Pojawienie się radiobiologii zawdzięczamy trzem wielkim odkryciom, które wieńczyły koniec ubiegłego stulecia:

1895 - odkrycie promieni rentgenowskich przez Wilhelma Conrada Roentgena;

1896 - odkrycie przez Henri Becquerela naturalnej promieniotwórczości uranu;

1898 – odkrycie przez małżeństwo Curie, Marię Skłodowską i Pierre’a, radioaktywnych właściwości polonu i radu.

Wilhelm Conrad Roentgen miał 50 lat w czasie swojego wielkiego odkrycia. Następnie kierował Instytutem Fizyki i Wydziałem Fizyki Uniwersytetu w Würzburgu. 8 listopada 1895 Rentgen jak zwykle zakończył eksperymenty w laboratorium późnym wieczorem. Wyłączając światło w pokoju, zauważył w ciemności zielonkawą poświatę emanującą z kryształków soli rozrzuconych na stole. Okazało się, że zapomniał wyłączyć napięcie na lampie katodowej, z którą tego dnia pracował. Blask natychmiast ustał, gdy tylko prąd został wyłączony, i natychmiast pojawił się, gdy został włączony. Badając tajemnicze zjawisko, Roentgen doszedł do genialnego wniosku: kiedy prąd przepływa przez rurę, pojawia się w niej nieznane promieniowanie. To właśnie powoduje, że kryształy się świecą. Nie znając natury tego promieniowania, nazwał je promieniami rentgenowskimi.

Powstały szum i bajki nie mogły osłabić zainteresowania wielkim odkryciem. Promienie rentgenowskie natychmiast stały się nie tylko przedmiotem głębokich badań na całym świecie, ale również szybko znalazły praktyczne zastosowania. Ponadto posłużyły jako bezpośredni impuls do odkrycia nowego zjawiska - naturalnej radioaktywności, która wstrząsnęła światem niecałe sześć miesięcy po odkryciu promieni rentgenowskich.

Promienie rentgenowskie nie tylko natychmiast stały się przedmiotem głębokich badań na całym świecie, ale również szybko znalazły praktyczne zastosowania. Ponadto posłużyły jako impuls do odkrycia nowego zjawiska - naturalnej radioaktywności, która wstrząsnęła światem niecałe sześć miesięcy po odkryciu promieni rentgenowskich. Jednym z tych, których interesował charakter „wszechprzenikających” promieni rentgenowskich był Henri Becquerel, profesor fizyki w paryskim Muzeum Historii Naturalnej. Po wywołaniu pozostawionej na stole kliszy fotograficznej owiniętej w czarny papier, Becquerel odkrył, że oświetlano ją tylko w miejscu, w którym wsypano sól uranową. Wielokrotnie powtarzając obserwacje przy słonecznej i pochmurnej pogodzie, naukowiec doszedł do wniosku, że uran arbitralnie, niezależnie od promieniowania słonecznego, emituje „promienie uranowe” niewidoczne dla oka.

Dziesiątki badaczy po odkryciu Rentgena szukało nowych tajemniczych promieniowań. Ale tylko dociekliwy i utalentowany A. Becquerel zdołał odróżnić spontaniczną emisję promieniowania przenikliwego przez uran od luminescencji wywołanej przez światło słoneczne.

Dziesiątki badaczy po odkryciu Rentgena zajęło się poszukiwaniem nowych tajemniczych promieniowań. Badanie tego zjawiska stało się przedmiotem żarliwych poszukiwań wielkiej polskiej uczonej Marii Skłodowskiej-Curie, a wkrótce jej męża, nie mniej błyskotliwego francuskiego badacza Pierre'a Curie.

Prace nad badaniem radioaktywności nadal szybko się rozwijały. W 1899 roku M. Curie odkrył, że powietrze wokół związków radu staje się przewodnikiem prądu elektrycznego, a w 1900 roku niemiecki chemik E. Dorn poinformował o odkryciu nowego gazowego pierwiastka promieniotwórczego uwalnianego z preparatów radu. Nazwał ten pierwiastek radonem. . W tym samym roku w Anglii E. Rutherford i R. Owen odkryli, że tor emituje radioaktywny gaz, który nazwali emanacją (toron). W tym samym roku Kanadyjczyk J. McLennon stwierdził, że w wyniku radioaktywnych przemian radu powstaje stabilny rad-G (RaG), a O. Hahn i L. Meitner odkryli końcowy produkt przemiany toru - stabilny tor-D ( ThD).

W 1900 r. angielski naukowiec V. Crooks i niezależnie od niego
ALE.

W 1911 r. K. Fajans ustalił, że radioaktywna transformacja RaC przebiega na dwa sposoby: z utworzeniem radu-C / (RaC) i radu-C „(RaC”). W tym samym roku rosyjski naukowiec G.N.

Liczba nowo odkrytych pierwiastków promieniotwórczych wzrosła katastrofalnie, co jest sprzeczne z układem okresowym pierwiastków
DI. Mendelejew. Większość z nich nie miała miejsca w tym systemie. Jednocześnie, jak widzieliśmy, narastały informacje o przemianach jednych pierwiastków promieniotwórczych w inne, o ich wzajemnych powiązaniach. Wszystkie te odkrycia nowych pierwiastków dokonywał utartym szlakiem przez M. Curie - metodą nośników.

Pod koniec 1985 roku profesor Wilhelm Konrad Roentgen odkrył promienie przechodzące przez drewno, karton i inne przedmioty, które nie są przezroczyste dla światła widzialnego. Następnie promienie te nazwano promieniami rentgenowskimi.

W 1896 roku francuski naukowiec Henri Becquerel odkrył zjawisko radioaktywności. Na spotkaniu Akademii Nauk poinformował, że obserwowane przez niego promienie, przenikające jak promienie rentgenowskie przez obiekty nieprzezroczyste dla światła, są emitowane przez określone substancje. Stwierdzono więc, że nowe promienie emitowane są przez substancje zawierające uran. Becquerel nazwał nowo odkryte promienie promieniami uranowymi.

