Радіаційна гігієна. Іонізуюче випромінювання як чинник навколишнього середовища та виробнича шкідливість. Протирадіаційний захист. Біоетичні аспекти впливу радіаційного чинника на людину. Доц. К.О. Пашко
План лекції: 1. Вступна частина. 2. Іонізуючі випромінювання як чинник навколишнього середовища, їх джерела: природні, техногенно-підсилені природного походження, індустріальні. 3. Класифікація іонізуючих випромінювань за природою та походженням. Якісні та кількісні характеристики іонізуючих випромінювань та радіонуклідів, їх одиниці.
4. Біологічна дія іонізуючих випромінювань. Сучасні уявлення про її механізми, умови від яких вона залежить, її особливості. Детерміністичні та стохастичні ефекти опромінення людей, умови їх виникнення, використання цих знань в практичній діяльності лікарів. 5. Радіаційна безпека населення в місцях його мешкання, чинники, що її визначають. Закономірності формування променевого навантаження населення, його гігієнічна оцінка та шляхи зниження. Законодавчі та нормативні документи. 6. Біоетичні аспекти впливу радіаційного чинника на людину.
Радіаційна гігієна – галузь гігієнічної науки і санітарної практики, метою якої є забезпечення безпеки для працюючих з джерелами іонізуючої радіації та для населення України в цілому. Завдання радіаційної гігієни включають: - санітарне законодавство стосовно радіаційного фактора; - запобіжний і поточний санітарний нагляд за обєктами, що використовують джерела іонізуючої радіації; - гігієна і охорона праці персоналу, що працює з джерелами іонізуючої радіації та персоналу, який працює в суміжних приміщеннях і на території контрольованих зон; - контроль за рівнями радіоактивності обєктів навколишнього середовища (атмосферного повітря, повітря робочої зони, води водойм, питної води, харчових продуктів, ґрунту та інших); - контроль за збором, зберіганням, видаленням та знешкодженням радіоактивних відходів, чи їх похованням тощо.
Особливості ІОНІЗУЮЧОГО випромінювання Воно має високу енергію Спричиняє зміни в біологічній структурі клітин, які можуть призвести до їх загибелі На нього не реагують органи чуття людини, що робить їх особливо небезпечними
Природні та штучні (антропогенні) джерела іонізуючого випромінювання
Техногенно-підсилене джерело природного походження(ТПДПП) джерело іонізуючого випромінювання природного походження, що в результаті господарської та виробничої діяльності людини було піддане концентруванню або збільшилася його доступність, унаслідок чого виникло додаткове (до природного радіаційного фону) випромінювання.
(ТПДПП)Газо- та нафтотрубопроводи
Індустріальне джерело іонізуючого випромінювання штучного або природного походження, яке цілеспрямовано використовується у виробничій, науковій, медичній та інших сферах з метою отримання матеріальної чи іншої користі. Штучними джерелами іонізуючих випромінювань є об'єкти з виробництва ядерного палива, ядерні реактори, ядерні установки для виробництва енергії, дослідницькі реактори, прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські установки, штучні радіоактивні ізотопи, підприємства і установи зі збагачення ядерних матеріалів, а також установи з переробки відпрацьованого ядерного палива і сховища відпрацьованого палива, прилади засобів зв'язку високої напруги, а також ядерні вибухи тощо.
Завод з виробництва ядерного палива
Ядерні реактори,
Елемент з твердим ядерним паливом для реакторів ВВEР-1000
Завод з виготовлення штучних радіоактивних ізотопів йоду
Рентгенівські установки
Класифікація іонізуючих випромінювань за природою
Гамма-випромінювання (g) - це електромагнітне (фотонне) випромінювання, яке виникає при збудженні ядер атомів або елементарних частинок. Довжина хвилі м.
Рентгенівське випромінювання
Корпускулярні (узагальнена назва дрібненьких частинок матерії -електронів, фотонів тощо) види іонізуючого випромінювання: матеріїелектронівфотонів Альфа (α)-випромінювання - іонізуюче випромінювання, що складається з а-частинок (ядер гелію-4), які утворюються при ядерних перетвореннях (радіоактивному розпаді) та залишають ядра радіоактивних ізотопів і рухаються зі швидкістю близькою до км/с.
