Асновы медыцынскіх ведаў і аховы здароўя дзяцей
Выдавец: Вышэйшая школа
Памер: 421с.
Мінск 1996
Разнавіднасці аднаго і таго ж хімічнага элемента, якія адрозніваюцца масай атамаў, называюцца ізатопамі. Ізатопы розняцца лікам нейтронаў, але маюць аднолькавую колькасць пратонаў і займаюць адпаведнае месца ў перыядычнай сістэме элементаў. Выдзяляюць устойлівыя (стабільныя) і радыеактыўныя ізатопы. У вядомых хімічных элементаў знойдзена 274 стабільных і звыш 700 радыеактыўных ізатопаў. Большасць хімічных элементаў, якія сустракаюцца ў прыродзе, уяўляюць сабой сумесі ізатопаў. Ператварэнне радыеактыўных ізатопаў у ізатопы іншых элементаў адбываецца па правіле зрушэння. Так, пры распадзе радыю ўтвараюцца гелій і радон. Радон, у сваю чаргу, распадаецца з утварэннем палонію і гелію і г. д.
Актыўнасць радыенукліду. Перыяд паўраспаду. Кожнае радыеактыўнае рэчыва няспынна распадаецца з пэўнай інтэнсіўнасцю, для характарыстыкі якой уведзена паняцце актыўнасці крыніцы. Актыўнасцю радыенукліду называецца лік распадаў радыеактыўных ядраў у адзінку часу. Адзінку актыўнасці радыенукліду ў крыніцы (у сістэме СІ) называюць бекерэлем (Бк). 1 Бк роўны 1 распаду за 1 с. Масу радыенукліду, актыўнасць якога роўная 1 Бк, можна разлічыць па формуле М = 2,41 • 10~24 Аг-Т, дзе М — маса, Аг — масавы лік, Т — перыяд паўраспаду.
Пазасістэмнай адзінкай актыўнасці радыенукліду з’яўляецца кюры (Кы). 1 Кы = 3,7-1010 Бк.
Перыяд паўраспаду — прамежак часу, за які колькасць радыеактыўных атамаў дадзенага рэчыва змяншаецца ўдвая, у сістэме СІ выражаецца ў секундах (с). Перыяд паўраспаду радыю
складае 1620 гадоў, вугляроду
— 5600 гадоў,
трыцію — ізатопу вадароду
— 12,5 года.
2.8.3. Характарыстыка радыеактыўных выпраменьванняў
На працэс ядзерных ператварэнняў радыенуклідаў не ўплываюць фактары, якія могуць змяніць становішча электронных абалонак атамаў (высокая тэмпература і ціск, электрычнае і магнітнае поле, агрэгатны стан рэчыва, від хімічнага спалучэння). Від радыеактыўнага выпраменьвання строга спецыфічны для кожнага рэчыва. Радыеактыўнае выпраменьванне часцей за ўсё бывае складанае па сваім саставе. Так, пучок прамянёў радыю, змешчанага ў свінцовую камеру, у магнітным ці электрычным полі дзеліцца на тры асобныя пучкі (рыс. 2.2). Прамяні, якія адхіляюцца да адмоўнага полюсу, назвалі альфа-прамянямі, тыя, што адхіляюцца да дадатнага полюсу, — бэта-прамянямі, а прамяні, якія ўвогуле не адхіляюцца, — гама-прамянямі.
Рыс. 2.2. Раздзяленне променя радыю ў магнітным полі
Большасць радыеактыўных рэчываў мае адзін асноўны, уласцівы ім тып выпраменьвання — альфаці бэта-прамяні (электронны ці пазітронны тып), які суправаджаецца гама-выпраменьваннем. Некаторыя радыенукліды спантанна дзеляцца з выпраменьваннем альфа-прамянёў і нейтронаў (каліфорній-252). Адначасовае выпраменьванне альфа-, бэтаі гама-прамянёў уласцівае рэчывам, у склад якіх уваходзіць некалькі радыеактыўных элементаў. У рэдкіх выпадках сустракаюцца радыеактыўныя рэчывы, якія выпраменьваюць толькі чыстыя гама-прамяні.
