Защита от ионизирующих излучений

   Ионизирующее излучение вызывает поломку хромосом (хромосомные аберрации), за которыми происходит соединение разорванных концов в новые сочетания. Это и приводит к изменению генного аппарата и образованию дочерних клеток, неодинаковых с исходными. Если стойкие хромосомные аберрации происходят в половых клетках, то это ведет к мутациям, т.е. появлению у облученных особей потомства с другими признаками. Мутации полезны, если они приводят к повышению жизнестойкости организма, и вредны, если проявляются в виде различных врожденных пороков. Практика показывает, что при действии ионизирующих излучений вероятность возникновения полезных мутаций мала.

  Однако  в любой клетке обнаружены непрерывно действующие процессы исправления химических повреждений в молекулах ДНК. Оказалось также, что ДНК достаточно устойчива по отношению к разрывам, вызываемым радиацией. Необходимо произвести семь разрушений структуры ДНК, чтобы она уже не могла восстановиться, т. е. только в этом случае происходит мутация. При меньшем числе разрывов ДНК восстанавливается в прежнем виде. Это указывает на высокую прочность генов по отношению к внешним воздействиям, в том числе и ионизирующим излучениям.

  Разрушение  жизненно важных для организма молекул  возможно не только при прямом их разрушении ионизирующим излучением (теория мишени), но и при косвенном действии, когда сама молекула не поглощает непосредственно энергию излучения, а получает ее от другой молекулы (растворителя), которая первоначально поглотила эту энергию. В этом случае радиационный эффект обусловлен вторичным влиянием продуктов радиолиза (разложения) растворителя на молекулы ДНК. Этот механизм объясняется теорией радикалов. Повторяющиеся прямые попадания ионизирующих частиц в молекулу ДНК, особенно в ее чувствительные участки — гены, могут вызвать ее распад. Однако вероятность таких попаданий меньше, чем попаданий в молекулы воды, которая служит основным растворителем в клетке. Поэтому радиолиз воды, т. е. распад при действии радиации на водородный (Н) и гидроксильный (ОН) радикалы с последующим образованием молекулярного водорода и пероксида водорода, имеет первостепенное значение в радиобиологических процессах. Наличие в системе кислорода усиливает эти процессы. На основании теории радикалов главную роль в развитии биологических изменений играют ионы и радикалы, которые образуются в воде вдоль траектории движения ионизирующих частиц.

  Высокая способность радикалов вступать в химические реакции обусловливает процессы их взаимодействия с биологически важными молекулами, находящимися в непосредственной близи от них. В таких реакциях разрушаются структуры биологических веществ, а это в свою очередь приводит к изменениям биологических процессов, включая процессы образования новых клеток. 

  1.3. Последствия облучения людей ионизирующим излучением.

  Когда мутация возникает в клетке, то она распространяется на все клетки нового организма, образовавшиеся путем деления. Помимо генетических эффектов, которые могут сказываться на последующих поколениях (врожденные уродства), наблюдаются и так называемые соматические (телесные) эффекты, которые опасны не только для самого данного организма (соматическая мутация), но и его потомства. Соматическая мутация распространяется только на определенный круг клеток, образовавшихся путем обычного деления из первичной клетки, претерпевшей мутацию.

   Соматические  повреждения организма ионизирующим излучением являются результатом воздействия излучения на большой комплекс —коллективы клеток, образующих определенные ткани или органы. Радиация тормозит или даже полностью останавливает процесс деления клеток, в котором собственно и проявляется их жизнь, а достаточно сильное излучение, в конце концов убивает клетки. Разрушительное действие излучения особенно заметно проявляется в молодых тканях. Это обстоятельство используется, в частности, для защиты организма от злокачественных (например, раковых опухолей) новообразований, которые разрушаются под воздействием ионизирующих излучений значительно быстрее доброкачественных клеток. К соматическим эффектам относят локальное повреждение кожи (лучевой ожог), катаракту глаз (помутнение хрусталика), повреждение половых органов (кратковременная или постоянная стерилизация) и др.

