Различают радиоактивные препараты для медико-биологических исследований, диагностические, лечебные и источники излучений для гамма-аппаратов.
В медико-биологических исследованиях могут быть применены сотни неорганических и органических соединений, меченных 14С, 3Н, 32Р, 35S, 131J и другими радиоактивными изотопами. Наибольшее значение имеют меченые аминокислоты, их аналоги и производные, алкалоиды, витамины, антибиотики, углеводы и их производные, компоненты нуклеиновых кислот, стероиды и стероидные гормоны.
Для мечения диагностических радиоактивных препаратов, как правило, используют радиоактивные изотопы (см.) с коротким периодом полураспада. В случае мечения долгоживущими изотопами применяют соединения, быстро выводящиеся из организма (витамин В12- Со58, неогидрин -Hg 2 O 3 и др.). Некоторые диагностические короткоживущие радиоактивные препараты с изотопами иттрия-90, технеция-99м, йода-132, галлия-68, индия-115м получают путем несложных манипуляций непосредственно в медицинских учреждениях из специальных генераторов как дочерние продукты распада соответствующих долгоживущих радиоактивных изотопов. Диагностические радиоактивные препараты метят гамма-, бета- и позитронными излучателями. Радиоактивные препараты, испускающие альфа-частицы, для этой цели не пригодны. Радиоактивные препараты применяют в виде истинных и коллоидных растворов, суспензий, белковых веществ, жиров, газов и др. В таблице 1 даны краткие сведения об использовании некоторых диагностических радиоактивных препаратов.
Лечебные радиоактивные препараты предназначены для лучевой терапии главным образом злокачественных опухолей, а также некоторых заболеваний кожи. К ним относятся дисперсные радиоактивные препараты (коллоидные растворы, суспензии, эмульсин), дискретные источники излучения (аппликаторы, точечные и линейные источники-препараты, рассасывающиеся в организме), органотропные и туморотропные вещества (химические элементы, обладающие тропностью к определенным органам и тканям, антитела, комплексообразователи и др.). В лечебных радиоактивных препаратах используют бета- и гамма-активные изотопы (60Со, 137Cs, 32Р, 90Sr, 90Y, 198Au и др.). Эти препараты в ряде случаев позволяют обеспечить облучение опухоли в достаточной тканевой дозе при минимальном лучевом воздействии на окружающие здоровые ткани. В зависимости от локализации патологического очага радиоактивные препараты применяют в виде аппликаций на кожу и слизистые оболочки или вводят в ткани, полости, внутривенно или в лимфатические сосуды. В таблице 2 приводятся некоторые данные об основных лечебных радиоактивных препаратах.
Для зарядки гамма-терапевтических аппаратов используют источники, приготовленные из кобальта-60 и цезия-137. Они обладают наиболее выгодными свойствами для гамма-терапии: относительно большой период полураспада, монохроматичность и высокая энергия гамма-излучения и более выгодное по сравнению с обычным рентгеновским излучением глубинное распределение поглощенной энергии в облучаемых тканях.
Эти же изотопы применяют в установках для лучевой стерилизации (см. Стерилизация лучевая). Установки используют для лучевой стерилизации медицинских материалов (марля, вата, хирургические инструменты, посуда, шовный материал, пластмассовые изделия, питательные среды для микробов и др.), фармацевтических препаратов (вакцины, сыворотки, антибиотики и др.) и отходов бактерийных производств.
Радиоактивные препараты - изделия, содержащие радиоактивные изотопы, которые применяют в медицинской практике с лечебной и диагностической целями (см. Лучевая терапия, ). Радиоактивные препараты могут быть в различном физическом состоянии (твердом, порошкообразном, жидком, газообразном, в виде радиоактивных коллоидов или макросуспензии). Они могут иметь неодинаковую общую и удельную активность, содержать различные радиоактивные изотопы. В твердом состоянии радиоактивные препараты используют исключительно с лечебной целью для введения в ткани или полости тела, для наложения на кожу. Они изготавливаются в форме игл, цилиндров, бус, нитей, отрезков тонкой проволоки, мелких зерен или гранул, пластиковых квадратов.
Радионосные иглы и цилиндры имеют оболочку из высококачественной стали, внутри которой содержится радиоактивный кобальт-60 (см. Кобальт). Оболочка выполняет роль механической защиты, не допускающей выход радиоактивных веществ на поверхность, и таким образом предупреждает радиоактивное загрязнение помещения, больных и медперсонала. Кроме того, оболочка выполняет роль фильтра, поглощающего ненужное при лечении кобальтом-60 бета-излучение. Работу с иглами или цилиндрами выполняют с помощью пинцетов, бранши которых покрыты резиной, предохраняющей оболочку препаратов от механического повреждения. Один раз в 3 мес. с целью контроля загрязнения поверхности стальных оболочек радиоактивными веществами необходимо снимать ватным тампоном мазки с поверхности препаратов и измерять их с помощью радиометра (см. Дозиметры ионизирующих излучений). В случае обнаружения радиоактивного загрязнения применять иглы или цилиндры запрещается, и они подлежат захоронению. Иглы и цилиндры подвергаются методом кипячения перед каждым введением больному. Иглы и цилиндры должны быть надежно маркированы специальными номерными бирками и находиться на строгом учете у медсестры - хранителя радиоактивных препаратов.
Радиоактивные препараты в виде бус и отрезков проволоки также содержат радиоактивный кобальт, однако, в отличие от игл и цилиндров, они не имеют стальной предохранительной оболочки. Общая активность этих препаратов и расположение их у больного индивидуализируются в каждом отдельном случае.
