Курс лекций по радиационной безопасности
Лекция №1
Лекция 1 Радиационная безопасность. 2006г.
Вопросы:
Введение. Предмет и задачи курса.
Содержание курса.
Задания на самостоятельную работу (СР) и формы контроля СР студентов.
Список литературных источников.
Исторический экскурс в становление ядерной физики, радиобиологии и радиационной безопасности.
§1. Введение. Предмет и задачи курса.
Формирование биосферы и зарождение жизни на Земле происходило в условиях радиационного воздействия различной природы. После фундаментальных открытий конца 19-ого века – природной радиоактивности и рентгеновских лучей – началось бурное развитие атомной и ядерной физики. После открытия и получения искусственной радиоактивности стала очевидной возможность практического использования атомной энергии. Очередной вехой в этом направлении стало осуществление управляемой цепной реакции деления тяжёлых ядер. На фоне исследования ядерно-физических процессов в научных целях в США было создано атомное оружие, что повлекло за собой безудержную гонку ядерных вооружений. В ряде стран создавалась ядерная промышленность, строились атомные электростанции, и в настоящее время ядерная энергетика стала одной из важнейших характеристик современного мира. Параллельно происходило широкое внедрение ядерно-физических методов исследования в других областях знания: химии, биологии, геологии и др. Источники излучений используются в медицине, промышленности, сельском хозяйстве. Разработка месторождений полезных ископаемых, сжигание топлива ( угля, нефти, газа), использование искусственных источников излучения в мирных целях с возникающими при этом нештатными ситуациями, испытание атомного и термоядерного оружия привело к увеличению вероятности ( дополнительно к фоновому) радиационного воздействия на всё живое на Земле. На протяжении всего прошлого века шло накопление научной информации о пагубном воздействии высоких доз ионизирующих излучений на биообъекты, на людей в том числе.
Международная Комиссия по радиологической защите (МКРЗ), основываясь на данных крупнейших научных центров в области радиобиологии и радиационной безопасности, считает, что недооценка опасности ионизирующих излучений совершенно нетерпима и недопустима, что с ионизирующим излучением следует обращаться с большой осторожностью, но риск от его использования следует оценивать в сравнении с другими видами риска, чтобы не впасть в другую крайность – радиофобию. Последнее очень важно понимать, т.к. дальнейшее развитие человечества уже немыслимо без использования радиационных методов и технологий.
В настоящее время доступные методы контроля ионизирующих излучений достаточны для того, чтобы при их правильном использовании убедиться, что они (излучения) являются лишь одним из многообразных видов риска, которым мы подвергаемся и с которыми найдены способы сосуществования.
В связи с этим на основе научных знаний о взаимодействии излучений с веществом, о действии радиации на организм человека и его потомство, на основе разработанных к настоящему времени методов дозиметрии и спектрометрии излучений сформированы и приняты принципы и критерии радиационной безопасности, разработана система мероприятий по радиационной защите и обеспечению радиационной безопасности населения и людей, работающих в области исследования и практического использования ядерно-физических процессов и технологий, включая прежде всего ядерную энергетику. Разработаны и приняты регулярно корректирующиеся нормы радиационной безопасности и основные санитарные правила работы с источниками ионизирующего излучения. Разработано законодательство (в том числе Республики Беларусь) по обеспечению радиационной безопасности.
Всё это и представляет собой предмет лекционного курса «Радиационная безопасность». Важнейшими задачами курса являются изучение вопросов взаимодействия ионизирующих излучений и косвенно ионизирующих излучений (заряженных частиц, нейтронов, рентгеновских и γ-квантов) с веществом, их действия на биологические объекты различного уровня сложности (от молекулы до уровня целостного организма), а также изучение методов дозиметрического контроля ионизирующих излучений и на этой основе изучение принципов и мероприятий по обеспечению радиационной безопасности людей.
Содержание
Курс лекций 1
ОТ АВТОРА 4
Раздел 2. Радиационная безопасность 10
Тема 1. Физическая природа и источники радиационной опасности 10
Лекция 1. Радиоактивные превращения ядер 10
Общие сведения об атоме и атомном ядре 10
Явление радиоактивности 13
Основной закон радиоактивного распада радионуклида 17
Контрольные вопросы к лекции №1 24
Лекция 2. Ионизирующие излучения, их характеристики и методы измерений 26
Краткая характеристика ионизирующих излучений 26
Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом 28
Характеристики ионизирующих излучений. Единицы измерения 39
Основные способы обнаружения и измерения ионизирующих излучений 46
Контрольные вопросы к лекции №2 47
Лекция 3. Источники ионизирующих излучений 49
Космическое излучение 49
Земная радиация 51
Антропогенные источники ионизирующих излучений 54
Контрольные вопросы к лекции №3 59
Тема 2. Основы радиационной безопасности живых организмов 60
Лекция 4. Биологическое действие ионизирующих излучений 60
Воздействие ионизирующих излучений на биологическую ткань 60
Механизм воздействия радиации на молекулы и клетки 61
Радиочувствительность. Реакция органов и систем человека на облучение 74
Детерминированные и стохастические эффекты. Степени лучевой болезни 85
Контрольные вопросы к лекции №4 94
Лекция 5. Основные принципы, критерии и нормы радиоактивной безопасности 96
Введение 96
Международные нормы радиационной безопасности 97
Нормы радиационной безопасности НРБ-2000 108
Санитарные нормы и правила 116
Методы и средства индивидуальной защиты и личной гигиены 121
Контрольные вопросы к лекции №5 124
Тема 3. Катастрофа на чернобыльской аэс и ее последствия для республики беларусь 126
Лекция 6. Катастрофа на Чернобыльской АЭС и особенности радиоактивного загрязнения территории Республики Беларусь 126
События, приведшие к аварии на ЧАЭС 126
Авария, ее развитие и ликвидация 130
Выбросы и особенности радиоактивного загрязнения территории Республики Беларусь 131
Контрольные вопросы к лекции №6 148
Лекция 7. Последствия радиоактивного загрязнения территорий для Республики Беларусь 149
Социально-экономические потери Республики Беларусь 149
Последствия катастрофы на Чернобыльской АЭС для здоровья населения 150
Последствия катастрофы на Чернобыльской АЭС для животного мира 155
Последствия катастрофы на Чернобыльской АЭС для растительного мира 158
Контрольные вопросы к лекции №7 160
Тема 4. Мероприятия по радиационной защите 161
Лекция 8. Мероприятия по радиационной защите и радиационной безопасности населения 161
Основные мероприятия по радиационной защите 161
Краткая характеристика мероприятий по радиационной защите и радиационной безопасности населения 163
Контрольные вопросы к лекции №8 179
Лекция 9. Ликвидация последствий радиоактивного загрязнения территорий 180
Дезактивация территории, объектов, техники и продуктов питания 180
Организация агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения 194
Контрольные вопросы к лекции №9 199
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ПО РАЗДЕЛУ «РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ» 201
Практические вопросы по первому и второму разделам 204
ЛИТЕРАТУРА 206
Лекция 1 Радиационная безопасность
Лекция 1 Радиационная безопасность. 2006г.
Лекция №1
Вопросы:
Введение. Предмет и задачи курса.
Содержание курса
Задания на самостоятельную работу и формы контроля СР студентов
Список литературных источников
Исторический экскурс в становление ядерной физики, радиобиологии и радиационной безопасности
§1. Введение. Предмет и задачи курса.
Формирование биосферы и зарождение жизни на Земле происходило в условиях радиационного воздействия различной природы. После фундаментальных открытий конца 19-ого века – природной радиоактивности и рентгеновских лучей – началось бурное развитие атомной и ядерной физики. После открытия и получения искусственной радиоактивности стала очевидной возможность практического использования атомной энергии. Очередной вехой в этом направлении стало осуществление управляемой цепной реакции деления тяжёлых ядер. На фоне исследования ядерно-физических процессов в научных целях в США было создано атомное оружие, что повлекло за собой безудержную гонку ядерных вооружений. В ряде стран создавалась ядерная промышленность, строились атомные электростанции, и в настоящее время ядерная энергетика стала одной из важнейших характеристик современного мира. Параллельно происходило широкое внедрение ядерно-физических методов исследования в других областях знания: химии, биологии, геологии и др. Источники излучений используются в медицине, промышленности, сельском хозяйстве. Разработка месторождений полезных ископаемых, сжигание топлива ( угля, нефти, газа), использование искусственных источников излучения в мирных целях с возникающими при этом нештатными ситуациями, испытание атомного и термоядерного оружия привело к увеличению вероятности ( дополнительно к фоновому) радиационного воздействия на всё живое на Земле. На протяжении всего прошлого века шло накопление научной информации о пагубном воздействии высоких доз ионизирующих излучений на биообъекты, на людей в том числе.
Международная Комиссия по радиологической защите (МКРЗ), основываясь на данных крупнейших научных центров в области радиобиологии и радиационной безопасности, считает, что недооценка опасности ионизирующих излучений совершенно нетерпима и недопустима, что с ионизирующим излучением следует обращаться с большой осторожностью, но риск от его использования следует оценивать в сравнении с другими видами риска, чтобы не впасть в другую крайность – радиофобию. Последнее очень важно понимать, т.к. дальнейшее развитие человечества уже немыслимо без использования радиационных методов и технологий.
В настоящее время доступные методы контроля ионизирующих излучений достаточны для того, чтобы при их правильном использовании убедиться, что они (излучения) являются лишь одним из многообразных видов риска, которым мы подвергаемся и с которыми найдены способы сосуществования.
В связи с этим на основе научных знаний о взаимодействии излучений с веществом, о действии радиации на организм человека и его потомство, на основе разработанных к настоящему времени методов дозиметрии и спектрометрии излучений сформированы и приняты принципы и критерии радиационной безопасности, разработана система мероприятий по радиационной защите и обеспечению радиационной безопасности населения и людей, работающих в области исследования и практического использования ядерно-физических процессов и технологий, включая прежде всего ядерную энергетику. Разработаны и приняты регулярно корректирующиеся нормы радиационной безопасности и основные санитарные правила работы с источниками ионизирующего излучения. Разработано законодательство (в том числе Республики Беларусь) по обеспечению радиационной безопасности.
Всё это и представляет собой предмет лекционного курса «Радиационная безопасность». Важнейшими задачами курса являются изучение вопросов взаимодействия ионизирующих излучений и косвенно ионизирующих излучений (заряженных частиц, нейтронов, рентгеновских и γ-квантов) с веществом, их действия на биологические объекты различного уровня сложности (от молекулы до уровня целостного организма), а также изучение методов дозиметрического контроля ионизирующих излучений и на этой основе изучение принципов и мероприятий по обеспечению радиационной безопасности людей.
§2 Содержание курса.
Введение.
Характер аварии на атомных станциях. Авария на ЧАЭС. Устройство ЧАЭС. Взаимодействие нейтронов с веществом. Управляемая цепная реакция деления урана. Хроника событий и причины аварии.
Взаимодействие γ-квантов с веществом.
Взаимодействие заряженных частиц с веществом.
Дозиметрические единицы и определения.
Методы регистрации и дозиметрии ионизирующих излучений. Аппаратура.
Дозиметрия инкорпорированных радионуклидов.
Действие радиации на биологические объекты (молекулы, клетки, организм человека).
Действие малых доз ионизирующей радиации на людей.
Естественные и искусственные источники ионизирующей радиации. Радиационный фон на Земле.
Принципы и критерии радиационной безопасности. Нормы радиационной безопасности (НРБ). Основные санитарные правила работы с источниками ионизирующего излучения (ОСП). Временные и Республиканские допустимые уровни (ВДУ, РДУ) содержания радионуклидов в продуктах питания.
Мероприятия по радиационной защите и обеспечению радиационной безопасности (система радиационного мониторинга, санитарно-гигиенические мероприятия, законодательство РБ по обеспечению радиационной безопасности).
§3 Темы для внеаудиторной контролируемой самостоятельной работы (КСР) студентов по «Радиационной безопасности», 2006 год: «Принципы и критерии радиационной безопасности. Мероприятия по радиационной защите и обеспечению радиационной безопасности населения»
Понятие приемлемого риска.
Международные и республиканские организации, имеющие отношение к нормированию радиационного воздействия.
Принципы радиационной безопасности.
Нормы радиационной безопасности НРБ-2000.
Ограничение облучения населения в условиях радиационной аварии. Вмешательство и его уровни.
Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности ОСП-2002.
Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов в продуктах питания.
Система радиационного мониторинга.
Санитарно-гигиенические мероприятия.
Законодательство Республики Беларусь по обеспечению радиационной безопасности.
Литература для самостоятельной работы (СР) студентов при выполнении этого задания:
НРБ-2000
Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности ОСП-2002.
Закон РБ о радиационной безопасности населения. 1998г. №122-3. 5 января. Минск. Ведомости национального собрания РБ. 1998. №36, с. 451.
О введении в действие гигиенических нормативов. Постановление Главного гос. Санитарного врача РБ от 25.01.2000. №5.
Закон РБ от 23.11.1993 №2583-XII «О санитарно-эпидемическом благополучии населения.» Ведомости Верховного Совета РБ. 1993. №36, с.451.
Залесский В.Г. Радиационная безопасность. Новополоцк. 2002.
Закон РБ «О правовом режиме территорий, подвергшихся р/а загрязнению в результате аварии на ЧАЭС». 12.11.1991. Минск. №1227-XII.
§ 4. Литература.
Основная литература:
Ракобольская И.В. “Ядерная физика”, изд-во МГУ, Москва. 1988г.
Иванов В.И. “Курс дозиметрии”, ВШ, Москва. 1988г.
Ярмоненко С.П. “Радиобиология человека и животных”, ВШ, Москва. 1997г.
“Нормы радиационной безопасности”, РНКРЗ Минздрав России, 1999г.
Машкович В.П., Панченко А.М. “Основы радиационной безопасности” Учебное пособие для ВУЗов, энергоатомиздат, Москва. 1990г.
Маргулис У.Я. “Атомная энергия и радиационная безопасность”, энергоатомиздат, Москва. 1988г.
Гофман Д. “Чернобыльская авария: радиационные последствия для настоящего и будущего поколений”, ВШ, Мн. 1997г.
Нестеренко В.Б.”Чернобыльская катастрофа: радиационная защита населения”, Мн. 1997г.
Булдаков Л.А., Калистратова В.С. “Радиоактивное излучение и здоровье”, Информ-атом, Москва. 2003г.
Ролевич Н.В. “Экологические, медико-биологические и социально-экологические последствия катастрофы на ЧАЭС в Беларуси”, МЧС РБ, Инст-т радиобиологии АНБ, Мн. 1996г.
Дополнительная литература:
Булдаков Л.А., Филюшкин И.В., Эйдус Л.Х., Ярмоненко С.П. “Чернобыль: Вчера, Сегодня, Завтра”, Изд. Ат., Москва. 1994г.
Гаврилин Ю.И. и др. “Основы радиационной безопасности”, Изд. Ат., Москва. 1993г.
Крышев П.И., Рязанцев Е.П. “Экологическая безопасность ядерно-энергетического комплекса России”, Изд. Ат., Москва. 2000г.
Москалев Ю.И. ”Отдаленные последствия ионизирующих излучений”, Медицина, Москва. 1991г.
“Ионизирующие излучения. Источники и биологические эффекты”, НКДАР ООН, Том 1 и Том 2, 1994г.
Капитонов И.М. “Введение в физику ядра и частиц”, М., УРСС, 2002 г.
“Закон РБ о радиационной безопасности населения”, МН. 1998г.
Булдаков Л.А. “Радиоактивные вещества и человек”, Энергоатомиздат, Москва. 1990г.
Ярмоненко С.П. “Низкие уровни излучения и здоровье”, Мед. радиол. и радиационная безопасность, 2000г. Т.45, №3, с. 5-32
Рябихин Ю.С. “Низкие уровни ионизирующего излучения и здоровье: системный подход”, Мед. радиол. и радиационная безопасность, 2000г. Т.45, №4, с. 5-45
Керим-Маркус И.Б. “Особенности лучевого канцерогенеза у человека при малых дозах и малой мощности дозы”, Рад. биол. Радиоэкология, 1998г., Т.38, №5, с. 673-683
“Проблема малых доз и идеи гормезиса в радиобиологии”, Радиобиология, 1991г., Т.31, вып.1, с. 16-21
Бушманов А.Ю., Туков А.Р., Метляева Н.А. “Анализ заболеваемости у детей, родившихся от ликвидаторов ЧАЭС, работников предприятий АП”, Москва: ГНЦ “ИБФ МЗ РФ”, 1995г.
Смирнов С. “Радиационная экология. Серия Физические основы экологии”, МНЭПУ, Москва. 2000г.
Кужир П.Г., Сатиков Н.А., Трофименко Е.Е. “Радиационная безопасность”, Пион, Мн. 1999г.
Люцко А.М., Ролевич И.В., Тернов В.И. “Чернобыль: шанс выжить”, Полымя, Мн. 1996г.
Моисеев А.А., Иванов В.И. “Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене”, Энергоатомизд., Москва. 1990г.
Постник М.И. “Экологическая и радиационная безопасность”, Учебное пособие для вузов, Инст-т современных знаний, Мн. 1998г.
Лисовский Л.А. “Радиационная экология и радиационная безопасность”, Мн. 1997г.
Сборник “Вопросы прикладной и теоретической радиобиологии”, Москва. 1990г.
“Дозовые зависимости нестохастических эффектов, основные концепции и величины, используемые в МКРЗ”, АН, Москва. 1989г.
Яблоков А.В. “Миф о безопасности малых доз радиации: атомная мифология”. М., центр экологической политики России. ООО “Проект-ф”, 2002.
Галицкий Э.А. “Радиобиология.” Курс лекций для студентов специальности Н04.01.00-Биология Н06.01.00-Экология. Гродно, 2001.
§ 5. Исторический экскурс в становление ядерной физики, радиологии и радиационной безопасности.
1895 г. – Открытие рентгеновских лучей. Рентген.
1896 г. – Открытие радиоактивности. Беккерель.
1897 г. – Открытие электрона. Томсон.
1911 г. – Открытие атомного ядра. Резерфорд.
1919 г. – Осуществление первой ядерной реакции. Резерфорд.
1930 г. – Запуск первого циклотрона. Лоуренс.
1932 г. – Открытие нейтрона. Чадвик.
1932 г. – Обоснование протон-нейтронной млдели ядра. Гейзенберг, Иваненко.
1935 г. – Обоснование капельной модели ядра. Вайцзеккер.
1938 г. – Открытие деления ядер. Ганн, Штрассман.
1940 г. – Обнаружение спонтанного деления ядер. Флеров, Петржак.
– Открытие первого трансуранового элемента (Z=93, нептуний). Мак-Миллан, Абельсон.
1942 г. – Запущен первый ядерный реактор. П/р Ферми.
– Осуществлена управляемая ценная реакция деления тяжелых ядер.
1945 г. – Первый взрыв атомной бомбы. США в Хиросиме. Через 3 дня второй – в Нагасаки.
1949 г. – Первый взрыв атомной бомбы в СССР.
– Обоснование оболочечной модели ядра. Гепперт-Майер, Йенсен, Хаксель, Суэсс.
1952 г. – Обоснование обобщенной модели ядра. О. Бор, Моттельсон, Рейнуотер.
– Первый взрыв наземного водородного (термоядерного) устройства. США.
1953 г. – Первый взрыв водородной бомбы в СССР.
1954 г. – Запуск первой атомной электростанции. Обнинск. СССР.
1956 г. – Обнаружение антиядер действия. США.
1970 г. – Обнаружение антиядер гелия–3. СССР.
1975 г. – Обнаружение антиядер трития. СССР.
В пятидесятых (и последующих десятилетиях) разрабатываются мощные ускорители заряженных частиц.
1956 г. – Запущен синхрофазотрон в Дубне (энергия 10 Гэв, длина орбиты частиц около 200м, вес кольцевого электромагнита 40 тысяч тонн). СССР.
1967 г. – Построен синхротрон в Протвино (близ Серпухова). СССР. Энергия частиц 70 Гэв, длина орбиты 1.5км, вес электромагнита 22 тысячи тонн. Он и поныне остается крупнейшим в России.
В США, Японии, Германии, а также в Европейской организации ядерных исследований (Церн, Швейцария) работают коллайдеры-ускорители на встречных пучках.
1983 г. – В Протвино начались работы по сооружению УНК (ускорительно-накопительный комплекс) с предполагаемой энергией частиц 3000 Гэв (или 3Тэв). Энергия частиц в самом мощном в мире ускорителе лаборатории имени Э.Ферми (ФНАЛ) в США – 1Тэв (1012 эв).
Для УНК прорыли кольцевой тоннель длинной 21км и диаметром ~5м. Работы затормозились в связи с распадом СССР.
До 2010 г. Должно быть завершено сооружение большого адронного коллайдера в Женеве. В 27км-м (под землей) тоннеле между Швейцарией и Францией ожидается получение энергии частиц ~10 триллионов (1013 эв) электрон-вольт. Только один из детекторов частиц и излучений – АТЛАС имеет диаметр 20м и длину цилиндра, расположенного под землей, ~26м. Вес его вместе с аппаратурой ~7 тысяч тонн.
1984 г. – Обнаружение кластерной радиоактивности (самопроизвольное испускание тяжелыми ядрами углерода). Роуз. Джонс. Позже – испускание Ne, Mg, Si, S.
1994 - 2000 гг. – Синтез сверхтяжелых элементов с Z=110, 111, 112, 114, 116, 118 (А=271, 272, 277, 285, 289, 293). Германия. Россия. США.
2000 г. – Получение кварк-глюонной плазмы в столкновениях ультрарелятивистских тяжелых ядер. Европейский центр ядерных исследований. Швейцария.
В России и в США разрабатываются бланкеты – устройства, объединяющие возможности ускорителя заряженных частиц и ядерного реактора, т.е. комплексы из ускорителей и реакторов.
И это далеко не полный перечень открытий и достижений в области ядерной физики (т.е. практически не приведены достижения в физике элементарных частиц, термоядерного синтеза и т.п.). Однако и приведенных фактов достаточно, чтобы оценить стремительный характер накопления знаний в этой области и их практического использования. Параллельно шло накопление информации о характере воздействия излучений на живые объекты, в т.ч. и на организм человека.
Уже в 1896 г. Броун и Осгоуд обнаружили азооспермию у молодых мужчин, работавших с рентгеновскими лучами (на заводах по производству рентгеновских трубок). В печати появились сведения о поражении кожи, выпадении у них волос.
В 1902 г. Фрибен описал первый лучевой рак кожи (перед этим появились сведения о том, что Х-лучи поражали клетки опухоли).
Крупнейшие ученые, работавшие с радиоактивными веществами, подверглись воздействию излучений, которые генерировались в ходе распада ядер. С трудом спасли Беккереля, умерли от лучевой болезни Мария, Кюри, Ирен и Фредерик Жолио – Кюри. Пьер Кюри рано погиб в катастрофе, но перед смертью жаловался на характерную болезнь рук.
В 1903 г. Альберс–Шонберг (умерший впоследствии от лучевого рака) обнаружил азооспермию у кроликов и нарушения семяродного эпителия.
В 1903 г. Боун определил важнейшую роль поражения ядра клетки при облучении.
В 1903 г. Лондон (русский исследователь) обнаружил смертельное действие лучей Ra (а Хейнеке Х-лучей) на мышей.
В 1905 г. Хальберштадтер наблюдал атрофию яичников у облученных животных.
В 1906 г. Бергонье и Трибондо сформулировали принцип: “чем быстрее делятся коетки и чем менее они дифференцированы, тем они чувствительнее к радиации”.
К 1910 г. Было показано пагубное действие радиации на эмбриогенез.
В 1911 г. Опубликована Лондоном первая в мире монография по радиобиологии “Радий в биологии и медицине”.
И так, в начале 20-ого века начато интенсивное накопление качественного экспериментального материала по действию радиации на живые объекты.
В 1922 г. Дессауэр предложил первую теорию радиобиологического эффекта, которая была развита Циммером, Ли, Тимофеевым-Ресовским и др. и нашла свое отражение в теории попадания, теории мишени в последующих десятилетиях.
В 1925 г. Надсон и Филиппов в опытах на дрожжах показал поражение генетических структур клети, передающееся по наследству. Но нобелевскую премию в 1945 г. за открытие передачи по наследству радиационных дефектов в клетке получил Меллер, установивший радиационный мутагенез на дрозофилах – традиционном объекте исследований в этой области.
Все эти сведения в последующие годы многократно проверялись и были подтверждены. Опасное для жизни радиационное воздействие потребовало разработки методов дозиметрии излучений, методов защиты людей (исследователей, рабочих) от радиации в высоких дозах. Характерен такой факт, свидетельствующий об эффективности разрабатываемых мер по радиационной защите. В 1936 г. в Гамбурге напротив рентгеновского института поставили памятник радиологам и рентгенологам, физикам, техникам, химикам, медикам, погибшим от лучевой патологии. В списках сотни имен. В последующие 20 лет, когда исследования в этой области многократно расширились, а число людей, работающих в этой области, колоссально возросло, смертность последних возросла только в 2 раза. После бомбардировок американцами 6 и 9 августа 1945 г. японских городов Хиросимы и Нагасаки, когда только в Хиросиме сразу погибло 78 000 и были ранены и облучены 164 000 человек, т.е. когда радиационному воздействию подверглось огромное количество людей, резко возрос объем и уровень исследований в области радиологии, радиобиологии и радиационной защиты (или безопасности). Изучены различные аспекты действия излучений на биообъекты. Возникают новые направления науки, такие как радиационная медицина, радиационная генетика, молекулярная радиобиология, радиационная биофизика, радиационная химия, радиоэкология, радиационная безопасность.
К сожалению, этому способствовало не только развитие атомной энергетики, использование радиационно–физических методов в медицине, промышленности и сельском хозяйстве, но и гонка вооружений с накоплением ядерных зарядов, испытанием атомных и водородных бомб. Международному сообществу удалось добиться прекращения таких испытаний, однако остается актуальной проблема нераспространения технологий по производству ядерного оружия. Остается актуальной и проблема обеспечения радиационной безопасности людей.
Стандартный курс лекций МАГАТЭ по радиационной защите в
Стандартный курс лекций МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии Радиационная защита в диагностике и интервенционной радиологии Л 0. Принципы радиационной защиты и обоснование курса IAEA International Atomic Energy Agency
Введение • Сущность и необходимость радиационной защиты и гарантия качества в диагностике и интервенционной радиологии • Обзор вклада различных источников излучения и принципы радиационной защиты • Специфика радиационного облучения в медицине. IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 2
Есть ли РАДИАЦИЯ В этой комнате? IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 3
Радиация вокруг нас Естественная радиация: космическое излучение, радиация внутри нас, в пище, питьевой воде, нашем доме, газонах, строительном материале и т. д. Человеческое тело: K-40, Ra-226, Ra-228 например, человек 70 кг 140 г of K 140 x 0, 012%= 0, 0168 г of K-40 0, 1 мк. Ки of K-40 28, 000 фотонов эмитированных в минуту (T 1/2 K-40 = 1, 3 миллиардов лет) IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 4
Оценка содержания К-40 в теле без жира • Вес тела = жир + масса тела без жира • K-40 относится только к массе тела без жира • Оценка производится с помощью измерений на счётчике излучения человека IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 5
Радиация вокруг нас Земля: 1 м верхнего слоя сада, площадью 0, 4 га =1200 кг of K из которого K-40 =1, 28 кг = 3, 6 кг Th + 1 кг Ur мк. Гр/год Нью Дели 700 Бангалор 825 Бомбей 424 Керала 4000 (на узкой полосе побережья) IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 6
Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 7
Радиация вокруг нас Пища Уровень радиоактивности (Бк/кг) Суточное Потребление (г/д) 150 270 60 Рис Пшеница Бобовые Ra-226 Th-228 Pb-210 K-40 0, 126 0, 296 0, 233 0, 267 0, 270 0, 093 0, 133 0, 115 62, 4 142, 2 397, 0 Другие овощи 70 0, 126 0, 167 -- 135, 2 Листовые овощи 15 0, 267 0, 326 -- 89, 1 Молоко 90 -- -- -- 38, 1 1370 0, 067 0, 089 0, 063 65, 0 Комплексный рацион IAEA Эквивалентная доза = 0, 315 м. Зв/год. Суммарная доза от природных источников = 1, 0 to 3, 0 м. Зв/год Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 8
Радиация из природных источников • Обычно 1 -3 м. Зв/год • При высоком радиационном фоне 3 -13 м. Зв/год IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 9
Нужна ли нам Радиационная защита? IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 10
Пьём горячий кофе Дополнительная температура = 60º - 37º = 23º 1 глоток = 3 мл 3 x 23 = 69 калорий IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 11
Смертельная доза = 4 Гр тге. Рен ие овск н учи л LD 50/60 = 4 Гр Для человека с массой тела 70 кг Адсорбируемая энергия = 4 x 70 = 280 Дж = 280/418= 67 калорий = 1 глоток IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 12
Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 13
IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 14
Итак, радиационная защита нам нужна IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 15
Радиация Вокруг нас 1 -3 м. Зв Может убить 4000 м. Зв Где остановиться, где порог безопасности? Что можно ожидать от радиации? IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 16
Что может сделать радиация? Смерть Рак Ожог кожи Катаракта Бесплодие Генетические эффекты IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 17
Могут ли Рентгеновские лучи Стать причиной смерти ? IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 18
Эффект Детерминированный эффект Рак Генетический эффект Вероятность доза Доза катаракта бесплодие раздражение кожи выпадение волос 500 м. Зв катаракта 150 м. Зв стерилизация ( временно - мужчины) 2500 м. Зв стериализация яичников IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 19
Цели радиационной защиты • ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ детерминированного эффекта • ОГРАНИЧЕНИЕ вероятности стохастического эффекта КАК? До какой степени? IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 20
ПРИНЦИП Оптимизации До какой степени ОПТИМИЗИРОВАТЬ? Излишняя ОПТИМИ ………… ЗАЦИЯ IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 21
Характеристики некоторых эпидемиологических исследований рака вызываемого радиацией Пожизненное исследование сост. здоровья японцев после атомной атаки Параметр (Shimizu et al) Население 75991 (с дозами DS 86) Период Облучения Исследование Пациенты иммобилиза. Массачусетса ционного с туберкулёзом, спондилита выявленным после флюороскопии (Weiss et al) (Boice et al) 14109 2573 5 -55 лет Диапазон: (a) возраст Любой при облучении (b) пол Равное количество мужчин и женщин (с) этничес. Японцы кая группа Условия облучения Война IAEA До и после 50 лет (в среднем 25, 2 лет) Любой 15 лет Дети в Израиле со стригущим лишаем после облучения черепа (Ron et al) 10834 Национальный реестр работников радиационной сферы в Великобритании (Kendall et al) 95217 До и после 50 лет До 32 лет До 40 лет (в среднем 30 лет) (в среднем 26 лет) До 15 и более 40 0 -15 лет 83, 5% муж- Женщины чин Запад (Северная (Великобрит. ) Америка) 18 -64 years Равное количествo 92% мужчин и женщин Африка и Азия Запад (Великобрит. ) Медицинская терапия не диагностика терапия не связанная с в радиационную защиту в рентгенодиагностике связанная с Введение раком Работа по профессии 22
Характеристики некоторых эпидемиологических исследований рака вызываемого радиацией (прод. ) Продолжительность жизни японцев после атомной атаки Параметр (Shimizu et al) Исследование Пациенты иммобилиза. Массачусетса ционного с туберкулёзом, спондилита выявленным после флюороскопии (Weiss et al) (Boice et al) Дети в Израиле со стригущим лишаем после облучения черепа (Ron et al) Облучённые Органы Любые (в основном вблизи позвоночника) В основном мозг, спинной мозг, щитовидная железа, кожа и грудь Любые В основном грудная железа и лёгкие Возможность Дозы для орга- Средние дозы Дозы для оргаоценки нов: индивиду- на органы: инд. нов: индивидудозы ально только для крас- ально ного костного мозга Диапазон В основном доз 0 -4 Гр 0 -20 Гр 0 -3 Гр Диапазон Верхний доз качество IAEA В осн. низ-ЛПЭ Радиации (низко-эфф. ) Национальный реестр работников радиационной сферы в Великобритании (Kendall et al) Любые Дозы для гол. мозга, Индивидуальные щитовидной железы и для всего тела от кожи: индивидуально внешней радиации Мозг: 0 -6 Гр В основном 0 -0, 5 Зв (средняя 1. 5 Гр) (средняя 0, 034) Щитовидная щелеза: 0 -0, 5 Гр (ср. 0, 09 Гр) Верхний, разби. Нижний тый на фракции Низ-ЛПЭ Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике Низ-ЛПЭ (низко-эфф. ) В осн. Низ-ЛПЭ (низко-эфф. ) 23
Допустимые дозы (ICRP 60) Персонал Эффективная Население 20 м. Зв/год в среднем* более 5 лет 1 м. Зв/год Годовая эквивалентная доза облучения • Хрусталик глаза • Кожа • Кисти рук/ступни ног 150 м. Зв 500 м. Зв 15 м. Зв 50 м. Зв • * При условии, что доза в любом году > 30 м. Зв (AERB) и • =50 м. Зв (МКРЗ) • Пределы дозы: 1931 = 500 м. Зв , 1947=150 м. Зв, 1977=50 м. Зв и в 1990=20 м. Зв IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 24
Изменения предельных доз (ICRP) (Безопасные уровни) м. Зв IAEA Год Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 25
ЧТО ЛЕЖИТ В ОСНОВЕ ПРЕДЕЛОВ ДОЗЫ? IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 26
Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 27
ПОЧЕМУ ПРЕДЕЛЫ ДОЗ ВСЁ ВРЕМЯ СНИЖАЛИСЬ? IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 28
ПРИНЦИПЫ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 29
1. Обоснование практики 2. Оптимизация защиты посредством снижения облучения до разумно достижимых уровней 3. Пределы доз для персонала IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 30
КАК ПРИМЕНИТЬ ЭТИ ПРИНЦИПЫ В РЕНТГЕНОДИАГНОСТИКЕ? IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 31
РЕНТГЕНОГРАФИЯ Как долго работают с радиацией? IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 32
Время облучения Объём работы=100 облучений/день Cx. R = 50 x 50 мс = 2500 = 2, 5 с LS = 50 x 800 мс = 40000=40 с Общее время = 45 с/день Не более чем 1 мин/день IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 33
Доза облучения персонала Предельно допустимая доза ICRP = 20 м. Зв/год При рентгенографии 0. 1 м. Зв/год т. е. 1/200 предельно допустимой дозы IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 34
Дозы облучения при рентгенодиагностике. (как кратное от дозы при снимках грудной клетки) Относительная доза м. Зв. 05 0. 15 0. 49 0. 92 1. 0 1. 22 1. 4 1. 5 1. 7 2. 15 2. 59 3. 0 3. 61 3. 67 3. 8 4. 0 4. 36 6. 0 6. 8 7. 13 7. 69 9. 0 Рука, голова, лодыжка и ступня(1) Голова и шея(3) КТ головы(10) Грудной отдел позвоночника(18) Маммография, цистография(20) Таз (24) Живот, верхнее и нижнее бедро(28) Иссл. Пищевода с Ba (30) Малый таз у женщин(34) Пояснично-крестцовая область (43) Диагностика желчных протоков 52) Поясничный отдел спинного мозга (60) КТ нижней части живота мужчины (72) КТ верхней части живота 73) ЖКТ с Ba контрастом(76) Ангиография головы и периферических Урография сосудов (80) (87) Aнгиография брюшной полости(120) КТ грудной клетки(136) КТ малого таза у женщин (142) Ва клизма(154) Лимфоузлы (180) 0 IAEA 50 100 150 Количество снимков грудной клетки Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 200 35
ВОЗМОЖНЫ ЛИ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ РЕНТГЕНОГРАФИИ? Для персонала, для пациентов. . ? ? IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 36
Радиография Риск Персонал Пациент Насел. Смерти Ожога кожи Бесплодия Катаракты Рака Генетического эффекта × × × × М М М: Маловероятно IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 37
ФЛЮОРОСКОПИЯ И КТ IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 38
Флюороскопия Исследования с Ва: 3 -6 мин/пац. x 8 пациентов/день =40 мин /день АНГИОГРАФИЯ • Диагностика = 50 мин/день • Терапия = 2 -5 час/день КT = 10 -45 мин/день IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 39
Флюороскопия (без ангио) Риск Персонал Пациент Насел. Смерти Ожога кожи Бесплодия Катаракты Рака Генетического эффекта × × × × М М М: Маловероятно IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 40
Резюме 1. Радиация вокруг нас 2. Радиация, которая может быть 3. 4. 5. 6. смертельной Радиационные эффекты Допустимые дозы Принципы защиты Применение принципов защиты в рентгенодиагностике IAEA Введение в радиационную защиту в рентгенодиагностике 41
