Биологические эффекты радиации

О том, что облучение рентгеновскими или гамма-лучами может вызывать тяжелые последствия для здоровья, стало известно вскоре после их открытия. Ученые, работавшие в первые годы с источниками ионизирующего излучения, традиционно имели лучевые поражения. Но основные сведения о вредном действии ионизирующих излучений были получены в специальных исследованиях на животных и в массовых наблюдениях за людьми, работавшими в первые десятилетия с источниками ионизирующего излучения: рентгенологами, радиологами, шахтерами урановых рудников, работницами, наносившими на циферблаты часов и приборов светящуюся массу, содержащую радиоактивные вещества. У них отмечалась повышенная заболеваемость злокачественными опухолями разной локализации и лейкозами, что приводило к сокращению продолжительности их жизни, Много сведений дали длительные наблюдения за пациентами, получавшими облучение в больших дозах в связи с лечением незлокачественных заболеваний, что часто осуществлялось в 20-40 годы. Наконец, тщательные наблюдения за японцами, выжившими после варварской атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, явились серьезным вкладом в общую сумму знаний о радиационных поражениях и отдаленных эффектах воздействия ионизирующих излучений. Однако перечисленные выше наблюдения относятся к случаям облучения человека (однократного или хронического) в больших дозах - 1 Гр и более).

Значительно меньше было достоверных сведений о действии средних и, в особенности, малых доз облучения, которыми люди подвергаются в обычной жизни и на работе. И только радиационно-эпидемдиационно-эпидемлиз последних десятилетий позволил заполнить и эту белую страницу недавних неопределенностей.

При воздействии ионизирующего излучения на биологический объект происходит гибель клеток (рисунок № 8, приложение Б). Количество гибнущих клеток возрастает с увеличением дозы. В связи с этим подавляющее большинство ученых радиобиологов считает, что радиация является единственным естественным фактором, который формально нежелателен в любых количествах. Малые дозы радиации, хотя и не вызывают никаких заметных органных и тем более организменных изменений, но они могут иногда подтолкнуть те процессы изменений в организме, которые в конечном итоге ведут к злокачественному перерождению ткани. Вероятность этих процессов возрастает с дозой, а потому желательна ее минимизация.

Правда есть и ученые, которые считают, что такие небольшие раздражители как малые дозы радиации даже нужны и полезны для организма. Они, как это известно из сельскохозяйственной практики, стимулируют деятельность организма, усиливают обменные процессы, стимулируют быстрый рост, созревание, зрелость. И более раннюю смерть - подчеркивают их оппоненты. Поэтому для человека этот прекрасный фильм под названием «Жизнь» пройдет быстрее. А этого он, как правило, не хочет.

В настоящее время имеется несколько классификаций вредных эффектов действия ионизирующих излучений на живой организм. Прежде всего эффекты делят на пороговые, детерминистские (нестохастические) и беспороговые вероятностные (стохастические). Для возникновения детерминистских нестохастических эффектов необходимо превышение определенной дозы, после чего лишь могут возникнуть такие проявления как лучевая болезнь, лучевое поражение кожи, лучевая катаракта. Тяжесть развития этих эффектов зависит от степени превышения пороговой дозы облучения. К числу беспороговых вероятностных стохастических эффектов радиации относятся злокачественные новообразования и наследственные изменения. Здесь от дозы зависит только вероятность их возникновения, но не тяжесть заболевания.[6]

 

Решение задач по радиации

Задача №1

Дано:

238U

А=200Бк;

T½=4,5 млрд. лет;

М=238,03 г.

Требуется определить: Массу 200 Бк изотопа238U

Решение :

m = 0.24*10-23*М*T½(9)

 

Где:

T½- период полураспада, с;

М- относительная атомная масса, г;

 

где Т1/2 – период полураспада;

λ – постоянная распада.

 

 

где А – скорость распада;

N–число ядер.

 

= 0,24 *10-23 * Т1/2 *А

 

где А – активность;

L0 – число Авагадро = 6,02*1023 моль-1.

m = 0.24*10-23*200*238,03*1,42*1017= 1,62*10-2 г

Ответ: m238U=1,62*10-2 г

Задача №2

Дано:

m = 2000г;

М= 238,03г;

T½=4,5 млрд. лет.

Требуется определить: А- активность.

Решение:

А =m/0.24*10-23*А*T½(10)

 

Где:

m- масса данного изотопа.

А = 2000/0.24*10-23*238,03*1,42*1017=2,47*10-3Бк

Ответ: А=2,47*10-3Бк

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

 

Таблица № 1

Поправка  учитывающая продольный уклон улицы или дороги

Продольный уклон улицы или дороги, %	, дБА
	Доля средств грузового и общественного транспорта в потоке, %
	0	5	20	40	100
2	0,5	1	1	1,5	1,5
4	1	1,5	2,5	2,5	3
6	1	2,5	3,5	4	5
8	1,5	3,5	4,5	5,5	6,5
10	2	4,5	6	7	8

 

Таблица № 2

Поправка , учитывающая влияние отраженного звука

Тип застройки	Односторонняя	Двусторонняя
		отношение
		0,05	0,25	0,4	0,55	0,7
, дБА	1,5	1,5	2,0	2,5	3	3,5

 

Таблица № 3

Средние значения уровней звукового давления, ряда источников шума.

 

Таблица № 4

Октавные полосы частот с граничными среднегеометрическими частотами.

 

Таблица № 5

Относительная частотная характеристика кривой коррекции А.

 

Таблица № 6

Сложение уровней звукового давления.

 

Таблица №7

Звукоизоляция окон и глухих остекленных витражей

N пп	Конструкция окна	Формула остекления (толщина стекол и воздушных промежутков в мм)	Количество уплотняющих прокладок в притворе	, дБА
1	2	3	4	5
Окна деревянные
1.	Одинарное со стеклопакетом ОСП (#M12291 9055786ГОСТ 24700-81#S)	3+12+3	1	25
2.	То же	4+16+4	2	27
3.	Спаренное ОС (#M12293 0 9055783 3271140448 4264252782 247265662 4292034300 557313239 2960271974 3594606034 4293087986ГОСТ 11214-86#S)	3+57+3	1	26
4.	То же	4+56+4	2	28
5.	Раздельное ОР (#M12293 0 9055783 3271140448 4264252782 247265662 4292034300 557313239 2960271974 3594606034 4293087986ГОСТ 11214-86#S)	3+92+3	1	28
6.	То же	3+92+3	2	30
7.	То же	4+91+4	2	31
8.	То же	3+90+6	2	32
9.	Раздельное со стеклопакетом и стеклом 03 РСП (#M12293 0 9055785 3271140448 3005608049 247265662 4292034300 557313239 2960271974 3594606034 4293087986ГОСТ 24699-81#S)	3+16+3+57+3	3	32
10.	То же	4+14+4+57+4	3	33
11.	Раздельно-спаренное 03 PC (#M12293 0 9055784 3271140448 750120678 247265662 4292034300 557313239 2960271974 3594606034 4293087986ГОСТ 16289-80#S)	3+54+3+46+3	3	33
12.	То же	4+54+4+46+4	3	35
13.	Дерево-алюминиевый оконный блок спаренный	5+70+5	2	31
Металлические витражи с глухим остеклением
14.	Одинарный со стеклопакетом	4+16+4	-	28
15.	То же	4+30+4	-	29
16.	То же	8+25+8	-	33
17.	Двойной	4+100+4	-	33
18.	То же	4+200 +4	-	35
19.	То же	8+100+8	-	37
20.	То же	8+200+8	-	39
21.	То же	8+400+8	-	41
22.	То же	8+650+8	-	43
Окна повышенной звукоизоляции
23.	Окно раздельное 2 РШ (МНИИТЭП)	5+129+5	2	36
24.	Окно раздельное со стеклопакетом и стеклом (МНИИТЭП)	6+8+4+117+6	2	41
25.	Окно алюминиевое со стеклопакетом и стеклом	4+20+4+150+4	2	39
Шумозащитные вентиляционные окна
26.	Раздельное окно с клапаном-глушителем (КГ) 300 мм (МНИИТЭП)	4+90+4	2	31 ---- 22
27.	ОШВ, окно с тройным остеклением (КТБ МОСМ, НИИСФ)	3+22+3+92+3	2	33 ---- 23
28.	Окно спаренное с вертикальным каналом (НИИСФ)	3+57+3	1	26 ---- 24
29.	Окно раздельное ОШВМ (КТБ МОСМ, НИИСФ)	3+117+3	2	31 ---- 24
30.	Окно раздельное с КГ 600 мм (МНИИТЭП)	4+90+4	2	31 ---- 26
31.	Окно раздельное с вертикальным каналом (НИИСФ)	4+90+4	2	31 ---- 28

Примечания: 1. Данные, приведенные в таблице, являются ориентировочными; более точные характеристики звукоизоляции следует брать из сертификатов организаций - изготовителей окон.

