Alfa in beta sevanje. Vrste sevanja. Kaj je radioaktivnost

Pri razpadu atomov težkih kemičnih elementov se sproščajo pozitivno nabiti delci α.

Ti delci imajo maso 4 in naboj +2. Struktura α-delcev je podobna zgradbi helijevih jeder 4 (4 He). Sestavljen je iz 2 nevronov in 2 protonov.

Težki delci imajo intenziven ionizirajoči učinek na okolje, ki proizvede približno 40.000 ionskih parov za vsak 1 cm poti.

V tem primeru se izgubi pomemben del energije in zmanjša prodorna sposobnost.

Vir α-sevanja so elementi z velikim atomskim številom (več kot 82) in nizko energijo vezi znotraj molekule.

Dolžina poti α-delca (razdalja od vira radioaktivnega sevanja do absorbirajočega medija) v zraku je od 2 do 10 cm, v bioloških tkivih pa več mikronov.

Zato obsevanje zunanje površine telesa z α-delci ne povzroči bistvene škode, saj lahko celo plast keratiniziranih celic povrhnjice zadrži prodiranje delcev v žive celice telesa.

Nevarnost za žive organizme so delci radioaktivnih snovi, ki oddajajo α-sevanje, ki pridejo v telo z zrakom, tekočino ali okuženo hrano. V bioloških tkivih tvorijo delci približno 40 tisoč parov ionov na 1-2 mikrona dolžine potovanja. Tako visoka stopnja ionizacije predstavlja resno nevarnost za zdravje.

Nizka prodorna sposobnost je značilna za α-delce z energijami manj kot 15 MeV. α-delci, ki nastanejo v pospeševalniku, imajo veliko višjo energijo in lahko že z minimalno dozo sevanja povzročijo znatno škodo na koži.

Glavna metoda zaščite pred delci alfa je ustvariti zadostno oviro, da jih ujame:

• plast zraka med telesom in virom sevanja - dovolj je, da se odmaknete 15-20 cm;
• umetna ovira v obliki zaščitne obleke, gumijastih rokavic in izolacijskih stekel.

Ker pa je glavna nevarnost notranje obsevanje, se je treba izogibati vstopu α-delcev v dihala in prebavila. Za izolacijo dihalnega sistema je dovolj, da uporabite respirator.

Izotopa plutonija in americija predstavljata veliko nevarnost za notranje α-obsevanje, saj imata visoko α-aktivnost. Da preprečite izpostavljenost α-delcem, ne uživajte vode in hrane, onesnažene z izotopi težkih elementov.

Da bi preprečili vstop radioaktivnega prahu v dihala, prostore dnevno mokro čistimo, vse površine - vrata, okna, tla, stene - enkrat mesečno operemo z milnico. Za čiščenje vode pred radioaktivnimi snovmi z α-aktivnostjo se uporabljajo naslednje metode:

• nanofiltracija;
• ionska izmenjava;
• povratna osmoza.

Vir α-delcev je plin radon, ki se sprošča skozi geološke prelomnice v zrak, vodo in iz gradbenih materialov, ki vsebujejo radioaktivni uran-radij. Radon je škodljiv, če ga vdihavamo. Produkti razpada povzročajo mikroopekline pljučnega tkiva in vodijo do raka.

Za zaščito pred učinki radona je potrebno spremljanje njegove vsebnosti v prostorih. V ta namen se uporabljajo posebni merilni instrumenti. Če je dovoljena raven presežena, se uporabljajo naslednje zaščitne metode:

• prezračevanje stanovanjskih prostorov;
• izolacija kleti s plastičnimi ploščami;
• prezračevalna oprema, ki odstranjuje radon zunaj.

Najučinkovitejša metoda zaščite stanovanjskih območij pred prodiranjem radona je izolacija kleti in odstranjevanje plina iz njih s pomočjo prezračevalnega sistema s pozitivnim pritiskom. Za čiščenje vode iz radona, raztopljenega v njej, je dovolj, da jo zavremo.

Kemične metode zaščite

Človeško telo je sestavljeno iz ¾ vode. Zaradi vpliva α-delcev na biološke tekočine pride do procesa razgradnje (radiolize) vode s tvorbo prostih radikalov.

Negativni radikali aktivno vstopajo v biokemične reakcije, motijo ​​procese biosinteze in izmenjave energije, uničujejo celične organele, iz katerih se proteolitični encimi sproščajo v citoplazmo. Ti procesi nastanejo zaradi deaktivacije encimov, ki vsebujejo SH (sulfhidrilno) skupino.

V srediniXXstoletja so znanstveniki začeli razvijati zdravila, ki ščitijo telo pred sevanjem. Nekateri aminotioli, na primer cistamin in cisteamin, so se izkazali za najučinkovitejše. Imajo izrazito antihemolitično aktivnost in so pravzaprav virSH-skupine in igrajo vlogo reducentov v oksidativnih procesih, vežejo proste radikale, nevtralizirajo vzbujene molekule, ki nastanejo v telesnih tkivih pod vplivom α-sevanja, in dajejo stabilnost nekaterim encimom.

Prej je komplet za prvo pomoč proti sevanju vključeval radioprotector Cystamine. Zdaj ga je nadomestil učinkovitejši B-190 (Indralin). Zdravilo ima manjšo toksičnost in ima radioprotektivni učinek 1 uro.

Ponovljeno dajanje zdravila je možno 1 uro po prvi uporabi. Naftizin, ki se proizvaja v obliki 0,1% raztopine za intramuskularno injiciranje, ima tudi radioprotektivne lastnosti.

Izdelki z radioprotektivnimi lastnostmi

Nekateri izdelki imajo radioprotektivni učinek. Uživanje živil, ki vsebujejo vitamine C in skupine B, selen bo zmanjšalo prodiranje radioaktivnih ionov v sistemski krvni obtok in njihovo kopičenje v organih.

Te snovi vsebujejo:

• oreški;
• pšenica in izdelki iz pšenične moke;
• redkev;
• morski ohrovt.

Nekatere zdravilne rastline tudi preprečujejo α-sevanje:

• ginseng;
• vaba;
• Leuzea;
• Eleutherococcus;
• pljučnik.

Za delno odstranitev radioaktivnih izotopov iz prebavil se uporabljajo enterosorbenti - aktivno oglje, Smecta, Enterosgel, Polysorb MP, Polyphepan in Liferan.

Človek sevanja ne čuti, za zaznavanje α-seva se uporablja Geigerjev števec. Razpolovna doba α-radioaktivnih elementov sega od nekaj milisekund do nekaj milijard let, zato je zaščita s časom v tem primeru malo verjetna.

Trenutno ni učinkovitih načinov zaščite pred notranjim α-sevanjem, razen barierne zaščite in odprave nevarnosti okužbe s hrano ali vodo. Toda znanstveniki še naprej delajo na ustvarjanju učinkovitih sredstev zaščite.

Alfa sevanje (alfa žarki) je vrsta ionizirajočega sevanja; je tok hitro gibajočih se, visoko energijskih, pozitivno nabitih delcev (alfa delcev).

Glavni vir alfa sevanja so alfa sevalci, ki med procesom razpada oddajajo alfa delce. Značilnost alfa sevanja je njegova nizka prodorna sposobnost. Pot alfa delcev v snovi (to je pot, po kateri proizvajajo ionizacijo) se izkaže za zelo kratko (stotinke milimetra v biološkem mediju, 2,5-8 cm v zraku).

Na kratki poti pa delci alfa ustvarijo veliko število ionov, to pomeni, da povzročijo veliko linearno gostoto ionizacije. To zagotavlja izrazito relativno biološko učinkovitost, 10-krat večjo kot pri izpostavljenosti rentgenskim žarkom in. Pri zunanjem obsevanju telesa lahko alfa delci (ob dovolj veliki absorbirani dozi sevanja) povzročijo hude, čeprav površinske (kratke) opekline; ko jih zaužijemo preko dolgoživečih alfa sevalcev, se s krvnim obtokom prenašajo po telesu in odlagajo v organih itd., kar povzroča notranje obsevanje telesa. Alfa sevanje se uporablja za zdravljenje nekaterih bolezni. Glej tudi Ionizirajoče sevanje.

Alfa sevanje je tok pozitivno nabitih delcev α (jedra atomov helija).

Glavni vir sevanja alfa so naravni radioaktivni izotopi, od katerih mnogi ob razpadu oddajajo delce alfa z energijami od 3,98 do 8,78 MeV. Delci alfa zaradi svoje visoke energije, dvojnega naboja (v primerjavi z elektronom) in relativno nizke (v primerjavi z drugimi vrstami ionizirajočega sevanja) hitrosti gibanja (od 1,4 10 9 do 2,0 10 9 cm/s) ustvarjajo zelo veliko število ionov, ki so gosto nameščeni vzdolž njihove poti (do 254 tisoč parov ionov). Hkrati hitro porabijo svojo energijo in se spremenijo v navadne atome helija. Razpon alfa delcev v zraku pri normalnih pogojih je od 2,50 do 8,17 cm; v bioloških medijih - stotinke milimetra.

Linearna gostota ionizacije, ki jo ustvarijo delci alfa, doseže več tisoč parov ionov na 1 mikronsko pot v tkivih.

Ionizacija, ki jo povzroča alfa sevanje, določa številne značilnosti tistih kemičnih reakcij, ki se odvijajo v snovi, zlasti v živem tkivu (tvorba močnih oksidantov, prostega vodika in kisika itd.). Te radiokemične reakcije, ki potekajo v bioloških tkivih pod vplivom alfa sevanja, pa povzročajo posebno biološko učinkovitost alfa sevanja, ki je večja kot pri drugih vrstah ionizirajočega sevanja. V primerjavi z rentgenskim sevanjem, beta in gama sevanjem se predpostavlja, da je relativna biološka učinkovitost alfa sevanja (RBE) 10, čeprav se lahko v različnih primerih zelo razlikuje. Tako kot druge vrste ionizirajočega sevanja se alfa sevanje uporablja za zdravljenje bolnikov z različnimi boleznimi. Ta del radioterapije se imenuje alfa terapija (glejte).

Glej tudi Ionizirajoče sevanje, Radioaktivnost.

Uvod.

Radiacijska medicina- veda, ki proučuje vpliv ionizirajočih sevanj (IR) na človeško telo, principe zdravljenja poškodb zaradi sevanja in preprečevanje možnih posledic sevanja.

Človekovo okolje je svet sevanja, ki predstavlja prenos energije skozi prostor v obliki elektromagnetnega valovanja ali subatomskih delcev. Spekter elektromagnetnega sevanja je izjemno širok. Ti vključujejo tako svetlobo kot zvok. So sestavni del življenja. Človek je prilagojen sevanju v določenem območju.

Sevanja z valovno dolžino 10 -14 -10 -9 m so rentgenski žarki in sevanje gama, z valovno dolžino približno 10 -8 -10 -7 m (10-400 nm) - ultravijolična svetloba, približno 10 -6 m ( 400-700 nm) - vidna svetloba, približno 10 6 10 3 m (0,740 1000 μm) - infrardeča svetloba, 10 3 10 4 m - radijski valovi, 10 5 10 8 m - sevanje, ki spremlja elektriko. Elektromagnetni valovi so našli široko uporabo v življenju družbe - industrijska radiografija in radioterapija (10 -14 -10 -13 m), medicinska radiografija (10 -12 -10 -10 m), fotografija (vidna in infrardeča svetloba), radar (10 - 3 -10 -2 m), televizija (10 -1 -10 0 m), radio (10 1 -10 4 m) itd.