Бета-випромінювання (b-випромінювання) - корпускулярне електронне або позитронне іонізуюче випромінювання, що виникає при перетвореннях ядер чи нестабільних часток (наприклад, нейтронів) або при бета-розпаді радіоактивних ізотопів. Електрон хімічно активна складова атома, де вона пов'язана з електропозитивним ядром силами електростатичного притягання. Маса спокою електрона рівна 9,11х г, тобто в 1837,14 разу менше маси атома водню. Час його життя перевищує років. Позитрон позначається e+ і має одинакові з електроном характеристики, може утворитися при бета плюс розпаді ядра, при якому один із протонів перетворюється в нейтрон. При зіткненні дві античастинки: позитрон і електрон анігілюють, породжуючи два гамма- кванти.
Нейтронне випромінювання – це потоки нейтронів та протонів, які виникають при ядерних реакціях, їх дія залежить від енергії цих частинок При нейтронному розпаді атома вивільняються електрон, протон та антинейтрино (антинейтрино -символ ν, нейтральна елементарна частинка з нульовою масою, яка є античастинкою по відношенню до нейтрино), але іноді випромінюється і фотон.
До якісних характеристик іонізуючого випромінювання відносять: - енергію випромінювання (Дж, еВ); - проникаючу здатність (м, см, мм); - іонізуючу здатність. енергія випромінювання, яка в системі Si вимірюється у джоулях (Дж). (Джоуль від англ. Joule; позначення: Дж, J, одиниця вимірювання роботи і енергії в системі СІ. Джоуль дорівнює роботі, яка виконується при переміщенні матеріальної точки, до якої прикладена сила 1 ньютон на відстань 1 метр в напрямку дії сили, в Н·м або м 2 ·кг/с 2. Ньотон визначається, як сила, яка надає тілу з масою 1 кг пришвидшення 1 м/с². 1 Н = 1 кг. м/c 2. (Це енергія, необхідна для підняття температури 1 дм 3 дистильованої води на 1°С). Позасистемна практична одиниця – електрон-вольт (еВ) – це енергія, яку набуває електрон в електростатичному полі з різницею потенціалів 1В. Ця одиниця дуже мала, тому користуються похідними: кілоелектрон-вольт (КеВ), мегаелектрон-вольт (МеВ). 1 Дж=1 кг·м²/с²=1 Н·м =1 Вт·с. 1 Дж6,2415×1018 еВ.
Проникаюча здатність (довжина пробігу) - відстань, яку іонізуюче випромінення проходить в середовищі, з яким взаємодіє (в м, см, мм, мкм). Проникаюча здатність всіх видів іонізуючого випромінювання залежить від енергії. папір алюміній свинець
Іонізуюча здатність– кількість пар іонів, які утворюються на всій довжині пробігу частинки чи кванта в одиниці обєму, маси або довжини треку. Іонізація (йонізація) утворення позитивних і негативних іонів і вільних електронів з електрично нейтральних атомів і молекул. Може здійснюватися шляхом відриву від атому, що входить до складу молекулярної частинки, одного або декількох електронів з утворенням йона або за рахунок переходу електрона (електронів) від однієї частинки до іншої з набуттям ними зарядів. Іонізуюча здатність радіоактивного випромінювання залежить від його типу і енергії, а також властивості іонізуючої речовини і оцінюється питомою іонізацією, яка вимірюється кількістю іонів цієї речовини, що створюються випромінюванням на довжині пробігу в 1 см.
Іонізуючі частинки
Кількісні характеристики іонізуючого випромінення: експозиційна доза (характеризує іонізуючий ефект рентген та гама випромінювання); поглинута доза; еквівалентна доза; густина потоку частинок (для корпускулярних випромінювань). Щоб уяснити ці поняття треба повернутися до природи радіоактивності. Атом складається з атомного ядра і електронної хмари, що оточує його.
Схематичне зображення планетарної моделі атома, запропонованої Резерфордом
Електрон, володіючи властивостями хвилі, рухається по всьому обєму, утворюючи електронну хмару, яка для електронів, що знаходяться в одному атомі, може мати різну форму, щільність цієї електронної хмари в тій або іншій частині атомного об'єму неоднакова
Радіонуклід – радіоактивний атом з певним масовим числом і зарядом (атомним номером). Ядра з однаковим числом протонів і різним числом нейтронів, що є ідентичними за хімічними властивостями, але різні за масою атомів і деякими фізичним властивостям, за пропозицією англійського ученого Ф. Содді, почали називати ізотопами. Лише невелика частина нуклідів є стабільними. В більшості випадків ядерні сили є нездатними забезпечити їх постійну цілісність і ядра рано чи пізно розпадаються. Це явище отримала назву радіоактивність.
Радіоактивність радіоактивної речовини (А) - спонтанне перетворення атомних ядер одних елементів у ядра інших елементів за одиницю часу, що супроводжується іонізуючим випромінюванням. Вона пропорційна кількості радіоактивної речовини і зворотно пропорційна періоду напіврозпаду речовин, тобто характеризує інтенсивність радіоактивного випромінювання джерела (ступінь небезпеки). Наприклад, випромінювання радію є результатом його перетворення на інші елементи в результаті ланцюгової реакції урану- 238 у стабільний нуклід свинцю-206. Уран-238 Терій Протактиній Уран Свинець- 206 На кожному етапі такого перетворення вивільняється енергія, яка далі передається у вигляді іонізуючого випромінювання. Відомо чотири типи радіоактивності: альфа-розпад, бета-розпад, спонтанний поділ атомних ядер, протонна радіоактивність
При перетворенні вивільняється енергія, яка далі передається у вигляді іонізуючого випромінювання.
Одиниці радіоактивності В системі СІ:Бекерель.1 Бк = 1 ядерному розпаду за секунду. У звязку з тим, що одиниця беккерель (Бк) дуже мала, користуються похідними – кілобеккерель (кБк), мегабеккерель (МБк). Позасистемна одиниця – кюрі (Кі) – це така кількість радіоактивної речовини, в якій здійснюється 37 млрд розпадів ядер атомів за секунду, тобто 1 Кі = 3,7·10 10 розп/сек. На практиці для оцінювання активності використовують тисячні долі кюрі – мілікюрі (мКі), і мільйонні долі кюрі – мікрокюрі (мкКі).
Міра дії іонізуючого випромінювання в будь-якому середовищі залежить від енергії випромінювання й оцінюється дозою іонізуючого випромінювання Експозиційна доза (тільки для фотонного випромінювання з енергією 1 кеВ – 3 МеВ) характеризує іонізуючий ефект для повітря рентген - та гамма- випромінювання. Експозиційною дозою Х називають повний заряд dQ усіх іонів одного знака, що створюються в повітрі при повному гальмуванні всіх вторинних електронів та позитронів, які були утворені фотонами в малому об'ємі повітря з масою dm та повністю зупинилися, що поділений на масу повітря dm в цьому об'ємі Системна одиниця - кулон на 1 кг (Кл/кг) і позасистемна - рентген (Р). Кл/кг = усі електрони та позитрони, що визволені фотонами в об'ємі повітря масою 1 кг, створюють іони, які несуть електричний заряд 1 Кл кожного заряду. 1 Кл/кг = 3876 Р; 1 Р = 2,57976×10 4 Кл/кг.
Доза іонізуючого випромінювання
- Поглинута доза - кількісь енергії іонізуючого випромінювання, яка поглинається одиницею маси опромінюваного середовища. Одиницею вимірювання поглинутої дози в системі SІ є грей (Гр). Грей – поглинута доза опромінення, яка дорівнює енергії 1 джоуль, поглинутій в 1 кг маси середовища: 1 Гр = 1 Дж/кг. Позасистемна (застаріла) одиниця поглинутої дози – рад (rad – radiation absorbet dose). 1 рад = 0,01 Гр = 100 ерг енергії на 1 г маси середовища.
