Файл: Физические и биологические основы радиационной безопасности радиоактивность.ppt

ФИЗИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Радиоактивность

Самопроизвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений.

Радионуклиды

ЕСТЕСТВЕННЫЕ
Вошедшие в состав земной коры
Возникшие на земле под воздействием космических лучей


ИСКУССТВЕННЫЕ
Поступившие при испытании ядерного оружия
От предприятий по получению и переработке искусственных радионуклидов

Радиоактивность характеризуется активностью

Активность число распадов в единицу времени
Единица активности Беккерель (Бк)
Кюри (Ки)
1Ки = 3,7 х1010 Бк
Один Беккерель соответствует 1 распаду в ядре атома в 1 секунду
Активность объёмная Бк/м3
Активность удельная Бк/кг

Множители для образования кратный единиц системы СИ

Кило,к – 103
Мега,М – 106
Гига, Г - 109
Терра,Т – 1012
Милли,м – 10-3
Микро,мк – 10-6

Ионизирующее излучение

излучение, взаимодействие которого со средой приводит к ионизации среды на которую оно воздействует

Типы ионизирующих излучений

Ионизирующие излучения
Ядерного происхождения		Неядерного происхождения (генерирующие)
Корпускулярные	Волновые (фотонные)	Волновые (фотонные)		корпускулярные
Альфа, бета, нейтроны и др.	Гамма-излучение	Рентгеновское излучение		Ускоренные электроны
Альфа-частицы – ядра атомов гелия-4, бета-частицы-ядерные электроны	Коротковолновое электромагнитное излучение	Тормозное (непрерывный энергетический спектр)	Характерис-ческое (дискретный спектр энергии)	Моноэнергетическое ( с одинаковой начальной энергией)

ИЗЛУЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МЕДИЦИНСКОЙ РАДИОЛОГИИ

ЛУЧЕВАЯ ДИАГНОСТИКА				ЛУЧЕВАЯ ТЕРАПИЯ
С применением ионизирующих излучений		С применением неионизирующих излучений		С применением ионизирующих излучений
ЛУЧЕВАЯ ДИАГНОСТИКА				ЛУЧЕВАЯ ТЕРАПИЯ
С применением ионизирующих излучений		С применением неионизирующих излучений		С применением ионизирующих излучений
Рентгенодиаг-ностика, в т.ч. компьютерная томография (1)	Радионуклидная диагностика (2)	МРТ (магнитно-резонансная томография)	УЗИ (ультраз-вуковые исследования)	Рентгеновское излучение (3)	Гамма-излучение от радионуклидов (4)	Ускоренные электроны (также протоны, альфа-частицы,пи-мюзоны) (5)	Радионуклидные препараты закрыто-го типа реже открытого (6)
1-рентгеновская трубка 2-радиофармпрепараты открытого типа 3-рентгеновская трубка или ускоритель 4-гамма-терапевтические установки 5-медицинские ускорители 6-радиоактивные источники закрытого типа ( иглы, трубочки, проволочки, шарики)

---

Линейная передача энергии (ЛПЭ)

Энергия, локально переданная среде движущейся заряженной частицей при перемещении её на некоторое расстояние, к этому расстоянию.

Удельная ионизация (линейная плотность ионизации) – число ионных пар на единицу длины пробега

Число ионных пар на 1см пробега при энергии излучения 1 МэВ
Альфа- излучение – 40 000 пар ионов
Бета – излучение – 50 пар ионов
Фотонное излучение – 2 пары ионов

Чем больше энергии передано среде, тем меньше длина пробега

Длина пробега в биологической ткани при энергии излучения 4 МэВ
- Альфа – частица – 2 микрона
- Бета – частица – 2 см
- Гамма – квант – 1,5 м

Генерирование рентгеновского излучения

Это «разгон» электронов, выделяемых катодом, электрическим полем до высоких энергий и «обстрел» ими атомов вещества-мишени (анода).
Рентгеновское излучение возникает при резком торможении высокоэнергетических электронов на аноде рентгеновской трубки.

Рентгеновское излучение это совокупность

Тормозного излучения с непрерывным энергетическим спектром, возникающем при изменении скорости и кинетической энергии заряженных частиц, при их торможении в электрическом поле.
Характеристического излучения с дискретным энергетическим спектром, образующимся при перестройке внутренних электронных оболочек атома.

Свойства рентгеновского излучения

Проникают через вещества, которые поглощают либо отражают видимые лучи
Вызывают флюоресценцию некоторых веществ
Создаёт на светочувствительном материале скрытое изображение
Воздействуя на вещество приводит к его ионизации

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом

Состоит из 2 процессов:
Фотон передает электрону всю свою энергию и при этом исчезает – фотоэффект. Фотоэффект преобладает в тканях с высокой плотностью (костная) .
Фотон отдаёт часть своей энергии атому среды, при этом вырывает из внешней оболочки электрон (Комптон – электрон), и продолжает своё движение. Электроны, вырванные из атомов среды производят собственную ионизацию. Эффект рассеяния преобладает в тканях с низкой плотностью (мягкие ткани).

