Ионизирующее излучение и радиоактивность

Ионизирующее излучение и радиоактивность

Ионизирующее излучение – поток заряженных или нейтральных частиц и
квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество
приводит к ионизации и возбуждению атомов или молекул среды.

Все ионизирующие излучения по своей природе делятся на фотонные и
корпускулярные. К фотонному ионизирующему излучению относятся
гамма-излучение, возникающее при изменении энергетического состояния
атомных ядер или аннигиляции частиц, тормозное излучение, возникающее
при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц,
характеристическое излучение с дискретным энергетическим спектром,
возникающее при изменении энергетического состояния электронов атома и
рентгеновское излучение, состоящее из тормозного и/или
характеристического излучений. К корпускулярному ионизирующему излучению
относят альфа-излучение, электронное, протонное, нейтронное и мезонное
излучения. Корпускулярное излучение, состоящее из потока заряженных
частиц (альфа-, бета-частиц, протонов, электронов), кинетическая энергия
которых достаточна для ионизации атомов при столкновении, относится к
классу непосредственно ионизирующего излучения. Нейтроны и другие
элементарные частицы непосредственно не производят ионизацию, но в
процессе взаимодействия со средой высвобождают заряженные частицы
(электроны, протоны), способные ионизировать атомы и молекулы среды,
через которую проходят. Соответственно, корпускулярное излучение,
состоящее из потока незаряженных частиц, называют косвенно ионизирующим
излучением.

Источником ионизирующего излучения называют объект, содержащий
радиоактивный материал, или техническое устройство, испускающее или
способное (при определенных условиях) испускать ионизирующее излучение.

Классификация источников излучения. Современные ядерно-технические
установки обычно представляют собой сложные источники излучений.
Например, источниками излучений действующего ядерного реактора, кроме
активной зоны, являются система охлаждения, конструкционные материалы,
оборудование и др. Поле излучения таких реальных сложных источников
обычно представляется как суперпозиция полей излучения отдельных, более
элементарных источников.

Любой источник излучения характеризуется:

Видом излучения – основное внимание уделяется наиболее часто
встречающимся на практике источникам (-излучения, нейтронов, (-, (+-,
(–частиц.

Геометрией источника (формой и размерами) – геометрически источники
могут быть точечными и протяженными. Протяженные источники представляют
суперпозицию точечных источников и могут быть линейными, поверхностными
или объемными с ограниченными, полубесконечными или бесконечными
размерами. Физически точечным можно считать такой источник, максимальные
размеры которого много меньше расстояния до точки детектирования и длины
свободного пробега в материале источника (ослаблением излучения в
источнике можно пренебречь). Поверхностные источники имеют толщину много
меньшую, чем расстояние до точки детектирования и длина свободного
пробега в материале источника. В объемном источнике излучатели
распределены в трехмерной области пространства.

Мощностью и ее распределением по источнику – источники излучения
наиболее часто распределяются по протяженному излучателю равномерно,
экспоненциально, линейно или по косинусоидальному закону.

Энергетическим составом – энергетический спектр источников может быть
моноэнергетическим (испускаются частицы одной фиксированной энергии),
дискретным (испускаются моноэнергетические частицы нескольких энергий)
или непрерывным (испускаются частицы разных энергий в пределах
некоторого энергетического диапазона).

Угловым распределением излучения – среди многообразия угловых
распределений излучений источников для решения большинства практических
задач достаточно рассматривать следующие: изотропное, косинусоидальное,
мононаправленное. Иногда встречаются угловые распределения, которые
можно записать в виде комбинаций изотропных и косинусоидальных угловых
распределений излучений.

(На практике источники встречаются в неограниченном многообразии
указанных характеристик.)

Гамма-лучи, альфа- и бета-частицы обладают различной проникающей
способностью. Пробег альфа-частицы в воздухе не превышает нескольких
сантиметров; бета-частицы могут пройти в воздухе несколько метров, а
гамма-кванты – десятки, сотни метров. При внешнем облучении человека
альфа-частицы полностью задерживаются поверхностным слоем кожи;
бета-частицы не могут проникнуть в глубь человеческого организма больше,
чем на несколько миллиметров; гамма-кванты способны вызвать облучение
всего тела.

Клинические аспекты действия малых доз ионизирующего излучения на
человека

Нарушение здоровья тесно связано с ростом числа общесоматических
заболеваний. Пусть здоровье – это состояние организма, которое можно
охарактеризовать соответствующими уровнями физических и умственных
способностей, а также возможностями приспособления к меняющимся условиям
работы и жизни. В этом случае в понятие «нарушение здоровья» входит
снижение функциональных способностей организма. Для оценки нарушения
здоровья, а вместе с этим и для прогноза роста заболеваний, применяют
критерии изменения гематологических, биохимических и морфологических
параметров организма, которые имеют количественные лабораторные оценки,
и эти изменения могут быть результатом неблагоприятного воздействия
факторов на различные физиологические системы.

