Strahlung: Risiken, Sicherheit, Schutz

Das Wort "Strahlung" in den meisten heutigen Lesern verursacht Angst. Strahlung ist mit dem Tod verbunden. Ein unsichtbarer, unhörbarer, nicht wahrnehmbarer Mörder, der langsam tötet - vielleicht auch Sie, Leser? Sollte ich Angst haben? Die Antwort ist in diesem Artikel.
KDPV - aus dem Buch "Physiker scherzen".

Die ersten "Glocken"

Das Verständnis der Tatsache, dass ionisierende Strahlung eine gewisse physiologische Wirkung auf den Körper hat, gehörte bereits zu den ersten Forschern. Die Tatsache, dass Röntgenstrahlen von Conrad Verbrennungen verursachen, wurde von seinem Assistenten V. Grubbe fast unmittelbar nach ihrer Entdeckung auf seiner Haut entdeckt.

Der Entdecker der Uranstrahlen, Henri Becquerel, spürte auch ihre Wirkung auf sich selbst, als er die Ampulle mit Radiumsalz in die Tasche steckte, um es seinen Schülern zu zeigen: Die Haut um die Ampulle wurde rot und schmerzhaft, und dann bildete sich ein Geschwür, das lange Zeit nicht heilte. Viele Patienten, die einer Röntgenexposition unterzogen wurden und ihre Ärzte behandelten, erhielten Verbrennungen und Geschwüre aufgrund von Röntgenstrahlung, und Thomas Edison, ein Labormitarbeiter, der lange Zeit an einer öffentlichen Röntgendemonstration arbeitete, verlor seine Beine an Strahlenverbrennungen und starb später früh an Hautkrebs. Bis 1907 waren bereits mindestens sieben Todesfälle durch ionisierende Strahlung bekannt, und die Gesamtzahl der Radiologen, die in den ersten Jahrzehnten ihres Einsatzes an Strahlung starben, stieg auf Hunderte.

Trotzdem begegnete das Publikum dem neuen Phänomen begeistert. Die Entdeckung der therapeutischen Wirkung von Röntgen- und Radiumstrahlen auf eine so schreckliche und unheilbare Krankheit wie Krebs und die Entdeckung der stimulierenden Wirkung schwacher Strahlung auf Lebensprozesse führten dazu, dass gewöhnliche Menschen in Radium ein Allheilmittel sahen. Radioaktives Mineralwasser, radioaktive Zahnpasten und Kosmetika, Geräte zur Sättigung von Wasser mit radonhaltigem Radon, wurden in den Handel gebracht. Glücklicherweise waren sie in den meisten Fällen nur in der Werbung radioaktiv. Das Raditor-Medikament, das von 1918 bis 1928 zehn Jahre lang in den Regalen von Apotheken stand und tatsächlich ein Mikrogramm Radium-226 in jeder Flasche enthielt.

Es wurde empfohlen, einen Tag für eine Blase zu nehmen.

Als Referenz: In einem Abstand von 1 cm erzeugen Mikrogramm Radium allein eine Dosisrate von 8,4 mr / h Gammastrahlung. Die zulässige Aufnahme von Radium-226 pro Jahr (NRB-99) beträgt 35 Nano- Gramm.

Der Heizkörper wurde als Heilmittel für alle Krankheiten deklariert, ausgenommen Impotenz, Rheuma und Schizophrenie. Es ist nicht bekannt, wie viele Leben er forderte - wir wissen nur über den Tod von Eben Byers Bescheid, einem amerikanischen Millionär und Industriellen an Mundkrebs, der sich nach mehr als anderthalb tausend Bläschen über mehrere Jahre entwickelt hat.

Das vielleicht berühmteste Strahlenopfer dieser Zeit war eine der Pioniere radioaktiver Themen - Maria Skłodowska-Curie, die 1934 an der durch Strahlung verursachten Leukämie starb. Wahrscheinlich starben sowohl Henri Becquerel als auch Irene Joliot-Curie früh an den Strahlendosen. Es ist jetzt unmöglich, die Namen all derer zu finden, die starben und schwer krank wurden und in jenen Jahren mit großen Aktivitäten ohne Schutz und Vorsichtsmaßnahmen arbeiteten, aber anscheinend gab es viele von ihnen.

Nur etwas mehr als zehn Jahre sind seitdem vergangen, als sich die tödliche Strahlung in Hiroshima und Nagasaki von allen Seiten zeigte. Dann gab es von allem viel: das Mädchen, das die Kräne aufstellte, und die Testexplosionen, durch deren Epizentren die Kompanien der Soldaten vertrieben wurden, und die Mayak und Tschernobyl ...

Die Wirkung von Strahlung auf Materie und lebendes Gewebe

Alles beginnt mit dem Akt der Ionisation - einem der Elektronen des Atoms wird Energie gegeben, die die Energie seiner Bindung an das Atom übersteigt, und es fliegt weg und hinterlässt eine positive Ladung des Atoms. Aber die Energie eines Quantums Gammastrahlung, eines Alpha- oder Betateilchens, ist zu hoch, um dies zu beenden. Die Ionisierungsenergie wird in Einheiten gemessen, das Maximum der ersten zehn Elektronenvolt, und die Energie eines Teilchens oder Quanten kann Megaelektronvolt sein. Daher werden infolge eines einzigen Wechselwirkungsakts Tausende und Zehntausende von Atomen ionisiert. Die von ihnen emittierten Elektronen erhalten auch Energie, die ausreicht, um andere Atome zu ionisieren, und alles geht weiter, bis am Ende die Energie der nächsten Elektronen niedriger ist als die Ionisierungsenergie.

