Как защититься от радиации. Эхо Чернобыля: как смертельно опасный америций угрожает здоровью и жизни беларусов? Cs 137 период полураспада

В природе цезий встречается в виде стабильного изотопа ‘ззСб. Однако у него существуют и радиоактивные изотопы, из которых наиболее известен ^Cs.

Цезий-137 (радиоцезий) - радиоактивный нуклид химического элемента цезия Z=55, N=82, А- 137, атомная масса 136,9070895 а.е.м., избыток массы - 86545,6 кэВ, образуется при /Рраспаде ‘ 3 7 Хе (T=3,8i8 мин) по схеме:

Период полураспада 1=30,1071 лет, максимальная энергия

электронов 1,17563 МэВ, спин и чётность 7/2+, продукт распада - стабильный ^Ва.

В 94,4% случаев распад происходит с промежуточным образованием ядерного изомера бария J 37»>Ba (Г= 2,55 м), который в свою очередь переходит в основное состояние с испусканием у-кванта с энергией 661,7 кэВ (или конверсионного электрона с энергией 661,7 кэВ, уменьшенной на величину энергии связи электрона). Суммарная энергия, выделяющаяся при 0-распаде одного ядра *37Cs, составляет 1175,63 кэВ. Активность 1 г этого нуклида равна з,2*ю 12 Бк.

Рис. 1.

Изотоп wCs образуется при делении ядер урана в ядерных реакторах и при ядерном взрыве. Относится к долгоживущим продуктам. Из растворов, полученных при переработке радиоактивных отходов ядерных реакторов, *37Cs извлекается методами соосаждения с гексацианоферратами железа, никеля, цинка или фторовольфраматом аммония, а так же методами ионного обмена и экстракции. Этот изотоп также нарабатывается на ускорителях заряженных частиц.

Радиоизотопы цезия применяются в химических исследованиях, в гамма-дефектоскопии, в радиационной технологии, в радиобиологических экспериментах, измерительной технике, для радиационной стерилизации пищевых продуктов, медицинских средств и лекарственных препаратов. >37Cs используется в производстве радиоизотопных источников тока, где он применяется в виде хлорида цезия (плотность 3,9 г/см 3 , эиерговыделение 1,27 Вт/см 3), в датчиках уровнемеров сыпучих веществ в непрозрачных бункерах, а также как источник излучения для контактной и дистанционной лучевой терапии для лечения злокачественных опухолей. *37Cs имеет определенные преимущества перед радиоактивным 6 °Со: более длительный период полураспада и менее жёсткое у-излучение. Поэтому приборы на основе *37Cs долговечнее, а защита от излучения менее громоздка.

Ядерная энергетика является источником поступления *37Cs в окружающую среду. В 2000 реакторами АЭС всех стран мира в атмосферу было выброшено 22,2-ю 19 Бк *37Cs. Выброс >37Cs осуществляется не только в атмосферу, но и в океаны с атомных подводных лодок, танкеров, ледоколов, оснащенных ядерно-энергетическими установками. Суммарная активность продуктов деления, образовавшихся в ядерном реакторе атомной подводной лодки мощностью 6о МВт при его непрерывной работе в течение одного года, достигает более 3,7-ю* 7 Вк, в том числе *37Cs - 24-ю* 4 Бк.

После аварии на Чернобыльской АЭС во внешнюю среду поступило 1.0 МКи *37Cs. В настоящее время это основной дозообразующий радионуклид на территориях, пострадавших от аварии на ЧАЭС. От его содержания и поведения во внешней среде зависит пригодность загрязненных территорий для полноценной жизни. Почвы Украинско-Белорусского Полесья имеют специфическую особенность - *37Cs плохо фиксируется ими, и он легко поступает в растения через корневую систему. После аварии на ЧАЭС людей пришлось отселять из наиболее пострадавших районов вовсе не изза опасно высокого радиационного фона - там стало невозможным ведение сельского хозяйства.

Цезий-137, испускающий, как(3-, так и у-излучение - один из главных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы. Содержится в радиоактивных осадках, радиоактивных отходах, сбросах заводов, перерабатывающих отходы атомных электростанций. Интенсивно сорбируется почвой и донными отложениями; в воде находится преимущественно в виде ионов. Содержится в растениях и организмах животных и человека. Коэффициент накопления 137 Cs наиболее высок у пресноводных водорослей и арктических наземных растений, особенно лишайников. В организме животных 137 Cs накапливается в мышцах и печени. Наибольший коэффициент накопления его отмечен у северных оленей и водоплавающих птиц. Накапливается в грибах.

Цезий - постоянный химический микрокомпонент организма растений и животных.

Внутрь живых организмов 137 Cs проникает через органы дыхания и пищеварения. Хорошей защитной функцией обладает кожа (через неповрежденную поверхность кожи проникает 0,007% нанесённого препарата цезия, через обожжённую - 20 %; при нанесении препарата цезия на рану всасывание 50% препарата наблюдается в течение первых ю мин, 90% всасывается только через 3 часа).

Изотопы цезия при любом пути поступления в организм хорошо всасываются. Всасывание 137 Cs в ЖКТ животных и человека составляет юо%. В отдельных участках ЖКТ всасывание 137 Cs происходит с различной интенсивностью: в желудок поступает 7% 137 Cs, введенного в организм, в двенадцатиперстную кишку - 77%, в тощую - 76%, в подвздошную - 78%, в слепую - 13%, в поперечно-ободочную кишку - 39%.

Через дыхательные пути в организм человека поступление I37 Cs составляет 0,25% величины, поступающей с пищей. 8о% попавшего в организм цезия накапливается в мышцах, 8% - в скелете, а 12% распределяются по другим органам (в первую очередь концентрируются в сердце и печени). Накопление цезия в органах и тканях происходит до определенного предела, при этом интенсивная фаза накопления сменяется равновесным состоянием, когда содержание цезия в организме остается постоянным. Время достижения равновесного состояния зависит от возраста и вида животных. Равновесное состояние у сельскохозяйственных животных наступает через юч-30 дн, у человека через 430 дн. Цезий-137 выводится через почки и кишечник. Через месяц после прекращения поступления цезия из организма выводится 8о% введённого количества, однако в процессе выведения значительные количества цезия повторно всасываются в кровь в нижних отделах кишечника. Биологический период полувыведения 137 Cs для человека равен 70 дн.

При равномерном распределении 137 Cs в организме человека с удельной активностью 1 Бк/кг мощность поглощенной дозы варьирует от 2,14 до 3,16 мкГр/год. Вследствие относительно равномерного распределения этого нуклида в организме органы и ткани облучаются равномерно. Этому также способствует высокая проникающая способность у-излучения нуклида 137т Ва, образующегося при распаде,37 Cs: длина пробега у-квантов в мягких тканях человека достигает 12 см.

Развитие радиационных поражений у человека можно ожидать при поглощении дозы более 2 Гр. Симптомы во многом схожи с острой лучевой болезнью при у-облучении: угнетённое состояние и слабость, диарея, снижение массы тела, внутренние кровоизлияния. Лучевая реакция отмечается уже при дозах, равным единицах МБк. На рабочем месте без разрешения санэпидемслужбы могут находиться открытые препараты цезия с активностью 0,37ч- 3,7 мБк (ЮтЮО мкКи).