Dalsza historia nowo odkrytych promieni jest ściśle związana z nazwiskami polskiej fizyk Marii Skłodowskiej i jej męża, Francuza Pierre'a Curie, którzy szczegółowo badali te odkrycia i nazywali je promieniotwórczością.

Radioaktywność- jest to zdolność wielu pierwiastków chemicznych do samorzutnego rozpadu i emitowania niewidzialnego promieniowania.

Następnie nauka ustaliła, że ​​promieniowanie radioaktywne jest promieniowaniem złożonym, które obejmuje trzy rodzaje promieni, które różnią się między sobą zdolnością przenikania.

promienie alfa () - siła przenikania tych promieni jest bardzo mała. W powietrzu mogą podróżować po drodze 2-9 cm, w tkance biologicznej - 0,02-0,06 mm; są całkowicie wchłaniane przez kartkę papieru. Największym zagrożeniem dla ludzi jest to, że cząstki alfa dostają się do organizmu wraz z pożywieniem, wodą i powietrzem (praktycznie nie są wydalane z organizmu). Cząstki alfa to dodatnio naładowane jądra helu. Rozpad alfa jest charakterystyczny dla pierwiastków ciężkich (uran; pluton, tor itp.).
promienie beta () – siła przenikania tych promieni jest znacznie większa niż cząstek alfa. Cząsteczki beta mogą podróżować do 15 m w powietrzu, do 12 mm w wodzie i tkance biologicznej oraz do 5 mm w aluminium. W tkance biologicznej powodują jonizację atomów, co prowadzi do naruszenia syntezy białek, naruszenia funkcji organizmu jako całości. Liczba cząstek beta, które dostały się do ludzkiego ciała, jest usuwana o 50% w ciągu 60 dni od przebywania osoby w strefie czystej (stront -90; jod-131; cez-137).

promienie gamma () - siła przenikania tych promieni jest bardzo wysoka. Na przykład, aby osłabić promieniowanie gamma radioaktywnego kobaltu o połowę, konieczne jest zainstalowanie osłony z warstwy ołowiu o grubości 1,6 cm lub warstwy betonu o grubości 10 cm.

Dostając się do organizmu człowieka oddziałuje na układ odpornościowy, powoduje uszkodzenie struktury DNA (później po 10-15 latach możliwe są choroby onkologiczne i zmiany biologiczne w organizmie), cez 137.

Tak więc promieniowanie przenikliwe jest rozumiane jako strumień promieni gamma (?) i neutronów.

Teraz każdy uczeń wie, że promieniowanie niszczy ludzkie ciało, może wywołać chorobę popromienną w różnym stopniu. Szkody wyrządzone w żywym organizmie przez promieniowanie będą tym większe, im więcej energii przekazuje do tkanek.
Dawka - ilość energii przekazanej organizmowi.
Promieniowanie rentgenowskie (R) jest traktowane jako jednostka dawki
1 zdjęcie rentgenowskie (P) - to jest taka dawka? - promieniowanie przy którym w 1 cm3 suchego powietrza o temperaturze 00 °C i ciśnieniu 760 mm Hg. Art. Powstają 2,08 miliarda par jonów
(2,08x109).
Nie cała energia promieniowania wpływa na organizm człowieka, a jedynie energia pochłonięta.

Dawka pochłonięta dokładniej charakteryzuje wpływ promieni jonizujących na tkanki biologiczne i jest mierzony w jednostkach nieukładowych zwanych zadowolony.

Musimy wziąć pod uwagę fakt, że przy tej samej pochłoniętej dawce promieniowanie alfa jest znacznie groźniejsze (20 razy) niż promieniowanie beta i gamma. Każdy narząd człowieka ma swój próg podatności na promieniowanie jonizujące, dlatego dawkę promieniowania danej tkanki (narządu) człowieka należy pomnożyć przez współczynnik, który odzwierciedla pojemność radiacyjną tego narządu. Tak przeliczona dawka nazywa się dawka równoważna; w SI jest mierzony w jednostkach zwanych siwertami (Sv).

Aktywność radionuklidów - oznacza liczbę rozpadów na sekundę . Jeden bekerel jest równy jednemu rozpadowi na sekundę.

Wielkości i jednostki stosowane w dozymetrii promieniowania jonizującego

Edukacja

Kto odkrył zjawisko radioaktywności i jak do tego doszło?

Artykuł opowiada o tym, kto, kiedy i w jakich okolicznościach odkrył zjawisko promieniotwórczości.

Radioaktywność

Współczesny świat i przemysł raczej nie poradzą sobie bez energii jądrowej. Reaktory jądrowe zasilają okręty podwodne, dostarczają prąd do całych miast, a specjalne źródła energii oparte na rozpadzie radioaktywnym są instalowane na sztucznych satelitach i robotach, które badają inne planety.

Promieniotwórczość odkryto pod koniec XIX wieku. Jednak jak wiele innych ważnych odkryć z różnych dziedzin nauki. Ale który z naukowców jako pierwszy odkrył zjawisko radioaktywności i jak to się stało? Porozmawiamy o tym w tym artykule.

Otwarcie

To bardzo ważne dla nauki wydarzenie miało miejsce w 1896 roku i zostało dokonane przez A. Becquerela podczas badania możliwego związku między luminescencją a niedawno odkrytymi tak zwanymi promieniami rentgenowskimi.

Według wspomnień samego Becquerela wpadł na pomysł, że być może każdej luminescencji towarzyszy również promieniowanie rentgenowskie? Aby sprawdzić swoje przypuszczenia, użył kilku związków chemicznych, w tym jednej z soli uranu, która świeciła w ciemności. Następnie, trzymając ją pod promieniami słońca, naukowiec zawinął sól w ciemny papier i włożył do szafy na kliszę fotograficzną, która z kolei była również zapakowana w nieprzezroczystą owijkę. Później, pokazując to, Becquerel zastąpił dokładny obraz soli. Ale skoro luminescencja nie była w stanie pokonać papieru, oznacza to, że to promieniowanie rentgenowskie oświetliło płytkę. Więc teraz wiemy, kto pierwszy odkrył zjawisko radioaktywności. To prawda, że ​​sam naukowiec nie rozumiał jeszcze w pełni, jakiego dokonał odkrycia. Ale najpierw najważniejsze.

