Радиация и ионизирующие излучения Слово «радиация» произошло от латинского слова «radiatio», что в переводе означает «сияние», «излучение».
Основное значение слова «радиация» (в соответствии со словарём Ожегова изд. 1953 года): излучение, идущее от какого-нибудь тела. Однако со временем оно было заменено на одно из его более узких значений — радиоактивное или ионизирующее излучение.
Ионизирующее излучение — в самом общем смысле — различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество.
Не у всех химических элементов ядра такие стабильные, как у углерода. Многие ядра могут неожиданно распадаться, выбрасывая с огромной энергией свои части и претерпевая значительные превращения. Это явление называют радиоактивностью. Радиоактивность делят на естественную и искусственную. Существует пять видов ионизирующего излучения (радиации):
1. Альфа излучение — представляют собой поток ядер атомов гелия, излучение обладает низкой проникающей способностью (при внешнем облучении не способно проникнуть через роговой слой кожи). Пробег в воздухе — 2 см. Таким образом, альфа излучение абсолютно безопасно при внешнем облучении и крайне опасно при внутреннем облучении. Наиболее эффективная защита — расстоянием (более 2-3 см от источника), защититься от альфа излучения можно листом бумаги.
Источник: chemlight.ucoz.ru Гамма излучение имеет корпускулярную природу
2. Бета излучение — представляет собой поток электронов, обладает относительно низкой проникающей способностью (2-3 см. при внешнем облучении). Пробег в воздухе — порядка 15 см. Таким образом, бета излучение может быть опасным при внешнем облучении (при условии контакта с кожей), но более опасно при внутреннем облучении, хотя менее опасно, чем альфа излучение. Защита — временем и расстоянием, а также экраном (достаточно плотной одежды).
3. Гамма излучение и рентгеновское излучение — это электромагнитные излучения. Оба вида обладают высокой проникающей способностью (порядка метра, т.е. при внешнем облучении пронизывает тело человека насквозь). Таким образом, это излучение наиболее опасно при внешнем облучении, от него можно защититься расстоянием, временем и экраном (используют продукты переработки нефти).
4. Нейтронное излучение — представляет собой поток нейтронов. Характерна высокая проникающая способность (еще большая, чем у гамма излучения), т.е. также пронизывает тело человека при внешнем облучении. Ионизирующая способность относительно низкая, но несмотря на это нейтронное излучение является очень опасным при внешнем облучении. Защита от него временем, расстоянием, экраном (используют свинцовые пластины).
Источники попадания радиации в организм человека
Радиация встречается повсюду. Вопрос только в каких количествах? В целом, все источники радиации на планете можно разделить на естественные (космическое излучение, газы, радиоизотопы) и искусственные (причиной появления которых стал человек). Способов попадания радиации, как искусственной, так и естественной в человеческий организм очень много. Поэтому очень важно знать в насколько радиационно безопасной среде Вы живёте.
Есть множество подходов к расчёту доз облучения в зависимости от источника излучения и объекта облучения. Нас с Вами интересует излучение, воздействующее на человека: непосредственно (внешнее облучение) и опосредованно (через пищу, воздух, воду — внутреннее облучение).
Поглощенная доза — это энергия ионизирующего излучения, переданная единице массы вещества. При привязке к человеческому организму — это энергия ионизирующего излучения, переданная единице массы человеческого тела. С учетом пересчета всех видов излучений на гамма-излучение и на различное восприятие различных органов человека для поглощённой дозы (эффективная экивалентная доза) вводится единица измерения, называемая Зиверт.
1 Зиверт (Зв) = 100 Рентген (Р).
Мощность дозы — это доза облучения, воспринимаемая в единицу времени, например, Р/час (рентген в час).
Какая бывает радиация?
Радиацию разделяют на подвиды, основываясь на составе ионизирующего потока.
Частицы бывают разного заряда и величины. От этих показателей зависит их проникающая способность и уровень воздействия:
- Альфа-частицы представляют собой положительно заряженные ядра химического элемента гелия (это не значит, что гелий в шариках радиоактивен!), они тяжелее остальных, из-за того, что они имеют заряд, их легко остановить даже при помощи листа бумаги;
- Бета-частицы представляют собой электроны, которые всегда отрицательно заряжены, такой поток можно остановить тонким листом алюминиевой фольги;
- Гамма-частица (фотон) не имеет заряда, но обладает большим количеством энергии и самой высокой проникающей способностью, чтобы защититься от такого излучения нужно свинцовое покрытие;
- Нейтроны образовываются при распаде ядра и отделении от него электронов, они не имеют заряда, не несут опасности.