Was ist das Ergebnis? Die Umwandlung eines neutralen Atoms in ein Ion schwächt oder zerstört zum einen die vorherigen chemischen Bindungen, die dieses Atom gebildet hat, und zum anderen macht es dieses Atom zu einem äußerst aktiven Reaktionszentrum, das sofort neue chemische Bindungen bildet.

Wenn es um Kristalle geht, führt dies zur Bildung von Punktdefekten im Kristallgitter - Strahlungsdefekte, die mit zunehmender Dosis allmählich die Eigenschaften des Materials verändern. Das Metall wird spröder, die Leitfähigkeit von Silizium nimmt zu und die Beweglichkeit der Ladungen nimmt ab, optisch transparente Materialien werden weniger transparent, färben sich, Dielektrika beginnen zu "lecken" - die Materialien "werden müde" von der Dosis und werden zerstört, hören auf zu arbeiten, wie sie sollten, und werden aus ihnen hergestellt Geräte fallen aus. Im Grenzfall verwandelt sich der Kristall in eine amorphe Substanz. In diesem metamiktischen Zustand befinden sich viele Uran- und Thoriummineralien: In der Zeit seit ihrer Bildung zerstört die von ihnen selbst emittierte Strahlung das Kristallgitter vollständig, während die Form der Kristalle gleich bleibt.

Und lebende Materie ist in diesem Sinne nicht besser. Wenn sich eine der Aminosäuren in einem Proteinmolekül in etwas verwandelt, auch wenn die Proteinkette nicht gleichzeitig bricht, wird ein solches Proteinmolekül seine Funktion nicht mehr erfüllen. Wenn eines der Lipidmoleküle in der Membran, das sich in ein aktives Ion verwandelt hat, mit dem benachbarten Molekül reagiert und der resultierende Frankenstein kein Strukturelement der Membran mehr ist, verbleibt ein Loch darin. Zusätzliche Moleküle, die ihre Funktionen nicht mehr erfüllen, verbleiben in der Zelle und stören deren Arbeit, vergiften sie. Und das Schlimmste ist, wenn das wichtigste Molekül in der Zelle beschädigt wird, ein DNA-Molekül, das genetische Informationen enthält. Dies führt zu einer Verzerrung des letzteren, dem Auftreten von Mutationen.

Die Ionisierung, gefolgt von der Neutralisation der gebildeten ionisierten Fragmente, führt zur Bildung freier Radikale, die mit benachbarten Molekülen interagieren und diese zerstören, wodurch sie ein ungepaartes Elektron und damit Reaktivität erhalten. Und so - bis sich die beiden Radikale treffen ... Um das Molekül zu schädigen, muss es nicht direkt unter den Einfluss eines energiereichen Teilchens fallen - wird seine zerstörerische Arbeit von den Radikalen fortgesetzt. Die Zeit ihrer Existenz ist klein - von Nano- bis Mikrosekunden, aber viel länger als die Zeit der Interaktion.

Nach einem Strahlungstreffer versucht die Zelle zunächst, sich zu erholen. Die Mechanismen zur Beseitigung molekularer "Trümmer" werden aktiviert, tote Moleküle werden neu synthetisiert, löchrige Membranen werden gepatcht, Reparaturmechanismen versuchen, gebrochene Chromosomen zu "vernetzen". Wenn alles sehr schlecht ist - die Zelle startet ein Selbstzerstörungsprogramm - Apoptose.

Das Schlimmste ist für jene Zellen, die sich aktiv teilen. Alles ist in ihnen verwundbar und sie sind schwer zu erholen. Daher sind Gewebe, in denen eine kontinuierliche Teilung und ein kontinuierliches Wachstum von Zellen stattfindet - Knochenmark, Geschlechtsdrüsen, embryonale Gewebe - am strahlenempfindlichsten und leiden als erste während der Bestrahlung.

Strahlenkrankheit

Der massive Tod von Zellen und die Suspendierung von Überlebenden nach akuter Exposition beeinträchtigen die Funktion der betroffenen Organe und damit des gesamten Körpers. Toxische Produkte des Zellabbaus, freie zelluläre Enzyme, Zytokine und andere Signalmoleküle, Radiolyseprodukte werden in den Blutkreislauf freigesetzt, was die Schwere der Läsion verschlimmert. Es entwickelt sich eine akute Strahlenkrankheit.

Sein Anfang sieht so aus, als ob eine Vergiftung mit dem, was ist, unverständlich ist, und es ist wirklich eine Vergiftung mit allem, was unmittelbar nach der Bestrahlung infolge massiver Zellschäden in den Blutkreislauf gelangt ist. Erbrechen beginnt, Druck sinkt, Temperatur steigt - das ist die sogenannte Primärreaktion. Es geht vorbei und die Person wird besser. Es scheint, dass bereits alles im Rückstand ist - aber tatsächlich haben sich die Hauptprobleme noch nicht gezeigt. Aber sie sind schon ernst: Das Knochenmark ist teilweise oder vollständig gestorben. Bei einer Dosis von 100 rem sind 20% der Knochenmarkszellen nicht lebensfähig. Bei einer Dosis von 500-600 Rem ist das Knochenmark vollständig tot. Solange die verfügbaren Blutzellen funktionieren, ist alles in Ordnung. Ihre Lebensdauer beträgt jedoch einige Tage, und sie müssen geändert werden. Und die Veränderung wird nicht kommen - aus dem Nichts.
Der Körper ist wehrlos gegen Infektionen, Blut verliert seine Gerinnbarkeit, seine Fähigkeit, Sauerstoff und Kohlendioxid zu übertragen, nimmt ab.