Spotkanie Akademii Nauk

Nieco później w tym samym roku, na jednym ze spotkań w Akademii Nauk w Paryżu, Becquerel sporządził raport „O promieniowaniu wytwarzanym przez fosforescencję”. Ale po pewnym czasie trzeba było dokonać korekty w jego teorii i wnioskach. Tak więc podczas jednego z eksperymentów, nie czekając na dobrą i słoneczną pogodę, naukowiec umieścił związek uranu na kliszy fotograficznej, której nie napromieniowano światłem. Mimo to jego klarowna struktura wciąż odbijała się na płycie.

2 marca tego samego roku Becquerel zaprezentował na posiedzeniu Akademii Nauk nową pracę, w której opisano promieniowanie emitowane przez ciała fosforyzujące. Teraz wiemy, który z naukowców odkrył zjawisko radioaktywności.

Dalsze eksperymenty

Zajmując się dalszymi badaniami nad zjawiskiem promieniotwórczości, Becquerel wypróbował wiele substancji, w tym metaliczny uran. I za każdym razem na kliszy fotograficznej niezmiennie pozostawały ślady. Umieszczając metalowy krzyż między źródłem promieniowania a płytą, naukowiec uzyskał, jak powiedzieliby teraz, swoje prześwietlenie. Więc rozwiązaliśmy kwestię, kto odkrył zjawisko radioaktywności.

Wtedy stało się jasne, że Becquerel odkrył zupełnie nowy rodzaj niewidzialnych promieni, które mogą przechodzić przez dowolne obiekty, ale jednocześnie nie są to promienie rentgenowskie.

Stwierdzono również, że intensywność promieniowania radioaktywnego zależy od ilości samego uranu w preparatach chemicznych, a nie od ich rodzaju. To Becquerel podzielił się swoimi osiągnięciami naukowymi i teoriami z małżonkami Piotrem i Marią Curie, którzy następnie ustalili promieniotwórczość emitowaną przez tor i odkryli dwa zupełnie nowe pierwiastki, nazwane później polonem i radem. A analizując pytanie „kto odkrył zjawisko radioaktywności”, wielu często błędnie przypisuje tę zasługę Curie.

Wpływ na żywe organizmy

Kiedy okazało się, że wszystkie związki uranu emitują promieniowanie radioaktywne, Becquerel stopniowo powrócił do badań nad luminoforem. Udało mu się jednak dokonać jeszcze jednego ważnego odkrycia - wpływu promieni radioaktywnych na organizmy biologiczne. Tak więc Becquerel był nie tylko pierwszym, który odkrył zjawisko radioaktywności, ale także tym, który ustalił jego wpływ na żywe istoty.

Na jeden z wykładów pożyczył od państwa Curie substancję radioaktywną i schował ją do kieszeni. Po wykładzie, zwracając go właścicielom, naukowiec zauważył silne zaczerwienienie skóry, która miała kształt probówki. Pierre Curie, po wysłuchaniu swoich domysłów, postanowił poeksperymentować – przez dziesięć godzin nosił przywiązaną do ramienia probówkę z radem. W rezultacie dostał ciężkiego wrzodu, który nie goił się przez kilka miesięcy.

Więc rozwiązaliśmy pytanie, który z naukowców jako pierwszy odkrył zjawisko radioaktywności. W ten sposób odkryto wpływ radioaktywności na organizmy biologiczne. Ale mimo to Curie, nawiasem mówiąc, kontynuowali badanie materiałów radiacyjnych, a Marie Curie zmarła właśnie na chorobę popromienną. Jej rzeczy osobiste są nadal przechowywane w specjalnym, wyłożonym ołowiem skarbcu, ponieważ dawka promieniowania nagromadzona przez nie prawie sto lat temu jest nadal zbyt niebezpieczna.

Promieniowanie istniało na długo przed pojawieniem się człowieka i towarzyszyło człowiekowi od narodzin do śmierci. Żaden z naszych zmysłów nie jest w stanie rozpoznać promieniowania krótkofalowego. Aby go zidentyfikować, osoba musiała wymyślić specjalne urządzenia, bez których nie można ocenić ani poziomu promieniowania, ani niebezpieczeństwa, które niesie.

Historia badania radioaktywności

Całe życie na naszej planecie powstało, rozwinęło się i istnieje w warunkach, które czasami są dalekie od sprzyjających. Na żywe organizmy wpływają zmiany temperatury, opady, ruch powietrza, zmiany ciśnienia atmosferycznego, zmiana dnia i nocy oraz inne czynniki. Wśród nich szczególne miejsce zajmuje promieniowanie jonizujące, które powstaje dzięki 25 naturalnym pierwiastkom promieniotwórczym, takim jak uran, rad, radon, tor itp. Promieniotwórczość naturalna to cząstki przelatujące przez atmosferę ze Słońca i gwiazd Galaktyka. Są to dwa źródła promieniowania jonizującego wszystkich istot żywych i nieożywionych.

Promieniowanie rentgenowskie lub promieniowanie γ to fala elektromagnetyczna o wysokiej częstotliwości i niezwykle wysokiej energii. Wszystkie rodzaje promieniowania jonizującego powodują jonizację i zmianę napromieniowanych obiektów. Uważa się, że całe życie na Ziemi przystosowało się do działania promieniowania jonizującego i nie reaguje na nie. Istnieje nawet hipoteza, że ​​naturalna promieniotwórczość jest motorem ewolucji, dzięki której powstała tak duża liczba gatunków, organizmów najbardziej zróżnicowanych pod względem formy i sposobu życia, gdyż mutacje to nic innego jak pojawienie się nowych cech organizm, który może doprowadzić do pojawienia się zupełnie nowego gatunku.

