Вред облучения — лучевая нагрузка.
При соблюдении норм безопасности использование ядерной энергии с технологической точки зрения, как кажется, не приносит особых сюрпризов. Биологи и медики усматривают острую проблему в постоянном росте лучевой нагрузки в ядерной энергетике. Радиоизотопы действуют не только как факторы заболеваний, но и мутагенно.
Ранние мутации можно опознать лишь в следующем поколении, а рецессивные факторы продолжают фенотипически действовать и через несколько поколений, когда первопричиной связь с избыточной дозой облучения уже недоказуема.
Радионуклиды характеризуются активностью излучения, зависящей от скорости их распада. Более крупные частицы радионуклидов падают на землю (выпадение), прямо отлагаясь в виде твердых частиц или капелек. Осадки могут вымывать вредные вещества из атмосферы (вымывание). Аэрозоли с нуклидами образуют во влажном воздухе Центры конденсации, вызывающие выпадение осадков с высокой концентрацией излучателей (вымывание дождем)
Биологической эффективность радионуклидов определяется количество энергии, сообщаемой материи организма (поглощенная доза облучения).
Решающую роль играет время пребывания нуклида в организме, биологический период полураспада, по истечении которого половина первоначально воспринятой массы нуклида выводится из организма или распадается.
Эквивалентная доза
Эквивалентная доза учитывает то, что различные виды излучения при пронизывании ими разнотипных тканей переносят различные количества энергии, в том числе достаточной для превращения атомов в ионы (ионизация). Из-за различного количества энергии излучения плотность ионизации и зависящая от нее биологической эффективность различны. В биологически-лучевой реакционной цепи различают первичные и вторичные реакции.
α- и β- излучение реагирует с атомами в первичных реакциях, оно весьма активно биологически, несмотря на невысокую проникающую способность, поскольку полностью передает свою энергию клеткам. Вред организму проявляется в случаях вдыхания α- и β- излучателей, приема их с пищей и проникания в раны; газообразные нуклиды, такие как 222/86 Rn (радон), наиболее опасны с точки зрения радиобиологии.
Плотности ионизации - и у-лучей соотносятся между собой как 10 000:100:1. Виды излучений с более высокой плотностью ионизации (α-лучи, быстрые нейтроны) демонстрируют возрастающую линейную зависимость "доза — действие", α-, и у-лучи с более низкой плотностью ионизации характеризуются такой же зависимостью после прохождения начального пологого участка
Во вторичных реакциях медленные нейтроны и у-, или рентгеновские, лучи отдают энергию электронам. Последние отрываются от своих атом, оболочек и могут разрушить на своем пути сквозь материю тысячи атом, связей.
Вред излучения
В результате первичного и вторичного воздействия начинаются химические реакции в теле и ядрах клеток, затрагивая в первую очередь материал наследственности. Деление клеток нарушается.
Рисунок. Повреждения молекулы ДНК при облучении.
Могут измениться форма и величина клеток. Такие комплексные молекулы, как молекула ДНК, разрушаются при возникновении резонансных колебаний, вызванных высоко-энергетическими частицами.
Рисунок. Лучевая нагрузка в клеточном цикле.
Острое заболевание
Острое заболевание соматической системы вызывается у человека при интенсивном облучении в 1 Зв (кожные ожоги, выпадение волос, изменение состава крови). На уровне отдельных органов нарушения при делении клеток приводят к злокачественным опухолям (рак), а на первых месяцах беременности — к эмбриональному уродству, прежде всего к деформациям в мозге (микроцефалии). Из-за повышенной частоты деления клеток юные организмы более подвержены лучевой болезни, чем взрослые.
Уже начиная с эквивалентной дозы 0,5 Зв лучевой синдром проявляется через тошноту и понос 2 Зв доза может стать смертельной, а при 5 Зв смерть неизбежна. При низких дозах ранние соматические нарушения не наблюдаются; но действие облучения не слабеет, только реже проявляется.
При облучении 10 000 человек дозой 1 Зв следует ожидать таких же последствий, как и при облучении 1 млн чел. 1мЗв. Повышение дозы на 10 Зв увеличивает вероятность раковых заболеваний со 100 до 1 млн чел. Соматические нарушения проявляются позднее в лейкемии и далее, с небольшой задержкой, в прочих формах рака (. Г, Д). Доза 10 мЗв сдвигает генетическое равновесие в сторону ка новых мутаций на 0,2% за счет старого хромосомного набора популяции. Даже точечные мутации в двойных связях ДНК при базовых повреждениях изменяют гене коды (. А: из А — С—С получается А — С—Т) и затрудняют считывание информации m-PHK.
Рисунок. Заболевания лейкемией в Хиросиме, 1950 -1970 гг..
Рисунок. Последствия облучения (Хиросима).
Базовые повреждения и разрыв одинарных связей, наступающие при 1 мЗв, блокируют системы самовосстановления клетки. Разрывы двойных связей начиная с 50 мЗв приводят к невосстановимым делециям (потеря частей хромосом) и транслокациям (сверхкомплектное отложение частей хромосом), вызывающим, как правило, смерть живого организма.
Рисунок. Разрыв хромосом тимоцитов, через 24 ч после полного облучения всего тела.
