Радиоактивность

Радиоактивность  

 

Физическая  сторона радиоактивности. Основные понятия. Типы излучений.

Радиоактивностью  называют способность атомных ядер спонтанно превращаться в другие ядра с испусканием различных  видов радиоактивных излучений  и элементарных частиц.

Радиоактивность можно разделить на два вида: естественную и искусственную. Естественную можно  наблюдать у существующих в природе  неустойчивых изотопов. Искусственная  радиоактивность наблюдается у  изотопов которые были получены в  результате проведения ядерных реакций.

Радиоактивное излучение бывает трех типов.

a -излучение – этому излучению присущи отклонения электрическим и магнитными полями. Оно обладает высокой ионизирующей способностью. Также характеризуется малой проникающей способностью. По своей сути это поток ядер гелия. Заряд a -частицы равен +2е, а масса совпадает с массой ядра изотопа гелия ⁴ ₂ Не.

b -излучение – также как и a -излучение , данное излучение отклоняется электрическим и магнитным полями. Если продолжить сравнение то его ионизирующая способность значительно меньше (приблизительно на два порядка), а проникающая способность гораздо больше, чем у a -частиц. b -излучение — это поток быстрых электронов.

g -излучение — в отличие от двух предыдущих, не отклоняется электрическим и магнитными полями. Ионизирующая способность невелика. А вот проникающая способность просто колоссальна. g -излучение это коротковолновое электромагнитное излучение у которого длина волны не велика l < 10 ^-10 м. Следствием этого являются ярко выраженные корпускулярные свойства. Период полураспада (Т _1/2 ) сокращается, приблизительно в два раза.

Острая  и хроническая лучевая болезнь. Радиационные ожоги.

Если применяется  ядерное оружие массового поражения  то возникает очаг ядерного поражения. Эта территория становится полностью не пригодной к проживанию на ней. Все уничтожатся из-за того что действуют такие факторы как воздушная ударная волна, световое излучение, проникающая радиация и радиоактивное заражение местности.

Самым основным поражающим фактором является воздушная ударная волна. Она образуется за счёт быстрого увеличения объёма продуктов ядерного взрыва под действием огромного количества тепла и сжатия, а затем и разрежения окружающих слоев воздуха. Зона поражения взрывной волной очень значительна! Уничтожается все живое и не живое что встречается на ее пути.

Проникающая радиация — это гамма-лучи и поток нейтронов. Они исходят из зоны ядерного взрыва. Они обладают возможностью распространяться на многие тысячи метро, их не останавливает  ни какая среда, также они вызывают ионизацию атомов и молекул. При облучении, в организме нарушаются биологические процессы, функции органов и тканей. Следствием является лучевая болезнь.

Ожоги практически  на всей поверхности тела возникают  из-за воздействия на организм светового излучения. Для защиты на открытой местности используют специальная одежда и очки, а вообще желательно укрыться в бомбоубежище.

Радиоактивные атомы создают адсорбцию почвы  и вызывает радиоактивное заражение  местности.

Основная опасность  для людей на зараженной местности – внешнее бета-гаммма-облучение и попадание продуктов ядерного взрыва внутрь организма и на кожные покровы.

Лучевая болезнь.

Лучевая болезнь (или острая лучевая болезнь) —  травму всех органов и систем организма, которая происходит моментально. Самые значительные изменения происходят в наследственных структурах делящихся клеток, преимущественно кроветворных клеток костного мозга, лимфатической системы, эпителия желудочно-кишечного тракта и кожи, клеток печени, легких и других органов. Это происходит из-за воздействия ионизирующей радиации.

При облучении  действует количественный закон, это  значит что малые воздействия  могут оказаться незаметными, большие  могут вызвать гибельные поражения.

Не последнюю  роль играет мощность дозы радиоактивного излучения: одно и то же количество энергии излучения, поглощенное клеткой, вызывает тем большее повреждение биологических структур, чем короче срок облучения. Если же воздействия растянуто во времени, то оно вызывает существенно меньшие повреждения, чем те же дозы, поглощенные за короткий срок.

Лучевое повреждение  оказывает два эффекта. Биологический  и клинический эффект определяется дозой облучения (“доза - эффект”), с одной стороны, а с другой, этот эффект обуславливается и мощностью  дозы (“мощность дозы - эффект”).

