпитого стакана горячего чая, вызывая повышенные
температуры тела всего на 0,001 С. Одним из объяснений основного
радиобиологич парадокса послужила развиваемая теория мишений: сильно
выраженное повреждение клетки связывалось с поглощением большой энергии
ядерных частиц в некоторых жизненно важных точках клетки - «мишенях»,
размеры которых значительно меньше размеров самой клетки. Теория
Тимофеева-Ресовски и др. привела к выявлению генетического аппарата клетки
и молекул ДНК в качестве этой мишени. Начало развития новых представлений
объяснявшая механизм первичных радиоционных воздействий «теория свободных
радикалов» объясняет радиобиологический эффект не прямого действия как
теория мишений, а косвенных или вторич действия высокореакционных
продуктов радиолиза ве-в составляющих клетку. Свободные радикалы
существуют очень короткое время но они все же способны диффундировать на
довольно значительно расстояние и приводить к разнообразным изменения
внутри клетки на молекулярном уровне. Особенно высока вероятность
образования разнообразных свободных радикалов при действии радиации на
молекулы воды. Биологическое действие ионизирующей радиации является не
прямым, а опосредственным действием продуктов радиолиза конституцонной
воды. Первич радиоционное повреждение на биохимич уровне приводят к
образованию новых химически высокоактивных продуктов, которые вызывают
дополнительные повреждения биологически важных микромолекул. Такие
повреждения касаются не только ядерных компонентов, но и
цитоплазматических и других структур клетки, вовлекаяв радиобиологический
эффект все важные системы живой клетки - ферментативные, регуляторные,
антиоксидантные (защитные) и др
43. Характер и особенности биологического действия радиации на живые
организмы. (Биологическая стадия)
Биологические эффекты позволяют не сразу, а спустя некоторое время после
облучения, что свидетельствует о вторичности этих явлений. Действие
ионизирующей радиации на живые организмы может приводить к нарушениям
биологической организации на всех ее уровнях, от молекулярного и
клеточного до организменного и популяционного. Все эти проявления являются
следствием поглощения физической энергии излучения и последующего
индуцирования изменений не молекулярном уровне. Первичные биологические
изменения проходят незаметно, первые наблюдения изменения проявляются, как
правило, только через 2-3 часа после облучения. Ближайшие изменения в
клетки. Как правило, обусловлены биохимическими процессами, которые
развиваются под действием активных продуктов радиолиза или вследствие
структурных нарушений в клетки. Свободнорадикальные окислительные агенты
особенно активно воздействуют на липиды, в том числе и на фосфолипиды
клеточной мембраны. Это часто приводит к нарушению целостности мембраны,
увеличению их проницаемости, и как следствие к усилению тока важных для
регуляторной деятельности клетки ионов (кальция, калия, натрия) или
высвобождению ферментов из митохондрий и других органелл. Следующим
характерным эффектом действия радиации является задержка деления клеток и
угнетение роста. Гибель клеток от большой дозы облучения происходит не
сразу, а лишь по вступлении их митотическую фазу (под термином
репродуктивная гибель подразумевается утрата клеткой способности к
делению). Иногда радиационное блокирование происходит позже, на
втором-третьем митозе. Последствия действия облучения на генетический
аппарат может проявиться спустя многие годы.
44. Отличия физиологического (соматического) и генетического действия
радиации. Мутация - это любое обнаруживаемое и наследуемое изменение в
генетическом аппарате клетки, которое передается дочерними клетками или
индивидуумам. Соматические мутации могут переноситься в новые клетки,
происходящие из исходных, но не передаются потомству. Они способны
вызывать только физиологические эффекты. Накопление повреждений
генетического аппарата соматических клеток во многом сходно с эффектами
старения организма. Еще одним примером соматических эффектов является
канцерогенное действие ионизирующей радиации. Генетические мутации могут
(но не обязательно должны) проявляться у потомства. Действие радиации не
имеет направленного характера, и значительное число мутаций может не
приводить к каким-либо последствиям. Эксперементально установлено, что в
первом поколении облученных организмов проявляется около половины всех
выявляемых мутаций, остальные могут обнаружиться в течение следующих 15-20
поколений.
45. Опасность для человека электромагнитных излучений различного
происхождения.
