Главная Обратная связь

Дисциплины:






Штатная работа ядерных станций

Взаимодействие излучения с веществом

1. Взаимодействие заряженных частиц с веществом

а) потери на ионизационном возбудителе;

б) потери на тормозное излучение;

в) потери на излучение Вавилова-Черенкова:

R – глубина или проникновение

для тяжелых частиц

Формула бета-Блока

– идеальные радиационные потери ( в единицах заряда ē).

, где V- скорость света в вакууме 2,99*103

he – ρ ē в веществе (электронная плотность)

средняя потенциальная мощность: I=13,5 Эв. Z

Пробеги α-частиц

Энергия α-частиц (МЭв)
Воздух, см 2,5 4,6 7,4 10,6
Биологическая ткань (мкм)
Al, мкм

Пробеги β-частиц

Энергия (МЭв) 0,05 0,5
воздух 4,1 2*103 1,7*104 6,3*104
вода 4,7*10-3 0,19 2,6
Al 2*10-3 0,056 0,96 4,3 8,6
Pb 5*10-4 0,02 0,30 1,25 2,5

 

Классификация n по E

E Тип n
<0,05 эВ тепловые (5800К)
0,05эВ-1кэВ медленные
>1кэВ быстрые

 

n+He3 → H3 +p+0,76 мэВ

n+N14 → C14 +p+0,63 мэВ

n+Li6 → H3 +α+4,76 мэВ

n+B10 → Li7 +α+2,79 мэВ

I(x)=I0e-Nσx= e-Σx

σ – полное сечение

- длина свободного пробега нейтрона в веществе.

[σ]=M2

[N]=M-3

Nσ=M-1

Σ=Nσ

Материал E En=4мэВ E En=15мэВ
пресс (????) 6,3 15,2
Al 14,1 15,9
Pb 15,0 15,5

 

Плотность потока n на S. R от точечного источника.

Защита от n – бетон.

Взаимодействие рентгеновского и ??? излучения с веществом

3 процесса.

Взаимодействие с телом и тканью.

h=6,6*10-34 Дж*с

c = 2,99*106 м/с

1. Фотоэффект

ρ – плотность вещества поглотителя.

2. Комптон-эффект (?????)

3. Эффект рождение пар е+, е-

Диаграмма Р. Фейнмана

для Z=5-6

h=3

Комптон-эффект (?????)

Для Z=11-12

h=2,8

Ex>>2moc2 x=βNZ2

I(x)=Ioe-μx

μ=τ+σ+x

Класс Вид Облучение (Гр; Рад) Эффект
простейшие амебы 103; 105 ДЛ50
ракообразные дафнии 65; 6500 ДЛ100
рыбы карась 13-15; 1300-1500 ДЛ50/30
земноводные лягушки 6-7; 600-700 ДЛ50/30
птицы куры 6-8; 600-800
млекопитающие морские свинки 3-3,5; 300-350
обезьяны 4,5-5,5; 450-550
человек 4-5; 400-500



Область применения радиационных технологий Используемые дозы облучения
1. Уничтожение патогенов (стафилококки, сальмонеллы. В мясе, рыбе, птице. 3-4 кГр
2. Дезинфекция зерновых (убивает насекомых) 1-2 кГр
3. Очистка трав, специй и сухих овощей 1-3 кГр
4. Для дезинфекции медицинского инструмента ≈10 рентген

Облучение любого пищевого продукта в общей дозе до 10 кГр не представляет такой опасности и не несет никаких проблем в отношении пищевой ценности.

10 кГр =10

1Гр=88рентген≈100рентген

Элемент Заряд Z % отк по веществу
мягкая ткань кость
Водород 1 10,2 6,4
Углерод 6 12,3 27,8
Азот 7 3,5 2,7
Кислород 8 73 41

Na, Mg, P, S, Ca – тоже присутствуют, но их менее 1% каждого.

Ca –в костях ≈14,7%

K и Na только в мягких тканях.

Два процесса лежат в основе биологического действия излучения.

1 процесс – процесс ионизации атомов

2 процесс – процесс возбуждения атомов (под действием излучения).

Количество поглощенной энергии (доза)-мера действия.

Первые 3 фазы – быстрое изменение.

Два – медленная фаза (молекулярных химические изменения переходят в нарушение в клетках →затем нарушение в органах и в организме в целом).

Первая – физическая фаза.

Время пролета через клетку излучения ( 10-13 – 10-14 с)

Вторая – химико-физическая. Длительность 10-10 с.

Образуются свободные радикалы, которые взаимодействуют с тканью и дают начало вторичным распадам.