Рассмотрим клинические проявления, которые возникают у практически
здорового человека при действии малых доз ионизирующего излучения на
примере медицинских и дозиметрических исследований заболеваемости
ликвидаторов аварии на ЧАЭС по данным Российского государственного
медико-дозиметрического регистра.

Таблица 2. Показатели заболеваемости на 100 тыс. человек в 1993 году по
основным классам болезней среди ликвидаторов различных дозовых групп и
населения России в целом

PRIVATE

России Ликвидаторы

0 – 5 сГр 5 – 20 сГр Более 20сГр

Болезни эндокринной системы 327 5170 6120* 6075*

Болезни крови и кроветворных органов 94 213 354* 450*

Психические расстройства 599 5178 5490 5472

Болезни органов кровообращения 1472 5287 6090* 6648**

Болезни органов пищеварения 2535 9106 9743 9515

Примечания:

* – показатели, достоверно отличающиеся от соответствующих показателей в
дозовой группе 0 – 5 сГр;

** – те же различия с дозовой группой 5 – 20 сГр.

В таблице представлены показатели заболеваемости на 100 тыс. человек в
1993 г. по основным классам болезней среди ликвидаторов различных
дозовых групп и населения России в целом. Из данных таблицы видно, что
показатели заболеваемости среди ликвидаторов превышают таковые для
населения России. Рост заболеваемости (сумма заболеваний по классам
болезней) по группам ликвидаторов составляет соответственно 20; 22,8 и
23,2 %. Эффективная доза Dэф рассчитывалась из предположения, что
ликвидаторы на ЧАЭС подвергались равномерному облучению в течение трех –
шести месяцев. Мы считаем, что столь высокий рост заболеваний
объясняется тем, что уровень, полнота и качество диспансеризации
ликвидаторов значительно отличаются от общероссийской практики. Поэтому
группу, получившую дозу 0 – 5 сГр (Dэф ( 2 сГр), мы принимаем в качестве
контрольной группы сравнения. Из данных таблицы следует, что во второй и
третьей группе имеет место достоверный рост заболеваний примерно на 3 %.
Этим группам с дозой облучения 20 – 35 сГр Dэф соответствует 7 – 11 сГр,
то есть у части лиц она несколько превышала условный порог (Dэф=8 сГр).
Нарушение здоровья есть нестохастический эффект. При достижении
пороговой дозы он выявляется у части лиц (до 5 %). На этом основании мы
принимаем Dэф=8 сГр за порог нарушения здоровья.

  Имеющиеся в литературе клинические данные об изменениях в основных
регуляторных системах организма при действии ионизирующего излучения в
дозах, не вызывающих острую или хроническую лучевую болезнь, указывают
на то, что функциональные изменения деятельности основных
физиологических систем чаще всего носят полисиндромный характер. Это
проявляется в первичных функциональных отклонениях на уровне многих
физиологических систем организма, развитию донозологических состояний,
переходящих с ростом дозы к клинической патологии. Как показывает анализ
заболеваемости ликвидаторов аварии на ЧАЭС, при дозах более 5 сГр через
четыре года имеет место достоверный рост заболеваний по следующим
классам болезней: болезни нервной системы, психические расстройства,
болезни крови и кроветворных органов, болезни органов пищеварения. По
другим классам болезней различия в показателях заболеваемости не
выявлены.

  Рассмотрим данные о состоянии различных систем организма у лиц,
подвергшихся облучению в малых дозах, и на этой основе попытаемся
установить, к каким клиническим последствиям приводит облучение в
установленных выше диапазонах дозы.

  В структуре неврологической заболеваемости особое место занимает
синдром вегетативной дистонии. Стойкие и выраженные нарушений
вегетативной регуляции выявлены при дозе внешнего облучения выше 25 – 50
сГр. Психологические и психосоциальные скрининговые исследования больших
контингентов пострадавших вследствие аварии на ЧАЭС выявили
универсальную реакцию в виде повышения тревожности как устойчивой
личностной черты, характерной для состояния стресса со всеми его тремя
компонентами: соматическим, эмоционально-волевым, поведенческим. При
этом отмечается ускорение перехода психофизиологических расстройств в
стойкие психосоматические у 30 % обследованных. Анализ клинических
данных обследованных лиц с установленными дозовыми нагрузками
показывает, что при облучении в диапазоне дозы от 5 – 15 сГр до 25 – 50
сГр психофизиологические и психологические изменения можно рассматривать
как функциональный или рефлекторный ответ нервной системы в виде
неспецифической ориентировочной реакции при восприятии облучения как
раздражителя. При больших дозовых нагрузках (от 60 до 100 – 200 сГр)
физиологическая реакция трансформируется в реакцию повреждения.
Наблюдаемую реакцию нервной системы на ионизирующее излучение можно
оценить как дизрегуляторный синдром, который в свою очередь модифицирует
клиническое течение ранее существовавшей патологии, способствует более
торпидному ее течению и снижает в ряде случае эффективность терапии.