В отношении электромагнитного излучения (ЭМИ), называемого также фотонным
по природе частиц-носителей, следует сразу оговориться, что опасность дя
биоты представляют только те его виды, которые переносятся фотонами,
обладающими достаточно высокой энергией. Среди различных видов ЭМИ табл
немало таких, которые переносятся фотонами назких энергий, неспособными к
каким-либо существенным взаимодействиям с ве-ом и тем более - к онизаци
атомов живой материи. Другими словами, это неонизирующая радиация, не
представляющая, следовательно, опасности для живых организмов. Порог
энергии ЭМИ. При котором они могут вызывать вредное воздействие, - это
величина потенциала ионизации или энергия связи электрона в атоме, равная
9-15Эв.Среди всех видов ЭМИ только гамма и рентгеновское излучение
являются ионизирующей, причем намного, вышеуказанныйпорог в 9-15 эВ.
Ультрофиолетовое (УФ) излучение частично, в своей коротковолной части,
способно вызывать возбуждение или даже ионизацию атомов, что может
приводить к отрицательным биологическим последствиям. Известно даже
канцерогенное действие ультрофиолета на кожу при чрезмерном увлечении
загаром. Отдельные виды ЭМИ при тех интенсивностях, с которыми обычно
сталкиваются в природе и быту, безопасны для биоты просто потому, что
энергии фотонов у этих излучений совершенно не достаточно для каких-либо
взаимодействий с атомами биологической ткани. Продолжительность действия
радиации возможна лишь при наличии постоянного источника излучения,
например, от присутствия радиоактивного ве-ва, но не от того, что источник
радиации был здесь ранее.
+-------------------------------------------------+
| | Частота | Энергия |
| Виды излучений | колебаний, Гц | фотона, эВ |
| | (с^-1) | |
|-----------------+-----------------+-------------|
| Низкочастотное | <20*10^3 | <10^-10 |
| | | |
| Радиоволны: ДВ | (0.1-0.4)*10^6 | 10^-910^-10 |
| | | |
| СВ | (0.5-1.6)* 10^6 | 10^-9 |
| | | |
| КВ | (2-20)* 10^6 | 10^-7-10^-8 |
| | | |
| УКВ | (60-110)* 10^6 | 10^-7 |
| | | |
| Микроволны, СВЧ | 10^10-10^11 | 10^-4-10^-5 |
| | | |
| Свет:ИК | 10^12-10^14 | 10^-1-10^-3 |
| | | |
| Видимый | (4-8)*10^16 | 2-3 |
| | | |
| УФ | 10^15-10^16 | 4-40 |
| | | |
| Ренгеновское | 10^17-10^20 | 10^2-10^5 |
| | | |
| Гамма | 10^20-10^21 | 10^5-10^6 |
+-------------------------------------------------+
34. Опасность для человека йода-131 при аварийных выбросах из ядерного
реактора. Возможности и способы защиты. При поподании ворганизм йод
избирательно накапливается в щитовидной железе, вызывая ее поражение
(нарушение йодофиксирующей фу-ии, некробиотические и
атрофическиеизменения, бластомогенное действие). Радиоактивный йод
поступает в организм через органы дыхания, пищеварения, ранения и ожоговые
поверхности кожи. Всасывание растворимых соединений йода при указанных
путях поступления в организм достигает 100%. В ранний период после аварии
опасность представляет ингаляционное поступление радиоизотопов йода.
Наиболее практическое значение имеет алиментарное поступление
радиоактивного йода при употреблении молока и молочных продуктов от
животных, выпасываемых на загрязненных пастбищах, а также поверхностное
загрязнение овощей и фруктов. Для защиты организма от накопления
радиоактивных изотопов йода в критическом органе (щитовидной железе) и
теле применяются препараты стабильного йода. Они вызывают блокаду
щитовидной железы, снижают ее облучение и накопление радиоизотопов йода.
Своевременные прием калия йодида обеспечивает снижение дозы облучения
щитовидной железы на 97-99% и в десятки раз всего организма.
47. Понятие удельной активности. Оценка величины радионуклидного
загрязнения с/х и природных продуктов, почвы.
Активность - это усредненное число распадов в ед времени. Содержание
радиоактивного ве-ва в материале оценивают по удельной активности, которую
рассчитывают по отношению общей ()V или к его массе и соответсвенно,
называют объемной и массовой удельной активностью. Нетрудно показать, что
объемная и массовая удельная активность соотносится друг с другом через
концентрацию, т.е. содержание радиоактивного ве-ва в данном материале:
0x01 graphic
объемная удельная активность,
0x01 graphic
- массовая удельная активность (0x01 graphic
).
