Изучая радиацию: как это работает
Радиация – это часть нашей жизни, и мы постоянно подвергаемся ей из различных источников. Фоновая радиация, происходящая от природных минералов, является обычным явлением. Однако, в случае радиологической аварии, мы можем столкнуться с более высоким уровнем радиации, чем обычно.
Для защиты от радиации существуют принципы времени, расстояния и экранирования. Важно знать, как эффективно использовать эти принципы для собственной защиты и защиты близких в случае чрезвычайной ситуации.
Радиация: мифы и правда
После аварии на АЭС Фукусима страх перед радиацией стал распространенным явлением. Однако, не всегда радиация является опасной. Ионизирующее излучение, которое способно отрывать электроны от атомов вещества, бывает различных видов: альфа, бета, гамма и нейтронов. Например, альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия-4, бета – поток быстрых электронов, а гамма – поток фотонов высокой энергии.
Мобильные телефоны и микроволновые печи не являются источниками ионизирующего излучения, за исключением рентгеновского излучения.
Эффективность защиты от радиации
Существуют различные способы защиты от радиации, такие как использование ограждающих конструкций из свинца, стали, гранита, бетона и т.д. Однако, эти способы не всегда эффективны и имеют свои недостатки. Например, хотя свинец обладает высокой степенью защиты, он не эффективно поглощает быстрые нейтроны. Поэтому важно разрабатывать новые, более эффективные материалы для защиты от радиации.
Атомная промышленность является важным источником энергии, и безопасность является одним из приоритетов в ее функционировании. Разработка новых эффективных материалов для радиационной защиты является важным направлением в настоящее время.
PolyProfi – ваш надежный партнер в области радиационной защиты.
Полимерные композиционные материалы и защита от радиации
Полимерные композиционные материалы (ПКМ) могли бы решить задачу защиты от радиации, так как позволяют комбинировать различные свойства в зависимости от выбранной матрицы и наполнителя. Они уже применяются в различных отраслях, где есть воздействие радиоактивных излучений, например, в качестве строительных материалов: для облицовок, покрытий, уплотнителей и др. Однако доля полимерных материалов, используемых для защиты от радиации, все еще невелика по сравнению с материалами на минеральной основе из-за недостаточного количества исследований в этой области, их доступности и цены.
Разработка ПКМ для радиационной защиты
В последние годы активно ведется разработка ПКМ на основе полиолефинов, заполненных боросодержащими веществами или аморфным бором. Полиолефины, особенно полиэтилен, являются наиболее радиационностойкими материалами, а бор обладает высоким поперечным сечением поглощения нейтронов, что делает его уникальным наполнителем для ПКМ. Эти работы имеют важность из-за необходимости создания новых материалов, которые могли бы экранировать как быстрые нейтроны, так и гамма-излучение.
Взаимодействие с радиацией: нейтроны и гамма-излучение
В процессе ядерной реакции образуются различные частицы, включая протоны, нейтроны, электроны, альфа-частицы, гамма-кванты и осколки деления. Нейтроны – это нейтральные частицы с массой, которые взаимодействуют только с ядрами атомов, вызывая процессы деления ядер. Ослабление нейтронного потока описывается уравнением, где макроскопическое поперечное сечение захвата отражает способность материала замедлять и поглощать нейтроны.
Хорошими замедлителями для быстрых нейтронов являются барий, железо и водород, который также их захватывает. Бор, литий и кадмий хорошо поглощают медленные нейтроны.
Гамма-излучение – это коротковолновое электромагнитное излучение, которое происходит при радиоактивном распаде ядер. Его проникающая способность зависит от энергии и длины волны. При строительстве защиты от радиации учитывают потоки гамма- и нейтронных излучений, так как они проникают на большие расстояния в воздухе.
Защитные свойства материалов
Линейный коэффициент ослабления пучка гамма-квантов показывает, обладает ли материал защитными свойствами. Интенсивность гамма-излучения при прохождении через материал уменьшается по экспоненциальному закону. Ключевым является выбор материалов для создания эффективных средств защиты от радиации.
Исследования в области ПКМ для радиационной защиты продолжаются и развиваются, открывая новые перспективы для создания более эффективных материалов, способных справиться с вызовами современной ядерной безопасности.
