اثر بیولوژیکی تابش ، قانون پوسیدگی رادیواکتیو است. "ارائه در فیزیک با موضوع" اثرات بیولوژیکی تابش. قانون پوسیدگی رادیواکتیو "(درجه 9). منابع تابش هستند

تابش تأثیر مخربی روی موجودات زنده دارد. تابش آلفا ، بتا ، گاما ، هنگام عبور از ماده ، می تواند آن را یونیزه کند ، یعنی الکترون ها را از اتم ها و مولکول های آن خارج کند.

یونیزه شدن - روند تشکیل یون ها از اتم ها و مولکول های خنثی.

یونیزه شدن بافتهای زنده عملکرد صحیح آنها را مختل می کند ، که منجر به اثر مخربی بر سلولهای زنده می شود.

در هر کجای دنیا ، یک فرد همیشه تحت تأثیر تابش است ، این اثر را تابش زمینه می نامند.

زمینه تابش - تابش یونیزه منشأ زمینی و فضایی. میزان قرار گرفتن در معرض اشعه در بدن به عوامل مختلفی بستگی دارد:

• انرژی تابش جذب شده
• جرم موجود زنده و مقدار انرژی به ازای هر کیلوگرم وزن آن.

دوز تابش جذب شده (د ) - انرژی تابش یونیزه کننده جذب شده توسط ماده تابش شده و محاسبه شده در واحد جرم.

جایی که E - انرژی تابش جذب شده ، متر - جرم بدن.

یک واحد اندازه گیری به نام لوئیس گری فیزیکدان انگلیسی است.

برای اندازه گیری قرار گرفتن در معرض تابش کم ، از واحد اندازه گیری خارج از سیستم - اشعه X استفاده کنید. صد رونتگن برابر است با یک خاکستری:

با همان دوز جذب شده تابش ، تأثیر آن بر موجودات زنده به نوع تابش و اندامی که در معرض این تابش است بستگی دارد.

معمول است که مقایسه می شود اثرات مختلف تابش با اشعه X یا با اشعه گاما. برای تابش آلفا ، اثر 20 برابر تابش گاما است. بازده عملکرد نوترون های سریع 10 برابر بیشتر از تابش گاما است. برای توصیف خصوصیات ضربه ، کمیتی معرفی شد که فاکتور کیفیت نامیده می شود (برای تابش آلفا 20 است ، برای نوترون های سریع - 10).

ضریب کیفیت (ک) نشان می دهد که چند برابر خطر تابش از قرار گرفتن در معرض موجود زنده این نوع تابش بیشتر از قرار گرفتن در معرض تابش گاما (اشعه γ) در همان دوزهای جذب شده است.

به منظور در نظر گرفتن عامل کیفیت ، این مفهوم معرفی شد - دوز تابش معادل (ح ) ، که برابر با محصول دوز جذب شده و ضریب کیفیت است.

یک واحد اندازه گیری به نام دانشمند سوئدی رولف ماکسیمیلیان سیورت است.

اندام های مختلف موجودات زنده حساسیت متفاوتی به تابش یونیزان دارند. برای تخمین این پارامتر ، مقدار - ضریب خطر تابش.

هنگام ارزیابی تأثیر تابش بر موجودات زنده ، مهم است که زمان عملکرد آن را در نظر بگیریم. در روند پوسیدگی رادیواکتیو ، تعداد اتمهای رادیواکتیو در یک ماده کاهش می یابد ، بنابراین ، شدت تابش کاهش می یابد. برای اینکه بتوان تعداد اتمهای رادیواکتیو باقی مانده در یک ماده را تخمین زد ، از مقداری استفاده می شود که به آن نیمه عمر گفته می شود.

نیمه عمر (تی ) - این مدت زمانی است که طی آن تعداد اولیه هسته های رادیواکتیو به طور متوسط \u200b\u200bنصف می شود. با استفاده از نیمه عمر ، معرفی شده است قانون پوسیدگی رادیواکتیو (قانون نیمه عمر) ، که نشان می دهد چند اتم ماده رادیواکتیو پس از مدت زمان پوسیدگی مشخص باقی خواهد ماند.

,

تعداد اتمهای خراب نشده کجاست؟

تعداد اولیه اتم ها.

تی - زمان گذشته؛

تی - نیمه عمر

نیمه عمر برای مواد مختلف از قبل محاسبه شده و مقادیر جداولی شناخته شده است.

دوز تابش جذب شده توسط دو لیتر آب را محاسبه کنید ، اگر به دلیل جذب این دوز آب با آن گرم می شود.

داده شده:، - ظرفیت حرارتی خاص آب (مقدار جدول).

برای پیدا کردن:د - دوز تابش

تصمیم:

تابش باعث گرم شدن آب می شود ، یعنی انرژی جذب شده آن به انرژی داخلی آب منتقل می شود. بیایید آن را به عنوان انتقال مقدار مشخصی از گرما یادداشت کنیم.

فرمول مقدار گرمای منتقل شده به آب هنگام گرم شدن:

انرژی تابش ، که به مقدار معینی از گرما تبدیل شده است ، می تواند از فرمول دوز تابش جذب شده بیان شود:

بیایید این دو عبارت (انرژی و مقدار گرما) را برابر کنیم:

از اینجا فرمول مورد نیاز برای محاسبه دوز تابش را بدست می آوریم:

پاسخ:

دوز معادل مطمئن اشعه یونیزان 15 میلی ثانیه در سال است. میزان دوز جذب شده برای اشعه γ با چه چیزی مطابقت دارد؟

داده شده:; ;

ضریب کیفیت اشعه γ.

برای پیدا کردن: میزان دوز جذب شده است.

تصمیم:

ما داده ها را به SI ترجمه می کنیم:

اجازه دهید دوز جذب شده را از فرمول دوز معادل بیان کنیم:

بیایید بیان حاصل را در میزان دوز جذب شده جایگزین کنیم:

پاسخ:.

مقداری نقره ایزوتوپ رادیواکتیو وجود داشت. جرم نقره رادیواکتیو در مدت 810 روز 8 برابر کاهش یافته است. نیمه عمر نقره رادیواکتیو را تعیین کنید.

داده شده: - نسبت جرم اولیه به باقیمانده ؛

برای پیدا کردن:تی.

تصمیم: بیایید قانون نیمه عمر را بنویسیم:

نسبت جرم اولیه و نهایی برابر با نسبت تعداد اولیه و نهایی اتمهای نقره خواهد بود:

بیایید معادله حاصل را حل کنیم:

پاسخ: روزها.

حداقل ، در طول مطالعه ، نباید نمونه های تابش را در دست خود بگیرید ؛ برای این ، از نگهدارنده های ویژه استفاده می شود. اگر خطر ورود به منطقه تابش وجود دارد ، لازم است از تجهیزات محافظت تنفسی استفاده کنید: ماسک و ماسک ضد گاز ، و همچنین لباس های ویژه (شکل 2 را ببینید).

شکل: 2. تجهیزات حفاظتی تأثیر تابش آلفا ، اگرچه خطرناک است ، اما حتی با یک ورق کاغذ به تأخیر می افتد (شکل 3 را ببینید). برای محافظت در برابر این اشعه ، لباس کافی است ، که تمام قسمت های بدن را پوشش می دهد ، نکته اصلی این است که از ورود ذرات آلفا به داخل ریه ها با گرد و غبار رادیواکتیو جلوگیری کنید.

شکل: 3. قرار گرفتن در معرض تابش α تابش بتا از توانایی نفوذ بسیار بالاتری برخوردار است (به اندازه 1-2 سانتی متر به بافت های بدن نفوذ می کند). محافظت در برابر این اشعه دشوار است. برای جدا شدن از تابش β ، به عنوان مثال ، یک صفحه آلومینیوم به ضخامت چند میلی متر یا یک صفحه شیشه مورد نیاز است (شکل 4).

شکل: 4. قرار گرفتن در معرض تابش β تابش گاما بالاترین قدرت نفوذ را دارد. این ماده توسط لایه ضخیمی از سرب یا دیواره های بتونی به ضخامت چند متر حفظ می شود ، بنابراین تجهیزات محافظت شخصی برای فرد در برابر چنین اشعه ای فراهم نشده است (شکل 5).