 

Таблица №8

Условия излучения	, рад.	, дБ
В пространство - источник на колонне в помещении, на мачте, трубе	4	11
В полупространство - источник на полу, на земле, на стене	2	8
В 1/4 пространства - источник в двухгранном углу (на полу близко от одной стены)		5
В 1/8 пространства - источник в трехгранном углу (на полу близко от двух стен)	/2	2

 

Таблица № 9 коэффициент поглощения звука в воздухе

Октавные полосы со среднегеометрическими частотами, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Коэффициент поглощения звука в воздухе, , дБ/км	0	0.3	1.1	2.8	5.2	9.6	25	83

 

Таблица №10

Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при эффективной дозе облучения

 

Таблица №11

Средние эффективные годовые дозы облучения человека в России

	Средняя индивидуальная
Виды и источники облучения	эффективная доза,
	мкЗв на чел.
I. Природное (70%):
1. Космические лучи на	320
Поверхности Земли
2. /Гамма-излучение:
Фоновое	300
Дополнительное	110
(стройматриалы)
3. Внутреннее облучение:
Бета-излучатели	200
Альфа-излучатели	160
4. Радионуклиды радона	1800
и продукты их распада
ВСЕГО	-2900
II. Медицинское (-29%):
1. Рентгенодиагностика	1070
2. Радионуклидная диагностика	30
ВСЕГО	1100
Ш.Техногенное (<1%):
1. Атомная энергетика	0,1
2. Профессиональное	3,0
ВСЕГО	3
IV. Аварийное (~1%):
1. Испытания ядерного оружия	17
радиационные аварии
2. Последствия аварий на ЧАЭС	30
и на Урале
ВСЕГО	47
ИТОГО	~4000

 

Таблица №12

Содержание урана в минералах

Минерал	Основной состав минерала	Содержание урана, %
Уранинит	UO2, UO3 + ThO2, CeO2	65-74
Карнотит	K2(UO2)2(VO4)2·2H2O	~50
Казолит	PbO2·UO3·SiO2·H2O	~40
Самарскит	(Y, Er, Ce, U, Ca, Fe, Pb, Th)·(Nb, Ta, Ti, Sn)2O6	3.15-14
Браннерит	(U, Ca, Fe, Y, Th)3Ti5O15	40
Тюямунит	CaO·2UO3·V2O5·nH2O	50-60
Цейнерит	Cu(UO2)2(AsO4)2·nH2O	50-53
Отенит	Ca(UO2)2(PO4)2·nH2O	~50
Шрекингерит	Ca3NaUO2(CO3)3SO4(OH)·9H2O	25
Уранофан	CaO·UO2·2SiO2·6H2O	~57
Фергюсонит	(Y, Ce)(Fe, U)(Nb, Ta)O4	0.2-8
Торбернит	Cu(UO2)2(PO4)2·nH2O	~50
Коффинит	U(SiO4)1-x(OH)4x	~50

 

Таблица № 13

Добыча по странам в тоннах по содержанию U на 2005—2006 гг.

Страна	2005 год
Канада	11 410
Австралия	9044
Казахстан	4020
Россия	3570
США	1249
Украина	920
Китай	920

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

 

Рисунок № 1

Зависимость длины волны в воздухе от частоты при температуре 20°С.

 

Рисунок № 2 Кривые равной громкости

 

Рисунок № 3 Снижение уровня звука с расстоянием

1 - улица, 2 полосы движения; 2 - улица, 4 полосы движения; 3 - улица, 6 полос движения; 4 - улица, 8 полос движения; 5 - трамвай ( ); 6 - трамвай ( )

 

Рисунок № 4

Расчетная схема для определения ожидаемых уровней шума:

и.ш- источник, шума; а.ц - акустический центр; р.т -расчетная точка

 

Рисунок № 5

 

Рисунок № 6

Три вида излучений и их проникающая способность.

 

Рисунок № 7 Распад урана-238

 

Рисунок № 8

 

Рисунок № 9 Схема действия ионизирующего излучения