Die ersten Anzeichen einer Strahlenkrankheit treten bei einer absorbierten Dosis Gammastrahlung von etwa 1 Gy auf. Niedrigere Dosen verursachen keine klinischen Manifestationen, obwohl bestimmte pathologische Veränderungen bei Blut- und Knochenmarktests bei Dosen in Zehntelgrau festgestellt werden. Bei Dosen von bis zu 5-6 Gy besteht die Möglichkeit einer Erholung, während lebensfähige spaltbare Vorläuferzellen noch im Knochenmark verbleiben. Bei Dosen von weniger als 2 Gy ist diese Chance absolut und die Genesung ist abgeschlossen, und es ist unwahrscheinlich, dass bis zu 4 Gy sterben, aber die Konsequenzen in der Hälfte der Fälle bleiben für immer bestehen. Über 6 Gy - es besteht die Möglichkeit, eine Person durch Anwendung eines Knochenmarktransplantats eines Spenders zu „dehnen“. Wenn die Dosis jedoch 10 Gy überschreitet, stirbt nicht nur sie, sondern auch intestinale epitheliale Vorläuferzellen. Das ist absolut tödlich. Darüber hinaus tritt nach Ablauf der ersten Reaktion auf Strahlung häufig die sogenannte Phase einer wandelnden Leiche auf: Ein Mensch fühlt sich ziemlich erträglich, verletzt nichts, seine Kraft ist zurückgekehrt: Der Körper wirkt auf alte Blutzellen, auf das alte Darmepithel. Wenn sie enden und es sehr bald geschehen wird, wird in einigen Tagen oder sogar Stunden die angebliche "Gesundheit" enden (blutiger Durchfall und dann schmerzhafter Tod).

Bei sehr hohen Dosen von Hunderten von Grau sterben die strahlenresistentesten Zellen ab. Diejenigen, die sich nicht teilen, sind nervös, muskulös. Das Strahlenopfer zeigt sofort Symptome einer Hirnschädigung: Krämpfe, psychomotorische Erregung, gefolgt von Bewusstseinsdepression bis zum Koma und innerhalb kurzer Zeit (von mehreren Stunden bis zu mehreren Tagen) - Tod. In der populären Literatur wird oft vom „Tod unter dem Strahl“ gesprochen, vom sofortigen Tod des gesamten Organismus zum Zeitpunkt der Bestrahlung, aber dies ist eher eine theoretische Annahme, der Ärzte noch nicht begegnet sind.

Ich muss sagen, dass 1000 Gy eine sehr große Dosis in Bezug auf die Wirkung auf lebende Materie ist, aber selbst eine solche Dosis ist eine ziemlich kleine Menge, wenn man die absorbierte Energie betrachtet, die lebendes Gewebe nur um 0,3 ° C erwärmen kann.

Stochastische Wirkungen oder niedrig dosierte Krankheiten

Strahlenkrankheit ist eine Krankheit, die eine ausgeprägte Schwelle für den Beginn ihrer Manifestation aufweist und deren Schweregrad proportional zur Strahlendosis ist. Dies ist der sogenannte deterministische Effekt von Strahlung. Wenn die Dosis jedoch nicht ausreicht, um eine Strahlenkrankheit auszulösen, bedeutet dies nicht, dass die Strahlung spurlos vergangen ist. Die Manifestation dieser durch Strahlung hinterlassenen „Spur“ wird jedoch grundlegend anders.

Die Haupttodesursache für Knochenmarkszellen während der Bestrahlung ist normalerweise eine grobe Schädigung ihres genetischen Apparats - die sogenannten Chromosomenaberrationen. Stücke, die andere Chromosomen verbinden können, lösen sich von Chromosomen, es bilden sich ringförmige Chromosomen usw. Aber nicht immer führt ein solcher Schaden zum sofortigen Zelltod. Infolge einer chromosomalen Umlagerung und manchmal sogar infolge einer Punktmutation - dem Ersatz von nur einem oder mehreren Nukleotiden in der DNA - werden ein oder mehrere Mechanismen der Regulation der Zellteilung und -differenzierung gestört. Die Zellteilung wird unkontrollierbar und es entsteht eine Population von Tumorzellen , die sich unter bestimmten Umständen zu einem bösartigen Tumor entwickelt. Am einfachsten und schnellsten durch Bestrahlung eines Tumors des hämatopoetischen Systems verursacht - Leukämie, seltener ist es ein Krebs an einem anderen Ort. Darüber hinaus dauert es normalerweise ein wenig Zeit von der Bestrahlung bis zur Entwicklung einer Leukämie - 1-2 Jahre oder sogar weniger, und es dauert oft mehr als zehn Jahre, um Krebs zu entwickeln, bevor ein nachweisbarer Tumor oder klinische Manifestationen auftreten.

