Итоговая по ФЯВ №3

Итоговая по ФЯВ №3

 

  1. Первый закон термодинамики. Энергобаланс человека.

Первый закон термодинамики или закон сохранения энергии для тепловых процессов, связывает количество теплоты, переданное системе, изменение ее внутренней энергии и работу, совершенную системой над окружающими телами.

Одна из возможных его формулировок звучит следующим образом:

Количество теплоты, сообщаемое термодинамической системе, равно сумме изменения ее внутренней энергии ?U и работы A, совершаемой системой против внешних сил.

или

Теплота, полученная системой, идёт на увеличение внутренней энергии системы и на совершение этой системой работы

Q = ?U + A.

Если термодинамическая система остается изолированной, то есть она не обменивается теплотой с окружающими телами, не совершает работу против внешних сил и внешние силы не совершают работу над системой, то ее внутренняя энергия остается величиной постоянной.

Если \delta Q > 0, то это означает, что тепло к системе подводится.

Если \delta Q < 0, аналогично — тепло отводится.

Если \delta Q = 0, то система не обменивается теплом с окружающей средой по одной из причин: либо она находится с ней в состоянии термодинамического равновесия.

Энергетический баланс человека.

?Совершая различные типы работ в процессе своей жизнедеятельности, человек постоянно расходует энергию.

?Источником энергии для людей и животных является пища. В результате пищеварении определенные составные части продуктов питании (например, глюкоза) поступают в кровь и имеете с ней ? в легкие, где в процессе дыхания и происходит их окисление. Подчеркнем, что, как и при сгорании (окислении) топлива, в данном случае выделяется энергии, количество которой зависит от вида «топлива», т. е. пищи. Таким образом, зная количество и «качество» принятой человеком пищи, можно вычислить количество выделившейся в организме теплоты и эквивалентную ей работу.

 

  1. Второй закон термодинамики. Температурные пороги жизнедеятельности организма

 «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому»

Второй закон термодинамики заключается в том, что все процессы превращения энергии протекают с рассеиванием части энергии в виде тепла. Это рассеивание энергии в виде тепла являет­ся необратимым, т. е. в последующем это количество тепла не может быть израсходовано для совершения работы. Например, все виды энергии в организме прев­ращаются в теплоту, которая уже не может быть ис­пользована для совершения работы и выводится из организма.

Температура в биосфере колеблется от +50°С до –50°С.

Виды, предпочитающие холод, относятся к экологической группе криофилов. Они могут сохранять активность при температуре до –8, 10°С. Это бактерии, грибы , черви, моллюски, рыбы и другие, живущие в арктической и антарктической областях. Виды, живущие в области высоких температур, относятся к группе термофилов. Это микроорганизмы, нематоды, клещи, личинки насекомых, живущие в аридных областях, в горячих источниках, на склонах вулканов.

По правилу ВантГоффа повышение температуры ведет к пропорциональному возрастанию скорости реакции для всех химических реакций. Но в живых организмах химические процессы идут с участием ферментов, активность которых зависит также от температуры.

Температурный порог жизни (теоретически): верхний – температура свертывания белка (60°С); нижний – температура замерзания воды (0°С). При 0°С образуются кристаллы льда, которые механически повреждают ткани.

Обезвоживание увеличивает этот порог (споры, семена). У сложных организмов тепловая гибель наступает при более низких температурах: 42 – 43 °С, причиной является рассогласование обменных процессов, т.к. Q10 разное для разных реакций в организме. При слабом охлаждении – возникает нарушение деятельности сердца, ритм сокращений изменяется. В почках млекопитающих канальцевая реабсорбция затормаживается при температуре 20-23 °С. Морозоустойчивые растения выдерживают низкие температуры, т.к. происходит сезонная перестройка ультраструктуры клеток, они обезвоживаются.

 

  1. Особенности теплообмена пойкилотермных и гомойотермных животных. Изотермия.

По принципиальным особенностям теплообмена различают пойкилотермные и гомойотермные организмы.