Vse vrste sevanja so razdeljene na:

Ionizirajoče sevanje– alfa, beta, gama, rentgenski žarki, kratkovalovna ultravijolična svetloba.

Neionizirajoče sevanje– dolgovalovni del ultravijolične svetlobe, vidna, infrardeča svetloba, radijski valovi.

Ionizirajoče sevanje ima lastnost ioniziranja atomov. Sevanje odstrani elektrone in jih prenese na lupine drugih atomov. Na primer:

H 2 O + hν → H 2 O + + e –

Ionizirani atomi obstajajo delčke sekund, ker... elektroni se vračajo nazaj pod vplivom elektrostatičnih sil. V teh delčkih sekunde ionizirani atomi sprožijo vrsto patoloških reakcij, ki lahko povzročijo celo smrt organizma. Razlika med ionizirajočim in neionizirajočim sevanjem je energija. Če je energija sevanja enaka ali večja od 34 elektronvoltov (eV), gre za ionizirajoče sevanje.

Elektron-volt– enota, ki se uporablja v jedrski fiziki za merjenje energije osnovnih delcev in elektromagnetnega sevanja. 1 eV ustreza kinetični energiji, ki jo bo pridobil delec z nabojem, enakim naboju elektrona (elementarni električni naboj), ko gre skozi električno polje s potencialno razliko 1 V.

1 eV = 1,6∙10 ‑19 J.

Klasifikacija ionizirajočega sevanja.

Obstajata dve vrsti AI:

- Korpuskularno.

- Elektromagnetni valovi(kvantno ali fotonsko sevanje).

Korpuskularni AI so tok delcev: elektroni, protoni, nevtroni itd. Delci so lahko nevtralni (nevtroni) ali nabiti (alfa delci, beta delci, protoni). Obstajajo tudi delci, kot so nevtrini, mezoni in drugi, vendar njihovo delovanje na človeško telo ni dovolj raziskano.

II v obliki elektromagnetnega valovanja vključuje sevanje gama in rentgensko sevanje, kratkovalovni del ultravijolične svetlobe.

Kratek opis posameznih vrst ionizirajočih sevanj (viri, energija, prodornost, biološki učinki, zaščita).

Alfa sevanje.

Alfa delec je jedro atoma helija, ki je sestavljeno iz 2 protonov in 2 nevtronov, jedrski naboj +2, masa 4. Vir α-delcev je vedno razpad radioaktivnih snovi (RS), niso pa vsi RS. α-sevalci. Naravni razpad je metoda samouničenja radioaktivnih snovi. Neradioaktivne snovi ne razpadajo. Pri razpadu radioaktivne snovi dajejo hčerinske produkte, zelo pogosto radioaktivne žlahtne pline, slednji so kratkotrajni, trajajo le nekaj ur.

obstajati naravni (naravni) in umetni viri alfa sevanja. Naravni viri na primer vključujejo radioizotope uranove skupine. Prednik je uran-238 (238 U), ki se je pojavil od nastanka planeta. Hitrost njegovega razpada je zelo nizka, ohranil se je do danes in je prisoten povsod – v zemlji, vodi, izdelkih in človeškem telesu. V krvi in ​​urinu je na voljo za kvantitativno določanje. Razpadni produkti 238 U dajejo verigo 18 elementov, zadnja snov, svinec, je stabilna.

Umetni α-sevalci nastajajo v jedrskih reaktorjih, v katerih se sintetizirajo izotopi, ki v naravi pogosto ne obstajajo. Primer je plutonij-239 (239 Pu), ki se uporablja kot jedrski eksploziv. V naravi v naravnih razmerah ne obstaja, ima razpolovno dobo 40.000 let in je dražje od zlata.

Vsak radionuklid je označen z e energija sevanje. Radionuklide lahko identificiramo po energiji sevanja s pomočjo spektrometra. Na primer, 239 Pu ima energijo α-sevanja 3,8 megaelektron voltov (MeV). Za večino α-emiterskih radionuklidov je energija α-sevanja v območju od 3 do 5 MeV. En alfa delec lahko ionizira veliko atomov, katerih število je mogoče izračunati. Na primer, delec alfa z energijo 3,8 MeV proizvede več kot 100 tisoč ionskih parov (3,8 MeV: 34 eV).

Sposobnost prodoraα-delcev je malo. Ta velik, nabit delec ne more premagati niti lista papirja. Razpon α-delcev v zraku je nekaj centimetrov, v tekočinah in bioloških tkivih - od 10 do 100 mikronov. Na primer, sposobnost prodora α-sevanja 226 Rac z energijo 4,8 MeV v biološki material je blizu 40 mikronov. Vsi materiali, vključno z biološkimi tkivi, popolnoma absorbirajo α-delce. Povrhnjica kože absorbira α-sevanje skozi svoje keratinizirane luske, žive celice pa običajno niso poškodovane. Zaradi α-sevanja ni opeklin kože. Tudi sluz roženice in sluznice ščiti pred učinki α-delcev. Ni poročil o primerih zastrupitve z 239 Pu med delavci jedrske industrije. Pri peroralnem jemanju se praktično ne absorbira, ko je sluznica prebavil nepoškodovana, se izloči z blatom in sluznice ne obseva bistveno.

Sevalci alfa so nevarni pri vdihavanju, ker alveoli nimajo zaščitne plasti. Če difundirajo v kri, se lahko zaradi visoke ionizacijske sposobnosti razvije akutna radiacijska bolezen s tvorbo več deset tisoč ionskih parov na delec (od 20.000 na začetku zaleta do 80.000 na koncu).

