Радиоактивность. Дозиметрия ионизирующих излучений.

Цель занятия: общая - ознакомиться c гигиеническими аспектами радиационной медицины, дозиметрией ионизирующих излучений и основными регламентированными величинами НРБУ-97,

конкретная - овладеть навыками работы с радиометрами и дозиметрами.

Основные вопросы, подлежащие изучению:

1. Перечислить виды и свойства ионизирующих излучений.

2. Дать определение понятия доза ионизирующего излучения.

3. Определение понятия экспозиционной, поглощенной и эквивалентной доз, их единицы.

4. Методы дозиметрии, устройство радиометрической аппаратуры.

5. Определение понятия открытые и закрытые источники ионизирующих излучений.

6. Приниципы защиты от ионизирующих излучений.

7. Группы радиационно-гигиенических регламентированных величин (НРБУ-97).

8. Категории лиц, подверженных облучению.

9. Определение понятия лимиты доз, их назначение.

10. Производные, допустимые, контрольные и рекомендованные уровни и их определение.

11. Уровни вмешательства и уровни действий, их определение.

Студент должен знать:

1. Явление радиоактивности.

2. Виды радиоактивных распадов.

3. Виды и свойства ионизирующих излучений.

4. Методы дозиметрии, типы дозиметров.

5. Понятие “доза”, единицы доз.

Студент должен уметь:

1. Работать на радиометрах и рентгенометрах.

2. Определить естественный радиационный фон и оценить его уровень.

Литература.

Основная:

1. Ковальский А.В., Людвинский Ю.С., Чижик В.М. Радиационная медицина.-Винница.-1991,-127 с.

2. Ковальський О.В., Лазар А.Ф., Людвiнський Ю.С. i iн. Радiацiйна медицина.-К.-1993,-222 с.

3. Милько В.И., Лазарь А.Ф., Назимок В.И. Медицинская радиология К.1980, 280 с.

4. Руководство по ядерной медицине. Т.П.Сиваченко, Д.С.Мечев и др.-К.1991, 535 с.

5. Нормы радиационной безопасности (НРБУ-97), К, 1997,-121 с.

6. Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности М. 1979, 192 с.

Дополнительная:

1. Кириллов В.Ф., Книжникова В.А., Коденков И.П. Радиационная гигиена М., 1989,-334 с.

2. Чернобыльская катастрофа под ред. В.Г.Барьяхтара, К. 1995, 559 с.

Радиационная медицина изучает влияние ионизирующих излучений на организм человека.

Явление радиоактивности открыл в 1896 г. французский физик Анри Беккерель.

В 1911 г. выдающийся английский физик Э.Резерфорд разработал теорию планетарной модели атома, согласно которой внутри атома находится положительно заряженное компактное ядро, а вокруг него по различным орбитам вращаются отрицательно заряженные электроны. Ядро атома состоит из протонов, нейтронов и других заряженных частиц, удерживающихся вместе благодаря ядерным силам сцепления, которые гораздо больше кулоновых сил отталкивания одноименно заряженных частиц, но действуют лишь на расстоянии I ферми /I ферми - 10^-13см/. Поэтому ядра атомов некоторых тяжелых элементов подвергаются самопроизвольному распаду.

Некоторые элементарные частицы.

ПРОТОН - положительно заряженная элементарная частица с массой 1,008 атомных единиц массы (1,672410^-24 г) и зарядом +1.

НЕЙТРОН - (Дж.Чедвик, 1932) электронейтральная элементарная частица с массой покоя 1,009 атомных единиц массы. Нейтроны распадаются на протоны и электроны с периодом полураспада - 12 мин.

ЭЛЕКТРОН - (Дж.Томпсон, 1897) - элементарная частица с массой покоя 1/1836 части массы протона и зарядом -1.

ПОЗИТРОН - (К.Андерсон, 1932) элементарная частица, масса которой равна массе электрона, а заряд +1.

В настоящее время известно около ста различных короткоживущих элементарных частиц (гипероны, мезоны, нейтрино, антинейтрино и т.д.).

Число протонов в ядре соответствует количеству электронов на орбитах, и в целом атом электронейтрален. Если из атома удалить электрон, он превращается в положительно заряженный ион. Если электрону сообщить энергию, недостаточную для его выбивания за пределы атома, он переходит на более высокий энергетический уровень и такой атом становится возбужденным.

Число протонов в ядре и соответствующее им число электронов в нейтральном атоме характерно для данного химического элемента и равно его порядковому номеру в периодической системе. Количество нейтронов в ядре атома представляется разностью между массой и количеством протонов. Число нейтронов в ядре данного элемента может быть различным. Такие разновидности атомов одного и того же элемента, отличающиеся по числу нейтронов, называются радионуклидами.

Радиоактивные превращения. Радиоактивность (термин ввела в обиход М.Кюри) - самопроизвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождаю-щееся выделением ионизирующих излучений. Естественные радиоактивные вещества существуют в природе, искусственные - приобретшие свойства радиоактивности искусственно.

Различают следующие виды радиоактивных превращений:

1. Альфа-распад - выражается в выбрасывании из ядра естественных радиоактив-

₄

ных элементов альфа-частиц (₂) - ядра атома гелия:

_{226 4 222}

₈₈Ra  ₂He + ₈₆Rn

2. Электронный бета-распад - выбрасывание из естественных или искусственных радиоактивных элементов электрона:

_{40 40}

₁₉K  e^-1 + ₂₀Ca + 

3. Позитронный бета-распад - выбрасывание из ядра некоторых искусственных радионуклидов позитрона:

_{64 64}

₃₀Zn  e⁺¹ + ₂₉Cu + 

4. К-захват (захват орбитального электрона ядром) - ядерный протон захватывает электрон из ближайшего к ядру К-слоя и превращается в нейтрон. Порядковый номер элемента уменьшается на единицу. На освободившееся в К-слое место переходит электрон из другого слоя, что сопровождается испусканием кванта характеристического излучения:

_{64 64}

₂₉Cu + e^-1  ₂₈Ni + 

5. Самопроизвольное деление ядер наблюдается у радиоактивных элементов с боль-шим атомным номером (²³⁵U, ²³⁹Pu и др.) при захвате их ядрами медленных нейтронов. Одни и те же ядра при делении образуют различные пары осколков, которые представляют собой ядра новых элементов:

_{235 1 90 140 1}

₉₂ U + ₀n  ₃₆Kr + ₅₆Ba + 5 ₀n

Деление ядер сопровождается выделением ядерной энергии. Если возникающие при делении одного ядра нейтроны вновь вызывают деление других ядер, то реакция становится цепной. Условия для управления цепной реакцией создаются в атомных реакторах. При нарастании цепной реакции в течении короткого промежутка времени возникает взрыв.

6. Термоядерные реакции (синтез ядер) протекают при температурах, достигающих нескольких миллионов градусов. В этих условиях ядра легких элементов, двигаясь с большими кинетическими энергиями, будут сближаться на малые расстояния и объединяться в ядро более тяжелых элементов:

_{2 3 4 1}

₁Д + ₁Т  ₂He + ₀п + E (17,57 Мэв)

Закон постоянства радиоактивного распада: в равные промежутки времени имеет место ядерное превращение равных долей активных атомов радиоактивного вещества:

N_t = N₀e^-t

где N₀ - количество активных атомов в начальный момент (t=0); Nt- оставшееся количество радиоактивных атомов по прошествии времени t;  - поcтоянная распада, которая определяется долей атомов за единицу времени.

Доля распадающихся ядер атомов для каждого радионуклида есть величина постоянная и называется постоянной распада ():

0,693

= 

Т

где T - период полураспада - время, в течение которого распадается половина активных ядер атомов данного радиоактивного вещества.

Активность радиоактивного вещества - число ядерных превращений за единицу времени. За единицу активности принят беккерель (Бк) - одно превращение в секунду; МБк = 10⁶ Бк, ГБк = 10⁹ Бк, ТБк = 10¹² Бк).

Внесистемная единица активности кюри (Ки). 1 Ки=3,710¹⁰ Бк, производные единицы: милликюри (мКи) = 3,710⁷ Бк; микрокюри (мкКи) =3,710⁴ Бк;