4.4. Йонізаційна дія радіоактивного випромінювання. Природний радіоактивний фон. Дозиметри

1. Вплив йонізуючого випромінювання на організм

Потрапляючи в речовину, радіоактивне випромінювання передає їй енергію.

Йонізуюче випромінювання – це випромінювання, взаємодія якого з речовиною призводить до йонізації її атомів і молекул.

Унаслідок поглинання енергії йонізуючого випромінювання електрон вилітає з атома й атом перетворюється на позитивний йон.

Йонізація атомів і молекул тканин призводить до пошкодження клітин і зміни структури тканин.

Радіоактивне опромінення призводить до порушень функцій органів:

-         зростають крихкість і проникність судин;

-         знижується опірність організму;

-         відбувається розлад діяльності шлунково-кишкового тракту;

-         порушуються функції кровотворних органів;

-         нормальні клітини перероджуються на злоякісні.

2. Характеристика йонізуючого випромінювання

Проблемне питання

• Як охарактеризувати йонізуюче випромінювання?

Поглинута доза йонізуючого випромінювання (D) – це відношення енергії W йонізуючого випромінювання, поглинутої речовиною, до маси m цієї речовини.

Одиниця поглинутої дози в СІ – грей (на честь англійського фізика Льюїса Гарольда Ґрея (1905–1965))

Проблемне питання

• Чи однаковим є біологічний вплив різних видів випромінювання на організми за однакової поглинутої дози? (Неоднаковий. Наприклад, за однакової енергії α- випромінювання значно небезпечніше, ніж β- або γ-випромінювання.)

Еквівалентна доза йонізуючого випромінювання (H) – це фізична величина, яка характеризує біологічний вплив поглинутої дози йонізуючого випромінювання.

D – поглинута доза;

К – коефіцієнт якості (характеризує небезпечність даного виду випромінювання: чим більший коефіцієнт якості, тим небезпечнішим є випромінювання).

Одиниця еквівалентної дози в СІ – зіверт (на честь шведського вченого Рольфа-Максиміліана Зіверта (1896–1966))

Коефіцієнти якості деяких видів йонізуючого випромінювання

Вид випромінювання	Коефіцієнт якості (K)
α-випромінювання	20
β-випромінювання	1
γ-випромінювання	1
Нейтрони	5 – 10
Протони	5

Доза йонізуючого випромінювання залежить від часу опромінення: чим більший час опромінення, тим більшою є доза випромінювання.

Потужність дози йонізуючого випромінювання (P_D) – це відношення дози йонізуючого випромінювання D до часу опромінення t.

Одиниця потужність дози йонізуючого випромінювання в СІ – грей на секунду

3. Особливості впливу радіації

Особливості впливу радіації (зовнішнє опромінення):

-         Найбільш чутливими до радіації є ті клітини, що швидко діляться (першим відчуває дію радіоактивного випромінювання кістковий мозок, унаслідок чого порушується процес кровотворення).

-         Різні типи організмів мають різну чутливість до радіоактивного випромінювання (найстійкішими до радіації є одноклітинні).

-         Наслідки впливу однакової поглинутої дози випромінювання залежать від віку організму.

Особливості впливу радіації (внутрішнє опромінення):

-         Деякі радіонукліди здатні вибірково накопичуватися в окремих органах (30 % йоду накопичується в щитоподібній залозі, маса якої становить лише 0,03 % маси тіла людини. Радіоактивний йод, таким чином, усю свою енергію віддає невеликому об’єму тканини).

-         Внутрішнє опромінення є тривалим (радіонуклід, який потрапив в організм, не відразу виводиться з нього, а зазнає низки радіоактивних перетворень усередині організму. При цьому виникає радіоактивне випромінювання, яке йонізує молекули й цим змінює їхню біохімічну активність).

4. Радіаційний фон

Радіаційний фон – йонізуюче випромінювання земного та космічного походження. (будівельні матеріали 1,4 мЗв; ядерні випробування 0,025 мЗв; атомна енергетика 0,002 мЗв; медичні дослідження 1,4 мЗв; телевізори та монітори 0,001 мЗв; космічне випромінювання 0,35 мЗв; зовнішнє природне опромінення 0,35 мЗв).

Природний радіаційний фон – це випромінювання природних радіонуклідів і космічне випромінювання.

У результаті діяльності людини радіаційний фон Землі значно змінився –  відбулося техногенне підвищення радіаційного фону.

5. Дозиметр

Дозиметр – прилад для вимірювання дози йонізуючого випромінювання, отриманого приладом (і тим, хто ним користується) за деякий інтервал часу.

Радіометр (або дозиметр другого типу) – прилад для вимірювання інтенсивності радіоактивного випромінювання від певного джерела (рідини, газу, забрудненої поверхні).

Будова дозиметра:

Детектор – пристрій, що слугує для реєстрації йонізуючого випромінювання. У разі потрапляння йонізуючого випромінювання на детектор виникають електричні сигнали (імпульси струму або напруги), які зчитує вимірювальний пристрій. Дані про дозу йонізуючого випромінювання подаються на вихідний пристрій (виводяться на дисплей дозиметра); інформація про підвищення радіації може подаватися світінням, звуковим сигналом.