Дозы излучения и единицы  их измерения.

Какой эффект будет  от облучения можно сказать если знать величины доз, их мощность, объем  облученных тканей и органов, виды излучения.

Если мощность дозы уменьшается, то и уменьшается  биологический эффект.

Различия связаны  с возможностью восстановления поврежденного  облучением организма. С увеличением  мощности дозы значимость восстановительных  процессов снижается.

Поглощённая доза излучения измеряется энергией ионизирующего излучения, переданного массе облучаемого вещества. Единица поглощённой дозы – грей (Гр), равный 1 джоулю, поглощённому 1 кг вещества ( 1 Гр = 1Дж/кг = 100 рад ).

Органные  повреждения и зависимость проявлений от дозы на ткань 

Клинический синдром

Минимальная доза, рад

Гематологический : первые признаки цитопении (тромбоцитопении до 10*10 4 в 1 мкл на 29-30-е сутки) агранулоцитоз (снижение лейкоцитов ниже 1*10 3 в 1 мкл), выраженная тромбоцитопения Эпиляция : начальная постоянная  Кишечный : картина энтерита язвенно-некротические изменения слизистых оболочек ротовой полости, ротоглотки, носоглотки Поражения кожи : эритема (начальная  и поздняя) сухой радиоэмпидерматит  экссудативный радиоэпидерматит язвенно-некротический  дерматит

50 – 100 200 и более      свыше 250 – 300 700 и более  500, чаще 800 –  1000 1000     800 – 1000 1000 – 1600 1600 – 2500 2500 и более

Эффект биологического действия излучений зависит также  от пространственного распределения  поглощённой энергии, которая характеризуется линейной передачей энергии (ЛПЭ), что учитывается при оценке различных видов излучения показателем относительной биологической эффективности (ОБЭ). При этом ОБЭ рентгеновского и g -излучения принимают равной 1.

Доза рентгеновского излучения (180-250 кэВ)

вызывающая  данный эффект

ОБЭ =

Поглощённая доза любого другого 

вида излучения, вызывающая такой же эффект

ОБЭ зависит  не только от ЛПЭ излучений, но и  от ряда физических и биологических  факторов, например, от величины дозы, кратности облучения и др. По предложению  Международной комиссии по радиологическим единицам, показатель ОБЭ для оценки различных видов излучения используется только в радиобиолигии. Для решения задач радиационной защиты предложен коэффициент качества излучения k , зависящий от ЛПЭ

ЛПЭ, кэВ/мкм  воды	<3,5	7,0	23	53	>175
K	1	2	5	10	20

В области радиационной безопасности для оценки возможного ущерба здоровью человека при хроническом  облучении введено понятие эквивалентной дозы Н , которая равна произведению поглощенной дозы D на средний коэффициент качества ионизирующего излучения k в данном элементе объёма биологической ткани:

H=Dk

Единица эквивалентной  дозы – зиверт (Зв), равный 1 Дж/кг (1 Зв = 100 бэр).

При определении  эквивалентной дозы ионизирующего  излучения используют следующие  значения коэффициента качества :

Вид излучения	k
Рентгеновское и g -излучение	1
Электроны, позитроны, b -излучение	1
Протоны с энергией <10 МэВ	10
Нейтроны с  энергией < 20 кэВ	3
Нейтроны с  энергией 0.1 – 10 МэВ	10
a -излучение  с энергией < 10 МэВ	20
Тяжёлые ядра отдачи	20

Для оценки ущерба здоровью человека при неравномерном  облучении введено понятие эффектной эквивалентной дозы Н _эфф , применяемый при оценке возможных стохастических эффектов – злокачественных новообразований :

Н _эфф = S W _T H _T

где Н _Т – среднее значение эквивалентной дозы в органе или ткани; W _T – взвешенный коэффициент, равный отношению ущерба облучения органа или ткани к ущербу облучения всего тела при одинаковых эквивалентных дозах.

Значения коэффициентов W _T для различных органов и тканей приведены ниже :

Орган или ткань	W T
Половые железы	0,25
Молочные железы	0,15
Красный костный  мозг	0,12
Лёгкие	0,12
Щитовидная  железа	0,03
Кость (поверхность)	0,03
Остальные органы (ткани)	0,3
Всё тело	1,0

Для оценки ущерба от стохастических эффектов воздействий  ионизирующих излучений на персонал или население используют коллективную эквивалентную дозу S , равную произведению индивидуальных эквивалентных доз на число лиц, подвергшихся облучению. Единица коллективной эквивалентной дозы – человеко-зиверт (чел.-Зв).

