Электрические цепи переменного тока Явление резонанса векторная диаграмма Электpостатика Закон Кулона Потенциал Диэлектpики Пpоводники Теоpема Гаусса Электpическая емкость Физика атомного ядра Электромагнетизм Волновая оптика Математика Задачи Векторная алгебра Производная

Атомная энергетика и ядерная физика

Радионуклиды в организме человека.

Различают 4 группы радиоактивных веществ по характеру их распределения внутри организма:

Равномерно распределяющиеся (24Na, 40K, 137Cs и др.).

Скапливающиеся преимущественно в скелете (32P, 90Sr, 226Ra и др.).

Скапливающиеся преимущественно в паренхиматозных органах (почки, печень, сердце и т.п.) – 144Ce, 147Pm и др.

Имеющие смешанный тип распределения (скелет и печень и т.п.) – 239Pu, 241Am, 210Po и др.

Работы по подготовке технологических решений объектов атомной энергетики, промышленности и их комплексов

Такие радионуклиды, как 3H, 14C (включаются в состав всех органических молекул), 42K, 24Na (входят в состав внутриклеточных и межклеточных растворов) равномерно распределяются во всех тканях человека. Такие радионуклиды как 131J тоже легко присоединяются к белкам клеток щитовидной железы, где они нужны для функционирования гормонов (регуляторов в организме процессов роста, развития, созревания и т.п.). В северном полушарии на Земле отмечается эндемия по йоду. Это обусловило отсутствие в организме ограничителей поглощения йода. На рисунке 26 представлена зависимость накопления и выведения 131J из щитовидной железы для жителей Гомельской области от времени, прошедшего с момента аварии. Радиоактивность заключается в самопроизвольном распаде ядер с испусканием одной или нескольких частиц. Такие ядра и соответствующие им нуклиды называют радиоактивными (в отличие от стабильных ядер).

В таблице 17 представлены дозовые нагрузки на щитовидную железу жителей Беларуси с 26.04.86 по 05.05.86, рассчитанные по сценарию с самыми консервативными значениями критических параметров (скорость осаждения 131J при ингаляционном поступлении в организм - примерно 3,8*10-4м/с, характерная для мелкодисперсного аэрозоля; коэффициент первичного удержания 131J растениями при пероральном поступления 131J в организм равен 25% для «влажных» и 75% для «сухих» выпадений).

Табл. 17 Дозовые нагрузки на щитовидную железу, чел-Зв.

Область

Коллективная доза на

Щитовидную железу

Область

Коллективная доза на

Щитовидную железу

Гомельская

1369813

Брестская

131838

Могилевская

426169

Гродненская

98119

Минская

110056

Витебская

41688

Для всей страны рассчитанная дозовая нагрузка на щитовидную железу оказалась равной 2177681 чел-Зв. В момент прохождения облака, когда концентрация 131J в воздухе была минимальной, население Беларуси получило дозу от ингаляционного поступления 131J, сравнимую по величине с дозой от перорального поступления, однако за весь йодный период (от 80 до 100 дней) ингаляционный вклад в дозу будет около 28%. Основной вклад в дозу при пероральном поступлении для всех возрастных групп вносит употребление в пищу молока (около 54%), вклад в дозу при пероральном поступлении молочных продуктов и листовых овощей составляет около 22 и 24%, соответственно. Процентный вклад в дозу при пероральном поступлении перечисленных продуктов питания меняется для различных возрастных групп и зависит от типа населённого пункта. В таблице 18 приводится средние данные о вкладе в пероральную дозу от приёма в пищу некоторых продуктов питания для жителей Беларуси.

Табл. 18 Вклад в пероральную дозу от продуктов питания для жителей РБ.

Возрастные группы

Вклад в пероральную дозу продуктов питания, %

Молоко

Листовые овощи

Молочные продукты

Взрослые

45

35

20

Подростки

50

29

21

Дети

67

8

25

В таблицах 19-21 представлены данные о средних и индивидуальных дозах облучения щитовидной железы для различных групп жителей РБ.

Табл. 19 Распределение средних доз облучения щитовидной железы по возрастным группам у жителей Хойникского района.

Категория жителей

Возрастные группы

Средняя доза облучения (сГр)

Хойники

0-6 месяцев

68

6 месяцев – 2 года

102

2-7 лет

62

7-12 лет

33

12-17 лет

34

взрослые

19

Отселённые до 5 мая 1986г. деревни Хойникского района

0-6 месяцев

527

6 месяцев – 2 года

577

2-7 лет

399

7-12 лет

262

12-17 лет

242

взрослые

157

Неотселённые до 5 мая 1986 г. деревни Хойникского района

0-6 месяцев

165

6 месяцев – 2 года

224

2-7 лет

127

7-12 лет

71

12-17 лет

57

взрослые

46

Табл. 20  Распределение средних доз облучения щитовидной железы по возрастным группам у жителей Гомеля и Минска.