Третья – химическая фаза. Длительность 10-6 с. Образовавшиеся радикалы вступают в реакцию с органическими молекулами клеток, что приводит к изменению биологических свойств молекул. Эти три фазы определяют дальнейшее развитие лучевого поражения.

Четвертая – Биологическая. Химическое изменения преобразуются в клеточные изменения. Ядро клетки наиболее чувствительно к излучению +повреждается ДНК.

В результате облученная клетка либо погибает либо становится неполноценной в функциональном отношении. Это ведет к болезням. Время четвертой фазы – может растянуться на годы.

Фазы Физическая Химико-физическая Химическая Биологическая
τ 10-13 – 10-14 с 10-10 с 10-6 с 1 суток- 50 лет

Радиолиз

H2O +hν →H+OH+ē… →OH+OH+ +O2

Эффекты воздействия на организм

1. Детерминированное – клинические значимые, которые проявляются в виде явной патологии (лучевая болезнь). При действии сравнительно больших доз ( 20рентген) →пороговый характер, линейная зависимость от дозы.

2. Стохастические (вероятностные) – эффекты без порога. Реализация возможна при любой величине воздействия. Возникновение генетических повреждений.

Трудности исследований

1. латентность (скрытость) процесса;

2. выделение из общих причин радиологического фактора;

3. сравнительно небольшой размер выборки (небольшая статистика);

4. отсутствие адекватного контроля за заболеваниями;

5. недоучет посторонних воздействий, не связанных с облучением;

6. неадекватная дозиметрия (часто post-облучительная дозиметрия);

7. влияние сопутствующих факторов (прежде всего экономические и социальные).

Зависимость

а)линейная - y=aα→ величина фазы. а – константа; у – частота избыточных раковых заболеваний.

б) линейно-квадратичная - y=a2x2

в)квадратичная - y=a3x +a4x2

г)пороговая.

Модель абсолютного риска (аддитивная модель) – риск избыточных излучений не зависящее от естественной частоты данного вида злокачественных заболеваний. Абсолютный риск – число избыточных случаев заболеваний на 1млн человек на Зиверт или на Грей. Возраст не критичен.

Модель относительного риска (мультипликативная) – имеется синергетический эффект. Избыточный канцерогенный риск по окончанию латентного периода считается в виде отношения (как доля величины риска спонтанного и радиогенной в данной конкретной популяции).

Номинальный коэффициент риска

1. Для всего населения:

- смертельные 5*10-2 (Зв-1)

- не смертельные 1*10-2 (Зв-1)

- наследуемый эффект 1,0*10-2 (Зв-1)

2. Взрослые работающие:

- 4,0*10-2 (Зв-1)

- 0,8*10-2 (Зв-1)

- наследуемый эффект 1,0*10-2 (Зв-1).

Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ).

Аналитическая формулировка модели риска (ООН)

– риск смерти на протяжении всей жизни, если облучение имело место в возрасте a0.

– дополнительная смертность при облучении D в возрасте a.

- вероятность дожить до возраста a у лица, оставшегося в живых в возрасте a0 с учетом риска умереть от радиационного рака или любой другой причины.

а) аддитивная модель: - показатель абсолютной дополнительной смерти.

L – минимальный математический период;

P – период устойчивого риска (период, после воздействия которого происходят дополнительное заболевание при сохранении риска на том же уровне).

б) мультипликативная модель , где K(D) - дополнительный относительный риск на 1 Зв облучения; C(a) – естественная смертность от рака данного органа в обследуемой группе/популяции.

Методика для практической оценки риска

1) λ0 - число заболеваний этой природы в год на 100000человек (показатель фоновой, спонтанной заболеваемости);

2) λR - увеличение на дополнительную величину.

λ=λ0R

Зависит от возраста и пола, дозы и возраста на момент облучения ( g(a0)).

3) λ=λ0+EAR (EAR – избыточный абсолютный риск).

4) λ=λ0*(1+EAR).

5) Величина атрибутивного риска

6) ERR (D, g) = a*D*exp(b(g-30))

b – величина, которая характеризует тип солидного(???) заболевания ( зависит от пола).

Методика ФАО для оценки индивидуального дозы для продуктов питания.

- критический уровень ФАО (Бк/кг);

- индивидуальная доза от продукта питания (годовая).

Е –[mZr - милизиверт];

М(А) – годовое потребление продуктов питания [кг];

М(А)=550 кг – взрослые;

М(А)=200 кг – дети.

– дозовый R [mZr] для данного возраста и изотопа.

IPF – R импорта к своей продукции в потреблении продуктов питания.

Схемы радиоактивного распада

Cs137 T=30?167(13) лет

55Cs13756Ba137 + ē + y

n0 1p+1 + e-1 + 0y0





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...