W XVIII-XIX wieku, a zwłaszcza teraz, naturalne tło promieniowania na Ziemi wzrosło i nadal się zwiększa. Powodem była postępująca industrializacja wszystkich krajów rozwiniętych, w wyniku której wraz ze wzrostem wydobycia rud metali, węgla, ropy naftowej, materiałów budowlanych, nawozów i innych minerałów na powierzchnię wychodzą różne minerały zawierające naturalne pierwiastki promieniotwórcze. duże ilości. Podczas spalania mineralnych źródeł energii, zwłaszcza takich jak węgiel, torf, łupki bitumiczne, do atmosfery przedostaje się wiele różnych substancji, w tym radioaktywnych. W połowie XX wieku odkryto sztuczną radioaktywność. Doprowadziło to do powstania bomby atomowej w Stanach Zjednoczonych, a następnie w innych krajach, a także do rozwoju energetyki jądrowej. Podczas wybuchów jądrowych, pracy elektrowni jądrowych (zwłaszcza w przypadku awarii), oprócz stałego naturalnego tła, w środowisku kumuluje się sztuczna radioaktywność. Prowadzi to do pojawienia się ognisk i dużych obszarów o wysokim poziomie radioaktywności.

Czym jest radioaktywność, kto odkrył to zjawisko?

Radioaktywność odkrył w 1896 roku francuski fizyk A. Becquerel. Ustalił, że głównym źródłem narażenia na promieniowanie jest promieniowanie gamma ze względu na jego dużą siłę przenikania. Promieniotwórczość to promieniowanie, na które człowiek jest stale narażony w wyniku narażenia na naturalne źródła promieniowania (promieniowanie kosmiczne i słoneczne, promieniowanie ziemskie). Nazywa się to naturalnym promieniowaniem tła. Istniał zawsze: od momentu powstania naszej planety do chwili obecnej. Człowiek, jak każdy inny organizm, jest stale pod wpływem naturalnego promieniowania tła. Według Komitetu Naukowego ONZ ds. Skutków Promieniowania Atomowego (UNSCEAR) narażenie człowieka na promieniowanie pochodzące z naturalnych źródeł promieniotwórczości stanowi około 83% całego promieniowania otrzymywanego przez ludzi. Pozostałe 17% jest spowodowane przez źródła radioaktywności stworzone przez człowieka. Odkrycie i praktyczne zastosowanie energetyki jądrowej spowodowało wiele problemów. Z każdym rokiem rozszerza się sfera kontaktów ludzkości i wszystkich żywych istot z promieniowaniem jonizującym. Już dzisiaj, z powodu skażenia gleby i atmosfery radioaktywnymi produktami energii jądrowej i eksperymentalnych wybuchów jądrowych, powszechnego stosowania radioterapii i diagnostyki medycznej oraz stosowania nowych materiałów budowlanych, ciśnienie promieniowania wzrosło ponad dwukrotnie.

Rodzaje radioaktywności

Promieniotwórczość wytworzona przez człowieka i naturalna wpływa na maksymalne dawki otrzymywane przez człowieka. Jest to proces, który zintensyfikuje badanie biologicznych skutków promieniowania przez coraz szerszy krąg ludzi. Każda osoba powinna wiedzieć, jaka jest zależność między mocą dawki ekspozycji (ERR) a równoważną dawką promieniowania, która ma decydujące znaczenie dla oceny szkód wyrządzonych człowiekowi przez promieniowanie.

Cząstki β mają energię od około 0,01 do 2,3 MeV, poruszają się z prędkością światła. Po drodze tworzą średnio 50 par jonów na 1 cm drogi i nie zużywają energii tak szybko, jak cząstki α. Aby opóźnić napromienianie β, wymagana jest grubość metalu co najmniej 3 mm.

Naturalna radioaktywność materii występuje wtedy, gdy cząstki α są uwalniane przez jądra i mają energię od 4 do 9 MeV. Wyrzucane z jąder z dużą prędkością początkową (do 20 000 km/s), cząstki α zużywają energię na jonizację napotykanych na swojej drodze atomów materii (średnio 50 000 par jonów na 1 cm drogi) i stój.

Promieniowanie γ należy do promieniowania elektromagnetycznego o długości fali mniejszej niż 0,01 nm, energia kwantu γ waha się od około 0,02 do 2,6 MeV. Fotony promieniowania γ są absorbowane w jednym lub kilku aktach interakcji z atomami materii. Elektrony wtórne jonizują atomy otoczenia. Częściowo promieniowanie gamma jest opóźnione tylko przez gruby ołów (o grubości ponad 200 mm) lub płytę betonową.

Zjawisko promieniotwórczości to promieniowanie, któremu towarzyszy uwalnianie różnych ilości energii io różnej sile penetracji, a więc mają różny wpływ na organizmy i ekosystemy jako całość. W dozymetrii stosuje się wielkości, które ilościowo charakteryzują właściwości promieniotwórcze substancji oraz skutki wywołane działaniem promieniowania: aktywność, dawka ekspozycji promieniowania, dawka pochłonięta promieniowania, dawka równoważna promieniowania. Odkrycie radioaktywności i możliwości sztucznej transformacji jąder przyczyniło się do rozwoju metod i technik pomiaru radioaktywności pierwiastków.

Choroba popromienna

Radioaktywność to promieniowanie, które powoduje chorobę popromienną. Istnieją przewlekłe i ostre postacie tej choroby. Przewlekła choroba popromienna rozpoczyna się w wyniku długotrwałego narażenia organizmu na małe (od 1 mSv do 5 mSv dziennie) dawki promieniowania po nagromadzeniu dawki całkowitej 0,7...1,0 Sob. Ostra choroba popromienna jest spowodowana jednorazową intensywną ekspozycją od 1-2 Sv do dawki powyżej 6 Sat. Z przeprowadzonych obliczeń równoważnej dawki promieniowania wynika, że ​​dawki, jakie człowiek otrzymuje w normalnych warunkach w mieście, są na szczęście znacznie niższe niż te, które powodują chorobę popromienną.

Równoważna moc dawki spowodowana promieniowaniem naturalnym wynosi od 0,44 do 1,75 mSv na rok. Podczas diagnostyki medycznej (prześwietlenia, radioterapia itp.) osoba otrzymuje około 1,4 mSv rocznie. Dodajemy, że w materiałach budowlanych (cegła, beton) pierwiastki promieniotwórcze występują również w małych dawkach. W związku z tym dawka promieniowania wzrasta o kolejne 1,5 mSv w ciągu roku.