Das Auftreten einer Mutation ist jedoch das Ergebnis eines einzelnen Wechselwirkungsvorgangs des Zellkerns mit einem Quantum Gammastrahlung oder einem hochenergetischen Teilchen. Daraus folgt eine unangenehme Folge: Unangenehme Folgen, die den Tod des gesamten Körpers bedrohen, können dazu führen, dass ein einzelnes Partikel in die Zelle gelangt. Zum Glück mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit. Die zweite Konsequenz ist die Unabhängigkeit der Schwere der Läsion von der Dosis und die Tatsache, dass nur die Wahrscheinlichkeit ihrer Entwicklung davon abhängt. Diese Wahrscheinlichkeit wird für jedes Grau der absorbierten Dosis auf etwa 5% geschätzt und ist vermutlich proportional dazu.

Neben Krebs gibt es auch Mutationen von Keimzellen. Hier ist alles gleich: Der Schweregrad der Mutationsmanifestation hängt nicht von der Dosis ab (es hängt davon ab, welches Gen und wie es sich als beschädigt herausstellte, aber das Kernteilchen wählt nicht aus, welcher Teil des DNA-Moleküls darauf trifft), nur die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Mutationen hängt davon ab.

Solche Effekte werden im Gegensatz zu deterministischen Effekten als stochastische Effekte bezeichnet, wobei ihre zufällige, probabilistische Natur hervorgehoben wird

Gibt es eine Schwelle oder keine Schwelle?

In der Radiologie wurde von Anfang an eine Debatte geführt: Gibt es eine Schwelle für stochastische Effekte oder ist sogar der natürliche Hintergrund die Ursache für die Onkologie? Einerseits arbeiten in der Zelle ständig Reparaturmechanismen, die es schaffen, alle oder fast alle Schäden schnell zu reparieren, und katastrophale Schäden mit Chromosomenaberrationen sind bei natürlichem Strahlungsniveau äußerst selten. Und die überwiegende Mehrheit der Studien zur Häufigkeit der Manifestation stochastischer Effekte wurde bei akuten Dosen von mindestens einigen Zehntel eines Graus durchgeführt, bei denen eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass dieselbe Zelle mehrfach geschädigt wird, bis ihre Selbstreparatur abgeschlossen ist. Daher ist es wahrscheinlich, dass im Niedrigdosisbereich die Häufigkeit stochastischer Effekte pro Grau der absorbierten Dosis signifikant niedriger sein kann als im Hochdosisbereich. Aber ist es so, es ist sehr schwer zu überprüfen. Der Grund dafür ist, dass eine Person Krebs hat und keinen Kontakt mit Strahlung hat. Und oft krank: Mit Krebs sind 20% der Weltbevölkerung konfrontiert. Vor diesem Hintergrund ist es aufgrund der statistischen Streuung äußerst schwierig, einen kleinen Zusatzstoff einer Dosis in der Größenordnung des natürlichen Hintergrunds (2,4 mSv / Jahr für 70 Lebensjahre - 168 mSv, was weniger als ein Prozent zur Gesamthäufigkeit der Onkologie beiträgt) nachzuweisen in jeder der Gruppen (Experiment und Kontrolle) mindestens eine Million völlig gesunde Versuchspersonen zu sammeln, die unter genau den gleichen Bedingungen leben.

Auf jeden Fall konnte auf direkte Weise - durch Untersuchung der Häufigkeit der Onkologie in Gruppen, die unter verschiedenen natürlichen Strahlungshintergründen leben (und an verschiedenen Punkten der Erde zwischen 3,5 und mehreren hundert μR / h liegen können) - keine eindeutige Korrelation zwischen den beiden festgestellt werden .

Ein weiteres noch ungelöstes Problem ist die Frage: Funktioniert das sogenannte Gesetz der Austauschbarkeit in der Fotografie hier? Das heißt - gibt es einen Unterschied zwischen der Dosis, die pro Minute, pro Jahr oder ein Leben lang erhalten wird? Bei hohen Dosen gibt es zweifellos einen Unterschied, wenn es um Strahlenkrankheit geht. Bei kurzfristiger Exposition ist die Dosis, die eine Strahlenkrankheit verursacht, viel geringer als die Dosis, die bei Langzeitexposition eine chronische Strahlenkrankheit verursacht.

Bis diese Probleme gelöst sind, werden sie von der Annahme geleitet, dass die Häufigkeit stochastischer Effekte proportional zur Dosis bis zu Null ist und es keinen Unterschied zwischen akuten und chronischen Dosen bei der Lösung von Sicherheitsproblemen gibt. Dies ist das sogenannte Nicht-Schwellenwert-Konzept, dem zufolge besteht aus jeder Dosis ein Risiko, und wir legen Expositionsgrenzwerte auf der Grundlage eines akzeptablen Risikos fest .

Hormose oder beschleunigtes Altern?

In dem oben beschriebenen Konzept gibt es keinen Platz für bestimmte dosisabhängige Wirkungen bei niedrigen Dosen. Dennoch wurden Hypothesen über die Existenz solcher aufgestellt. Darüber hinaus sowohl über schädliche als auch über vorteilhafte Wirkungen.

Dies wurde bereits von den ersten Experimentatoren auf dem Gebiet der Radiobiologie bemerkt: Strahlung stimuliert das Pflanzenwachstum, beschleunigt die Samenkeimung und unter den Bedingungen einer im Vergleich zu natürlichen stark reduzierten Hintergrundstrahlung verlangsamt sich die Teilung von Ciliaten-Paramecium erheblich. Dieses Phänomen wurde als Strahlenhormese bezeichnet, und es wurde vermutet, dass kleine Strahlungsdosen auf höhere Tiere und Menschen wirken können, die nicht schädlich, sondern günstig sind. Einige Experimente bestätigen dies - im Vergleich zur Kontrolle wird eine erhöhte Lebenserwartung bestrahlter Nagetiere und eine Erhöhung der Immunität festgestellt. Menschliche Experimente sind widersprüchlich: Die Ergebnisse einiger zeigen das Vorhandensein von Hormese, während andere dies leugnen.

