По эталону

Эффективность счета – показатель того, сколько процентов от истинного числа распадов, произошедших в препарате («мишени») за определенное время, радиометр регистрирует в виде импульсов тока.

· Установить эталон с известным числом распадов в минуту (А_эт) на подставку рядом (под) газоразрядным счетчиком.

· Нажать кнопку «Пуск», а через минуту «Стоп»; записать показания декатронов N_эт в имп/мин.

· Рассчитать ЭС (%) по формуле: ЭС = [(N_эт – N_ф) / А_эт] ´ 100, где (А_эт – истинная активность эталона в распадах в минуту указана на эталонном препарате.

Определение абсолютной активности препаратов (А_пр)

Для определения активности препаратов, приготовленных из воды (сухого остатка) или хлеба (золы), на подставку газоразрядного счетчика надо установить соответствующий препарат и определить число импульсов за 1 минуту (N_пр).

Рассчитывают истинную активность (А_пр, расп./мин.) каждого из препаратов по формуле: А_пр = [(N_пр – N_ф) / ЭС] ´ 100, используя полученные ранее показатели ЭС и N_ф.

Гигиеническая оценка радиоактивного загрязнения объектов производится с помощью гигиенических нормативов предельно допустимого содержания радиоактивных изотопов – среднегодовые допустимые концентрации (СДК) определенных изотопов в питьевой воде (СДК_в) и в воздухе рабочей зоны (СДК_р.з.) – см. табл. 48.

Для гигиенической оценки качества исследованной воды исходят из радиоактивности содержащегося в ней изотопа. Сообразуясь с условиями задачи, рассчитайте удельную радиоактивность воды в Ки/л и сравните ее с СДК изотопа, присутствующего в воде.

При превышении уровня СДК не более, чем в 2 раза, в заключении можно указать, что вода может быть использована в качестве питьевой после разбавления чистой водой и снижения удельной активности до уровня, не превышающего СДК данного изотопа. При большем превышении СДК – вода непригодна для использования в качестве питьевой воды.

Таблица 48. Среднегодовые допустимые концентрации некоторых радиоактивных изотопов в питьевой воде и воздухе рабочей зоны

Для гигиенической оценки качества исследованного хлеба или другого пищевого продукта (исходя из радиоактивности содержащегося в нем изотопа в Ки), важно определить максимально допустимое суточное потребление данного продукта (Х). Поскольку для здоровья человека не имеет принципиальной разницы, попал ли какой-либо радионуклид в желудок с водой или спищей, пользуются СДК изотопов для воды. ВОЗ ввела норматив среднесуточного потребления воды человеком - 2,2 л. Гигиеническим нормативом поступления в организм радионуклидов с пищей (хлебом), является среднесуточная допустимая доза (СДД_сут) изотопа: СДД_сут = СДК_в ´ 2,2 л.

Рассчитывают максимально допустимое суточное количество хлеба (Х) для одного человека, обозначив как «Р» количество хлеба (г), из которого приготовлен препарат:

Х = (СДД_сут ´ Р) / А_пр или Х = (СДК_в ´ 2,2 л ´ Р) / А_пр.

Пример. Через год после аварии ядерного реактора в г. Ч. взята проба воды на головных сооружениях водопровода из реки Д. С поля, расположенного в 600 км к юго-востоку от г. Ч. убран урожай пшеницы, часть которой поступила для выпечки хлеба в г. К. Из пробной партии хлеба взято для исследования 500 г (по 100 г из 5 разных буханок хлеба). Для определения пригодности использования воды реки Д. для питьевых целей и хлеба собранного урожая для питания населения проведено радиометрическое исследование. Установлено, что основным радионуклидом, загрязняющим воду и пшеницу, является стронций-90. Радиометрическое исследование дало следующие результаты: радиационный фон (N_ф)=320 имп/мин; от эталона, имеющего радиоактивность (А_эт) = 4800 распадов в минуту, зарегистрировано 600 имп/мин (N_эт); от препарата, приготовленного из 2 л воды N_в = 960 имп/мин; от препарата хлеба N_хл= 1180 имп/мин.

Решение:

1. Расчет эффективности счета радиометра:

ЭС = [(N_эт – N_ф)/А_эт] ´ 100 = [(600– 320)/4800] ´ 100 = 5,8%.

2. Активность препарата воды, приготовленного из двух литров воды,

А_в = [(N_в – N_ф)/ЭС] ´ 100 = [(960– 320)/5,8] ´ 100 = 11034 расп./мин =

11,034 ´ 10³ / 2,2 ´ 10¹² = 5,015 ´ 10^-9 Ки.

Удельная активность воды = 5,015 ´ 10^-9/ 2 л = 2,52 ´ 10^-9 Ки/л, что превышает уровень СДК_в для стронция-90 более, чем в 2 раза (табл.49). Следовательно, вода непригодна для питья.

3. Активность препарата хлеба, приготовленного из 0,5 кг хлеба,

А_хл = [(N_хл – N_ф)/ЭС] ´ 100 = [(1180– 320)/5,8] ´ 100 = 14828 расп./мин =

14,828 ´ 10³ / 2,2 ´ 10¹² = 6,74 ´ 10^-9 Ки.

Максимально допустимое суточное количество хлеба Х = (СДК_{Sr-90, в} ´ 2,2 л ´ Р)/ А_хл = (4,0 ´ 10^-10 Ки ´ 2,2 л ´ 500 г) / 6,74 ´ 10^-9 Ки = 65 г. Следовательно, хлеб может использоваться в количестве, не превышающем 65 г на человека в сутки, а фактически – не годится для употребления в пищу.

Для определения остаточной радиоактивности кожи рук персонала, окончившего работу с радионуклидами и прошедшего санитарную обработку, а также поверхностей рабочего оборудования после его дезактивации, делают смывы дистиллированной водой с определенной площади участков поверхности рук или оборудования. Приготовленные путем сжигания ваты со смывами препараты устанавливают на подставку газоразрядного счетчика и определяют число импульсов за 1 минуту (N_пр). Используя показатель ЭС, рассчитывают истинную активность препарата смыва: А_пр = [(N_пр – N_ф) / ЭС] ´ 100 (распадов/мин), а затем удельную активность препарата: число частиц (распадов)/ см² поверхности за 1 минуту.

Для оценки радиоактивной загрязненности поверхностей используются предельно допустимые уровни радиоактивного загрязнения (ПДУ) кожи рук человека и поверхностей оборудования – см. табл.49.

Таблица 49. Предельно допустимые уровни загрязнения поверхностей радиоактивными веществами, частиц/см² в мин

Тема 4.2. Дозы ионизирующего излучения,

дозовые пределы облучения, дозиметрия

Цель занятия: Усвоить вопросы теории, связанные с дозами ионизирующей радиации; уяснить механизм биологического действия ионизирующих излучений;.освоить методы дозиметрии и гигиенической оценки доз ионизирующей радиации, полученных людьми разных категорий.

План занятия

1. Доза ионизирующей радиации: экспозиционная, поглощенная, эквивалентная, эффективная. Единицы доз. Мощность дозы.

2. Биологические эффекты ионизирующего излучения. Радиотоксичность.

3.Принципы гигиенического нормирования ионизирующего облучения.

4. Принципы и методы измерения экспозиционной дозы и мощности дозы.

5. Лабораторная работа «Определение и оценка дозы ионизирующего излучения, полученной при работе».

Доза излучения - это энергия излучения, поглощенная определенной массой воздуха или другого облучаемого вещества.

Экспозиционная доза – суммарный электрический заряд ионов одного знака, возникающих в единице массы сухого воздуха вследствие его ионизации излучением. Единица экспозиционной дозы в системе СИ - кулон на килограмм сухого воздуха (Кл/кг); внесистемная единица - рентген (Р). 1Р = 2,58· 10^-4 Кл/кг; 1 Кл/кг = 3,88· 10³ Р.

