Радіація

Радіоакти́вність (від лат. radio — «випромінюю» radius — «промінь» і activus — «дієвий») — явище мимовільного перетворення нестійкого ізотопа хімічного елементу в інший ізотоп (зазвичай іншого елемента) (радіоактивний розпад) шляхом випромінювання гамма-квантів, елементарних частинок або ядерних фрагментів. Ці,

Іонізуюче випромінювання надходить із радіоактивних матеріалів, рентгенівських трубок, прискорювачів частинок і присутнє у навколишньому середовищі. Це випромінювання невидиме, і його неможливо безпосередньо виявити за допомогою людських відчуттів, тому використовуються такі інструменти як лічильник Гейгера. У деяких випадках іонізуюче випромінювання може призвести до вторинної емісії видимого світла при взаємодії з матерією. Іонізуюча радіація має багато практичних застосувань у медицині, наукових дослідженнях, будівництві та інших галузях, проте є небезпечною для здоров'я при неправильному використанні. Вплив радіації призводить до пошкодження живих тканин, внаслідок яких бувають опіки, променева хвороба, смерть при високих дозах і рак, пухлини та генетичні мутації при низьких дозах.

Типи радіації Альфа-випромінювання — потік альфа-часток, тобто ядер гелію-4. Альфа-частки, що створюються при радіоактивному розпаді, можуть бути легко зупинені листом паперу. Бета-випромінювання — це потік електронів, що виникає при бета-розпаді; для захисту від бета-часток енергією до 1 МЕВ достатньо алюмінієвої пластини завтовшки декілька мм. Гамма-випромінювання має набагато більшу проникаючу здатність, оскільки складається з високоенергійних фотонів, що не мають заряду; для захисту ефективні важкі елементи (свинець і так далі).

Проникаюча здатність всіх видів іонізуючого випромінювання залежить від енергії.

В результаті радіоактивного розпаду, ядерного ділення, термоядерного синтезу і при роботі прискорювачів частинок можна отримати різні види іонізуючого випромінювання.

Для того, щоб частинка стала іонізуючою, вона повинна мати достатньо велику енергію, щоб взаємодіяти з атомами опромінюваної матерії. Фотони взаємодіють із зарядженими частинками, тому фотон з досить великою енергією також є іонізуючим. Енергія, при якій фотон стане іонізуючим, зазначена в кінці ультрафіолетового діапазону електромагнітного спектру. Заряджені частинки, - такі, як електрони, позитрони, і альфа-частинки та високочастотні електромагнітні хвилі, - взаємодіють з електронами в атомі або молекулами. А Нейтрони, маючи нульовий електричний заряд, не взаємодіють з електронами електромагнітно, і тому вони не можуть безпосередньо викликати іонізацію цим шляхом. Проте швидкі нейтрони добре взаємодіють із протонами у водні, і це створює протонне випромінювання. Ці протони є іонізуючими, оскільки вони мають заряд і взаємодіють з електронами в речовині. Нейтрони можуть також взаємодіяти з ядром атома, в залежності від ядра і швидкості нейтрона; ці реакції відбуваються як з участю швидких, так і повільних нейтронів, залежно від ситуації. Після таких взаємодій з нейтронами, атомні ядра часто стають радіоактивними, у свою чергу, створюючи іонізуюче випромінювання при розпаді.

Людина і радіація.

Радіація за самою своєю природою шкідлива для життя. Малі дози опромінення можуть "запустити" не до кінця ще встановлену ланцюг подій, що приводить до раку або до генетичних ушкоджень. При великих дозах радіація може руйнувати клітини, пошкоджувати тканини органів і стати причиною швидкої загибелі організму.

Пошкодження, викликані великими дозами опромінення, звичайно проявляються протягом декількох годин або днів. Ракові захворювання, проте, проявляються через багато років після опромінення - як правило, не раніше ніж через одне-два десятиліття. А вроджені вади розвитку та інші спадкові хвороби, викликані ушкодженням генетичного апарату, проявляються лише в наступному або подальших поколіннях: це діти, онуки та більш віддалені нащадки індивідуума, який зазнав опромінення.

У той час як ідентифікація швидко виявляються ("гострих") наслідків від дії великих доз опромінення не складає труднощів, виявити віддалені наслідки від малих доз опромінення майже завжди виявляється дуже важко. Частково це пояснюється тим, що для їх прояви повинно пройти дуже багато часу. Але навіть і виявивши якісь ефекти, потрібно ще довести, що вони пояснюються дією радіації, оскільки і рак, і пошкодження генетичного апарату можуть бути викликані не тільки радіацією, але і безліччю інших причин.

Щоб викликати гостре ураження організму, дози опромінення повинні перевищувати визначений рівень, але немає ніяких підстав вважати, що це правило діє у разі таких наслідків, як рак або пошкодження генетичного апарату. Принаймні, теоретично для цього досить найменшої дози. Однак у той же самий час ніяка доза опромінення не призводить до цих наслідків у всіх випадках. Навіть при відносно великих дозах опромінення далеко не всі люди приречені на ці хвороби: діючі в організмі людини репараційні механізми зазвичай ліквідують всі пошкодження. Точно так само будь-яка людина, що піддався дії радіації, зовсім не обов'язково повинен захворіти на рак або стати носієм спадкових хвороб; однак імовірність, або ризик, настання таких наслідків у нього більше, ніж у людини, який не був опромінений. І ризик цей тим більше, чим більше доза опромінення.

Гостре ураження організму людини відбувається при великих дозах опромінення. Радіація робить подібну дію, лише починаючи з деякої мінімальної, або "порогової", дози опромінення.

Велика кількість відомостей було отримано при аналізі результатів застосування променевої терапії для лікування раку. Багаторічний досвід дозволив медикам отримати велику інформацію про реакцію тканин людини на опромінення. Ця реакція для різних органів і тканин виявилася неоднаковою, причому відмінності дуже великі.

Зрозуміло, якщо доза опромінення досить велика, опромінений людина загине. У всякому разі, дуже великі дози опромінення близько 100 Гр викликають настільки серйозне ураження центральної нервової системи, що смерть, як правило, настає протягом декількох годин або днів. При дозах опромінення від 10 до 50 Гр при опроміненні всього тіла ураження ЦНС може виявитися не настільки серйозним, щоб привести до летального результату, проте опромінений людина швидше за все все одно помре через один-два тижні від крововиливів у шлунково-кишковому тракті. При ще менших дозах може не відбутися серйозних ушкоджень шлунково-кишкового тракту або організм з ними впорається, і тим не менш смерть може настати через один-два місяці з моменту опромінення головним чином через руйнування клітин червоного кісткового мозку-головного компонента кровотворної системи організму : від дози в 3-5 Гр при опроміненні всього тіла помирає приблизно половина всіх опромінених.

Таким чином, в цьому діапазоні доз опромінення великі дози відрізняються від менших лише тим, що смерть у першому випадку наступає раніше, а в другому - пізніше. Зрозуміло, найчастіше людина помирає у результаті одночасної дії всіх вказаних наслідків опромінення.

Діти також вкрай чутливі до дії радіації. Відносно невеликі дози при опроміненні хрящової тканини можуть уповільнити або зовсім зупинити у них ріст кісток, що призводить до аномалій розвитку скелета. Чим менше вік дитини, тим сильніше пригнічується ріст кісток. Сумарної дози близько 10 Гр, отриманої протягом кількох тижнів при щоденному опроміненні, буває достатньо, щоб викликати деякі аномалії розвитку скелета. Мабуть, для такої дії радіації не існує ніякого порогового ефекту. Виявилося також, що опромінення мозку дитини при променевій терапії може викликати зміни в його характері, призвести до втрати пам'яті, а у дуже маленьких дітей навіть до недоумства і ідіотії. Кістки та мозок дорослої людини здатні витримувати набагато більші дози.

Вкрай чутливий до дії радіації і мозок плоду, особливо якщо мати піддається опроміненню між восьмий і п'ятнадцятого тижнями вагітності. У цей період у плода формується кора головного мозку, і існує великий ризик того, що в результаті опромінення матері (наприклад, рентгенівськими променями) народиться розумово відстала дитина. Саме таким чином постраждали приблизно 30 дітей, опромінених в період внутрішньоутробного розвитку під час атомних бомбардувань Хіросіми і Нагасакі, а після аварії в Чорнобилі багато вагітних жінки лягали під ніж хірургів.

Ще одним тяжким наслідком опромінення є рак. Рак - найбільш серйозний з усіх наслідків опромінення людини при малих дозах, принаймні, безпосередньо для тих людей, які зазнали опромінення. Справді, великі обстеження, що охопили близько 100000 осіб, які пережили атомні бомбардування Хіросіми і Нагасакі в 1945 році, показали, що поки рак є єдиною причиною підвищеної смертності в цій групі населення.

Існують також генетичні наслідки опромінення. Їх вивчення пов'язане з ще більшими труднощами, ніж у випадку раку. По-перше, дуже мало відомо про те, які ушкодження виникають у генетичному апараті людини при опроміненні, по-друге, повне виявлення всіх спадкоємних дефектів відбувається лише протягом багатьох поколінь, і, по-третє, як і у випадку раку, ці дефекти неможливо відрізнити від тих, які виникли зовсім з інших причин.

Близько 10% всіх живих новонароджених мають ті чи інші генетичні дефекти, починаючи від необтяжливих фізичних недоліків типу дальтонізму і кінчаючи такими важкими станами, як синдром Дауна і різні пороки розвитку. Багато хто з ембріонів і плодів з важкими спадкоємними порушеннями не доживають до народження; згідно з наявними даними, близько половини всіх випадків спонтанного аборту пов'язані з аномаліями в генетичному матеріалі. Але навіть якщо діти зі спадковими дефектами народжуються живими, імовірність для них дожити до свого першого дня народження в п'ять разів менше, ніж для нормальних дітей.

сильно проникаючі потоки частинок іноді називають ядерним випромінюванням.