Die entgegengesetzte Hypothese ist, dass kleine Dosen, die den natürlichen Hintergrund nur geringfügig überschreiten, die Lebenserwartung verkürzen, die Immunität senken, kardiovaskuläre und sogar neurologische Erkrankungen verursachen sowie die Entwicklung von Kindern verlangsamen und deren Gesundheit verschlechtern. Diese Hypothese hat ihre Befürworter, es wurde eine Reihe von Artikeln veröffentlicht, die dies zu bestätigen scheinen - aber immer in sehr kleinen Stichproben, über die Statistiken einen sehr schlechten Witz spielen können. Auch bei großen Proben besteht keine Korrelation zwischen dem natürlichen Strahlungshintergrund im Gebiet und der Lebenserwartung.

Damit werden wir die Diskussion der Auswirkungen von Strahlung auf den Körper beenden und Schutz und Sicherheit aufnehmen.

Über akzeptable Strahlung

Die Meinungen zu Anweisungen für Haushaltsdosimeter, Notizen in Zeitungen und Nachrichten im Fernsehen sowie zu anderen „zuverlässigen“ Quellen variieren: Die Zahlen waren bei 30, 50, 60 μR / h beliebt. Ich habe kein einziges Regulierungsdokument gefunden, in dem solche Zahlen angegeben sind. Darüber hinaus spielt die Dosisleistung allein keine Rolle - die Dosis, die eine Person über lange Zeitintervalle - Jahre und Jahrzehnte - rekrutiert, spielt keine Rolle. In jedem Fall ist dabei die Strahlungssituation relativ ruhig.

Das heißt - es gibt keine Möglichkeit, dass Sie, wenn das Dosimeter beispielsweise 0,15 μSv / h anzeigt, sicher hierher gehen können und plötzlich 1,2 μSv / h und die schreckliche rote Platte "Gefahr" anzeigen - Sie müssen schnell abspülen. Tatsächlich sind 1,2 µSv / h - die Zahlen sind natürlich nicht sehr gut, aber nur bei einem langen Aufenthalt: für Monate, für Jahre.

In unserem Land sind das Dokument, das die akzeptablen Expositionsstandards festlegt, die Strahlenschutzstandards oder NRB und die grundlegenden Hygieneregeln für Strahlenschutz (OSPRB). Die aktuellen Versionen dieser Dokumente sind SanPin 2.6.1.2523-09 NRB-99/2009 und SP 2.6.1.2612-10 OSPORB-99/2010. Das NRB betrachtet zwei Gruppen: „Zivilisten“, die Bevölkerung, die nicht mit Strahlungsquellen arbeitet, und diejenigen, deren Arbeit mit Strahlung Gegenstand ihrer beruflichen Tätigkeit ist. Die Bevölkerung darf ein Jahr lang (durchschnittlich fünf Jahre lang) aus künstlichen Strahlungsquellen sammelnnur 1 mSv. In Bezug auf die Dosisleistung beträgt sie, wenn Sie zählen, nur 0,11 μSv / h, ohne den natürlichen Hintergrund. Und letzteres kann alles sein. In diesem Zusammenhang wäscht der NRB seine Hände und bietet lediglich an, „die Exposition gegenüber bestimmten natürlichen Quellen zu begrenzen“ (dies sind zunächst Einschränkungen der Radonkonzentration in der Luft und der spezifischen Aktivität natürlicher Radionuklide in Baumaterialien). Wenn also der natürliche Hintergrund ungefähr als 0,1 μSv / h angenommen wird, kann das akzeptable Strahlungsniveau, das kontinuierlich und kontinuierlich wirkt, als 0,21 μSv / h angesehen werden.

Da wir wissen, dass jeder Sievert eine 5% ige Chance hat, an Krebs zu erkranken, erhalten wir, dass 1 mSv / Jahr aus anthropogenen Quellen, die von der UXR zugelassen werden, ein zusätzliches Onkologierisiko von 0,35% für das Leben darstellt (ca. 70 mSv).

Einerseits ist dieser Ansatz in dem Sinne verständlich, dass die natürliche Hintergrundstrahlung sowie die mit Kalium-40 verbundene innere Bestrahlung eine Selbstverständlichkeit sind, mit der nichts zu tun ist, und dass genau der Teil der Dosis minimiert werden muss, der beeinflusst werden kann. Andererseits gibt es bei diesem Ansatz einen gewissen Betrug.

Im OSPRB wird dem Schutz der Bevölkerung vor natürlichen Quellen jedoch etwas mehr Aufmerksamkeit geschenkt: Dort werden 5 mSv / Jahr als akzeptable Expositionsmenge von letzteren angenommen, und bei einem Wert über 10 mSv / Jahr sind vorrangige Maßnahmen erforderlich, um diese zu verringern. 5 mSv / Jahr sind 0,55 μSv / h, aber vergessen Sie nicht, dass dies die interne Exposition einschließt. Wenn wir davon ausgehen, dass es etwa die Hälfte der Dosis ausmacht, zeigt das Dosimeter 0,23 μSv / h.
Das heißt, wenn bei Ihrem Wohnort die Dosimeterwerte ungefähr 0,2 bis 0,25 μSv / h (oder 20 bis 25 μR / h) überschreiten - dies ist eine Gelegenheit, über einen Wohnortwechsel nachzudenken, aber wenn Sie plötzlich in einen Spaziergang geraten sind Ein Ort, an dem das Dosimeter sogar zehn- oder zwanzigmal höhere Werte anzeigt - Sie sollten nicht in Panik geraten und nach Hause eilen, um Wodka in Gläsern zu trinken, um "Strahlung zu entfernen". Hier erfahren Sie, ob sich noch radioaktiver Schmutz auf Ihren Sohlen befindet.

Alle diese Standards gelten nicht für Personal, das mit ionisierenden Strahlungsquellen arbeitet - ihre zulässigen Expositionsstandards sind viel höher - bis zu 20 mSv / Jahr im Durchschnitt für 5 Jahre, jedoch nicht mehr als 50 mSv / Jahr und für die gesamte Karriere - nicht mehr als 1 Sv .

Über Zeit, Raum und Bleiziegel

Was aber, wenn die Strahlung zu hoch ist? Dann brauchen Sie Schutz. Und der einfachste und billigste Schutz wird als „Schutz durch Zeit und Entfernung“ bezeichnet - um sich von der Quelle fernzuhalten und die Kontaktzeit mit ihr zu minimieren.

Die Rolle der Zeit bedarf meiner Meinung nach keiner Erklärung. Mit Abstand - interessanter. Wenn die Größe der Quelle im Vergleich zum Abstand zu ihr klein ist, folgt die Strahlungsintensität von ihr dem Gesetz des umgekehrten Quadrats. Nehmen Sie zum Beispiel eine Ampulle mit einem Milligramm Radium. Wie wir wissen, beträgt die Expositionsdosisleistung in einem Abstand von einem Zentimeter 8,4 U / h. Wenn wir diesen Abstand um das 100-fache, dh auf einen Meter, erhöhen, verringern wir den Strahlungspegel um das 10 000-fache auf 840 μR / h. Wenn wir jedoch unter Verstoß gegen alle TB-Regeln diese Ampulle in die Hand nehmen, verringern wir den Abstand zur Dicke der Ampullenwand beispielsweise auf 0,5 mm. Und unsere Finger werden mit einer 400-mal höheren Dosisrate im Strahlungsfeld sein - 3360 R / h! Das ist wirklich - "etwas, das nicht berührt werden muss"! Wenn Sie zum Vergleich dieselbe Ampulle mit einer Pinzette mit einer Grifflänge von 30 cm nehmen, wird die Strahlung verringert$$$(600)^2 = 360000$



Alpha- und Betastrahlung haben praktisch keine Durchdringungskraft und der Schutz gegen sie ist kein Problem. Der erste wird in mehreren Zentimetern Luft absorbiert, und der Bereich der Alpha-Partikel in festen oder flüssigen Medien wird in zehn oder sogar Einheiten von Mikrometern gemessen. Beta-Partikel haben normalerweise eine größere Reichweite, aber selbst für sie ist eine undurchlässige Platte aus Aluminium, Glas oder Kunststoff je nach Energie von Bruchteilen eines Millimeters bis zu einem Zentimeter dick. Es ist viel schwieriger, sich gegen Gammastrahlung und Neutronen zu verteidigen.

Gammastrahlung wird hauptsächlich von Elektronen absorbiert. Je mehr sich auf dem Weg befinden, dh je größer die Ordnungszahl der Substanz ist, desto stärker ist die Absorption. In dem Niedrigenergiebereich, in dem der photoelektrische Effekt der Hauptabsorptionsmechanismus ist, ist er proportional zur Ordnungszahl zum fünften (!) Grad, wobei mit zunehmender Energie der Anteil der Compton-Absorption allmählich zunimmt, was linear von der Ordnungszahl abhängt. Deshalb versuchen sie zum Schutz vor Strahlung, Substanzen mit der höchsten Ordnungszahl zu nehmen. Blei ist das bekannteste Material für den Strahlenschutz, es werden jedoch Beton und sogar Wasser verwendet, da ihre Schicht viel dicker sein kann als die Bleischicht, die zwar nicht das teuerste Metall ist, aber dennoch teuer und schädlich. Und umgekehrt - zum Schutz vor kleinen, aber bösen Quellen, die in Fehlerdetektoren verwendet werden,abgereichertes Uran wird häufig in Sterilisationsanlagen, Strahlentherapiegeräten und RTGs verwendet; Natürlich ist es auch radioaktiv, aber seine Strahlungsgefahr ist nicht mit der Strahlung seines Inhalts vergleichbar - eine winzige tödliche Ampulle mit Iridium-192, Cäsium-137 oder Kobalt-60. Manchmal verwenden sie Wolfram - es absorbiert Gammastrahlung, die schwächer als Blei ist, aber fast doppelt so viel Dichte beseitigt diesen Unterschied.

Für Neutronen ist das Gegenteil der Fall: Blei ist für sie praktisch transparent, aber sie werden von Substanzen, die aus leichten Atomen bestehen, gut zurückgehalten, insbesondere von solchen, die viel Wasserstoff enthalten. Wenn ein Neutron mit einem Proton kollidiert, bleibt es an Ort und Stelle, und dann fliegt ein Proton. Letzteres wird jedoch nicht weit weg fliegen - mit einer Ladung überträgt es seine kinetische Energie auf die Elektronen und Kerne der ihn umgebenden Atome. Die Durchdringungskraft von Protonen übersteigt die von Alpha-Teilchen nicht wesentlich. Dies reicht zwar nicht aus, um sich vor Neutronen zu schützen: Sie hören auf, überhaupt nicht aufzuhören und insbesondere schädlich zu sein. Diese so niedrigen Energiequellen, die sogenannten thermischen Neutronen, haben jedoch die Eigenschaft, von leichten Materialien - Beryllium, Aluminium usw. - gut reflektiert zu werden. Ein weiteres wichtiges Element beim Schutz vor Neutronen ist Bor.

Sein Kern mit einer Massenzahl von 10 (was etwa 20% aller Boratome entspricht) fängt gierig ein Neutron ein, wonach der resultierende Kern sofort in ein Alpha-Teilchen und stabiles Lithium-7 zerfällt. Das Ergebnis ist zwar immer noch die Bildung von Gammastrahlung mit einer Energie von 0,48 MeV, die ebenfalls geschützt werden muss. Moderne Verbundwerkstoffe für den Neutronenschutz umfassen daher Kunststoff, der Bor enthält, und der Füllstoff ist Bleioxid. Es absorbiert auch harte (2,18 MeV) Gammastrahlung aus eher selten auftretenden Reaktionen einer unelastischen Kollision eines Neutrons mit einem Proton unter Bildung eines Deuteriumkerns.
Zum Abschluss dieses Abschnitts werde ich einen nützlichen Link zu einem Taschenrechner zur Berechnung der Dosisleistung in der einen oder anderen Entfernung von der Quelle dahinter und ohne Schutz bereitstellen.

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Eine Quelle radioaktiver Strahlung, die sich in einer hermetisch abgeschlossenen Ampulle befindet oder auf andere Weise zuverlässig vom Ausgang des Wirkstoffs nach außen isoliert ist, wird als geschlossene Quelle bezeichnet. Er (auf jeden Fall, bis es zerstört wurde - zerkleinert, gesägt oder geschmolzen, wie Teile mit Quellen geschehen, die in Altmetall gelangt sind) ist die Quelle nur äußerer Strahlung.

Bei offenen Strahlungsquellen ist die Situation anders. Eine Lösung einer radioaktiven Substanz in einem Glas oder Kolben, radioaktives Erz, Niederschlag, Aerosole, Abwasser in der Umwelt - all dies sind radioaktive Quellen. Sie unterscheiden sich von geschlossenen darin, dass möglicherweise eine radioaktive Substanz in den Körper gelangt. In diesem Fall haben wir den Extremfall, der dem „Schutz durch Zeit und Entfernung“ entgegengesetzt ist: Die Entfernung ist Null und jeder Akt des Verfalls verursacht Schaden, die Zeit ist lang oder neigt sogar zur Unendlichkeit.

In diesem Sinne wird das Konzept der Radiotoxizität eines Radionuklids betrachtet. Unter Berücksichtigung der "Pharmakokinetik" und "Pharmakodynamik" der in den Körper eingebrachten radioaktiven Substanz und ihrer Abnahme aufgrund von Ausscheidung und Zerfall sowie der Energie, die bei jedem Zerfallsakt freigesetzt wird, ist es möglich zu bestimmen, welche Dosis diese oder jene Aktivität dieses Nuklids während des gesamten Lebens an verschiedene Organe abgibt Bewerten Sie anschließend das Risiko stochastischer und deterministischer Effekte in Abhängigkeit von der Menge des erhaltenen Nuklids.

Der Dosiskoeffizient eines Radionuklids ist der Wert der zusätzlichen Dosis der inneren Exposition, die eine Person pro Aktivitätseinheit dieses Radionuklids erhält. Basierend auf diesem Wert können Sie die jährliche Grenze der Aufnahme dieses Radionuklids in den Körper berechnen. Ich habe die Dosiskoeffizienten und die begrenzenden jährlichen Einnahmen einiger Radionuklide für die Bevölkerung angegeben, wenn sie mit Luft und Nahrungsmitteln in der Tabelle aufgenommen werden.



Alpha-aktive Isotope weisen die höchste Radiotoxizität auf. Dies ist auf die hohe Energie von Alpha-Partikeln und einen hohen Qualitätskoeffizienten von Alpha-Partikeln von 20 zurückzuführen. Am anderen Ende der Skala befinden sich Tritium und Kohlenstoff-14, während dessen Zerfall die freigesetzte Energie gering ist (insbesondere für Tritium) und daher auch die erzeugte Dosis gering ist. Neben der Zerfallsenergie spielt der Ort, an dem dieser Zerfall auftritt, eine wichtige Rolle. Cäsium-137, das fast gleichmäßig im Körper verteilt ist, weist eine viel geringere Radiotoxizität auf als Strontium-90, das sich um das Knochenmark konzentriert, oder Jod-131, das sich fast alle in der Schilddrüse konzentriert.

Es ist interessant, dass die Radiotoxizität von Uran (insbesondere abgereichert) vor dem Hintergrund seiner chemischen Toxizität, mit der es mit Quecksilber vergleichbar ist, fast vernachlässigt werden kann. Die durch Uran verursachten toxischen Wirkungen ähneln jedoch denen durch Strahlung: Dieses Schwermetall ist ein Mutagen und ein Karzinogen.

Ein gefährliches Artefakt oder ein sicheres Spielzeug für einen Radiophilen?

Sie können häufig im Internet eine Diskussion über die Frage treffen: Wie gefährlich ist der Besitz eines bestimmten radioaktiven Subjekts? Lass es uns herausfinden.

Verschiedene Objekte mit erhöhter Radioaktivität fallen regelmäßig in die Hände von „Radiophilen“, „Radiophoben“ und anderen Bürgern. Hier ist eine unvollständige Liste von dem, was ich direkt treffen musste:

• Produkte mit Dauerlicht, in der Regel basierend auf Radium-226 - Uhren, Adrianovs Kompasse, Kippschalter, Flugzeug- und Panzergeräte und -anzeigen, Schiffsnavigationsgeräte (insbesondere Sextant);
• Uranglas für verschiedene Zwecke und Keramik, beschichtet mit uranhaltiger Glasur;
• Uran- und Thoriummineralien und Produkte zur Verarbeitung von Uran- und Thoriumerzen;
• Besonders hervorzuheben sind thoriumhaltige Lampen, darunter Pumplampen der Serien DNP und INP sowie Ultrahochdruck-Xenonlampen.
• Optik mit Thoriumglas (japanische Linsen Takumar usw.);
• Netze für Gaslampen (enthalten Thorium - ca. 1 kBq pro Netz)
• Rauchmelder mit Americium.

Die einzige Kategorie dieser radioaktiven Artefakte, die die Hintergrundstrahlung in beträchtlicher Entfernung (mehr als ein paar zehn Zentimeter) signifikant erhöhen könnte, sind Produkte, die SPD enthalten. Unter ihnen gibt es sehr "strahlende" Exemplare. Aber selbst unter ihnen habe ich nicht diejenigen getroffen, die nicht ausreichen würden, um eine Entfernung von einem Meter von sich zu entfernen ( ich habe mich nicht getroffen, aber es gibt solche ). Zu ihnen kann ich nur einen ganzen Fall von radioaktivem "Takumarov" hinzufügen, mit dem ein Fotohändler einen meiner Freunde getroffen hat. Ein Messgerät aus diesem Fall trug den Alarm des Dosimeters sicher und zeigte einen Überschuss von 50 μR / h! Alle anderen radioaktiven Gegenstände, die ich gefunden habe, wurden vom Dosimeter fast genau gefunden und sind im Sinne einer äußeren Exposition völlig sicher, es sei denn, sie wurden als Schmuck in Taschen oder am Körper getragen.

In Bezug auf die interne Exposition können jedoch nur Uranglas, Lampen und Linsen als absolut sicher erkannt werden. Die darin enthaltenen Radionuklide werden zuverlässig in einer starken und chemisch inerten Masse aus Glas oder thoriertem Wolfram (in Lampen) isoliert. Und die größte Bedrohung ist die Zusammensetzung des radioaktiven Lichts. Fast alle Produkte, die es enthalten, sind Open Source und sehr gefährlich. In einigen von ihnen ist SPD durch nichts geschützt und wird direkt auf die Teile angewendet, die für Berührungen zugänglich sind - normalerweise sind solche Geräte buchstäblich mit Radium-226 verschmiert. Diejenigen, die versuchen, SPD zu öffnen, zu reparieren oder zu entfernen, sind am stärksten gefährdet. Der einzige Fleck dieser leichten Zusammensetzung, der in die Lunge gelangt ist, verursacht wahrscheinlich Krebs. Darüber hinaus ist der Zerfall von Radium in der leichten Masse eine starke Radonquelle.

Gefährliche und radioaktive Mineralien. Besonders diejenigen, die eine erdige Form haben, weiche und leicht kollabierende Kristalle mit perfekter Spaltung, wasserlöslich - all dies ist der Uranglimmer, der von Sammlern, Otenit und anderen Schönheiten geliebt wird. Zirkon, Monazit, unbewittertes Uraninit - weniger schrecklich.

Fazit

Große Strahlendosen machen Sie garantiert krank. Sie werden krank und die Schwere dieser Krankheit hängt davon ab, wie viele Röntgenbilder Sie aufnehmen.

Aber von niedrigeren Dosen, die sogar zehnmal höher sind als das akzeptierte zulässige Maximum, werden Sie höchstwahrscheinlich nichts sein. Gar nichts. Höchstwahrscheinlich werden Sie kein Superheld, der sich schlechter fühlt, Sie werden nicht öfter krank, Sie werden schneller altern und Sie werden nicht im Voraus sterben. Die einzige Folge wird ein erhöhtes Risiko sein - Krebs zu bekommen oder eine schlechte Mutation an Kinder weiterzugeben. Und höchstwahrscheinlich - eine sehr kleine (aber proportional zur Dosis!).

Trotzdem besteht dieses Risiko, Sie sollten es nicht vergessen und deshalb - wenn Sie nicht in den Strahl gelangen können, müssen Sie dies nicht tun.

Es ist unmöglich, alle Aspekte der Strahlenschutzsicherheit in einem Artikel zu behandeln. Ich habe mich bewusst nicht mit dem Thema Radongefahr sowie dem Thema Kritikalität und SCR befasst - da ich vorhabe, separate Artikel darüber zu schreiben.

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Strahlung: Wochentags radiochemisches Labor
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