Načela zaščite . Pri delu z α-sevalci je treba preprečiti njihov vstop v notranje okolje telesa, predvsem z zaščito dihal z gazo, respiratorjem, plinsko masko, izolacijsko obleko in drugimi sredstvi.

Beta sevanje.

Obstajata dve vrsti beta delcev: elektroni (e -) in pozitroni (e +). Razlikujejo se po naboju, sicer pa so si lastnosti podobne.

Viri:

1. Radioaktivne snovi - sevalci beta (več kot 100). Med naravnim razpadom se oddajajo elektroni ali pozitroni.

2. Betatroni. Naprave, ki oddajajo elektrone.

obstajati naravni in umetni radionuklidi - sevalci beta. Glavne naravne:

kalij-40, je v velikih količinah prisoten v zemeljski skorji, zlasti v mineralnih gnojilih. Kalij-40 je mešani sevalec (beta in gama), zato ga lahko snemamo s prenosnimi napravami. Z uporabo spektrometra človeškega sevanja (HRS) lahko določite količino kalija-40 v telesu. Ker je razmerje med kalijem-40 in stabilnim kalijem konstantno, je mogoče določiti skupno vsebnost kalija v telesu.

Ogljik-14 prisoten v človeškem telesu. Na podlagi vsebnosti v fosilnem objektu se lahko določi njegova starost, za katero se primerja z vsebino v živem objektu.

Umetni sevalci beta so bili izpuščeni v okolje kot posledica poskusov jedrskega orožja v zraku. Najpomembnejši med njimi so jod-125, stroncij-90, cezij-137. Zdaj so poskusi jedrskega orožja v zraku prepovedani in se izvajajo samo pod zemljo. Podzemne eksplozije povzročajo potrese. Na površje lahko difundirajo le radioaktivni plini, ki hitro razpadejo. Najmočnejša bomba 50 megaton (Američani so jo poimenovali Big Ivan) je bila detonirana leta 1962. Moč atomske bombe, ki je eksplodirala v Hirošimi, je bila 4 kilotone.

Energija Beta sevanje je manjše od alfa sevanja in znaša 10-100 kiloelektronvoltov (keV). Beta sevanje ima manjšo ionizirajočo sposobnost v primerjavi z alfa sevanjem (več deset ionskih parov na mikrometer poti). Ko se elektroni v snovi upočasnijo, se pojavijo zavorni rentgenski žarki.

Sposobnost prodora Delcev beta je več kot delcev alfa, a manj naboja in mase. Beta delci se širijo po zraku do nekaj metrov, v bioloških tkivih do nekaj centimetrov. Prodorna sposobnost beta sevanja z energijo 2-5 MeV v biološkem materialu je 1-2,5 cm, delci beta imajo majhno maso in se ob trku z drugimi osnovnimi delci odklonijo, njihova pot je ovinkasta. Vsa tkiva absorbirajo delce beta. Na nogah žrtev černobilske nesreče ni bilo opeklin, saj čevlji učinkovito absorbirajo beta sevanje. Brez zaščite lahko beta delci prodrejo in poškodujejo zarodno plast kože. Opekline so običajno površinske, 1-2 stopinj. Pri zunanjem obsevanju kostni mozeg ni poškodovan in depresija hematopoeze praviloma ni opažena.

Betatroni. Obstajajo medicinski betatroni, ki proizvajajo žarek elektronov, usmerjen v oboleli organ (tumor). Stik z žarkom povzroči lokalne poškodbe organov. Energija betatronskega žarka je lahko do 50 MeV. Žarek elektronov z energijo do 25 MeV ustvari v tkivih ionizacijo z maksimumom na globini 1-3 cm, nato pa doza hitro pade in je na globini 10 cm praktično blizu ničle. Ko se energija elektronov zmanjša na 5-6 MeV, se maksimum doze premakne bližje površini telesa. Kostno tkivo občutneje zmanjša obseg elektronov.

Načela zaščite pred beta sevanjem . Glavna naloga je zaščititi kožo in vidne sluznice pred površinskim obsevanjem. Naj bo manj izpostavljenih delov telesa. Suhe bombažne tkanine ščitijo kožo nič slabše od gume, mokre pa prepuščajo beta sevanju. Potrebna je zaščita dihal. Na štiri prepognjen robec ščiti 8-krat, respirator - 100-krat.

Protoni (p) imajo maso enako 1 amu, naboj +1. Protoni so del kozmičnega sevanja, vendar jih v glavnem absorbira atmosfera. Protoni se proizvajajo tudi v pospeševalnikih težkih nabitih delcev za industrijske in medicinske namene, kot so sinhrociklotroni. Protonski pospeševalnik je kompleksna inženirska struktura. Protoni, ki se gibljejo v spirali v enakomernem magnetnem polju, dosegajo visoke energije. Njihov doseg v zraku doseže več deset metrov. Dolžino poti protonov in mesto njihove ustavitve v pacientovih tkivih nadziramo z izbiro debeline zaviralnega filtra, ki spreminja energijo žarka. To omogoča nastanek protonskega žarka s potrebnimi zdravilnimi lastnostmi.

Protoni ob trku z atomskimi jedri in zunanjimi elektroni postopoma izgubljajo svojo energijo. Ker masa protonov, tako kot masa delcev alfa, bistveno presega maso elektronov atomov, s katerimi trčijo, je njihova tirnica skoraj ravna do konca njihovega teka. kilometrina protoni z energija 120 in 140 MeV v tkivih je 11 oziroma 14 cm Ionizacijska sposobnost protonskega žarka se na koncu poti (Braggov vrh) močno poveča. To omogoča obsevanemu tumorju visoko dozo (do 100-200 Gy) brez znatnega obsevanja zdravega tkiva. Protonski pospeševalci omogočajo obsevanje strogo omejenih volumnov tkiva 1 cm 3 ali več. Na pospeševalnikih protonov dela omejeno število ljudi. Opisane so bile nesreče, ki vključujejo nenamerno izpostavljenost glave protonskemu žarku. V tem primeru je učinek opazen kot pri vbodu z iglo. Rezultat je bil odvisen od tega, kaj je bilo poškodovano.

Nevtroni.

Nevtroni (n) imajo maso enako 1 amu, naboj 0. Vir nevtronskega toka so jedrske verižne reakcije (NCR). Te reakcije gredo v sonce in proizvajajo sončno energijo. Nevtroni potujejo od sonca do zgornjih plasti zemeljske atmosfere in jih absorbirajo hlapi in zrak. V normalnih pogojih ljudje niso izpostavljeni nevtronom. Nevtroni nastanejo med jedrsko eksplozijo in povzročijo resno škodo, čeprav učinki trajajo nekaj sekund. Nevtroni podpirajo CNR v jedrskih reaktorjih, kjer jih zadržujejo reflektorji, tako da ne zapustijo jedra.

Energija nevtronov niha v zelo širokem območju od 0,025 eV do 300 ali več MeV. Po energiji se razlikujejo počasnih in hitrih nevtronov , med katerima je meja v območju 1 MeV. Med počasne nevtrone spadajo nizkoenergijski nevtroni, ki se imenujejo toplotni nevtroni . Imenujemo nevtrone z energijami na stotine in tisoče eV vmesni . Nevtroni z energijo več kot 1 MeV – hitro . Nevtroni z energijo nad 20 MeV – ultra hiter .

V pospeševalnikih nevtronov - žarek tokovi. Nevtronski žarki z energijo 10-15 MeV imajo največjo ionizacijo neposredno na površini telesa. Energija določa prodorna moč. Nevtroni nimajo naboja, prodrejo globoko v atom in neposredno komunicirajo z jedri. Teoretično se nevtroni širijo neomejeno dolgo, vendar jih absorbirajo ovire. Prodorna sposobnost nevtronov z energijo 14 MeV v biološkem materialu je 10 cm Spojine, ki vsebujejo vodik, dobro absorbirajo nevtrone (voda, parafin, plastika). Nevtron ima maso enako masi protona, pri trku z vodikom ga opazimo učinek enakih kroglic (elastično sipanje ). Nevtron prenese polovico energije na proton, slednji ( povratni proton) začne premikati in ionizirati druge atome. Ko nevtron trči z velikimi jedri učinek refleksije (neelastično sipanje ) . V tem primeru del nevtronske energije vzbuja odbojno jedro , ki preide v stabilno stanje in oddaja kvant gama.

Pod določenimi pogoji lahko jedra absorbirajo nevtrone (zajem sevanja ), jih prenese v vzbujeno stanje in povzroči CNR (jedrska fisija ali fuzija). Nevtroni lahko povzročijo povzročena aktivnost , spreminjanje neradioaktivnih atomov v radioaktivne. Nevtroni lahko tvorijo radioaktivno zlato, železo itd. Inducirajo se lahko vse kovine (zlati zobje, prstani, glavniki). Opisana je bila opeklina jezika na kroni sosednjega zoba po nevtronskem obsevanju. Na podlagi stopnje inducirane aktivnosti lahko fiziki določijo dozo sevanja. Nevtronska bomba je nastala kot protitankovsko orožje, saj povzroča radioaktivnost. To je najdražja bomba, njena proizvodnja je zdaj prekinjena.

Biološki učinki nevtronov. Učinek je kratkotrajen. Ker nevtroni prodrejo povsod, je značilna poškodba hematopoetskega tkiva. Škoda je enostranska. Večjo dozo prejme tisti del telesa, ki je obrnjen proti viru, na prizadeti strani pa bo koža pordela. V primeru neenakomernih lezij je napoved za hematopoezo ugodna, saj se bo kostni mozeg sam presadil na prizadeta območja in presaditev kostnega mozga ni potrebna.

Za zaščito Uporabljajo zaslone iz vode, parafina in plastike. Svinec ima manjšo zaščitno učinkovitost proti nevtronom.

Rentgensko sevanje.

Obstajajo značilni rentgenski žarki in zavorno sevanje. Karakteristično sevanje nastane, ko se energijsko stanje elektrona v atomu spremeni z njegovim prehodom v energijsko ugodnejšo orbitalo. Rentgenski žarki zavornega sevanja nastanejo, ko nabiti delci (elektroni) trčijo v delce snovi, skozi katero prehajajo. Ta princip generiranja rentgenskega sevanja, ko se elektroni upočasnijo na anodi, se uporablja v rentgenskih ceveh.

Rentgensko sevanje ima valovno dolžino 10 -14 -10 -9 m. Krajša kot je valovna dolžina, večja je energija sevanja in več prodorna moč. Ko rentgenski žarki prehajajo skozi tkivo, se hitro absorbirajo, odmerek, ki ga prejmejo tkiva in organi, pa je odvisen od razdalje do vira. Škodljivi učinek rentgenskega sevanja na tkivo je podoben spodaj opisanemu učinku sevanja gama. TO zaščitni materiali vključujejo težke kovine (svinec), beton, prst.

Gama sevanje.

Viri Gama sevanje je drugačno. Nastane med jedrskimi transformacijami in ima valovno dolžino 10 -14 -10 -10 m.Beta sevanje (b+g) spremlja sevanje gama. Posamezni sevalci alfa so lahko tudi viri sevanja gama (a+g). Sevanje gama lahko spremlja tudi CNR z nevtronskim sevanjem. Ozadje gama zaradi kozmičnega in zemeljskega sevanja obstaja od rojstva planeta in se sčasoma zmanjšuje. Gama sevanje ima škodljiv učinek, kar je še posebej biološko pomembno za kromosomski aparat. Oseba je do neke mere prilagojena gama ozadju. Poleg tega nekateri menijo, da je ozadje žarkov gama s povečanjem variabilnosti prispevalo k nastanku življenja in pospešitvi evolucije.

Na zemlji se gama ozadje giblje od 5 do 50 mikroR/uro. Raven gama ozadja območja je odvisna od nadmorske višine in prisotnosti kamnin. V Braziliji in Indiji so območja, kjer je opaziti še višje gama ozadje, vendar tam živi malo ljudi. Pomembno je poznati gama ozadje vašega območja. V Vitebsku je gama ozadje 10-15 mikroR/uro. V gorah je ozadje gama višje, saj je zemeljsko površje bližje soncu in redčeno ozračje absorbira manj kozmičnega sevanja gama. Kjer so granitne kamnine, je tudi gama ozadje višje.

Gama sevanje ima visoko prodorna moč . Dolžina leta v zraku je nekaj sto metrov. Pri prehodu skozi človeško telo γ-sevanje izgubi polovico svoje energije. Sevanje gama je oslabljeno s fotoelektričnim učinkom, Comptonovim učinkom in s tvorbo para elektron-pozitron.

pri fotoelektrični učinek Energija fotona se popolnoma absorbira in porabi za odtrganje elektrona in prenos kinetične energije. Elektron, iztrgan iz polja atoma, povzroči ionizacijo tkiva. Mesto izbitega elektrona prevzame elektron z višje orbite, ki oddaja karakteristično rentgensko sevanje. Bližje ko je elektron jedru, večja je energija njegove vezave z jedrom. Fotoelektrični učinek je značilen za mehko sevanje gama z energijo do 0,5 MeV.

Pri energiji od 0,5 do 1 MeV prenese foton le del svoje energije na izbiti elektron, pri čemer spremeni smer svojega gibanja, kar imenujemo Comptonovo sipanje . Foton z energijo večjo od 1 MeV, ki medsebojno deluje z jedrom, se pretvori v njegovo polje v par elektron in pozitron , ki povzročajo ionizacijo drugih jeder. Pozitron se ob srečanju z elektronom spremeni v dva fotona ( izničenje ), ki jih absorbira okolje.

Učinki. Značilne so poškodbe hematopoetskega tkiva (kostni mozeg, limfoidno tkivo, periferna kri), reproduktivnih organov in epitelnega tkiva. Drugi organi in tkiva so manj občutljivi.

Zaščita. Obstajajo 3 načela zaščite. Zaščita z razdaljo . Ko se oddaljujete od vira, se odmerek zmanjšuje sorazmerno s kvadratom razdalje. Treba se je umakniti čim dlje od vira sevanja. Včasih en sam korak bistveno spremeni življenje. Med nesrečo v Černobilu ni bilo signala za izredne razmere. Ljudje so bili v službi in so bili izpostavljeni od 1.20 do 8.00, do konca delovne izmene. Če bi bila sirena, bi ljudje šli v zavetje. Časovna zaščita . Doza sevanja je sorazmerna s kontaktnim časom. Če želite zmanjšati odmerek za polovico, morate skrajšati kontaktni čas za polovico. Zaščita zaslona . Uporabljajo se zasloni iz svinca, betona in zemlje. Vsi materiali imajo svoj odstotek (koeficient) dušenja.

Osnovni pojmi in merske enote v sevalni medicini.

dejavnost(A) označuje število atomov, ki razpadejo na časovno enoto. Hitrost radioaktivnega razpada je stalna vrednost za vsak radionuklid. Radioaktivni razpad do popolnega samouničenja opisuje enačba:

N t = N 0 × e - 0,693 × t/T,

Kje N 0 – začetno število aktivnih atomov, N t –število aktivnih atomov po času t in T– razpolovna doba snovi.

Obstajata 2 osnovni enoti dejavnosti.

Sprva na enoto Curie(Ci) je bila predpostavljena aktivnost 1 g radija-226. 1 curie = 3,7 × 10 10 razpadov na sekundo. Curie je velika enota, zato se v praksi pogosto uporabljajo sub-kratni derivati.

Beseda "sevanje" ima latinske korenine. Polmer je latinsko za žarek. Na splošno se sevanje nanaša na vsa naravna sevanja. To so radijski valovi, ultravijolično, alfa sevanje, tudi navadna svetloba. Nekatera sevanja so škodljiva, druga so lahko celo koristna.

izobraževanje

Nastanek alfa delcev olajšajo jedrski alfa razpad, jedrske reakcije ali popolna ionizacija atomov helija-4. Primarni kozmični žarki so večinoma sestavljeni iz delcev alfa.

V bistvu so to pospešena jedra helija iz tokov medzvezdnega plina. Nekateri delci nastanejo kot drobci iz težjih jeder kozmičnih žarkov. Možno jih je pridobiti tudi s pomočjo pospeševalnika nabitih delcev.

Značilno

Alfa sevanje je vrsta ionizirajočega sevanja. To je tok težkih delcev, pozitivno nabitih, ki se gibljejo s hitrostjo okoli 20.000 km/s in imajo dovolj energije. Glavni viri tovrstnega sevanja so radioaktivni izotopi snovi, ki imajo razpadne lastnosti zaradi šibkosti atomskih vezi. Ta razpad prispeva k emisiji delcev alfa.

Glavna značilnost tega sevanja je njegova zelo nizka prodorna sposobnost. Zaradi tega se razlikuje od drugih vrst jedrskega sevanja. To je posledica njihove najvišje ionizacijske sposobnosti. Toda vsako ionizacijsko dejanje zahteva določeno količino energije.

Interakcija težkih nabitih delcev se pogosteje pojavlja z atomskimi elektroni, zato skoraj ne odstopajo od začetne smeri gibanja. Na podlagi tega se pot delcev meri kot neposredna razdalja od izvora samih delcev do točke, kjer se ustavijo.

Razpon alfa delcev se meri v enotah dolžine ali površinske gostote materiala. V zraku je lahko vrednost takšne poti 3 - 11 cm, v tekočem ali trdnem mediju pa le stotinke milimetra.

Vpliv na ljudi

Zaradi zelo aktivne ionizacije atomov alfa delci intenzivno izgubljajo energijo. Zato ni dovolj niti prodreti v odmrlo plast kože. To zmanjša tveganje izpostavljenosti sevanju na nič. Če pa so bili delci proizvedeni s pospeševalnikom, bodo postali visoko energijski.

Glavno nevarnost predstavljajo delci, ki nastanejo med alfa razpadom radionuklidov.Če pridejo v telo, je že mikroskopski odmerek dovolj, da povzroči akutno radiacijsko bolezen. In zelo pogosto se ta bolezen konča s smrtjo.

Vpliv na elektronsko opremo

Alfa delci ustvarjajo pare elektron-luknja v polprevodnikih. To lahko povzroči okvare v polprevodniških napravah. Da bi preprečili neželene posledice za proizvodnjo mikrovezij, se uporabljajo materiali z nizko alfa aktivnostjo.

Odkrivanje

Da bi vedeli, ali je alfa sevanje prisotno in v kakšnih količinah, ga je treba zaznati in izmeriti. Za te namene obstajajo detektorji - števci delcev. Ti instrumenti beležijo tako same delce kot posamezna atomska jedra in določajo njihove značilnosti. Najbolj znan detektor je Geigerjev števec.

Zaščita pred alfa delci

Zaradi nizke prodorne moči alfa sevanja je precej varno. Na človeško telo vpliva le v neposredni bližini vira sevanja. Za zanesljivo zaščito so dovolj list papirja, gumijaste rokavice in plastična očala.

Prisotnost respiratorja mora biti predpogoj. Glavna nevarnost je vnos delcev v telo, zato je treba dihalne poti še posebej skrbno zaščititi.

Prednosti alfa sevanja

Medicinska uporaba te vrste sevanja se imenuje alfa terapija. Uporablja izotope, pridobljene iz alfa sevanja – radon, toron, ki imata kratko življenjsko dobo.

Razviti so bili tudi posebni postopki, ki pozitivno vplivajo na vitalne sisteme človeškega telesa, zagotavljajo pa tudi analgetične in protivnetne učinke. To so radonske kopeli, alfa-radioaktivne obloge, vdihavanje zraka, nasičenega z radonom. V tem primeru je alfa sevanje koristna radioaktivnost.

Britanski zdravniki uspešno eksperimentirajo z novimi sredstvi, ki uporabljajo učinke alfa delcev. Poskus so izvedli na 992 bolnikih, katerih prostata je bila prizadeta zaradi raka v napredovalem stadiju. To je povzročilo 30-odstotno zmanjšanje umrljivosti.

Ugotovitve znanstvenikov kažejo, da so alfa delci varni za bolnike. Prav tako so bolj učinkoviti v primerjavi z beta delci, ki so bili običajno uporabljeni. Prav tako je njihov vpliv bolj usmerjen, za uničenje rakave celice pa ne potrebujejo več kot trije udarci. Beta delci dosežejo enak učinek po več tisoč zadetkih.

Viri sevanja

Aktivno razvijajoča se civilizacija aktivno onesnažuje okolje. Radioaktivno onesnaženje prostora okoli nas omogočajo obrati uranove industrije, jedrski reaktorji, podjetja radiokemične industrije in odlagališča radioaktivnih odpadkov.

Tudi alfa in druge vrste sevanja so možne pri uporabi radionuklidov v državnih gospodarskih objektih. Vesoljske raziskave in mreže radioizotopskih laboratorijev k skupni masi dodajajo tudi sevanje.

To sevanje se v medicini uspešno uporablja za zdravljenje številnih rakavih obolenj. Alfa sevanje ima največjo bioaktivnost, zato vsi viri sevanja zahtevajo posebno obravnavo.

Presenetljivo je, da ima vsaka snov na planetu radioaktivno ozadje. Alfa sevanje je tok težkih in pozitivno nabitih nevtronov in protonov. Strokovnjaki še naprej iščejo možnosti uporabe sevalnih nuklidov v medicini in z njihovo pomočjo uspešno zdravijo nekatere onkološke bolezni. Toda ti delci zahtevajo izjemno previdno ravnanje, saj imajo največjo bioaktivnost.

Prvič je delce teh žarkov posnel britanski znanstvenik Ernest Rutherford. Zahvaljujoč njegovim znanstvenim raziskavam je svet dobil model atoma in izvedel, kaj je alfa sevanje. Ernest je lahko razdelil sevanje na elemente z uporabo magnetnega polja na radioaktivno zdravilo.

Specialist je radioaktivno snov in fotografsko ploščo položil v zaprt svinčen valj in ju na izhodu izpostavil magnetnemu polju. Posledično je bilo sevanje razdeljeno na ločene dele. Par žarkov, ki se odklonijo v nasprotnih smereh, so imenovali beta žarki in alfa žarki. Žarke, lomljene pod kotom 90 stopinj, imenujemo žarki gama. Alfa ima negativen naboj, medtem ko ima alfa pozitiven naboj.