Для *37Cs группа радиационной опасности В, МЗА=з,7 ю 6 Бк. Допустимое поступление wCs в организм человека не должно превышать 7,4*ю 2 Бк/сутки. Допустимое годовое поступление wCs в организм персонала через органы дыхания составляет 13,3-104 Бк/год. Допустимая концентрация wCs в воздухе рабочих помещений 5,18-ю 1 Бк/л, в воде -

5,5-ю 2 Бк/л, в атмосферном воздухе 18-юз Бк/л.

Неотложная помощь предусматривает дезактивацию кожи водой с мылом, промывание полости рта и носоглотки водой или физиологическим раствором. Для ускорения выведения цезия из организма рекомендуют применять сорбенты: ферроцианид или бентонит, с последующим вызыванием рвоты (1%-ный апоморфин - 0,5 мл для инъекций подкожно), или обильное промывание желудка водой.

Биологические свойства цезия-137 (137 Сs) - одного из наиболее биологически важных радионуклидов поступивших в окружающую среду после аварии на ЧАЭС.

Свойства радионуклида 137 Сs

Цезий-137 - бета-излучатель с периодом полураспада 30.174 года. 137 Сs открыт в 1860 г. немецкими учеными Кирхгофом и Бунзеном. Название получил от латинского слова caesius - голубой, по характерной яркой линии в синей области спектра. В настоящее время известно несколько изотопов цезия. Наибольшее практическое значение имеет 137 Сs , один из наиболее долгоживущих продуктов деления урана.

Ядерная энергетика является источником поступления 137 Сs в окружающую среду. Согласно опубликованным данным в 2000 году реакторами АЭС всех стран мира в атмосферу было выброшено около 22,2 х 10 19 Бк 137 Сs . Выброс 137 Сs осуществляется не только в атмосферу, но и в океаны с атомных подводных лодок, танкеров, ледоколов, оснащенных ядерно-энергетическими установками. Суммарная активность продуктов деления, образовавшихся в ядерном реакторе атомной подводной лодки мощностью 60 МВт при его непрерывной работе в течение одного года, достигает более 3,7 х 10 17 Вк, в том числе 137 Сs - приблизительно 24 х 10 14 Бк. Естественно, что при крупных авариях, происшедших с двумя атомными подводными лодками США («Третер» в 1963 году и «Скорпион» в 1967), большая часть радиоактивных веществ, включая 137 Сs , могла поступить в воду и явиться источником длительного загрязнения.

По своим химическим свойствам цезий близок к рубидию и калию - элементам 1 группы. Радиоизотопы цезия применяются в химических исследованиях, в гаммадефектоскопии, в радиационной технологии, в радиобиологических экспериментах. 137 Сs используется как источник -излучения для контактной и дистанционной лучевой терапии, а также для радиационной стерилизации. Изотопы цезия при любом пути поступления в организм хорошо всасываются.

После аварии на ЧАЭС во внешнюю среду поступило 1.0 МКи цезия-137. В настоящее время это основной дозообразующий радионуклид на территориях, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС . От его содержания и поведения во внешней среде зависит пригодность загрязненных территорий для полноценной жизни.

Почвы Украинско-Белорусского Полесья имеют специфическую особенность - цезий-137 плохо фиксируется ими и, как следствие, он легко поступает в растения через корневую систему. Поэтому еще в доаварийные времена содержание этого радионуклида в выращенной здесь продукции было в 35-40 раз выше, чем в центральных районах страны. После аварии на ЧАЭС людей пришлось отселять из наиболее пострадавших районов вовсе не из-за опасно высокого радиационного фона - там стало невозможным ведение сельского хозяйства.

В Украине есть места, где нельзя получать чистую продукцию даже при уровне загрязнения цезием-137 в 1 Ки/км 2 .

Биологическое действие 137 Сs

Изотопы цезия, являясь продуктами деления урана, включаются в биологический круговорот и свободно мигрируют по различным биологическим цепочкам. В настоящее время 137 Сs обнаруживается в организме различных животных и человека. Следует отметить, что стабильный цезий входит в состав организма человека и животных в количествах от 0,002 до 0,6 мкг на 1 г мягкой ткани.

Всасывание 137 Сs в ЖКТ животных и человека составляет 100%. В отдельных участках ЖКТ всасывание 137 Сs происходит с различной скоростью. По данным ученых через час после введения всасывается по отношению к введенной дозе: в желудке всасывается 7% 137 Сs , в двенадцатиперстной кишке-77%, в тощей-76%, в подвздошной-78%, в слепой-13%, в поперечно-ободочной кишке-39%.

Через дыхательные пути в организм человека поступление 137 Сs составляет 0,25% величины, поступающей с пищевым рационом. После перорального поступления цезия значительные количества всосавшегося радионуклида секретируются в кишечник, затем реабсорбируются в нисходящих отделах кишечника. Степень реабсорбции цезия может существенно различаться у разных видов животных. Поступив в кровь, он сравнительно равномерно распределяется по органам и тканям. Путь поступления и вид животного не влияют на характер распределения изотопа.

Л. А. Булдаков, Г. К. Королев считают, что изотопы цезия больше всего накапливаются в мышцах. По данным Ю. И. Москалева после внутривенного введения 137 Сs быстро покидает кровяное русло. В первые 10 - 30 мин максимальная концентрация его регистрируется в почках (7-10% в 1 грамме ткани). Затем происходит перераспределение его, и основные количества - до 52,2% - задерживаются в мышечной ткани.

Проводили исследования по распределению 137 Сs в организме свиней. Свиньям скармливали 137 Сs с пищей однократно или повторно в течение 7 суток в суммарных дозах 2,9 или 1,6 кБк. На 1, 7, 14, 28 и 60 суток после введения изотопа животных забивали и исследовали содержание 137 Сs в мышечной ткани. Содержание активности в мышечной ткани животных, получавших 137 Сs в дозе 2,967 кБк, было почти в 2 раза выше, чем у животных, получавших 137 Сs в дозе 1,609 кБк. Уменьшение радиоактивности в мышечной ткани было наиболее выражено в первые 14 суток при обеих дозах радионуклида. Выведение 137 Сs из организма свиней осуществлялось главным образом с мочой. Скорости выведения 137 Сs при однократном и повторных введениях существенно различались. Период полувыведения изотопа при однократном введении составлял 5 суток, а при повторных- 14 суток.

В организме северных оленей, после однократного введения, 137 Сs распределятся таким образом. В мышцах накапливается 100%, в почках - 79, сердце - б7, селезенке - 60, легких - 55, печени - 48 %.

В опытах на собаках, проведенных в 1968 году, было установлено, что при однократным внутри-венным введением 137 Сs в количестве 3,5 – 14 х 10 7 Бк/кг изучал распределение по органам. Показано, что наибольшие количества 137 Сs через 19-81 суток содержатся в скелетных мышцах, печени, почках. Важно отметить, что введенная доза 137 Сs и пол животных не влияют на распределение нуклида по органам и тканям.

Определение 137 Сs в организме человека проводят по измерению гамма-излучения от тела и бета-, гамма-излучению от выделений (моча, кал). Для этой цели используют бета-гамма-радиометры и счетчик излучений человека (СИЧ). По отдельным пикам спектра, соответствующим различным гамма-излучателям, можно определить их активность в организме. С целью профилактики радиационных поражений 137 Сs все работы с жидкими и твердыми соединениями рекомендуется проводить в герметичных боксах. Для предупреждения попадания цезия и его соединений внутрь организма необходимо использовать средства индивидуальной защиты и соблюдать правила личной гигиены.

На рабочем месте без разрешения санэпидемслужбы могут находиться открытые препараты цезия с активностью 0,37- 3,7 мБк (10-100 мкКи).

Неотложная помощь при остром поражении изотопами цезия

Неотложная помощь при поражении изотопами 137 Сs заключается в дезактивации рук и лица водой с мылом, моющими порошками «Эра», «Астра». Необходимо провести промывание носоглотки и ротовой полости водой или физиологическим раствором.

Для ускорения выведения цезия из организма рекомендуют применять в качестве сорбентов: ферроцин, 1,0: 100 мл воды, или бентонит, 20,0: 200 мл воды, с последующим вызыванием рвоты (1 % -ный апоморфин - 0,5 мл под кожу), или обильное промывание желудка водой. После очистки желудка повторное назначение курса лечения ферроцином (1,0 г 2-3 раза в сутки в течение 15-20 суток). В тяжелых случаях гемодиализ (применение аппарата «Искусственная почка»). Всемерное повышение водносолевого обмена. Назначение ацетата калия, 30,0: :200,0, по 1 столовой ложке 5 раз в день. Калиевая диета (изюм, курага) Внутривенное введение лимоннокислого натрия 10% -ного – 2 - З мл. Мочегонные с водной нагрузкой. Внутрь димедрол 0,05 г, антибиотики.

Допустимое поступление 137 Сs в организм человека не должно превышать 7,4 х 10 2 Бк/сутки. Допустимое годовое поступление 137 Сs в организм персонала через органы дыхания составляет 13,3 х 10 4 Бк/год. Допустимая концентрация 137 Сs в воздухе рабочих помещений 5,18 х 10 -1 Бк/л, в воде - 5,5 х 10 2 Бк/л, в атмосферном воздухе 18 х 10 -3 Бк/л.

Миграция 137 Сs в почвах

Выпавший, после аварии на ЧАЭС , на почву 137 Сs прочно удерживается в верхнем гумусированном слое. Со временем происходят его физико-химические превращения, осуществляется миграция по почвенному профилю, накопление растительностью. Для цезия характерно поглощение минеральной частью почв. Элемент внедряется в кристаллические решетки глинистых минералов, прочно связываясь там самой тонкодисперсной частью почвы. Наиболее интенсивно цезий поглощается вермикулитом, флогопитом, гидрофлогопитом, асканитом, гумбрином. Сорбция цезия почвенным поглощающим комплексом после его выпадения в почву осуществляется в первое время крупнодисперсными частицами, смещаясь затем в сторону поглощения мелкодисперсной фракцией. За семь лет доля цезия, фиксированного минеральной частью почвы, увеличилась в серых лесных почвах в 2,5 раза, дерново-подзолистых -4,5 раза, в черноземных - 7 раз и может достигать 80-95% валового содержания элемента в почве. Прочно связывается цезий почвенной органикой, образуя, в частности, гуматы и фульваты. Последние характеризуются значительно большей подвижностью. Увеличивают подвижность металла водорастворимые органические вещества, образующиеся при разложении растительности. При миграции цезия в глубь почвенного горизонта выделяют два типа массопереноса - быстрый (обусловленный передвижением металла вместе с тонкодисперсными частицами) и медленный (обусловленный передвижением водорастворимых форм). В суглинистых разностях дерново-подзолистых почв наблюдается только медленный перенос, в супесчаных и песчаных - и медленный, и быстрый с преобладанием последнего. В среднем доля быстрого переноса составляет 15% всех мигрирующих форм цезия.

Н. В. Тимофеевым-Ресовским с соавторами 137 Сs выделен в отдельную группу изотопов по характеру поведения в системе почва - раствор - в группу, обладающую признаками обменного и необменного поведения. Наиболее важным фактором миграции цезия в системе почва - раствор является изменение его собственной концентрации (он по-разному мигрирует в почвах-грунтах в зависимости от того, в каком количестве находится в них: поведение цезия в системе необменное при микроконцентрациях и обменное в области макроконцентраций).

В силу незначительной гидролизации сорбция 137 Сs слабо зависит от рН почвенного раствора.

Отмечено накопление 137 Сs в пойменных почвах, обусловленное дополнительным привнесением с механическими взвесями во время паводков. В пойменных почвах 137 Сs , как правило, задерживается в верхнем 5-сантиметровом слое. Однако в тех случаях, когда поверхностные горизонты пойменных почв представлены слоями легкого механического состава с низким содержанием гумуса, 137 Сs выщелачивается из этих горизонтов и задерживается в нижележащих. Миграционная способность 137 Сs повышена и в некоторых торфяных почвах, где он энергично поступает в растения. Японские исследователи отмечают факты проникновения 137 Сs в породы (невыветрелые базальты) на глубину 3-5 см.

Накопление радионуклида 137 Сs растениями

Цезий хорошо поглощается растительностью, коэффициент накопления элемента в урожае сельскохозяйственных культур может достигать 100%; накопление идет в основном в надземной фитомассе (до 60% поглощенного элемента). На супесчаных почвах 137 Сs в 7 раз более доступен для растений, чем 137 Сs . Интенсивное вовлечение элемента в биологический круговорот обусловлено кислотностью полесских ландшафтов, благоприятствующих физиологическому накоплению металла организмами, подвижностью металла, а также его аналогией с калием – биохимически активным элементом, дефицит которого в полесских ландшафтах ярко выражен, но который жизненно необходим растениям.

Литература:

Бударников В.А., Киршин В.А., Антоненко А.Е. Радиобиологический справочник. – Мн.: Уражай, 1992. – 336 с.
Чернобыль не отпускает… (к 50-летию радиоэкологических исследований в Республике Коми). – Сыктывкар, 2009 – 120 с.
Журавлев В.Ф. Токсикология радиоактивных веществ. – 2-е, изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 336 с.

Измерение загрязненности продуктов питания цезием-137

и естественной радиоактивности строительных материалов

с помощью сцинтилляционного спектрометра.

Введение

Чувствительность спектрометрического метода при контроле радиоактивной загрязненности продуктов питания цезием-137 значительно выше чувствительности дозиметрического метода за счет того, что сцинтилляционный детектор имеет большой объем, располагается в свинцовой защите и селективен по отношению к энергетическому составу излучения разных нуклидов.

Измерение активности строительных материалов возможно только спектрометрическим методом. Связано это с тем, что предельно допустимая активность калия в 15 раз превышает допустимую активность радия или тория. Небольшое изменение содержания калия с дозиметрической точки зрения эквивалентно появлению предельно допустимого значения радия или тория.

Рассматриваемый спектрометр предназначен для измерения удельной активности цезия-137 в продуктах питания и калия-40, радия-226 и тория-232 в строительных материалах. Радий и торий должны находиться в равновесии с продуктами распада.

Спектрометр состоит из сцинтилляционного детектора гамма-излучения в свинцовой защите и компьютера IBM PC с встроенным амплитудно-цифровым преобразователем. Кроме аппаратуры и программного обеспечения , в состав спектрометра входит образцовые меры активности для калибровки, что обеспечивает достоверность измерений. Спектрометр максимально автоматизирован, включая процедуру калибровки, поэтому на нем может работать персонал без специальной подготовки. Спектрометр рассчитан на эксплуатацию в сети санитарно-эпидемиологической службы и экологических лабораторий.

Измерения активности производится по скорости счета импульсов в энергетических окнах, что дает основания называть установку радиометрической. Однако здесь мы будем рассматривать спектрометрические особенности работы установки, именуя ее в данном случае спектрометром.

1. Образцовые меры активности.

В спектрометре применяются аттестованные образцовые меры активности. Они служат для контроля работы и калибровки спектрометра. Спектрометр при наличии образцовых мер выступает в роли сравнивающего устройства, измеряющего отношение активности измеряемого образца к активности образцового источника излучения.

Объемные меры активности обеспечивают ту же геометрию измерений, что и для измеряемых проб. Источники излучения цезия, радия и тория изготавливаются из образцовых растворов. Активность источника излучения калия определяется по весу. Аттестация источников производится в Институте метрологии им. , где они получают статус образцовой меры активности радионуклидов. Погрешность измерения активности составляет 5%.

1.1. Схемы распада и излучение.

Цезий-137 при ядерном распаде превращается в стабильный барий-137 с испусканием гамма-излучения с энергией 661,6 кэВ. Квантовый выход составляет 85 %. При распаде цезия-137 испускается также рентгеновское излучение с энергией 32 кэВ .

Калий-40 в 10,7 % случаев электронным захватом превращается в стабильный аргон-40 с испусканием гамма-кванта с энергией 1460,7 кэВ. В остальных случаях он превращается в стабильный кальций-40 путем бета-распада . Содержание калия-40 в естественной смеси изотопов калия составляет 0,0117 %. Активность источника калия-40 определяют по весу образца. Известно, что активность 60,8 г чистого хлористого калия составляет 1000 Бк .

Значительно сложнее ситуация с естественными радиоактивными ураном-238 и торием-232. При распаде они испытывают ряд превращений, причем гамма-лучение испускается при распаде дочерних продуктов. В таблицах 1 и 2 приведены сведения о цепочках распада урана-238 и тория-232 . В таблицах отмечено излучение с квантовым выходом более 5 %.

Таблица 1. Цепочка распада урана-238

	Период полураспада	гамма-излучения, кэВ	Квантовый
	4,5 млн. лет

протактиний-234
	248 тыс. лет



полоний-218
свинец-214
висмут-214
полоний-214
свинец-210
висмут-210
полоний-210
свинец-206	стабильный

Таблица 2. Цепочка распада тория-232

	Период полураспада	гамма-излучения, кэВ	Квантовый
	13,9 млн. лет

актиний-228



полоний-216
свинец-212
висмут-212
таллий-,7 %)
полоний-,3 %)
свинец-208	стабильный

1.2. Выбор нуклида для образцовых мер.

Для образцовых мер цезия-137, калия-40 и радия-226 используют непосредственно названные нуклиды.

Для калибровки спектрометра по торию-232 необходимо использовать дочерний продукт распада. Связано это с тем, что активность дочерних продуктов тория-232 должна устанавливаться более 30 лет. Образцы чистого тория-232 с таким временем выдержки в настоящее время трудно доступны. Для образцовых мер активности применяют торий-228, дочерние продукты которого приходят в равновесие примерно через 20 дней. В спектре гамма-излучения тория-228 в отличие от тория-232 нет излучения актиния-228, что нужно учитывать при анализе спектров.

1.3. Активность образцовых мер.

Активность образцовой меры цезия-137 выбрана сравнимой с допустимым уровнем загрязнения, составляющим для основной массы продуктов от 185 до 600 Бк/кг. Она составляет около 100 Бк.

Активность источников излучения калия-40, радия-226 и тория-228 выбрана в соответствии с НРБ-96, где регламентирована удельная активность естественных радионуклидов в строительных материалах. При массе наполнителя примерно 300 г активность калия выбрана около 1000 Бк, радия-226 - около 100 Бк а тория-228 - около 200 Бк.

Такие активности значительно меньше тех уровней активности, которые регламентируются НРБ-96. Минимальные уровни, подлежащие контролю в соответствии с НРБ-96, составляют для цезия-137, радия-226 и тория-кБк а для калиякБк.

Таким образом, источники излучения совершенно безопасны и не требуют радиационного контроля и учета в органах санитарного надзора.

1.4. Спектры излучения образцовых мер.

Рассматривая приведенные ниже спектры излучения образцовых мер, следует учитывать, что их излучение мало по сравнению с фоновым. Так, в кирпичном помещении в Санкт-Петербурге в свинцовой защите толщиной 35 мм излучение образцовых мер составляет около 10 % от фонового. Спектры излучения образцовых мер приведены вместе с фоновым излучением.

На рис.1 приведен спектр излучения, полученный со сцинтиллятором NaJ(Tl) диаметром и высотой по 63 мм в свинцовой защите. Источником излучения служил цезий-137 активностью около 100 Бк. Хорошо виден пик его излучения с энергией 662 кэВ. В спектре можно видеть также фоновый пик калия-40 с энергией 1,46 МэВ. Просматривается пик таллия-208 (дочернего продукта распада тория-232) с энергией 2,62 МэВ.

Рис. 1. Спектр излучения цезия-137.

Спектр калия-40 практически не отличается от фонового за исключением того, что пик с энергией 1,46 МэВ выражен более четко.

В спектре радия-226 (рис.2) хорошо виден пик висмута-214 с энергией 609 кэВ. Просматриваются пики свинца-214 с энергиями 242, 295 и 352 кэВ и пики висмута-214 с энергиями 1,12 МэВ и 1,76 МэВ.

В спектре тория-228 (рис.3), кроме уже названного пика таллия-208 с энергией 2,62 МэВ, можно видеть пик свинца-212 с энергией 238 кэВ и пики таллия-208 с энергиями 510 и 583 кэВ.

Рис. 3. Спектр излучения тория-228.

1.5. Учет распада нуклидов.

Активность образцовых мер постепенно уменьшается из-за ядерного распада. Уменьшение активности подчиняется экспоненциальному закону:

А(t) = Ао * exp (- t / T)

где А - активность источника излучения;

t - текущее время;

Ао - начальная активность источника;

T - постоянная времени экспоненты.

На практике используют период полураспада Tп, в течение которого активность источника излучения уменьшается вдвое. Период полураспада в 0,693 раза меньше постоянной времени экспоненты, поэтому с его использованием уменьшение активности описывается следующим образом:

А(t) = Ао * exp (- 0,693 * t / Tп)

Применяемые в образцовых мерах радионуклиды имеют следующие периоды полураспада:

цезий-,2 года;

калий,26 миллиарда лет;

радий-лет;

торий-,91 года.

Распадом калия и радия можно пренебречь, а распад цезия и тория необходимо учитывать. Активность цезия уменьшается за год на 2,3%, а активность тория-228 уменьшается за год на 30,4 %.

1.6. Конструкция образцовых мер.

Образцовые меры представляют собой алюминиевые контейнеры высотой 55 мм и диаметром 77 мм. Внутренний объем контейнера равен 170 кубическим сантиметрам.

Объемным наполнителем для цезия-137 является пшено с удельным весом 0,8 г на кубический см.

Объемным наполнителем при измерении активности строительных материалов является кварцевый песок с удельным весом 1,5 г на кубический см. Поскольку среди продуктов распада радия-226 и тория-228 имеется газообразный радон, источники излучения герметизированы.

Для измерений проб применяются контейнеры такого же размера.

2. Аппаратура.

Аппаратура спектрометра состоит из блока детектирования на основе сцинтилляционного кристалла NaJ(Tl) диаметром и высотой 63 мм, свинцовой защиты, источников высоковольтного питания детекторов и амплитудно-цифрового преобразователя, встроенного в компьютер IBM PC.

Свинцовая защита имеет толщину стенок 35 мм и примерно в 15 раз уменьшает фоновую скорость счета импульсов в детекторе. В Петербурге в помещении с кирпичными стенами фоновая скорость счета в защитной камере составляет около 40 имп/с.

Для улучшения качества автоматической коррекции спектров по пику излучения калия-40 на детектор гамма-излучения надевается кольцо с проточкой, в которой находится 20 г KCl. При этом скорость счета в пике калия возрастает примерно в 1,5 раза.

Разрешение спектрометра по пику цезия-137 с энергией 662 кэВ лучше 10 % (рис.4). На рисунке также можно видеть пик рентгеновского излучения с энергией 32 кэВ.

Дисперсия" href="/text/category/dispersiya/" rel="bookmark">дисперсии , которая равна сумме квадратов отклонений от среднего, деленной на число измерений. Аналогичную процедуру можно ввести в том случае, когда измеряется не постоянная величина, а некоторая функция. Выбор функции является прерогативой экспериментатора, а подгонку параметров этой функции можно провести по определенному алгоритму, добиваясь минимума суммы квадратов отклонений экспериментальных отсчетов от выбранной функциональной зависимости.

Простейший случай аппроксимирующей функции - линейная зависимость:

Экспериментальные отсчеты Yi не укладываются на эту прямую, то есть:

Yi <> A * Xi + B

Следовательно, в каждом измерении существует отклонение:

yi = Yi - A * Xi - B

Можно получить такие A и B, чтобы сумма квадратов отклонений отсчетов от линейной зависимости была минимальна. Для этого сумму квадратов отклонений нужно продифференцировать по A и B и приравнять нулю. После преобразований получаются следующие выражения:

N * P2 - P1 * S1 P1 * S2 - P2 * S1

A = ¾¾¾¾¾¾¾¾ B = ¾¾¾¾¾¾¾¾

N * S2 - S1 * S1 N * S2 - S1 * S1

где N - число отсчетов;

S1 - сумма всех Xi;

S2 - сумма квадратов всех Xi;

P1 - сумма всех Yi;

P2 - сумма произведений Xi на Yi.

Для квадратичной зависимости:

Y = A * X * X + B * X + C

можно получить следующие выражения:

K3 * K4 - K2 * K5 K1 * K5 - K2 * K3

A = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ B = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾

K1 * K4 - K2 * K2 K1 * K4 - K2 * K2

C = (P1 - A * S2 - B * S1) / N

K1 = N * S4 - S2 * S2

K2 = N * S3 - S1 * S2

K3 = N * P3 - P1 * S2

K4 = N * S2 - S1 * S1

K5 = N * P2 - P1 * S1

В дополнение к обозначениям для линейной зависимости:

S3 - сумма всех Xi в третьей степени

S4 - сумма всех Xi в четвертой степени

P3 - сумма произведений Yi на квадрат Xi

Аппроксимацию параболой можно использовать для того, чтобы найти положение вершины пика в спектре с точностью лучше одного канала. Чем большее количество каналов используется для аппроксимации, тем меньше статистическая погрешность. С другой стороны, при большом количестве каналов появляется систематический сдвиг, поскольку форма пика начинает значительно отличаться от параболы. Удовлетворительный компромисс в нашем случае для пика калия-40 можно получить при числе точек аппроксимации, равном девяти.

Для точного определения вершины пика надо подставить значения A и B в выражение, определяющее максимум параболы:

Xmax = - B / 2 * A

При аппроксимации по девяти точкам выражения для коэффициентов А и В имеют следующий вид, если считать, что максимальный отсчет содержится в канале с номером 5:

A = (28 * Y1 + 7 * Y2 - 8 * Y* Y* Y5 -

17 * Y6 - 8 * Y7 + 7 * Y8 + 28 * Y9) / 924

B = - (4 * Y1 + 3 * Y2 + 2 * Y3 + Y4 - Y6 - 2 * Y7 - 3 * Y8 - 4 * Y9) / 60

На рис.5 приведен пример аппроксимации пика калия-40 с энергией 1,46 Мэв параболой по 9 каналам.

DIV_ADBLOCK168">

Для калибровки спектрометра должны быть предварительно получены спектр фона и спектр излучения образцовой меры активности цезия-137. Согласно указаниям на табло надо ввести фоновый спектр и спектр цезия, причем после ввода спектра цезия программа запросит активность образцовой меры цезия.

Программа запоминает спектр фона в области от 760 до 1200 кэВ для коррекции при обработке других спектров и вычисляют фоновые отсчеты под пиком цезия. Площадь пика цезия с энергией 662 кэВ вычисляется как разность спектров в области от 570 до 760 кэВ. Программа сообщает об отношении скорости счета в пике к активности источника.

Обработка спектров проб производится аналогичным образом. Спектр корректируется в области кэВ, после чего вычисляется активность пробы, равная разности отсчетов в пике и корректированного фона, деленной на калибровочный коэффициент.

Статистическая погрешность вычисляется как корень квадратный из суммы отсчетов в области пика и суммы отсчетов корректированного фона под пиком.

В режиме анализа программа запрашивает вес пробы, а затем предоставляет меню продуктов. Оператор должен указать измеряемый продукт, после чего появляется сообщение о его загрязненности относительно допустимого уровня.

В качестве примера на рис.6 приведен результат измерения грибов из-под Луги.

В таблице 3 приведены допустимые уровни содержания цезия-137 в пищевых продуктах.

Таблица 3. Допустимые уровни содержания цезия-137.

Рис. 6. Результат измерения 50 г сухих грибов из-под Луги.

Удельная активность равна 2980 Бк / кг при погрешности 17 %.

Загрязненность равна 0,5 допустимой.

3.2.2. Обработки спектров калия, радия и тория.

Обработка спектров производится в областях 1,36-1,56 МэВ, 1,64-1,88 МэВ и 2,44-2,80 МэВ, примерно соответствующих ширине пиков калия 1,46 МэВ, радия 1,76 МэВ и тория 2,62 МэВ. Выражения для вычисления активностей составлены в форме, удобной в дальнейшем для вычисления погрешностей:

Akt = (Nt - Nft) / Et

Akr = (Nr - Nfr) / Er - Akt * Etr

Akk = (Nk - Nfk) / Ek - Akr * Erk - Akt * Etk

где Akt, Akr, Akr - активности;

Nt, Nr, Nk - скорости счета;

Nft, Nfr, Nfk - фоновые скорости счета;

Et, Er, Ek - отношения скорости счета в пике к

активности;

Etr, Erk, Etk - коэффициенты взаимовлияния.

В соответствии с этими выражениями при калибровке вычисляют отношение скоростей счета в пиках к активности и коэффициенты взаимовлияния.

Статистические погрешности рассчитываются в соответствии с правилами для случайных величин. Дисперсии измерения активностей равны:

Dt = ¾¾¾¾ Dr = ¾¾¾¾ + Dt Etr 2

T 2 Et 2 T 2 Er 2

Dk = ¾¾¾¾ + Dr Erk 2 + Dt Etk 2

где Dt, Dr, Dk - дисперсии активностей;

Art, Arr, Ark - сумма отсчетов в областях;

T - время измерения.

Для калибровки спектрометра должны быть предварительно набраны спектр фона и спектры излучения образцовых мер активности калия-40, радия-226 и тория-228.

Согласно указаниям на табло надо ввести спектры фона, калия, радия и тория, причем на трех последних программа запросит активность образцовых мер. При вводе спектров программа сообщает о фоновых скоростях счета в выбранных областях, отношениях скорости счета к активности для калия, радия и тория и о коэффициентах взаимного влияния.

При обработке спектров проб активность и статистическая погрешность измерения вычисляется согласно приведенным формулам.

При анализе программа вычисляет эффективную активность и удельную погрешность измерений. Коэффициенты при вычислении эффективной активности составляют для радия-, для тория-,31, а для калия,085.

На рис.7 приведен пример измерения активности калия, радия и тория в гранитной крошке с Карельского перешейка.

Рис. 7. Результат измерения гранитной крошки с Карельского перешейка.

Эффективная активность равна 145 Бк / кг при погрешности 40 %.

Эффективная активность строительных материалов не должна превышать 370 Бк/кг.

4. Метрологическая аттестация.

При метрологической аттестации проводится анализ источников погрешностей измерения и контроль реальной погрешности установки. Задача разработчика аппаратуры и методики выполнения измерения сводится к сведению систематической погрешности до пренебрежимо малой величины и к контролю соответствия расчетной и реальной случайной погрешности измерения.

Систематические погрешности могут возникнуть из-за нестабильности положения энергетической шкалы спектрометра, отличия положения проб в спектрометре от положения образцовых мер и от разницы поглощения излучения в пробах и образцовых мерах.

Положение энергетической шкалы спектрометра корректируется автоматически по пику калия-40. На рис.8 приведена зависимость положения пика цезия во времени. Можно видеть, что нестабильность практически отсутствует при среднеквадратическом отклонении положения шкалы 0,16 %. Исходная нестабильность шкалы спектрометра без коррекции достигает 5 %.

https://pandia.ru/text/77/501/images/image009_0.jpg" width="585 height=340" height="340">

Рис. 9. Распределение результатов измерения активности радия-226

при многократных измерениях.

Расчетное СКО составляет 7,9 Бк. Измеренное – 8,1 Бк

Погрешность при времени измерения 1000 с при доверительной вероятности 0,95 составляет 10 Бк для цезия-137, 100 Бк для калия-40 и 15 Бк для радия-226 и тория-232. Это соответствует погрешности измерения удельной активности для большинства продуктов примерно 20 % от допустимой загрязненности. Для строительных материалов погрешность измерения эффективной активности составляет также примерно 20 % от допустимой активности.

Список использованной литературы.

1. , Дмитриев излучение радиоактивных нуклидов. - М., Атомиздат, 1977.

2. Схемы распада радионуклидов. Энергия и интенсивность излучения. - Публикация 38 МКРЗ, Часть 1, Книга 2, М., Энергоатомиздат, 1987.

3. Схемы распада радионуклидов. Энергия и интенсивность излучения. - Публикация 38 МКРЗ, Часть 1, Книга 1, М., Энергоатомиздат, 1987.

4. Крисюк фон помещений. - М., Энергоатомиздат, 1989.

5. Схемы распада радионуклидов. Энергия и интенсивность излучения. - Публикация 38 МКРЗ, Часть 2, Книга 2, М., Энергоатомиздат, 1987.

6. Ядерные свойства тяжелых элементов. Вып. 4. Изотопы тория, протактиния и урана. - М., Атомиздат, 1969.

а. е. м. Избыток массы −86 545,6(5) кэВ Удельная энергия связи (на нуклон) 8 388,956(3) кэВ Период полураспада 30,1671(13) лет Продукты распада Родительские изотопы Спин и чётность ядра 7/2 + Канал распада Энергия распада β − 1,17563(17) МэВ

Це́зий-137 , известен также как радиоце́зий - радиоактивный нуклид химического элемента цезия с атомным номером 55 и массовым числом 137. Образуется преимущественно при делении ядер в ядерных реакторах и ядерном оружии .

Цезий-137 - один из главных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы. Содержится в радиоактивных выпадениях, радиоактивных отходах, сбросах заводов, перерабатывающих отходы атомных электростанций. Интенсивно сорбируется почвой и донными отложениями; в воде находится преимущественно в виде ионов. Содержится в растениях и организме животных и человека. Коэффициент накопления 137 Cs наиболее высок у пресноводных водорослей и арктических наземных растений, особенно лишайников . В организме животных 137 Cs накапливается главным образом в мышцах и печени. Наибольший коэффициент накопления его отмечен у северных оленей и североамериканских водоплавающих птиц. Накапливается в грибах, ряд которых (маслята , моховики , свинушка , горькушка , польский гриб) считается «аккумуляторами» радиоцезия .

Образование и распад

Цезий-137 является дочерним продуктом β − -распада нуклида мин):

. .

Цезий-137 в окружающей среде

Выброс цезия-137 в окружающую среду происходит в основном в результате ядерных испытаний и аварий на предприятиях атомной энергетики .

Ядерные испытания

Радиационные аварии

В целях глубинного зондирования земной коры по заказу министерства геологии произведён подземный ядерный взрыв 19 сентября 1971 г. около д. Галкино в Ивановской области. На 18 минуте после взрыва в метре от скважины с зарядом образовался фонтан из воды и грязи. В настоящее время мощность излучения составляет порядка 3 тысяч микрорентген в час, изотопы цезий-137 и стронций-90 продолжают выходить на поверхность.

Локальные заражения

Известны случаи загрязнения внешней среды в результате небрежного хранения источников цезия-137 для медицинских и технологических целей. Наиболее известным в этом отношении является инцидент в Гоянии , когда мародерами из заброшенной больницы была похищена деталь из установки для радиотерапии, содержащая цезий-137. В течение более чем двух недель с порошкообразным цезием контактировали все новые люди, и никто из них не знал о связанной с ним опасности. Радиоактивному заражению подверглись приблизительно 250 человек, четверо из них умерли.

На территории СССР инцидент с длительным облучением жителей одного из домов цезием-137 произошёл в 1980-х годах в Краматорске .

Биологическое действие

Внутрь живых организмов цезий-137 в основном проникает через органы дыхания и пищеварения. Хорошей защитной функцией обладает кожа (через неповрежденную поверхность кожи проникает только 0,007 % нанесенного препарата цезия, через обожженную - 20 %; при нанесении препарата цезия на рану всасывание 50 % препарата наблюдается в течение первых 10 мин, 90 % всасывается только через 3 часа). Около 80 % попавшего в организм цезия накапливается в мышцах, 8 % - в скелете, оставшиеся 12 % распределяются равномерно по другим тканям .

Накопление цезия в органах и тканях происходит до определенного предела (при условии его постоянного поступления), при этом интенсивная фаза накопления сменяется равновесным состоянием, когда содержание цезия в организме остается постоянным. Время достижения равновесного состояния зависит от возраста и вида животных. Равновесное состояние у сельскохозяйственных животных наступает примерно через 10-30 дней, у человека приблизительно через 430 суток .

Цезий-137 выводится в основном через почки и кишечник . Через месяц после прекращения поступления цезия из организма выводится примерно 80 % введенного количества, однако при этом следует отметить, что в процессе выведения значительные количества цезия повторно всасываются в кровь в нижних отделах кишечника .

Биологический период полувыведения накопленного цезия-137 для человека принято считать равным 70 суткам (согласно данным Международной комиссии по радиологической защите) . Тем не менее, скорость выведения цезия зависит от многих факторов - физиологического состояния, питания и др. (например, приводятся данные о том, что период полувыведения для пяти облученных человек существенно различался и составлял 124, 61, 54, 36 и 36 суток) .

При равномерном распределении цезия-137 в организме человека с удельной активностью 1 Бк/кг мощность поглощенной дозы , по данным различных авторов, варьирует от 2,14 до 3,16 мкГр/год .

При внешнем и внутреннем облучении биологическая эффективность цезия-137 практически одинакова (при сопоставимых поглощенных дозах). Вследствие относительно равномерного распределения этого нуклида в организме органы и ткани облучаются равномерно. Этому также способствует высокая проникающая способность гамма-излучения нуклида 137 Ba m , образующегося при распаде цезия-137: длина пробега гамма-квантов в мягких тканях человека достигает 12 см .

Помощь при радиационном поражении цезием-137 должна быть направлена на выведение нуклида из организма и включает в себя дезактивацию кожных покровов, промывание желудка, назначение различных сорбентов (например, сернокислого бария , альгината натрия , полисурмина), а также рвотных, слабительных и мочегонных средств. Эффективным средством для уменьшения всасывания цезия в кишечнике является сорбент ферроцианид , который связывает нуклид в неусваиваемую форму. Кроме того, для ускорения выведения нуклида стимулируют естественные выделительные процессы, используют различные комплексообразователи (ДТПА , ЭДТА и др.) .

Получение

Из растворов, полученных при переработке радиоактивных отходов ядерных реакторов, 137 Cs извлекается методами соосаждения с гексацианоферратами железа, никеля, цинка или фторовольфраматом аммония. Используют также ионный обмен и экстракцию .

Применение

Цезий-137 используется в гамма-дефектоскопии, измерительной технике, для радиационной стерилизации пищевых продуктов, медицинских препаратов и лекарств, в радиотерапии для лечения злокачественных опухолей. Также цезий-137 используется в производстве , где он применяется в виде хлорида цезия (плотность 3,9 г/см³, энерговыделение около 1,27 Вт/см³). Цезий-137 используется в датчиках предельных уровней сыпучих веществ (уровнемерах) в непрозрачных бункерах.

Цезий-137 имеет определенные преимущества перед радиоактивным кобальтом-60 : более длительный период полураспада и менее жесткое гамма-излучение. В связи с этим приборы на основе 137 Cs долговечнее, а защита от излучения менее громоздка. Однако, эти преимущества становятся реальными лишь при отсутствии примеси 134 Cs с более коротким периодом полураспада и более жестким гамма-излучением .

См. также

Ссылки

Примечания

G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references. ». Nuclear Physics A 729 : 337-676. DOI :10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 .
G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties ». Nuclear Physics A 729 : 3–128. DOI :10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 .
А. Г. Шишкин Чернобыль (2003). - Радиоэкологические исследования грибов и дикорастущих ягод. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 27 июля 2009.

РАДИОАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Это химические элементы, имеющие нестабильные атомные ядра, которые самопроизвольно распадаются, превращаясь в атомные ядра других элементов и при этом испуская частицы (электроны, протоны, позитроны, нейтроны) и кванты электромагнитного излучения (рентгеновские и гамма-лучи), которые могут вызывать мутагенные, канцерогенные, тератогенные и другие изменения в живых организмах, а также негативные экологические явления.
Здесь приведены данные о некоторых радиоактивных элементах, в обнаруженных в местах радиоактивного загрязнения на территории Москвы.

Цезий-137, Cs-137
Цезий-137, известен также как радиоцезий - один из главных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы. Содержится в радиоактивных выпадениях, радиоактивных отходах, сбросах заводов, перерабатывающих отходы атомных электростанций. Интенсивно сорбируется почвой и донными отложениями; в воде находится преимущественно в виде ионов. Содержится в растениях и организме животных и человека.
В организме животных 137Cs накапливается главным образом в мышцах и печени
Выброс цезия-137 в окружающую среду происходит в основном в результате ядерных испытаний и аварий на предприятиях атомной энергетики
Известны случаи загрязнения внешней среды в результате небрежного хранения источников цезия-137 для медицинских и технологических целей.
Биологическое действие
Внутрь живых организмов цезий-137 в основном проникает через органы дыхания и пищеварения. Хорошей защитной функцией обладает кожа

Поглощённая доза излучения измеряется энергией ионизирующего излучения, переданного массе облучаемого вещества.
Единица поглощённой дозы – грей (Гр), равный 1 джоулю, поглощённому 1 кг вещества
1 Гр = 1Дж/кг = 100 рад.

Развитие радиационных поражений у человека можно ожидать при поглощении дозы примерно в 2 Гр и более. Симптомы во многом схожи с острой лучевой болезнью при гамма-облучении: угнетённое состояние и слабость, диарея, снижение массы тела, внутренние кровоизлияния
Радионуклиды Cs-137, проникая в организм человека, инкорпорируются жизненно важными органами. При этом, в клетках происходят дистрофические и некробиотические изменения, связанные в первую очередь с нарушением энергетических механизмов и приводящие к нарушениям жизненно-важных функций организма. Тяжесть поражения находится в прямой зависимости от количества Cs-137 инкорпорированного организмом и отдельными органами. Эти поражения могут представлять опасность, прежде всего, как индукторы мутаций в генетическом аппарате половых и соматических клеток.

Способность Cs-137 вызывать мутации в половых клетках, будет являться в будущих поколениях основой для возникновения внутриутробной гибели зародыша, врожденных пороков развития, патологии плода и новорожденного, заболеваний взрослого организма, связанных с недостаточной генной активностью.

Это внутреннее облучение организма также чрезвычайно опасно и тем, что оно сочетается со способностью радионуклидов Cs-137 и продуктов их распада в виде бария, воздействовать на биологические структуры, взаимодействовать с рецепторным аппаратом клеточных мембран, изменять состояние регуляторных процессов.
Выявлена зависимость между частотой нарушений сердечной деятельности у детей и содержанием радионуклидов в их организме. Следует обратить особое внимание на то, что присутствие даже относительно небольших количеств Cs-137 в организме детей 10-30 Бк/кг (при этом, в ткани сердца концентрация данного радионуклида значительно большая) приводит к увеличению в два раза числа детей с электрокардиографическими нарушениями.
В этой связи, факторы внешней среды, подавляющие функцию систем, регулирующих (стимулирующих) активность генетического аппарата клеток, будут являться индукторами (провокаторами) возникновения многих заболеваний. Cs-137 способен в относительно небольших количествах, подавлять активность регуляторных систем организма, и прежде всего, иммунной системы.
Период полураспада цезия-137 составляет 30 лет.

Радий, Ra-226
радиоактивный изотоп химического элемента радия с атомным номером 88 и массовым числом 226. Принадлежит к радиоактивному семейству урана-238
Наиболее устойчивым изотопом является радий-226 (226Ra), образующийся при распаде урана. Период полураспада радия-226 составляет 1600 лет, в процессе распада образуется радиоактивный газ радон.
Радий-226 является источником альфа-излучения и считается потенциально опасным для костной ткани человека.
В ничтожных концентрациях присутствует в природных водах.
Применение
Соли радия используются в медицине как источник радона (см. РАДОН) для приготовления радоновых ванн.

Развиваются опухоли костной ткани и органов, заключённых в костной капсуле (кроветворная ткань, гипофиз) или топографически близких к ней (слизистая ротовой полости, гайморова полость).

Кобальт-60, Co-60
Кобальт-60, радиокобальт - радиоактивный нуклид химического элемента кобальта с атомным номером 27 и массовым числом 60. В природе практически не встречается из-за малого периода полураспада. Открыт в конце 1930-х годов

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 41,8 ТБк. Период полураспада кобальта-60 составляет 5,2 года
Применение Кобальт-60 используется в производстве источников гамма-излучения с энергией около 1,3 МэВ, которые применяются для:
- стерилизации пищевых продуктов, медицинских инструментов и материалов;
- активации посевного материала (для стимуляции роста и урожайности зерновых и овощных культур);
- обеззараживания и очистки промышленных стоков, твёрдых и жидких отходов различных видов производств;
- радиационной модификации свойств полимеров и изделий из них;
- радиохирургии различных патологий (см. «кобальтовая пушка», гамма-нож);
- гамма-дефектоскопии.
Также Кобальт-60 используется в системах контроля уровня металла в кристализаторе при непрерывной разливке стали. Является одним из изотопов, применяющихся в радиоизотопных источниках энергии.
Его лучи обладают высокой проникающей способностью. По мощности излучения 17 граммов радиоактивного кобальта эквивалентны 1 килограмму радия - самого мощного природного источника радиации. Вот почему при получении, хранении и транспортировке этого изотопа, как, впрочем, и других, тщательно соблюдают строжайшие правила техники безопасности, принимают все необходимые меры, чтобы надежно оградить людей от смертоносных лучей.

У радиоактивного кобальта много «профессий». Все более широкое применение в промышленности находит, например, гамма-дефектоскопия, т.е. контроль качества продукции путем просвечивания ее гамма-лучами, источником которых служит изотоп кобальт-60. Такой метод контроля позволяет с помощью сравнительно недорогой и компактной аппаратуры легко выявлять трещины, поры, свищи и другие внутренние дефекты массивных отливок, сварных швов, узлов и деталей, находящихся в труднодоступных местах. В связи с тем, что гамма-лучи распространяются источником равномерно во все стороны, метод дает возможность контролировать одновременно большое число объектов, а цилиндрические изделия проверять сразу по всему периметру.

Радиоактивный кобальт используют для контроля и регулирования уровня расплавленного металла в плавильных печах, уровня шихтовых материалов в домнах и бункерах, для поддержания уровня жидкой стали в кристаллизаторе установок непрерывной разливки.

Прибор, называемый гамма-толщиномером, быстро и с большой степенью точности определяет толщину обшивки судовых корпусов, стенок труб, паровых котлов и других изделий, когда к их внутренней поверхности невозможно подобраться и поэтому обычные приборы оказываются бессильны.

Находит кобальт применение и в медицине. Крупицы изотопа кобальт-60, помещенные в медицинские «пушки», не причиняя вреда организму человека, бомбардируют гамма-лучами внутренние злокачественные опухоли, губительно влияя на быстро размножающиеся больные клетки, приостанавливая их деятельность и тем самым ликвидируя очаги страшной болезни.
В аппарате для облучения глубокозалегающих злокачественных опухолей, «кобальтовой пушке» ГУТ-400 (гамма-установка терапевтическая), количество кобальта-60 соответствует по своей активности 400 г радия. Это очень большая величина, такого количества радия нет ни в одной лаборатории. Но именно высокая активность позволяет предпринимать попытки лечения опухолей, расположенных в глубине организма больного.
Однако, несмотря на свою столь обширную плезность радиация есть радиация и бесконтрольное облучение приводит к описанным выше печальным последствиям.

Торий-232, Th-232
Торий-232 - природный радиоактивный нуклид химического элемента тория с атомным номером 90 и массовым числом 232.
Является наиболее долгоживущим изотопом тория, альфа-радиоактивен с периодом полураспада 1,405·10 10 (14 млрд.) лет.
Торий-232 является альфа – излучателем
Активность одного грамма этого нуклида составляет 4 070 Бк.
В виде препарата торотраста суспензия диоксида тория использовалась в качестве контрастного вещества при ранней рентгенодиагностике. В настоящее время препараты тория-232 классифицируются как канцерогенные
Поступление тория в желудочно-кишечный тракт (тяжелый металл, к тому же радиоактивный!) не вызывает отравления. Объясняется это тем, что в желудке – кислая среда, и в этих условиях соединения тория гидролизуются. Конечный продукт – нерастворимая гидроокись тория, которая выводится из организма. Острое отравление способна вызвать лишь нереальная доза в 100 г тория...
Однако чрезвычайно опасно попадание тория в кровь. Следствием этого могут быть заболевания кроветворной системы, образование специфических опухолей.

Плутоний-239, Pu-239
Плутоний-239 (англ. plutonium-239) - радиоактивный нуклид химического элемента плутония с атомным номером 94 и массовым числом 239.
В природе встречается в чрезвычайно малых количествах в урановых рудах.
Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 2,3 ГБк.
Плутоний-239 имеет период полураспада 24 100 лет.
Плутоний-239 используют:
- в качестве ядерного топлива в ядерных реакторах на тепловых и особенно на быстрых нейтронах;
- при изготовлении ядерного оружия;
- в качестве исходного вещества для получения трансплутониевых элементов.
Плутоний был открыт в конце 1940 г.
Хотя плутоний, по-видимому, химически токсичен, как и любой тяжелый металл, этот эффект выражается слабо по сравнению с его радиотоксичностью. Токсические свойства плутония появляются как следствие альфа-радиоактивности.
Альфа частицы представляют серьезную опасность только в том случае, если их источник находится в теле (т.е. плутоний должен быть принят внутрь). Хотя плутоний излучает еще и гамма-лучи и нейтроны, которые могут проникать в тело снаружи, уровень их слишком мал, чтобы причинить сильный вред.

Альфа-частицы повреждают только ткани, содержащие плутоний или находящиеся в непосредственном контакте с ним. Значимы два типа действия: острое и хроническое отравления. Если уровень облучения достаточно высок, ткани могут страдать острым отравлением, токсическое действие проявляется быстро. Если уровень низок, создается накопляющийся канцерогенный эффект.

Плутоний очень плохо всасывается желудочно-кишечным трактом, даже когда попадает в виде растворимой соли, впоследствии она все равно связывается содержимым желудка и кишечника. Загрязненная вода, из-за предрасположенности плутония к осаждению из водных растворов и к формированию нерастворимых комплексов с остальными веществами, имеет тенденцию к самоочищению.