Непосредственно после облучения человека клиническая  картина оказывается скудной, иногда симптоматика вообще отсутствует. Именно поэтому знание дозы облучения человека играет решающую роль в диагностике и раннем прогнозировании течения острой лучевой болезни, в определении терапевтической тактики до развития основных симптомов заболевания.

В соответствии с дозой лучевого воздействия  острую лучевую болезнь принято  разделять на четыре степени тяжести:

Дифференциация  острой лучевой болезни по степени  тяжести 

в зависимости  от биологических показателей в 

латентный период

Тяжесть ОЛБ, Доза (Гр)	Рвота	Лимфоциты через 48-72 ч. после облучения (в 1 мкл)	Лейкоциты на 7-9-е  сутки после облучения (в 1 мкл)	Тромбоциты  на 20-е сутки после облучения (в 1 мкл)	Сроки Госпитализации (сут.)	смертность
Крайне тяжёлая  (>6)	через 10-30 мин. Многократ-ная	100	Менее 1000	Менее 80000	1-е	через 2 недели
Тяжёлая ( 4 – 6 )	через 30 мин. – 3 ч., 2 раза и более	100-400	1000 – 2000	То же	8-е	без лечения  – до 70 %
Средняя ( 2 – 4 )	через 30 мин. – 3 ч., 2 раза и более	500 – 1000	2000 – 3000	То же	20-е	через 1.5 – 2 мес. может вызвать до 20 %
Лёгкая  ( 1 – 2 )	нет или позже  чем через 3 ч., однократная	Более 1000	Более 3000	Более 80000	Необяза-тельно	не смертельна

 

  

Дифференциация  острой лучевой болезни по степени  тяжести в зависимости от проявлений первичной реакции 

Степень тяжести  и доза (рад)	Косвенные признаки
	Общая слабость	Головная боль и состояние сознания	Температура	Гиперемия кожи и инъекция склер
Легкая (100-200)	Лёгкая	Кратковременная головная боль, сознание ясное	Нормальная	Лёгкая инъекция склер
Средняя (200-400)	Умеренная	Головная боль, сознание ясное	Субфебрильная	Отчётливая  гиперемия кожи и инъекция склер
Тяжелая (400-600)	Выраженная	Временами сильная  головная боль, сознание ясное	Субфебрильная	Выраженная  гиперемия кожи и инъекция склер
Крайне тяжёлая (более 600)	резчайшая	Упорная сильная головная боль, сознание может быть спутанным	Может быть 38-39 о С	Резкая гиперемия  кожи и инъекция склер

 

  

Само по себе разделение больных по степеням тяжести  весьма условно и преследует конкретные цели сортировки больных и проведение в отношении их конкретных организационно-терапевтических мероприятий. Абсолютно необходимо определять степень тяжести пострадавших при массовых поражениях, когда число пострадавших определяется десятками, сотнями и более.

Острая лучевая болезнь представляет собой самостоятельное заболевание, развивающееся в результате гибели преимущественно делящихся клеток организма под влиянием кратковременного (до нескольких суток) воздействия на значительные области тела ионизирующей радиации. Причиной острой лучевой болезни могут быть как авария, так и тотальное облучение организма с лечебной целью – при трансплантации костного мозга, при лечении множественных опухолей.

Клиническая картина острой лучевой болезни весьма разнообразна; она зависит от дозы облучения и сроков, прошедших после облучения. В своём развитии болезнь проходит несколько этапов. В первые часы после облучения появляется первичная реакция ( рвота, лихорадка, головная боль непосредственно после облучения ). Через несколько дней ( тем раньше, чем выше доза облучения ) развивается опустошение костного мозга, в крови – агранулоцитоз, тромбоцитопения. Появляются разнообразные инфекционные процессы, стоматит, геморрагии. Между первичной реакцией и разгаром болезни при дозах облучения менее 500-600 рад отмечается период внешнего благополучия – латентный период. Деление острой лучевой болезни на периоды первичной реакции, латентный, разгара и восстановления неточное : чисто внешние проявления болезни не определяют истинного положения.