Степени прозрачности (для рентгеновского излучения) биологических тканей

1 степень прозрачности – воздушная

---

2 степень прозрачности – мягкотканая
3 степень прозрачности – костная
4 степень прозрачности – металлическая

Степени прозрачности биологических тканей (СП)

(СП)	ткани (плотность г/см3)	(СП)	ткани (плотность г/см3)
1	Воздух (0,0013)	2	Кровь, желчь, моча (1,1-1,06)
2	Вода (1,0)	2	Хрящевая ткань (1,09)
2	Парафин (0,87-0,91)	3	Костная ткань (1,2-1.9)
2	Жировая ткань (0,94)	4	Алюминий (2,7)
2	Мышечная ткань (1,0)	4	Свинец (11,34)
2	Легочная ткань (0,2-0,3)	2	В среднем для всего тела (0,62)

Поглощённая доза (D)

Энергия излучения, поглощённая в единице массы облучаемого вещества
Единица измерения Грей (Гр)

Относительная биологическая эффективность (ОБЭ)

Относительная (по сравнению с рентгеновским или гамма-излучением) способность при заданной поглощённой дозе вызывать лучевое поражение определённой степени тяжести.
ОБЭ рентгеновского или гамма-излучения принимают равной 1

Эквивалентная доза (Н)

Поглощённая доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения
Единица измерения Зиверт (Зв)

Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов

Гонады – 0,20
Костный мозг красный – 0,12
Толстый кишечник – 0,12
Легкие – 0,12
Желудок – 0,12
Мочевой пузырь – 0,05


Грудная железа – 0,05
Печень – 0,05
Пищевод – 0,05
Щитовидная железа – 0,05
Кожа – 0,01
Клетки костных поверхностей – 0,01

Эффективная доза (Е)

Сумма произведений эквивалентных доз в различных органах или тканях на коэффициенты радиочувствительности этих органов или тканей
Единица измерения Зиверт (Зв)
Эффективная доза используется как мера риска возникновения отдалённых эффектов

АМБИЕНТНЫЙ ЭКВИВАЛЕНТ ДОЗЫ

ПРОИЗВЕДЕНИЕ ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ НА КОЭФФИЦИЕНТ КАЧЕСТВА ИЗЛУЧЕНИЯ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩЕГО НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ ТКАНЬ В ДАННОЙ ТОЧКЕ.

---

ИЗМЕРЯЕТСЯ В ЦЕНТРЕ ШАРОВОГО ФАНТОМА, ИЗГОТОВЛЕННОГО ИЗ ТКАНЕЭКВИВАЛЕНТНОГО МАТЕРИАЛА.

Керма в воздухе (Кв)

Равносильна поглощённой дозе в воздухе
Единица измерения Грей (Гр)
1Гр воздушной кермы характеризует передачу воздуху 1 Дж энергии рентгеновского излучения

Экспозиционная доза (Х)

Характеризует ионизационную способность только фотонного излучения при его взаимодействии исключительно с воздухом и определяется суммарным зарядом ионов одного знака, возникающих в воздухе
Единицы измерения Кл/кг, Рентген (Р)

Биологическое действие ИИ

Прямое действие – ионизация и возбуждение сложных молекул с последующей их диссоциацией, т.е.разрывом химических связей
Косвенное действие связано с радиационно-химическими процессами, обусловленными влиянием продуктов радиолиза воды.

Эффект воздействия излучения зависит от:

Вида излучения
Вида облучения
Величины поглощенной дозы и распределения её во времени
Объёма и характера облучаемых органов и тканей
Возраста
Состояния организма
Одновременного действия других вредных факторов

Радиационные эффекты

Детерминированные
Лучевая болезнь
Лучевой дерматит
Лучевая катаракта
Лучевое бесплодие
Аномалии развития плода


Стохастические
-Злокачественные опухоли
Лейкозы
Наследственные болезни

Детерминированные эффекты

Клинически значимые пороговые эффекты
Тяжесть их проявления прямо пропорциональна полученной дозе
Имеют малый латентныё период развития
Возникают в аварийных ситуациях при кратковременном действии высоких доз

Стохастические эффекты

Принимается, что не имеют порога
Тяжесть проявления не зависит от полученной дозы
По мере увеличения дозы увеличивается риск их возникновения
Имеют большой латентный период развития ( 20-50 лет)
Трудно установить связь между воздействием и эффектом


РАДИАЦИОННЫЙ РИСК ---
ЭТО ВЕРОЯТНОСТЬ ПОЯВЛЕНИЯ У
ОБЛУЧЕННОГО ЧЕЛОВЕКА ИЛИ ЕГО ПОТОМСТВА КАКОГО ЛИБО ВРЕДНОГО ЭФФЕКТА В РЕЗУЛЬТАТЕ ОБЛУЧЕНИЯ


РАДИАЦИОННЫЙ КАНЦЕРОГЕННЫЙ РИСК - -

---

ЭТО ВЕРОЯТНОСТЬ ПОЯВЛЕНИЯ У ОБЛУЧЕННОГО ЧЕЛОВЕКА РАДИОГЕННОГО РАКА ИЛИ ОЖИДАЕМАЯ ЧАСТОТА ПОЯВЛЕНИЯ РАДИОГЕННОГО РАКА В ГРУППЕ ОБЛУЧЕННЫХ ЛЮДЕЙ


РАДИАЦИОННЫЙ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ РИСК - -
ЭТО ВЕРОЯТНОСТЬ ПОЯВЛЕНИЯ У ПОТОМКОВ ОБЛУЧЕННОГО
ГЕНЕТИЧЕСКИХ ДЕФЕКТОВ ИЛИ ОЖИДАЕМАЯ ЧАСТОТА ГЕНЕТИЧЕСКИХ ДЕФЕКТОВ В ГРУППЕ ПОТОМКОВ ЭТОГО ЧЕЛОВЕКА


РАДИАЦИОННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ЭФФЕКТ -
ЭТО ИЗМЕНЕНИЯ В СОСТОЯНИИ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА, ОБЛУЧЕННОГО ПО ЛЮБОЙ ПРИЧИНЕ

---