Пойкилотермные (изменчивый, меняющийся) – холоднокровные, все, кроме птиц и млекопитающих. Температура тела неустойчива, зависит от температуры окружающей среды. Низкий уровень метаболизма, главный источник тепла – внешнее тепло.

При АЎ¦ҐАЎ¦ҐPўҐ }ўҐ(ў¦ҐаЎ¦Ґ@аЎ¦Ґньшается на 6070% при понижении температуры от 20 до 0 °С. У животных и у растений повышение температуры вызывает усиление дыхания. От температуры зависит продолжительность развития. Для осуществления генетической программы развития пойкилотермным организмам необходимо получить извне определенное количество тепла. Это тепло измеряется суммой эффективных температур.

Эффективными температурами называют температуру выше того минимального значения, при котором процессы развития вообще возможны; эту пороговую величину называют биологическим нулем.

Семена растений обладают низким порогом развития (0 + 1°С), икра щук 25°С.

Сумму эффективных температур рассчитывают по формуле:

STэф = (TC)?n,

где Т – температура окружающей среды, С – температурный порог развития, n – число часов или дней с температурой, превышающей порог развития.

Знание суммы эффективных температур важно для прогнозов урожая, сроков вылета вредителей и т.д. Например, под СанктПетербургом, для зацветания матьимачехи STэф=77°С, земляники STэф=500°С, желтой акации STэф=700°С. Яблоневая плодожорка в северной Украине при STэф=930°С дает одно поколение, а на юге, где STэф=1870°С возможны дветри генерации за лето.

За границами диапазона температур, при которых сохраняется активная жизнедеятельность, пойкилотермические организмы переходят в состояние оцепенения, понижается уровень обменных процессов. В пассивном состоянии диапаузы они могут переносить сильное повышение и понижение температуры долго без патологических последствий.

Основой температурной толерантности  является тканевая устойчивость, ПО и сильное обезвоживание

Гомойотермные (греч. homoios – одинаковый, подобный) это птицы и млекопитающие (теплокровные).

Сохранение внутреннего постоянства, температура тела постоянна при изменении температуры окружающей среды. Присущ тепловой гомеостаз. Гомеостаз – это состояние динамического равновесия организма со средой, при котором организм сохраняет свои свойства и способность к осуществлению жизненных функций на фоне меняющихся внешних условий. Высокий уровень метаболизма: суточный метаболизм змеи 32 Дж/кг, у сурка 120 Дж/кг, кролика 180 Дж/кг.

Значение внешнего обогрева невелико, живут за счет внутреннего тепла, выделяющегося при экзотермических биохимических реакциях. Эндотермные организмы. Для мужчины среднего веса и среднего роста необходимо ежесуточно ~ 8000 кДж.

Температура тела: у птиц 41°С, у грызунов 3539 °С, у копытных 35 – 39 °С.

При некоторых заболеваниях температура тела повышается, т.к. термостат оказывается настроен на более высокую температуру. Эту настройку вызывают пирогены (например, токсины микробов, вещества, выделяемые нейтрофилами крови). Повышение температуры стимулирует защитные реакции организма, способствует разрушению патогенных факторов. Аспирин понижает заданное значение температуры, снимает симптомы лихорадочного состояния, но при этом замедляются защитные реакции.

Приспособительная реакция – выбор оптимального места, тесные групповые скопления. Ночевка, зимовка под снегом. Сооружение гнезд, нор.

Обратимая гипотермия – спячка (нерегулярное оцепенение, суточное и сезонное). Эстивация – летняя спячка

 

  1. Химическая и физическая терморегуляция.

1) химическую терморегуляцию. Чем холоднее среда, тем больше отдача тепла за счет интенсификации процессов окисления в результате тонического сокращения мышц (холодовая дрожь). Некоторые млекопитающие (например, медведи) накапливают бурый жир, который окисляясь выделяет много тепла;

2) физическую терморегуляцию. Главное приспособление – наличие термоизоляционных покровов (перьев, волос, подкожного жира). Покровы не определяют теплокровность, но помогают сохранить тепло в организме. Также важно в терморегуляции млекопитающих испарение жидкости потовыми железами. Испарение влаги с поверхности слизистой ротовой полости, характерно для млекопитающих и для птиц, которые сочетают это с горловой дрожью;

  1. Тепловое излучение. Законы теплового излучения. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение в медицине.

