теория 2. 1. Геополитическое положение Российской Федерации
 Скачать 2.01 Mb.
|
|
48. Основные виды ионизирующих излучений и их свойства. Ионизирующие излучения (ИИ) получили своё название по свойству, отличающему их от большинства остальных излучений – способности вызывать ионизацию атомов и молекул в облучаемом веществе. Все ИИ подразделяются на электромагнитные и корпускулярные. В зависимости от источника электромагнитные ИИ подразделяются на тормозное, характеристическое и гамма-излучение. Тормозное излучение возникает при замедлении в электрическом поле (например, окружающем атомные ядра), ускоренных заряженных частиц. Характеристическое излучение обусловлено энергетическими перестройками внутренних электронных оболочек возбуждённых атомов. гамма-излучение является продуктом ядерных превращений радиоактивных элементов (радиоизотопов). Совокупность тормозного и характеристического излучения называют рентгеновским излучением (в англоязычной литературе чаще употребляют термин «х-излучение»). Взаимодействие электромагнитного ИИ с атомами вещества может протекать в формах фотоэффекта, Комптон-эффекта и образования электрон-позитронных пар. Фотоэффект – поглощение одной из внешних электронных оболочек атома всей энергии фотона с превращением её в кинетическую энергию «выбитого» из атома электрона. Этот эффект преобладает при энергии фотонов до 0,05 МэВ. Комптон-эффект – передача электрону лишь части энергии фотона; остальная энергия передаётся вторичному («рассеянному») фотону, который взаимодействует с атомами по механизму фотоэффекта или комптон-эффекта. При энергиях квантов от 0,1 до 2,0 МэВ (например, в случае проникающей радиации ядерного взрыва) на долю комптон-эффекта приходится до 100% поглощённой веществом энергии -излучения. Образование электрон-позитронных пар при прохождении -кванта в непосредственной близости от ядра атома. Это основной вид взаимодействия фотонов с веществом при их энергии более 50 МэВ, его удаётся наблюдать лишь в лабораторных условиях. Энергия фотонов определяет не только их ионизирующую, но и проникающую способность. Высокоэнергетические («жёсткие») электромагнитные излучения легко проникают вглубь тела человека и животных, вызывая ионизацию во всех клетках организма. Напротив, «мягкие» рентгеновы лучи, которые получают при напряжении на аноде рентгеновской трубки величиной в несколько кВ, задерживаются, в основном, кожей, не оказывая существенного прямого действия на глубоко лежащие ткани. Наиболее эффективно экранируют от электромагнитных ИИ вещества, содержащие тяжёлые металлы («защита экранированием»). Свинец и барий вводят в состав материалов, используемых при сооружении помещений для лучевой диагностики и терапии. «Защита экранированием» дополняется «защитой расстоянием», основанной на зависимости интенсивности потока ИИ от расстояния до его источника, и «защитой временем» - минимизацией времени воздействия ИИ на персонал. К корпускулярным ИИ относят нейтроны и ускоренные заряженные частицы. Нейтронное излучение возникает при бомбардировке атомного ядра ускоренной заряженной частицей или фотоном высокой энергии. Помимо лабораторных условий, такой путь реализуется при взрывах атомных боеприпасов, где источником этих частиц служат цепные реакции деления ядер 92U235 или 94Pu239. Другой путь образования нейтронов – синтез ядер лёгких элементов – дейтерия (1D2), трития (1T3) и лития (3Li6), происходящий при взрывах термоядерных (водородных) боеприпасов. 121 вещества. Упругое рассеяние. При столкновении с ядрами углерода, азота, кислорода, фосфора нейтроны теряют 10-15 %, а при столкновении с ядрами водорода – до 2/3 своей энергии. Потерянная нейтронами энергия передаётся «ядрам отдачи» - положительно заряженным частицам, имеющим высокую ионизирующую способность. Упругое рассеяние – основной путь потери энергии нейтронами, возникающими при атомных и водородных взрывах. Неупругое рассеяние. В этом случае часть энергии расходуется нейтронами на возбуждение (разновидность колебательного движения) ядер-мишеней. В исходное состояние ядра возвращаются, испуская фотоны γ-излучения. Ядерные перестройки. При поглощении ядрами нейтронов происходит выброс протонов, α- частиц, γ-квантов, возникают искусственные радиоактивные изотопы (это явление называется наведённой активностью). Образующиеся при взаимодействии нейтронов с веществом ускоренные заряженные частицы – ядра отдачи – вносят основной вклад в ионизацию и возбуждение атомов вещества. Поэтому нейтроны, так же как рентгеновы и гамма- лучи, называют косвенно ионизирующим излучением. Проникающая способность нейтронов несколько меньше, чем у -излучения, но существенно больше, чем у ускоренных заряженных частиц. При ядерных и водородных взрывах нейтронный поток распространяется на сотни метров, легко проникая сквозь стальную броню и железобетон. Энергия нейтронов наиболее эффективно передаётся ядрам лёгких атомов. Поэтому вещества, богатые атомами водорода, бериллия, углерода, находят применение в экранировании от нейтронного излучения. Тяжёлые металлы, плохо задерживающие нейтроны, могут применяться для ослабления вторичного γ-излучения, возникающего в лёгких материалах в результате неупругого рассеяния нейтронов и ядерных перестроек. Ускоренные заряженные частицы – это перемещающиеся в пространстве источники электрического поля (поток электронов - бетта-частиц, протонов, ядер атома гелия – альфа- частиц). Естественными источниками ускоренных заряженных частиц являются некоторые из природных радиоизотопов. К искусственным источникам относятся искусственные радиоизотопы и ускорители заряженных частиц. Упругое рассеяние – изменение траектории заряженной частицы в результате отталкивания от атомных ядер без потери энергии. Чем меньше масса частицы, тем больше её отклонение от прямого направления. Поэтому траектории бетта-частиц в веществе изломаны, а протонов и альфа- частиц – практически прямые. Неупругое торможение. Электрон при прохождении вблизи атомного ядра теряет скорость и энергию. При этом может испускаться фотон тормозного излучения, летящий в том же направлении, что и электрон. Ионизация и возбуждение атомов в результате взаимодействия частицы с их электронными оболочками – основной путь потери энергии ускоренных заряженных частиц в веществе. Под действием их электрического поля происходит возмущение электронных оболочек атомов с переходом последних в возбуждённое или ионизированное состояние. Способность ускоренных заряженных частиц непосредственно взаимодействовать с электронны-ми оболочками атомов позволила определить их как первично ионизирующие излучения. Проникающая способность ускоренных заряженных частиц, как правило, невелика. Она прямо пропорциональна энергии, массе и квадрату скорости частицы. Напротив, связь проникающей способности с абсолютной величиной заряда частиц является отрицательной. Пробег бетта-частиц в воздухе составляет десятки сантиметров, а альфа-частиц – миллиметры. Одежда надёжно защищает человека от воздействия этих излучений извне. Однако поступление их источников внутрь организма является опасным, поскольку пробег или -частиц в тканях превышает размеры клеток, что создаёт условия для воздействия излучения на чувствительные к нему субклеточные структуры. 122 49. Количественная оценка ионизирующих излучений (экспозиционная, поглощённая, эквивалентная дозы; мощность дозы излучения). Экспозиционная доза (Х) – мера количества ИИ, физическим смыслом которой явля-ется суммарный заряд ионов одного знака, образующихся при облучении воздуха в его еди-ничной массе: Х = dQ/dm , где dQ – суммарный заряд всех ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов, образовавшихся в малом объёме пространства, dm – масса воздуха в этом объёме. В системе СИ единицей экспозиционной дозы является кулон, делённый на килограмм (Кл/кг). Более часто, однако, применяется внесистемная единица экспозиционной дозы – рентген (Р), соответствующая образованию 2,1 * 10 9 пар ионов в 1 см3 сухого воздуха при нормальных условиях. 1Кл\кг = 3876 Р; 1Р = 2,58 *10 -4 Кл/кг. Изменения, вызываемые излучением в воздухе и в других средах, количественно различны. Это связано с разным количеством энергии, передаваемой излучением одинаковым по массе количествам разных веществ. Учесть этот фактор можно, выражая количество ИИ в единицах поглощённой дозы (D). Физический смысл поглощённой дозы – количество энергии, передаваемой излучением единичной массе вещества: D = dE/dm , где dE – энергия излучения, поглощённая малой массой вещества dm. В системе СИ поглощённую дозу выражают в греях (Гр). 1Гр = 1Дж/кг. Часто пользуются внесистемной единицей поглощённой дозы – рад (аббревиатура «radiation absorbed dose»). Рад равен сантигрею (1рад = 10-2Гр). Непосредственно измерить биологически значимые величины поглощённых доз не всегда возможно из-за незначительности соответствующей им энергии. Поэтому непосредственно измеряется, как правило, экспозиционная доза ИИ, а поглощённая доза рассчитывается с учётом свойств облучаемой среды. В воздухе 1 рентген соответствует 0,89 рад, а в тканях организма в среднем 0,95 рад. Эквивалентная доза. Различные ИИ вызывают в биосистемах количественно различные эффекты даже при одинаковой поглощённой дозе. Данное различие выражается величиной ОБЭ. Для рентгеновского и γ -излучения её принимают равной 1, а для каждого из остальных ИИ значение ОБЭ рассчитывают как отношение равноэффективных поглощённых доз рентгеновского и рассматриваемого ИИ. Эквивалентная доза (Н) позволяет учесть различия биологической активности ИИ: Н = D * ОБЭ, где D – поглощённая доза ИИ в данной точке биообъекта. В системе СИ единицей эквивалентной дозы служит зиверт (Зв), а внесистемной единицей является бэр (аббревиатура «биологический эквивалент рада»). 1Зв = 100бэр. Дозиметрическая величина Единица, её наименование, Обозначение Соотношение единиц Внесистемная СИ Экспозиционная доза Рентген (Р) Кулон на килограмм (Кл/кг) 1 Кл/кг = 3876 Р Мощность экспозиционной дозы Рентген в час (Р/час) Ампер на килограмм (А/кг) 1 А/кг = 1,4 10^7 Р/час Поглощённая доза Рад (рад) Грей (Гр) 1 Гр = 100 рад Мощность поглощённой дозы Рад в час (рад/час) Грей в секунду (Гр/с) 1 Гр/с = 3,6 105рад/час Эквивалентная доза Бэр (бэр) Зиверт (Зв) 1 Зв = 100 бэр Мощность эквивалентной дозы Бэр в год (бэр/год); зиверт в год (Зв/год) Зиверт в сек (Зв/с) 1 Зв/с=3,15*10^9 бэр/год 123 Приборы, предназначенные для измерения дозы облучения объекта внешним источником, называются измерителями дозы (дозиметрами). Мощность дозы излучения (уровень радиации). Этот показатель характеризует интенсивность лучевого воздействия. Мощность дозы понимают как дозу (экспозиционную, поглощённую или эквивалентную), регистрируемую за единицу времени. В системе СИ мощность экспозиционной дозы выражают в Кл/(кг*с), т.е. А/кг. Весьма часто пользуются внесистемной единицей мощности дозы – Р/час и её производными (мР/час, мкР/час). Единицами мощности поглощенной дозы служат Гр/с, рад/с и их производные. При длительных воздействиях недифференцированных потоков ИИ используют внесистемные единицы мощности эквивалентной дозы – Зв/год и бэр/год. 50. Поражающие факторы ядерного взрыва, их краткая характеристика, влияние на организм человека. В случае применения ядерного оружия или крупномасштабных аварий на объектах ядерной энергетики на население могут действовать различные виды ИИ, неблагоприятные факторы нелучевой природы, а также их комбинации. При ядерных взрывах наиболее важные из них называются поражающими факторами ядерного взрыва. К числу поражающих факторов ядерного взрыва относятся ударная волна, световое излучение, проникающая радиация, радиоактивное заражение местности (РЗМ), сейсмовзрывные волны в грунте, психотравмирующий комплекс факторов и электромагнитный импульс Прямым поражающим действием на организм человека обладают первые шесть факторов; электромагнитный импульс вызывает повреждения электронных и электротехнических устройств. По продолжительности действия различают кратковременно действующие поражающие факторы ядерного взрыва (ударная волна, световое излучение и проникающая радиация) и длительно действующий фактор – РЗМ. По физической природе поражающие факторы ядерного взрыва могут быть радиационными и нерадиационными. Радиационными факторами ядерного взрыва являются проникающая радиация и радиоактивное заражение местности (РЗМ). Проникающая радиация ядерного взрыва представляет собою поток γ-излучения и нейтронов, распространяющийся в воздухе во все стороны из центра взрыва на расстояние до 3 км. Источником проникающей радиации являются ядерные реакции деления и синтеза, протекающие в боеприпасах в момент взрыва, а также радиоактивный распад продуктов ядерного деления. Радиоактивное заражение местности возникает в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва. Его значение как поражающего фактора определяется тем, что высокие дозы облучения населения могут наблюдаться не только в районе, прилегающем к месту взрыва, но и за сотни километров от него. Кроме того, радиационное воздействие, обусловленное РЗМ, более продолжительно, чем действие проникающей радиации. Нерадиационные поражающие факторы. Ударная волна является основным поражающим фактором ядерных взрывов средней и большой мощности. Она представляет собою область резко сжатого воздуха, распространяющегося во все стороны от центра взрыва. Поражения людей ударной волной возникают в результате действия избыточного давления во фронте ударной волны, скоростного напора воздуха и действия вторичных ранящих снарядов (предметов, отброшенных скоростным напором воздуха). Световое излучение ядерного взрыва представляет собою поток видимого света, ультрафиолетового и инфракрасного излучения, исходящий из светящейся области взрыва. Пора- жающее действие этого фактора обусловлено нагревом подлежащих поверхностей и вторич-ными ожогами от воспламенившегося обмундирования. При формировании зон обширных пожаров могут возникать «огненные бури», при которых возможны термические ожоги не только кожи, но и верхних дыхательных путей, а также массовые отравления оксидом угле-рода. 51. Медико-тактическая характеристика радиационных очагов. Принято выделять 3 типа ядерных очагов: 1) очаг с преимущественными радиационными поражениями; 2) очаг с комбинированными поражениями; 124 3) очаг с преимущественными термическими поражениями. Очаги с преимущественно радиационными поражениями формируются при взрывах атомных или нейтронных боеприпасов малого и сверхмалого калибров. При незначительных поражениях и повреждениях техники и сооружений наблюдаются массовые поражения личного состава проникающей радиацией. Комбинированные поражения практически отсутствуют. Очень высока доля крайне тяжелых форм лучевой болезни (церебральная, кишечная, токсемическая), характеризующихся быстрым и практически одномоментным выходом пораженных из строя. Радиоактивное заражение местности в таких очагах практически отсутствует. Очаги поражения, вызванные нейтронными боеприпасами, по сравнению с очагами, вызванными атомными боеприпасами той же мощности, отличаются значительным увеличением радиуса действия проникающей радиации. Поражающий эффект от проникающей радиации при взрыве нейтронного боеприпаса мощностью 1 кт практически эквивалентен поражающему действию проникающей радиации при взрыве атомного боеприпаса мощностью 10 кт. Очаги с комбинированными поражениями формируются в основном при взрывах ядерных боеприпасов среднего калибра. Наиболее частыми и типичными будут являться одновременные, возникающие в момент ядерного взрыва, комбинации острых лучевых поражений с ожогами и механическими травмами. Очаги с комбинированными поражениями принято подразделять на 2 группы: 1) преимущественно с радиационными поражениями, когда доля "чистой" формы лучевой болезни в структуре санитарных потерь в пределах 40-70 %, а в структуре комбинированных поражений ведущим является лучевое поражение; преимущественный вид взрыва при этом - воздушный; 2) преимущественно с механо-термическими поражениями, когда доля ожогов в структуре санитарных потерь достигает 50-70 %, а в структуре комбинированных поражений ведущими являются травмы и ожоги; при этом преимущественные виды взрывов - наземные и подземные. Очаг с комбинированными поражениями характеризуется довольно значительными разрушениями техники, вооружения и сооружений, а также массовыми и, как правило, практически одномоментно со взрывом возникающими санитарными потерями, в структуре которых весьма значительна доля комбинированных поражений. 52. Классификация и краткая характеристика радиационных аварий. Радиационная авария - потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями работников (персонала), стихийными бедствиями или иными причинами, которые могли привести или привели к об- лучению людей выше установленных норм или радиоактивному загрязнению окружающей среды. Наряду с этим может возникать |