  Гематологический мониторинг показывает, что признаки функциональной
дезорганизации в системе гомеостаза и морфофункциональных свойств клеток
крови выявляются при воздействии ионизирующего излучения в дозе порядка
5 – 30 сГр. Такого рода изменения по отношению к контрольной группе
находятся в пределах физиологических колебаний и нормализуются в течение
шести месяцев. При исследовании периферической крови лиц, работавших в
30 км зоне ЧАЭС, в 11 % случаев выявлена преходящая и стойкая лейкопения
при поглощенной дозе порядка 36 – 72 сГр. Изучение состояния здоровья
этих лиц позволяет выделить их в группу риска развития гематологических
заболеваний. Изучение особенностей течения острой лучевой болезни
пострадавших с относительно равномерным облучением показало, что при
дозе около 1 Гр постлучевая динамика клеток крови выражена минимально.
Острая лучевая болезнь (ОЛБ) первой степени тяжести (доза облучения 1 –
2 Гр) характеризовалась только клинико-лабораторными находками и
умеренными астеническими последствиями. Однако необходимо отметить, что
при ретроспективном анализе гематологических показателей (по факту
волнообразного снижения нейтрофилов и тромбоцитов) выявлена группа
пострадавших с зарегистрированной дозой 50 – 75 сГр. Однако избыточная
заболеваемость болезнями крови и кроветворных органов у профессионалов –
ликвидаторов аварии на ЧАЭС не была выявлена.

  Результаты многолетнего изучения иммунитета у населения Южного Урала,
подвергшегося облучению в дозе 10 – 85 сГр (средние значения), указывают
на изменения в иммунной системе. Через два – четыре года наблюдалось
угнетение фагоцитарной активности нейтрофилов крови, снижение содержания
лизоцима в слюне, незначительное нарушение продукции антител. Через
пять-шесть лет изменения показателей факторов естественного иммунитета
были менее выраженными. Однако при функциональных нагрузочных пробах
выявилось снижение резервной возможности иммунной системы, которое
сохранялось в течение 20 лет.

  Сопоставляя лабораторные показатели и клинические проявления, можно
применить разработанные дозовые критерии для оценки изменений
интегрального показателя – нарушения здоровья, то есть для прогноза
возникновения ряда общесоматических заболеваний при действии
ионизирующего излучения в малых дозах.

  На практике достаточно сложно определить порог вредного действия, так
как трудно провести различия между физиологическими колебаниями,
физиологическими процессами адаптации и патологическими процессами. Так
наряду с клинико-эпидемиологическими данными, указывающими на рост
общесоматических заболеваний при действии малых доз, имеют место
исследования, по данным которых рост заболеваемости не был выявлен. В
частности, данные за 1979 – 1988 гг. о влиянии радиационного фактора
риска на распространенность ишемических и геморрагических инсультов в
зоне предприятий атомной промышленности и работников предприятия,
которые подвергались воздействию внешнего гамма-облучения со средней
суммарной дозой 62 – 81 сГр за 16,9 – 23,5 лет указывают, что эти
показатели не превышают таковые по другим регионам страны. По расчетным
оценкам Dэф для профессиональных работников составляла 9,5 – 11,5 сГр.
Заболеваемость с временной утратой трудоспособности (ВУТ) при
неврологических проявлениях остеохондроза не превышала таковую среди лиц
контрольной группы других производств, не имеющих контактов с
ионизирующим излучением. Данные по персоналу атомных реакторов,
облучавшемуся в большой дозе (годовая доза составляла 100 сГр и более,
266 сГр за 5 лет; частота заболеваемости хронической лучевой болезни 0,5
% в год), указывают на то, что после прекращения контакта с радиационным
фактором показатели морфологического состава периферической крови
восстанавливались до исходного уровня в течение 5 – 10 лет.

Анализируя данные, приведенные выше, можно предложить следующие дозовые
критерии для ранжирования состояния организма по гематологическим,
иммунологическим и биохимическим показателям. Уровень воздействия с
эффективной дозой, равной 2 – 8 сГр, характеризуется изменениями, не
указывающими на нарушение здоровья. Можно считать, что вклад
радиационного фактора в рост общесоматических заболеваний в данном
диапазоне дозы практически не значим. Уровень воздействия с эффективной
дозой, равной 8 – 30 сГр, характеризуется изменениями показателей
перечисленных систем, которые значимо отличаются от контроля или от
исходных значений, выявляются общепринятыми лабораторными методами
исследования, но лежат в пределах физиологической нормы. В этих условиях
воздействия активно работают компенсаторные механизмы. При этом имеют
место скрытые нарушения, выявляемые, в частности, при помощи
функциональных и экстремальных нагрузок. Такой сдвиг может быть
неблагоприятным. Таким образом, эффективная доза, равная 8 сГр, является
пороговой, начиная с которой могут иметь место случаи, указывающие на
нарушение здоровья. При дополнительном воздействии других
неблагоприятных факторов существует вероятность роста общесоматических
заболеваний. Радиационный фактор выступает лишь как одно из условий
этого роста. Уровень воздействия с эффективной дозой, равной 30 – 60
сГр, характеризуется изменениями в кроветворной, иммунной и
нейроэндокринной системах, которые достоверно (р

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter