УМКД

Иондаушы сәулелер дозиметриясы

ПӘНДЕРДІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

«Радиациялық экология»

050606 – «Химия»
мамандығы үшін

ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР

Семей
2013

Мазмұны

1. Дәріс оқулар
2. Практикалық сабақтар
3. Студенттің өздік жұмысы

1. ДӘРІС ОҚУЛАР
Микромодуль 1 – Энергетика және өркениет
Дәріс 1. Энергетика және өркениет
Дәріс сабақтың мазмұны:
1. Экология ғылымы және оның негізгі мақсаттары
2. Энергетиканың дәстүрлі түрлері және олардан туындайтын қиындықтар
1. Табиғи ресурстар
2. Энергетика, өркениет және өмір стандарттары
3. Көмір-отындық цикл
4. Гидроэнергетика
5. Дәстүрлі емес энергия көздері
3. Атом энергетикасы
3.1 Атом электростанциялары
3.2 Ядролық отын циклінің радиоактивті қалдықтары
4. Энергетиканың экологиялық, әлеуметтік және экономикалық салыстырымдары

2.2 Энергетика, өркениет, өмір стандарттары
М атериалды ресурстар (су, топырақ, тамақ, орман) биологиялық түр
ретінде өмір сүрушіадамның негізі б.т. қоғам өркениеті деңгейі және оның
тұрақты дамуы, өмірдің жоғары стандарттары энергияны көп қолданумен
қамтамасыз етіледі. Барлық қоғам қолданатын энергияның (жылулық және
электрлік) 1/3 бөлігі электр энергиясын шығаруға, 2 бөлігі өндіріс және
тұрғын үйлерді жылытуға, транспортқа жұмсалады. Осы энергия көлемінің 87%
органикалық отынды жағудан пайда болады, ал гидро және ядро энергетика -
6%, ал 1% таусылмайтын (сутексіз) энергия түрлері (күн, жел).
Электрэнергиясы қолдануға және тасымалдауға ыңғайлы. Оның өндірісі
негізінен қазба отындар (63%), атом және гидроэнергетикамен (17%-19%),
басқасы (1%) қамтамасыз етіледі. Осы электрэнергиясы қоғамдағы жоғарғы өмір
стандарттарын қамтамасыз етеді – жарық байланыс, теледидар тұрмыстық
техника, көліктің біршама бөлігі, көптеген елдерде тұрғын үйлерді жылыту.
Электрэнергияны тұрғындардың бір жанына шаққанда шығатын сан елдің даму
деңгейінің жалпы көрсеткіші б.т. Мысалы; оол сан Норвегия 25000
кВт∙сағ/жыл, Қазақстанда 4000 кВт∙сағ/жыл тең.

2.3 Көмір – отындық цикл (УТЦ)

Электрэнергиясының көп бөлігі жылуэнергостанцияларында көмірді жағу
жолымен өндіріледі. Түзілген қалдықтар түрлері мен мөлшерін және оның
биосфера мен адам организміне әсерінің қуаты 1000 МВт болатын бір
жылустанциясы мысалында қарастырайық. Тоқтаусыз жұмыс жасаған осындай ЖЭС
жылына 8.8 млрд кВт∙сағ энергия өндіреді, мұнда 2.6 млн т көмір (2000 т.ж
құрамы) жағылады. Осы пайдалы энергия шығымынан көмірді іздеу, оны алу,
байыту және тасымалдаудан шыққан шығындарды шегеру керек (құрал-жабдықтарды
дайындауды қоспағанда).
1 кг көмірдің жануы үшін көмір маркасы мен жағу технологияларына
қарай 7-9 м3 атмосфералық ауа керек. Осы ауа көлеміндегі 2-2.5 кг оттегі
C, S, N тотыгуына қатысады.
Жалпы алғанда, осындай электрстанцияның бір жылдық жұмысынан
төмендегідей әр түрлі қалдықтар мөлшері түзіледі:
• 320-500 мың т күл (көмір сапасы мен түріне қарай), оның ішінде 400 т-
дай улы ауыр металдар (As, Cd, Co, Pb, Hg, V, U, Th). Әр ЖЭС-да күл
үйінділері ондаған га жерлерді алады, ал олардың улы компоненттері
желмен ондаған км таралады;

• Атмосфераға 6млн т CO2 50 мың т-дай S тотықтары, 25 мың т N әртүрлі
тотықтары шығарылады, олармен бірге аэрокірнелер (аэрозоль) ретінде
ауыр металдар, р/а U және Th күйемен бірге шығарылады.

2.4 Гидроэнергетика

Электрэнергиясын алудың дәстүрлі әдістеінің бірі гидроэнергетика –
экологиялық қолайлы (зиянсыз) б.т. Бірақ осы энергия саласының болашақта
дамуы келесі себептер бойынша жорамалданады:
✓ Барынша байланыс қуаттары тығыз орналасқан, энергия пайдаланғыш
райондардан алыс орналасқан болады;

✓ Жазықтықтағы өзендерге ГЭС салу барынша құнарлы жерлерді
иесіздендіруге әкеледі;

✓ Өзендегі табиғи экологиялық тепе-теңдікті бұзады;

✓ Бөгет бұзылған жағдайда көп адамдар қаза табуы мүмкін;

✓ Құрылысы қымбат тұрады.

5. Дәстүрлі емес энергия көздері

Дәстүрлі емес энергия көздеріне жел, күн энергиясы, әлемдік мұхит
жылуы және ыстық жерастысулары жатады. Осылар қазіргі уақытта жалпы
баланстың 1% құрайды. Бұл электрстанцияларының жұмысы олардың орналасу
жеріне де, жаһандық радиоактивті болып келеді. (Дегенмен осы станциялардың
жұмысына қажетті материалдарды алу экологиялық шығындармен қатар жүреді.
Бір сөзбен айтқанда, экономикалық та, экологиялық та тиімсіз).
Қазба отындар қолданысы жергілікті, аймақтық және жаһандық экологияға
жағымсыз әсер етуі мүмкін. (Гидроэнергетика энергиясының салыстырмалы арзан
түрі болғанымен жергілікті және аймақтық экологияға әсер етіп, аздаған зиян
тудыруы мүмкін. Қалпына келтірілетін энергия көздері үлкен экологиялық
ахуал тудырмаса да, жергілікті зиян тудыруы мүмкін).
Ары қарай энергетиканың баламасы атом энергетикасы қарасытырайық.
Атом энергетика қалыпты эксплуатация жағдайында станция маңайында тұратын
халыққа болсын, аймаққа немесе жаһандық болса дақауіп тудырмайды. Тізбекті
реакция жүруі үшін отынды өте аз мөлшерде қолдану маңызды б.т. Бұл сол
сияқты, кен үшінде, реакция қалдықтары орналастыру үшін де, және
эксплуатациядан алу үшінде маңызды. Экологияға әсері тек сақтық шаралары
сақталмаған жағдайда көп зиян келтіруіі мүмкін.

3. Атом энергетикасы

1. Атом электростанциялары (АЭС)

Қазіргі уақытта энергияға қажеттіліктің өсуін қамтамасыз ету үшін
дүниежүзілік атом энергетикасының дамуы экологиялық тұрғыдан алғанда тиімді
б.т.
Атом энергетикасы ауыр р/а элементтердің ядросының бөліну процесін
басқаруға негізделген, ондай жағдайда отын массасы бірлігіне шаққандағы
жылу бөлінуі жай химиялық реакциямен салыстырғанда ондаған есе жоғары,
сонымен қатар энергия бірлігіне келетін қоршаған орт аны ластаушы улы
заттар да органикалық отынның жануынан біршама төмен.
Энергия мөлшері бірлігін шығаруға қолданылатын отын мөлшері – энергия
бөлудің тығыздығы б.т. бұл экологиялық әсерді біршама мөлшерде сипаттайды,
себебі ол отынды алу, оны байыту, тасымалдау және түзілген қалдықтар
көлемін анықтайды.
Ядролық отынның қазба отынға қарағанда энергия бөлу тығыздығының
жоғарғы болуы оның физикалық сипаттамаларының басты артықшылығы б.т.
Жанба отын түрлері мен ядролық отынның энергия бөлу тығыздығы
энергостанцияларды салыстырмалы кішкене жер аудандарын орнатуға мүмкіндік
береді.
Қалпына келтірілетін энергетика түрлерінің энеергия бөлу тығыздығы
төмен, сондықтанда өндірілген энергия бірлігіне көп аудан көлемін қажет
етеді. Мысалы, 1000 МВт жүйе сәйкес климаттық жағдайларда келесі аудан
көлемдерін қажет етеді;

3.2 Ядролық отын циклінің радиоактивті қалдықтары
ЯОЦ процесінде басқа да адамзат іс-әрекеттері тәріздес әртүрлі
қолданылмайтын қалдықтар түзіледі. Тірі ағзаларға негізгі қауіп – осы
қалдықтардың радиоактивтілігі б.т.
ЯОЦ іс-әрекетінің қалдықтары уран кендеріндегі қазу және алғашқы
байыту стадияларында түзіледі. Олардың активтігі жоғары емес, олар табиғи
радионуклидтер б.т. олардың әсері тек тау жыныстары үйінділерінен алғашқы
жүз метрлерге ғана тарайды, яғни р/а шаңның желмен таралуы және олардың
жерасты суларына түсу мүмкіндігі бар. Барлық үйінді массасының тек азғана
пайызы ғана активтілігі төмен қалдықтарға жатады. Уранды ары қарай
өңдегенде, соңғы отын таблеткаларын дайындауға дейін қалдық активтілігі
жоғарлайды да, орташа активті деңгейге жетеді, бірақ оның массалық мөлшері
біршама азаяды. Олар да табиғи радионуклидтер б.т.
Жоғары активті қалдықтар ядролық реактор эксплуатациясы барысында
түзілед, сол сияқты АЭС-да. Олардың көлемі өте аз, бірақ активтіліктері өте
жоғары, олар реактордағы уран және плутонийдің ыдырау өнімдері б.т.
Реактор жұмысы барысында атмосфераға асыл газдардың мөлшерленген
көлемі ғана шығарылады, ол АЭС маңайында радиациялық фонды жоғарылатпайды.

4. Энергетиканың экологиялық, әлеуметтік және экономикалық салыстырымдары
Энергетика әсерін зерттеуде қалдықтарды қоршаған ортаға лақтыруды
бақылау өте маңызды, әрі энергетикалық өнеркәсіптің отын базасы
орналасуының әлеуметтік, және экономикалық салдарлары да маңызды.
Энергетика түрлерінің толық цикілінің қоршаған ортаға әсер ету
факторлары:
1. Қазба отындар:

• Ауа райының жаһандық өзгерісі (CO2, NOx, CH4)

• Ауа сапасының деградациясы (O2 жағу, SO2, NOx, күйе)

• Су бассейндерінің қышқылдануы және ормандардың жойылуы (көмір, мұнай
өнімдері қолданысынан)

• Улы қалдықтармен ластану (көмір күлі, шлак)

• Жер үстінің радионуклидтермен ластануы

• Жер асты сулары ластануы

• Теңіз бен теңіз жағалауы ластануы

• Құнарлы жерлер мен ландшафтардың деградациясы

• Тасымал кезінде энергияның көп мөлшерінің қажнеттілігі

• Қорлардың азаюы, таусылуы

2. Гидроэнергетика:

• Халықтың лажсыз қоныс аударуы

• Пайдалы жерлерден айырылуы және жер қолданысының қзгеруі

• Экосистема әсері және денсаулыққа әсері

• Бөгеттің бұзылу қаупі

3. Қалпына келтірілген энергия көздері:

• Ауа сапасы деградациясы

• Жер үстінің р/н ластануы

• Экосистема өзгерісі

• Күн батареяларын шығаруда биосфераның интенсивті ластануы

• Шумен ластану

4. ЯОЦ:

• Ауыр ядролық апат болу мүмкіндігі

• р/а қалдықтарды сақтау

• эксплуатациядан алу қиындықтары.

Сұрақтар және тапсырмалар
1. Экология ғылымының негізгі мақсаттары қандай?
2. Табиғи ресурстар дегеніміз не? Мысал келтір.
3. Көмір отындық цикл дегеніміз не? Жылуэлектрстанцияларының қалдықтары
қандай?
4. Гидроэнергетика неліктен экологиялық қолайлы болып табылады?
5. Дәстүрлі емес энергия көздеріне не жатады?
6. Ядролық отынның энергия бөлу тығыздығының жоғары болу себебі неде?
7. Энергетика түрлерінің экологиялық, әлеуметтік және экономикалық
салдарларын қандай?

Микромодуль 2 – Радиациялық экологияның физикалық негіздері

Дәріс 2. Радиациялық экологияның физикалық негіздері
Дәріс сабақтың мазмұны:
1. Альфа, бета және гамма радиация
2. Радиоактивті ыдырау механизмі
3. Радиоактивтілік бірліктері
4. Табиғи радиоактивті сериялар

Радиация латын тілінде «радиус» – «сәуле» деген сөз.
Радиацияға күннің сәулесі, ғарыштық сәуле, Жердің табиғи радиоактивтік
заттарының сәуле шығаруы және жасанды радиоактивті элементтердің изотоптары
жатады. Галактикалық ғарыш сәулелерінің құрамында протон ағымдары (85
пайыз), альфа-бөлшегі, яғни гелий (13,14 пайыз), электрондар және
гамма кванттары бар болады. Сол сәулелер бөлшектерінде энергия өте
жоғары болады. Жердің радиациялық белдеуі сыртқы және ішкі аймақтардан
тұрады. Ішкі аймағында 40 МэВ-тан астам энергиясы бар протондар
басым. Сыртқы аймағы 20 МэВ энергиясы бар электрондардан тұрады.
Бұл энергия атмосфера қабатынан өткен соң Жер бетінде байқалады.
Күннің ғарыштық сәулелерінің құрамында протондар, альфа-бөлшегі,
электрондар болады. Ғарыштық сәулелер және Жердің табиғи радиоактивті
заттарының сәулеленуі табиғи радиациялық реңкті құрады. Табиғи
радиациялық реңк Жер бетіндегі бүкіл тірі жәндіктерге, адамға және
өсімдіктерге әсерін тигізеді. Оны зерттейтін ғылым саласын
радиобиология деп атайды. Жердің табиғи радиоактивтік заттарының сәуле
шығаруы барлық химиялық заттарға байланысты болмайды. әр түрлі
элементтердің табиғи 50 радиоактивті изотобы бар. Көпшілік
элементтердің тек біразы ғана радиоактивті. Кейбір химиялық
элементтерде тұрақты изотоптар жоқ, олар түгелдей радиоактивті, мысалы,
уран, торий, радий, полоний және т.б. Бұлардың атомының ядросы
өздігінен ыдырап, гамма-квантты және корпускулярлы сәулеленеді.
Изотоптар (гр. изос-бірдей, тең; топос-орын) деп қасиеттері бірдей,
бірақ атомдық салмақтары әр түрлі химиялық элементтерді атайды. Мысалы,
уран элементінің 5 изотопы бар, уран 235 және уран 238 изотоптары
жерде көп кездеседі, ал қалғандары сирек кездеседі.
Изотоптар ядрода нейтрондар санының әр түрлі болуына байланысты
өзара айырмашылығы бар атомдар. Оларда протондардың саны бірдей.
Мысалы, темір атомының ядросында 26 протон бар, ал нейтрондар саны 31 және
32. Атомның және атом ядросының құрылысын анықтап, зерттеу, ядролық
құбылыстар заңын ашып, ядролық реакцияларды жүргізіп, жасанды
радиоактивтік изотоптар алуға мүмкіндік береді.
Ядродағы құбылыстық айналымды зерттеу атом ядросының таусылмас энергия
бұлағы екенін көрсетті. Бұл энергия ядролық реакция кезінде ядролық
сәулелену түрінде бөлініп отырады.
Ең алғаш рет 1942 жылдың желтоқсан айының 2 күні ядролық өту
құбылысын басқаруға мүмкіндігі бар тізбектелген реакция алынды. Бұл
күні атақты физик Энрико Ферми жасап шығарған бірінші реактор өзінің
жұмысын бастады. Осы күннен бастап атом энергиясын бейбітшілік және соғыс
мақсатында практикалық қолдану басталды.
Ядролық реакторды қолдану арқылы химиялық элементтің және Жер қабатында жоқ
элементтердің изотобын жасау мүмкін болды.
Физикалық табиғаты жағынан әр түрлі сәулелерді «иондаушы сәулелер»
деген атау біріктіреді. Иондаушы сәулелер – электромагниттік кванттар
мен бөлшектердің ағыны. Олар ортамен әсерлескенде ортаның атомдарымен,
молекулаларымен тікелей соқтыққанда оларды иондайды (бірінші ретті иондау).
Атом мен молекулалардан ұрып шығарылатын электрондардың энергиясы
жеткілікті үлкен болса, әрі қарай жалғасып тағы да олармен соқтығысып
иондайды (екінші реттік иондау). Шапшаң нейтрондар ортамен өзара
әсерлескенде пайда болатын ядроларға немесе басқа бөлшектерге
негізделеді. Рентген сәулелерінің фотондары мен гамма фотондар
тікелей бірінші ретті иондаушылар (фотоиондаушылар), сол сияқты
жоғары дәрежеде фотондардың затпен әсерлесуінен пайда болған
электрондардан пайда болатын екінші ретті иондаушылар болуы мүмкін.
Иондаушы сәулелер көздері – иондаушы сәулелер шығаратын немесе сондай
қабілеті бар заттар, немесе қондырғылар. Олар – радиоактивтік көздер
деп аталады. Радиоактивтік көздер жабық, не ашық болып екіге бөлінеді.
Иондаушы сәулелердің жабық көздері деп – қолданылу кезінде, не
қолданылып болғаннан кейін, қалыпты жағдайда, қоршаған ортаға радиоактивті
заттардың түсу қаупі жоқ қондырғыларды, не сәуле көздерін айтады.
Жабық сәуле көздері өндірісте шығарылады, олардағы радиоактивті
заттар ашылмайтын, сырттан ешқандай алмасу болмайтын, ампулаға немесе
қоршаған ортаға радиоактивті зат өткізбейтіндей етіп
қорғасыннан жасалған арнаулы жабық жәшіктерге орнатылған. Сәуле көздерінің
жабық түріне құралдар, аппараттар, қондырғылар кіреді. Олардың негізгі
жұмыс істеу мақсаты – иондаушы сәуле көзі ретінде қолдануға негізделген.
Ашық күйдегі радиоактивті заттар – иондаушы сәулелер шығаратын
заттармен жұмыс жасайтын қызметкерлердің тыныс алу жолдары арқылы,
не аузы арқылы ішкі құрылысына түсетін мүмкіндігі бар радиоактивті сәуле
көздері.

Микромодуль 3 – Қоршаған ортадағы радионуклидтер және дозиметрия

Дәріс 3. Қоршаған ортадағы табиғи радионуклидтер

Дәріс сабақтың мазмұны:
1. Табиғи радиация түрлері
2. Ғарыштық радиация
3. Жер бетіндегі радиация
4. Жылдық орташа дозалар

Радиация латын тілінде радиус – сәуле деген сөз.
Радиацияға күннің сәулесі, ғарыштық сәуле, Жердің табиғи радиоактивтік
заттарының сәуле шығаруы және жасанды радиоактивті элементтердің изотоптары
жатады. Галактикалық ғарыш сәулелерінің құрамында протон ағымдары (85
пайыз), альфа-бөлшегі, яғни гелий (13,14 пайыз), электрондар және
гамма кванттары бар болады. Сол сәулелер бөлшектерінде энергия өте
жоғары болады. Жердің радиациялық белдеуі сыртқы және ішкі аймақтардан
тұрады. Ішкі аймағында 40 МэВ-тан астам энергиясы бар протондар
басым. Сыртқы аймағы 20 МэВ энергиясы бар электрондардан тұрады.
Бұл энергия атмосфера қабатынан өткен соң Жер бетінде байқалады.
Күннің ғарыштық сәулелерінің құрамында протондар, альфа-бөлшегі,
электрондар болады. Ғарыштық сәулелер және Жердің табиғи радиоактивті
заттарының сәулеленуі табиғи радиациялық реңкті құрады. Табиғи
радиациялық реңк Жер бетіндегі бүкіл тірі жәндіктерге, адамға және
өсімдіктерге әсерін тигізеді. Оны зерттейтін ғылым саласын
радиобиология деп атайды. Жердің табиғи радиоактивтік заттарының сәуле
шығаруы барлық химиялық заттарға байланысты болмайды. әр түрлі
элементтердің табиғи 50 радиоактивті изотобы бар. Көпшілік
элементтердің тек біразы ғана радиоактивті. Кейбір химиялық
элементтерде тұрақты изотоптар жоқ, олар түгелдей радиоактивті, мысалы,
уран, торий, радий, полоний және т.б. Бұлардың атомының ядросы
өздігінен ыдырап, гамма-квантты және корпускулярлы сәулеленеді.
Изотоптар (гр. изос-бірдей, тең; топос-орын) деп қасиеттері бірдей,
бірақ атомдық салмақтары әр түрлі химиялық элементтерді атайды. Мысалы,
уран элементінің 5 изотопы бар, уран 235 және уран 238 изотоптары
жерде көп кездеседі, ал қалғандары сирек кездеседі.
Изотоптар ядрода нейтрондар санының әр түрлі болуына байланысты
өзара айырмашылығы бар атомдар. Оларда протондардың саны бірдей.
Мысалы, темір атомының ядросында 26 протон бар, ал нейтрондар саны 31 және
32. Атомның және атом ядросының құрылысын анықтап, зерттеу, ядролық
құбылыстар заңын ашып, ядролық реакцияларды жүргізіп, жасанды
радиоактивтік изотоптар алуға мүмкіндік береді.
Ядродағы құбылыстық айналымды зерттеу атом ядросының таусылмас энергия
бұлағы екенін көрсетті. Бұл энергия ядролық реакция кезінде ядролық
сәулелену түрінде бөлініп отырады.
Ең алғаш рет 1942 жылдың желтоқсан айының 2 күні ядролық өту
құбылысын басқаруға мүмкіндігі бар тізбектелген реакция алынды. Бұл
күні атақты физик Энрико Ферми жасап шығарған бірінші реактор өзінің
жұмысын бастады. Осы күннен бастап атом энергиясын бейбітшілік және соғыс
мақсатында практикалық қолдану басталды.
Ядролық реакторды қолдану арқылы химиялық элементтің және Жер қабатында жоқ
элементтердің изотобын жасау мүмкін болды.
Физикалық табиғаты жағынан әр түрлі сәулелерді «иондаушы сәулелер»
деген атау біріктіреді. Иондаушы сәулелер – электромагниттік кванттар
мен бөлшектердің ағыны. Олар ортамен әсерлескенде ортаның атомдарымен,
молекулаларымен тікелей соқтыққанда оларды иондайды (бірінші ретті иондау).
Атом мен молекулалардан ұрып шығарылатын электрондардың энергиясы
жеткілікті үлкен болса, әрі қарай жалғасып тағы да олармен соқтығысып
иондайды (екінші реттік иондау). Шапшаң нейтрондар ортамен өзара
әсерлескенде пайда болатын ядроларға немесе басқа бөлшектерге
негізделеді. Рентген сәулелерінің фотондары мен гамма фотондар
тікелей бірінші ретті иондаушылар (фотоиондаушылар), сол сияқты
жоғары дәрежеде фотондардың затпен әсерлесуінен пайда болған
электрондардан пайда болатын екінші ретті иондаушылар болуы мүмкін.
Иондаушы сәулелер көздері – иондаушы сәулелер шығаратын немесе сондай
қабілеті бар заттар, немесе қондырғылар. Олар – радиоактивтік көздер
деп аталады. Радиоактивтік көздер жабық, не ашық болып екіге бөлінеді.
Иондаушы сәулелердің жабық көздері деп – қолданылу кезінде, не
қолданылып болғаннан кейін, қалыпты жағдайда, қоршаған ортаға радиоактивті
заттардың түсу қаупі жоқ қондырғыларды, не сәуле көздерін айтады.
Жабық сәуле көздері өндірісте шығарылады, олардағы радиоактивті
заттар ашылмайтын, сырттан ешқандай алмасу болмайтын, ампулаға немесе
қоршаған ортаға радиоактивті зат өткізбейтіндей етіп
қорғасыннан жасалған арнаулы жабық жәшіктерге орнатылған. Сәуле көздерінің
жабық түріне құралдар, аппараттар, қондырғылар кіреді. Олардың негізгі
жұмыс істеу мақсаты – иондаушы сәуле көзі ретінде қолдануға негізделген.
Ашық күйдегі радиоактивті заттар – иондаушы сәулелер шығаратын
заттармен жұмыс жасайтын қызметкерлердің тыныс алу жолдары арқылы,
не аузы арқылы ішкі құрылысына түсетін мүмкіндігі бар радиоактивті сәуле
көздері.

Микромодуль 3 – Қоршаған ортадағы радионуклидтер және дозиметрия

Дәріс 4. Қоршаған ортадағы жасанды радионуклидтер
Атомның және атом ядросының құрылысын анықтап, зерттеу, ядролық құбылыстар
заңын ашып, ядролық реакцияларды жүргізіп, жасанды радиоактивтік изотоптар
алуға мүмкіндік береді.
Ядродағы құбылыстық айналымды зерттеу атом ядросының таусылмас энергия
бұлағы екенін көрсетті. Бұл энергия ядролық реакция кезінде ядролық
сәулелену түрінде бөлініп отырады.
Ең алғаш рет 1942 жылдың желтоқсан айының 2 күні ядролық өту құбылысын
басқаруға мүмкіндігі бар тізбектелген реакция алынды. Бұл күні атақты физик
Энрико Ферми жасап шығарған бірінші реактор өзінің жұмысын бастады. Осы
күннен бастап атом энергиясын бейбітшілік және соғыс мақсатында практикалық
қолдану басталды. Физика оқымыстылары мен инженерлер атом энергиясын
пайдалануды зерттеп ұсынғандағы мақсаты – қазба отын түрімен бәсекелесуге
қабілетті, қауіпсіз және сенімді энергия көзін жасау болды.
Ядролық реакторды қолдану арқылы химиялық элементтің және Жер қабатында жоқ
элементтердің изотобын жасау мүмкін болды.
Жасанды радиоактивтік изотоп биологияда және медицинада жиі қолданылады.
Радиоактивтік изотоптар медицинада емдеу диагностикалық және зерттеу
мақсатында кеңінен қолданылады. Радиоактивті кобальт радийді ауыстыратын
гамма-сәулелендіру ісіктерді емдеуге қолданылады. Осы мақсатта радиоактивті
кобальтті гамма-сәулелерін, сонымен бірге тері ауруларын емдеуге де
қолданады. Олар адам организміне зияны тимейтіндей мөлшерде енгізіледі. Оны
қолдану тәсілдерін изотоптық тәсіл және меңделген атомдар тәілі деп атайды.
Иондаушы сәуленің биологиялық маңызы өте жоғары.
Физикалық табиғаты жағынан әр түрлі сәулелерді «иондаушы сәулелер» деген
атау біріктіреді. Иондаушы сәулелер – электромагниттік кванттар мен
бөлшектердің ағыны. Олар ортамен әсерлескенде ортаның атомдарымен,
молекулаларымен тікелей соқтыққанда оларды иондайды (бірінші ретті иондау).
Атом мен молекулалардан ұрып шығарылатын электрондардың энергиясы
жеткілікті үлкен болса, әрі қарай жалғасып тағы да олармен
соқтығысып иондайды (екінші реттік иондау). Шапшаң нейтрондар ортамен өзара
әсерлескенде пайда болатын ядроларға немесе басқа бөлшектерге негізделеді.
Рентген сәулелерінің фотондары мен гамма фотондар тікелей бірінші ретті
иондаушылар (фотоиондаушылар), сол сияқты жоғары дәрежеде фотондардың
затпен әсерлесуінен пайда болған электрондардан пайда болатын екінші ретті
иондаушылар болуы мүмкін.
«Иондау геометриясы» - (яғни, организмнің қай бөлігі иондалғаны) иондаушы
сәулелердің сипатына, түріне, бөлшектің энергиясы мен жылдамдығына және
тығыздығына тәуелді. Мұның өзі иондалудан басталатын сәулелік зақымдалудың
ерекшелігіне әсерін тигізеді.
Иондаушы сәулелер көздері – иондаушы сәулелер шығаратын немесе сондай
қабілеті бар заттар, немесе қондырғылар. Олар – радиоактивтік көздер деп
аталады.
Радиоактивтік көздер жабық, не ашық болып екіге бөлінеді.
Иондаушы сәулелердің жабық көздері деп – қолданылу кезінде, не қолданылып
болғаннан кейін, қалыпты жағдайда, қоршаған ортаға радиоактивті заттардың
түсу қаупі жоқ қондырғыларды, не сәуле көздерін айтады. Жабық сәуле көздері
өндірісте шығарылады, олардағы радиоактивті заттар ашылмайтын, сырттан
ешқандай алмасу болмайтын, ампулаға немесе қоршаған ортаға радиоактивті зат
өткізбейтіндей етіп қорғасыннан жасалған арнаулы жабық жәшіктерге
орнатылған. Сәуле көздерінің жабық түріне құралдар, аппараттар, қондырғылар
кіреді. Олардың негізгі жұмыс істеу мақсаты – иондаушы сәуле көзі ретінде
қолдануға негізделген.
Ашық күйдегі радиоактивті заттар – иондаушы сәулелер шығаратын заттармен
жұмыс жасайтын қызметкерлердің тыныс алу жолдары арқылы, не аузы арқылы
ішкі құрылысына түсетін мүмкіндігі бар радиоактивті сәуле көздері. Олар бес
топқа бөлінеді.
Берілген топқа кіретіндер санитарлық-эпидемологиялық қызметтің рұқсатын
немесе тіркеуді (регистрация) талап ету-етпеу тәуелділігіне қарай
анықталады. Радиоактивті уландырушы заттардың кестелері болады. Кестенің
жобасы төменде көрсетілген. Ашық радиоактивті заттармен жұмыс істеген
кезде, осы кестедегі келтірілген топтар бойынша, жұмыс орындарындағы
санитарлық-эпидемологиялық құжаттарында көрсетілген талапқа сәйкес
жүргізіледі.
Иондаушы сәулелену көздерінің турлері онша бай емес. Бірінші иондаушы
сәулелену көздері: альфа-бөлшектер, электрондар, гамма-сәулелер шығаратын
бірнеше МэВ табиғи радиоактибтік ядролар болған. Кейінгі кезде реакторлар
мен циклотрондарда жасанды радиоактивті препараттар көп мөлшерде жасала
бастады, бұл өндіріс көлемінде әртүрлі энергиялы және «өмір» сүру уақыты
түрліше радиоактивті көздерді шығаруға мүмкіндік тудырды. Дегенмен, ұшып
шығатын бөлшектердің энергия аймағы барлық осы көздерде бірнеше МэВ-пен
шектелген, өйткені элементар бөлшектерді айтпағанның өзінде ядролық
реакциялардың шегі төмен. Сондықтан, радиоактивтік көздер ядролық
реакциялар жасау үшін емес, ол радтоактивті құбылысты зерттеу және қолдану
мақсатында пайдаланылады.

Микромодуль 3 – Қоршаған ортадағы радионуклидтер және дозиметрия

Дәріс 5. Иондаушы сәулелер дозиметриясы

Дәріс сабақтың мазмұны:
1. Дозиметриядағы негізгі түсініктер, дозаның өлшем бірліктері
2. Сәулеленудің биологиялық әсерінің негіздері
2.1 Сәулеленудің биологиялық ағзаға әсері
2.2 Сәулеленудің генетикалық әсері

1. Дозиметриядағы негізгі түсініктер, дозаның өлшем бірліктері

Радиоактивті сәулелену дозаларының түрлері:
Жұтылған доза – масса бірлігіне есептелінген сәуле жұтылған дененің
иондаушы сәулеленуінің энергиясы. Ол иондаушы сәулеленудің затқа беретін Е
энергиясының затың массасына қатынасына тең:
D=E/m
Халықаралық жүйедегі жұтылған доза бірлігі грей (Гр).
1Гр=1Дж/1кг=1Дж/кг
Жұтылған сәулелену дозасының сәулелену уақытына қатынасы сәулелену
дозасы тығыздығы деп аталады:
D=D/t
Халықаралық жүйедегі жұтылу қуатының бірлігі – Гр/с.
Эквиваленттік доза – организмге зақым келтіру мүмкіндігі бар
сәулелену коэффициентіне көбейтілген жұтылған доза.
H=Dk
Мұндағы, H – эквивалентік доза;
D – жұтылған доза;
k – сәулелену коэффициенті.
Халықаралық жүйеде эквиваленттік дозаның бірлігі – зиверт (Зв).
1Зв жұтылған доза 1Гр және сәулелену коэффициенті k 1-ге тең болғандағы
эквиваленттік дозасына тең.
Толық топтық эффективті эквивалентті доза – адамның болашақта қандай да
бір радиация көзінен алатын топтық эффективті эквивалентті доза.
Иондаушы сәулелердің биологиялық әсері. Ядролық сәулелердің тірі ағзаларға
физикалық әсерінің негізі – жасушадағы атомдар мен молекулалардың иондалуы.
Адам 6Гр-ге тең гамма сәулеленудің зақымдаушы дозасымен
сәулеленгенде оның ағзасынан шамамен келесі энергия бөлінеді:
E=mD=70кг·60Гр=420Дж
Адам ағзасына мұндай энергия бір қасық ыстық сумен беріледі.
Жүйеден тыс, бірақ кең таралған бірліктерді қарастырайық.
Беккерель (Б.к. В.q) халықаралық жүйедегі нуклидтердің активті
бірлігі 1БК с ішінде кез келген радионуклид ыдырауына сәйкес келеді.
Грей (Гр.) халықаралық жүйедегі жұтылған дозаның бірлігі қандай да
бір физикалық дененің жұтылған масса бірлігінің иондық сәулеленуінің
энергия санын сипаттайды.
Зиверт (Зв. Sv) халықаралық жүйедегі эквивалентті доза бірлігі иондық
сәулелену түрлерінің біртекті емес, радиациялық қауіптілігінің
коэффициентіне көбейтіндісін, жұтылған дозаның бірлігін сипаттайды.
1Зв 1Дж/кг жұтылған дозаға сәйкес келеді
(Рентген, (, (-сәулелер).
Иондық сәулеленудің өлшем бірліктері. Иондық сәулелену анықтамасын
сипаттайтын сәулелену дозасының түсінігі және кейбір өлшем
бірліктері енгізілген.
Сәулеленудің экспозициялық дозасы, жұтылған доза, эквивалентті доза.
Рентген және гамма-сәулелерінің экспозициялық дозасы ауаны иондайтын
мүмкіндігі бар сәулеленудің иондық сипаттамасы. Әрбір белгі 1Кл
зарядты электрлік тасымалдаушының 1кг құрғақ ауадағы иондарының
халықаралық жүйеде қабылданған экспозициялық дозасы. Қазіргі тәжірибеде
жүйеден тыс кең қолданылатын экспозициялық доза – Рентген (Р).
1Р=2,08·103 иондар жұбына сәйкес келеді.
1Р=2,58·10-4Кл/кг.
Сәулелену дозасының кез келген түрінің сандық өлшемін жұтылған доза

пайдаланады. Жұтылған дозаның жалықаралық жүйедегі бірлігі – Грей
(1Гр=1Дж/кг). Жұтылған дозаның бұрын қолданырғн жүйеден тыс бірлігі –
1Рад.=0,01Гр.
Тәжірибеде жүйеден тыс эквивалентті доза бірлігі бэр (рентгеннің
биологиялық эквиваленті) кездеседі. 1бэр=0,0136.
Иондық сәулелену дозасының таралу жылдамдығы дозаның қуатымен
сипатталады:
Р=D/Т.
Мұндағы, Р – иондық сәулелену дозасының қуаты (Р/r),
D – сәулелену дозаларының қосындысы (Р),
Т – сәулелену уақыты (сағ.).
Жұтылған дозаның қуатының халықаралық жүйедегі бірлігі – 1Гр/с.
Эквивалентті дозасы – 13в/с. Экспозициялық доза – 1Кл/кг, 1А/кг.
Дозиметрмен тәжірибеде жүйеден тыс қуат бірлігі – 1Р/сағ., 1Гр/сағ.,
1мкР/сағ., 1Р\жыл т.б.

2.1 Сәулеленудің биологиялық ағзаға әсері

Иондық сәулелердің тірі ағзаға әсерін арнайы ғылым – радиобиология
зерттейді. Бұл ғылымның саласы физикаға сүйенеді, сонымен бірге генетика,
биология, медицина, цитология және биофизика, биохимия, ядролық физика,
физиология, радиациялық химия, имуннология және басқа ғылымдарға зерттеп
баяндайды.
Ғалымдар иондық сәулелердің (рентген сәулелері, гамма сәулелер,
альфа
бөлшектердің ағыны, β-бөлшектері, нейтрондар, протондар т.б.) биологиялық
ағзаларға әсерін зерттейді. Ағзалардың радиациялық сезгіштігі, доза
мөлшері, өсімдіктер мен жануарларда туғызатын түрлі өзгерістері, олардың
қабылдау себептері, иондық сәуленің әсерінен тірі жасушада болатын бастапқы
үрдістері зерттеледі.
Иондық сәулелердің ағзаға тигізетін әсерінің шешуші мәні
оның дозасына және қуатына байланысты. Иондау әсері ағзада өте
күрделі үрдіс өтуден басталады. Нерв жүйесінің күйі, зат алмасу,
жасушалардың бөлінуі, тұқым қуалайтын себептерінің өзгеруі, тірі ағзаның
үдетілген түрдегі сәулеленуі сәуле ауруын туғызады.
Сәуле ауруы дегеніміз – ағзаға α, β, γ сәулелері мен жылдам
нейтрондардың шоғымен, сонымен қатар радиоактивті заттардың ағзаға
түсуімен (ішкі сәулелену) туындайтын ауру түрлері жатады. Бұл жағдайда
бірінші кезекте қан жасайтын мүшелер, ішкі секреция бездері, сілекейлі
қабықшалар зақымданады. Сәуле ауруын хроникалық және өткір деп екіге
бөледі.
Өткір түрі ағзаның бірінші реттік дозаны алуынан немесе ағзаның
ішінен радиоактивті заттардың көп мөлшерінің түсуінен болады. Әр
адамда бірдей дозамен сәулелену адам ағзасының ауруға төтеп беру
қызметіне байланысты.
Сәулеленудің хроникалық түрі – сәуленің үздіксіз және ұзақ уақыт
бойы ағзадан дозаларды қабылдауының нәтижесінде пайда болады.
Радиациялық сәулелену нәтижесі кейде пайдалы, өсімдіктердің өсуін
жылдамдатады.
Өте үлкен сәулелердің әсерінен митоз фазасында да жасушалар өз
тіршілігін жояды. Бұл жасушалар жойылуының екінші түрі. Мұндай жағдайда
жасушалар сәулелену әсері түсісімен тіршілігін жояды немесе ол одан соң тез
арада байқалады.
Сәулеленген ағзаның тіршілігін сақтауда немесе онда негізгі
радиоактивтік синдром бола алатын, өздігінен жылдам және көптеп
жаңарып отыратын екі жүйе бар. Олар қанның құрамы түзетін жүйе және
қарын-ішек жүйесі.

2.2 Сәулеленудің генетикалық әсері

Табиғи сәулелену, кейбір химиялық құрылымдар және сыртқы ортаның
температурасы тұқым қуалау қасиетінің құрылымына әсер ету
нәтижесінде ұрпақтарға таралатын табиғи мутацияға келтіреді.
- Табиғи сәулелену (ғарыштық сәулелер және жер минералдарының
сәулеленуі) ядролық сынақпен қатар келгенде тіршілікте үлкен қатерлі
жағдай туғызады. Жер үстіндегі тіршілікті жойып жібереді.
- Табиғи сәулелену, кейбір химиялық құрылымдар, сыртқы ортаның
температурасы және ядролық сынақ әсерінен өмір сүру ортасына қарай
ұрпақтарда 500-ден астам түрлі аурулар пайда болғаны анықталды.
Солардың ішінде, мысалы, ергежейлілік, «гемофилия»(түстерді ажырата
алмау), заттардың алмасуынан болатын ауру түрлері, ұрпақтардың дене
физикалық және ой еңбегіне, сонымен қатар тіршілік ету қабілеті
әлсірейді, өмір сүру мерзімі қысқарады және т.б.
- Иондық сәулелену немесе химиялық заттар әсерінен болған мутация
рецессивтілік сипатталады, бірақ адамда доминантты мутация кездеседі
және ол тым жақын уақытта ұрпақтарда байқалады.

Сұрақтар мен тапсырмалар
1. Радиоактивті сәулелену дозаларының түрлері қандай?
2. Жұтылған доза деп қандай дозаны айтамыз? Оның бірлігі қандай?
3. Эквиваленттік және эффективті эквиваленттік дозалардың айырмашылығы
неде?
4. Сәуле ауруы дегеніміз не? Оның қандай түрлері бар?
5. Сәулеленудің генетикалық әсерінің түрлері қандай? Мысал келтір.

Микромодуль 3 – Қоршаған ортадағы радионуклидтер және дозиметрия
Дәріс 6. Сыртқы радиациялық қауіп

Микромодуль 3 – Қоршаған ортадағы радионуклидтер және дозиметрия
Дәріс 7. Ішкі радиациялық қауіп

Микромодуль 3 – Қоршаған ортадағы радионуклидтер және дозиметрия

Дәріс 8. Радиацияның биологиялық әсері
1. Адам мүшелеріне сәулеленудің физиологиялық әсері. Шекті рұқсат етілген
дозалар.
2. Сәулеленудің биологиялық ағзаға әсері
3. Организм молекулаларының қышқылдануы және бүлінуі. Иондық сәуленің
организмге алғашқы әсерлері. Сәулеленуден жасушада болатын
морфологиялық өзгерістер. Тіршіліктің пайда болуының алғашқы
кезеңіндегі сәулеленудің маңызы.
4. Сәулеленудің генетикалық әсері.
5. Шынайы және жалған қайтымдылық. Ұлпа мен жасушаның радиоәсерді
6. сезгіштігі, сәулелену әсері факторына әр түрлі ағзалардың
сезімталдығы.

Иондалуда зарядты бөлшектер заттың түрлері мен молекулаларының сыртқы
электрондық қабаттарына өзара электрлік жолмен әсерлеседі де, байланыстың
үзілуіне әкеліп соқтырады. Атом және молекула оң ионға айналады. Үзіліп
шыққан электрон басқа молекулаларға қонып, теріс ионды жасайды. Бірақ бұл
өзгеріске ұшып келген бөлшектердің энергиясының бір бөлігі ғана шығындалады
және ол затта көптеген қос иондар құрастырады. Әрбір қос ионнан 2-3 қозған
молекула пайда болады. Нәтижесінде олардың электрондары сыртқы қабықтан
ішкі электрондық қабыққа орын ауыстырады.
Кері ауысуда электрондардың артық энергиясы фотондар түрінде сәуле болып
көрінеді. Шапшаң нейтрондар атом ядросымен соқтыққанда (әсері барынша күшті
сутегімен соқыққанда) олардан заттарды иондайтын протондарды жұлып
шығарады. Баяу нейтрондарды көбінесе натрий мен фосфордың атомдары жұтып
алады.
1) 11Na23+0n1 →11Na24+Ỹ
2) 16P31+0n1→16P32+Ỹ.
11Na24 пен 16P32 – радиоактивті элементтері пайда болады. Ỹ-, (-кванттар
иондау процесін туғызады. Гамма-квантарды жұтқанда пайда болатын
электрондардың орташа энергиясы жұтылған сәуле энергиясының 1/3-не тең деп
есептеуге болады. Мысалы:
энергиясы 200КэВ (-квантын жұлып шығаратын электрондардың орташа энергиясы
шамамен – 66,6КэВ тең. Бұл электрондар ортаны иондай алады. Иондаушы
сәулелердің тірі ағзаға әсерін зерттеуге, олардың тірі жасушасын өлтіреді.
Өсіп-жетілген жоғарғы жүйелі күрделі құрылысқа ие және аса жауапты міндеті
бар ағзаларда (жүйке жүйесі) арнайы жасушалар еш уақытта бөлінбейді, бірақ
бұл олардың құрамында үздіксіз жаңару болмайды деген ұғым емес. Екінші
жағынан сәулелену кейде ағзның бірқатар жасушаларын шамадан тыс бөліп
жібереді де, зиянсыз-зиянды ісік пайда болады. Иондық
сәулелердің биологиялық әсерін, әсіресе олардың зақымдау әсерін зерттеу
нәтижесінде радиоактивтік көздермен жұмыс істеу кезінде жұмысшылардың,
инженерлердің және т.б. адамдардың, айналадағы халықтардың қауіпсіздігін
алдын ала ескеруіміз керек.
Адам мүшелеріне сәулеленудің физиологиялық әсері. Шекті рұқсат етілген
дозалар.
Сәулеленудің әсерінен тоғысудың өткізгіштік қызметі бұзылады. Жасуша
жарғақшасының өткізгіштік қасиеті нашарлайды. Сәулеленудің энергиясы жасуша
құрамына сіңіріледі немесе жұтылады (физикалық құбылыс). Одан соң физика-
химиялық құбылысқа өту нәтижесінде алғашқы құрамдар (заттар) пайда болады.
Жасушаның ішкі бөлшектері реакцияға қатысады. Бұл жүйелік және гуморальді
реттеу қозғалыстарының басталғанын көрсетеді. Жануарлар, өсімдіктер, шыбын-
шіркей, микроағзалар сәулеленгенде нуклеиннің алмасуы бұзылады. Әсіресе
радиосезімталдық ұлпалар мен мүшелерде (ішектің сілемейлі қабаты, жілік
майы, көкбауыр т.б.) иондықсәулелену ДНК түзуін тежейді. Хромосома
жіпшелері үзіледі, жасушаның тіршілігі жойылады және с.с. реттелу
қозғалысының бағыты сәулелену әсерінен жарақаттанудың белгілі бірдеңгейіне
дейін дамығанын анықтайды. Сәулелену әсері ең алдымен ағзаның жасушасында
көптеген реакциялар өтуімен басталады. Жасушаның бөлінуі, ДНК-ң түзілуі
шектеледі (жарғақшасы, мембрана). Бұл реакцияның айқын көріністі болуы
жасушаның қай сатысына сәулеленудің әсері кез келгеніне байланысты. ДНК-ң
түзілуі жасушаның интерфазасына белгілі уақыт ішінде өтеді. Активті түрде
жаңарып тұратын ішек түтіктерінің эпитеминінде, жілік майында, теріде циклі
10-48 сағатқа дейін созылады.
Сәулеленудің дозасы алғашқы кезде рентген өлшем бірлігімен, сосын рад.-мен
анықталған, қазір Грей-мен өлшейді. Бірінші дәрежелі сәуле ауруында – 1-
2Грей (100-200 рентген). Аурудың білінуі 4 аптадан кейін байқалады. Екінші
дәрежелі сәуле ауруында – 2-4Грей (200-400 рентген), ауру 1-2 тәулікте
байқалады. Үшінші дәрежелі сәулелену – 4-6Грей (400-600 рентген), ауру 7-10
күнде байқалады. Төртінші дәрежелі сәулелену 6 Грейден жоғары (смертельная
доза).
Сәулеленудің биологиялық ағзаға әсері
Иондық сәулелердің тірі ағзаға әсерін арнайы ғылым – радиобиология
зерттейді. Бұл ғылымның саласы физикаға сүйенеді, сонымен бірге генетика,
биология, медицина, цитология және биофизика, биохимия, ядролық физика,
физиология, радиациялық химия, имуннология және басқа ғылымдарға зерттеп
баяндайды.
Ғалымдар иондық сәулелердің (рентген сәулелері, гамма сәулелер, альфа
бөлшектердің ағыны, β-бөлшектері, нейтрондар, прлотондар т.б.) биологиялық
ағзаларға әсерін зерттейді. Ағзалардың радиациялық сезгіштігі, доза
мөлшері, өсімдіктер мен жануарларда туғызатын түрлі өзгерістері, олардың
қабылдау себептері, иондық сәуленің әсерінен тірі жасушада болатын бастапқы
үрдістері зерттеледі.
Иондық сәулелердің ағзаға тигізетін әсерінің шешуші мәні оның дозасына және
қуатына байланысты. Иондау әсері ағзада өте күрделі үрдіс өтуден басталады.
Нерв жүйесінің күйі, зат алмасу, жасушалардың бөлінуі, тұқым қуалайтын
себептерінің өзгеруі, тірі ағзаның үдетілген түрдегі сәулеленуі сәуле
ауруын туғызады. Сәуле ауруы дегеніміз – ағзаға α, β, γ сәулелері мен
жылдам нейтрондардың щоғымен, сонымен қатар радиоактивті заттардың ағзаға
түсуімен (ішкі сәулелену) туындайтын ауру түрлері жатады. Бұл жағдайда
бірінші кезекте қан жасайтын мүшелер, ішкі секреция бездері, сілекейлі
қабықшалар зақымданады. Сәуле ауруын хроникалық және өткір деп екіге
бөледі.
Өткір түрі ағзаның бірінші реттік дозаны алуынан немесе ағзаның ішінен
радиоактивті заттардың көп мөлшерінің түсуінен болады. Әр адамда бірдей
дозамен сәулелену адам ағзасының ауруға төтеп беру қызметіне байланысты.
Сәулеленудің хроникалық түрі – сәуленің үздіксіз және ұзақ уақыт бойы
ағзадан дозаларды қабылдауының нәтижесінде пайда болады. Радиациялық
сәулелену нәтижесі кейде пайдалы, өсімдіктердің өсуін жылдамдатады.
Өте үлкен сәулелердің әсерінен митоз фазасында да жасушалар өз тіршілігін
жояды. Бұл жасушалар жойылуының екінші түрі. Мұндай жағдайда жасушалар
сәулелену әсері түсісімен тіршілігін жояды немесе ол одан соң тез арада
байқалады.
Сәулеленген ағзаның тіршілігін сақтауда немесе онда негізгі радиоактивтік
синдром бола алатын, өздігінен жылдам және көптеп жаңарып отыратын екі жүйе
бар. Олар қанның құрамы түзетін жүйе және қарын-ішек жүйесі.
Организм молекулаларының қышқылдануы және бүлінуі. Иондық сәуленің
организмге алғашқы әсерлері. Сәулеленуден жасушада болатын морфологиялық
өзгерістер. Тіршіліктің пайда болуының алғашқы кезеңіндегі сәулеленудің
маңызы.
Тіршілік пайда болмас бұрын Жер үстіндегі атмосферада түрлі құбылыстар
өтіп, жай қарапайым заттар күрделене бастаған, яғни жөнделу құбылыстары
басым болған. Жердің даму тарихының алғашқы кезеңіндегі атмосфера сутегі,
оттегі, көміртегі және азоттан құралған. Соған байланысты онда мынадай
молекулалар болған:
Н О=С=О Н Н Н
Н - О көмірқышқыл Н-С-Н Н N-Н
су газ Н сутегі Н
метан аммиак
Күннің күлгін сәулелерінің, ғарыштық сәулелердің, радиоактивтік
миенралдардың, атмосфераның қозғалысқа келу әсерінен электрлік құбылыстар
жиі болып тұрған. Осылардың әсерінен С-Н, Н-О, Н-N, Н-Н байланыстары
үзілген және энергияға бай ортақ аралық заттар түзілген.
Заттар өзара әрекеттенуінен тұрақты молекулалар құралған:
Н-С О Н
синил Н-С-ОН Н-С=О
қышқылы құмырсқа қышқылы Формальдегид
Н О
НО-СН2-С=О СН3-С-ОН
Гликал альдегиді Сірке қыщқылы
Жоғарғы энергия квантының әсерінен органикалық қосылыстар молекуласы
күрделі түрге айналған. Энергияның үлкен мөлшерінің одан әрі қарай әсер ете
беруі анағұрлым күрделі молекулалардың пайда болуына әкеліп жеткізген.
Мысалы, амин қышқылдары:
О О C O
H2N-CH2-C-OH CH3-CH-C-OH HO-C-CH2-CH-C-OH
Глицин NH2 NH2
Аланин Аспарагин қышқылы
Органикалық молекулалардың көбейіп топтасуы түрлі құбылыстардың болуына
себеп жасап, полисахаридтердің, ДНҚ, белоктардың және т.б. пайда болуына
жеткізді. Бұлар өмірдің негізгі сипаттамасы – энергия және информация
қасиетін тасымалдайтын құралдар.
Органикалық молекулалардың абиогендік түзілуіне және өмірдің пайда болуында
ядролық энергия маңызды роль атқарған. Зертханалық тәжірибелерде ерекше
жағдай жасағанда (әр түрлі үлкен мөлшердегі энергия, иондық сәулелену,
электр зарядтары әсерінен) органикалық молекулалардың аса
қарапайым заттардан пайда болатынын А.И.Опарин және т.б. оқымыстылар
көрсеткен. Мысалы, амин қышқылдары, нуклеотидтер, уш фосфорлы аденозин
қышқылы (АТФ) және т.б. тәжірибеде алынған.
Сәулеленудің генетикалық әсері. Сәулелену ағзаның генетикалық жағдайына
пайдалы және зиянды әсерін тигізеді.
Пайдалы әсері. Сәулеленуді биологиялық заттарға қолданғандағы негізгі
мақсат – жаңа қасиеті бар тірі организмдердің түрін шығарып, оларды
сұрыптау және оның неғұрлым пайдалысын таңдау.
- Рентген және күлгін сәулелер, химиялық заттар әсері арқылы антибиотик
түзетін саңырауқұлақтардың табиғи қасиетін өзгерту үшін зерттеулер жүргізу.
- Тіршілік ету жағдайында антибиотиктер және В12 дәруменін түзетін
микроорганизмдердің жоғарғы активті штамптарын шығару және т.б.
- Сәулелену әсерінен пайда болған тұқым қуалау қасиетін жібек құрттарының
өнімін, сапасын арттыру үшін сақтап, өндірісте кең пайдалану.
- Жануарлар мен өсімдіктер тұқымын жақсартуда және өнімін өсіруде сәулелену
қолданылады (радиациялық селекция әдісі).
Адам өміріне қажет маңызды ферменттер, органикалық қышқылдарды
саңырауқұлақтарды және микробтарды сәулелендіру нәтижесінде алады (генетика
және радиобиология бірлескен радиациялық генетика ғылымы саласы адамның
практикалық іс- әрекетінде талай пайдалы табыстарға жеткізуде).
Зиянды әсері. Табиғи сәулелену, кейбір химиялық құрылымдар және сыртқы
ортаның температурасы тұқым қуалау қасиетінің құрылымына әсер ету
нәтижесінде ұрпақтарға таралатын табиғи мутацияға келтіреді.
- Табиғи сәулелену (ғарыштық сәулелер және жер минералдарының сәулеленуі)
ядролық сынақпен қатар келгенде тіршілікте үлкен қатерлі жағдай туғызады.
Жер үстіндегі тіршілікті жойып жібереді.
- Табиғи сәулелену, кейбір химиялық құрылымдар, сыртқы ортаның
температурасы және ядролық сынақ әсерінен өмір сүру ортасына қарай
ұрпақтарда 500-ден астам түрлі аурулар пайда болғаны анықталды. Солардың
ішінде, мысалы, ергежейлілік, «гемофилия»(түстерді ажырата алмау),
заттардың алмасуынан болатын ауру түрлері, ұрпақтардың дене физикалық және
ой еңбегіне, сонымен қатар тіршілік ету қабілеті әлсірейді, өмір сүру
мерзімі қысқарады және т.б.
- Иондық сәулелену немесе химиялық заттар әсерінен болған мутация
рецессивтілік сипатталады, бірақ адамда доминантты мутация кездеседі және
ол тым жақын уақытта ұрпақтарда байқалады.
Шынайы және жалған қайтымдылық. Ұлпа мен жасушаның радиоәсерді
сезгіштігі, сәулелену әсері факторына әр түрлі ағзалардың сезімталдығы.
Табиғатта радиосезімталдық өте кең диапазонды. Өте төмен радиосезімталдық
бактерияларда байқалады. Осыдан ондаған жылдар бұрын Сахарада Франция атом
бомбасын жарғанда бүкіл тірі жәндіктер, жануарлар арасында сарышаян
радиациямен әсерленбеген. Сарышаяндар гамма-сәулелерінің 100 мың рентген
күші бар осы орталықта аман-сау тіршілігін сақтап, өмір сүре берген. Ал
адамдарға радиацияның 700 рентген дозасы қатерлі. Неліктен сарышаяндардың
радиосезімталдығының жоғы туралы жаңалық құпия, ол зерттелетін мәселелердің
бірі екеніне оқымыстылар көңіл бөлуде. Бұл мәселені зерттеп, шешу адамдарды
радиациялық қауіптің әсерінен сақтау үшін көмектесетін жаңа
заттар жасап шығаруға мүмкіндік берер еді.
Ағзаның радиосезімталдығы негізінен табиғаттың екі жағдайына байланысты –
сыртқы ортаның температурасы және табиғаттағы оттегінің концентрациясы.
Мысалы: бақаның денесінде радионуклидтердің жинақталып, көбеюі сыртқы
температурасының жоғарылауына сай болады. Өсімдіктер радионуклидтерді
өздерінің жапырақтары және тамырлар жүйесі арқылы жинайды. Радиоактивтік
заттардың ыдырауынан пайда болған заттарды топырақтан өсімдіктердің сіңіруі
топырақтың қасиеттеріне – механикалық және минералдық құрамына, химиялық
қасиеттеріне, гумус заттарының және т.б. байланысты.
Суда тіршілік ететін жануарлар ағзасында радионуклидтердің мөлшері судың
құрамындағы мөлшеріне қарағанда жүздеген және мыңдаған есе асып түседі.
Жануарлар иондық сәулеленуді сезе ме және одан сақтана ала ма? – деген
сұраққа оқымыстылар көп көңіл бөліп, зерттеулер жүргізген. Зертханалық
тәжірибелерде сүтқоректілер иондық радиациясы бар заттың тұрған жерін
анықтай алған. Тышқандарды арнайы камерада аппараттың шуы кезінде ұйықтауға
әдет етіп үйреткен. Рентген аппаратының сәулелерін тышқандар жатқан жаққа
қарай жібергенде бірнеше секунд ішінде олар ояна бастаған. Рентген
аппаратының сәулелерін тышқандар жаққа жібермегенде, олар оянбаған. Көзі
көрмейтін, соқыр жануарлар да осылайша әсерленген. Сонымен, әр түрге
жататын тірі жәндіктер және жануарлар тіршілігінің жойылуы сәулелену
мөлшерінің деңгейіне байланысты. Бактериялардың және қкрапайым
жәндіктердің иондық сәулелену әсеріне сезімталдығы төмен. Гүлдердің иондық
сәулелену әсеріне сезімталдығы төмен, саңырауқұлақтардың сәулеленуге
сезімталдығы өте жоғары. Көпшілік өсімдіктердің иондық сәулелену әсеріне
сезімталдығы жоғары. Сондай-ақ сүтқоректілердің де иондық сәулелену әсеріне
сезімталдығы өте жоғары.

Микромодуль 4- Радиациялық бақылау және радиоактивті қалдықтар

Дәріс 9. Радиациялық өлшеу құралдары

1. Гигиеналық практикада қолданылатын иондық сәулелердің түрлері.
2. Стандартты радиометрлер көмегімен препараттардың белсенділігін өлшеу
3. «Плато» есептегішінің есептік сипаттамасын табу
4. Су қоймалары суларының, ауа, топырақ және азық-түлік тағамдарының
5. радиоактивтілігін зерттеу әдістері
6. Радиохимиялық зерттеу әдістері

Гигиеналық практикада қолданылатын иондық сәулелердің түрлері.
Ауадағы жарылыстар ең қауіпті жарылыс. Радиоактивті материалдардың кейбір
бөліктері жарылыс болған жерге жақын аймаққа таралады, қандай-да бір бөлігі
трофосферада (атмосфераның ең төменгі қабатында) таралады, сосын жел
әсерінен үлкен қашықтыққа географиялық ендікті сақтай отырып орын ауыстыра
бастайды. Ауада шамамен бір ай таралып, осы орын ауыстыру нәтижесінде
біртіндеп жерге түсе бастайды. Бірақ радиоактивтік материалдардың көп
бөлігі стратоспераға атмосфераның 10-50км биіктікте жатқан келесі қабатына
өтіп кетеді. Онда көптеген айлар бойы сақталып, содан
кейін баяу төмендей бастайды және жер шарының жоғарғы бетінің бәріне
таралады.
Атомдық-электрондық станциялар қоныстардың сәулеленуіне аз ғана үлес
қосады. Ядролық құрылғылар дұрыс жұмыс істеген жағдайда радиоактивтік
материалдардың ауаға шығуы өте аз болады.
Радиоактивтік элементтердіің қалдықтары мекен жайларға түседі, әрі
фосфорлық органикалық уландырғыш заттар бірге түседі. Оларды көзбен көре
алмаймыз. Олардың әсерін адам баласы кейін байқайды. Оларды байқау үшін әр
түрлі аспаптар жасалған. Аспаптың жәрдемімен адамдардың, жануарлардың,
өсімдіктердің қанша доза алғанын өлшеуге болады. Ол аспаптың жұмыс істеу
принципі физикалық және химиялық заңдарға негізделген.
Дозаны өлшейтін аспапты дозиметр деп атайды. Олар екі түрлі болады. Қалтаға
салып жүретін – КИД (контрольное измерение дозы) – дозаны өлшейтін бақылау.
Оларды өлшеу кездерінде фотоға түсіргенде қарайған мөлшеріне қарай дозасын
өлшей (біле) аламыз.
Радиациялық бақылау және адамдарды сәулелендіруді басқару аспаптарын дұрыс
пайдалану үшін және өлшеудің қажетті дәлдігін алу үшін олар тіркейтін
иондық сәулелердің сипаттамасын, сондай-ақ сол аспаптардың жұмыс істеу
принциптерін білу керек.
Дозиметриялық аспаптар жұмысы сәулелердің өзі таралатын орта заттарын
иондай алу қасиетіне негізделген. Өз кезегінде иондалу заттағы кейбір
физикалық және химиялық өзгерістердің себебі болып табылады. Оларды табуға
және өлшеуге болады. Мұндай өзгерістерге жататындар: электроөтімділіктің
артуы (газ, сұйық, қатты материалдардың); люминесценция (жарқырау); жарыққа
сезімтал материалдардың (фотопленкалардың) жарқырауы; кейбір химиялық
ерітінділердің түр-түсінің өзгеруі.
Иондық сәуле әсер ететін ортада байқалып, тіркелетін физика-химиялық
құбылыс табиғатына қарай иондық сәулелерді анықтау және өлшеу әдістерінің
иондық, химиялық, сцинтилляциялық, фотографиялық және т.б. түрлері
ажыратылады.
Иондық әдіс молекулалардың иондалуына негізделген. Иондалу ортада (газды
көлемде) иондық сәулелер әсерінен болады. Ортаның электроөткізгіштігі
артады. Оны арнайы электрлі-техникалық құралдармен анықтайды. ДП-5А (ДП-
5Б), ДП-3Б, ДП-22В және ИД-1 сияқты аспаптардың жұмыс істеу принципі иодық
әдіске негізделген.
Иондық әдіс негізінде жұмыс істейтін аспаптардың құрылғылары бірдей және
құрамына: қабылдаушы құрылғылар (иондалу камерасы), электрлік схема
(иондалу тогы күшейткіші), тіркеуші ұрылғы (микроамперметр), қуаттандыру
көздері (құрғақ элементтер) енеді.
Химиялық әдіс кейбір заттар молекулаларының иондық сәулелер әсерінен жаңа
химиялық қосылыстар түзе отырып, бөліне алу қасиеттеріне негізделген.
Мысалы: суда хлороформ сәулелендіру кезінде хлорсутектік қышқыл түзіп,
хлороформаға қосылған бояғыш әсерінен түстік реакция береді. Түстің
қанықтығына байланысты сәулелендіру дозасын (жұтылған энергияны) бағалайды.
ДП-70 және ДП-70М химиялық дозиметрлері осы принципке негізделген.
Сцинтилляциялық әдіс кейбір заттардың (цинк сульфиді, натрий иодиді) иондық
сәулелер әсерінен жарқырауына негізделген. Жарқырау саны сәулелену дозасы
қуатына пропорционал және арнайы аспап – фотоэлектрондық көбейткіштер
көмегімен тіркеледі.
Фотографиялық әдіс иондық сәулелер әсері кезінде фотоэмульцияда болатын
күміс бромиді молекулаларының күміс пен бромға бөліне алу қасиетіне
негізделген. Фотопленканың қараюын туғызатын күмістің майда кристалдары
түзіледі. Қараю тығыздығы сәуле энергиясы жұтылуына пропорционал. Қараю
тығыздығын эталонмен салыстырып, пленкамен алынған сәулелену дозасын
(экспозициялық немесе жұтылған) анықтайды.
Стандартты радиометрлер көмегімен препараттардың белсенділігін өлшеу.
Радиометрлердің қабылдағыш бөлімінде газбен толтырылған Гейгер-Мюллер
есептегіші болуы мүмкін немесе сцинтилляциондық газразрядтық қондырғы
қойылады. Газразрядтық есептегіштер қорғасыннан жасалған үйшіктердің ішіне
жайғастырылады. Ондағы мақсат қондырғылардағы реңктің мәнін азайту.
Есептегіш аспаптардың импульстерін есептеу үшін қайта есептегіш аспаптар
қолданылады. Бұл аспаптардың әрқайсысының өзінше ерекшеліктері бар. Оларды
белгілі жағдайда ғана қолдануға болады. Осы аспаптардың негізгі
сипаттамаларының қысқаша мәнін келтіреміз:
1) В-2 түріндегі қондырғының бинарлық қайта есептегіші.
Бұл импульстерді тіркеу үшін газразрядты және сцинтилляциондық есептегішті
қалыпты жағдайда иондық сәулелердің әсерінен кейін қолдануға болады. Қайта
есептеу коэффициентері 1:1, 1:4, 1:16, 1:64. Есептеудің ең жоғарғы
жылдамдығы 6400 имп/с. Сезгіштігі – Вольтпен (0,4-2, 2-100 оң; 0,4-100
теріс). Рұқсат етілген уақыт 50мкс.
2) Толқын түріндегі қайта есептегіш қондырғы.
Қалыпты жағдайдағы сцинтилляциондық және газразрядтағыш есептегіштер
көмегімен иондық сәулелердің әсерінен кейін импульстерді тіркеуге және
өлшеуге арналған. Ең үлкен жылдамдық 80000 имп/с. Жалпы есептеу көлемі 1млн
имп. Рұқсат етілген уақыты 5мкс.
3) ДП-100 түріндегі декадты-есептегіш қондырғы.
Бұл аспап стационарлық түрде және далада газразрядты және иондық
сәулелердің әсерінен кейін импульстерді өлшеуге және тіркеуге арналған, ең
жоғарғы жылдамдығы 5000 имп/с. Жалпы өлшеу сыйымдылығы 100000 имп. Жиілігі
17-18Гц дейін болғандағы күшейтуі 3q вибрациялық тербелістерге шыдамды.
Бірақ жаңбыр астында өлшем жасауға қолайсыз.
4) ПП-8 түріндегі радиометр.
Қалыпты жағдайда кез келген датчикпен жұмыс істей алатын, иондық сәулелену
әсерінен кейін импульсті тіркеуге және өлшеуге арналған. Өлшеудің ең үлкен
жылдамдығы 100000 имп/с. Екілік импульс бойынша рұқсат етілген уақыты
10мкс. Сыйымдылығы 10млн имп. Декатрондық және иондық лампалар бойынша
есепті көрсетеді. Өлшеу мен өлшеу арасындағы уақытты электрондық секундомер
көрсетеді. Аспаптың бас жағын өзгертіп α, β, γ-сәулеленуді өлшеуге болады.
5) В-3 түріндегі радиометр.
Иондық сәулелердің өзгеруінен төмен вольтті газдық есептегіштердің
импульстерін өлшеуге арналған. Кейбір жағдайда жоғары кернеулі көздердің
кейбір бөліктерін өзгертіп, оны жоғарғы вольтті есептегіш ретінде қолдануға
болады. Есептеу жылдамдығы периодты және 15кГц-ке дейін өлшенеді. Есептеу
сыйымдылығы 1 млн имп.
6) ПП-12 түріндегі есептегіш аспап.
Периодтық импульстерді, сонымен бірге уақыт бойынша кездейсоқ (статикалы)
таралған импульстерді, иондық сәулелердің өзгерген мәнін өлшеуге және
тіркеуге арналған аспап. Ең үлкен жылдамдығы 750 имп/с. Рұқсат етілген
уақыты 1,5мкс. Аспапқа электрондық есептегіш орнатылған, ол 4000с дейін
өлшей алады (400-4 млн. имп).
7) УМФ-1500 түріндегі β активтілікті өлшеуге арналған кіші фонды құрылғы.
Сұйықтықтар мен шашыранды қатты денелердің (40 ыдырау/мин көрсететін
стронций-90 және итрий-90) радиоактивтілігін өлшеуге арналған жылжымайтын
аспап. Аспап дәлдігі минутына 1имп. Жылдамдығы 3000имп. Қайта есептеу
құрылғысы ретінде В-3 құрылғысы комплектісінен ПС-20 аспабы қолданылады.
«Плато» есептегішінің есептік сипаттамасын табу
Әрбір қайтадан қолданылатын газразрядты есептегіш үшін жұмыс істеу кернеуін
табу керек. Осы мақсатта оның «платосын» табады. Есептегіш аспап платасы
енінің иілгіштігі 150в кем емес, оның ішінде 100в-ке 10%-тен артық болмаса
жұмысқа жарамды деп танылады.
«Плато» табу үшін келесі жұмыстар атқарылады:
1. Құрылғыны бақылауға алғаннан кейін тәжірибелік есептегіш астына
активтілігі шамамен 0,2 мккюри болатын β-сәуле көзі қойылады.
2. «Бастау» тумблерін қосады.
3. Неондық лампалар кезектесе жанып және сөне бастағанша кернеуді баяу
ұлғайта бастайды. Осы есептеу басы болады. Вольтметрдің көрсеткіштерін
жазып алады.
4. «Бастау» тумблерін өшіреді, «өшіру» тумблерін басып механикалық
есептегішті нольге келтіреді.
5. Есептегіштегі кернеуді 50в-қа ұлғайтады.
6. «Бастау» тумблері мен секундомерді бір уақытта қосып импльстер санын
және берілген кернеудегі минутына болатын есептеу жылдамдығын өлшейді.
7. Тағы да «Өшіру» батырмасын басып есептегіш шкалаларыннольге келтіреді
де кернеуді 5в-қа арттырады.
8. 4 минут бойы тағы өлшеу жүргізіледі және минутына болатын импультер
санын жазып алады.
9. Мұндай есептеулер импульстер саны кенет өсіп кететін жағдайға дейін
жүргізіледі. Содан соң берілген есептегіштің «платосы» басының1/3 бөлігіне
сәйкес келетін оптимальдік жұмыс жасау кернеуін таңдап алатын есептеу
сипаттамасы қисығын тұрғызады.
Су қоймалары суларының, ауа, топырақ және азық-түлік тағамдарының
радиоактивтілігін зерттеу әдістері.
Суқоймалар cуының радиоактивтілігін зерттеу әдістері
Ашық және жабық суқоймалары суына радиактивтік заттар топырақтан, ауа
арқылы, сонымен қатар радиактивті заттары бар қоқыстар арқылы түсуі мүмкін
Гигиеналық көзқарас тұрғысынан алғанда суда болатын радиактивтілік заттар
табиғи және жасанды болып бөлінеді. Табиғи радиоактивтілік заттар суда
уран, радий, торий, радон және т.б. К40 тұздары түрінде болады. Жасанды
радиоактивті заттар негізінен Sr90+Y90, сонымен қатар Сs137 және басқа да
өндіріс орындарынан суға түсетін әр түрлі изотоптардан тұрады.
Көптеген радиоактивтік изотоптар, соның ішінде Ra226, Sr90 және т.б.
изотоптар суда тіршілік ететін өсімдік және жануар ағзаларында жинала
алатындығын атап өткен жөн. Сондықтан ашық суқоймалар суы үлгісін зерттеу
міндетті түрде су өсімдіктерінің және жануарларының активтілігін зерттеумен
ұласады.
Өлшеудің сипаттамасы алға қойылған тапсырмаға және судың болжамдық
активтілігіне байланысты. Судағы радиоактивті заттардың құрамын өлшеу үшін
жүргізілетін әрекеттер:
1) Су көзін санитарлы-топографиялық тексеру;
2) Радиометриялық өлшеулер;
3) Су, планктон және бентос үлгілерін алу;
4) Алынған үлгілердің зертханадағы радиометриялық және радиохимиялық
зерттеулері.
Су көздерінің санитарлы-топографиялық тексерулері санитарлық жазбалар
картасы бойынша және су көзінің радиоактивтік заттармен ластану жағдайларын
анықтау мақсатында жүргізіледі. Сонымен қатар аймақтың гидрогеологиялық,
топографиялық ерекшеліктерін, ластанудың потенциалдық көздері сипатын, су
үлгісі алынған пункттен ластану аймағына дейінгі арақашықтық және т.б.
ескерген жөн. Аймақтың жағалық бөлігі, су тұрып қалған бөліктері
радиометриялық тексеруге алынады. Су қоймасының (өзеннің) сызықтық
бөліктерінің радиоактивтілігін өлшеу бөлек бөліктер мен қатарлардың
ластануы жөніндегі түсінік беруі мүмкін. Радиометриялық
зерттеулер кезінде дозиметрлер қолданылады («Сенеж», «Луч»).
Радиометриялықөлшеулер бірден бағдарлық өлшемдер ғана бере алады, бірақ бұл
ақпараттар өте пайдалы. Себебі ол арқылы ластану деңгейі мен таралуы
жөнінде көзқарас қалыптастыруға болады. Санитарлы-топографиялық зерттеу мен
радиометриялық өлшеулер негізінде аймақта үлгі алу пункттерін белгілейді.
Үлгілерді алу
Ластану көзі болған жағдайда үлгілерді келесі тәсіл бойынша алады: ағын
суларынан (басқарылу пункті) жоғары, ағыс бойынша төмен орналасқан әр түрлі
қашықтықтардан (0,25-0,5-1км). Әрбір пунктте үлгілерді әр түрлі нүктелерден
(жағажай, орта тұсынан), әдетте 0,5м тереңдіктен алады. Ағын судың түсу
және жинау аймағында жартылай тәуліктік үлгілер алынады, ал керек жағдайда
динамикалық бақылау ұйымдастырылады. Үлгіні алу барысында суды
лайландырудың қажеті жоқ. Сонымен қатар су үлгісімен бірге балдырлар және
су организмдері қосылмауын қадағалау қажет.
Радиометриялық зерттеулер үшін 0,5-1л су алынса, радиохимиялық анализ үшін
5л-ден кем емес су алынуы қажет. Үлгілерді таза жуылған бутылкаларға алады.
Бутылка шынысымен радиоактивтік заттардың адсорбциясын алдын алу мақсатында
алынған үлгі суды төменгі қышқылдық реакция жүруі үшін тұз қышқылымен
қышқылдандырады. Бір уақытта планктон, бентостың үлгілерін алады. Планктон
үлгісін арнайы тормен жинаса, бентосты пышақтың көмегімен қыру арқылы
жинайды. Балықты әдеткі әдіспен аулап алады. Алынған үлгілерді формалиннің
4- 5л-дық ерітіндісінде консервілейді.
Үлгілерді алу уақыты тура есептелінеді. Бұл судың шынайы активтілігін,
әсіресе оның құрамында аз өмір сүретін радиоактивтік элементтер болған
жағдайда өте маңызды.
Алынған үлгілердің ортақ активтілігін анықтау
Зертханаға жеткізілген су үлгісінен 0,5л алып, оны таза, алдын ала өлшенген
фарфор кеселерге үлестермен құяды және құрғақ қалдық қалғанша су буы
моншасында буландырады. Қалдықты 2 сағат бойы 105° температуралы құрғатқыш
шкафта тұрақты салмақ алғанша кептіреді. Кесенің салмағын тағы да өлшейді
және салмақтардың айырмасы бойынша 1л суға келетін құрғақ қалдық мөлшерін
есептейді. Содан кейін құрғақ қалдықты сол кеседе аздап үйкейді және одан
аналитикалық таразыда өлшейді, оның нысанадағы қалыңдығы 5-8мг/см2 аспауы
шарт (жұқа қабаттағы активтілікті анықтау).
Егер суды буландырғаннан кейін алынған құрғақ қалдық айтарлықтай көп болса
және нысанаға 3г-нан аз емес құрғақ қалдық алатын болсақ, онда активтілікті
қалың қабаттық әдіс бойынша анықтайды. Бұл аналитикалық таразымен өлшем
жүргізуді талап етпейді.
Су құрамында 10-7кюри/л және одан да жоғары радиоактивтік заттар
концентрациясы болған жағдайда активтілік зерттелетін судың (1,0-2,0мл)
тура
анықталынған көлемінде анықталады. Судың бұл көлемін нысанаға қойып
инфрақызыл сәуле астында құрғатады және есептегіш құрылғымен өлшейді.
Алынған нәтижелер бойынша судың активтілігі кюри/л-мен есептелінеді.
Зертханаға жеткізілген фито-, зоопланктон және балықтан салмағы 10 г-нан
болатын үлгілер алынады. Алынған үлгілерді ұсақтап кептіргіш шкафта 105С
температурада кептіреді, содан соң муфельді пеште 400С температурада күлге
айналдырады, эксикалаторда суытып, күл салмағын анықтау үшін өлшем
жүргізеді. Алынған күл мөлшеріне қарай ныманаға жұқа немесе қалың қабатпен
жағып, құрылғыда активтіоік өлшемін жүргізеді. Ары қарай үлгілердің
активтілігі кюри/кг-мен есептелінеді. Берілген суқойманың табиғи
радиоактивтік фоны көрсеткіштерінен табылған өлшемдер артық болса және
ластану қандай изотоптардан болғаны анық болса, онда судың (-активтілігі
жинағының радиометриялық анықтау нәтижесінің практикалық мағынасы болады.
Әдетте судың табиғи радиоактивтілігі 5·10-11 кюри/л-ден аспайды. Бұдан
басқа
жағдайлардың барлығында судағы изотоптардың сәйкестілігін тексеру қажет.
Судың айтарлықтай активтілігі болған жағдайда сәйкестікті тексеру физикалық
әдістермен жүргізіледі, ал аз мөлшердегі активтілікте – жоғары
радиотоксикалылығы бар изотоптар (Sr90+Y90, Cs137 және т.б.) бар-жоғын
анықтау үшін радиохимиялық анализ жүргіледі.
Берілген су көзін пайдалану мүмкіндігі жөніндегі қорытынды санитарлы-
топографиялық тексеру материалдары жиынтығы бағасы негізінде судың
радиометриялық және радиохимиялық зерттеулері және мүмкін жинақталу
коэффициенттерін ескергендегі су қоймасының биомассасы негізінде беріледі.
Радиохимиялық зерттеу әдістері
Судың, ауаның, азық-түлік өнімдерінің және топырақтың радиоактивтілігін
зерттеу тек қана берілген обьектінің ортақ активтілігін өлшеуді ғана емес,
изотоптық құрамын зерттеуді дн қамтуы керек. Бұл сыртқы ортадағы
радиоактивтік изотоптардың әр түрлі радиотоксикалылығы болуымен байланысты.
Сондықтан бірдей деңгейлі активтілігі бар, бірақ әр түрлі токсикалылығы бар
изотоптар болса, онда олар әр түрлі қауіп төндіреді.
Мысалы, суқойма суларында 8·10-10 кг/л-ге тең Na24 концентрациясы осы
изотоптың шекті рұқсат етілген концентрациясынан (ПДК) 10 есе кіші болады.
Осындай активтілік Sr90 үшін шекті рұқсат етілген концентрациядан (ПДК) 20
есе артық болады және мүмкін емес деп танылуы шарт.
Радиоактивтік заттар қоспасының изотоптық құрамын және бөлек
компоненттердің сандық сипаттамасын анықтау мақсатында гигиеналық
практикада радиохимиялық әдістер қолданылады. Бұл әдістердің мәні әр түрлі
элементтердің изотоптарын қоспадан химиялық бөліп алып, олардың
активтілігін анықтауда. Әдетте радиоактивтік элементтер қоспасын бөлу
ерітінділерде жүргізіледі. Сондықтан зерттеуге арналған үлгілерді әр түрлі
әдіспен ерітіндіге айналдырады. Алынатын ерітінділерде радиоактивтік
элементтер өте аз мөлшерде болатынын атап өткен жөн. Олардың еру шегінен
асу мүмкіндігі жоқтығынан және сыйымдылық қабырғасындағы радиоактивтік
элементтер адсорбциясы себебінен радиоактивті элементтерді әдеттегі қоршау
әдісімен бөліп алу мүмкін емес. Ерітінділердегі изотоптарды бөліп алу үшін
келесі әдістерге жүгінеді:
1) Изотоп тасымалдаушымен қоршау, бұл жағдайда ерітіндіге сол радиоактивтік
заттың тұрақты изотобын енгізеді;
2) Изоморфты қоршау – ерітіндіге радиоактивтік затпен химиялық қасиеті
жағынан сәйкес изотоп енгізіледі;
3) Изотоп тасымалдаушымен әсер ету (мысалы, осылай І131-ді анықтайды).
4) Изотоп тасымалдаушымен экстрагирлеу;
5) Хроматография.
Радиоактивтік изотоптың толық бөлінуін бақылау зерттелетін ерітіндіге
екінші
ретті қосылған тасымалдаушыны қоршау арқылы (бұл жағдайда екінші реттік
қоршау активтілігі жоқ болуы керек) немесе зерттелетін ерітіндіге кейіннен
толық қоршауға алынуы анықталатын тасымалдаушының тура мөлшерін қосу арқылы
жүзеге асырады. Тасымалдаушының қоршалу пайызы радиоактивтік изотоп қоршауы
пайызына тең болады. Радиохимиялық сандық анализ жүргізуге кіріспес бұрын
зерттелетін материалдың мүмкін изотоптық құрамымен танысқан жөн. Егер
анализ жүргізілетін материал құрамынан қандай да бір радиоизотоп тапса
немесе бір бірінен β-бөлшектердің максималь
энергиясы немесе жартылай шашырау периоды өзгеше болған жағдайда
радиохимиялық анализдің қажеті жоқ, физикалық әдістермен сәйкестікті
тексеру жеткілікті. Сыртқы ортаның ластанған объектілерінде Sr90, Cs137
және Pu239 жоғары токсикалық изотоптарын анықтау ерекше гигиеналық мәнге
ие. Кей жағдайларда I131-ді анықтау жүргізіледі.

Микромодуль 4- Радиациялық бақылау және радиоактивті қалдықтар
Дәріс 10. Радиологиялық бақылау

Микромодуль 4- Радиациялық бақылау және радиоактивті қалдықтар
Дәріс 11. Радиоактивті қалдықтар

2. ПРАКТИКАЛЫҚ-семинар сабақтарының жоспары

3. СТУДЕНТТІҢ ӨЗДІК ЖҰМЫСЫ

1. Студенттің өздік жұмысын ұйымдастыру жөніндегі әдістемелік ұсынымдар:
Студенттің өздік жұмыстары төменде көрсетілген тақырыптар бойынша 5-7
бет көлеміндегі реферат түрінде жазылады.

Студенттің өздік жұмысының тақырыптары:
1. Атом энергиясын бейбітшілік мақсатта қолдану туралы халықаралық
конвенциялар мен келісімдер
2. Радионуклидтердің жартылай ыдырау периоды
3. Қазақстанның табиғи фонының сипаттамасы
4. Радиацияның биологиялық әсері

Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.

Ақпарат

Қосымша

Email: info@stud.kz

Іздеу
Файл қосу
Презентациялар
Тегін
Кабинет
Баланс
Таңдаулы жұмыстар
Cатып алған жұмыстарыңыз
Менің файлдарым
Презентацияларым
Сатылым статистикасы