Преобразувайте джаул на килограм за секунда J
Конвертор на мерни единици Преобразуване на джаул/килограм/секунда [J/(kg s)] рентген/час [R/h]
Повърхностно напрежение
Главна информация
Радиацията е природно явление, което се проявява във факта, че вътре в средата се движат електромагнитни вълни или елементарни частици с висока кинетична енергия. В този случай средата може да бъде или материя, или вакуум. Радиацията е навсякъде около нас и животът ни без нея е немислим, тъй като оцеляването на хората и другите животни без радиация е невъзможно. Без радиация няма да има такива природни явления, необходими за живота, като светлина и топлина на Земята. В тази статия ще обсъдим специален вид радиация,йонизираща радиацияили радиация, която ни заобикаля навсякъде. По-нататък в тази статия под радиация разбираме йонизиращо лъчение.
Източници на радиация и тяхното използване
Йонизиращото лъчение в околната среда може да възникне чрез естествени или изкуствени процеси. Естествените източници на радиация включват слънчева и космическа радиация, както и радиация от някои радиоактивни материали като уран. Такива радиоактивни суровини се добиват в дълбините на земните недра и се използват в медицината и промишлеността. Понякога радиоактивни материали се отделят в околната среда в резултат на трудови злополуки и в отрасли, които използват радиоактивни суровини. Най-често това се случва поради неспазване на правилата за безопасност при съхранение и работа с радиоактивни материали или поради липса на такива.
Струва си да се отбележи, че доскоро радиоактивните материали не се смятаха за опасни за здравето, а напротив, те бяха използвани като лечебни лекарства и също бяха ценени заради красивия си блясък.Урановото стъклое пример за радиоактивно веществоматериал, използван за декоративни цели. Това стъкло свети флуоресцентно зелено поради добавянето на уранов оксид. Процентът на уран в това стъкло е сравнително малък и количеството излъчвана от него радиация е малко, така че в момента урановото стъкло се счита за безопасно за здравето. Те дори правят чаши, чинии и други прибори от него. Урановото стъкло е ценено заради необичайния си блясък. Слънцето излъчва ултравиолетова светлина, така че урановото стъкло свети на слънчева светлина, въпреки че това сияние е много по-изразено при лампи с ултравиолетова светлина.
Радиацията има много приложения, от генериране на електричество до лечение на пациенти с рак. В тази статия ще обсъдим как радиацията засяга човешките, животинските и биоматериалните тъкани и клетки, като се съсредоточим върху това колко бързо и колко сериозно радиационното увреждане настъпва върху клетките и тъканите.
Дефиниции
Нека първо да разгледаме някои дефиниции. Има много начини за измерване на радиацията в зависимост от това какво точно искаме да знаем. Например, може да се измери общото количество радиация в околната среда; можете да намерите количеството радиация, което нарушава функционирането на биологичните тъкани и клетки; или количеството радиация, погълнато от тялото или организма и т.н. Тук ще разгледаме два начина за измерване на радиацията.
Общото количество радиация в околната среда, измерено за единица време, се наричаобща мощност на дозата на йонизиращото лъчение. Количеството радиация, погълнато от тялото за единица време, се наричамощност на погълната доза. Общата мощност на дозата на йонизиращото лъчение може лесно да се намери с помощта на широко използвани измервателни инструменти, катодозиметри, основната част от които обикновено саброячи на Гайгер.Работата на тези устройства е описана по-подробно в статията за експозиционната доза радиация. Мощността на погълнатата доза се намира с помощта на информация за общата мощност на дозата и за параметрите на обекта, организма или частта от тялото, които са изложени на радиация. Тези параметри включват маса, плътност и обем.
Радиация и биологични материали
Йонизиращото лъчение има много висока енергия и следователно йонизира частици от биологичен материал, включително атоми и молекули. В резултат на това от тези частици се отделят електрони, което води до промяна в тяхната структура. Тези промени са причинени от факта, че йонизацията отслабва или разрушава химичните връзки между частиците. Това уврежда молекулите вътре в клетките и тъканите и нарушава тяхната функция. В някои случаи йонизацията насърчава образуването на нови връзки.
Нарушаването на клетките зависи от това колко радиация е увредила тяхната структура. В някои случаи смущенията не засягат функционирането на клетките. Понякога работата на клетките е нарушена, но щетите са малки и организмът постепенно възстановява клетките в работно състояние. В процеса на нормалното функциониране на клетките често възникват такива нарушения и самите клетки се връщат към нормалното. Следователно, ако нивото на радиация е ниско и смущенията са малки, тогава е напълно възможно клетките да се възстановят до тяхното работно състояние. Ако нивото на радиация е високо, тогава в клетките настъпват необратими промени.
При необратими промени клетките или не работят както трябва, или спират да работят напълно и умират. Радиационното увреждане на жизненоважни и незаменими клетки и молекули, като ДНК и РНК молекули, протеини или ензими, причинява лъчева болест. Увреждането на клетките може също да причини мутации, които могат да накарат децата на пациенти, чиито клетки са засегнати, да развият генетичнизаболявания. Мутациите също могат да накарат клетките в пациентите да се делят твърде бързо - което от своя страна увеличава шанса да се разболеят от рак.
Състояния, които влошават въздействието на радиацията върху тялото
Заслужава да се отбележи, че някои изследвания на ефекта на радиацията върху тялото, които са проведени през 50-те - 70-те години. миналия век, са били неетични и дори нехуманни. По-специално, това са проучвания, проведени от военните в Съединените щати и в Съветския съюз. Повечето от тези експерименти са извършени на полигони и определени зони за тестване на ядрени оръжия, като полигона Невада в Съединените щати, полигона Нова Земля в днешна България и полигона Семипалатинск в днешен Казахстан. В някои случаи експерименти са провеждани по време на военни учения, като например по време на военните учения в Тоцк (СССР, в днешна България) и по време на военните учения Desert Rock в Невада, САЩ.
Радиоактивните изхвърляния по време на тези експерименти навредиха на здравето на военните, както и на цивилните и животните в околните райони, тъй като мерките за защита от радиация бяха недостатъчни или напълно липсваха. По време на тези упражнения изследователите, ако можете да ги наречете така, изучаваха ефектите на радиацията върху човешкото тяло след атомни експлозии.
Доза радиация
Знаем, че голяма доза радиация, нареченаостра доза, представлява риск за здравето и колкото по-висока е дозата, толкова по-голям е рискът за здравето. Знаем също, че радиацията засяга различните клетки в тялото по различни начини. Най-много от радиацията страдат клетките, които се делят често, както и тези, които не са специализирани. Така например клетките в ембриона, кръвтаклетки, а клетките на репродуктивната система са най-изложени на негативното въздействие на радиацията. Кожата, костите и мускулните тъкани са по-слабо засегнати, а най-малкото въздействие на радиацията е върху нервните клетки. Следователно в някои случаи общият разрушителен ефект на радиацията върху клетките, които са по-слабо засегнати от радиацията, е по-малък, дори ако те са изложени на повече радиация от клетките, които са по-силно засегнати от радиацията.
Според теорията зарадиационния хормезисмалките дози радиация, напротив, стимулират защитните механизми в организма и в резултат на това тялото става по-силно и по-малко податливо на болести. Трябва да се отбележи, че тези изследвания в момента са на ранен етап и все още не е известно дали такива резултати могат да бъдат получени извън лабораторията. Сега тези експерименти се провеждат върху животни и не е известно дали тези процеси се случват в човешкото тяло. Поради етични причини е трудно да се получи разрешение за подобни изследвания с участието на хора, тъй като тези експерименти могат да бъдат опасни за здравето.
Мощност на дозата на радиация
Много учени смятат, че общото количество радиация, на която е бил изложен един организъм, не е единственият показател за това колко радиация засяга тялото. Според една теориярадиационната мощностсъщо е важен показател за експозицията и колкото по-висока е радиационната мощност, толкова по-висока е експозицията и разрушителният ефект върху тялото. Някои учени, които изучават радиационната мощност, смятат, че при ниска радиационна мощност дори продължителното въздействие на радиация върху тялото не уврежда здравето или че вредата за здравето е незначителна и не нарушава жизнената дейност. Следователно, в някои ситуации, след аварии с изтичане на радиоактивни материали, евакуацията или преместването на жителитене изпълнявайте. Тази теория обяснява ниската вреда за тялото с факта, че тялото се адаптира към радиация с ниска мощност и процесите на възстановяване протичат в ДНК и други молекули. Тоест, според тази теория ефектът на радиацията върху тялото не е толкова разрушителен, колкото ако облъчването е настъпило със същото общо количество радиация, но с по-висока мощност, за по-кратък период от време. Тази теория не обхваща професионалното облъчване – при професионалното облъчване радиацията се счита за опасна дори при ниски нива. Също така си струва да се има предвид, че изследванията в тази област са започнали сравнително наскоро и че бъдещите изследвания могат да дадат много различни резултати.
Също така си струва да се отбележи, че според други проучвания, ако животните вече имат тумор, тогава дори малки дози радиация допринасят за неговото развитие. Това е много важна информация, защото ако в бъдеще се установи, че подобни процеси се случват и в човешкото тяло, тогава има вероятност тези, които вече имат тумор, да бъдат увредени от радиация дори при ниска мощност. От друга страна, в момента използваме радиация с висока мощност за лечение на тумори, но се облъчват само области от тялото, които имат ракови клетки.
Правилата за безопасност при работа с радиоактивни вещества често посочват максимално допустимата обща доза радиация и мощността на погълнатата доза на радиация. Например ограниченията на експозиция, издадени от Комисията за ядрено регулиране на Съединените щати, се изчисляват на годишна база, докато ограниченията на някои други подобни агенции в други страни се изчисляват на месечна или дори почасова база. Някои от тези ограничения и разпоредби са предназначени за справяне с инциденти с разливи.радиоактивни вещества в околната среда, но често основната им цел е да създават правила за безопасност на работното място. Използват се за ограничаване на облъчването на работници и изследователи в атомни електроцентрали и други предприятия, където работят с радиоактивни вещества, пилоти и екипажи на авиолинии, медицински работници, включително радиолози и др. Повече информация за йонизиращото лъчение можете да намерите в статията погълната доза радиация.