Рентгеновское излучение также относят к ионизирующему. Его частицы хорошо проникают через мягкие ткани, что нашло применение в медицине в виде рентгеновского аппарата, но они не так опасны, как гамма-частицы. Мы ежедневно подвергаемся воздействию рентгеновского излучения (в допустимых дозах), основным источником которого является Солнце. Но и такое облучение в высоких дозах опасно.
Чем измерять уровень радиационного излучения
Уровень радиации можно измерять при помощи дозиметра как в промышленных, так и в бытовых домашних условиях. Для тех, кто проживает неподалеку от атомных электростанций, или людей, которые просто обеспокоены своей безопасностью, данный прибор будет просто незаменим. Основное предназначение такого приспособления, как дозиметр радиации, заключается в том, чтобы измерять мощность дозы радиации. Этот показатель можно проверить не только относительно человека и помещения. Иногда приходится обращать внимание и на некоторые предметы, которые могут нести опасность для человека. Детские игрушки, продукты питания и строительные материалы — каждый из предметов может быть наделен определенной дозой излучения. Для тех жителей, которые проживают неподалеку от Чернобыльской АЭС, где произошла страшная катастрофа в 1986 году, купить дозиметр просто необходимо, чтобы всегда быть начеку и знать, какая доза радиации в конкретный момент присутствует в окружающей среде. Любителям экстремальных развлечений, походов в отдаленные от цивилизации места следует заранее обеспечить себя предметами для собственной безопасности. Очистить землю, строительные материалы или продукты питания от радиации невозможно. Поэтому лучше избегать неблагоприятного влияния на свой организм.
Что такое альфа-излучение и какова его опасность?
Потоки альфа-частиц образовываются при распаде радиоактивных химических элементов. Они не проникают через кожу человека, но очень опасны при попадании в организм (с едой, водой, воздухом или через раны). Здесь, вступая в контакт с молекулами в составе клетки, альфа-частицы ионизируют их. Это запускает цепочку химических реакций, конечным результатом которых является разрушение тканевых структур или ДНК. Но чтобы это произошло, радиоактивный изотоп должен попасть прямо в организм.
Площадь поражения при альфа-излучении невелика (до 10 см от источника), поскольку тяжелые частицы быстро оседают. Дозиметры не фиксируют альфа-излучение, его сложно обнаружить. Но от него легко защититься, нужна плотная одежда, перчатки и респиратор – достаточно закрыть всю поверхность тела и дыхательные пути.
Внешние и внутренние облучатели
Как уже было сказано выше, основной фон радиации создается космическими объектами, а на планете Земля нет ни одного уголка, куда бы лучи не проникали. Полюса Северный и Южный наиболее подвержены воздействию.
Очень важным фактором является то, на какой высоте от моря человек находится, ведь чем выше он находится, тем больше облучение. Люди, живущие в горных местностях, наиболее подвержены радиации. Чего уж говорить о летчиках и экипажах самолетов, воздействие на которых максимальное.
Изнутри радиация воздействует на человека после попадания в его организм зараженных продуктов, воды и воздуха. Нужно отметить, что люди, отдающие предпочтение морепродуктам, получают очень высокую дозу. То же самое можно сказать и о мясе оленя, ведь эти животные употребляют в пищу растения, способные сконцентрировать радиоактивные изотопы элементов таблицы Менделеева.
Совсем недавно ученые обнаружили, что ранее любимый всеми радон на самом деле очень опасен. Он самостоятельно способен высвободиться из коры Земли. Газ не имеет органолептических характеристик и способен проникать в помещения. Максимальная концентрация это вещества достигается в подвальных помещениях и на первых этажах.
В последнее время ученые уделяют много внимания ядерной физике.
Откуда человек может получить излучение?
- Созданы радионуклиды, применяемые в медицине, приборостроении, геологии и прочих отраслях науки. Разнообразные медицинские вмешательства связаны с применением вредных лучей. Например, это происходит при проведении рентгенологического обследования.
- Нельзя забывать о ядерных взрывах, которые внесли существенную лепту в нынешний уровень радиации на Земле. Понятно, что чем дальше потенциальный объект находится от ядерного реактора, тем меньше доза воздействия на него. Практически все выбросы таких реакторов распадаются в слоях атмосферы, но есть и те, которые могут распространиться по Земле и вредить окружающему миру бесконечно.