Радиационная стойкость полимеров
Радиационная стойкость – это важный критерий, определяющий возможность использования материалов при воздействии ионизирующего излучения. Способность материалов сохранять свои свойства после радиационного облучения до определенного уровня (пороговой дозы) играет ключевую роль в их применении.
Влияние химического состава
Химическое строение полимера существенно влияет на его радиационную стойкость. Полимеры с двойными связями, ароматическими циклами и полиэтилены обладают большей стойкостью благодаря их уникальной структуре.
Виды излучения и методы защиты
Большинство полей радиации состоит из различных видов излучения, таких как быстрые и тепловые нейтроны, гамма-излучение и др. Для наиболее эффективной защиты используются различные материалы, например:
- Быстрые нейтроны: водород
- Тепловые нейтроны: бор, литий, кадмий
- Вторичное гамма-излучение: добавки бора и лития
Выбор материалов для радиационно защитных ПКМ
Для создания радиационно защитных полимерно-композитных материалов (ПКМ), часто выбирают полиэтилен в качестве полимерной матрицы. Полиэтилен обладает достаточной радиационной стойкостью и содержит большое количество атомов водорода, что делает его эффективным для защиты от нейтронных излучений.
Формулы и коэффициенты
Формулы, используемые для расчета интенсивности пучка гамма-лучей и коэффициента ослабления, помогают определить влияние различных параметров (плотность, порядковый номер поглотителя и длина волны) на защитные свойства материала.
где I0 – интенсивность падающего на образец пучка γ-лучей, МэВ/см2∙с;
х – толщина образца, см;
μ – линейный коэффициент ослабления, 1/см;
I – интенсивность пучка после прохождения через образец, МэВ/см2∙с;
е – основание натурального логарифма.
Формула для расчета коэффициента ослабления:
μ = 0,0089∙ρ∙Z/A∙λh,
где:
- ρ – плотность вещества поглотителя;
- Z и A – порядковый номер и атомная масса элемента;
- λ – длина волны γ-кванта;
- h – эмпирический коэффициент.
## Бор аморфный: свойства и применение
Бор аморфный – аллотропная модификация бора, одно из самых твердых веществ. Обычно представляет собой черный или бурый аморфный порошок. Данная модификация обладает большей реакционной способностью, чем кристаллический бор, но в целом это вещество достаточно инертно и при комнатной температуре вступает в реакцию только со фтором. При нагревании взаимодействует с галогенами, при сильном нагревании начинает проявлять восстановительные свойства. Если аморфный бор нагреть на воздухе или в кислороде — сгорает с образованием оксида и выделением большого количества теплоты.
## Сходство с углеродом
Бор похож на углерод по своей способности образовывать стабильные ковалентносвязанные молекулярные сетки. Даже неупорядоченный (аморфный) бор содержит икосаэдрические мотивы B12 кристаллического бора, которые связаны друг с другом без образования дальнего порядка.
## Кристаллический бор
Кристаллический бор — очень твёрдый чёрный материал с температурой плавления выше 2000°C. Он образует четыре основные полиморфные формы: α-ромбоэдрический и β-ромбоэдрический (α-R и β-R), γ и β-тетрагональный (β-T); также существует α-тетрагональная фаза (α-T).
## Применение в защите от излучения
В настоящее время в открытом доступе имеется информация об испытаниях композиций на основе полиолефинов, наполненных бором, на экранизацию быстрых нейтронов, которые проводили в США ученые НАСА.
Для исследования на экранизацию нейтронов материал был отлит в форму твердых пластинок (11,25 х 7,95 х 0,5 см). Эти образцы были протестированы по стандартам алюминия, который обычно используется для защиты от космического излучения. Образцы были протестированы как в Лос-Аламосском научном центре нейтронов (LANSCE), так и в нейтронной лаборатории оружейных исследований (WNR), а также в Национальной ускорительной лаборатории Ферми (FNAL). Нейтронный пучок FP30L был выбран для нейтронных испытаний, поскольку он выдает до 600 мкВ нейтронов, которые наиболее близко напоминают спектр нейтронов в верхних слоях атмосферы / на околоземной орбите. Для измерения эффективности экранирования использовался фантом размером 30 х 30 х 30 см. Измерения поглощенной дозы проводились на различных глубинах с использованием нескольких различных толщин защитного материала и алюминия для определения относительной эффективности экранирования.