شکل: 5. قرار گرفتن در معرض اشعه γ

مشق شب

1. س Quesالاتی در پایان بند 78 ، ص 263 (Peryshkin A.V. ، Gutnik E.M. Physics 9th class ().
2. میانگین دوز تابش جذب شده توسط کارمندی که با واحد اشعه ایکس کار می کند 7 میکروگرم در ساعت است آیا اگر حداکثر دوز تابش مجاز 50 میلی گرم در سال باشد ، کار برای یک کارمند خطرناک است؟
3. اگر در 6 ثانیه تعداد هسته های این ایزوتوپ به 8 برابر کاهش یابد ، نیمه عمر یکی از ایزوتوپ های فرانسه چیست؟

تابش - تشعشع. رادیواکتیویته به بی ثباتی هسته برخی از اتم ها گفته می شود ، که خود را در توانایی تبدیل خود به خودی نشان می دهد (مطابق با پوسیدگی علمی) ، که همراه با آزاد سازی تشعشع یونیزان (تابش) است. انرژی چنین تشعشعات به اندازه کافی بزرگ است ، بنابراین ، می تواند روی ماده تأثیر بگذارد و یونهای جدیدی از علائم مختلف ایجاد کند. ایجاد تابش با واکنشهای شیمیایی غیرممکن است ، این یک فرایند کاملاً فیزیکی است.

تابش انواع مختلفی دارد:-ذرات آلفا ذرات نسبتاً سنگینی هستند ، دارای بار مثبت هستند و هسته هلیوم هستند. ذرات بتا الکترونهای معمولی هستند. - تابش گاما - ماهیتی با نور مرئی دارد ، اما قدرت نفوذ بسیار بیشتری دارد. -نترون ها ذرات الکتریکی خنثی هستند که به طور عمده در نزدیکی راکتور هسته ای کار می کنند ، دسترسی در آنجا باید محدود باشد. - اشعه X - مشابه اشعه گاما ، اما با انرژی کمتری. اتفاقاً خورشید یکی از منابع طبیعی ایجاد چنین پرتویی است ، اما جو زمین از تابش خورشید محافظت می کند.

خطرناک ترین برای انسان اشعه آلفا ، بتا و گاما است که می تواند منجر به بیماری های جدی ، اختلالات ژنتیکی و حتی مرگ شود. واقعیت این است که ذرات A. ، B. و G. با عبور از یک ماده ، آن را یونیزه می کنند و الکترون ها را از مولکول ها و اتم ها بیرون می کشند. هرچه فرد از جریان ذراتی که بر او وارد می شوند انرژی بیشتری دریافت کند و جرم فرد کمتر باشد ، اختلالات جدی در بدن وی به وجود می آید.

مقدار انرژی تابش یونیزان منتقل شده به ماده به صورت نسبت انرژی تابش جذب شده در یک حجم معین به جرم ماده در این حجم بیان می شود که به آن دوز جذب شده گفته می شود. D \u003d E / m واحد دوز جذب شده خاکستری (Gy) است. واحد خارج از سیستم Rad به عنوان دوز جذب شده هرگونه اشعه یونیزان برابر با 100 erg در هر گرم ماده تابش شده تعریف شد.

اما برای ارزیابی دقیق تر آسیب احتمالی به سلامت انسان در شرایط قرار گرفتن در معرض مزمن در زمینه ایمنی در برابر اشعه ، مفهوم دوز معادل آن معرفی شد که برابر است با محصول دوز جذب شده ایجاد شده در اثر تابش و به طور متوسط \u200b\u200bبر روی اندام مورد تجزیه و تحلیل و یا در کل بدن توسط عامل کیفیت. H \u003d DK واحد معادل دوز ژول بر کیلوگرم است. دارای نام خاص z است. Ivert (Sv)

انرژی ، همانطور که قبلاً می دانیم ، یکی از عواملی است که میزان تأثیر منفی اشعه بر روی فرد را تعیین می کند. بنابراین ، یافتن وابستگی کمی (فرمول) مهم است که بتوان محاسبه کرد که چه تعداد اتم رادیواکتیو در هر زمان در یک ماده باقی مانده است. برای به دست آوردن این وابستگی ، لازم است بدانید که میزان کاهش تعداد هسته های رادیواکتیو برای مواد مختلف متفاوت است و به مقدار فیزیکی به نام نیمه عمر بستگی دارد.

قانون پوسیدگی رادیواکتیو - یک قانون فیزیکی که وابستگی شدت پوسیدگی رادیواکتیو به زمان و تعداد اتمهای رادیواکتیو در نمونه را توصیف می کند. توسط فردریک سودی و ارنست رادرفورد کشف شد که متعاقباً به هرکدام جایزه نوبل اهدا شد. آنها آن را بطور تجربی کشف کردند و در سال 1903 در آثار "مطالعه تطبیقی \u200b\u200bرادیواکتیویته رادیوم و توریم" و "تحول رادیواکتیو" منتشر کردند ، فرمولهای زیر

در همه موارد ، هنگامی که یکی از محصولات رادیواکتیو جدا شد و فعالیت آن بدون توجه به رادیواکتیویته ماده ای که از آن تشکیل شده است ، مورد بررسی قرار گرفت ، مشخص شد که فعالیت در همه مطالعات با توجه به قانون پیشرفت هندسی با زمان کاهش می یابد ، که از آنجا ، با استفاده از قضیه برنولی ، دانشمندان نتیجه گرفتند:

میزان تحول همیشه متناسب با تعداد سیستم هایی است که هنوز متحول نشده اند. چندین فرمول قانون وجود دارد ، به عنوان مثال ، در قالب یک معادله دیفرانسیل:

یعنی تعداد خرابی ها؟ dNکه در یک مدت کوتاه اتفاق افتاد dt، متناسب با تعداد اتم ها ن در نمونه

در عبارت ریاضی فوق - پوسیدگی ثابت، که احتمال پوسیدگی رادیواکتیو را در واحد زمان مشخص می کند و دارای بعد c - 1 است. علامت منفی نشان دهنده کاهش تعداد هسته های رادیواکتیو در طول زمان است.

راه حل این معادله دیفرانسیل:

تعداد اولیه اتمها کجاست ، یعنی تعداد اتمها برای

بنابراین ، تعداد اتمهای رادیواکتیو با گذشت زمان به طور تصاعدی کاهش می یابد. نرخ پوسیدگی ، یعنی تعداد پوسیدگی ها در واحد زمان

همچنین نمایی می افتد. با تفکیک عبارت برای وابستگی تعداد اتم ها به زمان ، به دست می آوریم:

نرخ پوسیدگی در لحظه اولیه زمان کجاست؟

بنابراین ، وابستگی زمانی تعداد اتمهای رادیواکتیو غیر پوسیده و میزان پوسیدگی با همان ثابت توصیف می شود.

علاوه بر ثابت پوسیدگی ، پوسیدگی رادیواکتیو با دو ثابت دیگر حاصل از آن مشخص می شود ، که در زیر بحث می شود.

متوسط \u200b\u200bعمر

از قانون پوسیدگی رادیواکتیو ، می توان عبارتی را برای طول عمر متوسط \u200b\u200bیک اتم رادیواکتیو بدست آورد. تعداد اتمهایی که در زمان فوری در این فاصله دچار پوسیدگی شده اند برابر با طول عمر آنها برابر است. متوسط \u200b\u200bعمر با ادغام در کل دوره پوسیدگی بدست می آید:

جایگزینی این مقدار در وابستگی های زمانی نمایی برای و ، به راحتی می توان دریافت که با گذشت زمان تعداد اتمهای رادیواکتیو و فعالیت نمونه (تعداد تجزیه در ثانیه) با یک عامل e کاهش می یابد.

