Rumus peluruhan nuklir. Radioaktivitas

SEBUAH 1 = L 2 atau X 1? = X 2?УУ 2 atau: Г 1/2(1) = УУ 2: Г 1/2(2) .

Dari hubungan di atas dapat disimpulkan bahwa semakin besar kemungkinan peluruhan suatu radionuklida (Ke) dan, karenanya, waktu paruhnya lebih pendek (T ]/2), semakin sedikit atomnya yang terkandung dalam campuran dua isotop (AO-

Membangun keseimbangan seperti itu membutuhkan waktu yang kira-kira sama 7T ]/2 radionuklida putri. Dalam kondisi keseimbangan sekuler, aktivitas total campuran nuklida dua kali lebih tinggi dari aktivitas nuklida induk pada suatu waktu tertentu. Misalnya jika pada awalnya obat hanya mengandung 90 8g, maka setelahnya 7T /2 anggota keluarga yang berumur paling lama (kecuali nenek moyang rangkaian tersebut), keseimbangan sekuler terbentuk, dan laju peluruhan semua anggota keluarga radioaktif menjadi sama. Mengingat waktu paruh setiap anggota keluarga berbeda, maka jumlah relatif (termasuk massa) nuklida dalam kesetimbangan juga berbeda. Semakin sedikit T = 1[Bq] – becquerel

1Mdisp/dtk =10 6 disp/dtk = 1 [Rd] - rutherford

B. Satuan pengukuran non-sistem.

[Ki] - rasa ingin tahu(sesuai dengan aktivitas 1g radium).

1[Ci] = 3,7 10 10 [Tampilan/dtk]- 1 g radium meluruh dalam 1 s 3,7 · 10 10 inti radioaktif.

Jenis kegiatan:(slide 45)

1. Spesifik adalah aktivitas per satuan massa suatu zat.

Satu ketukan = dA/dm [Bq/kg].

Ini digunakan untuk mengkarakterisasi zat berbentuk tepung dan gas.

2. Volumetrik- adalah aktivitas per satuan volume suatu zat atau medium.

A tentang = dA/dV [Bq/m 3 ]

Ini digunakan untuk mengkarakterisasi zat cair.

Dalam prakteknya, penurunan aktivitas diukur dengan menggunakan instrumen radiometrik khusus. Misalnya, dengan mengetahui aktivitas obat dan produk yang terbentuk selama peluruhan 1 inti, Anda dapat menghitung berapa banyak partikel dari setiap jenis yang dipancarkan obat dalam 1 detik.

Jika neutron “n” dihasilkan selama fisi nuklir, maka fluks neutron “N” dipancarkan dalam 1 s. N = n A.

©2015-2019 situs
Semua hak milik penulisnya. Situs ini tidak mengklaim kepenulisan, tetapi menyediakan penggunaan gratis.
Tanggal pembuatan halaman: 08-08-2016

Istilah "radioaktivitas", yang namanya diambil dari kata Latin "radio" - "radiate" dan "activus" - "active", berarti transformasi spontan inti atom, disertai dengan emisi radiasi gamma, partikel elementer atau pemantik api. inti. Semua jenis transformasi radioaktif yang diketahui sains didasarkan pada interaksi fundamental (kuat dan lemah) partikel-partikel penyusun atom. Jenis radiasi tembus yang dipancarkan uranium yang sebelumnya tidak diketahui ditemukan pada tahun 1896 oleh ilmuwan Prancis Antoine Henri Becquerel, dan konsep "radioaktivitas" mulai digunakan secara luas pada awal abad ke-20 oleh Marie Curie, yang mempelajari radiasi tak kasat mata. sinar yang dipancarkan oleh beberapa mineral, mampu mengisolasi unsur radioaktif murni - radium.

Perbedaan antara transformasi radioaktif dan reaksi kimia

Ciri utama transformasi radioaktif adalah bahwa transformasi tersebut terjadi secara spontan, sedangkan reaksi kimia memerlukan pengaruh eksternal. Selain itu, transformasi radioaktif terjadi secara terus menerus dan selalu disertai dengan pelepasan sejumlah energi tertentu, yang bergantung pada kekuatan interaksi partikel atom satu sama lain. Laju reaksi di dalam atom tidak dipengaruhi oleh suhu, keberadaan medan listrik dan magnet, penggunaan katalis kimia yang paling efektif, tekanan, atau keadaan agregasi suatu zat. Transformasi radioaktif tidak bergantung pada faktor eksternal apa pun dan tidak dapat dipercepat atau diperlambat.