  В отличие от соматических генетические эффекты действия радиации обнаружить трудно, так как они действуют на малое число клеток и имеют длительный скрытый период, измеряемый десятками лет после облучения. Такая опасность существует даже при очень слабом облучении, которое хотя и не разрушает клетки, но способно вызвать мутации хромосом и изменить наследственные свойства. Большинство подобных мутаций проявляется только в том случае, когда зародыш получает от обоих родителей хромосомы, поврежденные одинаковым образом. Результаты мутаций, в том числе и смертность от наследственных эффектов — так называемая генетическая смерть, наблюдались задолго до того, как люди начали строить ядерные реакторы и применять ядерное оружие. Мутации могут быть вызваны космическими лучами, а также естественным радиационным фоном Земли, на долю которого по оценкам специалистов приходится 1 % мутаций человека.

  Установлено, что не существует минимального уровня радиации, ниже которого мутации не происходит. Общее количество мутаций, вызванных ионизирующим излучением, пропорционально численности населения и средней дозе облучения. Проявление генетических эффектов мало зависит от мощности дозы, а определяется суммарной накопленной дозой независимо от того, получена она за 1 сутки или 50 лет. Полагают, что генетические эффекты не имеют дозового порога. Генетические эффекты определяются только эффективной коллективной дозой человеко-зиверты (чел-Зв), а выявление эффекта у отдельного индивидуума практически непредсказуемо.

  В отличие от генетических эффектов, которые вызываются малыми дозами радиации, соматические эффекты всегда начинаются с определенной пороговой дозы: при меньших дозах повреждения организма не происходит. Другое отличие соматических повреждений от генетических заключается в том, что организм способен со временем преодолевать последствия облучения, тогда как клеточные повреждения необратимы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 глава: Основные  принципы нормирования воздействий ионизирующих излучений и меры защиты от них.

   К основным правовым нормативам в области  радиационной безопасности относятся Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» №3-ФЗ от 09.01.96 г., Федеральный закон «О санитарно-эпиде-миологическом благополучии населения» № 52-ФЗ от 30.03.99 г., Федеральный закон «Об использовании атомной энергии» № 170-ФЗ от 21.11.95 г., а также Нормы радиационной безопасности (НРБ—99). Документ относится к категории санитарных правил ( СП 2.6.1.758 — 99),утвержден Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 2 июля 1999 года и введен в действие с 1 января 2000 года. Нормы радиационной безопасности включают в себя термины и определения, которые необходимо использовать в решении проблем радиационной безопасности. Они также устанавливают три класса нормативов: основные дозовые пределы; допустимые уровни, являющиеся производными от дозовых пределов; пределы годового поступления, объемные допустимые среднегодовые поступления, удельные активности, допустимые уровни загрязнения рабочих поверхностей и т. д.; контрольные уровни.

  Нормирование  ионизирующих излучений определяется характером воздействия ионизирующей радиации на организм человека. При этом выделяются два вида эффектов, относящихся в медицинской практике к болезням: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, аномалии развития плода и др.) и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни).

  Обеспечение радиационной безопасности определяется следующими основными принципами:

1. Принцип нормирования — непревышение допустимых пределов 
   индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирую 
   щего излучения.
2. Принцип обоснования — запрещение всех видов деятельности по 
   использованию источников ионизирующего излучения, при которых по 
   лученная для человека и общества польза не превышает риск возможного 
   вреда, причиненного дополнительным к естественному радиационному 
   фону облучения.
3. Принцип оптимизации — поддержание на возможно низком и до 
   стижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов инди 
   видуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании 
   любого источника ионизирующего излучения.

