Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Задачи по физике ядра Испытания ядерного оружия Атомные батареи Физика ядерного реактора

Радиоактивное излучение Атомные реакторы и батареи

Техногенные источники ионизируещего излучения

Источник ядерного излучения - радиоактивное вещество или устройство, в котором осуществляются радиоактивный распад или ядерные реакции.

Техногенные источники ионизирующего излучения - разнообразные технические устройства и комплексы различного назначения, в которых воплощаются современные достижения в развитии ядерных технологий.

Под радиоактивным источником подразумевают любое количество радиоактивного материала, которое предназначено для использования в качестве источника ионизирующего излучения. Различают калибровочные, контрольные и промышленные источники ИИ. В данной лекции нас будут интересовать промышленные ИИИ.

Калибровочный ИИИ - источник ионизирующего излучения, используемый для калибровки измерительных приборов.

Контрольный ИИИ - источник ионизирующего излучения, используемый для проверки правильности работы измерительных приборов; помещённый на заданном расстояния от детектора этот источник обеспечивает стабильное и повторяющееся показание прибора.

Промышленный ИИИ - Установка для облучения различных материалов ионизирующими излучениями с помощью источников с высокой радиоактивностью.

Источники ионизирующего излучения бывают внешними и внутренними. Внешний источник находится вне облучаемого объекта. К таким источникам относятся рентгеновские аппараты, препараты радиоактивных изотопов, ускорители, реакторы и др. К внутреннему источнику излучения относятся, например, радиоактивные вещества, попадающие внутрь организма и остающиеся в нём; используются для целей радиотерапии и диагностики.

Под герметичным ИИИ понимают радиоактивный источник излучений в герметичном контейнере или оболочке, которые должны быть достаточно прочными, чтобы исключить контакт персонала с радиоактивным материалом или его рассеивание в условиях эксплуатации или износа, на которые они рассчитаны.

Кроме того, различают открытый и закрытый источники ионизирующего излучения. Закрытый ИИИ - радионуклидный источник излучения, в котором радиоактивный материал заключён в оболочку (ампулу или защитное покрытие), предотвращающую контакт персонала с радиоактивным материалом и его поступление в окружающую среду свыше допустимых уровней в условиях применения и износа, на которые он рассчитан.

Открытый ИИИ - радионуклидный источник излучения, при использовании которого возможно поступление содержащихся в нём радиоактивных веществ в окружающую среду. Современные ядерно-технические установки обычно представляют собой сложные источники излучений. Например, источниками излучений действующего ядерного реактора, кроме активной зоны, являются система охлаждения, конструкционные материалы, оборудование и др. Поле излучения таких реальных сложных источников обычно представляется как суперпозиция полей излучения отдельных, более элементарных источников.

В качестве критерия радиочувствительности объектов используют дозы, необходимые для инактивации определенного количества молекул. Традиционными таким критериями служат дозы, вызывающие радиобиологический эффект у 50 % или 37 % облученных объектов (D50 и D37 ). При облучении живых организмов используют летальную дозу LD100. В нашем случае, при облучении ферментов рентгеновским излучением D37 для инвертазы составила 80 000 Гр, для РНКазы - 280000 Гр. Различная радиочувствительность исследуемых ферментов определяется различиями в первичной и высших структурах белковых молекул (неодинаковый аминокислотный состав, различия в типах связей, наличие сульфидных мостиков и т.д.)

Прямое действие ионизирующих излучений на молекулы нуклеиновых кислот

Действие ионизирующих излучений на НК изучают на различных модельных системах, содержащих препараты молекул ДНК или РНК. Инактивацию молекул определяют по изменению ряда их свойств и параметров.

Инфекционность НК означает способность вирусной ДНК или РНК индуцировать образование бактериальной клеткой новых вирусов-бактериофагов. Для инфицирования бактерии обрабатывают раствором фермента лизоцима, который гидролизует клеточную стенку. Полученные протопласты инфицируется НК бактериофага. При образовании в инфицированной клетке новых вирусов, плазматическая мембрана бактерии разрывается с освобождением определенного количества фагов. Количество вновь синтезированных бактериофагов пропорционально количеству молекул ДНК или РНК, сохранивших инфекционные свойства. Количество вирусов можно определить по числу так называемых «бляшек», появляющихся в результате лизирования  бактериальных клеток на поверхности твердой питательной среды. Число «бляшек» служит количественным критерием инфекционности нуклеиновой кислоты вируса. Облучение  вирусов приводит к снижению инфекционности молекул НК. На рис. 4 показана зависимость инфекционности ДНК бактериофага от поглощенной дозы g-излучения.

Рис.4. Инфекционная активность ДНК фага Х174 при действии g-излучения

 Как видно,  при увеличении дозы облучения доля инфекционно активных молекул снижается. Точки определяющие зависимость доли активных молекул от дозы облучения укладываются на прямую ln N/N0 = -kD. 

Аналогичные кривые были получены при измерении трансформирующей активности ДНК бактерий, т.е. способности ДНК включать плазмидную ДНК, затравочной активности ДНК (способности служить матрицей для синтеза комплиментарных цепей), гибридизации ДНК и иРНК. 

Непрямое действие ионизирующих излучений на молекулы

При облучении растворов молекул, наряду инактивацией макромолекул за счет прямого попадания на них квантов или частиц, имеет место и инактивация молекул в результате косвенного действия радиации. Косвенное действие обуславливается, в первую очередь, взаимодействием растворенных молекул с продуктами радиационного распада молекул растворителя. В этом случае макромолекулы испытывают дополнительное воздействие и эффективность их поражения значительно выше, чем в сухих препаратах. На рисунке 5 показана радиочувствительность лиофилизированного препарата РНК-азы  и молекул в водном растворе. Как видно, растворение фермента приводит к повышению его радиочувствительности в сотни раз. Так, D37 для сухого препарата составляет  420 кГр, а в растворе этот показатель равняется всего лишь 4 кГр, т.е. радиоустойчивость молекул в водном растворе снижается более чем в 100 раз по сравнению с лиофилизированными молекулами. Снижение радиоустойчивости в десятки и сотни раз при растворении молекул экспериментально показано для многих представителей белков, НК. Выявлено, что причина снижения устойчивости в водных растворах связана не с изменением физико-химических свойств макромолекул в результате растворения, а с появлением в облученном растворе дополнительных поражающих факторов, в первую очередь, продуктов радиационного распада (радиолиза) воды. Рассмотрим тот процесс более подробно.


На главную