Теплово?е излуче?ние или лучеиспускание — передача энергии от одних тел к другим в виде электромагнитных волн за счёт их тепловой энергии. Тепловое излучение в основном приходится на инфракрасный участок спектра, т.е на длины волн от 0,74 мкм до 1000 мкм. Отличительной особенностью лучистого теплообмена является то, что он может осуществляться между телами, находящимися не только в какой-либо среде, но и вакууме.

Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.

Основные законы теплового излучения

                  

Закон Стефана — Больцмана

Закон Стефана — Больцмана — закон излучения абсолютно чёрного тела. Определяет зависимость мощности излучения абсолютно чёрного тела от его температуры. Формулировка закона:

Мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна площади поверхности и четвёртой степени температуры тела:

P = S??T4,

где ? - степень черноты (для всех веществ ? < 1, для абсолютно черного тела ? = 1).

Закон излучения Кирхгофа

Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы.

 

Закон смещения Вина

Зако?н смеще?ния Ви?на даёт зависимость длины волны, на которой поток излучения энергии чёрного тела достигает своего максимума, от температуры чёрного тела.

?max = b/T ? 0,002898 м·К ? T ?1 (K),

где T — температура, а ?max — длина волны излучения с максимальной интенсивностью. Коэффициент b, называемый постоянной Вина, в Международной системе единиц (СИ) имеет значение 0,002898 м·К.

 

Инфракрасное излучение – электромагнитное излучение, с частотой в диапазоне от 3*10^11 до 3,75*10^14 Гц,занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны[1] ? = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (? ~ 1—2 мм).

Оптические свойства веществ в инфракрасном излучении значительно отличаются от их свойств в видимом излучении. Например, слой воды в несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения с ? = 1 мкм. Инфракрасное излучение составляет большую часть излучения ламп накаливания, газоразрядных ламп, около 50 % излучения Солнца; инфракрасное излучение испускают некоторые лазеры. Для его регистрации пользуются тепловыми и фотоэлектрическими приемниками, а также специальными фотоматериалами[2].

Данный вид излучения присущ всем нагретым телам. Тело испускает инфракрасное излучение, даже если оно не светится.

Область применения инфракрасного излучения очень широка. Часто инфракрасное излучение применяется для сушки овощей, фруктов, различных лакокрасочных покрытий и т.д. Существуют приборы, которые позволяют преобразовать невидимое инфракрасное излучение в видимое. Изготавливаются бинокли, которые видят инфракрасное излучение; с их помощью можно видеть в темноте.

 

Ультрафиолетовое излучение - электромагнитное излучение, с частотой в диапазоне от 8*10^14 до 3*10^16 Гц., занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением

Длина волны колеблется от 10 до 380 мкм. Ультрафиолетовое излучение так же не видно невооруженным человеческим глазом.

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека.

Бактерицидное УФ излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию.

 

Ультрафиолетовая обработка воды, воздуха и поверхности не обладает пролонгированным эффектом. Достоинство данной особенности заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях

Источниками ультрафиолетового излучения являются Солнце и так называемая кварцевая лампа. В этой лампе происходит дуговой разряд в парах ртути. Свет ртутной дуги содержит видимые и УФ-лучи. Чтобы можно было использовать полученное УФ излучение, лампу делают не из стекла, которое не пропускает ультрафиолет, а из плавленого кварца. Поэтому лампу и называют кварцевой.

 

Ультрафиолетовые лучи оказывают сильное действие на живые организмы. Проникая в ткани на глубину от 0,1 до 1 мм, УФ-лучи вызывают в них сложную биохимическую реакцию, следстви¬ем которой является покраснение кожи человека (эритема), которое затем проходит, но оставляет светло-коричневую пигментацию (загар).

 

Биологическое действие УФ-излучения зависит от его частоты. Различают три основных вида биологического воздействия ультрафиолета:

 

антирахитное действие, укрепляющее и закаливающее организм;

эритемное, использующееся в лечебных целях;

антибактерицидное действие.

 

  1. Рентгеновское излучение. Природа рентгеновского излучения. Его взаимодействие с веществом. Физические основы использования рентгеновского излучения в медицине.

Рентгеновское излучение — это электромагнитные волны с частотами большими, чем у ультрафиолета, но меньшими, чем у гамма-излучения.

 

Источником рентгеновского излучения в медицине является рентгеновская трубка. Проходя через тело человека, рентгеновские лучи частично поглощаются и степень их поглощения пропорциональна плотности тканей, через которые проходят лучи.

 

Например, если просветить грудную клетку человека рентгеновскими лучами, то легкие, заполненные воздухом, будут их мало поглощать, мышцы — больше, а кости — еще больше. Таким образом, прошедшие через грудную клетку человека рентгеновские лучи дадут на фотопластинке изображение легких, мышц и костей. Причем изображение больных легких будет отличаться от изображения здоровых легких наличием зон затемнения.

Для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний медики используют коронографию. Коронография — это рентгенологическое исследование работы сосудов сердца. Для проведения этого исследования в кровь пациента вводят рентгеноконтрастные вещества, дающие на фотопластинке изображение сосудов сердца. Аналогичным образом получают рентгеновские снимки и других органов человека.

 

С помощью рентгеновского излучения медики могут:

диагностировать заболевание внутренних органов человека;

диагностировать переломы костей и различные виды заболеваний суставов;

обнаруживать наличие в теле пациента инородных тел.

Рентгеновское излучение используется в медицине и для лечебных целей. Биологическое действие рентгеновского излучения заключается в нарушении жизнедеятельности клеток, особенно быстро размножающихся раковых клеток. На этом и базируется применение рентгенотерапии для борьбы с наружными раковыми опухолями. Опухоль облучают узким пучком рентгеновского излучения и убивают раковые клетки.

 

  1. Радиоактивность. Основной закон радиоактивного распада. Активность. Основные типы радиоактивного распада. Количественные характеристики взаимодействия ионизирующего излучения с веществом

Радиоактивность — это способность атомов некоторых изотопов самопроизвольно распадаться, испуская излучение.

Явление радиоактивности было открыто в 1896 г. А. Беккерелем, который наблюдал спонтанное испускание солями урана неизвестного излучения. Вскоре Э. Резерфорд и супруги Кюри установили, что при радиоактивном распаде испускаются ядра Не (?-частицы), электроны (?-частицы) и жесткое электромагнитное излучение (?-лучи).

 

Закон радиоактивного распада — физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада от времени и количества радиоактивных атомов в образце.

Величина lN - активность, она характеризует излучение препарата в целом, а не отдельного ядра.

Уменьшение количества активных ядер с течением времени происходит в соответствии с законом радиоактивного распада, который описывается экспоненциальной кривой и формулируется следующим образом: за равные промежутки времени происходит превращение равных долей активных атомов.

Закон радиоактивного распада имеет математическое выражение:

 , где  - исходное количество радиоактивных ядер;  - количество активных ядер, оставшихся спустя время распада t; e - основание натуральных логарифмов; l - постоянная распада, t - время распада.

Для оценки степени радиоактивности изотопа используют специальную величину, называемую активностью.

Активность - число ядер радиоактивного препарата, распадающихся за единицу времени:

Единица измерения активности в СИ - беккерель (Бк), 1 Бк соответствует одному акту распада в секунду. На практике более упот-

ребительна внесистемная единица активности - кюри (Ки), равная активности 1 г 226Ra: 1 Ки = 3,7х1010 Бк.

С течением времени активность убывает так же, как убывает количество нераспавшихся ядер

Количественные характеристики взаимодействия ионизирующего излучения с веществом

Воздействие радиоактивного излучения на живые организмы связано с ионизацией, которую оно вызывает в тканях. Способность частицы к ионизации зависит как от ее вида, так и от ее энергии. По мере продвижения частицы в глубь вещества она теряет свою энергию. Этот процесс называют ионизационным торможением.

