Способы защиты от воздействия бета-излучения

Одним из типов радиоизлучения является β-излучение. При распаде неустойчивых атомных ядер происходит излучение элементарных частиц, имеющих заряд – электронов и позитронов и незаряженных частиц – нейтрино и антинейтрино.

Вместе с позитроном, имеющим положительный заряд, излучается нейтрино – β⁺-распад. С отрицательно заряженным электроном излучается антинейтино – β^—-распад.

Кроме β⁺ и β^—распада есть еще электронный захват, который также относится к β-распадам.

Оглавление

1 Краткое описание β-излучения
2 Прикладное использование β-излучения
3 Влияние β-частиц на человека
4 Методы защиты от β-облучения

Краткое описание β-излучения

Так как при β- распаде образуются заряженные частицы, то поток их отклоняется электромагнитным полем.

Скорость распространения частиц составляет 1-3х10⁵ км/с и зависит от их энергии.

Энергия излучаемых β-частиц варьирует, так как при распаде энергия распределяется между вновь образованным дочерним ядром, β-частицами и нейтрино. Она колеблется от ноля до максимального значения, которое может составлять 0,015-0,05 МэВ, что соответствует мягкому излучению или 3-13,5 МэВ – жесткое излучение.

Из-за того, что β-частицы легкие, то при движении они, сталкиваясь с атомами или молекулами, отклоняются от прямолинейного движения и рассеиваются, поэтому их проникающая способность колеблется :

Вид вещества	Проникающая способность (мм)
Воздух	8000-14000
Вода	800-1000
Алюминий, пластмасса	200
Железо	7-8
Свинец	5
Биологические ткани	100-200

Степень ионизации β-частиц зависит от того, с какой скоростью они движутся– чем меньше скорость, тем большее количество ионов образует вдоль траектории полета β-частица.

При торможении β-частиц в плотных средах происходит испускание γ-квантов. При транзите через различные среды β-частицы оказывают следующее воздействие:

образуют ионы в результате отрыва электрона от атома вещества. «Оторвавшийся» электрон, в свою очередь, ионизирует атомы и молекулы;
проходя через атомы вещества, β-частицы передают им часть своей энергии, «возбуждая» электроны без их вылета;
после потери части энергии при ионизации и возбуждении оставшаяся часть рассеивается, вызывая тепловые эффекты, сопровождающиеся усиленным колебанием атомов и молекул.

В чём причина негативного воздействия радиации на живые существа

В средах, молекулы которых содержат больше количество атомов, происходят процессы диссоциации, сопровождающиеся разрушением химических связей. Такие сложные химические и физические процессы под действием β-частиц происходят и в биологических тканях.

Прикладное использование β-излучения

В медицине этот вид излучения применяется в β-терапии:

аппликационная терапия используется при лечении ангиом, хронических патологий органов зрения, очагового ороговения многослойного эпителия, нейродермитах, экземах, грибковых заболеваниях кожи. На очаг поражения накладывается пластиковая пластина с индуцированными в структуру аппликата радиоактивными изотопами веществ с длительным периодом полураспада и высокой энергией;
при лечении злокачественных заболеваний используют:
внутритканевое облучение – в ткани вводят коллоидные радиоактивные растворы, гранулы, кетгутовые нити или стержни, выполненные из радиоактивного золота, серебра или иттрия – высокоэнергетических веществ с коротким периодом полураспада. Такая терапия используется при лечении радиорезистентных опухолей;
внутриполостная радиотерапия сопровождается введением в грудную или брюшную полость коллоидного радиоактивного серебра. Такой метод терапии применяют при лечении рака легких, желудка, яичников, мочевого пузыря, при патологиях, вызванных метастазированием.

Радиоизотопы, излучающие β-частицы, применяются для диагностики заболеваний. Существуют различные методы радиоизотопной диагностики:

лабораторная радиометрия – изучает содержание радиоизотопов в крови, моче, кале. Исследования назначают для изучения функции почек, желудка или состояния крови – объема плазмы, количества эритроцитов, наличия токсинов;
клиническая радиометрия – после введения меченых изотопов с помощью приборов определяется уровень их накопления в тканях. Применяют при диагностике состояния щитовидной железы, определения степени злокачественности новообразований кожных покровов, структур мозга, органов зрения;
клиническая радиография – исследование функциональной активности некоторых органов – сердца, почек;
сканирование – часто используемый диагностический метод для визуализации патологически измененных органов.