Наиболее часто применяют стандартные лечебные формы, получившие название неразборных аппликаторов. Они изготовлены из , содержат определенные наборы радиоактивных препаратов и имеют различные размеры. При работе с ними исключаются многие рабочие процедуры приготовления радиоактивных препаратов и, следовательно, снижается лучевая опасность для медсестры. Одним из видов аппликаторов является резиновый зонд, внутри которого находятся цилиндры или бусы. Зонд вводят в полость носа или . Больных с введенными радиоактивными препаратами кобальта-60 содержат в специальных палатах, из которых им категорически запрещается выходить. По окончании процедуры радиоактивные препараты извлекают из очага поражения, тщательно проверяет их количество, моет и затем передает в хранилище.
Учитывая, что со временем активность кобальта-60 снижается в соответствии с физическим периодом полураспада, каждые 3 мес. производится перерасчет активности радиоактивных препаратов. Выдача игл и цилиндров для введения больному производится под расписку точно так же, как и прием их в хранилище после использования. Радиоактивные препараты в виде зерен и гранул вводят больному навечно, а поэтому для их изготовления используют короткоживущие радиоактивные изотопы - золото-198 или иридий-192 (см. Золото, Иридий). Зерна и гранулы не имеют предохранительной металлической оболочки, поэтому при контакте с ними возможно загрязнение радиоактивными веществами и использованные инструменты подлежат обязательной дезактивации. Поскольку зерна и гранулы вводят только внутрь ткани, это, как правило, не вызывает загрязнения оборудования и белья. Тем не менее необходимо ежедневно производить контроль палаты радиометром.
Страницы: 1
Общеизвестным является тот факт, что появление новых средств связи, успехи медицины, автомобилестроения, атомной энергетики, улучшение всех видов бытовых условий имеют не только положительное значение, но и свою вредную сторону.
Новые виды излучений, токсины, вредные строительные материалы стали оказывать на человека пагубное действие, вызывать заболевания и даже приводить к преждевременной смерти.
Речь в нашей короткой статье пойдет о способах защиты от радиационного облучения, в частности, .
Поговорим о методах официальной медицины и сопутствующих видах спекуляций и обмане всевозможных «народных» целителей, магов, астрологов, коммерческих культов, предлагающих за большие деньги 100% методы очистки.
Все знают то, что радионуклиды и , применяемые в медицине, приносят вред. О том, насколько это опасно, мы говорили в соответствующих .
Помимо радиоционнаго фона от медицинских процедур имеется общий фон загрязнения воздуха, воды, продуктов питания радиоактивными веществами. Техногенные катастрофы и вред от хозяйственной деятельности человека (к примеру, работа атомных электростанций) приводят к постоянному поступлению в организм новых вредоносных элементов, проникающих в окружающую нас среду.
Анализ и измерение уровней радиации показывает негативную тенденцию в этом плане. Не будем затрагивать тему доз, а попытаемся разобраться, можно ли как-то противостоять этому вреду. Какие имеются на сегодняшний день средства для достижения этой цели?
Радиационный вред известен уже давно. Первые научные попытки противостоять ему были предприняты более полувека назад. Именно тогда были синтезированы экспериментальные химические вещества, которые получили название радиопротекторов. Их вводили в организм за 10-30 минут до предполагаемого облучения.
В нынешнее время имеются несколько направлений, по которым идет поиск веществ, обладающих радиопротекторными свойствами.
Результаты в этой области исследований достигнуты немалые. Официальные, медицинские методы прошли научное подтверждение, клиническое испытание и могут спокойно применяться в целях радиозащиты.
Но методы эти имеют свои недостатки.
Совершенных методов защиты до сих пор нет.
На этом фоне появились лжецелители, преследующие единственную цель легкой наживы и имеющие «дипломы международного уровня» всевозможных псевдонаучных академий, организаций. Они стали предлагать «легкие и эффективные» методы выведения радиоизотопов и устранение вредных последствий нахождения их в организме.
Кто-то начал выводить ионизирующее излучение из тканей – полнейшая глупость, излучение вывести нельзя, его уже нет, есть только последствия. Важно : выводить из организма ионизирующее излучение – все равно, что выводить из кожи солнечные лучи.
Можно привести пример некой целительницы Семеновой, которая выводит радиацию многократными промываниями кишечника через шланг в течение 20 дней ежедневно, а затем раз в неделю. Мало того, что процедура абсолютно бесполезная, она еще приносит вред человеку. Постоянное введение жидкости в кишечник вызывает электролитный сбой, приводит к функциональным расстройствам перистальтики, запорам, атонии кишечника.
Псевдоизобретатели дошли до того, что дают людям под видом лекарств вещества, которые выводятся из организма в неизмененном виде и выдаются за радиационные камни, в которые якобы адсорбируются и радионуклиды и ионизирующая радиация(!!!).
Обманутые люди охотно верят и платят порой очень немалые средства за лжелечение, сопровождающееся обманными показами результатов.
Важно: обращаться за помощью по выведению ионизирующего излучения никуда не следует, это невозможно в принципе! Если вам кто-то предлагает вывести излучение из организма, да еще и за деньги, помните, вас обманывают!
Обращайтесь только в медицинские учреждения, где вам порекомендуют официальные и проверенные средства, будь то медицинские препараты или биоактивные пищевые добавки, которые прошли научное исследование и клинические испытания.
Отдельную плеяду лжеметодик преподносят экстрасенсы, которые «меняют энергетику биополя», тем самым якобы помогая выходу радионуклидам. Используют гипнотическое погружение человека в транс, меняют «карму», действуют на биоактивные точки энергетическими импульсами и т.д.