نیمه عمر

در عمل ، ویژگی زمان دیگر گسترده تر شده است - نیمه عمر برابر است با زمانی که تعداد اتمهای رادیواکتیو یا فعالیت نمونه با ضریب 2 کاهش می یابد. اتصال این کمیت با ثابت فروپاشی را می توان از رابطه حاصل کرد

تحقیقات در مورد اثرات بیولوژیکی تابش رادیواکتیو بلافاصله پس از کشف پرتوهای X (1895) و رادیواکتیویته (1896) آغاز شد. در سال 1896 فیزیولوژیست روسی I.R. تارخانوف نشان داد که تابش اشعه ایکس ، با عبور از موجودات زنده ، فعالیت حیاتی آنها را مختل می کند. تحقیقات در مورد اثر بیولوژیکی تابش رادیواکتیو به ویژه با شروع استفاده از سلاح های اتمی (1945) ، و سپس استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی ، به شدت متمرکز شد. عملکرد بیولوژیکی تابش رادیواکتیو با تعدادی از قوانین کلی مشخص می شود:

• 1) اختلالات عمیق در زندگی ناشی از مقدار ناچیز انرژی جذب شده است. بنابراین ، انرژی جذب شده توسط بدن یک پستاندار ، حیوان یا انسان هنگام تابش با دوز کشنده ، هنگامی که به گرما تبدیل شود ، منجر به گرم شدن بدن فقط 0.001 درجه سانتیگراد می شود. تلاش برای توضیح "ناسازگاری" مقدار انرژی با نتایج قرار گرفتن در معرض ، منجر به ایجاد یک نظریه هدف شد ، بر اساس آن با ورود انرژی به یک قسمت حساس به تشعشع سلول - "هدف" ، آسیب تابش ایجاد می شود.
• 2) اثر بیولوژیکی تابش رادیواکتیو محدود به ارگانیسم در معرض نیست ، بلکه می تواند به نسل های بعدی گسترش یابد ، که با تأثیر بر دستگاه ارثی ارگانیسم توضیح داده می شود. همین ویژگی است که بشر برای بررسی اثرات بیولوژیکی تابش رادیواکتیو و محافظت از بدن در برابر اشعه ، مسئله ای حاد را ایجاد می کند.
• 3) عملکرد بیولوژیکی تابش رادیواکتیو با یک دوره نهفته (نهفته) مشخص می شود ، به عنوان مثال ، توسعه آسیب تابش بلافاصله مشاهده نمی شود. مدت زمان پنهان بسته به دوز تابش ، حساسیت به اشعه بدن و عملکرد مشاهده شده ، از چند دقیقه تا ده سال متفاوت است. بنابراین ، هنگامی که در دوزهای بسیار زیاد (ده ها هزار) تحت تابش قرار بگیرید خوشحال) ممکن است باعث "مرگ در زیر پرتو" شود ، در حالی که تابش طولانی مدت در دوزهای پایین منجر به تغییر در وضعیت سیستم عصبی و سایر سیستم ها ، به ظاهر تومورها سالها پس از تابش می شود.

حساسیت به اشعه در انواع مختلف ارگانیسم ها متفاوت است. مرگ نیمی از حیوانات تحت تابش (با تابش کامل) طی 30 روز پس از تابش (دوز کشنده - LD 50/30) به دلیل دوزهای زیر اشعه ایکس ایجاد می شود: خوکچه هندی 250 r ، 335 r ، میمون 600 r ،موش های 550-650 r ، ماهی کپور کروسیان (در دمای 18 درجه سانتیگراد) 1800 r ، مارها 8000-20000 آر ارگانیسم های تک سلولی مقاومت بیشتری دارند: مخمر با دوز 30000 می میرد r ، آمیب - 100000 r ، و مژگان با دوز 300000 در برابر تابش مقاومت می کنند آر حساسیت به نور گیاهان بالاتر نیز متفاوت است: دانه های سوسن جوانه زنی خود را با دوز 2000 به طور کامل از دست می دهند r ، دوز 64000 دانه کلم را تحت تأثیر قرار نمی دهد آر

همچنین سن ، وضعیت فیزیولوژیکی ، شدت فرایندهای متابولیک بدن و همچنین شرایط تابش از اهمیت زیادی برخوردار است. در همان زمان ، علاوه بر دوز تابش به بدن ، عوامل زیر نقش دارند: قدرت ، ریتم و ماهیت تابش (منفرد ، چندگانه ، متناوب ، مزمن ، خارجی ، کلی یا جزئی ، داخلی) ، ویژگی های فیزیکی آن که عمق نفوذ انرژی به بدن را تعیین می کند (اشعه ایکس و گاما) تابش تا عمق زیاد ، ذرات آلفا تا 40 نفوذ می کند μm ، ذرات بتا - چند میلی متر), تراکم یونیزاسیون ناشی از تشعشع (تحت تأثیر ذرات آلفا بیشتر از عملکرد سایر انواع تابش است). تمام این ویژگی های عامل تابش تأثیرگذار ، بازده بیولوژیکی تابش را تعیین می کند. اگر منبع تابش ایزوتوپ های رادیواکتیو باشد که وارد بدن شده اند ، ویژگی های شیمیایی آنها که تعیین کننده میزان مشارکت ایزوتوپ در متابولیسم ، غلظت در یک اندام خاص و در نتیجه ماهیت تابش بدن است ، برای تأثیر بیولوژیکی تابش رادیواکتیو منتشر شده توسط این ایزوتوپ ها از اهمیت بالایی برخوردار است. اثر اولیه تابش از هر نوع بر روی هر جسم بیولوژیکی با جذب انرژی تابشی آغاز می شود که با تحریک مولکول ها و یونیزه شدن آنها همراه است. هنگامی که مولکول های آب در حضور اکسیژن یونیزه می شوند (اثر غیرمستقیم تابش) ، رادیکال های فعال (OH- و دیگران) ، الکترون های هیدراته و مولکول های پراکسید هیدروژن ظاهر می شوند که سپس در زنجیره واکنش های شیمیایی سلول گنجانده می شوند. هنگام یونیزه شدن مولکولهای آلی (تأثیر مستقیم تابش) ، رادیکالهای آزاد بوجود می آیند ، که با درگیر شدن در واکنشهای شیمیایی موجود در بدن ، روند متابولیسم را مختل کرده و باعث ایجاد ترکیبات غیرمعمول برای بدن می شوند ، فرایندهای حیاتی را مختل می کنند. با دوز 1000 r در یک سلول با اندازه متوسط \u200b\u200b(10-9) ر) حدود 1 میلیون رادیکال وجود دارد که هرکدام از آنها در حضور اکسیژن اتمسفر ، می تواند واکنش های اکسیداسیون زنجیره ای ایجاد کند ، که تعداد مولکول های تغییر یافته سلول را چندین برابر می کند و باعث ایجاد تغییرات بیشتر در ساختارهای فوق مولکولی (زیر میکروسکوپی) می شود. توضیح نقش بزرگ اکسیژن آزاد در واکنش های زنجیره ای منجر به آسیب تابش ، به اصطلاح اثر اکسیژن ، به توسعه تعدادی از مواد محافظ رادیویی موثر در ایجاد هیپوکسی مصنوعی در بافتهای بدن کمک می کند. مهاجرت انرژی از طریق مولکول های بیوپلیمرها نیز از اهمیت بالایی برخوردار است ، در نتیجه آن جذب انرژی که در هر نقطه از ماکرومولکول رخ می دهد منجر به شکست مرکز فعال آن می شود (به عنوان مثال غیرفعال شدن آنزیم پروتئین). فرایندهای فیزیکی و فیزیکی - شیمیایی زمینه ساز عملکرد بیولوژیکی تابش رادیواکتیو ، یعنی جذب انرژی و یونیزاسیون مولکول ها ، کسری از ثانیه طول می کشد. فرآیندهای بیوشیمیایی بعدی آسیب تابش با سرعت کمتری رشد می کنند. رادیکال های فعال حاصل فرآیندهای طبیعی آنزیمی را در سلول مختل می کنند ، که منجر به کاهش مقدار ترکیبات غنی از انرژی (انرژی زیاد) می شود. سنتز اسیدهای دی اکسی ریبونوکلئیک (DNA) در سلولهایی که به سرعت تقسیم می شوند ، به ویژه به اشعه حساس است. بنابراین ، در نتیجه واکنش های زنجیره ای ناشی از جذب انرژی تابشی ، بسیاری از اجزای سلول تغییر می کنند ، از جمله مولکول های ماکرو (DNA ، آنزیم ها و غیره) و مولکول های نسبتاً کوچک (آدنوزین تری فسفریک اسید ، کوآنزیم ها و غیره). این منجر به اختلال در واکنش های آنزیمی ، فرآیندهای فیزیولوژیکی و ساختارهای سلولی می شود. قرار گرفتن در معرض اشعه یونیزان باعث آسیب سلول می شود. مهمترین نقض تقسیم سلولی میتوز است. تحت تابش با دوزهای نسبتاً کم ، توقف موقتی میتوز مشاهده می شود. دوزهای زیاد می توانند باعث قطع کامل تقسیم یا مرگ سلول شوند. اختلال در روند طبیعی میتوز همراه با تجدید ساختار کروموزومی ، ظهور جهش هایی است که منجر به جابجایی در دستگاه ژنتیکی سلول می شود و ، در نتیجه ، به تغییر در سلول های بعدی منجر می شود (اثر سیتوژنتیک.) ارگانیسم ها . تحت تابش در دوزهای زیاد ، تورم و پیکنوز هسته (تراکم کروماتین) رخ می دهد ، سپس ساختار هسته از بین می رود. در سیتوپلاسم تحت تابش با دوزهای 10،000 - 20،000 r تغییرات ویسکوزیته ، تورم ساختارهای پروتوپلاسمی ، تشکیل واکوئل و افزایش نفوذپذیری مشاهده می شود. همه اینها فعالیت حیاتی سلول را به شدت مختل می کند. یک مطالعه تطبیقی \u200b\u200bحساسیت پرتویی هسته و سیتوپلاسم نشان داد که در بیشتر موارد هسته به اشعه حساس است (به عنوان مثال ، تابش هسته عضله قلب یک نیوتن با دوز چند پروتون در هر هسته باعث تغییرات مخرب معمولی می شود ؛ دوز چند هزار برابر بیشتر به سیتوپلاسم آسیب نمی رساند). داده های متعدد نشان می دهد که سلول ها در طی دوره تقسیم و تمایز بیشترین حساسیت به اشعه را دارند: در طول تابش ، بافت های در حال رشد در درجه اول تحت تأثیر قرار می گیرند. این باعث می شود که تشعشعات برای کودکان و زنان باردار بسیار خطرناک باشد. رادیوتراپی تومورها نیز بر این اساس است - بافت تومور در حال رشد هنگام تابش با دوزهایی که آسیب کمتری به بافت های طبیعی اطراف می زند ، می میرد.