Альфа-прамяні — гэта паток ядраў гелію, які ўтвараецца пры некаторых ядзерных рэакцыях, а таксама пры альфа-распадзе ядраў радыеактыўных элементаў. Альфа-часціца (ядро гелію) складаецца з двух нейтронаў і двух пратонаў з энергіяй сувязі 28,11 МэВ. Даўжыня шляху прабегу альфа-часціц у паветры складае 3—7 см і залежыць ад хуткасці часціцы і шчыльнасці асяроддзя. У тканках арганізма гэты шлях вымяраецца мікраметрамі. Альфа-часціцы не пранікаюць праз звычайнае адзенне; для затрымкі і паглынання іх дастаткова таўшчыні ліста пісчай паперы. Аднак, маючы нізкую
пранікальную здольнасць, альфа-часціцы валодаюць высокім іанізацыйным дзеяннем. На шляху прабегу яны страчваюць энергію на іанізацыю малекул асяроддзя і ўтвараюць сотні тысяч пар іонаў, у сярэднім да 30 тысяч на 1 см прабегу. Найбольшая шчыльнасць іанізацыі адзначаецца ў канцы прабегу, дзе яна ўтрая перавышае іанізацыю на пачатку шляху. Далучыўшы да сябе адсутныя электроны, у канцы прабегу альфа-часціцы становяцца звычайнымі атамамі гелію. Пры знешнім апраменьванні альфа-часціцы небяспекі не ствараюць. Паражальная здольнасць іх праяўляецца, калі радыеактыўныя рэчывы трапляюць унутр арганізма.
Бэта-прамяні — гэта паток хуткіх электронаў ці пазітронаў, якія ўтвараюцца пры бэта-распадзе. Даўжыня прабегу залежыць ад шчыльнасці асяроддзя і энергіі часціц і пры радыеактыўным распадзе ў паветры дасягае 15 м, у вадзе і тканках арганізма — 0,2—5 мм. Пры ядзерных рэакцыях, у якіх энергія часціц павялічваецца да 20 МэВ, даўжыня прабегу ў паветры дасягае 78 м, у вадзе і тканках арганізма — 123 мм. Бэта-прамяні валодаюць значнай іанізацыйнай здольнасцю: на 1 см прабегу бэта-часціца ўтварае ад 40 да 150 пар іонаў. У сувязі з высокай пранікальнай і іанізацыйнай здольнасцю бэта-прамяні ўяўляюць небяспеку для людзей як пры знешнім апраменьванні, так і пры пападанні ўнутр арганізма рэчываў, якія іх выпраменьваюць. Зімовая вопратка і ахоўныя акуляры з таўшчынёй шкельцаў у 3—4 мм ахоўваюць ад знешняга бэта-выпраменьвання, якое ўтвараецца пры радыеактыўным распадзе.
Гама-прамяні — гэта паток квантаў з даўжынёй хваль ад 0,001 да 1 нм, якія нясуць энергію ад дзесяткаў кілаэлектрон-вольт да дзесяткаў мегаэлектрон-вольт і распаўсюджваюцца з хуткасцю святла. Даўжыня прабегу ў паветры дасягае 1000 м, у вадзе і біялагічных асяроддзях — 1 м. Іанізуючая магчымасць нізкая: на 1 см прабегу гама-квант утварае ўсяго некалькі пар іонаў. Пранікальная здольнасць гама-прамянёў характарызуецца слоем палавіннага аслаблення. Гэта такая таўшчыня слоя рэчыва, пры праходжанні праз які інтэнсіўнасць прамянёў памяншаецца ў 2 разы. Слой палавіннага аслаблення гама-прамянёў залежыць ад энергіі квантаў. На следзе радыеактыўнага воблака ён складае для сталі 1,8 см, для бетону — 5,6, для грунту — 8,4, для дрэва — 21,4 см; для гама-прамянёў, што ўтвараюцца ў момант ядзернага выбуху, ён будзе роўны для сталі 3,8 см, для бетону — 15, для грунту — 19, для дрэва — 58, для вады — 38 і для снегу — 50 см.
Паток нейтронаў утвараецца пры ядзерных рэакцыях і пры распадзе некаторых радыеактыўных элементаў. У залежнасці ад віду ядзернай рэакцыі нейтроны могуць несці энергію ад 3 да
14 МэВ. Шлях прабегу нейтронаў у паветры дасягае некалькіх тысяч метраў. Нейтроны маюць яшчэ болып высокую пранікальную здольнасць, чым гама-прамяні. Яны валодаюць вялікай энергіяй, нейтральныя, таму лёгка сутыкаюцца з ядрамі атамаў элементаў, бамбардзіруюць іх і ствараюць наведзеную радыеактыўнасць. Нейтронны паток аказвае моцнае паражальнае дзеянне на чалавека: на глыбіні 10 см у арганізме паглынаецца 50 % энергіі нейтронаў, а пры праходжанні праз усё цела — амаль уся энергія.
У момант ядзернага выбуху найбольшую небяспеку знешняга апраменьвання ўяўляюць гама-прамяні і паток нейтронаў, якія валодаюць высокай пранікальнай здольнасцю.