Все это ложь!
Обратите внимание : экстрасенсы и прочие ничего не выводят, но зато подвергают опасности ваше психическое здоровье. Много людей, прошедших сеансы «космических целителей», попадали затем в психиатрические стационары с ярко выраженными неврозами, психозами, другими видами расстройств. Описаны случаи самоубийств на фоне страхов, появившихся от общения с лжецелителями.
Попробуем ответить на вопрос: есть ли какие-то вещества, продукты, которые способны выводить из организма радионуклиды?
Сайты, пропагандирующие выведение этих веществ из организма человека, кишат разнообразными рецептами. Чего только не предлагают. Пить молоко с шариками земли, добавлять в куриный помет, принимать смесь угля и мела в дозах, которые просто токсичны для человека.
Попробуем разобраться в механизме проникновения и действия изотопов.
Радионуклиды могут поступать в организм человека через:
Обратите внимание:
вещества, попадающие в желудок и кишечник, всасываются в кровь очень быстро. Вывести их из просвета этих органов можно только очень быстро промыв желудок и кишечник. После этого прием любых препаратов смысла не имеет. Радиоактивные изотопы уже в крови и двигаются далее к месту своей постоянной локализации. Так что прием внутрь «обезвреживающих» веществ, любых нейтрализаторов имеет смысл только в течение максимум 2-3 часов.
Еще несколько часов есть в запасе, если проводить «детоксикацию» в крови. Применять специальные препараты в растворах вместе с физ.раствором, глюкозой и другими стерильными жидкостями.
Важно: большая часть радионуклидов становится безвредной очень быстро благодаря естественно распаду. Изотопы с длительным периодом распада вывести из организма практически невозможно.
Если кто-то утверждает то, что он знает, как это сделать – он либо обманывается сам, либо обманывает других.
Из ран, порезов и других повреждений радионуклиды можно удалить в течение нескольких минут после попадания. Иначе они всасываются в кровь и любые мероприятия над раневыми поверхностями теряют смысл.
Еще печальнее обстоит вопрос с лёгкими. Вывести радиоактивные вещества из дыхательных путей практически невозможно.
Свою продукцию, «способствующую» выведению радиации вместе со шлаками из организма предлагали практически все коммерческие культы: «Тяньши, «Гербалайф», «Амвэй», «Цэптэр» и т.д.
Продукция их основана на биоактивных добавках. Но научных исследований, подтверждающих эффективность содержащихся в них веществ, нет. А иногда используется просто откровенный подлог и обман со ссылками на имеющиеся рецензии несуществующих исследовательских учреждений и «учёных» мирового уровня.
Более того, продукция этих фирм часто представляла собой совершенно не то, что декларировалось в описании к ним. Иногда в содержимом этой компании находили вещества, относящиеся к сильнодействующим фармацевтическим препаратом. Так было с эфедрином.
Люди, принимающие продукты Гербалайф и других коммерческих культов, попадают в психологическую, а иногда и в физическую зависимость от нее. Вызывается она методиками агрессивного маркетинга и навязывания. Вдобавок к сказанному следует отметить, что продукция имеет внушительную стоимость.
В медицинской науке пока нет единого мнения об эффективности действия подлинных БАДов. Проводимые научные эксперименты не имеют единого результата, часть работ свидетельствуют об имеющихся эффектах, к примеру, радиопротекторных, часть свидетельствует об обратном. Но, так как БАДы не относятся к лекарственным препаратам, то их производство и продажа практически бесконтрольны.
Поэтому, постоянно попадаются массы наименований продуктов, например «Сартар радиопротектор». Эта биоактивная добавка огромной стоимости, в описании к содержимому которой утверждается, что она обладает радиопротекторным свойством (без механизма объяснения). Также в инструкции имеется дополнение о том, что Сартар, конечно, хорош, но если в «ауре имеется дырка, то ее необходимо заполнить другими продуктами фирм, чтобы восстановить защитные свойства».
Печально, что многие люди попадаются на удочку откровенного психологического шантажа и обмана.
Неприятным является факт того, что даже среди врачей и ученых есть люди, которые ради корыстных целей начинают рекламировать биоактивные добавки, ссылаясь на некие научные исследования, которые позволили им делать выводы о радиопротекторных свойствах этих веществ. На самом деле никаких масштабных исследований в этой области, как правило, не проводилось.
Препараты, прошедшие научную методологию исследования их свойств, не показали наличие эффективности защиты от действия изотопов, или выведения их ускоренным способом. По крайней мере, эффективность их крайне слаба, а цена и время, потраченное на применение, сводят, все положительные свойства к нулю.
Среди БАДов не найден ни один эффективный радиопротектор.
Все врачи-практики сходятся во мнении, что только официальная медицина обладает возможностями оказания нормальной помощи. Часто, люди, которые проходят курс лечения, попадают под влияние обманщиков, рекламирующих свою продукцию. Больной человек перестает верить медицине, начинает «лечиться» шарлатанскими методами. Потом понимает, что его обманули, возвращается назад, к врачам, но бывает слишком поздно – самое благоприятное время уже ушло безвозвратно. Да, методы официальной медицины редко обещают быстрое и 100% исцеление. Иногда лечение занимают годы. Но выхода другого нет.
Подводя итог, остается еще раз заметить: лечить последствия облучения, получать профилактическую защиту можно эффективно только в официальных медицинских учреждениях, иначе вы рискуете попасть в сети обмана и шарлатанства и можете потерять одну из своих главных ценностей – здоровье.
Логичный вопрос: как повысить радиоустойчивость организма человека и ускорить выход изотопов из тканей, не используя лекарственные препараты и не прибегая к помощи мошенников? Ответы вы найдете в статье « ». В ней приведены перечни продуктов, которые оказывают антирадиационное действие и ускоряют процесс выведения изотопов.
Лотин Александр Владимирович, врач-рентгенолог
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Мы, люди, живём в мире, который можно назвать радиоактивным. Места, где существует абсолютное отсутствие радиоактивности, в природе, среде обитания животных, людей нет. Радиоактивность - это природное образование, космические лучи, рассеянные в окружающей среде радиоактивные нуклиды, то есть вещества, которые создают радиоактивный фон, в котором мы живём. За время эволюции, всё живое приспособилось к этому уровню фона. Также нужно ещё учитывать, что уровень радиоактивности на Земле всё время понижается, каждые 10-15 тыс. лет уровень радиоактивности уменьшается примерно в два раза. В целом только крупные аварии на какой-то территории связанные, как правило, с атомными станциями нарушают этот средний уровень. И самым опасным для человека стечением обстоятельств считается, когда внутрь организма человека попадают радионуклиды. Причём, при внутреннем облучении наиболее опасное воздействие производят α-частицы. Принято считать, что эта опасность α-облучения вызвана их большой массой по сравнению с электронами и повышенной ионизирующей способностью из-за двойного заряда.
Актуальность работы заключается в том, что в общественном сознании практически закреплено представление об абсолютной опасности любого радиоактивного облучения, и поэтому представляется необходимым рассмотрение физической природы патологического воздействия радиоактивности на живые организмы и оценка уровней риска и опасности.
Цель работы: сделать попытку оценить тормозное электромагнитное излучение альфа-частиц как фактора патологического воздействия на живой организм при внутреннем облучении.
Задачи:
1.Ознакомиться с природой радиоактивности и методами ее исследования;
2.Исследовать возможность использования школьного физического оборудования;
3.Разработать эксперимент и исследовать его результат.
Гипотеза : одним из компонентов патологического действия на организм при внутреннем облучении является электромагнитное излучение, вызванное торможением (движением с отрицательным ускорением) на треке, и приводящее к нарушениям молекул ДНК за счёт большой плотности мощности излучения в группе клеток рядом с треком с последующим развитием онкологического заболевания.
Объект исследования: α-частица при её торможении в биологических тканях при внутреннем облучении.
Предмет исследования: компонент потери энергии α-частицы на электромагнитное излучение.
Часть 1. О природе радиации.
Рис. 1. А.Беккерели
ткрытие радиоактивности и его биологического действия1896 г. Французский физик А.Беккерель, изучая явление люминесценции солей урана, установил, что урановая соль испускает лучи неизвестного типа, которые проходят сквозь бумагу, дерево, тонкие металлические пластины, ионизируют воздух. В феврале 1896 г. Беккерели не удалось провести очередной опыт из-за облачной погоды. Беккерель убрал пластинку в ящик стола, положив на неё сверху медный крест, покрытый солью урана. Проявив на всякий случай пластинку два дня спустя, он обнаружил на ней почернение в форме отчётливой тени крестика. Это означало, что соли урана самопроизвольно, без каких-либо внешних явлений, создают какое-то излучение. Начались интенсивные исследования.
1898 г. Мария Склодовская-Кюри, исследуя урановые руды, обнаружила новые химические элементы: полоний, радий. Оказалось, что все химические элементы, начиная с порядкового номера 83, обладают радиоактивностью. Явление самопроизвольного превращения неустойчивых изотопов в устойчивые, сопровождающееся испусканием частиц и излучением энергии, называется естественной радиоактивностью.
1898 г. Подвергая радиоактивное излучение действию магнитного поля, Э.Резерфорд выделил два вида лучей: α-лучи - тяжёлые положительно заряженные частицы (ядра атомов гелия) и β-лучи - лёгкие отрицательно заряженные частицы (тождественны электронам).Два года спустя П. Виллард открыл гамма-лучи. Гамма-лучи - это электромагнитные волны с длиной волны от Гамма-лучи не отклоняются электрическими и магнитными полями.
Рис. 3. Альфа-излучение
Рис. 2. Влияние магнитного поля на траекторию движения частиц
Рис. 4. Бета-излучение
После установления Резерфортом структуры атома стало ястно, что радиоактивность представляет собой ядерный процесс.1902 г. Э.Резерфорд и Ф.Содди доказали, что в результате радиоактивного распада происходит превращение атомов одного химического элемента в атомы другого химического элемента, сопровождаемое испусканием различных частиц.
Альфа-частицы, бета-частицы, выброшенные из ядра, обладают значительной кинетической энергией и, воздействуя на вещество, с одной стороны производят его ионизацию, а с другой проникают на определенную глубину. Взаимодействуя с веществом, они теряют эту энергию, в основном в результате упругих взаимодействий с ядрами атомов или электронами, отдавая им всю или часть своей энергии, вызывая ионизацию или возбуждение атомов (т.е. перевод электрона с более близкой на более удаленную от ядра орбиту). Ионизация и проникновение на определенную глубину имеют принципиальное значение для оценки воздействия ионизирующего излучения на биологическую ткань различных видов излучений. Зная свойства различных видов излучений проникать через разные материалы, человек может использовать их для своей защиты.
Часть 2. Альфа - излучение и его характеристики
2.1. Патогенность и опасность α-излучения
Альфа-излучение — это поток ядер атомов гелия. Возникает в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. Вид радиоактивного распада ядра, в результате которого происходит испускание ядра гелия 4 He - альфа-частицы. При этом массовое число ядра уменьшается на 4, а атомный номер - на 2.
В общем виде формула альфа - распада выглядит следующем образом:
Пример альфа - распада для изотопа 238 U:
Рис.5. Альфа распад урана 238
Альфа-частицы, образованные при распаде ядра, имеют начальную кинетическую энергию в диапазоне 1,8—15 МэВ. При движении альфа-частицы в веществе она создаёт сильную ионизацию окружающих атомов, в результате очень быстро теряет энергию. Энергии альфа-частиц, возникающей в результате радиоактивного распада, не хватает даже для преодоления мёртвого слоя кожи, поэтому радиационный риск при внешнем облучении такими альфа-частицами отсутствует. Внешнее альфа-облучение опасно для здоровья только в случае высокоэнергичных альфа-частиц (с энергией выше десятков МэВ), источником которых является ускоритель. Однако проникновение альфа-активных радионуклидов внутри тела, когда облучению подвергаются непосредственно живые ткани организма, весьма опасно для здоровья, поскольку большая плотность ионизации вдоль трека частицы сильно повреждает биомолекулы. Считается, что при равном энерговыделении (поглощённой дозе) эквивалентная доза, набранная при внутреннем облучении альфа-частицами с энергиями, характерными для радиоактивного распада, в 20 раз выше, чем при облучении гамма- и рентгеновскими квантами. Таким образом, опасность для человека при внешнем облучении могут представлять α-частицы с энергиями 10 МэВ и выше, достаточными для преодоления омертвевшего рогового слоя кожного покрова. Гораздо большую опасность для человека представляют α-частицы, возникающие при альфа-распаде радионуклидов, попавших внутрь организма (в частности, через дыхательные пути или пищеварительный тракт). Достаточно микроскопического количества α-радиоактивного вещества, чтобы вызвать у пострадавшего острую лучевую болезнь, зачастую с летальным исходом.
Будучи довольно тяжелыми и положительно заряженными, альфа-частицы от радиоактивного распада имеют очень короткий пробег в веществе и при движении в среде быстро теряют энергию на небольшом расстоянии от источника. Это приводит к тому, что вся энергия излучения высвобождается в малом объеме вещества, что увеличивает шансы повреждения клеток при попадании источника излучения внутрь организма. Однако внешнее излучение от радиоактивных источников безвредно, поскольку альфа-частицы могут эффективно задерживаться несколькими сантиметрами воздуха или десятками микрометров плотного вещества — например, листом бумаги и даже роговым омертвевшим слоем эпидермиса, не достигая живых клеток. Даже прикосновение к источнику чистого альфа-излучения не опасно, хотя следует помнить, что многие источники альфа-излучения излучают также гораздо более проникающие типы излучения (бета-частицы, гамма-кванты, иногда нейтроны). Однако попадание альфа-источника внутрь организма приводит к значительному облучению.
Рис. 6. Проникающая способность альфа, бета частиц и гамма-квантов.
2.2. Расчет характеристик α-частицы
Существование электромагнитных волн было главным предсказанием. Дж.К.Максвелла (1876 г.), эта теория изложена в разделе школьного курса физики - электродинамика. «Электродинамика»- это наука об электромагнитных волнах, о природе их возникновения, распространении в разных средах, взаимодействии с различными веществами, структурами.
И в этой науке есть одно из фундаментальных утверждений, что любая имеющая электрический заряд частица, движущаяся с ускорением, является источником электромагнитного излучения.
Именно благодаря этому в рентгеновских установках рождаются рентгеновские волны при быстрой остановке потока электронов, которые после ускорения в приборе тормозятся при столкновении с анодом рентгеновской трубки.
Нечто аналогическое происходит за очень короткое время и с α-частицами, если их источник - ядра радиоактивных атомов, расположенных в среде. Имея при вылете из ядра большую скорость и пробежав всего от 5 до 40 микрон - α-частица останавливается. При этом, испытывая громаднейшее замедление и имея двойной заряд, не могут не создавать электромагнитный импульс.
Я, пользуясь обычными школьными законами механики и законом сохранения энергии, подсчитал начальную скорость α-частиц, величину отрицательного ускорения, время движения α-частицы до остановки, силу сопротивления её движения и развиваемую ей мощность.
Понятно, что энергия α-частицы идёт на разрушение клеток организма, ионизацию атомов, в одном случае больше, при вылете из других радиоактивных ядер меньше, но энергия излучения, созданная за короткое время пролета примерно от 5 до 40 микрон, не может превышать энергию α-частиц, которую они имеют при вылете.
При расчетах я использовал в качестве исходных известных характеристик, только энергию α-частиц (это её кинетическая энергия) и среднюю длину пробега в биологических тканях организма (L= 5 - 40 мкм). Массу α-частицы и её состав, я нашёл в справочнике.
Энергия их α-частиц равна 4-10 МэВ. Вот для таких α-частиц я и проводил расчёты.
Масса α-частицы равна 4 а.е.м.; 1 а.е.м.=1.660·10 -27 кг;
m = 4·1,660·10 -27 = 6,64·10 -27 кг - масса α-частицы.
Длина трека α-частицы.
q = 2 ·1,6·= 3,2 · - заряд
E к = 7МэВ = 7·10 6 ·1,6·10 -19 = 11,2·10 -13 Дж - кинетическая энергия α-частицы.
F = ma = 6.64·10 -27 ·8,4·10 18 =5,5 ·10 -8 Н- сила сопротивления α-частицы.