تغییراتی که در سلولهای تابش شده رخ می دهد منجر به ایجاد اختلال در بافت ها ، اندام ها و عملکردهای حیاتی کل ارگانیسم می شود. واکنش بافت ها به ویژه مشخص است ، در کدام؟ سلولهای فردی برای مدت زمان نسبتاً کوتاهی زندگی می کنند. این غشای مخاطی معده و روده است ، که پس از تابش ، ملتهب می شود ، با زخم پوشانده می شود ، که منجر به اختلال در هضم و جذب بدن می شود ، و سپس به تخلیه بدن ، مسمومیت با محصولات پوسیدگی سلول (توکسمی) و نفوذ باکتری های ساکن در روده به خون (باکتری) . سیستم خونساز به شدت آسیب دیده است که منجر به کاهش شدید تعداد لکوسیت ها در خون محیطی و کاهش خصوصیات محافظتی آن می شود. در همان زمان ، تولید آنتی بادی نیز کاهش می یابد ، که باعث تضعیف بیشتر دفاع بدن می شود. (کاهش توانایی موجود زنده تحت تابش برای تولید آنتی بادی و در نتیجه مقاومت در برابر معرفی پروتئین خارجی در پیوند عضو و بافت استفاده می شود - قبل از اینکه بیمار تحت تابش قرار گیرد.) تعداد گلبول های قرمز نیز کاهش می یابد ، که با نقض عملکرد تنفسی خون همراه است. اثر بیولوژیکی تشعشعات رادیواکتیو باعث نقض عملکرد جنسی و تشکیل سلولهای زایایی تا ناباروری کامل (عقیم سازی) موجودات تابش شده می شود. سیستم عصبی نقش مهمی در ایجاد آسیب تابش در حیوانات و انسان ها دارد. بنابراین ، در خرگوش ها ، نتیجه مهلک ناشی از تابش با دوز 1000 است r اغلب توسط اختلالات در سیستم عصبی مرکزی که باعث ایست قلبی و فلج تنفسی می شود ، تعریف می شود. مطالعات پتانسیل های بیوالکتریک مغز حیوانات تحت تابش و افرادی که تحت پرتودرمانی قرار دارند نشان داده است که سیستم عصبی زودتر از سایر سیستم های بدن به تابش اشعه پاسخ می دهد. تابش سگ ها با دوز 5-20 r و تابش مزمن با دوز 05/0 r با رسیدن به دوز 3 r منجر به تغییر در رفلکس های شرطی می شود. اختلالات در فعالیت غدد درون ریز نیز نقش مهمی در ایجاد بیماری پرتوی دارد.

اثر بیولوژیکی تابش رادیواکتیو با اثر پس از اثر مشخص می شود ، که می تواند بسیار طولانی باشد ، زیرا پس از پایان تابش ، زنجیره واکنشهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی ، که با جذب انرژی تابش آغاز شد ، برای مدت طولانی ادامه دارد. اثرات طولانی مدت تابش شامل تغییر در خون (کاهش تعداد لکوسیت ها و گلبول های قرمز) ، نفرواسکلروز ، سیروز کبدی ، تغییر در غشای عضلانی رگ های خونی ، پیری زودرس و ظاهر تومورها است. این فرایندها با اختلالات سیستم متابولیکی و عصبی و غدد درون ریز و همچنین آسیب به دستگاه ژنتیکی سلولهای بدن (جهش های بدنی) همراه است. . مقاومت گیاهان نسبت به حیوانات بیشتر است. تابش در مقادیر کم می تواند فعالیت حیاتی گیاهان را تحریک کند - جوانه زنی بذر ، شدت رشد ریشه ، تجمع توده سبز و غیره r) باعث کاهش بقای گیاه ، ظاهر تغییر شکل ، جهش ، ظاهر تومور می شود. اختلالات در رشد و نمو گیاهان تحت تابش تا حد زیادی با تغییر در متابولیسم و \u200b\u200bظهور رادیوتوکسین های اولیه همراه است که در مقادیر کم فعالیت حیاتی را تحریک می کند و در مقادیر زیاد آن را سرکوب و مختل می کند. به عنوان مثال ، شستن بذرهای پرتوده شده طی 24 ساعت پس از تابش ، اثر بازدارندگی را 50-70٪ کاهش می دهد. آسیب ناشی از اشعه به بدن با یک روند بهبود مداوم همزمان همراه است ، که با عادی سازی متابولیسم و \u200b\u200bبازسازی سلول همراه است. در این راستا ، قرار گرفتن در معرض دوزهای کسری یا کم باعث آسیب کمتری نسبت به مواجهه گسترده می شود. مطالعه فرآیندهای بازیابی برای جستجوی مواد محافظت کننده در برابر اشعه و همچنین ابزارها و روشهای محافظت از بدن در برابر اشعه مهم است. در مقادیر کم ، همه ساکنان زمین به طور مداوم در معرض تابش یونیزان هستند - اشعه های کیهانی و ایزوتوپ های رادیواکتیو که بخشی از ارگانیسم ها و محیط هستند. آزمایش سلاح های اتمی و استفاده صلح آمیز از انرژی اتمی زمینه رادیواکتیو را افزایش می دهد. این امر بررسی اثرات بیولوژیکی تابش رادیواکتیو و جستجوی تجهیزات حفاظتی را بیش از پیش مهم می کند.

اثر بیولوژیکی تابش رادیواکتیو در تحقیقات بیولوژیکی ، در تحقیقات پزشکی و کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد. تمرین. پرتودرمانی ، تشخیص اشعه ایکس و رادیو ایزوتوپ درمانی بر اساس تأثیر بیولوژیکی تابش رادیواکتیو است. در كشاورزی ، قرار گرفتن در معرض تابش برای ایجاد فرمهای جدید گیاهان ، برای قبل از كاشت بذر ، كنترل آفات (از طریق پرورش و آزاد سازی مردان تحت تابش در مزارع آسیب دیده) ، برای حفاظت در برابر اشعه میوه ها و سبزیجات و محافظت از محصولات زراعی از آفات (دوزها ، مضرها) استفاده می شود. برای حشرات ، بدون ضرر برای دانه) و غیره حساسیت فردی فرد به عوامل زیادی بستگی دارد. در وهله اول - از سن. ارگانیسم تشکیل شده در برابر عملکرد تشعشع نسبت به موجود تشکیل دهنده (برای کودکان ، جوانان) مقاومت بیشتری دارد. در آسیب پرتوی حاد ، که ناشی از تابش عمومی بدن در مقادیر زیاد است (مشاهده شده در انفجارهای هسته ای و در صورت تصادف در تاسیسات هسته ای) ، اثرات بیولوژیکی تابش - مرگ یا اشکال مختلف بیماری تشعشع - طی چند ساعت یا چند روز پس از قرار گرفتن در معرض ، ظاهر می شود. در دوزهای بالاتر از 100 Sv (Sievert یک واحد دوز معادل در سیستم SI است. 1 Sv مربوط به دوز جذب شده 1 J / kg اشعه گاما است) ، مرگ فوری (به دلیل آسیب غیرقابل برگشت به سلول های عصبی (سندرم مغزی)) رخ می دهد (؟ ... دوزهای 50-100 Sv 5-6 روز پس از مواجهه کشنده هستند. شکل روده ای آسیب تابش (سندرم دستگاه گوارش) در محدوده 10-50 Sv مشاهده می شود و منجر به مرگ در روز 10-14 می شود. نوع معمول بیماری پرتوی با دوز 1-10 Sv ایجاد می شود. علاوه بر این ، اگر اقدامات پزشکی انجام نشود ، دوز 3-5 Sv منجر به مرگ 50٪ از افراد در معرض در طی 30 روز می شود. بیماران تحت تابش در شرایط استریل قرار می گیرند ، خون تزریق می شود و پیوند مغز استخوان برای بازیابی سیستم خونسازي انجام می شود. همه اینها با معرفی داروهای تقویت کننده و ضد التهاب همراه است. عواقب معمول طولانی مدت بیماری پرتویی عبارتند از آستنی (افزایش خستگی) ، آب مروارید ، افزایش حساسیت به بیماری های عفونی به دلیل کاهش ایمنی. قرار گرفتن در معرض اشعه به طور قابل توجهی خطر ابتلا به سرطان ، آسیب ژنتیکی را افزایش داده و امید به زندگی را کوتاه می کند. اولین موقعیت در گروه سرطان های ناشی از تابش توسط سرطان خون است که اوج آن ، بسته به سن ، مربوط به دوره 5 تا 25 سال پس از تابش است. تا حدودی بعد ، سرطان پستان و غده تیروئید ، ریه ها و سایر اندام ها رخ می دهد. به گفته متخصصان ، خطر آسیب ژنتیکی در دو نسل اول حدود 40٪ خطر ابتلا به سرطان است.

مشکل تأثیر در بدن انسان در معرض "دوزهای کم" به ویژه برای سوسیالیست ها پس از حادثه چرنوبیل حاد بود. برای حل آن ، یک بررسی مداوم گسترده از جمعیت ، نظارت بر سلامت شرکت کنندگان در تصفیه پیامدهای حادثه و افرادی که در مناطق آلوده زندگی می کنند مورد نیاز است. امروزه ، افزایش تعداد سرطان تیروئید ، افزایش تعداد کم خونی ، قلب و سایر بیماری های مرتبط با ضعف سیستم ایمنی بدن وجود دارد. تابش طبیعی جز component مشترک زیست کره است ، یک عامل غیر زنده است که به طور مداوم بر روی ارگانیسم ها اثر می گذارد و یک زمینه رادیو اکتیو طبیعی ایجاد می کند ، که به دلیل تابش کیهانی و تشعشع رادیونوکلئیدها در محیط خارجی و موجودات زنده ایجاد می شود. منابع مصنوعی تابش در نتیجه فعالیت انسان ظاهر می شوند. اثر بیولوژیکی تابش توسط بار دوز تعیین می شود و می تواند در تمام سطوح سازمان سیستم های زنده مشاهده شود. حساسیت فردی فرد در برابر تابش اشعه به سن ، وضعیت روحی-عاطفی و غیره بستگی دارد. آسیب ناشی از تابش ، بسته به دوز مصرفی ، می تواند منجر به مرگ ، اشکال مختلف بیماری پرتوی ، آستانه ، آب مروارید ، کاهش ایمنی ، کاهش امید به زندگی ، افزایش خطر سرطان ، آسیب ژنتیکی شود.

درس 64. اثرات بیولوژیکی تابش. قانون پوسیدگی رادیواکتیو (Fedosova O.A.)

