Радиоактивные изотопы и их применение

Количество излучения, поглощающегося в единице массы вещества, или точнее энергия излучения, поглощающаяся в единице массы вещества, называется дозой ионизирующего излучения. Дозы выражают в единицах, которые называют рентгенами. Рентген — это такая доза рентгеновских или гамма-лучей, которая, проходя сквозь слой воздуха при температуре 0° и давлении 760 миллиметров ртутного столба, создает в 1 куб. сантиметре воздуха 2 миллиарда пар ионов (1 электростатическую единицу положительных и столько же отрицательных ионов). На образование одной пары ионов затрачивается 33 электронвольта энергии, следовательно, поглощение энергии в 1 куб. сантиметре воздуха равно 0,11 эрга.

Для характеристики количества энергии, поглощаемой тканями тела человека, употребляют так называемый масс-рентген, т. е. количество энергии, поглощаемой 1 граммом ткани. Это количество энергии равно тому, которое поглощается 1 граммом воздуха, так как воздух имеет средний атомный вес такой же, как и ткани тела человека. Плотность тканей тела человека приблизительно в 770 раз больше плотности воздуха при 0° и 760-миллиметрах давления ртутного столба. Поэтому при поглощении в теле потока излучения, соответствующего в воздухе 1 рентгену, выделяется энергия, равная 83,8 эрга.

Если происходит поглощение другого вида ионизирующего излучения, например альфа- или бета-лучей, то их доза измеряется в физических эквивалентах рентгена. Физический эквивалент рентгена — это такое количество ионизирующего корпускулярного (состоящего из частиц) излучения, которое соответствует поглощению в 1 грамме воздуха энергии, равной 83,8 эрга.

Доза прямо пропорциональна количеству излучающего вещества и времени действия излучения.

Количество, или активность, радиоактивных изотопов измеряют в единицах, называемых кюри. Кюри — это такое количество радиоактивного изотопа, в котором происходит 37 миллиардов распадов ядер атомов в секунду. Такое количество распадов происходит, например, в одном грамме радия 226, период полураспада которого равен 1590 лет. Единица кюри делится на тысячные доли — милликюри и миллионные доли — микрокюри. 1 миллиграмм радия на расстоянии 1 сантиметра в течение часа создает дозу, равную 8,3 рентгена, 1 милликюри кобальта 60 — дозу 13,3 рентгена. С увеличением расстояния интенсивность излучения, а следовательно, и доза уменьшаются. Если источник излучения точечный, то при увеличении расстояния вдвое доза уменьшается в четыре раза, при увеличении расстояния в три раза — в девять раз, при увеличении в 100 раз — в 10 000 раз, то есть уменьшение дозы происходит пропорционально увеличению квадрата расстояния.

Ионизирующее излучение при систематическом действии или при больших дозах может вредно действовать на живой организм. Вредное действие излучения связано с ионизацией атомов и молекул, входящих в состав клеток живой материи. В результате этого процесса появляются химически активные ионизированные «осколки» молекул — радикалы, которые способны к химическим реакциям, приводящим к гибели клетки живой ткани. Длительное воздействие ионизирующего излучения может вызвать лучевую болезнь.

Облучение может быть внешним, когда нет соприкосновения источника излучения с телом. Облучение может быть и контактным, возникающим при заражении кожи радиоактивными веществами или при попадании их внутрь организма. Внешнее облучение опасно только нейтронами и гамма-лучами, которые глубоко проникают в тело. Альфа-лучи затрагивают лишь верхний слой кожи, а бета-лучи проникают не более чем на несколько миллиметров в глубь тканей. Однако такое действие может вызвать местные поражения кожи. Местные поражения кожи наступают также при ее загрязнении радиоактивными веществами. Эти поражения приводят к воспалению кожи и образованию язв. Особенно подвержены таким поражениям слизистые оболочки глаз, носа и рта.

При попадании радиоактивных изотопов внутрь организма при заглатывании или вдыхании радиоактивные изотопы из желудка или легких проникают в кровь и далее накапливаются в различных органах тела. Радиоактивные изотопы кальция, стронция, бария, фосфора, плутония и ряда других элементов накапливаются в костях, иода — в щитовидной железе, лантана и церия — в печени и т. д. Это также приводит к местным поражениям отдельных органов или всего организма.

Поражения, вызываемые действием ионизирующего излучения, бывают острыми и хроническими. Острые поражения возникают в результате воздействия больших доз в короткие промежутки времени. Хронические поражения наступают в результате многократного воздействия малыми дозами.