Ступень паражэння пранікальнай радыяцыяй ацэньваюць адносінамі энергіі выпраменьвання да масы апрамененага арганізма. Яна залежыць ад колькасці энергіі выпраменьвання, што паглынаецца тканкамі арганізма. За адзінку дозы выпраменьвання ў сістэме СІ прыняты грэй (Гр) — доза выпраменьвання, пры якой апрамененаму рэчыву масай 1 кг перадаецца энергія іанізуючага выпраменьвання, роўная 1 Дж (Дж/кг). Аднак у сувязі з тым, што раней выпушчаныя дазіметрычныя прыборы адградуяваныя ў пазасістэмных адзінках, у рабоце даводзіцца карыстацца і адзінкамі, якія не ўваходзяць у сістэму СІ. Пазасістэмнай адзінкай паглынутай дозы служыць pad. 1 рад 10-2 Гр, ці Гр 100 рад.
Пазасістэмнай адзінкай экспазіцыйнай дозы рэнтгенаўскага і гама-выпраменьвання служыць рэнтген (Р) — доза, пры якой у 1 3 1 • U •
1 см сухога паветра пры нармальным атмасферным ціску узнікае сумарны зарад іонаў кожнага знака, роўны адной абсалютнай электрастатычнай адзінцы зараду. Дозе ў 1 Р адпавядае ўтварэнне 2,083-109 пар іонаў у 1 см3 паветра.
Доза змешанага выпраменьвання (альфа-, бэта-, гама-, нейтроннага) ацэньваецца пазасістэмнай адзінкай эквівалентнай дозы — біялагічным эквівалентам рэнтгену — бэрам. 1 бэр 10-2 Дж/кг.
Міжнародная камісія па радыяцыйнай абароне (МКРА) увяла эквівалент паглынутай дозы, ці дозавы эквівалент, паколькі паняцце паглынутай дозы недастаткова ўлічвае энергетычную характарыстыку выпраменьванняў. Вымяраюць дозавы эквівалент у зівертах (Зв). Зіверт — адзінка эквівалентнай паглынутай дозы змешанага выпраменьвання, роўная 1 Дж/кг, ці 100 бэр (1 Зв = 1 Дж/кг = = 100 бэр). Зіверт улічвае не толькі велічыню паглынутай дозы (D), але і каэфіцыент якасці выпраменьвання (Q). Дозавы эквівалент Н роўны D Q. Для розных відаў іанізуючых выпраменьванняў устаноўлены наступныя сярэднія значэнні каэфіцыента якасці: 1) гама-, бэта-, рэнтгенаўскія прамяні — 1; 2) нейтроны, пратоны, зараджаныя часціцы з масай больш адзінкі і часціцы невядомай
энергіі — 10; 3) альфа-прамяні і іншыя шматзарадныя часціцы невядомай энергіі — 20; 4) цеплавыя нейтроны — 2,3.
2.8.4. Біялагічнае дзеянне іанізуючых выпраменьванняў
Узаемадзеянне іанізуючых выпраменьванняў з асяроддзем выклікае іанізацыю і ўзбуджэнне атамаў і малекул рэчыва.
У працэсе іанізацыі нейтральныя атамы малекулы ператвараюцца ў электрычна зараджаныя часціцы розных знакаў — іоны. Утварэнне іонаў заключаецца ў тым, што атамы (малекулы), якія знаходзяцца ва ўстойлівым стане, пры ўздзеянні іанізуюйых выпраменьванняў могуць губляць свае электроны і ператварацца ў дадатна зараджаныя іоны. Нейтральны атам, паглынаючы вольны электрон, набывае дадатковы адмоўны зарад і становіцца адмоўна зараджаным іонам. Так з двух нейтральных часцін утвараецца пара іонаў. Існуюць іоны вельмі кароткі час — нязначныя долі секунды.
У працэсе ўзбуджэння атамаў і малекул рэчыва электроны атрымліваюць дадатковую энергію, якая не перавышае энергетычнага ўзроўню, пры якім ядро атама яшчэ можа ўтрымліваць іх у межах электроннай абалонкі. Электрон з дадатковай энергіяй можа перайсці на болып аддаленую арбіту ад ядра атама. Узбуджаны атам імкнецца вызваліцца ад атрыманай дадатковай энергіі і вярнуць устойлівы стан.
Малекулы рэчыва, якія маюць іанізаваныя і ўзбуджаныя атамы, набываюць высокую хімічную актыўнасць, дзякуючы якой адбываецца рэкамбінацыя іонаў з ператварэннем іх у нейтральныя атамы і малекулы, не ўласцівыя арганізму ў нармальным стане.
КНІГІ ОНЛАЙН