متن درس

• خلاصه

  نام موضوع - کلاس فیزیک - 9 UMK (عنوان کتاب درسی ، نویسنده ، سال انتشار) - فیزیک. پایه 9: کتاب درسی / A.V. پریشکین ، E.M. گوتنیک - م.: بوستارد ، 2014. سطح تحصیلات (مقدماتی ، عمیق ، مشخصات) - پایه مبحث درس - اثرات بیولوژیکی تابش. قانون پوسیدگی رادیواکتیو. تعداد کل ساعات اختصاص یافته به مطالعه موضوع - 1 مکان درس در سیستم دروس با موضوع - 64/11 هدف از این درس این است که دانش آموزان را با آخرین داده های علمی در مورد تابش ، و تأثیرات آن بر اشیا biological بیولوژیکی آشنا کنیم. اهداف درس - برای ایجاد دانش دانش آموزان در مورد رادیواکتیویته. ارزیابی جلوه های مثبت و منفی این کشف در جامعه مدرن ، گسترش افق دید دانش آموزان. برای شکل گیری ایده های جهان بینی مربوط به استفاده از رادیواکتیویته ، توسعه گفتار شفاهی دانش آموزان از طریق سازماندهی ارتباط گفت وگو در درس ، ایجاد توانایی برای بیان افکار خود به صورت دستوری درست. یک انگیزه مثبت برای یادگیری و افزایش علاقه به دانش تشکیل دهید. نتایج مورد انتظار - معنای فیزیکی رادیواکتیویته را توضیح دهید. پشتیبانی فنی از درس - کامپیوتر ، پروژکتور چندرسانه ای ، جدول تناوبی عناصر شیمیایی D. I. Mendeleev. پشتیبانی روششناختی و تعلیمی اضافی از درس (پیوند به منابع اینترنت امکان پذیر است) - ارائه درس از دیسک "فیزیک درجه 9" از VIDEOUROKI.NET https://videouroki.net/look/diski/fizika9/index.html محتوای درس 1. مرحله سازمانی سلام متقابل معلم و دانش آموزان بررسی وجود گزارش های گمشده. 2. واقعی سازی تجربه ذهنی دانش آموزان برای مرور مفاهیم اساسی در موضوع "کشف پرتوزایی": رادیواکتیویته. ترکیب تابش رادیواکتیو ؛ تابش α تابش β تابش γ. نام دانشمندانی را که با موضوع درس مرتبط هستند نام ببرید (و چرا؟). 3. یادگیری دانش و روش های جدید بازی (کار با اسلایدهای ارائه) در سال 1896 ، آنتوان هنری بکرل ، فیزیکدان فرانسوی کشف کرد که نمک های اورانیوم به طور خود به خود اشعه منتشر می کنند. پدیده ای که وی کشف کرد رادیواکتیویته نام داشت. بیایید یادآوری کنیم که رادیواکتیویته یک پدیده تبدیل خود به خودی یک ایزوتوپ ناپایدار یک عنصر شیمیایی به یک ایزوتوپ عنصر دیگر است که همراه با انتشار ذرات با توانایی نفوذ بالا است. رادرفورد و محققان دیگر به طور آزمایشی ثابت کرده اند که تابش رادیواکتیو را می توان به سه نوع تابش آلفا ، بتا و گاما تقسیم کرد. این نام های تابش از حروف اول الفبای یونانی دریافت می شود. همانطور که قبلاً می دانیم ، تابش رادیواکتیو باعث یونیزاسیون اتمها و مولکولهای ماده می شود ، بنابراین اغلب آنها را تابش یونیزان می نامند. اکنون مشخص شده است که تابش رادیواکتیو تحت شرایط خاص می تواند سلامتی موجودات زنده را تهدید کند. مکانیسم عملکرد بیولوژیکی تابش رادیواکتیو پیچیده است. این بر اساس فرآیندهای یونیزاسیون و تحریک اتمها و مولکولهای موجود در بافتهای زنده است که هنگام جذب تشعشعات یونیزان اتفاق می افتد. درجه و ماهیت تأثیر منفی تابش به عوامل مختلفی بستگی دارد ، به ویژه به اینکه چه انرژی با جریان ذرات یونیزان به جسم معینی منتقل می شود و جرم این بدن چقدر است. هرچه فرد از جریان ذراتی که بر او وارد می شوند انرژی بیشتری دریافت کند و جرم فرد کمتر باشد (یعنی هر چه مقدار انرژی بیشتری روی هر واحد جرم بیفتد) ، اختلالات جدی در بدن وی ایجاد می شود. دوز جذب شده تابش را مقداری برابر با نسبت انرژی تابش یونیزان جذب شده توسط ماده تابش شده به جرم این ماده می نامند. در SI ، واحد دوز تابش جذب شده خاکستری است. 1 خاکستری برابر با دوز جذب شده تابش است که در آن انرژی تابش یونیزان 1 J به ماده تابش شده با جرم 1 کیلوگرم منتقل می شود واحد غیر سیستمیک دوز جذب شده تابش رادیان است. برای اندازه گیری دوز جذب شده ، از دستگاه های ویژه استفاده می شود - دوزیمتر. متداول ترین آنها دوزیمتر است که در آن سنسورها محفظه های یونیزاسیون هستند. بعضی از دوزیمترها از شمارنده ذرات ، فیلم عکاسی یا اسیلاتورها به عنوان سنسور استفاده می کنند. شناخته شده است که هرچه مقدار دز جذب شده از اشعه بیشتر باشد ، آسیب بیشتر (مساوی بودن سایر موارد) باعث ایجاد این اشعه می شود. اما برای ارزیابی قابل اعتماد از شدت عواقبی که عملکرد تشعشعات یونیزان می تواند منجر شود ، همچنین لازم است در نظر گرفته شود که با دوز جذب شده یکسان ، انواع مختلف تابش باعث اثرات بیولوژیکی در اندازه های مختلف می شود. اثرات بیولوژیکی ناشی از هرگونه تشعشع یونیزان معمولاً در مقایسه با اثر پرتوی ایکس یا اشعه گاما ارزیابی می شود. به عنوان مثال ، در همان دوز جذب شده ، اثر بیولوژیکی اثر تابش آلفا 20 برابر بیشتر از تابش گاما خواهد بود ، اثر نوترون های سریع می تواند 10 برابر بیشتر از تابش گاما ، از عمل بتا باشد تابش - همان تابش گاما. در این رابطه ، معمول است که بگوییم ضریب کیفیت تابش آلفا 20 است ، نوترون های سریع فوق الذکر - 10 ، در حالی که فاکتور کیفیت تابش گاما (و همچنین اشعه X و تابش بتا) برابر با یک در نظر گرفته می شود. بنابراین ، عامل کیفیت نشان می دهد که چند برابر خطر تابش از قرار گرفتن در معرض موجود زنده از این نوع تابش ، بیشتر از قرار گرفتن در معرض تابش گاما (در همان دوزهای جذب شده) است. با توجه به این واقعیت که در همان دوز جذب شده ، تابش های مختلف باعث اثرات بیولوژیکی متفاوتی می شود ، مقداری به نام دوز تابش معادل برای ارزیابی این اثرات معرفی شد. دوز معادل تابش ، مقداری است که تأثیر تابش بر بدن و محصول برابر دوز جذب شده و عامل کیفیت را تعیین می کند. دوز معادل را می توان در همان واحدهای دوز جذب شده اندازه گیری کرد ، اما واحدهای خاصی نیز برای اندازه گیری آن وجود دارد. در سیستم بین الملل ، واحد دوز معادل آن sIvert است. واحدهای کسری مانند میلی سیورت ، میکروسیورت و غیره نیز استفاده می شود. واحد اندازه گیری غیر سیستمیک BER (معادل بیولوژیکی اشعه ایکس) است. هنگام ارزیابی اثرات تشعشعات یونیزان بر روی ارگانیسم زنده ، همچنین در نظر گرفته می شود که حساسیت برخی از قسمتهای بدن (اندامها ، بافتها) از سایر قسمتها بدن بیشتر است. به عنوان مثال ، در همان دوز معادل ، سرطان ریه بیشتر از سرطان تیروئید است. به عبارت دیگر ، هر اندام و بافت ضریب خطر تشعشع مشخصی دارد (برای ریه ها ، 0.12 و برای غده تیروئید - 03/0). حداکثر دوز تابش مجاز در نظر گرفته شده است که چنین دوز جذب شده است ، که به ترتیب اندازه با پس زمینه رادیواکتیو طبیعی که در زمین وجود دارد همزمان است و عمدتا ناشی از تابش کیهانی و رادیواکتیویته زمین است. از این نظر ، حداکثر دوز مجاز برای یک فرد در محدوده اشعه ایکس ، بتا و اشعه گاما حدود 10 گری در سال است. برای نوترون های حرارتی این دوز 5 برابر و برای نوترون های سریع ، پروتون ها و ذرات آلفا 10 برابر کمتر است. کمیسیون بین المللی حفاظت در برابر اشعه برای افرادی که به طور مداوم با منابع تابش رادیواکتیو کار می کنند ، حداکثر دوز مجاز بیش از یک هزارم گرمایش در هفته را تعیین کرده است ، یعنی حدود 0.05 گری در سال دوز بیش از 3 تا 6 خاکستری ، که در مدت زمان کوتاهی دریافت شود ، برای یک فرد کشنده است. دوزهای جذب شده و معادل آن نیز به زمان قرار گرفتن در معرض (یعنی زمان تعامل تابش با محیط) بستگی دارد. همه چیزهای دیگر برابر هستند ، این دوزها بیشتر هستند ، زمان قرار گرفتن در معرض طولانی تر است ، یعنی دوزها با گذشت زمان جمع می شوند. هنگام ارزیابی میزان خطری که ایزوتوپ های رادیواکتیو برای موجودات زنده ایجاد می کنند ، مهم است که این واقعیت را در نظر بگیریم که تعداد رادیواکتیو (به عنوان مثال یعنی هنوز پوسیده نشده است) اتمهای موجود در ماده با گذشت زمان کاهش می یابد. در این حالت ، تعداد تجزیه رادیواکتیو در واحد زمان و انرژی تابش شده به طور متناسب کاهش می یابد. انرژی ، همانطور که قبلاً می دانیم ، یکی از عواملی است که میزان تأثیر منفی اشعه بر روی فرد را تعیین می کند. بنابراین ، یافتن وابستگی کمی (به عنوان مثال یک فرمول) بسیار مهم است ، که به وسیله آن می توان محاسبه کرد که چه تعداد اتم رادیواکتیو در هر لحظه از زمان در یک ماده باقی مانده است. برای به دست آوردن این وابستگی ، لازم است بدانید که میزان کاهش تعداد هسته های رادیواکتیو برای مواد مختلف متفاوت است و به مقدار فیزیکی به نام نیمه عمر بستگی دارد. نیمه عمر به مدت زمانی گفته می شود که نیمی از تعداد اصلی هسته ها از بین می رود. بیایید وابستگی تعداد اتمهای رادیواکتیو را به زمان و نیمه عمر بدست آوریم. زمان از لحظه آغاز مشاهده ، هنگامی که تعداد اتمهای رادیواکتیو در منبع تابش برابر با EN صفر باشد ، محاسبه خواهد شد. سپس پس از یک دوره زمانی برابر با نیمه عمر ، تعداد هسته های غیر پوسیده نصف می شود. پس از یک دوره زمانی دیگر ، تعداد هسته های غیر پوسیده یک بار دیگر به نصف و در مقایسه با تعداد اولیه ، چهار برابر کاهش می یابد. پس از انقضا TE برابر با EN SMALL MULTIPLIEDED TE TE LADE رادیواکتیو باقی خواهد ماند: EN برابر تا EN صفر با دو درجه در درجه EN کوچک. ما فرمولی بدست می آوریم که بیان تحلیلی قانون پوسیدگی رادیواکتیو است که توسط فردریک سودی ایجاد شده است: با دانستن قانون پوسیدگی رادیواکتیو ، می توانید تعداد هسته های پوسیده را برای هر دوره زمانی تعیین کنید. از قانون پوسیدگی رادیواکتیو نتیجه می شود که هرچه نیمه عمر یک عنصر بیشتر باشد ، "عمر" و تابش بیشتری دارد و برای موجودات زنده خطری ایجاد می کند. نمودارهای وابستگی تعداد هسته های باقی مانده به زمان ، که برای ایزوتوپ های ید و سلنیوم رسم شده است ، به وضوح در این مورد قانع کننده است. برای توصیف کمی تعداد پوسیدگی ها در واحد زمان ، کمیت فیزیکی به نام فعالیت یک عنصر رادیواکتیو معرفی می شود. در سیستم SI ، واحد فعالیت بکرل است - این فعالیت یک داروی رادیواکتیو است که در آن یک هسته در یک ثانیه تحلیل می رود. واحد فعالیت خارج از سیستم کوری است. هسته های حاصل از پوسیدگی رادیواکتیو می توانند به نوبه خود رادیواکتیو باشند. این منجر به ظهور یک زنجیره یا مجموعه ای از تحولات رادیواکتیو می شود که به یک ایزوتوپ پایدار ختم می شود. به مجموعه هسته های تشکیل دهنده چنین زنجیره ای خانواده رادیواکتیو گفته می شود. سه خانواده رادیواکتیو شناخته شده وجود دارد: خانواده اورانیوم 238 ، خانواده توریم و خانواده اکتینیم. تمام خانواده ها به ایزوتوپ های سرب پایدار ختم می شوند. 4. اصلاح مواد دوز تابش چیست؟ تابش زمینه طبیعی چیست؟ حداکثر دوز سالانه تابش برای افرادی که با داروهای رادیواکتیو کار می کنند چقدر است؟ در وهله اول چه چیزی تحت تأثیر تشعشعات رادیواکتیو قرار می گیرد؟ ما از کجا تابش رادیواکتیو می گیریم؟ 5- تعمیم و سیستم سازی انواع مختلف پرتوها توانایی نفوذ متفاوتی دارند و از طرق مختلف بر فرد تأثیر می گذارند. یک ورق کاغذ با ضخامت 0.1 میلی متر به طور کامل اشعه α را جذب می کند. و از اشعه β با یک ورق آلومینیوم با ضخامت 5 میلی متر محافظت می شود. دشوارترین کار دفاع در برابر اشعه γ است ، زیرا حتی یک لایه سانتی متر از سرب نیز قادر است شدت این امواج الکترومغناطیسی را به نصف کاهش دهد. روشهای زیر برای محافظت در برابر اشعه وجود دارد: 1) حذف از منبع تابش ؛ 2) استفاده از سدی ساخته شده از موادی که تابش را جذب می کنند. اثر فیزیکی تابش رادیواکتیو اشعه X یونیزه شدن اتمهای ماده است. الکترونهای آزاد و یونهای مثبت حاصل در یک زنجیره واکنش پیچیده شرکت می کنند ، در نتیجه مولکولهای جدیدی از جمله رادیکالهای آزاد تشکیل می شوند. این رادیکال های آزاد ، از طریق زنجیره ای از واکنش ها که هنوز کاملاً درک نشده اند ، می توانند باعث اصلاح شیمیایی مولکول های مهم بیولوژیکی شوند که برای عملکرد طبیعی سلول ضروری هستند. تغییرات بیوشیمیایی می تواند در عرض چند ثانیه و چند دهه پس از مواجهه رخ دهد و باعث مرگ فوری سلول یا تغییراتی در آنها شود که منجر به سرطان شود. بیماری پرتوی می تواند از طریق افزایش اشعه داخلی و یا افزایش اشعه داخلی ایجاد شود. در مرحله رشد جنین ، تابش باعث از بین رفتن جنین نمی شود ، بلکه باعث تولد جنون می شود. علاوه بر این ، دوز تابشی که برای بدن مادر بی خطر است می تواند باعث آسیب مغزی رویان شود. امروزه ، دوز تابش جذب شده تا 5 میلی ثانیه در سال قابل قبول و بی خطر تلقی می شود. و یک قرار گرفتن در معرض مجاز ، دوز قرار گرفتن در معرض اضطراری 100 میلی ثانیه است. قرار گرفتن در معرض 750 میلی ثانیه باعث بیماری پرتوی می شود. تابش منفرد 4.5 Sv باعث ایجاد درجه شدید بیماری پرتویی می شود که در آن 50٪ از اشعه می میرد. 6. تکالیف §61