Do faktycznej oceny szkodliwości promieniowania radioaktywnego wykorzystuje się taką cechę, jak ryzyko. Ryzyko rozumiane jest zwykle jako prawdopodobieństwo wyrządzenia szkody zdrowiu lub życiu ludzkiemu w określonym czasie (najczęściej w ciągu jednego roku kalendarzowego), obliczane według wzoru na względną częstość występowania niebezpiecznego zdarzenia losowego w całości wszystkich możliwe wydarzenia. Głównym przejawem uszkodzeń spowodowanych promieniowaniem radioaktywnym jest choroba osoby chorej na raka.

Grupy radiotoksyczności

Radiotoksyczność jest właściwością izotopów promieniotwórczych, która powoduje zmiany patologiczne po dostaniu się do organizmu. Radiotoksyczność izotopów zależy od wielu ich cech i czynników, z których główne to:

1) czas wprowadzenia substancji promieniotwórczych do organizmu;

3) schemat rozpadu promieniotwórczego w ciele;
4) średnia energia jednego aktu rozpadu;
5) dystrybucja substancji promieniotwórczych przez układy i narządy;
6) drogi wnikania substancji promieniotwórczych do organizmu;
7) czas przebywania radionuklidu w organizmie;

Wszystkie radionuklidy jako potencjalne źródła narażenia wewnętrznego podzielono na cztery grupy radiotoksyczności:

• grupa A - o szczególnie wysokiej radiotoksyczności, aktywność min. 1 kBq;
• grupa B - o wysokiej radiotoksyczności, minimalna aktywność nie przekracza 10 kBq;
• grupa B - przy średniej radiotoksyczności minimalna aktywność nie przekracza 100 kBq;
• grupa G - o niskiej radiotoksyczności, minimalna aktywność nie przekracza 1000 kBq.

Zasady regulacji oddziaływania promieniotwórczego

W wyniku eksperymentów na zwierzętach i badania skutków narażenia ludzi na wybuchy jądrowe, wypadki w przedsiębiorstwach jądrowego cyklu paliwowego, radioterapia nowotworów złośliwych, a także badania innych rodzajów radioaktywności, reakcje organizmu na ostrą i przewlekłą ekspozycję zostały ustalone.

Efekty niestochastyczne lub deterministyczne są zależne od dawki i pojawiają się w napromieniowanym organizmie w stosunkowo krótkim czasie. Wraz ze wzrostem dawki promieniowania wzrasta stopień uszkodzenia narządów i tkanek - obserwuje się efekt stopniowania.

Efekty stochastyczne lub prawdopodobne (przypadkowe) odnoszą się do odległych skutków napromieniowania organizmu. Występowanie efektów stochastycznych opiera się na mutacjach wywołanych promieniowaniem i innych zaburzeniach w strukturach komórkowych. Powstają one zarówno w somacie (z łac. somatos - ciało), jak iw komórkach zarodkowych i prowadzą do powstania nowotworów złośliwych w napromieniowanym organizmie, a u potomstwa - anomalii rozwojowych i innych zaburzeń dziedzicznych (efekty genetyczne). Powszechnie przyjmuje się, że nie ma progu dla mutagennego działania promieniowania, co oznacza, że ​​nie ma całkowicie bezpiecznych dawek. Przy dodatkowym działaniu promieniowania jonizującego jako jednego z wielu czynników mutagenezy w dawce 1 cSv (1 rem) ryzyko nowotworów złośliwych wzrasta o 5%, a manifestacja defektów genetycznych - o 0,4%.

Ryzyko śmierci ludzi w wyniku dodatkowego narażenia na promieniowanie jonizujące w tak niskich dawkach jest znacznie mniejsze niż ryzyko ich śmierci w najbezpieczniejszej produkcji. Ale tak jest, ponieważ obciążenia dawką na ludzki organizm są ściśle regulowane. Ta funkcja jest realizowana przez normy bezpieczeństwa radiacyjnego.

NRBU-97 mają na celu zapobieganie występowaniu efektów deterministycznych (somatycznych) oraz ograniczenie występowania efektów stochastycznych na przyjętym poziomie. Przepisy dotyczące ochrony przed promieniowaniem ustanowione przez NRBU-97 opierają się na następujących trzech zasadach ochrony:

Zasada uzasadnienia;
. zasada nieprzekraczania;
. zasada optymalizacji.

Promieniotwórczość naturalna: poziomy, dawki, zagrożenia

System ochrony przed promieniowaniem obywateli, zbudowany na wynikach badań biomedycznych, jest pokrótce sformułowany w następujący sposób: stopień możliwego negatywnego wpływu promieniowania na zdrowie człowieka jest determinowany wyłącznie wielkością dawki, niezależnie od źródła promieniowania jonizującego powstaje - naturalny lub sztuczny. Udoskonalone technologicznie źródła pochodzenia naturalnego są dającymi się gospodarować składnikami całkowitej dawki, a ich udział można zmniejszyć stosując odpowiednie środki. Na przykład w przypadku radonu w powietrzu wewnętrznym i głównych dawek, które stanowią jego źródła, określono dwie sytuacje narażenia: narażenie w budynkach już eksploatowanych oraz nowe domy, które dopiero są oddawane do użytku.

Przepisy wymagają, aby ekwiwalentna równoważna aktywność radonu w powietrzu (EERA) dla zajmowanych domów nie przekraczała 100 Bq/m3, co odpowiada 250 Bq/m3 w ujęciu objętościowym stosowanym w większości krajów europejskich. Dla porównania, w nowych „Podstawowych normach bezpieczeństwa” (BSS) MAEA, poziom odniesienia dla radonu wynosi 300 Bq/m3.

W przypadku nowych domów, placówek dziecięcych i szpitali wartość ta wynosi 50 Bq/m3 (lub 125 Bq/m3 gazu radonowego). Pomiar radioaktywności radonu, zgodnie z NRBU-97, a także zgodnie z dokumentami regulacyjnymi innych krajów świata, przeprowadza się wyłącznie metodami integralnymi. To wymaganie jest bardzo ważne, ponieważ poziom radonu w powietrzu jednego mieszkania lub domu może zmieniać się 100 razy w ciągu dnia.

Radon - 222

W trakcie badań przeprowadzonych w Rosji w ostatnich latach przeanalizowano strukturę i wielkość istniejących dawek promieniowania i stwierdzono, że dla ludności przebywającej na terenie obiektu główną niebezpieczną substancją wywołującą radioaktywność jest radon. Zawartość tej substancji w powietrzu można łatwo zmniejszyć zwiększając wentylację pomieszczenia lub ograniczając dopływ gazu poprzez uszczelnienie piwnicy. Według Zakładu Higieny Radiacyjnej około 23% zasobów mieszkaniowych nie spełnia wymagań obecnych ram regulacyjnych dotyczących zawartości radonu w powietrzu wewnętrznym. Jeśli zasoby mieszkaniowe zostaną dostosowane do obecnych standardów, straty można zmniejszyć o połowę.

Dlaczego radon jest tak szkodliwy? Radioaktywność to rozpad naturalnych radionuklidów serii uranu, w których radon-222 jest przekształcany w gaz. Jednocześnie tworzy krótkożyciowe produkty pochodne (DPR): polon, bizmut, ołów, które łącząc cząsteczki kurzu lub wilgoci tworzą radioaktywny aerozol. Po dostaniu się do płuc mieszanina ta, poprzez krótki okres półtrwania radonu-222 DPR, prowadzi do stosunkowo wysokich dawek promieniowania, co może powodować dodatkowe ryzyko raka płuc.

Według badania zasobu mieszkaniowego niektórych regionów (28 000 domów) przeprowadzonego przez specjalistów z Instytutu Higieny i Ekologii Lekarskiej, średnia ważona roczna efektywna dawka narażenia na radon dla ludności dla niektórych regionów wynosi 2,4 mSv/rok, dla obszarów wiejskich ludności wartość ta jest prawie dwukrotnie wyższa i wynosi 4,1 mSv/rok. Dla poszczególnych regionów dawki radonu wahają się w dość szerokim zakresie – od 1,2 mSv/rok do 4,3 mSv/rok, a indywidualne dawki w populacji mogą przekraczać dawki graniczne dla profesjonalistów kategorii A (20 mSv/rok).

Jeśli oszacujemy śmiertelność z powodu raka płuca spowodowaną narażeniem na radon-222 metodami przyjętymi w praktyce światowej, to jest to około 6000 przypadków rocznie. Należy również wziąć pod uwagę, że w ostatnich latach uzyskano wiedzę na temat działania radonu. Tak więc, według niektórych badań epidemiologicznych, ustalono, że radon może powodować białaczkę u dzieci. Według AS Evrard związek między radonem a białaczką u dzieci wzrasta o 20% na każde 100 Bq/m3. Według Raaschou-Nielsena wzrost ten wynosi ponad 34% na każde 100 Bq/m3.

Radioaktywność i żużle

We wszystkich krajach problem przetwarzania i unieszkodliwiania radioaktywnych odpadów metalowych jest bardzo dotkliwy. To także źródło promieniowania – nie tylko z awarii, jak np. w elektrowni jądrowej w Czarnobylu, ale także z istniejących elektrowni jądrowych, gdzie na bieżąco przeprowadzane są planowane wymiany bloków. A co ze starymi elementami i konstrukcjami metalowymi o wysokiej radioaktywności? Specjaliści z Instytutu Spawania Elektrycznego opracowali metodę topienia łukowo-plazmowego w tyglu chłodzonym wodą, która zapewnia usunięcie metalu lub stopu radioaktywnego w żużle. To jest fizyka najbezpieczniejszego czyszczenia. W tym przypadku można zastosować różne kompozycje żużlowe o wysokiej zdolności asymilacyjnej. W ten sposób można usunąć nawet te pierwiastki promieniotwórcze, które znajdują się w pęknięciach i zagłębieniach powierzchni. Do cięcia odpadów metalowych planuje się zastosowanie cięcia plazmowego i wybuchu pod wodą, cięcia elektrohydraulicznego oraz zagęszczania ciętych zespołów i konstrukcji. Te wysokowydajne technologie eliminują powstawanie pyłu podczas pracy, dzięki czemu zapobiegają zanieczyszczeniu środowiska. Koszt przetwarzania odpadów promieniotwórczych w ramach projektu krajowego jest niższy niż w przypadku deweloperów zagranicznych.

Podstawowe zasady ochrony przed zamkniętymi źródłami promieniowania jonizującego

Zamknięte źródła promieniowania jonizującego powodują jedynie zewnętrzne narażenie organizmu. Zasady ochrony można wyprowadzić z następujących podstawowych wzorców dystrybucji promieniowania i charakteru ich oddziaływania z materią:

Dawka ekspozycji zewnętrznej jest proporcjonalna do czasu i intensywności ekspozycji na promieniowanie;
. intensywność promieniowania ze źródła jest wprost proporcjonalna do liczby cząstek lub kwantów lub cząstek;
. przechodząc przez substancję, promieniowanie jest przez nią pochłaniane, a ich zasięg zależy od gęstości tej substancji.

Podstawowe zasady ochrony przed narażeniem zewnętrznym opierają się na:

a) ochrona czasu;
b) ochrona ilościowa;
c) ochrona za pomocą ekranów (ekranowanie źródeł materiałami);
d) zabezpieczenie odległościowe (zwiększenie odległości do maksymalnych możliwych wartości).

Kompleks środków ochronnych powinien również uwzględniać rodzaj promieniowania substancji promieniotwórczych (cząstki α, β, kwanty γ). Ochrona przed promieniowaniem zewnętrznym przez cząstki α nie jest potrzebna, ponieważ ich zasięg w powietrzu wynosi 2,4-11 cm, a w wodzie i tkankach żywego organizmu - tylko 100 mikronów. Kombinezon całkowicie przed nimi chroni.

Przy napromienianiu zewnętrznym cząstki β wpływają na skórę i rogówkę oczu, aw dużych dawkach powodują wysuszenie i oparzenia skóry, łamliwość paznokci i zaćmę. W celu ochrony przed cząstkami β stosuje się gumowe rękawice, gogle i ekrany. W przypadku szczególnie silnych strumieni cząstek β należy zastosować dodatkowe ekrany chroniące przed promieniowaniem bremsstrahlung: fartuchy i rękawice z gumy ołowiowej, szkła ołowiowego, ekrany, pudełka i tym podobne.

Ochronę przed zewnętrznym promieniowaniem γ można zapewnić poprzez skrócenie czasu bezpośredniej pracy ze źródłami, zastosowanie ekranów ochronnych pochłaniających promieniowanie oraz zwiększenie odległości od źródła.

Powyższe metody ochrony można stosować osobno lub w różnych kombinacjach, ale tak, aby dawki zewnętrznej ekspozycji na fotony osób kategorii A nie przekraczały 7 mR na dzień i 0,04 R na tydzień. Ochronę poprzez skrócenie czasu bezpośredniej pracy ze źródłami promieniowania fotonowego osiąga się dzięki szybkości manipulacji lekiem, zmniejszając długość dnia pracy i tygodnia pracy.

1 marca 1896 r. francuski fizyk A. Bakkrel odkrył, poprzez zaczernienie kliszy fotograficznej, emisję niewidzialnych promieni o silnej mocy przenikliwej z soli uranu. Wkrótce dowiedział się, że sam uran ma również właściwość promieniowania. Potem odkrył taką właściwość w torze. Promieniotwórczość (od radia łacińskiego - promieniuję, radus - wiązka i activus - skuteczna), nazwa ta została nadana zjawisku otwartemu, które okazało się przywilejem najcięższych elementów układu okresowego D.I. Mendelejewa. kilka definicji tego niezwykłego zjawiska, z których jedna daje takie sformułowanie: „Radioaktywność to spontaniczna (spontaniczna) transformacja niestabilnego izotopu pierwiastka chemicznego w inny izotop (zwykle izotop innego pierwiastka); w tym przypadku emitowane są elektrony, protony, neutrony lub jądra (cząstki) helu.Istotą odkrytego zjawiska była spontaniczna zmiana składu jądra atomowego, które znajduje się w stanie podstawowym lub w stanie wzbudzonym długożyciowym .

W 1898 r. inni francuscy naukowcy Maria Skłodowska-Curie i Pierre Curie wyizolowali z minerału uranowego, radioaktywnego w znacznie większym stopniu niż uran i tor, dwie nowe substancje, dzięki czemu odkryto dwa nieznane wcześniej pierwiastki promieniotwórcze - polon i rad oraz Maria, ponadto odkrywa (niezależnie od niemieckiego fizyka G. Schmidta) zjawisko promieniotwórczości w torze.

Nawiasem mówiąc, to ona jako pierwsza zaproponowała termin radioaktywność.Naukowcy doszli do wniosku, że radioaktywność to spontaniczny proces zachodzący w atomach pierwiastków promieniotwórczych.

Teraz to zjawisko definiuje się jako spontaniczną przemianę niestabilnego izotopu jednego pierwiastka chemicznego w izotop innego pierwiastka, a w tym przypadku emitowane są elektrony, protony, neutrony lub jądra helu? - cząstki Należy w tym miejscu zaznaczyć, że wśród pierwiastków zawartych w skorupie ziemskiej wszystkie o numerach seryjnych powyżej 83 są radioaktywne, tj. znajduje się w układzie okresowym po bizmucie.

Przez 10 lat wspólnej pracy zrobili bardzo dużo, aby zbadać zjawisko radioaktywności. Była to bezinteresowna praca w imię nauki - w słabo wyposażonym laboratorium i przy braku niezbędnych środków. Pierre ustalił spontaniczne uwalnianie ciepła przez sole radu. Badacze otrzymali ten preparat radu w 1902 r. w ilości 0,1 g. Aby to zrobić, potrzebowali 45 miesięcy ciężkiej pracy i ponad 10 000 chemicznych operacji wyzwalania i krystalizacji.W 1903 Curie i A. Beckerey otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie w dziedzinie radioaktywności.

W sumie za prace związane z badaniem i wykorzystaniem promieniotwórczości przyznano ponad 10 Nagród Nobla w dziedzinie fizyki i chemii (A. Beckerey, P. i M. Curie, E. Fermi, E. Rutherford, F. i I. Joliot -Curie, D.Havishi, O.Ganu, E.McMillan i G.Seaborg, W.Libby i inni). Na cześć małżonków Curie, sztucznie uzyskany pierwiastek transuranowy o numerze seryjnym 96, curium, otrzymał swoją nazwę.

W 1898 r. angielski naukowiec E. Rutherford zaczął badać zjawisko radioaktywności. przeprowadzanie eksperymentów rozpraszania? – cząstki (jądra helu) z folią metalową – cząsteczka przeszła przez cienką folię (grubość 1 µm) i uderzając w ekran z siarczku cynku, wytworzyła błysk, który był dobrze obserwowany w mikroskopie. Eksperymenty rozpraszające? - cząstki przekonująco pokazały, że prawie cała masa atomu skoncentrowana jest w bardzo małej objętości - jądrze atomowym, którego średnica jest około 10 razy mniejsza od średnicy atomu.

Większość? - cząstki przelatują obok masywnego jądra, nie uderzając w nie, ale czasami dochodzi do kolizji? są cząstkami z jądrem, a następnie mogą się odbić. Zatem jego pierwszym fundamentalnym odkryciem w tej dziedzinie było odkrycie niejednorodności promieniowania emitowanego przez uran. - i promienie.

Zaproponował też imiona: ? - rozpad i - cząsteczka. Nieco później odkryto inny składnik promieniowania, oznaczony trzecią literą greckiego alfabetu: promienie. Stało się to wkrótce po odkryciu radioaktywności. Przez wiele lat? – cząstki stały się dla E. Rutherforda niezbędnym narzędziem do badania jąder atomowych. W 1903 odkrywa nowy pierwiastek promieniotwórczy - emanację toru.W latach 1901-1903 wraz z angielskim naukowcem F. Soddy prowadzi badania, które doprowadziły do ​​odkrycia naturalnej przemiany pierwiastków (np. radu w radon). ) oraz opracowanie teorii rozpadu promieniotwórczego atomów.

W 1903 r. niemieccy fizycy C. Faience i F. Soddy niezależnie sformułowali regułę przemieszczenia charakteryzującą ruch izotopu w układzie okresowym pierwiastków podczas różnych przemian promieniotwórczych.Wiosną 1934 r. ukazał się artykuł pt. Promieniotwórczość” pojawiła się w Raportach Paryskiej Akademii Nauk”. Jego autorzy Irene Joliot-Curie i jej mąż Frédéric Joliot-Curie odkryli, że bor, magnez i aluminium zostały napromieniowane? - cząstki, same stają się radioaktywne i podczas rozpadu emitują pozytony.

W ten sposób odkryto sztuczną radioaktywność. W wyniku reakcji jądrowych (na przykład, gdy różne pierwiastki są napromieniowane cząstkami lub neutronami) powstają radioaktywne izotopy pierwiastków, które nie występują w przyrodzie.To właśnie te sztuczne produkty promieniotwórcze stanowią zdecydowaną większość wszystkich znanych izotopów Dziś.

W wielu przypadkach produkty rozpadu promieniotwórczego same okazują się być promieniotwórcze, a następnie powstanie stabilnego izotopu poprzedzone jest łańcuchem kilku aktów rozpadu promieniotwórczego. Przykładami takich łańcuchów są serie okresowych izotopów pierwiastków ciężkich, które zaczynają się od nukleidów 238U, 235U, 232, a kończą stabilnymi izotopami ołowiu 206Pb, 207Pb, 208Pb. Tak więc z ogólnej liczby znanych obecnie około 2000 izotopów promieniotwórczych około 300 to izotopy naturalne, a pozostałe pozyskiwane są sztucznie, w wyniku reakcji jądrowych.

Nie ma zasadniczej różnicy między promieniowaniem sztucznym a naturalnym. W 1934 r. I. i F. Joliot-Curie, w wyniku badań sztucznego promieniowania, odkryli nowe warianty rozpadu y - emisji pozytonów, które pierwotnie przewidywali japońscy naukowcy H. Yukkawa i S. Sakata.I. a F. Joliot-Curie przeprowadzili reakcję jądrową, której produktem był radioaktywny izotop fosforu o liczbie masowej 30. Okazało się, że wyemitował pozyton.

Ten rodzaj przemiany promieniotwórczej nazywa się rozpadem ?+ (co oznacza, że ​​rozpad jest emisją elektronu). Jeden z wybitnych naukowców naszych czasów, E. Fermi, swoje główne prace poświęcił badaniom związanym ze sztuczną radioaktywnością. Stworzona przez niego w 1934 r. teoria rozpadu beta jest obecnie wykorzystywana przez fizyków do zrozumienia świata cząstek elementarnych.Teoretycy od dawna przewidywali możliwość podwójnej przemiany w 2 rozpady, w których jednocześnie emitowane są dwa elektrony lub dwa pozytony, ale w praktyce ta ścieżka „śmierci” nie została jeszcze znaleziona.

Ale stosunkowo niedawno można było zaobserwować bardzo rzadkie zjawisko radioaktywności protonów - udowodniono emisję protonu z jądra i istnienie radioaktywności dwuprotonowej, przewidzianej przez naukowca V.I. Goldansky'ego. Wszystkie te typy przemian promieniotwórczych zostały potwierdzone tylko przez sztuczne radioizotopy i nie występują w naturze, a następnie wielu naukowców z różnych krajów (J.Duning, V.A. Karnaukhov, G.N. Flerov, I.V. Kurchatov itp.) Złożone transformacje, w tym emisję opóźnionych neutronów, w tym rozpad y.

Jednym z pierwszych naukowców w byłym ZSRR, który zaczął studiować fizykę jąder atomowych w ogóle, a radioaktywność w szczególności, był akademik I. V. Kurczatow, który w 1934 r. odkrył zjawisko rozgałęzień reakcji jądrowych wywołanych bombardowaniem neutronami i zbadał radioaktywność sztuczną. szereg pierwiastków chemicznych.

W 1935 roku, kiedy brom został napromieniowany strumieniami neutronów, Kurczatow i jego współpracownicy zauważyli, że powstające w tym procesie radioaktywne atomy bromu ulegają rozpadowi w dwóch różnych szybkościach. Takie atomy nazwano izomerami, a zjawisko odkryte przez naukowców izomeryzmem. Nauka ustaliła, że ​​neutrony prędkie są zdolne do niszczenia jąder uranu. W tym przypadku uwalniana jest duża ilość energii i powstają nowe neutrony zdolne do kontynuowania procesu rozszczepiania jąder uranu.Później okazało się, że jądra atomowe uranu można również podzielić bez pomocy neutronów. W ten sposób powstało spontaniczne (spontaniczne) rozszczepienie uranu.

Na cześć wybitnego naukowca w dziedzinie fizyki jądrowej i radioaktywności 104. element układu okresowego Mendelejewa nosi nazwę kurchatovium. Odkrycie promieniotwórczości miało ogromny wpływ na rozwój nauki i techniki, zapoczątkowało erę intensywnych badań właściwości i struktury substancji. Nowe perspektywy pojawiły się w energetyce, przemyśle, wojskowości, medycynie i inne obszary działalności człowieka dzięki opanowaniu energii jądrowej zostały powołane do życia dzięki odkryciu zdolności pierwiastków chemicznych do samorzutnych przemian.

Jednak obok pozytywnych czynników wykorzystania właściwości promieniotwórczości w interesie ludzkości można podać przykłady ich negatywnej ingerencji w nasze życie, takie jak broń jądrowa we wszystkich jej postaciach, zatopione statki i łodzie podwodne z silnikami jądrowymi oraz broń jądrowa. , a także usuwanie odpadów promieniotwórczych na morzu i na lądzie, wypadki w elektrowniach jądrowych itp. oraz bezpośrednio dla Ukrainy, wykorzystanie promieniotwórczości w energetyce jądrowej doprowadziło do tragedii w Czarnobylu.

Co zrobimy z otrzymanym materiałem:

Jeśli ten materiał okazał się dla Ciebie przydatny, możesz zapisać go na swojej stronie w sieciach społecznościowych: