Возможные последствия облучения большими и малыми дозами.

Биологическое воздействие ионизирующих излучений – связанная с облучением совокупность морфологических и функциональных изменений в живом организме.

Стадии действия ионизирующих излучений:

1. Физический этап – поглощение энергии различных видов излучения (от 10^-24 до 10^-4 секунды).

2. Физический и химический этапы (физико-химические повреждения) – перераспределение энергии за счёт ионизации (от 10^-12 до 10^-8 секунды).

3. Химические повреждения – образование свободных радикалов, возбуждённых молекул (от 10^-7 секунд до нескольких часов).

Свободный радикал – атом или молекула с неспаренным электроном на внешней оболочке. Они весьма реакционноспособны.

Прямое действие радиации – непосредственное воздействие ионизирующей радиации на молекулы различных биологических структур, которые могут вызвать различные физико-химические сдвиги в организме.

Косвенное действие радиации – обусловлено вредным воздействием на биологические структуры организма продуктов радиолиза воды.

4. Био-молекулярные повреждения – повреждения белков, нуклеиновых кислот (от нескольких мкс до нескольких часов).

5. Ранние биологические эффекты – гибель клеток, органов, всего организма (от нескольких часов до нескольких недель).

6. Отдалённые биологические эффекты – возникновение опухолей, генетические нарушения, сокращение продолжительности жизни (годы, десятилетия).

Схема 2

Пероксидные вещества обладают высокими окислительными и токсичными свойствами. Вступая в соединения с органическими веществами и молекулами, получившими высокую химическую активность в результате ионизации или возбуждения, пероксидные вещества вызывают значительные изменения в клетках и тканях, что приводит к:

1. Депопулиризации нуклеиновых кислот.

2. Нарушению проницаемости клеточных мембран.

3. Повышению проницаемости стенок кровеносных сосудов, сопровождающееся кровоизлияниям и кровотечениями.

Схема3

Наличие свободных радикалов приводит:

1. К образованию биологических опасных продуктов (перекись, высшая перекись, гидроперекись).

2. К образованию биологически повреждённых продуктов.

3. К цепным химическим реакциям.

Схема 4

Хроматин – содержит хромосомы.

Если воздействует излучение более 1 Гр, то клетка под микроскопом будет выглядеть, как при действии высокой температуры или яда (повреждается целостность оболочки, разрушается цитоплазма, ядро разрушается либо разжижается).При дозе в 1 Гр повреждаются до 5000 азотистых оснований в каждой клетке, до 1000 одиночных разрывов, от 10 до 100 двойных разрывов ДНК. При повреждении мембраны (под воздействием радикалов воды) нарушается функционирование клеток.

Клетка способна к репарации.

Виды репарации:

1. Безошибочная репарация – удаляется повреждённый участок ДНК и он заменяется новым.

2. Ошибочная репарация – приводят к потере или изменению части генетического кода.

3. Неполная репарация – непрерывность нитей ДНК не восстанавливаются -> возникают мутации.

Внешнее облучение:

1. От источника вне организма. В основном от гамма-излучения, поражающая способность которого зависит от:

1.1 Энергия излучения.

1.2 Расстояние от источника излучения от объекта.

1.3 Время воздействия излучения на объект.

1.4 Степень защиты объекта.

Внутренне облучение:

1. Через желудочно-кишечный тракт (еда, вода).

2. Через повреждения на коже.

3. Через органы дыхания.

Установлено что:

1. Ткани, клетки которых активно делятся, более подвержены действию радиации, чем ткани с неделящимися клетками.

Мышцы, мозг, соединительные ткани у взрослого устойчивы.

Наиболее слабые: клетки костного мозга, зародышевые клетки, клетки слизистой оболочки кишечника.

Для ребёнка наиболее опасны 8-15 недели развития в утробе матери.

2. Радиочувствительность тканей обратно пропорциональна степени специализации клеток, из которых она состоит.

Нервная ткань наиболее радиочувствительная, так как самая ранняя реакция организма на облучение проявляется в расстройстве подвижности и координации.

Облучение женщин в дозе 3 Гр приводит к стойкому бесплодию. Для мужчин доза в 2 Гр может вызвать временную стерильность (1-2 Гр), но при дозе 4-6 Гр наступает постоянная стерильность.

Радиочувствительность органов пищеварения (по уменьшению радиочувствительности):

Печень

Поджелудочная железа

Кишечник

Желудок

Пищевод

Слюнные железы

Полость рта

3-4 Гр – выпадают волосы (в течение 2-3 недель), но восстанавливаются. При дозе 7 Гр волосы выпадают навсегда.

Действие больших доз радиации на человека. Лучевая болезнь.

Система органов, играющая решающую роль в гибели человека, называется критической системой.

Сочетание признаков, характерных для течения болезни, называется синдромом.