Hukum Peluruhan Radioaktif

Laju peluruhan radioaktif, serta ketergantungannya pada jumlah atom dan waktu, dinyatakan dalam Hukum Peluruhan Radioaktif yang ditemukan oleh Ernest Rutherford dan Frederick Soddy pada tahun 1903. Untuk sampai pada kesimpulan tertentu, yang kemudian tercermin dalam undang-undang baru, para ilmuwan melakukan percobaan berikut: mereka memisahkan salah satu produk radioaktif dan mempelajari aktivitas independennya secara terpisah dari radioaktivitas zat yang diisolasi. Hasilnya, ditemukan bahwa aktivitas produk radioaktif apa pun, apa pun unsur kimianya, menurun secara eksponensial seiring waktu. Berdasarkan hal tersebut, para ilmuwan menyimpulkan bahwa laju transformasi radioaktif selalu sebanding dengan jumlah sistem yang belum mengalami transformasi.

Rumus Hukum Peluruhan Radioaktif adalah sebagai berikut:

yang menurutnya jumlah peluruhan −dN yang terjadi selama periode waktu dt (interval yang sangat pendek) sebanding dengan jumlah atom N. Dalam rumus Hukum Peluruhan Radioaktif terdapat besaran penting lainnya - konstanta peluruhan ( atau kebalikan dari waktu paruh) λ, yang mencirikan kemungkinan peluruhan nuklir per satuan waktu.

Unsur kimia apa yang bersifat radioaktif?

Ketidakstabilan atom suatu unsur kimia lebih merupakan pengecualian daripada suatu pola; sebagian besar bersifat stabil dan tidak berubah seiring waktu. Namun, ada kelompok unsur kimia tertentu yang atomnya lebih rentan terhadap peluruhan dibandingkan yang lain dan, ketika membusuk, mengeluarkan energi dan juga melepaskan partikel baru. Unsur kimia yang paling umum adalah radium, uranium, dan plutonium, yang memiliki kemampuan untuk berubah menjadi unsur lain dengan atom yang lebih sederhana (misalnya, uranium berubah menjadi timbal).

1. Radioaktivitas. Hukum dasar peluruhan radioaktif. Aktivitas.

2. Jenis utama peluruhan radioaktif.

3. Karakteristik kuantitatif interaksi radiasi pengion dengan materi.

4. Radioaktivitas alami dan buatan. Seri radioaktif.

5. Penggunaan radionuklida dalam pengobatan.

6. Akselerator partikel bermuatan dan kegunaannya dalam pengobatan.

7. Dasar biofisik dari aksi radiasi pengion.

8. Konsep dasar dan rumus.

9. Tugas.

Ketertarikan para dokter terhadap radioaktivitas alami dan buatan disebabkan oleh hal-hal berikut.

Pertama, semua makhluk hidup senantiasa terpapar radiasi latar alam, yang terdiri dari radiasi kosmik, radiasi dari unsur radioaktif yang terletak di lapisan permukaan kerak bumi, dan radiasi dari unsur-unsur yang masuk ke dalam tubuh hewan bersama dengan udara dan makanan.

Kedua, radiasi radioaktif digunakan dalam pengobatan itu sendiri untuk tujuan diagnostik dan terapeutik.

33.1. Radioaktivitas. Hukum dasar peluruhan radioaktif. Aktivitas

Fenomena radioaktivitas ditemukan pada tahun 1896 oleh A. Becquerel, yang mengamati emisi spontan radiasi yang tidak diketahui dari garam uranium. Segera E. Rutherford dan Curie menetapkan bahwa selama peluruhan radioaktif, inti He (partikel α), elektron (partikel β) dan radiasi elektromagnetik keras (sinar γ) dipancarkan.

Pada tahun 1934, peluruhan dengan emisi positron (β + -peluruhan) ditemukan, dan pada tahun 1940, jenis radioaktivitas baru ditemukan - fisi inti secara spontan: inti fisi terpecah menjadi dua fragmen dengan massa yang sebanding dengan emisi simultan neutron dan γ -kuanta. Radioaktivitas proton inti diamati pada tahun 1982.

Radioaktivitas - kemampuan beberapa inti atom untuk secara spontan (spontan) berubah menjadi inti lain dengan emisi partikel.