Поглинута доза
Еквівалентна доза (Н) – доза будь-якого виду іонізуючого випромінювання, яка спричиняє такий же біологічний ефект, як стандартне рентгенівське випромінювання з енергією200 КеВ. Еквівалентна доза відповідає поглиненій дозі в 1 Дж/кг (для рентгенівського, гамма– і бета–випромінювання). Для розрахунку еквівалентної дози використовують радіаційний зважуючий фактор (WR) – коефіцієнт, що враховує відносну біологічну ефективність різних видів іонізуючих випромінювань. Для біологічної тканини еквівалентна доза вимірюється в системній одиниці - зівертах (Зв) та в позасистемній - берах (бер – біологічний еквівалент рада). Зіверт (Зв) – це доза будь-якого виду іонізуючого випромінювання, що створює такий же біологічний ефект, як один грей стандартного рентгенівського випромінювання (з енергією 200 КеВ). Похідні одиниці – мілізіверт (мЗв), мікрозіверт (мкЗв).
Біологічна дія іонізуючих випромінювань Біологічна дія іонізуючого випромінювання проявляється у вигляді первинних фізико- хімічних процесів, які виникають в молекулах живих клітин і субстрата, що оточує їх, та у вигляді порушення функцій цілого організму як наслідку первинних процесів. Первинні процеси, що виникають після опромінення біологічної тканини, мають кілька стадій різної тривалості: фізичну – с, фізико-хімічну с, хімічну – с.
Променевий опік
Побічна (непряма) дія випромінювання через продукти радіолізу води (організм людини має до 65% води). Вважають, що 50% поглинутої дози в клітині припадає на воду, а інші 50% - на її органоїди та розчинені речовини, то первинні процеси багато в чому визначаються поглинанням випромінювання водою клітин, яка під дією іонізуючого випромінювання розкладається на водень Н і гідроксильну групу ОН-. У подальшому проходять ланцюгові каталітичні реакції (в основному окислення цими радикалами молекул білка). які безпосередньо або через ланцюг вторинних перетворень утворюють продукти з високою хімічною активністю – гідропероксид (НО 2 ) і перекис водню (Н 2 О 2 ). Ці сполуки вступають у взаємодію з молекулами органічної речовини тканини, окиснюють і руйнують її.
Пряма дія іонізуючого випромінювання може спричинити розщеплювання молекул білка, розриви найменш міцних зв'язків, відрив радикалів та інші процеси.
Детерміністичні ефекти (всі майбутні події зумовлені минулими і теперішніми впливами на організм іонізуючого випромінювання ) - це ефекти впливу іонізуючого випромінювання, що проявляються тільки при перевищенні певного дозового порогу, тяжкість наслідків їх залежить від величини отриманої дози (гостра променева хвороба, променеві опіки та ін). Важкість ураження організму визначається величиною дози опромінення. Доза опромінення 1-2 Гр - легкий (І) ступінь гострої променевої хвороби (ГПХ), доза 2-4 Гр - середній (II) ступінь, 4-6 Гр - тяжкий (III) ступінь, 6-10 Гр - вкрай тяжкий (IV) ступінь. Прогноз: від сприятливого до несприятливого. При дозах опромінення, вищих 10 Гр, прогноз ГПХ абсолютно несприятливий, всі хворі гинуть у різні терміни після опромінення. Великі дози опромінення, розтягнуті у часі, спричинюють істотно менші ураження, ніж ті самі дози, але отримані за короткий термін. Різні види опромінення також діють в залежності від їх спроможності спричиняти іонізацію.
Стохастичні ефекти (наслідки яких – події - є едетермінованими, їх результат неможливо передбачити. Вони статистично стійкі). Це безпорогові ефекти впливу іонізуючого випромінювання, ймовірність виникнення яких існує при будь-яких його дозах і зростає із збільшенням дози, тоді як відносна тяжкість їх прояву від дози не залежить. До цих ефектів належать злоякісні новоутворення (соматичні стохастичні ефекти) та генетичні зміни, що передаються нащадкам (спадкові ефекти). Це віддалені наслідки опромінення. Злоякісні пухлини з'являються через роки або десятиріччя після опромінення, а генетичні ефекти - у наступних поколіннях. Соматичні стохастичні ефекти-лейкози. На кожний рад опромінення всього тіла понад норму слід чекати 20 випадків захворювань на лейкоз та 40 - іншими злоякісними новоутвореннями на 1 млн населення. Від кожної дози опромінення в 1 Гр дві особи із 1000 захворіють на лейкоз.
