Перевести одиниці джоуль на кілограм на секунду Дж
Перевести одиниці: джоуль на кілограм за секунду [Дж/(кг·с)] рентген на годину [Р/год]
Поверхневий натяг
Загальні відомості
Випромінювання - природне явище, яке проявляється в тому, що електромагнітні хвилі або елементарні частинки з високою кінетичною енергією рухаються всередині середовища. І тут середовище може бути або матерією, або вакуумом. Випромінювання — довкола нас, і наше життя без нього немислиме, тому що виживання людини та інших тварин без випромінювання неможливе. Без випромінювання Землі немає таких необхідних життя природних явищ як світла і тепла. У цій статті ми обговоримо особливий тип випромінювання,іонізуюче випромінюванняабо радіацію, яка оточує нас скрізь. Надалі у цій статті під випромінюванням ми маємо на увазі саме іонізуюче випромінювання.
Джерела випромінювання та його використання
Іонізуюче випромінювання серед може виникнути завдяки або природним, або штучним процесам. Природні джерела випромінювання включають сонячне та космічне випромінювання, а також випромінювання деяких радіоактивних матеріалів, таких як уран. Таку радіоактивну сировину добувають у глибині земних надр і використовують у медицині та промисловості. Іноді радіоактивні матеріали потрапляють у навколишнє середовище внаслідок аварій на виробництві та галузях, де використовують радіоактивну сировину. Найчастіше це відбувається через недотримання правил безпеки зберігання радіоактивних матеріалів і роботи з ними або через відсутність таких правил.
Варто зауважити, що донедавна радіоактивні матеріали не вважалися небезпечними для здоров'я, і навіть навпаки, їх використовували як цілющі препарати, а також цінувалися за їхнє гарне свічення.Уранове скло- приклад радіоактивногоматеріалу, який використовується в декоративних цілях. Це скло світиться флюоресцентним зеленим світлом завдяки тому, що до нього доданий оксид урану. Відсоток вмісту урану в цьому склі відносно малий і кількість радіації, що їм виділяється, невелика, тому уранове скло на даний момент вважають безпечним для здоров'я. З нього навіть виготовляють склянки, тарілки та інший посуд. Уранове скло цінується за його незвичайне свічення. Сонце випромінює ультрафіолет, тому уранове скло світиться і в сонячному світлі, хоча це свічення набагато більш виражене під лампами ультрафіолетового світла.
У радіації безліч застосувань - від виробництва електроенергії до лікування хворих на рак. У цій статті ми обговоримо, як радіація впливає на тканини та клітини людей, тварин та біоматеріалу, приділяючи особливу увагу тому, як швидко і наскільки сильно відбувається ураження опромінених клітин та тканин.
Визначення
Спочатку розглянемо деякі визначення. Існує безліч способів вимірювати радіацію, залежно від того, що ми хочемо дізнатися. Наприклад, можна виміряти загальну кількість радіації серед; можна знайти кількість радіації, яка порушує роботу біологічних тканин та клітин; чи кількість радіації, поглиненої тілом чи організмом, тощо. Тут ми розглянемо два способи виміру радіації.
Загальна кількість радіації в середовищі, що вимірюється на одиницю часу, називають сумарною потужністю дози іонізуючого випромінювання. Кількість радіації, поглинену організмом за одиницю часу, називаютьпотужністю поглиненої дози. Сумарну потужність дози іонізуючого випромінювання легко знайти за допомогою широко поширених вимірювальних приладів, таких якдозиметри, основною частиною яких зазвичай єлічильники Гейгера.Робота цих приладів докладніше описана у статті про експозиційну дозу радіації. Потужність поглиненої дози знаходять, використовуючи інформацію про сумарну потужність дози та параметри предмета, організму, або частини тіла, яка піддається випромінюванню. Ці параметри включають масу, щільність та об'єм.
Радіація та біологічні матеріали
Іонізуюче випромінювання має дуже високу енергію, і тому воно іонізує частинки біологічного матеріалу, включаючи атоми і молекули. В результаті електрони відокремлюються від цих частинок, що призводить до зміни їхньої структури. Ці зміни викликані тим, що іонізація послаблює чи руйнує хімічні зв'язки між частинками. Це пошкоджує молекули всередині клітин та тканин і порушує їхню роботу. У деяких випадках іонізація сприяє утворенню нових зв'язків.
Порушення роботи клітин залежить від того, наскільки радіація пошкодила їхню структуру. У деяких випадках порушення не впливають на роботу клітин. Іноді робота клітин порушена, але пошкодження невеликі та організм поступово відновлює клітини у робочий стан. У процесі нормальної роботи клітин нерідко трапляються подібні порушення та клітини самі повертаються до норми. Тому якщо рівень радіації низький і порушення невеликі, цілком можливо відновити клітини до їх робочого стану. Якщо ж рівень радіації високий, то клітинах відбуваються незворотні зміни.
При незворотних змінах клітини або працюють не так, як повинні, або перестають працювати зовсім і відмирають. Ушкодження радіацією життєво важливих і незамінних клітин та молекул, наприклад молекул ДНК та РНК, білків чи ферментів викликає променеву хворобу. Пошкодження клітин може також викликати мутації, внаслідок яких у дітей пацієнтів, чиї клітини уражені, можуть розвинутися генетичнізахворювання. Мутації можуть також викликати надмірно швидке розподіл клітин в організмі пацієнтів — що, своєю чергою, збільшує ймовірність захворювання на рак.
Умови, які посилюють вплив радіації на організм
Варто зазначити, що деякі дослідження впливу радіації на організм, які проводили в 50-70-х роках. минулого століття були неетичні і навіть нелюдські. Зокрема, це дослідження, що проводяться військовими у США та Радянському Союзі. Більшість цих експериментів було проведено на полігонах та у спеціально відведених зонах для тестування ядерної зброї, наприклад на полігоні в Неваді, США, на ядерному полігоні на Новій Землі на нинішній території України, та на Семипалатинському випробувальному полігоні на нинішній території Казахстану. У деяких випадках експерименти проводили під час військових навчань, як, наприклад, під час Тоцьких військових навчань (СРСР, на нинішній території України) та під час військових навчань Дезерт Рок у штаті Невада, США.
Радіоактивні викиди під час цих експериментів завдали шкоди здоров'ю військових, а також мирних жителів та тварин у навколишніх районах, оскільки заходи щодо захисту від опромінення були недостатні або були повністю відсутні. Під час цих навчань дослідники, якщо їх можна так назвати, вивчали вплив радіації на організм людини після атомних вибухів.
Доза радіації
Нам відомо, що більша доза радіації, яка називаєтьсядозою гострого опромінення, викликає загрозу для здоров'я, і чим вища ця доза — тим вищий ризик для здоров'я. Нам також відомо, що радіація впливає різні клітини в організмі по-різному. Найбільше страждають від радіації клітини, які зазнають частого поділу, а також ті, що не спеціалізовані. Так, наприклад, клітини в зародку, кров'яні клітини,і клітини репродуктивної системи найбільше схильні до негативного впливу радіації. Шкіра, кістки, і м'язові тканини менш схильні до впливу, а найменший вплив радіації — на нервові клітини. Тому в деяких випадках загальний руйнівний вплив радіації на клітини, менш схильні до впливу радіації менше, навіть якщо на них діє більша кількість радіації, ніж на клітини, більш схильні до впливу радіації.
Відповідно до теорії радіаційного гормезису малі дози радіації, навпаки, стимулюють захисні механізми в організмі, і в результаті організм стає міцнішим, і менш схильний до захворювань. Необхідно зауважити, що ці дослідження на даний момент на початковій стадії, і поки що невідомо, чи вдасться отримати такі результати за межами лабораторії. Наразі ці експерименти проводять на тваринах і невідомо, чи відбуваються ці процеси в організмі людини. З етичних міркувань важко отримати дозвіл на такі дослідження за участю людей, оскільки ці експерименти можуть бути небезпечними для здоров'я.
Потужність дози випромінювання
Багато вчених вважають, що загальна кількість радіації, яку зазнав організм — не єдиний показник того, наскільки сильно опромінення впливає на організм. Згідно з однією теорією,потужність випромінювання- також важливий показник опромінення і чим вище потужність випромінювання, тим вище опромінення і руйнівний вплив на організм. Деякі вчені, які досліджують потужність випромінювання, вважають, що при низькій потужності випромінювання навіть тривала дія радіації на організм не завдає шкоди здоров'ю, або що шкода для здоров'я незначна і не порушує життєдіяльність. Тому в деяких ситуаціях після аварій із витоком радіоактивних матеріалів, евакуацію чи переселення мешканців непроводять. Ця теорія пояснює невисоку шкоду організму тим, що організм адаптується до випромінювання низької потужності, й у ДНК та інших молекулах відбуваються відновлювальні процеси. Тобто, згідно з цією теорією, вплив радіації на організм не настільки руйнівний, ніби опромінення відбувалося з такою самою загальною кількістю радіації, але з більш високою потужністю, у більш короткий проміжок часу. Ця теорія не охоплює опромінення на робочому місці – при опроміненні на робочому місці радіацію вважають небезпечною навіть за низької потужності. Варто також врахувати, що дослідження у цій галузі почалися порівняно недавно, і що майбутні дослідження можуть дати зовсім інші результати.
Варто також зазначити, що згідно з іншими дослідженнями, якщо у тварин є пухлина, то навіть малі дози опромінення сприяють її розвитку. Це дуже важлива інформація, оскільки якщо в майбутньому буде виявлено, що такі процеси відбуваються і в організмі людини, то ймовірно, що тим, хто вже має пухлину, опромінення завдає шкоди навіть за малої потужності. З іншого боку, на даний момент ми, навпаки, використовуємо опромінення високої потужності для лікування пухлин, але при цьому опромінюють лише ділянки тіла, в яких є ракові клітини.
У правилах безпеки під час роботи з радіоактивними речовинами нерідко вказують максимально допустиму сумарну дозу радіації та потужність поглиненої дози випромінювання. Наприклад, обмеження щодо опромінення, випущені Комісією з ядерного нагляду США (United States Nuclear Regulatory Commission), розраховані за річними показниками, а обмеження деяких інших подібних агентств в інших країнах розраховані на помісячні або навіть погодинні показники. Деякі з цих обмежень та правил розроблені на випадок аварій із витокомрадіоактивних речовин у навколишнє середовище, але часто основною метою є створення правил безпеки на робочому місці. Їх використовують, щоб обмежити опромінення працівників та дослідників на атомних електростанціях та на інших підприємствах, де працюють з радіоактивними речовинами, пілотами та екіпажами авіакомпаній, медичних працівників, включаючи лікарів радіологів, та інших. Більш детальну інформацію про іонізуюче випромінювання можна знайти у статті поглиненої дози радіації.