При общем облучении организма в зависимости от полученной эквивалентной дозы может преобладать один из синдромов, связанных с критическими системами:

1. Костно-мозговой или кроветворный синдром.

2. Желудочно-кишечный синдром.

3. Церебральный синдром.

Облучение организма дозой от 1 до 10 Зв приводят к лучевой болезни.

1. Лёгкая степень (от 1 до 2 Зв)

2. Средняя (от 2 до 4 Зв)

3. Тяжёлая (от 4 до 6 Зв)

4. Крайне тяжёлая (от 6 до 10 Зв).

При облучении всего организма дозой от 3 до 5 Зв 50% облучённых людей погибнут в течение месяца, если им не будет оказана помощь.

1. Первичная реакция (наблюдается общая слабость, головная боль, тошнота, уменьшение количества лимфоцитов и увеличение количество лейкоцитов). Длится несколько суток.

2. Период мнимого благополучия (нарушения в организме возрастают, разрушается костный мозг, развиваются изменения в коже и кишечнике, выпадают волосы, но общее состояние удовлетворительное). От 2 до 5 недель.

3. Период разгара болезни (расстройство функции кишечника, нарушение проницаемости сосудов (кровотечения, кровоизлияния), глубокое поражение кроветворной и иммунной систем, развитие инфекционных осложнений).

4. Период восстановления при благополучном исходе (на 2-5 месяце от облучения). Нормализуется кроветворение, уменьшение кровотечений, восстановление двигательной активности и аппетита.

От 6 до 10 Зв развивается костно-кроветворная форма болезни.

От 10 до 50 Зв развивается желудочно-кишечная форма болезни. Смерть наступает на 8 сутки.

От 50 до 100 Зв – церебральная форма (на 1-3 сутки).

Более 100 Зв – гибель в течение часа.

При одноразовом облучении малыми дозами радиации лучевые болезни не возникают, но они стимулируют развитие различных заболеваний. Длительное воздействие может привести к хронической форме лучевой болезни (через 1, 5 – 3 года) без ярко выраженных периодов развития болезни.

Стохастические эффекты - эффекты, вероятность которых при малых дозах пропорциональна дозе. Подобные эффекты признаются без пороговыми (даже самая малая доза не является бесследной). Достаточно облучения даже одной клетки. Раковые заболевания, изменение генома, сокращение продолжительности жизни.

Не стохастические эффекты – эффекты, имеющие пороговую дозу и тяжесть которых зависит от дозы. Возникают в результате изменений большого количество тканей. Катаракта, снижение костно-мозгового творения, не злокачественные повреждения кожи.

Катастрофа на ЧАЭС и её последствия.

1. Принцип действия ядерного реактора.

2. Причины аварии на ЧАЭС.

3. Особенности радиоактивного загрязнения местности после аварии на ЧАЭС.

4. Основные типы радионуклидов, накапливающихся в теле человека. Особенности их воздействия.

5. Миграция радионуклидов при производстве сельско-хозяйственной продукции.

6. Влияние последствий аварии на здоровье населения РБ.

Ядерный реактор – устройство, в котором осуществляется управляемая реакция деления ядер. Условием существования самоподдерживающейся цепной ядерной реакции является наличие достаточного количества вторичных (свободных) нейтронов, возникающих в процессе деления тяжёлого ядра на более лёгкие и имеющих способность участвовать в дальнейшем процессе деления тяжёлых ядер.

Ядерное топливо:

Уран 238 – 99, 27%

Уран 235 – 0, 72%

Уран 233 – 0, 01%

Если Е = 2 МэВ – быстрые нейтроны. Если Е = 0, 5 –0, 7 эВ – тепловые нейтроны.

Обогащают уран, чтобы урана 235 стало 1, 5-2%. Также замедляют нейтроны до Е < 0, 02 эВ с помощью замедлителей.

Уран 238 92 + нейтрон 1 0 = уран 239 32 -> - бета распад (23 минуты)-> нептуний 239 93-> - бета распад (2, 3 суток)-> плутоний 239 94.

1954 г. – первая АЭС на тепловых нейтронах с графитовыми замедлителями (Обнинск).

Принцип работы РБМК (реактор большой мощности канальный):

Загружают от 190 до 200 т ядерного топлива. Замедлитель – графит. Урана 235 - 3, 4 т. Цилиндр диаметром 11, 8 м, высотой 7 метров. Туда загружают ТВЭЛы 1670 штук. В ТВЭЛах всего 3, 5 кг урана. Диаметр ТВЭЛа – 13, 5 мм, толщина стенки 0, 9 мм, высота – 3, 5 м. Оболочка из циркониево-ниобиеового сплава. Для управления и остановки используются регулирующие стержни 179 штук из бора и кадмия. Отражатели отражают нейтроны обратно в рабочую зону. Их делают из бериллия. В активной зоне реактора делится много ядер, выделяется много тепла. Подаётся теплоноситель, вода нагревается до 284 градусов, превращается в пар и крутит паровую турбину. Для прекращения цепной реакции и для регулирования реакции используются регулирующие стержни. Если все стержни опущены, то реакция окончается.