Таб.1 характеристика α-частицы.
.3.Мощность α-излучения и нормы электромагнитной безопасностиДанные из справочника:
1.Глубина δ проникновения электромагнитных волн частотой 10 ГГц в биологических тканях с большим содержанием воды (вода - поглотитель электромагнитных волн) составляет 3,43 мм (343 мкм). При проникновении электромагнитной волны на глубину δ её плотность мощности уменьшается в e=2,71 раза.
2.Из норм безопасности при времени воздействия менее 0,2 часа плотность мощности (критическая) не должна превышать
В (1) указаны глубины проникновения, ослабления электромагнитной волны для частоты 10 ГГц. В нашем случае одиночный импульс электромагнитной волны можно интерпретировать как положительную часть одного периода, т.е. наиболее близким значением частоты будет 230 ГГц.
Для биологической ткани в максимальной чистоте указанной в справочнике равной 10 ГГц. По нашим расчётам единичный импульс электромагнитной волны может быть представленным как короткий импульс частоты 230 ГГц. Из справочника можно сделать вывод, что с повышением частоты электромагнитных волн толщина δ уменьшается. Оценим толщину δ для нашего случая. Частота 230 ГГц превышает приведённую в справочнике 10 ГГц в 23 раза. Предполагая, что соотношению частот в 23 раза будет постоянным и для предшествующего участка диапазона (10 ГГц будет в 23 раза больше частоты 433 МГц) - для которого (т.е. в 10 раз). Тогда и для частоты 230 ГГц можно принять δ = 34 мкм.
Принимая, что, проходя из центра сферы, излучение через поверхности мысленно построенных сфер с общим центром и с расстоянием между ними, равны δ, то пройдя через n таких поверхностей начальная интенсивность (мощность) электромагнитной волны будет уменьшена в раз. Чтобы Расчёты оказались близкими к истине возьмём n при количестве слоёв равных 8; тогда
Так как; Начальную энергию электромагнитных волн можно оценить как 0,01; т.к механическая энергия альфа-частицы в основном тратится на образовании трека ионизированных частиц. Поэтому можно принять.
Будут убиты импульсом волны. Это подтверждают количественные оценки.
Т.к. расчётная плотность мощности излучения, исходящего из центра сферы и проходящего через неё при радиусе сферы (8δ =272 мкм) с площадью 4,65 , будет сопоставимой с критической плотности мощностью излучения требуемой нормы СанПиНа, можно утверждать, что внутри этой сферы, в её объёме все клетки погибнут.
Т.о. наши оценки приводят к результату, что все биологические клетки в объёме сферы, к поверхности которой проходит излучение из центра сферы от трека α-частицы погибнут, т.е. они будут находится в пространстве, объёме, через который проходит электромагнитная волна с плотностью мощности излучения, превышающей критическую плотность излучения, определённую нормами СанПиНа. Эти погибшие клетки (точнее их останки) за счёт механизмов регенерации организма практически без каких теперь либо последствий будут удалены из организма.
Самым опасным из последствий, такого электромагнитного шока для клеток будет то, что в некотором шаровом слое клеток, окружающих опасную сферу, будут такие полуубитые клетки, правильное функционирование некоторых наверняка будет нарушено тем электромагнитным импульсом, который «сломал» (разорвал, нарушил) структура ДНК, которая ответственна за «правильную» регенерацию данной клетки.
Часть 3. Разработка и проведение экспериментов
3.1. Измерение радиоактивного фона на территории МБОУ СОШ №11
Цель: измерить радиоактивный фон на территории МБОУ СОШ №11.
Гипотеза: осадки и ветер переносят разные виды частиц (в нашем случае нас интересуют именно радиоактивные частицы).
Оборудование: дозиметр.
Цифровой монитор излучения
Для экспериментов я использовал датчик ионизирующего излучения (дозиметр).Датчик ионизирующего излучения (дозиметр) предназначен для автоматического подсчёта числа попавших в него ионизирующих частиц. Прибор может использоваться для измерения уровня альфа-, бета- и гамма- излучения. Так как прибор оснащен собственным экраном, то его можно использовать независимо от компьютера и других устройств фиксации данных в полевых условиях для определения уровня радиации.
Рис. 7 Датчик ионизирующего излучения (дозиметр)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 1. Диапазоны измерений: . Х1: 0 - 0,5 мР/ч; 0 - 500 циклов/мин (СРМ); . Х2: 0 - 5 мР/ч; 0 - 5000 циклов/мин (СРМ); . Х3: 0 - 50 мР/ч; 0 - 50000 циклов/мин (СРМ). 2. Чувствительность: 1000 циклов/мин/мР/Ч относительно цезия-137. 3. Точность: . при визуальной калибровке: ± 20 % от полной шкалы; . при инструментальной калибровке: ± 10 % от полной шкалы. 4. Калибровка: применяется Цезий-137. 5. Диапазон рабочих температур: 0 - 50 °С. 6. Электропитание: . элемент питания (9В); . средний срок cлужбы элемента питания: 2000 часов при нормальном уровне фоновой радиации.
Ход работы: Для этого мы, в разные месяцы измеряли радиационный фон нашей школы. В зимний период направление ветра направленно в южную сторону (сторона AB).
Рис. 8 План МБОУ СОШ №11
Таб 2.Радиоактивный фон территории МБОУ СОШ №11.
Результаты
В южной стороне измеренный радиоактивный фон больше, чем в северной стороне, а это значит, ветер и осадки и правда переносят разные виды частиц.