Для количественной характеристики взаимодействия заряженной частицы с веществом используется несколько величин:

После того как энергия частицы станет ниже энергии ионизации, ее ионизирующее действие прекращается.

Средний линейный пробег (R) заряженной ионизирующей частицы - путь, пройденный ею в веществе до потери ионизирующей способности.

Рассмотрим некоторые характерные особенности взаимодействия различных видов излучения с веществом.

Альфа-излучение

Альфа-частица практически не отклоняется от первоначального направления своего движения, так как ее масса во много раз больше массы электрона, с которым она взаимодействует. По мере ее проникновения в глубь вещества плотность ионизации сначала возрастает, а при завершении пробега (х = R) резко спадает до нуля (рис. 33.3). Это объясняется тем, что при уменьшении скорости движения возрастает время, которое она проводит вблизи молекулы (атома) среды. Вероятность ионизации при этом увеличивается. После того как энергия ?-частицы станет сравнимой с энергией молекулярно-теплового движения, она захватывает два электрона в веществе и превращается в атом гелия.

Электроны, образовавшиеся в процессе ионизации, как правило, уходят в сторону от трека ?-частицы и вызывают вторичную ионизацию.

Для движения ?-частицы в веществе характерна криволинейная непредсказуемая траектория. Это связано с равенством масс взаимодействующих частиц.

Гамма-излучение

Поглощение ?-излучения веществом подчиняется экспоненциальному закону, аналогичному закону поглощения рентгеновского излучения:

Основными процессами, отвечающими за поглощение ?-излучения, являются фотоэффект и комптоновское рассеяние. При этом образуется относительно небольшое количество свободных электронов (первичная ионизация), которые обладают очень высокой энергией. Они-то и вызывают процессы вторичной ионизации, которая несравненно выше первичной.

 

Дополнительная информация:

Диагностическое применение основано на избирательном накоплении некоторых химических элементов отдельными органами. Йод, например, концентрируется в щитовидной железе, а кальций - в костях.

Введение в организм радиоизотопов этих элементов позволяет обнаруживать области их концентрации по радиоактивному излучению и получать таким образом важную диагностическую информацию. Такой метод диагностики называется методом меченых атомов.

Терапевтическое использование радионуклидов основано на разрушающем действии ионизирующего излучения на клетки опухолей.

  1. Гамма-терапия - использование ?-излучения высокой энергии (источник 60Со) для разрушения глубоко расположенных опухолей. Чтобы поверхностно расположенные ткани и органы не подвергались губительному действию, воздействие ионизирующего излучения осуществляется в разные сеансы по разным направлениям.
  2. Альфа-терапия - лечебное использование ?-частиц. Эти частицы обладают значительной линейной плотностью ионизации и поглощаются даже небольшим слоем воздуха. Поэтому терапевтическое

применение альфа-лучей возможно при непосредственном контакте с поверхностью органа или при введении внутрь (с помощью иглы). Для поверхностного воздействия применяется радоновая терапия (222Rn): воздействие на кожу (ванны), органы пищеварения (питье), органы дыхания (ингаляции).

В некоторых случаях лечебное применение ?-частиц связано с использованием потока нейтронов. При этом методе в ткань (опухоль) предварительно вводят элементы, ядра которых под действием нейтронов испускают ?-частицы. После этого больной орган облучают потоком нейтронов. Таким способом ?-частицы образуются непосредственно внутри органа, на который они должны оказать разрушительное воздействие.

В таблице 33.5 указаны характеристики некоторых радионуклидов, используемых в медицине.

 

Таблица 33.5. Характеристика изотопов

 

 

  1. Дозиметрия. Поглощенная, экспозиционная, эквивалентная и эффективная эквивалентные дозы. Соотношения между различными дозами. Мощность дозы. Коэффициент относительной биологической эффективности. Способы защиты от ионизирующего излучения

Необходимость количественной оценки действия ионизирующего излучения на различные вещества живой и неживой природы привела к появлению дозиметрии.

