Източници на облъчване на човека. Биологично действие на йонизиращите лъчения
Понятия
- Йонизираща радиация – поток от заредени електронеутрални частици и фотони, които могат да йонизират веществата, през които преминават
- Йонизация – процесът на образуване на йони от електронеутрални атоми или йони чрез освобождаване на електрони от електронната обвивка на атома
- Вещество = атом (протони + неутрони) + електрони
- A = атомен номер; Z= масово число
- Изотопи – вещества с еднакъв атомен номер и различно масово число
- Директно йонизираща радиация – всички електрически зарадени частици – електрони, позитрони, протони, алфа и бета лъчи
- Линейна йонизация
- мярка за йонизираща способност
- отношението на броя на йонните двойки, създавани от частицата по продължение на опредлена дължина от нейния път и дължината на този път
- Пробег във веществото – пътят изминат от частицата във веществото до нейното спиране
- алфа – къс, около 2,5-11 см
- бета – зависи от тяхната енергия
- Линейно предаване на енергия (ЛПЕ)- предаването на енергия от заредена частица на единица дължина от пътя и в определена клетъчна структура
- Индиректно йонизиращи лъчения – всички електронеутрални лъчения (фотонни, рентгенови, гама-лъчи, неутрони)
- взаимодействат с веществото и трансформират енергията си чрез
- фотоелектрично поглъщане – енергията на фотона се предава на един електрон от атомната обвивка
- комптънов ефект – енергията от фотона се поделя между електрон от веществото и разсеян фотон с по-ниска енергия от тази на падащия (резсейване)
- образуване на двойка електрон – позитрон (при енергия над 1022 кеV- килоелектронволта)
- взаимодействат с веществото и трансформират енергията си чрез
- Интензитетът намалява при разсейване във вакуум и при взаимодействие с веществото. Коефициент на полуотслабване (въздух – пренебрежитено малък, но на Pb е голям), за да се избере подходящ материал и неговата дължина се пресмята кратност на отлабване
- Неутрони – йонизират подобно на фотоните чрез вторично заредните частици, които се създават във веществото
- бавни – 0-1 кеV
- междинни – 1-0.5 МкеV
- бързи и свръхбързи – над 0,5 М кеV
Величини и единици в радиационната защита
- Радиационни ефекти – промените във веществото, след взаимодействие с йонизиращите лъчения
- Погълната доза D
- основна дозиметрична единица
- средна предадена енергия от онизиращото лъчение в елементарен обем от облъчваното в-во / масата на този обем
- измерва се в Gy (грей)= 1 J/1 kg; старата е Rad= 0,01Gy
- Експозиция X
- сумата от ел. заряди на вс. йони с еднакъв знак, получени при опр. условия в малък обем въздух, при облъчване с рентгенови и гама лъчи / масата на този обем
- измерва се в С.кг -1 ( кулон на килограм) или R (рентген) = 2.58.10-4 С.кг -1
- Мощност на дозата
- отношение на нарастването на дозата за малък интервал от време и големината на този интервал
- Gy за секунда – Gy.s -1
- Органна (тъканна доза) DT
- средната предадена енергия от лъчението на органа (тъканта) / неговата маса
- Радиационен тегловен фактор = фактор WR – отразява вида и енергията на йонизиращото лъчение
- Еквивалентна доза H
- тъканната DT x WR , като при различни лъчения дозата им се сумира
- отразява ефектите от различните лъчения
- измерва се в Sv (сиверт) = погълната доза в Gy
- Радиационен риск= до 200 mSv е свързан възможни късни стохастични ефекти
- Ефективна доза Е
- оценява хетерогенно облъчване, сумата от DT x WR на отделните лъчения
- отразява приноса на всеки облъчен орган в радиационният риск за цялото тяло
- Sv
- ставнява се риска между различните видове облъчвания – външно и вътрешно
- Тъканен тегловен фактор WT
- относителния принос на отделен орган или тъкан в общото лъчево увреждане
- измерва се в Sv
- Колективна ефективна доза S
- обществената вреда при облъчване на определена група от населението
- сумата от индивидуалните ефективни дози
Източници
- Природни = космични + естесвени радионуклиди
- Космично лъчение- мощноста на еквалентната доза зависи от височина и географска ширина, нормиране на получената по време на самолетен полет радиация. Бива:
Първично и Вторично – при взаимодействието на първичното с атомите и молекулите на земната атмосфера (неутрони, протони, пиони, леки ядра) - Естесвени радионуклидив земната кора – източници на външно и вътрешно облъчване
- Външно – уран, торий, калий, за БГ- средно 70 nGy.h-1
- Радионуклиди в строителни материали, при сгради от камък и тухли дозата превишава тази на открито
- Вътрешно ( p.o и p.inh.) – радон, торон, най-голямо значение имат кратко живеещите. Над 90% облъчването става в затворени помещения
- зависи от състава на почвата под зградата, строителните материали и обмена на въздух в помещението, от състава на природния газ и водата, от самото помещение
- По нови наредби мощноста на еквивалентната доза гама-лъчение да е < 0,2µSv.h -1,
- Космично лъчение- мощноста на еквалентната доза зависи от височина и географска ширина, нормиране на получената по време на самолетен полет радиация. Бива:
- Антропогенни
- Изгаряне на каменни въглища – ТЕЦ, 7% постъпват инхалаторно
- Изгаряне на нефт и природен газ
- Фосфатни руди – торове за селско стопанство
- Отпадъци от различни производства
- Тютюнопушене – полоний,
- Надфондово (техногенно)
- опити с ядрено оръжие (локални и глобални отлагания)
- обединен уран след Войната на Персийския залив
- ядрена енергетика – АЕЦ „Козлодуй – изгаряне на урана в ядрения реактор и закопаването на радиоактивни отпадъци, ядрени аварий и ициденти
- Международна скала за ядрени събития (INES):
- 0 = отклонения
- 1-3 = инциденти
- 4-7= аварии
- при >2- докладва се в NEWS ( Nuclear Event Web- based System)
- 26.04.1986г – AEЦ „Чернобил”
- Облъчване с медицински цели: рентген, нуклеарна, лъчелечение – по директива на EU- EURATOM
- Професионално облъчване: персонал, в среда с по-голямо облъчване, отколкото средното за популацията – ядрена енегретика, медицина
Биологично действие
- нищо, промяна, изменеие, увреда (да има КК) и щета
- вреда = комплексно понятие за вероятност, тежест, време за поява
- „оценка на риска” и „ допълнителен риск”
- Етапи на остро облъчване
- физични процеси на предаване на енергия – кратък 10 -13 сек
- химични процеси, последващи йонозацията (ДНК разкъсване, белтък) – 10 -10 сек
- биохимични процеси – секунди до часове (рапарация на генно, клетъчно и субклетъчно ниво) – транслокация, делеция, инверсия
- клинично наблюдаеми увреждания на организма – биологични процеси (митотична смърт и клетъчни мутации)
- Лъчечувствителност на тъканите
- пропорционална на репродуктивна активност
- обратнопропорционална на тяхната степен на диференциация
- Последствия
- обратими и необратими, соматични и генетични, ранни и късни
- зависят от
- вида и големината на лъчението
- погълната доза
- кратност на облъчването
- индивидуална лъчечувствителност
- фактори на околна среда
- Клинични ефекти
- при облъчване с доза над определен праг (3,5-6 Sv траен стерилитет – тестиси)
- Остър лъчев синдром
- след общо целотелесно облъчване с прагова доза 1 Sv
- 1-3 Sv – възможен е благоприятен изход ако се предприеме – кръвопреливане, костно-мозъчна трансплантация, медикаменти
- 3-5 Sv – над 50% смъртност за 60 дни
- 5-15 Sv – смърт за 10-20 дни
- повече от 15 Sv- смърт за 1-2-дни
- Стохастични ефекти
- няма прагова доза, късни ефекти, след дълъг латентен период (20г.)
- лъчева концерогенеза – левкемия, рак на гърдата, щитовидната жлеза ,белия дроб
- наследявани (генетични мутации)
- Радиобиологични ефекти от облъчване in utero
- предимплантацинни и имплантационни
- нарушаване на емриогенезата
- умствено изоставане при облъчване 8-25 г.с.
- потискане на растежа и мутации при над 100Gy
- Радиационен риск
- вероятността за очаквана вреда от въздействието на йонизиращи лъчения върху биологичния ефект и популацията
- хипотези: линейна зависимост, линейно-квадратична зависимост, степенна функция
- МКПЗ 1990- да се представя произведение от номинални коефициенти на вероятност за стохастични ефекти и ефективната доза
Радиационна защита
Определение
Комплексът от знания и действия, предназначени да защитят отделния човек и човешката популация от вредното действие на йонизиращите лъчения. Тя е интердисциплинарна. Медицинските аспекти целят установяване и оценка на действието им върху човека.
Нормативна база
- Международна комисия по радиологична защита (МКРЗ, ICRP) -1863г- “Основни норми за безопасност”
- Научен комитет по действие на атомна радиация (НКДАР)
- СЗО (WHO) Международна организация по труда ( МОТ, ILO)
- Oрганизация на прехраната и земеделието (ФАО, FAO)
Принципи
- да се осигури изключването на детерминирани радиационни ефекти и да се намали вероятността за стохастични
- Категории: професионално, медицинско и на населението
- І принцип – обосноваване на практическа дейност (да се компенсира вредата от облъчването с някаква полза)
- ІІ принцип – оптимизация на радиационната защита ALARA
- ІІІ принцип – установяване на границите на дозите на облъчване – номиране – референтни нива на облъчване
Методи
- запознаване с характеристиката на източника
- енергия
- количествени и качествени характеристики (рентгеновите апарати – източник само ако са включени, а тези за телегаматерапи я- и в неработещо състояния
- създаване условия за безопасна работа
- външно и вътрешно
- при открити източници – да има ЛПС ( облеко, обувки)
- лична хигиена (за ръце, коса, да не се храниш или пушиш)
- дезактивация (миещи средства)
- при закрити източници
- намаляване на продължителността и мощността
- увеличаване разстоянието
- екраниране (престилки, яки, прегради)
- дозиметричен контрол – индивидуални дозиметри, контрол на работно място
- медицински коннтрол – в началото, периодичен + диспансеризация
Национална система за радиационна защита в БГ
- Закон за безопасно използване на ядрената енергия от 2002г
- Основни граници на дозата
- за 16-17 годишни е по-ниска 6mSv
- 15 mSv за населението за годишна ефективна доза
- 50 mSv за очната леща
- 150 mSv за кожата
- 150 mSv за дланите
—