Протирадіаційний захист це - сукупність нормативно-правових, проектно-конструкторських, медичних, технічних та організаційних заходів, що забезпечують радіаційну безпеку. П О С Т А Н О В О Ю ГОЛОВНОГО ДЕРЖАВНОГО САНІТАРНОГО ЛІКАРЯ УКРАЇНИ - ПЕРШОГО ЗАСТУПНИКА МІНІСТРА ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ від м.Київ N 62 введені в дію з Державні гігієнічні нормативи "Норми радіаційної безпеки України (НРБУ-97)"
Відповідальність за виконання НРБУ-97 покладається на фізичних та юридичних осіб, незалежно від форм власності та підпорядкованості які виробляють, переробляють, застосовують, зберігають, транспортують, здійснюють поховання, знищення чи утилізацію джерел іонізуючого випромінювання, а також проектують роботи з ним.
Нормами радіаційної безпеки встановлюються такі категорії осіб, які зазнають опромінювання: Категорія А (персонал) Категорія Б (персонал)Катего рія В особи, які постійно чи тимчасово працюють безпосереднь о з джерелами іонізуючих випроміню- вань особи, які безпосередньо не зайняті роботою з джерелами іонізуючих випромінювань, але у зв'язку з розташуванням робочих місць в приміщеннях та на промислових майданчиках об'єктів з радіаційно-ядерними технологіями можуть отримувати додаткове опромінення. все населен ня.
Медичне опромінення - це опромінення людини: пацієнтів, внаслідок медичних обстежень чи лікування та добровольців. Медичне опромінення спрямовано тільки на досягнення очевидної користі для конкретної людини (пацієнта), або суспільства у вигляді отримання необхідної діагностичної чи наукової інформації або терапевтичного ефекту.
Рентгенографія
Флюорографія
Комп'ютерна 3D рентгенографія зубів
У структурі рентгенографічних досліджень головне місце посідають дослідження органів грудної клітки й дентальна рентгенографія. Частка їх складає, відповідно, 60 і 51,2 дослідження на 1000 чоловік і поступається лише флюорографічним дослідженням органів грудної клітки. При проведенні профілактичного обстеження населення річна ефективна доза не повинна перевищувати 1 мЗв.
Основна дозова межа індивідуального опромінення персоналу обєктів Не повинна перевищувати 20 мілізівертів ефективної дози опромінення на рік, допускається її збільшення до 50 мілізівертів за умови, що середньорічна доза опрмінення протягом 5 років підряд не перевищує 20 мілізівертів (1мілізіверт=0,1 бера)
Радіаційна безпека обслуговуючого медичного персоналу
Радіаційна безпека обслуговуючого персоналу радіаційних обєктів
Річні ліміти дози опромінення
Законодавчі та нормативні документи Закон України «Про використання ядерної енергії та радіаційну безпеку» від р. із змінами, внесеними згідно із Законами. Закон україни «Про захист людини від впливу іонізуючих випромінювань» від 1998, зі змінами, внесеними згідно із Законом. Закон України «Про фізичний захист ядерних установок, ядерних матеріалів, радіоактивних відходів, інших джерел іонізуючого випромінювання» вiд р. Закон України «Про дозвільну діяльність у сфері використання ядерної енергії» вiд р. Закон України «Про поводження з радіоактивними відходами» від р.
Основні документи,що регламентують радіаційну безпеку в Україні:
Біоетичні аспекти впливу радіаційного чинника на людину Згідно з Законом України «Про захист людини від впливу іонізуючих випромінювань» (1998 р.) ст. 17. «Забезпечення захисту людини під час лікування та здійснення медичної діагностики» від медичних працівників вимагається, що використання у медичній практиці будь-яких джерел іонізуючого випромінювання повинно здійснюватися з обовязковим застосуванням засобів індивідуального захисту та контролю доз опромінення пацієнтів.
Дякую за увагу!