**Выводы исследования**
Было установлено, что чистый полиэтилен и полиэтилен, содержащий бор или его соединения, показали защитные свойства на уровне свинца.
## Использование в России
В России для измерения поглощенной дозы нейтронного излучения и плотности потока быстрых нейтронов используют установки УКПН-1М и КИС-НРД-МБ.
**Схема поглощения нейтронов:**
Необходимость защиты от радиации, а именно экранирования быстрых нейтронов и гамма-излучения и создание композиционных материалов, является актуальной проблемой в настоящее время, которой активно занимается МИПП НПО «Пластик» совместно с рядом организаций Росатома.
Головатенко Мария Вячеславовна,Цапенко Игорь Николаевич.
## Основные факты
Ионизирующее излучение – вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- и рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета- и альфа-частицы). Спонтанный распад атомов называется радиоактивностью, а избыток возникающей при этом энергии является формой ионизирующего излучения. Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.
Все радионуклиды идентифицируются уникальным образом по виду испускаемого ими излучения, энергии излучения и периоду полураспада.
Активность, используемая в качестве показателя количества присутствующего радионуклида, выражается в единицах, называемых беккерелями (Бк): один беккерель – это один акт распада в секунду. Периодом полураспада называют время, необходимое для того, чтобы активность радионуклида в результате распада уменьшилась наполовину от его первоначальной величины. Период полураспада радиоактивного элемента – время, в течение которого происходит распад половины его атомов. Оно может находиться в диапазоне от долей секунды до миллионов лет (например, период полураспада йода-131 составляет 8 дней, а период полураспада углерода-14 – 5730 лет).
Человек каждый день подвергается воздействию естественного и искусственного излучения. Естественное излучение имеет много источников, включая более 60 природных радиоактивных веществ, присутствующих в почве, воде и воздухе. Главным источником естественного излучения является радон – природный газ, выделяющийся из горных пород и почвы. Радионуклиды ежедневно вдыхаются человеком из воздуха и поступают в пищеварительный тракт с пищей и водой.
Человек подвергается также воздействию естественной радиации космических лучей, особенно на большой высоте. В среднем 80% ежегодной дозы, которую человек получает от фонового излучения, приходится на естественные наземные и космические источники излучения. Уровни такого излучения варьируются в разных географических зонах, а в некоторых районах его уровень может быть в 200 раз выше среднемирового показателя.
На человека воздействует также излучение из искусственных источников различного происхождения, от производства атомной энергии до использования радиации в медицинских целях при диагностике и лечении заболеваний. Самыми распространенными на сегодняшний день искусственными источниками ионизирующего излучения являются медицинские устройства, в частности рентгеновские аппараты и компьютерные томографы.
## Воздействие ионизирующего излучения
Человек может подвергаться воздействию ионизирующего излучения при различных обстоятельствах: в быту или общественных местах (облучение в общественных местах), на рабочем месте (профессиональное облучение) или при получении медицинской помощи (медицинское облучение).
Излучение может воздействовать на человека внутренними или внешними путями.
Внутреннее воздействие ионизирующего излучения имеет место при вдыхании радионуклидов, их поступлении в пищеварительный тракт или проникновении в кровоток (например, в результате инъекции, ранения). Внутреннее воздействие прекращается, когда радионуклид выводится из организма самопроизвольно (с экскрементами) или в результате лечения.
Внешнее радиоактивное заражение может возникать при оседании радиоактивных веществ из воздуха (пыль, жидкость, аэрозоли) на кожу или одежду. Такой радиоактивный материал часто можно удалить с тела мытьем. Подвергнуться ионизирующему излучению можно также из внешнего источника, например при применении рентгеновского оборудования в медицинских целях. Внешнее облучение прекращается, когда его источник экранируется или человек покидает облучаемое поле.
Для целей защиты от радиации можно выделить три ситуации воздействия ионизирующего излучения: планируемое облучение, существующая подверженность и аварийное облучение. Планируемое облучение имеет место в ситуациях намеренного внедрения и использования источников излучения с определенными целями, например при медицинском применении таких источников для диагностики или лечения заболеваний у пациентов или их использовании на производстве или в ходе научных исследований. Существующая подверженность имеет место тогда, когда излучение уже присутствует и от него необходимо вырабатывать меры защиты; примерами служат воздействие радона в жилых и рабочих помещениях, а также воздействие фонового естественного излучения в окружающей среде. Ситуации аварийного облучения являются результатом непредвиденных происшествий, в частности ядерных аварий или злонамеренных действий, и требуют срочного принятия ответных мер.
На использование излучения в медицине приходится 98% всей дозы облучения населения из всех искусственных источников; оно составляет 20% от общего воздействия на население. Ежегодно в мире проводится более 4200 миллионов радиологических обследований в целях диагностики, 40 миллионов процедур с использованием ядерных материалов и 8,5 миллиона процедур лучевой терапии.
## Последствия ионизирующего излучения для здоровья
Радиационное повреждение тканей и/или органов зависит от полученной дозы облучения или поглощенной дозы, которая выражается в грэях (Гр). Потенциальный ущерб от поглощенной дозы зависит от вида излучения и чувствительности различных тканей и органов.
Способность ионизирующего излучения причинить вред оценивается при помощи эффективной дозы. Единицей эффективной дозы, в которой учитывается вид излучения и чувствительность тканей и органов, является зиверт (Зв). Она позволяет измерять ионизирующее излучение с точки зрения потенциала нанесения вреда. Важным параметром, помимо количества радиации (дозы), является скорость поступления (мощность) дозы, которая выражается в микрозивертах в час мкЗв/час или миллизивертах в год (мЗв/год).
Облучение, превышающее определенные пороговые значения, может нарушить функционирование тканей и/или органов и вызвать острые реакции, такие как покраснение кожи, выпадение волос, радиационные ожоги или острый лучевой синдром. Эти реакции являются более выраженными при более высоких дозах и более высокой мощности дозы. Так, пороговая доза острого лучевого синдрома составляет приблизительно 1 Зв (1000 мЗв).
Если доза облучения является низкой и/или воздействует длительный период времени (низкая мощность дозы), обусловленный этим риск существенно снижается, поскольку в этом случае увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей. При этом не исчезает риск возникновения долгосрочных последствий излучения, таких как катаракта или рак, которые могут проявиться спустя годы или даже десятилетия. Подобные последствия возникают не всегда, однако их вероятность пропорциональна дозе облучения. Риск последствий выше у детей и подростков, поскольку они гораздо более чувствительны к воздействию радиации по сравнению со взрослыми людьми.
Эпидемиологические исследования, проведенные среди подвергшегося облучению населения, например людей, выживших после взрыва атомной бомбы или получавших лучевую терапию, демонстрируют значительное увеличение риска развития рака при дозах выше 100 мЗв. По данным проведенных в последнее время эпидемиологических исследований среди лиц, подвергавшихся медицинскому облучению в детском возрасте (КТ в детском возрасте), риск развития онкологических заболеваний может повышаться даже при более низких дозах (в диапазоне 50–100 мЗв).
Воздействие ионизирующего излучения на плод в утробе матери может вызвать повреждение головного мозга плода при сильной дозе свыше 100 мЗв на 8–15 неделях беременности и 200 мЗв на 16–25 неделях беременности. В ходе исследований с участием беременных было установлено, что облучение до 8 недели или после 25 недели беременности не создает риска для развития головного мозга плода. Эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что риск развития рака после облучения плода в утробе матери аналогичен риску после облучения в раннем детском возрасте.
## Деятельность ВОЗ
Деятельность ВОЗ направлена на повышение эффективности радиационной защиты пациентов, работников и населения во всем мире. Организация предоставляет государствам-членам научно обоснованные руководства, методики и специализированные рекомендации по актуальным вопросам защиты здоровья населения, связанным с воздействием ионизирующего излучения. Уделяя основное внимание медико-санитарным аспектам радиационной защиты, ВОЗ вырабатывает мероприятия по оценке радиационных рисков, их ограничению и распространению информации о них.
В соответствии с одной из своих основных функций – «установление норм и стандартов, содействие их соблюдению и мониторинг их осуществления» – ВОЗ совместно с семью другими международными организациями внесла вклад в разработку, продвижение и утверждение международных основных норм безопасности (ОНБ) и в настоящее время содействует внедрению ОНБ на территории своих государств-членов.
## Нейтральная опасность
Но первое место в рейтинге опасности, несомненно, занимают быстрые нейтроны. Нейтрон не имеет электрического заряда и поэтому взаимодействует не с электронами, а с ядрами — только при «прямом попадании». Поток быстрых нейтронов может пройти через слой вещества в среднем от 2 до 10 см без взаимодействия с ним. Причем в случае тяжелых элементов, столкнувшись с ядром, нейтрон лишь отклоняется в сторону, почти не теряя энергии. А при столкновении с ядром водорода (протоном) нейтрон передает ему примерно половину своей энергии, выбивая протон с его места. Именно этот быстрый протон (или, в меньшей степени, ядро другого легкого элемента) и вызывает ионизацию в веществе, действуя подобно альфа-излучению. В результате нейтронное излучение, подобно гамма-квантам, легко проникает внутрь организма, но там почти полностью поглощается, создавая быстрые протоны, вызывающие большие разрушения. Кроме того, нейтроны — это то самое излучение, которое вызывает наведенную радиоактивность в облучаемых веществах, то есть превращает стабильные изотопы в радиоактивные. Это крайне неприятный эффект: скажем, с транспортных средств после пребывания в очаге радиационной аварии альфа-, бета- и гамма-активную пыль можно смыть, а вот от нейтронной активации избавиться невозможно — излучает уже сам корпус (на этом, кстати, и был основан поражающий эффект нейтронной бомбы, активировавшей броню танков).
В природе нейтронное излучение весьма незначительно. По сути, риск подвергнуться ему существует лишь при ядерной бомбардировке или серьезной аварии на АЭС с расплавлением и выбросом в окружающую среду большей части активной зоны реактора (да и то лишь в первые секунды).
## Газоразрядные счетчики
Радиацию можно обнаружить и измерить с помощью различных датчиков. Самые простые из них — ионизационные камеры, пропорциональные счетчики и газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера. Они представляют собой тонкостенную металлическую трубку с газом (или воздухом), вдоль оси которой натянута проволочка — электрод. Между корпусом и проволочкой прикладывают напряжение и измеряют протекающий ток. Принципиальное отличие между датчиками лишь в величине прикладываемого напряжения: при небольших напряжениях имеем ионизационную камеру, при больших — газоразрядный счетчик, где-то посередине — пропорциональный счетчик.
Ионизационные камеры и пропорциональные счетчики позволяют определить энергию, которую передала газу каждая частица. Счетчик Гейгера-Мюллера только считает частицы, зато показания с него очень легко получать и обрабатывать: мощность каждого импульса достаточна, чтобы напрямую вывести ее на небольшой динамик! Важная проблема газоразрядных счетчиков — зависимость скорости счета от энергии излучения при одинаковом уровне радиации. Для ее выравнивания используют специальные фильтры, поглощающие часть мягкого гамма- и всё бета-излучение. Для измерения плотности потока бета- и альфа-частиц такие фильтры делают съемными. Кроме того, для повышения чувствительности к бета- и альфа-излучению применяются «торцевые счетчики»: это диск с донышком в качестве одного электрода и вторым спиральным проволочным электродом. Крышку торцевых счетчиков делают из очень тонкой (10−20 мкм) пластинки слюды, через которую легко проходит мягкое бета-излучение и даже альфа-частицы.
## Подготовка к радиационной аварийной ситуации
На случай любой чрезвычайной ситуации важно иметь действующий план, для того, чтобы вы и ваша семья знали, как реагировать при возникновении реальной чрезвычайной ситуации. Чтобы подготовить себя и свою семью, уже сейчас выполните следующие этапы:
## Радиационные аварийные ситуации
На практике было подтверждено, что при крупномасштабном выбросе радиации, например, вследствие аварии на атомной электростанции или в результате террористического акта, нижеследующие рекомендации обеспечивают максимальную защиту.
В случае радиационной аварии, вы можете принять следующие меры для защиты себя, своих близких и ваших домашних животных: Зайди в укрытие, Оставайся в укрытии и Будь на связи. Выполняйте рекомендации аварийной бригады и представителей спасательных служб.
### Зайди в укрытие
Здания способны обеспечить ощутимую защиту от радиоактивного излучения. Чем больше стен между вами и внешним миром, тем больше барьеров между вами и радиоактивным веществом снаружи. Своевременное укрытие в помещениях и пребывание в них после радиологического инцидента способно ограничить воздействие радиации и, возможно, спасет вам жизнь.
### Будь на связи
Сотрудники экстренных служб обучены реагировать на аварийные ситуации и будут принимать конкретные меры для обеспечения безопасности людей. Оповещение может осуществляться через социальные сети, системы экстренного оповещения, телевидение или радио.
## Радиация вокруг нас
Чтобы столкнуться с радиацией «лицом к лицу», аварии вовсе не обязательны. Радиоактивные вещества широко применяются в быту. Природной радиоактивностью обладает калий — очень важный для всего живого элемент. Из-за малой примеси изотопа K-40 в природном калии «фонит» диетическая соль и калийные удобрения. В некоторых старых объективах использовалось стекло с примесью оксида тория. Этот же элемент добавляют в некоторые современные электроды для аргоновой сварки. До середины ХХ века активно использовали приборы с подсветкой на основе радия (в наше время радий заменили на менее опасный тритий). В некоторых датчиках дыма используется альфа-излучатель на основе америция-241 или высокообогащенного плутония-239 (да-да, того самого, из которого делают ядерные бомбы). Но волноваться не стоит — вред здоровью от всех этих источников значительно меньше вреда от беспокойства по этому поводу.
## Полупроводники и сцинтилляторы
Вместо ионизационной камеры можно использовать полупроводниковый датчик. Простейшим примером служит обычный диод, к которому приложено запирающее напряжение: при попадании ионизирующей частицы в p-n-переход она создает дополнительные носители заряда, которые приводят к появлению импульса тока. Чтобы повысить чувствительность, используют так называемые pin-диоды, где между слоями p- и n-полупроводников есть относительно толстый слой нелегированного полупроводника. Такие датчики компактны и позволяют измерять энергию частиц с высокой точностью. Но объем чувствительной области у них мал, а потому чувствительность ограничена. Кроме того, они куда дороже газоразрядных.
Еще один принцип — подсчет и измерение яркости вспышек, которые возникают в некоторых веществах при поглощении частиц ионизирующего излучения. Увидеть невооруженным глазом эти вспышки нельзя, но специальные высокочувствительные приборы — фотоэлектронные умножители — на это способны. Они даже позволяют измерять изменение яркости во времени, что характеризует потери энергии каждой отдельной частицей. Датчики на этом принципе называют сцинтилляторными.
## Йодид калия (KI)
Не принимайте йодид калия (KI) и не давайте его другим, за исключением случаев, когда это специально рекомендовано отделом здравоохранения, сотрудниками спасательных служб или вашим врачом.
КI предписывается только в случаях попадания в окружающую среду радиоактивного йода и защищает только щитовидную железу. КI работает путем заполнения щитовидной железы человека стабильным йодом, тогда как вредный радиоактивный йод из выброса не поглощается, тем самым снижая риск развития рака щитовидной железы в будущем.
Ниже приведены вопросы и ответы со страницы Йодистый калий (KI) на веб-сайте Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC) (на английском).
### Что такое йодид калия?
KI (йодид калия) не удерживает радиоактивный йод от попадания в организм и не способен устранить последствия для здоровья, вызванные радиоактивным йодом при повреждения щитовидной железы.
KI (йодид калия) защищает от радиоактивного йода только щитовидную железу, но не другие части тела.
KI (йодид калия) не способен защитить организм от других радиоактивных элементов, кроме радиоактивного йода— при отсутствии радиоактивного йода прием KI не обеспечивает защиту и может нанести вред.
Поваренная соль и продукты, богатые йодом, не содержат достаточного количества йода, необходимого для предотвращения попадания радиоактивного йода в щитовидную железу. Не используйте поваренную соль или продукты питания в качестве замены KI.
### Как работает KI (йодид калия)?
Щитовидная железа не способна отличать стабильный йод от радиоактивного. Она абсорбирует оба вида йода.
KI (йодид калия) предотвращает попадание радиоактивного йода в щитовидную железу. Когда человек принимает KI, стабильный йод в препарате поглощается щитовидной железой. Поскольку KI содержит очень много стабильного йода, щитовидная железа «переполняется» и более не может абсорбировать йод—ни стабильный, ни радиоактивный— на ближайшие 24 часа.
KI (йодид калия) не может обеспечить 100% защиты от радиоактивного йода. Защищенность будет возрастать в зависимости от трех факторов.
### Как часто следует принимать KI (йодид калия)?
Прием более сильной дозы KI (йодида калия) или же прием KI чаще, чем рекомендуется, не обеспечивает большей защиты и может вызвать тяжелую болезнь или смерть.
Разовая доза KI (йодида калия) защищает щитовидную железу в течение 24 часов. Для защиты щитовидной железы, как правило, вполне достаточно одноразовой дозы в установленных размерах.
В некоторых случаях люди могут подвергаться воздействию радиоактивного йода более суток. Если это случится, сотрудники органов здравоохранения или спасательных служб могут порекомендовать вам принимать одну дозу KI (йодида калия) каждые 24 часа в течение нескольких дней.
### Каковы побочные эффекты KI (йодида калия)?
Побочные эффекты KI (йодида калия) могут включать расстройство желудка или желудочно-кишечного тракта, аллергические реакции, сыпь и воспаление слюнных желез.
При приеме в соответствии с рекомендациями KI (йодид калия) изредка может оказать вредное воздействие на здоровье, связанное со щитовидной железой.
Эти редкие побочные эффекты более вероятны в тех случаях, если человек:
Новорожденные младенцы (в возрасте до 1 месяца), получающие более одной дозы KI (йодида калия), подвергаются риску развития состояния, известного как гипотиреоз (слишком низкий уровень гормонов щитовидной железы). при отсутствии лечения гипотиреоз может привести к повреждению головного мозга.
## Таблетки от радиации
Человеческий организм более чем на три четверти состоит из воды, так что основное действие ионизирующего излучения — радиолиз (разложение воды). Образующиеся свободные радикалы вызывают лавинный каскад патологических реакций с возникновением вторичных «осколков». Кроме того, излучение повреждает химические связи в молекулах нуклеиновых кислот, вызывая дезинтеграцию и деполимеризацию ДНК и РНК. Инактивируются важнейшие ферменты, имеющие в своем составе сульфгидрильную группу — SH (аденозинтрифосфатаза, сукциноксидаза, гексокиназа, карбоксилаза, холинэстераза). При этом нарушаются процессы биосинтеза и энергетического обмена, из разрушенных органелл в цитоплазму высвобождаются протеолитические ферменты, начинается самопереваривание. В группе риска в первую очередь оказываются половые клетки, предшественники форменных элементов крови, клетки желудочно-кишечного тракта и лимфоциты, а вот нейроны и мышечные клетки к ионизирующему излучению довольно устойчивы.
Препараты, способные защитить от последствий облучения, стали активно разрабатываться в середине XX века. Более-менее эффективными и пригодными для массового использования оказались лишь некоторые аминотиолы, такие как цистамин, цистеамин, аминоэтилизотиуроний. По сути они являются донорами — SH групп, подставляя их под удар вместо «родных».
## Куда обращаться в случае радиационной аварийной ситуации
Инфографика создана по материалам Центра по контролю и профилактике заболеваний, (CDC).
Переместитесь в подвальное помещение или в центр прочного здания. Радиоактивное вещество оседает снаружи зданий, поэтому лучше всего держаться как можно дальше от стен и крыши. Оставайтесь внутри здания по крайней мере в течение суток, пока сотрудники аварийно-спасательной службы не оповестят вас о том, что выходить наружу безопасно.
## Время, расстояние и экранирование
Время, расстояние и экранирование снижают воздействие радиации примерно так же, как они защищают вас от чрезмерного солнечного воздействия:
## Заряженное оружие
Из всех видов искусства для нас важнейшим, как известно, является кино, а из видов радиации — гамма-излучение. Оно обладает очень высокой проникающей способностью, и теоретически никакая преграда не способна защитить от него полностью. Мы постоянно подвергаемся гамма-облучению, оно приходит к нам сквозь толщу атмосферы из космоса, пробивается сквозь слой грунта и стены домов. Обратная сторона такой всепроникаемости — относительно слабое разрушающее действие: из большого количества фотонов лишь малая часть передаст свою энергию организму. Мягкое (низкоэнергетическое) гамма-излучение (и рентгеновское) в основном взаимодействует с веществом, выбивая из него электроны за счет фотоэффекта, жесткое — рассеивается на электронах, при этом фотон не поглощается и сохраняет заметную часть своей энергии, так что вероятность разрушения молекул в таком процессе значительно меньше.
Бета-излучение по своему воздействию близко к гамма-излучению — оно тоже выбивает электроны из атомов. Но при внешнем облучении оно полностью поглощается кожей и ближайшими к коже тканями, не доходя до внутренних органов. Тем не менее это приводит к тому, что поток быстрых электронов передает облученным тканям значительную энергию, что может привести к лучевым ожогам или спровоцировать, например, катаракту.
Альфа-излучение несет значительную энергию и большой импульс, что позволяет ему выбивать электроны из атомов и даже сами атомы из молекул. Поэтому причиненные им «разрушения» значительно больше — считается, что, передав телу 1 Дж энергии, альфа-излучение нанесет такой же ущерб, как 20 Дж в случае гамма- или бета-излучения. К счастью, проникающая способность альфа-частиц чрезвычайно мала: они поглощаются самым верхним слоем кожи. Но при попадании внутрь организма альфа-активные изотопы крайне опасны.
## Щит от радиации
Для защиты от гамма-излучения наиболее эффективны тяжелые элементы, такие как свинец. Чем больше номер элемента в таблице Менделеева, тем сильнее в нем проявляется фотоэффект. Степень защиты зависит и от энергии частиц излучения. Даже свинец ослабляет излучение от цезия-137 (662 кэВ) лишь в два раза на каждые 5 мм своей толщины. В случае кобальта-60 (1173 и 1333 кэВ) для двукратного ослабления потребуется уже более сантиметра свинца. Лишь для мягкого гамма-излучения, такого как излучение кобальта-57 (122 кэВ), серьезной защитой будет и достаточно тонкий слой свинца: 1 мм ослабит его раз в десять. Так что противорадиационные костюмы из фильмов и компьютерных игр в реальности защищают лишь от мягкого гамма-излучения.
Бета-излучение полностью поглощается защитой определенной толщины. Например, бета-излучение цезия-137 с максимальной энергией 514 кэВ (и средней 174 кэВ) полностью поглощается слоем воды толщиной в 2 мм или всего 0,6 мм алюминия. А вот свинец для защиты от бета-излучения использовать не стоит: слишком быстрое торможение бета-электронов приводит к образованию рентгеновского излучения. Чтобы полностью поглотить излучение стронция-90, нужно менее 1,5 мм свинца, но для поглощения образовавшегося при этом рентгеновского излучения требуется еще сантиметр!
От внешнего альфа-облучения защититься проще всего: для этого достаточно листа бумаги. Впрочем, большая часть альфа-частиц не проходит в воздухе и пяти сантиметров, так что защита может потребоваться разве что в случае непосредственного контакта с радиоактивным источником. Куда важнее защититься от попадания альфа-активных изотопов внутрь организма, для чего используется маска-респиратор, а в идеале — герметичный костюм с изолированной системой дыхания.
Наконец, от быстрых нейтронов лучше всего защищают богатые водородом вещества. Например, углеводороды, самый лучший вариант — полиэтилен. Испытывая столкновения с атомами водорода, нейтрон быстро теряет энергию, замедляется и вскоре становится неспособен вызывать ионизацию. Однако такие нейтроны все еще могут активировать, то есть преобразовывать в радиоактивные, многие стабильные изотопы. Поэтому в нейтронную защиту часто добавляют бор, который очень сильно поглощает такие медленные (их называют тепловыми) нейтроны. Увы, толщина полиэтилена для надежной защиты должна быть как минимум 10 см. Так что она получается ненамного легче, чем свинцовая защита от гамма-излучения.