- Стоит упомянуть о рудниках и об обогатительных фабриках. В их производстве много отходов, остающихся радиоактивными еще миллионы лет. Это и есть главный источник воздействия на население.
- Разнообразные технические средства по типу люминофоров, применяемых на стройплощадках, очень опасны в плане вредного излучения. Чего уж говорить о шахтерах и золотодобытчиках, которые напрямую получают дозу вредного облучения.
- В быту облучателем могут стать часы со светящимися цифрами.
- Как не прискорбно, но даже цветной телевизор способен производит рентгеновские лучи.
Таким образом, в нынешнем мире каждый житель непременно получает ежедневно определенную дозу облучения.
Что такое бета-излучение и каковы его эффекты?
Бета-излучение представляет собой поток отрицательно заряженных частиц, которые обладают более высокой проницаемостью, чем альфа. Но их ионизирующая способность в десятки раз ниже.
Бета-частицы распространяются на расстояние до 20 метров от радиоизотопа, поэтому они более опасны, чем альфа-частицы. Они легко проникают через одежду и кожу, воздействуя на клетки живого организма. Именно это излучение называют одной из причин появления раковых опухолей.
Для надежной защиты от этого вида излучения достаточно металлического покрытия в несколько миллиметров, противогаза и своевременного приема радиопротекторных препаратов.
Газоразрядные счетчики
Радиацию можно обнаружить и измерить с помощью различных датчиков. Самые простые из них — ионизационные камеры, пропорциональные счетчики и газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера. Они представляют собой тонкостенную металлическую трубку с газом (или воздухом), вдоль оси которой натянута проволочка — электрод. Между корпусом и проволочкой прикладывают напряжение и измеряют протекающий ток. Принципиальное отличие между датчиками лишь в величине прикладываемого напряжения: при небольших напряжениях имеем ионизационную камеру, при больших — газоразрядный счетчик, где-то посередине — пропорциональный счетчик.
Сфера из плутония-238 светится в темноте, подобно одноваттной лампочке. Плутоний токсичен, радиоактивен и невероятно тяжел: один килограмм этого вещества умещается в кубике со стороной 4 см.
Ионизационные камеры и пропорциональные счетчики позволяют определить энергию, которую передала газу каждая частица. Счетчик Гейгера-Мюллера только считает частицы, зато показания с него очень легко получать и обрабатывать: мощность каждого импульса достаточна, чтобы напрямую вывести ее на небольшой динамик! Важная проблема газоразрядных счетчиков — зависимость скорости счета от энергии излучения при одинаковом уровне радиации. Для ее выравнивания используют специальные фильтры, поглощающие часть мягкого гамма- и всё бета-излучение. Для измерения плотности потока бета- и альфа-частиц такие фильтры делают съемными. Кроме того, для повышения чувствительности к бета- и альфа-излучению применяются «торцевые счетчики»: это диск с донышком в качестве одного электрода и вторым спиральным проволочным электродом. Крышку торцевых счетчиков делают из очень тонкой (10−20 мкм) пластинки слюды, через которую легко проходит мягкое бета-излучение и даже альфа-частицы.
Что несет гамма-излучение и какие последствия?
В состав гамма-лучей входят частицы, не обладающие зарядом, но несущие большое количество энергии, поэтому такое излучение наиболее опасно. Оно распространяется на сотни километров от источника. Этот вид излучения обладает мутагенным действием – провоцирует изменения в ДНК. И тератогенным действием – вызывает патологии развития плода часто несовместимые с жизнью.
Интересно, что гамма-излучение одновременно является причиной появления раковых клеток и также при дозированном направленном облучении убивает их. Это применяется в медицине для лечения онкологических больных (лучевая терапия).
Гамма-частицы легко проникают через метал. Чтобы их остановить нужен материал с высокой плотностью (свинец, вольфрам, сталь и т.д.) или толстый слой бетона.
Какие негативные эффекты могут возникнуть при радиотерапии
Иногда при радиотерапии возникают побочные явления. К ним относятся:
- повреждения кожи рядом с облучаемым участком;
- раздражение;
- зуд;
- сухость;
- волдыри;
- повышенная утомляемость.
При облучении головы часто возникает боль в горле, выпадают волосы. К тому же радиация способна вызвать генетические изменения в клетках человека.