β-излучение используют в геологии, археологии, в промышленности для контроля некоторых автоматических процессов.

Влияние на организм человека ультрафиолетового излучения

Влияние β-частиц на человека

В результате β-облучения в клетках организма происходит образование активных радикалов, которые обладают высокой реакционной способностью. Отрицательные радикалы вступают в биохимическое взаимодействие с веществами клетки по типу окислительных реакций.

В клетках β-излучение провоцирует биохимические реакции, повреждающие структуру ДНК, нарушение проницаемости цитомембран и состава внутриклеточных веществ. В результате происходит мутация клеток или их апоптоз. Все ткани обладают способностью к регенерации. При облучении, превышающем пороговое значение, часть клеток восстанавливается, а часть утрачивает способность к регенерации.

Изменения накапливаются, приводя к нарушению функций органов или появлению злокачественных новообразований. При облучении клеток нарушение структуры ДНК приводит к мутациям, передающимся по наследству. Внешнее воздействие β-лучей на незащищенную кожу вызывает лучевой ожог 1-2 степени. В кожный покров β-частицы проникают на глубину 1-2 см, что может вызвать на незащищенных одеждой участках тела повреждение базального слоя кожи.

На участках с нежной и тонкой кожей могут образовываться участки некроза, на более грубой и толстой коже под действием β-частиц отмечаются трофические нарушения. При этом нет повреждения костного мозга, и не происходит депрессия кроветворения.

Наружные повреждения кожи называются β-ожогами, хотя по своей природе они отличаются от термических и химических ожогов. Поражения протекают постепенно. Отмечается покраснение и отек, сопровождающийся зудом.

При поражении кожных покровов начальный период повреждения протекает скрыто. Эта фаза может длиться от нескольких часов до нескольких недель. Поражение приводит к выпадению волосков и слущиванию верхнего слоя эпидермиса. При облучении слизистых отмечается покраснение и припухлость.

Доза 500-100 рад вызывает сильный отек, покраснение, боль и эрозии кожи. Восстановление структуры кожи происходит медленно. Болевые ощущения сохраняются долго, заметна атрофия кожных покровов. При средней степени облучения симптомы сохраняются в течение 3-4 недель.

Действие на человека рентгеновского излучения

При облучении кожного покрова в дозе 1000-3000 рад изменения проявляются через несколько часов после облучения. При этом отмечаются тяжелые изменения, сопровождающиеся появлением пузырей на коже, изменением состава крови, повышением температуры тела и диспепсическими нарушениями.

Крайне тяжелая степень поражения кожи (˃ 3000 рад) сопровождаются образованием очагов некроза, язв и угрозой развития сепсиса. Более опасным для состояния организма является внутреннее облучение, вызванное проникновением радиоактивных частиц через органы дыхания или пищеварительный тракт. При этом угроза состоянию тканей увеличивается.

Степень повреждения биологических тканей зависит от вида ткани, времени контакта с радиоактивным веществом, интенсивности облучения. Наиболее интенсивное облучение отмечается в первые несколько суток после выпадения радиоактивных осадков (65%).

Методы защиты от β-облучения

Невысокая проникающая способность β-частиц обуславливает применение защитных средств:

экранирование источника β-частиц пластинами плексигласа, алюминия, стекла;
защита кожных покровов с помощью специального комбинезона из прорезиненной ткани;
изолирование дыхательной системы с помощью противогаза;
глаза защищают с помощью специальных очков.

Чтобы избежать облучения, необходимо:

удалиться от источника излучения на максимальное расстояние;
максимально сократить время пребывания в области заражения;
использовать превентивные меры защиты – препараты, обладающие радиопротекторными свойствами.

β-излучение способно спровоцировать серьезные нарушения состояния здоровья, поэтому следует мониторировать окружающую среду с помощью дозиметров-радиометров, чтобы предупредить воздействие ионизирующего излучения.