Дозиметрия раздел ядерной физики и измерительной техники, в котором изучают величины, характеризующие действие ионизирующего излучения на вещества, а также методы и приборы для их измерения.

Процессы взаимодействия излучения с тканями протекают поразному для различных типов излучений и зависят от вида ткани. Но во всех случаях происходит преобразование энергии излучения в другие виды энергии. В результате часть энергии излучения поглощается веществом. Поглощенная энергия - первопричина всех последующих процессов, которые в конечном итоге приводят к биологическим изменениям в живом организме. Количественно действие ионизирующего излучения (независимо от его природы) оценивается по энергии, переданной веществу. Для этого используется специальная величина - доза излучения (доза - порция).

Поглощенная доза

Поглощенная доза (D) - величина, равная отношению энергии ??, переданной элементу облучаемого вещества, к массе ?m этого элемента:

В СИ единицей поглощенной дозы является грей (Гр), в честь английского физика-радиобиолога Луи Гарольда Грея.

1 Гр - это поглощенная доза ионизирующего излучения любого вида, при которой в 1 кг массы вещества поглощается энергия 1 Дж энергии излучения.

В практической дозиметрии обычно пользуются внесистемной единицей поглощенной дозы - рад (1 рад = 10-2 Гр).

Эквивалентная доза

Величина поглощенной дозы учитывает только энергию, переданную облучаемому объекту, но не учитывает «качество излучения». Понятие качества излучения характеризует способность данного вида излучения производить различные радиационные эффекты. Для оценки качества излучения вводят параметр - коэффициент качества (quality factor). Он является регламентированной величиной, его значения определены специальными комиссиями и включены в международные нормы, предназначенные для контроля над радиационной опасностью.

Коэффициент качества (К) показывает, во сколько раз биологическое действие данного вида излучения больше, чем действие фотонного излучения, при одинаковой поглощенной дозе.

Коэффициент качества - безразмерная величина. Его значения для некоторых видов излучения приведены в табл. 34.1.

Таблица 34.1. Значения коэффициента качества

Эквивалентная доза (Н) равна поглощенной дозе, умноженной на коэффициент качества для данного вида излучения:

В СИ единица эквивалентной дозы называется зивертом (Зв) - в честь шведского специалиста в области дозиметрии и радиационной безопасности Рольфа Максимилиана Зиверта. Наряду с зивертом используется и внесистемная единица эквивалентной дозы -бэр (биологический эквивалент рентгена): 1 бэр = 10-2 Зв.

Если организм подвергается действию нескольких видов излучения, то их эквивалентные дозы (Нiсуммируются

Эффективная доза

При общем однократном облучении организма разные органы и ткани обладают различной чувствительностью к действию радиации. Так, при одинаковой эквивалентной дозе риск генетических повреждений наиболее вероятен при облучении репродуктивных органов. Риск возникновения рака легких при воздействии ?-излучения радона в равных условиях облучения выше, чем риск возникновения рака кожи и т.д. Поэтому понятно, что дозы облучения отдельных элементов живых систем следует рассчитывать с учетом их радиочувствительности. Для этого используются весовые коэффициенты bT (Т - индекс органа или ткани),

Эффективная доза эф) - это величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека с учетом радиочувствительности отдельных его органов и тканей.

Эффективная доза равна сумме произведений эквивалентных доз в органах и тканях на соответствующие им весовые коэффициенты:

Суммирование ведется по всем тканям, перечисленным в табл. 34.2. Эффективные дозы, как и эквивалентные, измеряются в бэрах и зивертах.

Экспозиционная доза

Поглощенная и связанная с ней эквивалентная дозы облучения характеризуют энергетическое действиерадиоактивного излучения. В качестве характеристики ионизирующего действия излучения используют другую величину, называемую экспозиционной дозой. Экспозиционная доза является мерой ионизации воздуха рентгеновскими и ?-лучами.

Экспозиционная доза (Х) равна заряду всех положительных ионов, образующихся под действием излучения в единице массы воздуха при нормальных условиях.

В СИ единицей экспозиционной дозы является кулон на килограмм (Кл/кг). Кулон - это очень большой заряд. Поэтому на практике пользуются внесистемной единицей экспозиционной дозы, которая называется рентгеном(Р), 1 Р = 2,58х10-4 Кл/кг. При экспозиционной дозе 1 Р в результате ионизации в 1 см3 сухого воздуха при нормальных условиях образуется 2,08х109 пар ионов.

Связь между поглощенной и экспозиционной дозами выражается соотношением

где f - некоторый переводной коэффициент, зависящий от облучаемого вещества и длины волны излучения. Кроме того, величина f зависит от используемых единиц доз.

Соотношения между различными дозами выражаются следующими формулами:

Мощность дозы

Мощность дозы (N) - величина, определяющая дозу, полученную объектом за единицу времени.

При равномерном действии излучения мощность дозы равна отношению дозы ко времени t, в течение которого действовало ионизирующее излучение:

Если источник излучения можно считать точечным, то мощность экспозиционной дозы прямо пропорциональна активности радионуклида (А) и обратно пропорциональна квадрату расстояния до точки облучения (r):

где ?? - гамма-постоянная, характерная для данного радиоактивного препарата.

Коэффициент относительной биологической эффективности

(син. коэффициент ОБЭ)

величина, показывающая, во сколько раз биологическое действие ионизирующего излучения

 данного видабольше или меньше действия стандартного излучения; представляет собой

 отношение поглощенных дозданного и стандартного излучений, вызывающих одинаковый биологический эффект.

 

Способы защиты от ионизирующего излучения

Защита от негативных последствий излучения и некоторые способы уменьшения дозы облучения указаны ниже. Различают три вида защиты: защита временем, расстоянием и материалом.

Защита временем и расстоянием

Для точечного источника экспозиционная доза определяется соотношением

из которого видно, что она прямо пропорциональна времени и обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника.

Отсюда следует естественный вывод: для уменьшения поражающего радиационного действия необходимо находиться как можно дальше от источника излучения и, по возможности, меньшее время.

Защита материалом

Если расстояние до источника радиации и время облучения невозможно выдержать в безопасных пределах, то необходимо обеспечить защиту организма материалом. Этот способ защиты основывается на том, что разные вещества по-разному поглощают попадающие на них всевозможные ионизирующие излучения. В зависимости от вида излучения применяют защитные экраны из различных материалов:

 
  •  альфа-частицы - бумага, слой воздуха толщиной несколько сантиметров;
  •  бета-частицы - стекло толщиной несколько сантиметров, пластины из алюминия;
  •  рентгеновское и гамма-излучения - бетон толщиной 1,5-2 м, свинец (эти излучения ослабляются в веществе по экспоненциальному закону; нужна большая толщина экранирующего слоя; в рентгеновских кабинетах часто используют резиновый просвинцованный фартук);
  •  поток нейтронов - замедляется в водородсодеожащих веществах, например воде.

Для индивидуальной защиты органов дыхания от радиоактивной пыли используются респираторы.

В экстренных ситуациях, связанных с ядерными катастрофами, можно воспользоваться защитными свойствами жилых домов. Так, в подвалах деревянных домов доза внешнего облучения снижается в 2-7 раз, а в подвалах каменных домов - в 40-100 раз (рис. 34.3).

При радиоактивном заражении местности контролируется активность одного квадратного километра, а при заражении продуктов питания - их удельная активность. В качестве примера можно указать, что при заражении местности более чем 40 Ки/км2 производят полное отселение жителей. Молоко с удельной активностью 2х1011 Ки/л и более не подлежит употреблению.

Рис. 34.3. Экранирующие свойства каменного и деревянного домов для внешнего ?-излучения

скачать dle 12.0




Скачать: itogovaya-3.docx
Размер: 527,04 Kb
Скачали: 357
Дата: 14-05-2016, 21:31