Inti atom terdiri dari proton dan neutron, yang memiliki nama umum - nukleon. Jumlah proton dalam inti menentukan sifat kimia atom dan dilambangkan dengan Z (ini adalah nomor seri unsur kimia). Banyaknya nukleon dalam suatu inti disebut nomor massa dan melambangkan A. Inti yang mempunyai nomor atom sama dan nomor massa berbeda disebut isotop. Semua isotop dari satu unsur kimia memiliki identik sifat kimia. Sifat fisik isotop bisa sangat bervariasi.

Untuk menentukan isotop, gunakan simbol suatu unsur kimia dengan dua indeks: A Z X. Indeks bawah adalah nomor urut, indeks atas adalah nomor massa. Seringkali subskrip dihilangkan karena ditunjukkan oleh simbol elemen itu sendiri. Misalnya, mereka menulis 14 C, bukan 14 6 C.

Kemampuan inti untuk meluruh bergantung pada komposisinya. Unsur yang sama dapat memiliki isotop stabil dan radioaktif. Misalnya, isotop karbon 12 C stabil, tetapi isotop 14 C bersifat radioaktif. Peluruhan radioaktif adalah fenomena statistik. Kemampuan suatu isotop untuk meluruh menjadi ciri khasnyaλ.

peluruhan konstan Peluruhan konstan

- probabilitas inti suatu isotop tertentu akan meluruh per satuan waktu.

Peluang terjadinya peluruhan nuklir dalam waktu singkat dt ditentukan dengan rumus

Dengan mempertimbangkan rumus (33.1), kita memperoleh ekspresi yang menentukan jumlah inti yang meluruh: Rumus (33.3) disebut rumus utama

hukum peluruhan radioaktif.

Jumlah inti radioaktif berkurang seiring waktu menurut hukum eksponensial. konstanta peluruhanλ Sebaliknya, dalam praktiknya besaran lain yang sering digunakan, disebut

waktu paruh. Setengah hidup (T) - waktu di mana ia meluruh setengah

inti radioaktif.

Hukum peluruhan radioaktif menggunakan waktu paruh ditulis sebagai berikut:

Grafik ketergantungan (33.4) ditunjukkan pada Gambar. 33.1.

Waktu paruhnya bisa sangat panjang atau sangat pendek (dari sepersekian detik hingga miliaran tahun). Dalam tabel Gambar 33.1 menunjukkan waktu paruh beberapa unsur. Beras. 33.1.

Tabel 33.1. Waktu paruh untuk beberapa elemen

Untuk evaluasi derajat radioaktivitas isotop menggunakan kuantitas khusus yang disebut aktivitas.

Aktivitas - jumlah inti obat radioaktif yang meluruh per satuan waktu:

Satuan SI untuk aktivitas adalah becquerel(Bq), 1 Bq sama dengan satu peristiwa peluruhan per detik. Dalam praktiknya, lebih banyak lagi

unit kegiatan non-sistemik kekanak-kanakan - rasa ingin tahu(Ci), sama dengan aktivitas 1 g 226 Ra: 1 Ci = 3,7x10 10 Bq.

Seiring waktu, aktivitas menurun dengan cara yang sama seperti berkurangnya jumlah inti yang tidak membusuk:

33.2. Jenis utama peluruhan radioaktif

Dalam proses mempelajari fenomena radioaktivitas, ditemukan 3 jenis sinar yang dipancarkan inti radioaktif, yang disebut sinar α-, β- dan γ. Belakangan diketahui bahwa partikel α dan β merupakan produk dari dua jenis peluruhan radioaktif yang berbeda, dan sinar γ merupakan produk sampingan dari proses ini. Selain itu, sinar γ juga menyertai transformasi nuklir yang lebih kompleks, yang tidak dibahas di sini.

Peluruhan alfa terdiri dari transformasi spontan inti dengan emisiα -partikel (inti helium).

Skema peluruhan α ditulis sebagai

dimana X, Y berturut-turut adalah simbol dari inti ibu dan anak. Saat menulis peluruhan α, Anda dapat menulis “Dia” alih-alih “α”.

Selama peluruhan ini, nomor atom Z suatu unsur berkurang 2, dan nomor massa A berkurang 4.

Selama peluruhan α, inti anak, sebagai suatu peraturan, terbentuk dalam keadaan tereksitasi dan, ketika berpindah ke keadaan dasar, memancarkan γ-kuantum. Sifat umum dari objek mikro yang kompleks adalah yang dimilikinya terpisah sekumpulan keadaan energi. Hal ini juga berlaku untuk kernel. Oleh karena itu, radiasi dari inti yang tereksitasi memiliki spektrum diskrit. Akibatnya, spektrum energi partikel α adalah terpisah.

Energi partikel α yang dipancarkan untuk hampir semua isotop aktif α terletak pada kisaran 4-9 MeV.

Peluruhan beta terdiri dari transformasi spontan inti dengan emisi elektron (atau positron).

Telah ditetapkan bahwa peluruhan β selalu disertai dengan emisi partikel netral - neutrino (atau antineutrino). Partikel ini praktis tidak berinteraksi dengan materi dan tidak akan dibahas lebih lanjut. Energi yang dilepaskan selama peluruhan beta didistribusikan secara acak antara partikel beta dan neutrino. Oleh karena itu, spektrum energi radiasi β bersifat kontinu (Gbr. 33.2).

Beras. 33.2. Spektrum energi peluruhan β

Ada dua jenis peluruhan β.

1. Elektronikβ - -peluruhan terdiri dari transformasi satu neutron nuklir menjadi proton dan elektron.

Dalam hal ini, partikel lain ν" muncul - antineutrino:

Sebuah elektron dan antineutrino terbang keluar dari inti. Skema peluruhan β elektron ditulis dalam bentuk

Selama peluruhan β elektronik, nomor urut unsur Z bertambah 1, tetapi nomor massa A tidak berubah.

Energi partikel β terletak pada kisaran 0,002-2,3 MeV. 2. Positronik

Peluruhan β + - melibatkan transformasi satu proton inti menjadi neutron dan positron. Dalam hal ini, partikel lain ν muncul - neutrino: Penangkapan elektron itu sendiri tidak menghasilkan partikel pengion, namun menghasilkan

disertai dengan radiasi sinar X. Radiasi ini terjadi ketika ruang yang dikosongkan oleh penyerapan elektron internal diisi oleh elektron dari orbit terluar.λ ≤ Radiasi gamma

memiliki sifat elektromagnetik dan mewakili foton dengan panjang gelombang

10 -10 m.

Radiasi gamma bukanlah jenis peluruhan radioaktif yang berdiri sendiri. Radiasi jenis ini hampir selalu menyertai tidak hanya peluruhan α dan peluruhan β, tetapi juga reaksi nuklir yang lebih kompleks. Tidak dibelokkan oleh medan listrik dan magnet, mempunyai ionisasi yang relatif lemah dan kemampuan penetrasi yang sangat tinggi. 33.3. Karakteristik kuantitatif interaksi radiasi pengion dengan materi Dampak radiasi radioaktif pada organisme hidup berhubungan dengan ionisasi,

yang ditimbulkannya pada jaringan. Kemampuan suatu partikel untuk terionisasi bergantung pada jenis dan energinya. Ketika sebuah partikel bergerak semakin dalam ke dalam materi, ia kehilangan energinya. Proses ini disebut

penghambatan ionisasi.

Untuk mengkarakterisasi secara kuantitatif interaksi partikel bermuatan dengan materi, beberapa besaran digunakan: Ketika energi partikel turun di bawah energi ionisasi, efek ionisasinya berhenti.

Jarak tempuh linier rata-rata

(R) partikel pengion bermuatan - jalur yang dilaluinya dalam suatu zat sebelum kehilangan kemampuan pengionnya.

Mari kita perhatikan beberapa ciri khas interaksi berbagai jenis radiasi dengan materi.

Radiasi alfa Partikel alfa praktis tidak menyimpang dari arah awal pergerakannya, karena massanya berkali-kali lipat lebih besar

Beras. 33.3. Ketergantungan kerapatan ionisasi linier pada jalur yang dilalui partikel α dalam medium turun tajam ke nol (Gbr. 33.3). Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa dengan berkurangnya kecepatan gerak, waktu yang dihabiskan di dekat molekul (atom) medium meningkat. Kemungkinan ionisasi meningkat dalam hal ini. Setelah energi partikel menjadi sebanding dengan energi gerak termal molekul, ia menangkap dua elektron dalam suatu zat dan berubah menjadi atom helium.

Elektron yang terbentuk selama proses ionisasi cenderung menjauh dari jalur partikel α dan menyebabkan ionisasi sekunder.

Karakteristik interaksi partikel α dengan air dan jaringan lunak disajikan pada Tabel. 33.2.

Tabel 33.2. Ketergantungan karakteristik interaksi dengan materi pada energi partikel α

Radiasi beta

Untuk gerakan β -partikel dalam materi dicirikan oleh lintasan lengkung yang tidak dapat diprediksi. Hal ini disebabkan oleh persamaan massa partikel yang berinteraksi.

Karakteristik Interaksi β -partikel dengan air dan jaringan lunak disajikan dalam tabel. 33.3.

Tabel 33.3. Ketergantungan karakteristik interaksi dengan materi pada energi partikel β

Seperti partikel α, kemampuan ionisasi partikel β meningkat seiring dengan penurunan energi.

disertai dengan radiasi sinar X.

Penyerapan γ -radiasi oleh materi mematuhi hukum eksponensial yang mirip dengan hukum penyerapan radiasi sinar-X:

Proses utama yang bertanggung jawab untuk penyerapan γ -radiasi adalah efek fotolistrik dan hamburan Compton. Hal ini menghasilkan elektron bebas dalam jumlah yang relatif kecil (ionisasi primer), yang memiliki energi sangat tinggi. Mereka menyebabkan proses ionisasi sekunder, yang jauh lebih tinggi daripada ionisasi primer.

33.4. Alami dan buatan

radioaktivitas. Seri radioaktif

Ketentuan alami Dan palsu radioaktivitas bersifat kondisional.

Alami disebut radioaktivitas isotop yang ada di alam, atau radioaktivitas isotop yang terbentuk sebagai hasil proses alam.

Misalnya, radioaktivitas uranium bersifat alami. Radioaktivitas karbon 14 C yang terbentuk di lapisan atas atmosfer akibat pengaruh radiasi matahari juga bersifat alami.

Palsu disebut radioaktivitas isotop yang timbul akibat aktivitas manusia.

Ini adalah radioaktivitas semua isotop yang dihasilkan dalam akselerator partikel. Ini juga termasuk radioaktivitas tanah, air dan udara yang terjadi selama ledakan atom.

Radioaktivitas alami

Pada periode awal mempelajari radioaktivitas, peneliti hanya dapat menggunakan radionuklida alam (isotop radioaktif) yang terkandung dalam batuan bumi dalam jumlah yang cukup besar: 232 Th, 235 U, 238 U. Tiga rangkaian radioaktif dimulai dengan radionuklida tersebut, diakhiri dengan isotop stabil Pb. Selanjutnya ditemukan rangkaian mulai dari 237 Np, dengan inti stabil akhir 209 Bi. Pada Gambar. Gambar 33.4 menunjukkan baris yang dimulai dengan 238 U.

Beras. 33.4. Seri uranium-radium

Unsur-unsur seri ini adalah sumber utama radiasi internal manusia. Misalnya, 210 Pb dan 210 Po masuk ke dalam tubuh dengan makanan - terkonsentrasi pada ikan dan kerang. Kedua isotop ini terakumulasi di lumut kerak dan karenanya terdapat dalam daging rusa. Sumber radiasi alami yang paling signifikan adalah 222 Rn, gas inert berat yang dihasilkan dari peluruhan 226 Ra.

Ini menyumbang sekitar setengah dosis radiasi alami yang diterima manusia. Terbentuk di kerak bumi, gas ini meresap ke atmosfer dan masuk ke dalam air (sangat larut).

Isotop radioaktif kalium 40 K selalu terdapat di kerak bumi, yang merupakan bagian dari kalium alami (0,0119%). Dari tanah, unsur ini masuk melalui sistem perakaran tanaman dan dengan makanan nabati (sereal, sayur dan buah segar, jamur) ke dalam tubuh.

Sumber radiasi alam lainnya adalah radiasi kosmik (15%). Intensitasnya meningkat di daerah pegunungan karena berkurangnya efek perlindungan atmosfer. Sumber radiasi latar alami tercantum dalam Tabel. 33.4. Tabel 33.4.

Komponen latar belakang radioaktif alami

33.5. Penggunaan radionuklida dalam pengobatan Radionuklida

disebut isotop radioaktif unsur kimia dengan waktu paruh pendek. Isotop semacam itu tidak ada di alam, sehingga diperoleh secara buatan. Dalam pengobatan modern, radionuklida banyak digunakan untuk tujuan diagnostik dan terapeutik. Aplikasi Diagnostik

berdasarkan akumulasi selektif unsur kimia tertentu oleh organ individu. Yodium, misalnya, terkonsentrasi di kelenjar tiroid, dan kalsium di tulang. Masuknya radioisotop unsur-unsur ini ke dalam tubuh memungkinkan untuk mendeteksi area konsentrasinya melalui radiasi radioaktif dan dengan demikian memperoleh informasi diagnostik yang penting. Metode diagnostik ini disebut

dengan metode atom berlabel. radionuklida didasarkan pada efek destruktif radiasi pengion pada sel tumor.

1. Terapi gamma- penggunaan radiasi energi tinggi (sumber 60 Co) untuk menghancurkan tumor yang terletak dalam. Untuk mencegah jaringan dan organ superfisial terkena efek berbahaya, paparan radiasi pengion dilakukan dalam sesi berbeda dengan arah berbeda.

2. Terapi alfa- penggunaan terapeutik partikel α. Partikel-partikel ini memiliki kerapatan ionisasi linier yang signifikan dan diserap bahkan oleh lapisan kecil udara. Oleh karena itu terapeutik

Penggunaan sinar alfa dimungkinkan melalui kontak langsung dengan permukaan organ atau bila diberikan secara internal (menggunakan jarum). Untuk paparan permukaan digunakan terapi radon (222 Rn): paparan pada kulit (mandi), organ pencernaan (minum), dan organ pernafasan (inhalasi).

Dalam beberapa kasus, penggunaan obat α -partikel dikaitkan dengan penggunaan fluks neutron. Dengan metode ini, unsur-unsur pertama kali dimasukkan ke dalam jaringan (tumor), yang intinya, di bawah pengaruh neutron, memancarkan α -partikel. Setelah itu, organ yang sakit disinari dengan aliran neutron. Dengan cara ini α -partikel terbentuk langsung di dalam organ yang seharusnya mempunyai efek merusak.

Tabel 33.5 menunjukkan karakteristik beberapa radionuklida yang digunakan dalam pengobatan.

Tabel 33.5. Karakteristik isotop

33.6. Akselerator partikel bermuatan dan penggunaannya dalam pengobatan

Akselerator- instalasi di mana, di bawah pengaruh medan listrik dan magnet, dihasilkan berkas terarah partikel bermuatan dengan energi tinggi (dari ratusan keV hingga ratusan GeV).

Akselerator menciptakan sempit berkas partikel dengan energi tertentu dan penampang kecil. Hal ini memungkinkan Anda untuk menyediakan diarahkan dampaknya terhadap benda yang diiradiasi.

Penggunaan akselerator dalam pengobatan

Akselerator elektron dan proton digunakan dalam pengobatan untuk terapi radiasi dan diagnostik. Dalam hal ini, partikel yang dipercepat itu sendiri dan radiasi sinar-X yang menyertainya digunakan.

Sinar-X Bremsstrahlung diperoleh dengan mengarahkan seberkas partikel ke sasaran khusus yang merupakan sumber sinar-X. Radiasi ini berbeda dari tabung sinar-X dalam energi kuantum yang jauh lebih tinggi.

Sinar-X sinkrotron terjadi ketika elektron dipercepat dalam akselerator cincin - sinkrotron. Radiasi tersebut memiliki tingkat pengarahan yang tinggi.

Efek langsung dari partikel cepat dikaitkan dengan kemampuan penetrasinya yang tinggi. Partikel-partikel tersebut melewati jaringan superfisial tanpa menyebabkan kerusakan serius dan memiliki efek pengion di akhir perjalanannya. Dengan memilih energi partikel yang sesuai, tumor dapat dihancurkan pada kedalaman tertentu.

Area penerapan akselerator dalam pengobatan ditunjukkan pada Tabel. 33.6.

Tabel 33.6. Penerapan akselerator dalam terapi dan diagnostik

33.7. Dasar biofisik dari aksi radiasi pengion

Seperti disebutkan di atas, dampak radiasi radioaktif pada sistem biologis berhubungan dengan ionisasi molekul. Proses interaksi radiasi dengan sel dapat dibagi menjadi tiga tahapan (tahapan) yang berurutan.

1. Tahap fisik terdiri dari perpindahan energi radiasi ke molekul sistem biologis, mengakibatkan ionisasi dan eksitasi. Durasi tahap ini adalah 10 -16 -10 -13 detik.

2. Fisika-kimia tahap ini terdiri dari berbagai jenis reaksi yang mengarah pada redistribusi kelebihan energi molekul dan ion yang tereksitasi. Hasilnya, sangat aktif

produk: radikal dan ion baru dengan berbagai sifat kimia.

Durasi tahap ini adalah 10 -13 -10 -10 detik.

3. Tahap kimia - ini adalah interaksi radikal dan ion satu sama lain dan dengan molekul di sekitarnya. Pada tahap ini, berbagai jenis kerusakan struktural terbentuk, yang menyebabkan perubahan sifat biologis: struktur dan fungsi membran terganggu; lesi terjadi pada molekul DNA dan RNA.

Durasi tahap kimia adalah 10 -6 -10 -3 s.

4. Tahap biologis. Pada tahap ini, kerusakan molekul dan struktur subseluler menyebabkan berbagai gangguan fungsional, kematian sel dini akibat mekanisme apoptosis atau akibat nekrosis. Kerusakan yang diterima pada tahap biologis dapat diwariskan.

Durasi tahap biologis berkisar dari beberapa menit hingga puluhan tahun.

Mari kita perhatikan pola umum tahap biologis:

Gangguan besar dengan energi yang diserap rendah (dosis radiasi yang mematikan bagi manusia menyebabkan tubuh memanas hanya 0,001°C);

Pengaruhnya terhadap generasi berikutnya melalui alat keturunan sel;

Ditandai dengan periode laten yang tersembunyi;

Bagian sel yang berbeda memiliki sensitivitas yang berbeda terhadap radiasi;

Pertama-tama, sel-sel yang membelah terpengaruh, yang sangat berbahaya bagi tubuh anak;

Efek merugikan pada jaringan organisme dewasa di mana terjadi pembelahan;

Kemiripan perubahan radiasi dengan patologi penuaan dini.

33.8. Konsep dan rumus dasar

Kelanjutan tabel

33.9. Tugas

1. Berapakah aktivitas obat tersebut jika 10.000 inti zat ini meluruh dalam waktu 10 menit?

4. Usia sampel kayu purba dapat ditentukan secara kasar oleh aktivitas massa spesifik isotop 14 6 C di dalamnya. Berapa tahun yang lalu pohon yang digunakan untuk membuat suatu benda ditebang, jika aktivitas massa spesifik karbon di dalamnya adalah 75% dari aktivitas massa spesifik pohon yang sedang tumbuh? Waktu paruh radon adalah T = 5570 tahun.

9. Pasca kecelakaan Chernobyl, di beberapa tempat pencemaran tanah dengan radioaktif cesium-137 berada pada tingkat 45 Ci/km 2 .

Setelah berapa tahun aktivitas di tempat-tempat tersebut akan menurun hingga tingkat yang relatif aman yaitu 5 Ci/km 2? Waktu paruh cesium-137 adalah T = 30 tahun.

10. Aktivitas yodium-131 ​​yang diizinkan pada kelenjar tiroid manusia tidak boleh lebih dari 5 nCi. Pada beberapa orang yang berada di zona bencana Chernobyl, aktivitas yodium-131 ​​mencapai 800 nCi. Setelah berapa hari aktivitas menurun menjadi normal? Waktu paruh yodium-131 ​​adalah 8 hari.

11. Untuk menentukan volume darah hewan digunakan cara sebagai berikut. Sejumlah kecil darah diambil dari hewan, sel darah merah dipisahkan dari plasma dan ditempatkan dalam larutan dengan fosfor radioaktif, yang diasimilasi oleh sel darah merah. Sel darah merah berlabel dimasukkan kembali ke dalam sistem peredaran darah hewan, dan setelah beberapa waktu aktivitas sampel darah ditentukan.

ΔV = 1 ml larutan tersebut disuntikkan ke dalam darah beberapa hewan. Aktivitas awal volume ini sama dengan A 0 = 7000 Bq. Aktivitas 1 ml darah yang diambil dari vena hewan sehari kemudian sama dengan 38 denyut per menit. Tentukan volume darah hewan tersebut jika waktu paruh fosfor radioaktif adalah T = 14,3 hari.