  شناخته شده است که تابش رادیواکتیو تحت شرایط خاص می تواند سلامتی موجودات زنده را تهدید کند. دلیل تأثیرات منفی تابش بر روی موجودات زنده چیست؟

  واقعیت این است که ذرات α- ، β- و γ ، با عبور از ماده ای ، آن را یونیزه می کنند و الکترون ها را از مولکول ها و اتم ها بیرون می کشند. یونیزه شدن بافت زنده عملکرد حیاتی سلولهای تشکیل دهنده این بافت را مختل می کند ، که بر سلامتی کل ارگانیسم تأثیر منفی می گذارد.

  هرچه فرد از جریان ذراتی که بر او وارد می شوند انرژی بیشتری دریافت کند و جرم فرد کمتر باشد (یعنی هرچه مقدار انرژی بیشتری روی هر واحد جرم بیفتد) ، اختلالات جدی در بدن وی به وجود می آید.

  • انرژی اشعه یونیزه کننده جذب شده توسط ماده تابش شده (به ویژه بافت های بدن) و محاسبه شده در واحد جرم ، دوز جذب شده تابش نامیده می شود

  دوز جذب شده تابش D برابر است با نسبت انرژی E جذب شده توسط بدن به جرم آن m:

  در SI ، واحد دوز تابش جذب شده خاکستری است (Gy).

  از این فرمول برمی آید که

  1 Gy \u003d 1 J / 1 kg

  این بدان معنی است که اگر انرژی تابش 1 J به ماده ای با وزن 1 کیلوگرم منتقل شود ، دوز جذب شده اشعه برابر با 1 Gy خواهد بود.

  در موارد خاص (به عنوان مثال ، هنگامی که بافت نرم موجودات زنده با اشعه X یا اشعه γ تابانده می شود) ، می توان دوز جذب شده را در اشعه ایکس (R) اندازه گیری کرد: 1 Gy تقریباً برابر با 100 R است.

  هرچه دوز جذب شده تابش بیشتر باشد ، این اشعه می تواند به بدن آسیب برساند (سایر موارد مساوی هستند).

  اما برای ارزیابی قابل اعتماد از شدت عواقبی که عملکرد تشعشعات یونیزان می تواند منجر شود ، همچنین لازم است در نظر گرفته شود که با دوز جذب شده یکسان ، انواع مختلف تابش باعث اثرات بیولوژیکی در اندازه های مختلف می شود.