На сегодняшний день существуют определенные методики, позволяющие точно рассчитать возможные допустимые дозы радиационного облучения. Все вопросы, связанные с побочными явлениями, следует обговорить с лечащим врачом. Назначаются лечение, направленное на уменьшение интоксикации организма, восстановление работы органов.
Воздействие радиации на человека
Радиоактивное излучение воздействуя на живые ткани ионизирует молекулы воды, при этом образовываются свободные радикалы – атомы, способные повреждать клеточные структуры. При интенсивном облучении из-за этого появляются радиационные ожоги, при длительном облучении с низкой дозой – мутации в клеточной ДНК. Мутации в свою очередь могут приводить к раку или иметь наследственный характер, что отразится на здоровье наследников.
Наиболее чувствительны и уязвимы к радиации дети, беременные женщины и старики. Их организм не имеет достаточно ресурсов для нейтрализации свободных радикалов.
Опыт наблюдений за последствиями взрывов бомб в Хиросиме и Нагасаки, а также аварий в Чернобыле и Фукусиме показывает, что радиация оставляет свой отпечаток на многих поколениях. Так детская заболеваемость онкологическими болезнями (в особенности раком крови) резко возросла в годы после взрывов и не снижается до сих пор. Также в первые годы после этих катастроф наблюдалось массовое рождение младенцев с пороками развития и мертворождение у людей, подверженных высокому уровню радиации.
Самое грозное последствие встречи с радиацией – лучевая болезнь, признаки которой появляются при однократном облучении дозой более 100 рентген. При таком поражении отмечается тошнота рвота и слабость. С повышением дозы растет и серьёзность проявлений: потеря волос, разрушение костного мозга, ожоги, кровоизлияния в ткани, их отмирание.
Правильный рацион питания в случае опасности радиационного облучения
Общеизвестно, что в процессе обсуждений на тему, что такое радиация, возникает вопрос, как от нее защититься, что следует кушать и какие витамины употреблять. Существует некоторый перечень продуктов, которые максимально опасны для употребления. Наибольшее количество радионуклидов накапливается именно в рыбе, грибах и мясе. Поэтому стоит ограничить себя в употреблении этих продуктов питания. Овощи нужно тщательно мыть, проваривать и срезать верхнюю кожуру. Лучшими продуктами для употребления в период радиоактивного излучения можно считать семечки подсолнуха, субпродукты — почки, сердце, а также яйца. Нужно есть как можно больше йодсодержащей продукции. Поэтому каждый человек должен покупать соль йодированную и морепродукты.
Некоторые люди считают, что красное вино защитит от радионуклидов. Доля правды в этом есть. При употреблении 200 мл в сутки этого напитка организм становится менее уязвим для радиации. Но накопленные радионуклиды вином не выведешь, поэтому суммарная радиация все же остается. Однако некоторые вещества, содержащиеся в винном напитке, позволяют блокировать вредоносное воздействие радиационных элементов. Тем не менее, во избежание проблем, необходимо вывести вредные вещества из организма при помощи медикаментов.
Защита от радиации
Лучший способ защититься от пагубного влияния радиации – быть как можно дальше от источника излучения, там, где благоприятный радиационный фон (до 50 микрорентген в час). Но предугадать все возможные ситуации нельзя, поэтому каждый из нас должен знать, как защититься от ионизирующего излучения.
Индивидуальным средством защиты является одежда – резиновая, просвинцованная, а также противогазы и респираторы. Такими элементами должны быть обеспечены все, кто имеет потенциальный риск облучиться (работники некоторых заводов, врачи-рентгенологи и т.д.).
Существуют радиопротекторные препараты, которые нейтрализуют воздействие невысоких доз радиации (Мексамин, Индралин, Цистамин и др.). Их назначают людям, работающим в зонах с неблагоприятным радиационным фоном. Схему применения определяет врач. В случае глобальной катастрофы (взрыв бомбы или реактора) людям вблизи может помочь только противорадиационный бункер. Но таких убежищ совсем немного, да и вряд-ли туда можно успеть добраться. Но, на всякий случай, разузнайте, где поблизости такие есть.
Существует ошибочное убеждение, что применение препаратов йода помогает справиться с воздействием радиации. Это не совсем так. Употребление йода целесообразно до воздействия радиации. Это делается для того, чтобы насытить щитовидную железу этим элементом и не дать ей поглотить радиоактивный йод, которой часто используют в реакторах. А употребление йода после облучения может только ухудшить ситуацию. Поэтому принимать большие дозы йода стоит только по экстренным рекомендациям МЧС.