+ РБМК:

1. Возможность замены ТВЭЛов без остановки реактора.

2. Возможность по канального контроля состояния реактора.

- РБМК:

1. Низкая стабильность работы на малых уровнях мощности.

2. Недостаточное быстродействие системы «управление-защита».

3. Использование одноконтурной схемы (возможно проникновение радиации вне).

Принципиальная схема активной зоны РБМК:

Принципиальная схема одноконтурной АЭС с РБМК:

1. Землетрясение.

2. Электростатический разряд из-за пролетавшего над энергоблоком метеорита.

3. Чёрная дыра.

4. Паровой взрыв.

При аварии из радиоактивности миллион Кюри было выброшено 250 млн Кюри или около 9, 98*10^18 Бк.

1 тип загрязнения характерен для 30 км зоны и примыкающих к ней районов. Он определялся значительной долей трудно растворимых частиц топливных композиций и оплавленных силикатных, карбонатных, графитовых, битумных частиц с включёнными в них продуктами ядерного горючего – горячие частицы.

2-ой тип – загрязнение дальней зоны аварии выпадениями, сконденсировавшими на пыли легко и средне летучих радионуклидов выпавших на почву. Это цезий, йод, ксенон, криптон. Есть в во всех областях, кроме Витебской.

Загрязнения территории РБ основными типами радионуклидов.

Пострадало 2, 2 миллиона людей, 3668 населённых пунктов.

Экономический ущерб РБ от ЧАЭС: 235 миллиардов $.

1. Растения (овощи) – человек.

2. Растения – животные – мясо – человек.

3. Растения – животные – молоко – человек

Для персонала группы Б дозы облучения и другие производные уровни установлены равными ¼ от группы А. Для женщин до 45 лет, работающих с источниками ионизирующих излучений, вводятся дополнительные ограничения:

1. Эквивалентная доза на коже, на поверхности нижней части живота не должна превышать 1 мЗв в месяц, а поступление радионуклидов в организм не должно превышать за год 1/20 предела годового поступления для персонала.

2. При наступлении беременности нужно информировать начальство и сменить место работы.

Ограничения для студентов и учащихся старше 16 лет, проходящие обучение с источниками ионизирующего излучения, а также лиц, привлекаемых для проведения аварийных и спасательных работ. Дозы не должны превышать ¼ дозы, установленной для персонала (группа А).

При ликвидации аварий, требующих спасения жизни людей, предотвращения дальнейшего её развития, облучения большого количества людей может быть разрешено излучение в дозе не более 100 мЗв/г, а в особых случаях не более 200 мЗв/г. Планируемое повышенное облучение разрешено только для мужчин старше 30 лет с их письменного согласия после информирования о возможных дозах облучения и возможных рисках для здоровья.

Численное значение радиационных факторов при монофакторном воздействии в производственных условиях при радиоактивном равновесии радионуклидов уранового и ториевого семейств не должны превышать:

1. Среднегодовая мощность дозы гамма-облучения на рабочем месте - 3, 8 мкЗв/ч.

2. Среднегодовая объёмная активность радона222 в воздухе зоны дыхания не должно превышать 310 Бк/м3

3. Среднегодовая объёмная активность газа торона – 68 Бк/м3.

При проектировании новых зданий жилищного и общественного назначения среднегодовая объёмная активность изотопов радона 222 и 220 в воздухе помещения не должна превышать 100 Бк/м3, а мощность дозы гамма-облучения в помещении мощности дозы, на открытой местности не более 0, 2 мЗв/ч.

В эксплуатируемых зданиях средняя объёмная активность изотопов радона в воздухе не должна превышать 200 Бк/м3. При её превышении проводятся мероприятия, направленные на снижение поступления радона в воздух и улучшение вентиляции в помещении.

При значениях средне годовой объёмной активности изотопов радона 400 Бк/м3 и выше или при превышении мощности дозы гамма-излучения в помещении над открытой местностью свыше на 0, 6 мЗв/ч и невозможности снижения их решается вопрос о переселении жильцов, перепрофилировании помещений или сносе здания.

Эффективная доза засчёт естественных радионуклидов в питьевой воде не должно превышать 0, 2 мЗв/г.

Облучение при проведении профилактических медицинских и рентгенологических исследований годовая эквивалентная доза облучения не должна превышать 1 мЗв. Лица, не являющиеся работниками рентгенологического отделения, оказывающие помощь при оказании процедур не должны получать дозу более 5 мЗв/г. Мощность дозы гамма-излучения на расстоянии 0, 1 м от пациента, которому с терапевтической или диагностической целью введены радиопрепараты не должна превышать 3мкЗв/ч.

Допустимые уровни загрязнения мест, одежды