Также я провел измерения у канализации (это точки F и K) и показатели дозиметра, там немного выше, а это доказывает то, что именно вода является переносчиком радионуклидов.
3.2.Исследование зависимости поглощенной дозы от расстояния до геометрического центра препарата при плоской геометрии.
Цель работы: исследование зависимости поглощенной дозы от расстояния до геометрического центра препарата при плоской геометрии.
Оборудование: линейка, дозиметр, гидроксид калия.
Ход работы: измерить радиоактивный уровень, отдаляя препарат от дозиметра на каждый сантиметр.
Рис. 9 Результаты зависимости поглощенной дозы от расстояния до геометрического центра препарата при плоской геометрии.
Эксперимент показывает, что при плоской геометрии радиоактивного препарата зависимость поглощённой дозы от расстояния до центра препарата отличается от квадратичной в случае точечного препарата. При плоской геометрии эта зависимость от расстояния более слабая.
Заключение.
Оценки и расчёты показывают, что плотность мощности излучения в области тканей, ближайшего окружения трека превышают в десятки раз допустимые нормы электромагнитной безопасности, что приводит к полной гибели клеток этой области. Но существующий механизм регенерации восстановит убитые клетки и сохранит все функции этих клеток. Главная опасность для организма - наличие шарового слоя клеток, окружающих эту центральную область. Клетки шарового слоя остаются живыми, но мощный электромагнитный импульс, может повлиять на молекулы их ДНК, что может привести к их неправильному развитию и образования их реплик с патологией онкологического характера.
Литература
1. Ш.А.Горбушкин - Азбука физики
2. Г.Д.Луппов - Опорные конспекты и тестовые задания («Учебная литература», 1996);
3.П.В.Глинская - Для поступающих в вузы («Братья Гринины», 1995);
Химическая энциклопедия (Советская Энциклопедия, 1985);
4.Гусев Н. Г., Климанов В. А., Машкович В. П., Суворов А. П. - Защита от ионизирующих излучений;
5.Абрамов А. И., Казанский Ю. А., Матусевич Е. С. Основы экспериментальных методов ядерной физики (3-е изд., перераб. и доп. М., Энергоатомиздат, 1985);
6.Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009) (Минздрав России, 2009);
7.Моисеев А. А., Иванов В. И. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене (2-е изд., перераб. и доп. М., Атомиздат, 1974);
8.Физическая энциклопедия (Советская энциклопедия, 1994. Т. 4. Пойнтинга-Робертсона);
9.Мухин К. Н. - Экспериментальная ядерная физика (Кн. 1. Физика атомного ядра. Ч. I. Свойства нуклонов, ядер и радиоактивных излучений. — М.: Энергоатомиздат, 1993);
10.Биофизические характеристики тканей человека. Справочник/Березовский В.А. и др.; Киев: Наукова думка, 1990.-224 с.
Излучение может использоваться либо для оценки метаболизма меченого изотопом вещества в организме, либо для угнетения тканей, абсорбировавших изотоп. Предназначены для медико-биологических исследований, радиоизотопной диагностики и лечения различных заболеваний, главным образом для лучевой терапии злокачественных опухолей .
Для диагностических целей применяются радиоизотопы, которые при введении в организм участвуют в исследуемых видах обмена веществ или изучаемой деятельности органов и систем, и при этом могут быть зарегистрированы методами радиометрии . Такие радиоактивные препараты, по возможности, имеют короткий эффективный период полураспада и слабо поглощающееся в тканях излучение низкой энергии, что обусловливает незначительную лучевую нагрузку на организм обследуемого.
Критерием выбора радиоактивных препаратов, предназначенных для лучевой терапии злокачественных новообразований, является возможность создания необходимой лечебной дозы ионизирующего излучения в области новообразования при минимальном воздействии на здоровые ткани. Такой эффект достигается как выбором вида и длительности облучения так и выбором метода доставки радиофармпрепарата к цели. Возможна доставка как через метаболизм организма с селективным накоплением радиоактивного изотопа в тканях, подлежащих облучению, так и хирургическими средствами в виде гранул, зондов, аппликационных повязок и др.