Поглощенная доза - энергия излучения, поглощенная единицей массы облучаемого вещества или живых тканей, измеряемая в системе СИ в джоулях на килограмм (Дж/кг). Единица поглощенной энергии - Грей (Гр), внесистемная единица - рад: 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад. 1 рад = 100 эрг/г = 1·10^-2 Дж/кг.

Эквивалентная доза внешнего облучения - доза, поглощенная в органе или ткани организма и умноженная на взвешивающий коэффициент для данного вида излучения R. Взвешивающий коэффициент для какого-либо вида излучения W_R отражает относительную биологическую эффективности излучения (ОБЭ) = КК (коэффициенту качества лучей)[36].

Единица эквивалентной дозы в системе СИ - Зиверт (Зв): 1Зв = 1 Гр ´ W_R = 100 рад ´ W_R = 100 бэр. Бэр (биологический эквивалент рада) - внесистемная единица. 1 бэр = 1 рад ´ W_R.

Величины взвешивающих коэффициентов представлены в табл. 50.

Таблица 50. Относительная биологическая эффективность (взвешивающие коэффициенты) ионизирующих излучений

Эквивалентная доза внутреннего облучения - поглощенная доза за время, прошедшее после поступления радионуклида в организм.

Эффективная эквивалентная доза применяется для оценки риска возникновения стохастических эффектов (злокачественных новообразований, генетических нарушений).

Мощность дозы - это доза, поглощенная в массе вещества за определенный отрезок времени. Мощность экспозиционной дозы выражают в Ки/кг·с, Р/с, Р/ч; единицы мощности поглощенной дозы - Гр/с, рад/с; единицы мощности эквивалентной дозы - Зв/с, бэр/с.

Биологическое действие ионизирующих излучений

На клеточном уровне различают 3 этапа изменений.

1 этап (физический) – взаимодействие ионизирующих излучений с веществом клетки с образованием химически активных центров («активных радикалов»), обладающих высоким окислительным потенциалом. При ионизации воды образуются радикалы: Н, ОН, ОН^-, Н₂О₂, НО₂, О₂. Первичные радикалы, взаимодействуя с растворенными молекулами веществ, образуют вторичные активные радикалы. На эти процессы расходуется до 80% энергии ионизирующего излучения.

2 этап (химический) – взаимодействие радикалов белков, нуклеиновых кислот и липидов с водой, кислородом, радикалами воды и биомолекулами, что ведет к изменениям липидов, белков и углеводов в клетках. При действии ионизирующей радиации на липиды возникают цепные реакции и образуются перекиси, играющие большую роль в развитии лучевого поражения. Начальные липидные радикалы: ROOH-R^-, ROOH-ROO^-; продукты цепных реакций: R^-+ O₂ ® RO^-₂; ROO^-+ RH ® ROOH + R^-.

Происходит деструкция белков, резкое уменьшение серосодержащих аминокислот (метионина, триптофана); один из наиболее чувствительных к радиации процессов в клетке – снижение окислительного фосфорилирования и генерирования АТФ: разрушаются дезоксирибонуклеиновые комплексы. Наблюдается распад полисахаридов, в том числе гиалуроновой кислоты и гепарина; нарушается анаэробный гликолиз.

3 этап – биохимические изменения в клетке. В результате химических преобразований нарушается структура биологических мембран, вследствие чего возрастает активность многих ферментов, которые, проникая в органеллы клетки (митохондрии, лизосомы), вызывают распад нуклеиновых кислот и белков, выход гидролитических ферментов из лизосом, а также синтез ферментов с измененной активностью.

В результате физического, химического и биохимического усиления радиационного эффекта даже ничтожно малая поглощенная энергия губительна для отдельных клеток.

Радиочувствительность клеток зависит от скорости протекающих в них обменных процессов. Одновременно в клетке могут происходить восстановительные процессы, связанные с ферментативными реакциями.

Наиболее чувствительны к ионизирующему облучению клетки гонад и красного костного мозга. Затем следуют легкие, желудок и толстая кишка. Менее чувствительны мочевой пузырь, молочная железа, печень, пищевод, щитовидная железа. Затем кожа, костные поверхности и другие органы.