Po študiju alfa žarkov je Rutherford ugotovil, da je alfa delec v mnogih pogledih podoben atomu helija in ima pozitiven naboj. Znanstvenik je izvedel tudi za naslednje značilnosti alfa sevanja:

• masa sevalnega delca - 4,0015 AMU (enota atomske mase);
• energija delcev alfa - od 2 do 9 MeV;
• alfa sevanje ima izjemno nizko prodorno sposobnost - to je posebnost žarkov;
• najpogostejši viri so radioaktivni izotopi;
• Alfa žarek ima zelo kratko pot - njegova dolžina ne presega enajst centimetrov.

Značilne lastnosti

Alfa žarki so učinki elektromagnetnega ali magnetnega polja na radioaktivno snov. Moč sevanja je odvisna od radioaktivne snovi, ki je bila uporabljena za njegovo proizvodnjo. Na primer, v uranu energija alfa žarkov doseže 4,6 MeV. V tem primeru doseg (začetna hitrost) alfa delca doseže 15.000 km/s. Ko se žarki premikajo skozi prostor, se njihovi delci gibljejo vse počasneje in se na koncu primerjajo s hitrostjo molekul snovi. Po zaviranju pozitivno nabiti delci pritegnejo elektron in tvorijo atom helija.

Energija sevanja se porabi za pridobivanje ionov iz atoma. Njegovi žarki, ki se gibljejo celo 10 mm v zraku, tvorijo približno 30.000 parov ionov. Prav zaradi svoje sposobnosti ionizacije žarki alfa v okolju ne segajo več kot 11 cm, v trdnih snoveh pa se sevanje poglobi le za stotinko milimetra. Hkrati se radionuklidi plutonija in urana težko premikajo skozi tkiva človeškega telesa. Navadna majica s kratkimi rokavi ali list papirja sta zanje nepremostljiva ovira.

Vpliv na človeško telo

Intenzivna ionizacija povzroči, da močan tok energije, ki izvira iz vira, v kratkem času zelo oslabi. Zaradi te izgube energijskega vira postane škodljiva sposobnost alfa sevanja izjemno nepomembna. Ne more preiti niti skozi odmrle kožne celice, zato je pri zunanji izpostavljenosti varen za telo.

Pri uporabi pospeševalnika lahko njegov vpliv že predstavlja nevarnost. Delci sevanja v trenutku razpadejo na nuklide, ki že lahko škodijo zdravju. Ko odmerek vstopi v telo skozi prebavila ali dihala, lahko povzroči radiacijsko bolezen.

Iz tega lahko sklepamo, da lahko to sevanje predstavlja nevarnost le, ko pride v odprte rane. Ko delci vstopijo v telo, znatno pospešijo delitev celic, kar prispeva k spremembam informacij v genih, mutacijam in nastanku malignih tumorjev. In ob prisotnosti sevalne bolezni je smrt neizogibna.

Metode zaščite

Rezultati številnih raziskav kažejo, da zunanja izpostavljenost tej vrsti sevanja ni nevarna. Ko pa delci v telesu skupaj s hranljivo hrano, tekočino ali skozi poškodovano povrhnjico, lahko povzročijo znatno zastrupitev. Močna ionizacija, prisotnost kisika in vodika v žarkih lahko privede do nevarnih patoloških sprememb in okvar.

Da bi se zaščitili, se morate le odmakniti 20-40 centimetrov od vira sevanja. Praviloma je ta previdnost več kot dovolj.

Če govorimo o notranji izpostavljenosti, je treba okrepiti varnostne ukrepe. Oseba, ki je na območju množičnega uničevanja, mora imeti pri sebi naslednjo zaščitno opremo:

• čevlji in oblačila iz gostih tkanin: rokavice, rokavi, kombinezoni z udobnimi kapucami, posebni čevlji;
• ščit in čelada iz pleksi stekla;
• maska;
• sevanje lahko prodre v odprte rane in poškodovano kožo, zato je treba ranljive površine zaščititi s posebnimi kremami, emulzijami ali pastami.

Poleg tega je treba za odstranitev produktov sevanja iz telesa jesti ribe, stročnice, zelje, citruse in druga živila, ki vsebujejo vitamina C in B. Uživanje topinamburja prispeva tudi k hitremu odstranjevanju radioaktivnih nuklidov.

Omeniti velja, da nepomembna prodorna sposobnost delcev alfa ne omogoča zaznavanja sevanja z običajnimi dozimetri. V ta namen ga uporabljajo, ki z ustreznim klikom sporoči nevarnost.

Prednosti sevalnih izotopov

Temeljita študija kemijskih in fizikalnih lastnosti te vrste sevanja je pokazala, da je lahko ne samo škodljivo, ampak tudi zelo koristno. Terapija z alfa delci se lahko v kombinaciji z osnovnim zdravljenjem z zdravili učinkovito bori proti številnim obolenjem. Za telo so lahko koristni izotopi, pridobljeni iz delcev: toron in radon. V medicini obstaja več različnih postopkov, ki uporabljajo te izotope:

• pitje radonske vode;
• radonske kopeli;
• obkladki in inhalacije na osnovi radona.

Kljub agresivnemu obnašanju radioaktivnih nuklidov žarkov alfa strokovnjaki menijo, da se ta vrsta sevanja varneje in učinkoviteje uporablja v medicini. Hkrati bo za odpravo rakavih celic potrebnih veliko manj seans kot pri terapiji z beta žarki, saj alfa sevanje neposredno vpliva na izvor težave. Alfa zdravljenje se uporablja za boj proti naslednjim patologijam:

• aritmija, žilne in srčne bolezni;
• hormonske motnje;
• ginekološke težave;
• bolezni hrbtenice in sklepov.

Poleg tega alfa terapija kaže dobro učinkovitost pri zdravljenju paničnih napadov in nevroz, saj ima pomirjujoč učinek, blaži bolečine in lajša utrujenost.