Контрольная работа по дисциплине: «Сельскохозяйственная радиобиология»

Министерство  сельского хозяйства РФ

Федеральное государственное образовательное

учреждение  высшего профессионального образования

«Ярославская  государственная сельскохозяйственная академия»

 

 

 

 

Кафедра «БЖД и ЭМТП»

 

 

 

Контрольная работа

по  дисциплине:

«Сельскохозяйственная радиобиология»

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                  Выполнил: студент 3 курса заочного                

                                                                  отделения 

                                                                  технологического факультета

                                                                  специальность: «ТППСХП»                    

                                                                  Зеленкова Анастасия Евгеньевна

                                                                  Учебный шифр: 08051

 

                                                                  Проверил: преподаватель

                                                                  Кукушкин Виталий Дмитриевич

 

                                                      

 

 

 

 

 

 

 

Ярославль

2010

 

Вариант № 3

3. Ядерные силы, дефект массы,  соотношение Эйнштейна между  массой и энергией.

13. Методы регистрации ионизирующих излучений.

23. Природные радиоактивные вещества, содержание естественных радиоактивных  изотопов в теле человека.

33. Радиочувствительность  животных.

43. Измерение объёмной и удельной  активности пищевых продуктов  по  уровню     гамма-излучения  радиометром СРП-68-01 (см. лаб. Раб.  № 6).

 

 

 

 

3. Ядерные силы, дефект массы,  соотношение Эйнштейна между  массой и энергией.

 

 

         Ядерные силы - это силы, удерживающие нуклоны (протоны и нейтроны) в ядре. Протоны и нейтроны в ядре связаны между собой огромными ядерным силами притяжения, в 1000 раз превосходящими кулоновские силы отталкивания, действующие между протонами. Радиус действия ядерных сил ~ 10^-13 см., поэтому их называют короткодействующими в отличие от дальнодействующих электрических сил. При большом количестве протонов в тяжёлых ядрах электрические силы отталкивания уже соизмеримы с ядерными силами и при Z > 115 превосходят их. Ядро существовать не может.

Ядерные силы возникают в процессе непрерывного обмена между нуклонами особыми частицами пи-мезонами (пионами). Пион может иметь заряд “+”, ”--“, ”о”, его масса покоя 273,2 массы (е ^-) , ~1/7 массы нуклона. Считают, что протон и нейтрон состоят из керна, окружённого мезонной «шубой» («+» у р и «– » у нейтрона).

Ядерные силы обладают свойством насыщения, то есть каждый нуклон взаимодействует  только с ограниченным числом соседних нуклонов. Поэтому при увеличении числа нуклонов в ядре ядерные  силы значительно ослабевают. Этим объясняется меньшая устойчивость ядер тяжелых элементов, в которых  содержится значительное количество протонов и нейтронов.

Чтобы разделить ядро на составляющие его  протоны и нейтроны и удалить  из их поля действие ядерных сил, на до совершить работу, то есть затратить энергию. Эта энергия называется энергией связи ядра.

 

          Дефе́кт ма́ссы (англ. mass defect) — разность между суммой масс покоя нуклонов, составляющих ядро данного нуклида, и массой покоя атомного ядра этого нуклида, выраженная в атомных единицах массы. Обозначается обычно Dm.

 

Расчетная формула для дефекта масс:

 

                       

 

где М_я - масса ядра

( Zm_p + Nm_n ) - сумма масс свободных нуклонов, сливающихся в ядро

Z- число протонов

m_p -масса свободного протона

N - число нейтронов

m_n - масса свободного нейтрона

 

        Рассчитаем дефект массы ядра атома гелия  ₂Нe⁴ , состоящего из двух протонов и двух нейтронов.         

 

         Сумма масс  нуклонов (1,0076 × 2) + (1,0089 × 2) = 4,033 а.е.м. Массы ядра атома гелия ₂Нe⁴= 4,03 а.е.м. Дефект массы Dm = 4,033 - 4,03  = 0,003 а.е.м. Масса ядра всегда меньше суммы масс составляющих его нуклонов на величину дефекта массы Dm.

         Дефект  массы показывает, насколько прочно  связаны частицы в ядре, а так же сколько выделилось энергии при образовании ядра из отдельных нуклонов. Этот расчет можно провести на основании уравнения взаимосвязи между массой и энергией, разработанного А. Эйнштейном

 

Теория относительности  Эйнштейна устанавливает связь между массой и энергией.

Е=m × C²

 

где E — энергия тела,

m — его масса,

c — скорость света в вакууме, равная 3×10¹⁰ см/с.

 

          Масса ядра гелия M_я = 4,003 а.е.м а. е. м. Сумма масс двух протонов и двух нейтронов составляет Zm_p + Nm_n = 4, 033 а. е. м. Следовательно, дефект массы ядра гелия равен Dm = 0,03 а. е. м.

         Расчет по формуле E_св = Dmc² приводит к следующему значению энергии связи ядра: E_св = 28,3 МэВ. Это огромная величина. Образование всего 1 г гелия сопровождается выделением энергии порядка 1012 Дж. Примерно такая же энергия выделяется при сгорании почти целого вагона каменного угля. Энергия связи ядра на много порядков превышает энергию связи электронов с атомом. Для атома водорода например, энергия ионизации равна 13,6 эВ.

          В таблицах принято указывать удельную энергию связи, то есть энергию связи на один нуклон. Для ядра гелия удельная энергия связи приблизительно равна 7,1 МэВ/нуклон. На рис.1 приведен график зависимости удельной энергии связи от массового числа A.   

           

                                                    Рис.1

 

           Как видно из графика, удельная энергия связи нуклонов у разных атомных ядер неодинакова. Для легких ядер удельная энергия связи сначала круто возрастает от 1,1 МэВ/нуклон у дейтерия до 7,1 МэВ/нуклон у гелия . Затем, претерпев ряд скачков, удельная энергия медленно возрастает до максимальной величины 8,7 МэВ/нуклон у элементов с массовым числом A = 50–60, а потом сравнительно медленно уменьшается у тяжелых элементов. Например, у урана она составляет 7,6 МэВ/нуклон.

 

 

           Уменьшение удельной энергии связи при переходе к тяжелым элементам объясняется увеличением энергии кулоновского отталкивания протонов. В тяжелых ядрах связь между нуклонами ослабевает, а сами ядра становятся менее прочными. В случае стабильных легких ядер, где роль кулоновского взаимодействия невелика, числа протонов и нейтронов Z и N оказываются одинаковыми. Под действием ядерных сил как бы образуются протон-нейтронные пары. Но у тяжелых ядер, содержащих большое число протонов, из-за возрастания энергии кулоновского отталкивания протонов для обеспечения устойчивости требуются дополнительные нейтроны.

                       

                                                      Рис. 2

 

На рис. 2 приведена диаграмма, показывающая числа протонов и нейтронов в стабильных ядрах. У ядер, следующих за висмутом (Z > 83), из-за большого числа протонов полная стабильность оказывается вообще невозможной.

 

Заключение

 

На протяжении всей истории человечества постепенно менялись представления  о массе и её свойствах. Создание Эйнштейном теории относительности  подвело временный итог в работе естествоиспытателей по раскрытию  основополагающих законов природы, одним из которых как раз и  является закон сохранения массы. Итог временный, поскольку до сих пор  не изучено до конца это удивительное явление - масса. Пожалуй, чем глубже мы подбираемся к раскрытию основы материи, тем больше новых трудностей и вопросов ставит перед нами природа. Но человек всегда обладал пытливым умом, громадным терпением и немалой  хитростью, что и помогало ему  в изучении естественных движущих сил  и постановке этих сил себе на службу. Эти свойства будут помогать ему  и в дальнейшем познании основных природных законов.

 

Говоря о конкретном значении закона сохранения массы, то мы не ошибёмся, если поставим его на одно из первых мест в списке используемых человеком природных явлений. Практически всё химическое производство (а именно расчёт необходимого сырья и энергозатрат, обоснование того или иного метода производства конечного продукта) основано на законе сохранения массы. Дефект масс (частное проявление более общего закона сохранения массы-энергии) лежит в основе ядерной энергетики, давшей человеку дешёвую энергию, новые методы исследований, лечения различных заболеваний, новые методы производства и многое другое. Можно сказать больше - именно благодаря дефекту масс светит Солнце и другие звёзды, что обеспечивает жизнь на Земле, а так же использование человеком альтернативной солнечной и ветряной энергии. Такое простое явление как горение также основано на законе сохранения массы, а ведь именно огонь помог человеку освоить родную планету и перейти от охоты и собирательства к современному промышленному производству. Рассматриваемый закон открывает перед нами новые способы получения энергии и материалов, что в будущем открывает путь к звёздам и освоению Солнечной системы и галактики.

 

Таким образом можно сделать вывод о том, что уже в настоящее время закон сохранения массы находит широкое применение в науке и технике. Хотя на первый взгляд он может показаться лишь одним из фундаментальных принципов устройства мира, мало связанным с повседневной жизнью, на самом деле на каждом шагу человек сталкивается с проявлениями данного закона. Пожалуй, цивилизация не достигла бы таких высот в своём развитии, не овладей человек в полной мере законом сохранения массы.

13. Методы регистрации ионизирующих излучений.

 

           Радиоактивные излучения не воспринимаются органами чувст. Эти излучения могут быть обнаружены (детектированы) при помощи приборов и приспособлений, работа которых основана на физико-химических эффектах, возникающих при взаимодействии излучений с веществом.

          В практике  наиболее употребительны ионизационные  детекторы излучений, которые  измеряют непосредственные эффекты  взаимодействия излучения с веществом  – ионизацию газовой среды  (ионизационные камеры, пропорциональные  счетчики и счетчики Гейгера-Мюллера,  а так же коронные и искровые  счетчики ).

          Другие  методы предусматривают измерение  вторичных эффектов, обусловленных  ионизаций, - фотографический, сцинтилляционный (люминесцентный), химический, калориметрический и другие.

 

 

 

          Ионизационный метод. Сущность его заключается в том, что под воздействием ионизирующих излучений в среде (газовом объеме) происходит ионизация молекул, в результате чего электропроводность этой среды увеличивается. Если в нее поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение, то между электродами возникает направленное движение ионов, т.е. Проходит так называемый ионизационный ток, который легко может быть измерен.

         Такие устройства называют детекторами излучений. В качестве детекторов в дозиметрических приборах используются ионизационные камеры (детекторы с низким значением напряженности электрического поля в чувствительном объеме, недостаточном для возникновения ударной ионизации) и газоразрядные счетчики (детекторы с высоким значением напряженности электрического поля, использующие механизм газового усиления) различных типов.

         Ионизационный метод положен в основу работы таких дозиметрических приборов, как ДП-5А (Б,В), ДП-22В и ИД-1.

 

Ионизацио́нная ка́мера — газонаполненный датчик, предназначенный для измерения уровня ионизирующего излучения.

 

         Измерение уровня излучения происходит путём измерения уровня ионизации газа в рабочем объёме камеры, который находится между двумя электродами. Между электродами создаётся разность потенциалов. При наличии ионов в газе между электродами возникает ионный ток, который может быть измерен. Ток при прочих равных условиях пропорционален скорости возникновения ионов и, соответственно, мощности дозы облучения.

        В широком смысле к ионизационным камерам относят также пропорциональные счётчики и счётчики Гейгера-Мюллера. В этих приборах используется явление так называемого газового усиления за счёт вторичной ионизации — в сильном электрическом поле электроны, возникшие при пролёте ионизирующей частицы, разгоняются до энергии, достаточной, чтобы в свою очередь ионизировать молекулы газа. В узком смысле ионизационная камера — это газонаполненный ионизационный детектор, работающий вне режима газового усиления. Ниже термин используется именно в этом значении.

         Газ, которым заполняется ионизационная камера, обычно является инертным газом (или их смесью) с добавлением легко ионизирующегося соединения (обычно углеводорода, например метана или ацетилена). Открытые ионизационные камеры (например, ионизационные детекторы дыма) заполнены воздухом.

         Ионизационные камеры бывают токовыми (интегрирующими) и импульсными. В последнем случае на анод камеры собираются быстро двигающиеся электроны (за время порядка 1 мкс), тогда как медленно дрейфующие тяжёлые положительные ионы не успевают за это время достичь катода. Это позволяет регистрировать отдельные импульсы от каждой частицы. В такие камеры вводят третий электрод — сетку, расположенную вблизи анода и экранирующую его от положительных ионов.

 

         Пропорциональный счётчик — газовый детектор ионизирующего излучения, в основе принципа работы которого лежит процесс лавинного усиления заряда в цилиндрическом электрическом поле. Режим пропорционального усиления в таком счётчике позволяет, в отличие от гейгеровского режима, помимо самого факта прохождения частицы, измерить величину ионизации, оставленной заряженной частицей.

 

 

                          

Рис. 3. Схема пропорционального счётчика: И - источник частиц

 

          Счётчик Гейгера (или счётчик Гейгера-Мюллера) - газоразрядный прибор для автоматического подсчёта числа попавших в него ионизирующих частиц. Представляет собой газонаполненный конденсатор, который пробивается при пролёте ионизирующей частицы через объём газа.

Дополнительная электронная схема  обеспечивает счётчик питанием (как  правило, не менее 300 V), обеспечивает, при  необходимости, гашение разряда  и подсчитывает количество разрядов через счётчик.

 

          Счётчики Гейгера разделяются на несамогасящиеся и самогасящиеся (не требующие внешней схемы прекращения разряда).

          Чувствительность счётчика определяется составом газа, его объёмом, а также материалом и толщиной его стенок.

         

 

         В бытовых дозиметрах и радиометрах производства СССР и России обычно применяются 400-вольтовые счётчики:

«СБМ-20» (по размерам — чуть толще  карандаша), СБМ-21 (как сигаретный фильтр, оба со стальным корпусом, пригодный  для жёсткого β- и γ-излучений)

«СИ-8Б» (со слюдяным окном в корпусе, пригоден для измерения мягкого β-излучения)

          Широкое применение счётчика Гейгера—Мюллера объясняется высокой чувствительностью, возможностью регистрировать разного рода излучения, сравнительной простотой и дешевизной установки. Счётчик был изобретен в 1908 году Гейгером и усовершенствован Мюллером.

          Цилиндрический счётчик Гейгера—Мюллера состоит из металлической трубки или металлизированной изнутри стеклянной трубки, и тонкой металлической нити, натянутой по оси цилиндра. Нить служит анодом, трубка — катодом. Трубка заполняется разреженным газом, в большинстве случаев используют благородные газы — аргон и неон. Между катодом и анодом создается напряжение порядка 1500 В.

          Работа счетчика основана на ударной ионизации. γ-кванты, испускаемые радиоактивным изотопом, попадая на стенки счетчика, выбивают из него электроны. Электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, и ток через счетчик резко возрастает. При этом на сопротивлении R образуется импульс напряжения, который подается в регистрирующее устройство. Чтобы счётчик смог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный разряд нужно погасить. Это происходит автоматически. В момент появления импульса тока на сопротивлении R возникает большое падение напряжения, поэтому напряжение между анодом и катодом резко уменьшается — настолько, что разряд прекращается, и счетчик снова готов к работе.

         Важной характеристикой счётчика является его эффективность. Не все γ-фотоны, попавшие на счетчик, дадут вторичные электроны и будут зарегистрированы, так как акты взаимодействия γ-лучей с веществом сравнительно редки, и часть вторичных электронов поглощается в стенках прибора, не достигнув газового объема.

          Эффективность счётчика зависит от толщины стенок счётчика, их материала и энергии γ-излучения. Наибольшей эффективностью обладают счётчики, стенки которых сделаны из материала с большим атомным номером Z, так как при этом увеличивается образование вторичных электронов. Кроме того, стенки счётчика должны быть достаточно толстыми. Толщина стенки счётчика выбирается из условия её равенства длине свободного пробега вторичных электронов в материале стенки. При большой толщине стенки вторичные электроны не пройдут в рабочий объем счётчика, и возникновения импульса тока не произойдет. Так как γ-излучение слабо взаимодействует с веществом, то обычно эффективность γ-счётчиков также мала и составляет всего 1-2 %. Другим недостатком счётчика Гейгера—Мюллера является то, что он не даёт возможность идентифицировать частицы и определять их энергию. Эти недостатки отсутствуют в сцинтилляционных счётчиках.

 

Сцинтилляционный  метод. Сцинтилляционный метод регистрации излучений основан на явлении люминесценции, т. е. свойстве некоторых веществ (фосфоров) преобразовывать поглощенную энергию ионизирующих излучений в видимый свет (свечение фосфоров под действием ионизирующих излучений). Поглощенная энергия ионизирующих излучений расходуется на возбуждение атомов и молекул фосфора, а затем через некоторое время — период высвечивания фосфора — излучается им в виде квантов видимого света. Если период высвечивания фосфора меньше 10^-7 с, то явление называется флуоресценцией.

 

На практике применяют (основанные на этом методе регистрации излучений):

 

—  сцинтилляционные счетчики излучения, состоящие из сцинтилляцион-ного кристалла, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) и электронной схемы;

 

—  флуороскопические экраны-детекторы ионизирующих излучений, пре-

образующие падающее на них излучение  в видимый свет; их применяют для  непосредственного преобразования рентгеновского, тормозного и гамма-излучения  в видимое изображение;

 

— усиливающие люминесцентные экраны, преобразующие фотоны ионизирующего  излучения в кванты видимого света; их применяют в сочетании с  рентгеновской пленкой для усиления фотографического действия рентгеновского, тормозного и гамма-излучения.

 

 

Рис. 4. Блок-схема  сцинтилляционного счетчика.

 

           Полупроводниковый детектор – это прибор для регистрации ионизирующих излучений, основным элементом которого является кристалл полупроводника. Он работает подобно ионизационной камере с тем отличием, что ионизация происходит не в газовом промежутке, а в толще кристалла. Полупроводниковый детектор представляет собой полупроводниковый диод, на который подано обратное (запирающее) напряжение. Слой полупроводника вблизи границы р—n-перехода с объёмным зарядом «обеднён» носителями тока (электронами проводимости и дырками) и обладает высоким удельным электросопротивлением.      Заряженная частица, проникая в него, создаёт дополнительные (неравновесные) электронно-дырочные пары, которые под действием электрического поля «рассасываются», перемещаясь к электродам полупроводникового детектора. В результате во внешней цепи детекторп возникает электрический импульс, который далее усиливается и регистрируется (см. рис. 5).

         Заряд,  собранный на электродах полупроводникового детектора пропорционален энергии, выделенной частицей при прохождении через обеднённый (чувствительный) слой. Поэтому, если частица полностью тормозится в чувствительном слое, детектор может работать как спектрометр. Средняя энергия, необходимая для образования 1 электронно-дырочной пары в полупроводнике, мала (у Si 3,8 эв, у Ge полупроводниковый детектор 2,9 эв). В сочетании с высокой плотностью вещества это позволяет получить спектрометр с высокой разрешающей способностью (полупроводниковый детектор 0,1% для энергии полупроводниковый детектор 1 Мэв). Если частица полностью тормозится в чувствительном слое, то эффективность её регистрации полупроводниковый детектор 100%. Большая подвижность носителей тока в Ge и Si позволяет собрать заряд за время Полупроводниковый детектор10 нсек, что обеспечивает высокое временное разрешение полупроводникового детектора.

         В первых  полупроводниковый детектор (1956—57) использовались поверхностно-барьерные или сплавные p—n-переходы в Ge. Эти детекторы приходилось охлаждать для снижения уровня шумов (обусловленных обратным током), они имели малую глубину чувствительной области и не получили распространения. Практическое применение получили в 60-е гг. детекторы в виде поверхностно-барьерного перехода в Si. Глубина чувствительной области W в случае поверхностно-барьерного детектора определяется величиной запирающего напряжения V:

 

 

         Здесь ρ  — удельное сопротивление полупроводника  в ом×см. Для поверхностно-барьерных переходов в Si c ρ = 104 ом×см при V = (1— 2)102 в, W = 1 мм. Эти П. д. имеют малые шумы при комнатной температуре и применяются для регистрации короткопробежных частиц и для измерения удельных потерь энергии dEldx.

         Для регистрации  длиннопробежных частиц в 1970—71 были созданы 

П. д. р—i—n-типа . В кристалл Si р-типа вводится примесь Li. Ионы Li движутся в р-области перехода (под действием электрического поля) и, компенсируя акцепторы, создают широкую чувствительную i-область собственной проводимости, глубина которой определяется глубиной диффузии ионов Li и достигает 5 мм. Такие дрейфовые кремний-литиевые детекторы используются для регистрации протонов с энергией до 25 Мэв, дейтронов — до 20 Мэв, электронов — до 2 Мэв и др.

         Дальнейший  шаг в развитии полупроводникового детектора был сделан возвращением к Ge, обладающему большим порядковым номером Z и, следовательно, большей эффективностью для регистрации гамма-излучения. Дрейфовые германий-литиевые плоские (планарные) П. д. применяются для регистрации γ-квантов с энергией в несколько сотен кэв. Для регистрации γ-квантов с энергией до 10 Мэв используются коаксиальные германий-литиевые детекторы с чувствительным объёмом достигающим 100 см³. Эффективность регистрации γ-квантов с энергией < 1 Мэв Полупроводниковый детектор десятков % и падает при энергиях >10 Мэв до 0,1—0,01%. Для частиц высоких энергий, пробег которых не укладывается в чувствительной области, полупроводниковые детекторы позволяют, помимо акта регистрации частицы, определить удельные потери энергии dEldx, а в некоторых приборах координату х частицы (позиционно-чувствительные П. д.).

         Недостатки  полупроводникового детектора: малая эффективность при регистрации γ-квантов больших энергии; ухудшение разрешающей способности при загрузках > 10⁴ частиц в сек; конечное время жизни П. д. при высоких Дозах облучения из-за накопления радиационных дефектов. Малость размеров доступных монокристаллов (диаметр полупроводникового детектора  ̴ 3 см, объём п.д. ̴ 100 см³) ограничивает применение П. д. в ряде областей.

         Дальнейшее  развитие П. д. связано с  получением «сверхчистых» полупроводниковых  монокристаллов больших размеров  и с возможностью использования GaAs, SiC, CdTe. П. д. широко применяются в ядерной физике, физике элементарных частиц, а также в химии, геологии, медицине и в промышленности.

 

Рис. 6. Полупроводниковые детекторы; штриховкой выделена чувствительная область; n — область полупроводника с электронной проводимостью, р — с дырочной, i — с собственной проводимостями; а — кремниевый поверхностно-барьерный детектор; б — дрейфовый германий-литиевый планарный детектор; в — германий-литиевый коаксиальный детектор.

 

Фотографический метод регистрации излучений основан на фотохимическом действии ионизирующих излучений. В радиационной дефектоскопии детектором излучения является рентгенографическая пленка. Ионизирующее излучение образует в чувствительном слое пленки фотоэлектроны и электроны отдачи. При взаимодействии фотоэлектронов с зернами бромистого серебра, содержащимися в чувствительном слое, образуются атомы серебра, которые способствуют проявлению всего зерна. В процессе проявления происходит усиление скрытого изображения примерно в 109 раз. Пленка, проявленная после облучения, выглядит потемневшей. Оптическая плотность почернения (степень потемнения) пленки зависит от интенсивности излучения (мощности дозы излучения) и времени воздействия излучения на пленку, т. е. в целом от дозы излучения.

 

Химический метод. Его сущность состоит в том, что молекулы некоторых веществ в результате воздействия ионизирующих излучений распадаются, образуя новые химические соединения. Количество вновь образованных химических веществ можно определить различными способами. Наиболее удобным для этого является способ, основанный на изменении плотности окраски реактива, с которым вновь образованное химическое соединение вступает в реакцию. На этом методе основан принцип работы химического дозиметра гамма- и нейтронного излучения ДП-70 МП.

 

Калориметрический метод основан на измерении с помощью специальных калориметров тепловой энергии, выделяющейся при поглощении энергии излучения  в веществе.

 

 

 

23. Природные радиоактивные вещества, содержание естественных радиоактивных  изотопов в теле человека.

 

В результате воздействия ионизирующего  излучения на организм человека в  тканях могут происходить сложные  физические, химические и биологические процессы.

Первичным физическим актом взаимодействия ионизирующего излучения с биологическим  объектом является ионизация. Именно через  ионизацию происходит передача энергии  объекту.

Известно, что в биологической  ткани 60-70 % по массе составляет вода. В результате ионизации молекулы воды образуют свободные радикалы Н- и ОН-

В присутствии кислорода образуется также свободный радикал гидроперекиси (H2O-) и перекись водорода (H2O), являющиеся сильными окислителями..

Получающиеся в процессе радиолиза  воды свободные радикалы и окислители, обладая высокой химической активностью, вступают в химические реакции с  молекулами белков, ферментов и других структурных элементов биологической  ткани, что приводит к изменению  биологических процессов в организме. В результате нарушаются обменные процессы, подавляется активность ферментных систем, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму - токсины. Это приводит к нарушениям жизнедеятельности отдельных функций  или систем организма в целом. В зависимости от величины поглощенной  дозы и индивидуальных особенностей организма, вызванные изменения  могут быть обратимыми или необратимыми.

Некоторые радиоактивные вещества накапливаются в отдельных внутренних органах. Например, источники альфа - излучения (радий, уран, плутоний), бета - излучения (стронций и иттрий) и гамма-излучения (цирконий) отлагаются в костных тканях. Все эти вещества трудно выводятся из организма.

Особенности воздействия ионизирующего  излучения при действии на живой организм

При изучении действия излучения на организм были определены следующие  особенности:

 

- высокая эффективность поглощенной  энергии. Малые количества поглощенной  энергии излучения могут вызвать  глубокие биологические изменения  в организме;

наличие скрытого, или инкубационного, проявления действия ионизирующего  излучения. Этот период часто называют периодом мнимого благополучия. Продолжительность  его сокращается при облучении  большими дозами;

- действие от малых доз может  суммироваться или накапливаться.  Этот эффект называется кумуляцией;

- излучение воздействует не  только на данный живой организм, но и на его потомство. Это  так называемый генетический  эффект;

- различные органы живого организма  имеют свою чувствительность  к облучению. При ежедневном  воздействии дозы 0.02-0.05 Р уже наступают изменения в крови;

- не каждый организм в целом  одинаково реагирует на облучение.

- облучение зависит от частоты.  Одноразовое облучение в большой  дозе вызывает более глубокие  последствия, чем фракционирование.

 

В результате воздействия ионизирующего  излучения на организм человека в  тканях могут происходить сложные  физические, химические и биологические процессы.