Радиоактивные препараты подразделяются на открытые и закрытые :
| Изотоп | Период полураспада | Вид и энергия излучения [среднее значение] | Применение | |
|---|---|---|---|---|
| 11 C | 20,385 мин | β+ | 1982,1 кэВ |
Диагностика с помощью . Метаболическое состояние сердца, оценка потребления аминокислот (метионин , лейцин) и синтеза белков, диагностика опухолей головного мозга, оценка метаболитического состояния паращитовидной железы, скорость метаболизма жирных кислот в миокарде |
| 13 N | 9,97 мин | β+ | 1200,3 кэВ | Диагностика с помощью позитронно-эмиссионной томографии . Измерение кровотока, оценка миокардиальной перфузии |
| 15 O | 122,24 с | β+ | 1731,9 кэВ |
Диагностика с помощью позитронно-эмиссионной томографии . Исследование функции лёгких, центральной и периферической гемодинамики и др. |
| 18 F | 109,771 мин | β+ | 633,5 кэВ | Диагностика с помощью позитронно-эмиссионной томографии . Визуализация опухолей различных локализаций, оценка метаболизма глюкозы в миокарде, легких, мозге, диагностика болезни Альцгеймера, диагностика болезни диффузных телец Леви, диагностика болезни Паркинсона, локализация эпилептического очага. |
| 32 P | 14,262 сут. | β− | 1710,66 кэВ |
Внутритканевая и внутриполостная лучевая терапия опухолей; лечение полицитемии и связанных с ней нарушений. Для тех же целей может применяться 33 P . |
| 60 Co | 5,2714 лет | β− | 317,88 кэВ | при лечении опухолей женских половых органов, рака слизистой оболочки рта и лёгкого, опухолей головного мозга и др. |
| γ | 1173,237 кэВ 1332,501 кэВ |
|||
| 85 Kr | 10,756 лет | β− | 687,4 кэВ | исследование функции лёгких, центральной и периферической гемодинамики и др. |
| 90 Y | 64,1 ч. | β− | 2280,1 кэВ |
для внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии (при лечении опухолей женских половых органов, рака слизистой оболочки рта и лёгкого, опухолей головного мозга и др.) |
| 99m Tc | 6,01 ч. | γ | 140,511 кэВ | Диагностика с помощью гамма-камер опухолей головного мозга, изучение центральной и периферической гемодинамики и др.; исследование лёгких, печени, головного мозга и др. |
| 111 In | 2,8047 сут. | γ | 171,28 кэВ 245,40 кэВ |
исследование лёгких, печени, головного мозга и др. |
| 113m In | 1,6582 ч. | γ | 391,69 кэВ | исследование печени и др. |
| 123 I | 13 часов | γ | 160 кэВ | Диагностика с помощью гамма-камер щитовидной железы и нервной системы сердца. |
| 125 I | 59,5 суток | γ | 35 кэВ | Лечение онкологии предстательной железы методом |
В целях установления возможности получения организмом внешних облучений и количественного определения таковых, принимая во внимание связанный с облучением риск возникновения той или иной степени лучевой болезни, практикуются методы дозиметрии излучений как в обстановке окружающей среды, так и по отношению к отдельному человеку.
В условиях возможности подвергнуться облучению для констатации этого факта и определения дозы гамма- и рентгеновых лучей, получаемых за определенный промежуток времени, предлагается метод индивидуального фотографического контроля с помощью фотопленок. Человек носит на себе маленькую кассету с чувствительной фотопленкой, которая чернеет под влиянием облучений. Степень почернения зависит от дозы облучения, возрастая вместе с ней. По измерению степени почернения пленки за определенное время можно установить полученную дозу.
Другой метод индивидуального дозиметрического контроля состоит в использовании портативных маленьких ионизационных камер. Камеры, предварительно заряженные, при ношении их в условиях наличия радиации теряют свой заряд. По спаду заряда за определенное время можно вычислить величину полученной дозы.
Полученная доза нейтронного облучения определяется по степени наведенной нейтронами активности. Под воздействием нейтронов в тканях активируются многие входящие в их состав элементы: натрий, фосфор, хлор, сера, углерод, кальций и др. Наибольшую дозу составляют излучения натрия и фосфора.
Для определения дозы нейтронов исчисляется, какая часть находящихся в организме натрия и фосфора, содержание которых мало колеблется, стала под влиянием нейтронов активной. Определение ведется по крови и моче. В точном объеме субстрата устанавливают концентрацию натрия и фосфора химическим путем. Субстрат высушивают, сжигают, и сухой остаток наносят на мишень. При помощи бета-счетчика определяют степень полученной активности с учетом удельной активности и концентрации натрия и фосфора в субстрате.
Спустя несколько часов после нейтронного облучения наведенная активность обусловливается в основном натрием, испускающим бета-частицы и гамма-кванты. При незначительном периоде полураспада активного натрия (15 часов) уже через несколько часов значение этого изотопа снижается, и активность обусловливается в основном фосфором, период полураспада которого составляет 14,3 дня.
Так как человек, облученный нейтронами, становится источником гамма-излучения, то по интенсивности такового, измеряемого большими счетчиками, располагаемыми вокруг корпуса пострадавшего, можно также определить дозу нейтронов. При оценке полученной дозы принимается во внимание время, протекшее от облучения до исследования, так как степень наведенной активности непрерывно падает.
После попадания активных веществ внутрь организма и депонирования их эти вещества частично могут выделяться с секретами и экскретами, где присутствие их может быть определено или специальным химическим путем (если это вещества, чуждые организму в естественных условиях), или по вызываемой ими активности исследуемых биосубстратов. Чаще всего подвергаются исследованию кал и моча. Активные вещества могут быть альфа-, бета- и гамма-излучателями.
Гамма-излучение тела человека может быть определено методом, используемым для определения полученной дозы нейтронов. Активность мочи и кала определяется после высушивания и сжигания субстрата, нанесения его на мишень и измерения с помощью альфа- и бета-счетчиков.
Нельзя ожидать, однако, точных и постоянных отношений между содержанием инкорпорированного вещества в организме и величиной его выделения экскретами.
Некоторые активные изотопы могут быть определены измерением активности в крови, если эти вещества, равномерно распределяясь по органам, обусловливают известное соотношение между их содержанием в организме и концентрацией в крови (натрий, углерод, сера).
Если активные вещества или продукты их распада выделяются в газообразном виде через легкие, то обнаружить их наличие можно путем измерения удельной активности выдыхаемого воздуха с помощью ионизационной камеры, соединенной с прибором, измеряющим ионизационный ток.
Очень малые активности в препаратах можно определять, пользуясь толстослойными чувствительными пластинками. Препарат прикладывают к фотоэмульсии и после должной экспозиции и проявления пластинки в эмульсии обнаруживают почерневшие участки - линии, обусловленные действием движущихся активных заряженных частиц (треки).
Альфа-частицы дают короткие, толстые, прямолинейные треки, электроны же (бета-частицы) - более тонкие, длинные и изогнутые. Пластинки изучают под микроскопом при увеличении в 200-600 раз.