  اثرات بیولوژیکی ناشی از هرگونه تشعشع یونیزان معمولاً در مقایسه با اثر پرتوی X یا پرتوی γ ارزیابی می شود. به عنوان مثال ، در همان دوز جذب شده ، اثر بیولوژیکی عمل تابش α 20 برابر بیشتر از تابش γ خواهد بود ، اثر نوترون های سریع می تواند 10 برابر بیشتر از تابش γ ، اثر β- تابش - همان تابش γ.

  در این رابطه ، معمول است که بگوییم ضریب کیفیت تابش α 20 است ، نوترون های سریع فوق الذکر - 10 ، در حالی که فاکتور کیفیت اشعه γ (و همچنین اشعه X و تابش β) برابر است با یک. به این ترتیب

  • فاکتور کیفیت K نشان می دهد که چند برابر خطر تابش از قرار گرفتن در معرض موجود زنده از این نوع تابش بیشتر از قرار گرفتن در معرض اشعه γ است (در همان دوزهای جذب شده)

  برای ارزیابی اثرات بیولوژیکی ، مقداری به نام معرفی شد دوز معادل.

  دوز معادل H به عنوان محصول دوز جذب شده D و فاکتور کیفیت K تعریف می شود:

  دوز معادل را می توان در همان واحدهای دوز جذب شده اندازه گیری کرد ، اما واحدهای خاصی برای اندازه گیری آن وجود دارد.

  واحد SI دوز معادل آن الک (Sv) است. از واحدهای کسری نیز استفاده می شود: میلی سیورت (mSv) ، میکروسیورت (μSv) و غیره

  از این فرمول نتیجه می گیرد که برای اشعه X ، γ- و β-تابش (که K \u003d 1) 1 Sv مربوط به دوز جذب شده 1 Gy است ، و برای همه انواع دیگر تابش - به دوز 1 Gy ، ضریب ضریب کیفیت مربوط به این تابش ...

  هنگام ارزیابی اثرات تشعشعات یونیزان بر روی ارگانیسم زنده ، همچنین در نظر گرفته می شود که حساسیت برخی از قسمتهای بدن (اندامها ، بافتها) از سایر قسمتها بدن بیشتر است. به عنوان مثال ، در همان دوز معادل ، سرطان در ریه ها بیشتر از غده تیروئید اتفاق می افتد. به عبارت دیگر ، هر اندام و بافت ضریب خطر تشعشع مشخصی دارد (برای ریه ها ، 0.12 و برای غده تیروئید - 03/0).

  دوزهای جذب شده و معادل آن نیز به زمان تابش بستگی دارد (یعنی به زمان برهم کنش تابش با محیط). همه چیزهای دیگر برابر هستند ، این دوزها بیشتر هستند ، زمان قرار گرفتن در معرض طولانی تر است ، یعنی دوزها با گذشت زمان جمع می شوند.

  هنگام ارزیابی میزان خطری که ایزوتوپهای رادیواکتیو برای موجودات زنده ایجاد می کنند ، مهم است که این واقعیت را نیز در نظر بگیریم که تعداد اتمهای رادیواکتیو (یعنی هنوز پوسیده نشده) در یک ماده با گذشت زمان کاهش می یابد. در این حالت ، تعداد تجزیه رادیواکتیو در واحد زمان و انرژی تابش شده به طور متناسب کاهش می یابد.

  انرژی ، همانطور که قبلاً می دانید ، یکی از عواملی است که میزان تأثیر منفی اشعه بر روی فرد را تعیین می کند. بنابراین ، یافتن وابستگی کمی (به عنوان مثال فرمولی) که بتوان با آن محاسبه کرد که چه تعداد اتم رادیواکتیو در هر زمان در یک ماده باقی مانده است ، بسیار مهم است.

  برای به دست آوردن این وابستگی ، لازم است بدانید که میزان کاهش تعداد هسته های رادیواکتیو برای مواد مختلف متفاوت است و به مقدار فیزیکی به نام نیمه عمر بستگی دارد.

  • نیمه عمر T مدت زمانی است که طی آن تعداد اولیه هسته های رادیواکتیو به طور متوسط \u200b\u200b، نصف می شود

  بیایید وابستگی تعداد N اتم های رادیواکتیو را به زمان t و نیمه عمر T بدست آوریم. زمان از لحظه شروع مشاهده t 0 \u003d 0 محاسبه می شود ، زمانی که تعداد اتم های رادیواکتیو در منبع تابش برابر N 0 باشد. سپس بعد از یک دوره زمانی

  این فرمول را قانون پوسیدگی رادیواکتیو می نامند. به عنوان مثال می توان آن را به شکل دیگری نوشت. از فرمول آخر چنین برمی آید که هرچه T بیشتر باشد ، 2 t / T کمتر و N بیشتر است (برای مقادیر داده شده N 0 و t). این بدان معناست که هرچه نیمه عمر یک عنصر بیشتر باشد ، "عمر" بیشتری دارد و از آن ساطع می شود و برای موجودات زنده خطری ایجاد می کند. این نیز با نمودارهای N در مقابل t ارائه شده در شکل 165 ، رسم شده برای ایزوتوپ های ید (T I \u003d 8 روز) و سلنیوم (T Se \u003d 120 روز) تأیید می شود.

  

  شکل: 165. نمودار وابستگی تعداد اتمهای رادیواکتیو به زمان برای ایزوتوپهای ید و سلنیوم

  بدانید که چگونه خود را در برابر اشعه محافظت کنید. آماده سازی رادیواکتیو هرگز نباید انجام شود - آنها با پنس مخصوص دسته بلند مصرف می شوند.

  ساده ترین راه برای محافظت از خود در برابر اشعه α ، زیرا توانایی نفوذ کمی دارد و بنابراین برای مثال توسط یک ورق کاغذ ، لباس ، پوست انسان حفظ می شود. در عین حال ، ذرات α که به بدن وارد می شوند (همراه با غذا ، هوا از طریق زخم های باز) خطر بزرگی را تهدید می کنند.

  تابش β- از قدرت نفوذ بسیار بالاتری برخوردار است ، بنابراین محافظت در برابر اثرات آن دشوارتر است. β-تابش می تواند تا 5 متر در هوا حرکت کند. قادر است به بافتهای بدن نفوذ کند (حدود 1-2 سانتی متر). به عنوان مثال ، یک لایه آلومینیوم با ضخامت چند میلی متر می تواند به عنوان محافظت در برابر اشعه β باشد.

  تابش گاما حتی توانایی نفوذ بیشتری دارد ؛ و توسط لایه ضخیمی از سرب یا بتن حفظ می شود. بنابراین ، آماده سازی های رادیواکتیو γ در ظروف سرب دیواره ضخیم ذخیره می شود. به همین دلیل ، از یک لایه بتونی ضخیم در راکتورهای هسته ای برای محافظت از مردم در برابر اشعه γ و ذرات مختلف (ذرات α ، نوترون ها ، قطعات شکافت هسته ای و غیره) استفاده می شود.

  سوالات

  1. دلیل تأثیرات منفی تابش بر روی موجودات زنده چیست؟
  2. به چه میزان دز جذب شده تابش گفته می شود؟ اگر همه شرایط دیگر یکسان باشد ، اشعه برای بدن کم و بیش مضر است؟
  3. آیا انواع مختلف تابش یونیزان اثر بیولوژیکی یکسان یا متفاوتی را در موجود زنده زنده ایجاد می کند؟ مثال بزن.
  4. عامل کیفیت تابش چه چیزی را نشان می دهد؟ به چه مقداری دوز تشعشع معادل گفته می شود؟
  5. هنگام ارزیابی اثرات تابش یونیزان بر روی ارگانیسم زنده ، چه عامل دیگری (علاوه بر انرژی ، نوع تابش و وزن بدن) باید در نظر گرفته شود؟
  6. اگر نیمه عمر آن 2 روز باشد ، پس از 6 روز چند درصد از اتم های ماده باقی می ماند؟
  7. در مورد راه های محافظت از خود در برابر اثرات ذرات رادیواکتیو و تشعشعات برای ما بگویید.