  Индивидуальный  и коллективный пожизненный риск возникновения стохастических эффектов определяется соответственно:

  Ric=SPi(E)*r*EdE, R=ric

 
 
где r,R — индивидуальный и коллективный пожизненный риск соответственно; Е — индивидуальная эффективная доза; Pi(E)dE- вероятность для i-го индивидуума получить годовую эффективную дозу от Е до Е + dE ,r — коэффициент пожизненного риска сокращения длительности периода полноценной жизни в среднем на 1 5 лет на один стохастический эффект (от смертельного рака, серьезных наследственных эффектов и несмертельного рака, приведенного по вреду к последствиям от смертельного рака), равный

для производственного  облучения:

ге  = 5,6 х 10"² 1/чел-Зв при Е <200 мЗв/год;

г_е = 1,1 х 10'¹  1/чел-Зв при Е >200 мЗв/год;

для облучения  населения:

г_е = 7,3 х 10"² 1/чел-Зв при Е <200 мЗв/год;

г_е = 1,5 х 10'¹  1/чел-Зв при Е >200 мЗв/год.

  Для целей радиационной безопасности при  облучении в течение года индивидуальный риск сокращения длительности периода полноценной жизни в результате возникновения тяжелых последствий от детерминированных эффектов консервативно принимается равным:

  Ri,Д=Pi{D,Д}

где— вероятность для i-го индивидуума быть облученным с дозой больше D при обращении с источником в течение года; Д — пороговая доза для детерминированного эффекта.

  Потенциальное облучение коллектива из N-индивидуумов оправдано, если

{(ri,Oc+ri* Oд )ct<=V-Y-P,

^где Oc — среднее сокращение длительности периода полноценной жизни. Результате возникновения стохастических эффектов, равное 1 5 лет; Oд — среднее сокращение длительности периода полноценной жизни в Результате возникновения тяжелых последствий от детерминированных объектов, равное 45 лет; с_t — денежный эквивалент потери 1 чел-года жизни населения; V— доход от производства; Р — затраты на основное производство, кроме ущерба от защиты; У — ущерб от защиты.

  НРБ—99 подчеркивают, что снижение риска  до возможно-низкого уровня (оптимизацию) следует осуществлять с учетом двух обстоятельств:

• предел риска регламентирует потенциальное облучение от всех 
  возможных источников. Поэтому для каждого источника при оптимиза 
  ции устанавливается граница риска;
• при снижении риска потенциального облучения существует мини 
  мальный уровень риска, ниже которого риск считается пренебрежимым и 
  дальнейшее снижение риска нецелесообразно.

  Предел  индивидуального риска для техногенного облучения лиц из персонала принимается 1,0 • 10"³ за 1 год, а для населения 5,0-10"⁵ за 1 год.

  Уровень пренебрежимого риска разделяет  область оптимизации риска и область безусловно приемлемого риска и составляет 10"* за 1 год.

НРБ—99 вводят следующие категории облучаемых лиц:

• персонал и лица, работающие с техногенными источниками (груп 
  па А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (груп 
  па Б);
• все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их 
  производственной деятельности дозовых пределов.

  Основные  дозовые пределы облучаемых лиц  из персонала и населения не включают в себя дозы от природных, медицинских источников ионизирующего излучении и дозу вследствие радиационных аварий. На _эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

  НРБ — 99 предусматривают, что при одновременном  воздействии источников внешнего и внутреннего облучения должно выполняться условие, чтобы отношение дозы внешнего облучения к пределу дозы и отношение годовых поступлений нуклидов к их пределам в сумме не превышали 1.

  Для женщин из персонала в возрасте до 45 лет эквивалентная доза в коже на поверхности нижней части живота не должна превышать 1 мЗв в месяц, а поступление радионуклидов в организм не должно превышать за год 1/20 предела годового поступления для персонала. При этом эквивалентная доза облучения плода за 2 месяца невыявленной беременности не превышает 1 мЗв.

  При установлении беременности женщин из персонала работодатели должны переводить их на другую работу, не связанную с излучением.

  Для студентов в возрасте до 21 года, проходящих облучение с источниками ионизирующего излучения, годовые накопленные дозы не должны превышать значений, установленных для лиц из населения.