Радиобиология. Лекция Предмет радиобиологии. История возникновения и развития науки 9

• Название: Лекция Предмет радиобиологии. История возникновения и развития науки 9
• Дата: 27.05.2020
• Размер: 1.3 Mb.
• Имя файла: Радиобиология.doc
• Тип: Лекция; #125981
• страница: 16 из 20

Внутреннее облучение
Космогенные радионуклиды:
3H ()	0,001	0,001	0,001	0,00
7Be ()	—	0,002	—	—
14C ()	0,5	0,6	2,0	2,2
22Na ( +)	0,02	0,02	0,02	0,02
Земные радионуклиды ды:
40К ( +)	15	17	15	27
87Rb ()	0,8	0,4	0,9	0,4
238U – 234U ()	0,04	0,04	0,3	0,07
230Th ()	0,004	0,04	0,8	0,05
226Ra - 210Po()	0,03	0,03	0,7	0,1
210Pb - 214Po ( + )	0,6	0,3	3,4	0,9
222Rn - 214Po ()	0,2	30	0,3	0,3
232Th ()	0,004	0,04	0,7	0,04
228Ra - 208Tl ()	0,06	0,06	1,1	0,2
220Rn - 208Tl ()	0,008	4	0,1	0,1
Всего	78	110	86	92

В районах с повышенным радиационным фоном дозы облучения значительно выше. Например, в г. Гуарапари (Бразилия), мощность поглощенной дозы варьирует в пределах 100-200 мкрад/ч. В штате Керала (Индия) средняя мощность поглощенной дозы составляет 130 мкрад/ч. Соответственно, в этих районах годовая поглощенная доза значительно выше средней, и может достигать нескольких сотен миллирад.

Дозы облучения от естественных радионуклидов, находящихся в организме, сравнительно невелики. Внутреннее облучение большинства органов обусловлено наличием в них ⁴⁰К. Годовая поглощенная доза от ⁴⁰К в отдельных органах варьирует от 15 до 27 мрад, тогда как от других находящихся в организме естественных радионуклидов поглощенная доза обычно составляет десятые и сотые доли мрад/год. Исключение составляет семейство радионуклидов ²²²Rn – ²¹⁴Po, поступающих в легкие ингаляционным путем и обуславливающих поглощенную дозу в среднем 40 мрад/год.

Таким образом, природный радиационный фон является одним из экологических факторов для всех живых организмов Земли. Действие его, непрерывно, отличается широкой вариабельностью. Вопрос о полезности или вредности естественного радиационного фона для живых организмов некорректен. В радиобиологической литературе имеются экспериментальные данные положительном действии низких доз радиации на жизнедеятельность ряда живых организмов (увелечение продолжительности жизни, повышение устойчивости к неблагоприятным факторам, повышение урожайности растений и т.д.). На основе таких данных выдвигаются гипотезы о том, что у живых организмов в процессе эволюции выработались механизмы адаптации к сравнительно невысоким дозам облучения. Тем не менее, можно однозначно утверждать, что природный радиационный фон является ответственным за «спонтанное» появление мутаций, в том числе и летальных мутаций, и мутаций, приводящих к появлению злокачественных новообразований.
Загрязнение окружающей среды в результате ядерных взрывов

Образование радиоактивных продуктов ядерных взрывов. Ядерные взрывы осуществляются в результате двух типов ядерных превращений. Первоначально были созданы атомные бомбы, в которых выделение огромного количества энергии осуществлялось в результате деления природного урана ( ²³⁵U) или плутония- (²³⁹Pu), полученного в реакторе из урана (²³⁸U). В дальнейшем были созданы так называемые водородные бомбы, в которых в процессе синтеза гелия из водорода и трития, выделяется большое количество энергии. Эта реакция протекает лишь при очень высоких температурах ( несколько миллионов градусов). Такие значения температуры достигаются при взрыве урановой и плутонивой атомных бомб. При взрыве водородной бомбы выделяются нейтроны высокой энергии, которые обладают способностью вызывать реакцию деления ядер ²³⁸U. В составе природного урана более 99 % приходится на долю этого изотопа. Поэтому для увеличения мощности взрыва термоядерный заряд помещают в урановую оболочку. В бомбах такого типа, осуществляются три типа ядерных реакций: вначале реакция деления ²³⁵U или ²³⁹Pu, затем реакция синтеза гелия и, наконец, вновь реакция деления урана (²³⁸U). Все эти реакции и ядерных превращений быстротечны, взрыв происходит в течение миллионной доли секунды.

В результате деления ядер урана или плутония образуется большое количество (около 80 типов) так называемых осколков деления. Большинство осколков деления представляют собой радиоактивные изотопы более легких элементов, от ⁷²Zn до ¹⁶¹Тb. Они подвергаются радиоактивному распаду, образуя, в свою очередь, радиоактивные осколки деления ядер. Каждый осколок претерпевает обычно несколько радиоактивных распадов до того, как превратится в стабильный нуклид. Ниже приведен один из подобных примеров радиоактивного распада осколка (в скобках даны периоды полураспада) :

⁹⁰Br (16 с)  ⁹⁰Kr (33 с)- ⁹⁰Rb (4 мин)-  ⁹⁰Sr (28 лет)  ⁹⁰It (64,2 ч)- ⁹⁰Ce (стабильный изотоп).

Каждый из осколков деления тя­желых ядер характеризуется различной активностью, период полураспада каждого нуклида может колебаться от нескольких секунд до десятков лет. Смесь продуктов деления на каждый момент вре­мени имеет сложный состав. Однако, как показали ис­следования, суммарная радиоактивность осколков де­ления снижается с течением времени с определенной закономерностью, которая описывается соотношением:

А₂ = А₁ t^-1,2

где А₂ , А₁— активность смеси осколков деления соответственнов моменты времени t₂ и t₁. t—время деления (t₂ - t₁ ).

Из закона радиоактивного распада ( в случае распада смеси множества радионуклидов – активных осколков деления) выведено следующее правило: каждое десяти­кратное снижение активности осколков деления и мощности дозы гамма-излучения происходит в результате увели­чения их возраста в 7 раз.

Данные о динамике суммарной активности осколков де­ления после ядерного взрыва приведены в таблице 4. Как видно, через сутки после взрыва остаточная активность радионуклидов составляет около 0,02 %, через 10 суток – около 0,001 % от исходной радиоактивности.

Мощность ядерного взрыва обычно сравнивается с энергией, выделяемой при взрыве тротила: 1 килотонна = 10³ т тротила, 1 мегатонна = 10⁶ т тротила. На каждую килотонну мощности взрыва образуется примерно 37 г высокоактивных осколков, через 1 мин после ядерного взрыва их активность по -излучению эквивалентна активности 30 000 т радия. Однако, про­дукты деления при ядерном взрыве, главным образом, представлены быст­ро распадающимися радионуклидами. Поэтому активность ос­колков в течение суток после взрыва снижается более чем в 3000 раз. Долговременное радиоактивное заражение местности после ядерного взрыва обуславливается активностью следующих долгоживущих продуктов деления ( в скобках указаны периоды полураспада): ⁸⁹Sr (50,5 сут), ¹⁰³Ru (39,8 сут), ¹³¹I (8,05 сут), ¹⁴¹Ce (31,1 сут), ⁹⁵Zr (65 сут), ¹⁰⁶Ru (365 сут), ¹⁴⁰Ba (12,8 сут), ¹⁴⁴Ce (285 сут), ⁸⁵Kr (10,7 лет), ¹³⁷Cs (30 лет), ⁹⁰Sr (28 лет).