город

Возрастные группы

Средняя доза облучения (сГр)

Гомель

0-6 месяцев

60

6 месяцев – 2 года

56

2-7 лет

39

7-12 лет

21

12-17 лет

15

взрослые

11

Минск

0-6 месяцев

9,2

6 месяцев – 2 года

12,0

2-7 лет

6,5

7-12 лет

3,3

12-17 лет

2,4

взрослые

1,8

Табл. 21 Процентное распределение индивидуальных доз облучения щитовидной железы для жителей РБ

Дозовые интервалы, сГр

Возрастные группы

0-6 месяцев

6 месяцев – 2 года

2-7 лет

7-12 лет

12-17 лет

взрослые

0-30

39.3

43.9

57.0

60.8

59.8

72.8

30-100

28.2

26,7

25,7

26,9

27,6

20,1

100-200

13,4

12,3

8,8

7,5

7,7

4,7

200-500

13,8

11,2

6,3

4,1

4,3

2,1

500-1000

3,0

4,4

1,7

0,5

0,5

0,2

1000-1500

1,5

0,8

0,3

0,1

0,08

0,02

Свыше 1500

0,8

0,6

0,2

0,02

0,01

0,01

Проведённый анализ радиационно-индуцированных злокачественных новообразований среди населения Беларуси свидетельствует о том, что в течение жизни облучённого населения различных областей возможно возникновение от 0,9 до 39,0 случаев опухолевых заболеваний на 105 человек. Радиационная «прибавка» является минимальной по сравнению со спонтанным уровнем, характеризующимся ежегодным ростом.

Прогноз развития роста заболеваемости раком щитовидной железы среди детского населения Беларуси, облучившегося в возрасте до 14 лет, свидетельствует о том, что в этой группе можно ожидать развития 2840 случаев рака щитовидной железы в течение жизни, причём 72% ожидаемых случаев может реализоваться среди детей, которым на момент Чернобыльской аварии было до 6 лет.

В последующие периоды стало основным дозообразующим фактором накопление излучающих a-, b- и g-частицы радионуклидов 134,137Cs, 90Sz, 239Pu, 241Am. Эффект их воздействия зависит от баланса поступления и выведения из организма этих радионуклидов. Цезий выводится за 120-170 суток. Стронций, плутоний и америций, накапливаясь в скелете, выводятся очень медленно (~n∙104 суток). Находясь вблизи красного костного мозга (ткани кроветворения), эти радионуклиды своим излучением обуславливают нарушения быстропротекающих процессов формирования клеток крови, в том числе и клеток иммунной системы. «Горячие» частицы, содержащие большое количество a-излучающих радионуклидов плутония, попадая в организм, выводят из строя его узловые структуры. Попадая в лёгкие, «горячие» частицы прожигают и омертвляют окололежащие ткани.

В каждом из входных депо механизм попадания радионуклидов в кровь имеет свои особенности. Важными факторами при этом являются химическая форма радионуклида, его растворимость в жидкой среде входного депо, время нахождения в депо, состояние организма, в частности, избыток или недостаток жизненно важного элемента, аналогом которого может быть то или иное радиоактивное вещество, а также функциональное назначение данного депо.

Дыхательные органы, например, обладают хорошей адсорбирующей способностью взвешенных частиц (аэрозолей). Через трахею и бронхи аэрозольные частицы попадают в альвеолярные ткани, а оттуда в лимфатическую систему или кровь. Частицы размером > (2 – 5)∙10-4 см удаляются из лёгких мерцательным аппаратом (ресничками). Более мелкие частицы осаждаются в нижних отделах дыхательных путей.

В конечном счёте радиационная опасность определяется поглощённой в организме дозой излучения радионуклидов. Особенно опасны радиационно-индуцированные генетические последствия. Например, результаты исследования частоты структурных мутаций в лимфоцитах периферической крови подростков, проживающих на загрязнённых радионуклидами после аварии на ЧАЭС территориях, облучавшихся внутриутробно на разных стадиях онтогенеза (14 лет проводился цитогенетический мониторинг 149 детей в Калужской области России), показали, что суммарная частота хромосомных аберраций (дицентриков и центрических колец, являющихся маркерными аберрациями радиационного воздействия) в 4-5 раз выше у внутриутробно облучённых детей, чем в контрольной группе.

Формирование дозы излучения инкорпорированных радионуклидов. Рассмотрим случай однократного (мгновенного) поступления радиоактивного вещества в одно из входных депо.

Кинетика формирования дозы. Рассмотрим влияние фактора времени на формирование поглощённой дозы от излучения инкорпорированных радионуклидов.

Масса и энергия связи ядра Измерения показывают, что масса любого ядра mя всегда меньше суммы масс входящих в его состав протонов и нейтронов: mя < Zmp + Nmn. Это обусловлено тем, что при объединении нуклонов в ядро выделяется энергия связи нуклонов друг с другом.

Степень опасности радионуклидов как источников внутреннего облучения оценивают обычно путём контроля из содержания в объектах внешней среды – в воздухе, воде, продуктах питания. Количество попадающих в организм радионуклидов – величина очень трудно контролируемая. Поэтому рассчитаны ДК радионуклидов для тех сред, с которыми они могут поступить в организм человека и которые можно контролировать. Важнейшие из них – воздух и вода. ДК радионуклидов в продуктах питания могут быть рассчитаны по тем же формулам, что и для ДК радионуклидов в воде.

Расчёт допустимого содержания (ДС) любых радионуклидов по допустимой дозе облучения критического органа. При равновесном, т.е. неизменяющемся за период определения) содержании нуклида в организме или критическом органе ДС в организме (q) или в критическом органе (qf2) можно определить из значения предельно допустимой эквивалентной дозы – Dэкв (бэр/неделя), которую излучение этих радионуклидов создаёт

Расчет ДК основанный на дозе облучения желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Для малорастворимых соединений критическим органом при пероральном поступлении (с водой, пищей) часто оказывается ЖКТ, при ингаляционном поступлении (с воздухом) – лёгкие.


На главную