В зависимости от задачи выражение массовой удельной активности можно
применять и в отношении какого-либо продукта или материала (например,
активность в Бк/кг мяса, зерна, почвы), а также для опр-я э-та или
соединения, содерж радиоактивные атомы (в Бк/г ил соед Бк/моль ве-ва и
т.п.). опр-е уровней радионуклидного зарязнения осуществляется посредством
измерения радиоактивности - регистрацией излучения, испускаемого
радиоактивными атомами. Прибор для регистрации излучений высоких энергий,
состоящий из детектора (счетчика0 излучения, блока высокого напряжения,
таймера (электронного секундомер) и регистрирующего устройства, назыв
радиометром. Радиометр при фиксированном времени измерения (t)
регистрирует ко-во импульсов напряжения (n), которые формируются при
попадании в счетчик частиц и /или волн высокой энергии. В результате можно
рассчитать скорость счета (N) - ко-во импульсов в ед времени, например
имп/с: N=n/t. Радиометр регистрирует отдельные импульсы даже в том случае,
если радиоактивный образец отсутсвует. Эта величина- фон счетчика (N[ф]).
источником его являются космическое излучение и излучение отдельных
рассеянных в окр ср естественных радиоактивных нуклидов. Для уменьшения
фона счетчика измеряемый образец помещают в свинцовый домик со стенками
толщиной 2 см и более. При опр-ии скорости счета образца (препарата)
скорость счета фона всегда вычитают:
0x01 graphic
. Цель большинства радиометрических измерений -опр-ть не скорость счета
препарата N[пр] (имп/с), а активность препаратов (А[пр]) в абсолютных ед
(Бк, Ки). Скорость счета препарата и его активность пропорциональны, но не
равны: N[пр]=А[пр]*F. Коэффициент пропорциональности F называется
эффективностью счета. Эффективность счета - величина, которая показывает,
какая часть активности препарата регистрируется радиометром: 0x01 graphic
. Величина эффективности счета зависит от ряда условий: типа счетчика,
геометрии счета (взаимное расположение и формы счетчика и препарата), вида
излучения, схемы распада радионуклида и т.д. Для реализации другого
способа необходимо эталон - препарат с известной активностью А[эт]. После
измерения скорости счета препарата и эталона находим активность препарата
А[пр]: А[пр]=А[эт]*N[пр]/N[эт.
]32. Сравнительные размеры корневого накопления радионуклидов растениями
на различных почвах.
Способность отдельных видов растений накапливать в хозяйственно-ценной
части урожая радионуклиды может различаться в 10-20 раз (стр.210()ельных
видов растений накапливать в хозяйственно-ценной части урожая радионуклиды
может различаться в 10-20 раз ()рофической ). Она зависит от биологических
особенностей растения, его вида и сорта, свойств почвы, на которой оно
произрастает. Например, известно, что чем выше содержание калия и кальция
в растениях, тем относительно больше накапливают они цезия и стронция.
Скороспелые сорта накапливают в 1,5-2 раза больше радионуклидов, чем
позднеспелые, поэтому при составлении севооборотов следует изменять
соотношение сортов в строну уменьшения доли раннеспелых. Озимые зерновые
ку-ры накапливают 1,5-2 раза меньше радионуклидов, чем яровые зерновые
культуры.
Коэффициенты перехода, КП (Бк/кг/Ки/км^2)
+-------------------------------------------------------------------------------+
| | C | Sr | |
| |-----------------------+---------------------------------+----------|
|Ку-ры ||Д-п |Д-п ср|Д-п |Чернозем |Д-п |Д-п ср|Д-п |Чернозем |
| ||песчан |сугл |тяж |тяж сугл |песчан |сугл |тяж |тяж сугл |
| || | |сугл | | | |сугл | |
|----------||--------+------+------+----------+--------+------+------+----------|
|Кук на сил|| 20 | 3 | 2 | 1 | 450 | 150 | 100 | 60 |
|----------||--------+------+------+----------+--------+------+------+----------|
|Кормовая || 35 | 4 | 1,5 | - | 150 | 70 | 60 | - |
|св || | | | | | | | |
|----------||--------+------
Виды работ: