Efectele biologice ale radiatiilor si protectia impotriva lor
Interactiunea radiatiilor nucleare cu sistemele materiale conduc la excitarea si ionizarea atomilor si moleculelor in urma absorbtiei energiei radiatiilor de catre substanta traversata.
Radiatiile
incarcate electric (a b, 
) produc
ionizarea directa, pe cand radiatiile X, g, 
produc ionizare indirecta prin electroni
Compton, fotoelectroni, nuclee de recul. Interactiunile de baza ale
radiatiilor ionizante cu tesutul viu sunt aceleasi ca si in
oricare alta substanta, rolul important jucandu-l fenomenul de
ionizare s i excitare a moleculelor din celule urmat de disocierea
acestora. Intreaga energie cedata substantei de catre
radiatie este disipata in final sub forma de caldura.
Unitatea de baza a tesutului viu este celula. Fiecare celula are un nucleu, centrul ei de control.
De o importanta cu totul particulara este compusul numit acid dezoxiribonucleic ADN in nucleul celulei. ADN-ul controleaza structura si functionarea celulei. Radiatia afecteaza celula, in mod indirect ADN-ul.
Radiatia poate actiona in doua moduri: o molecula de ADN se poate ioniza, rezultand o modificare chimica directa sau molecula poate fi modificata indirect prin intermediul unui radical liber din lichidul celulei.
In unele cazuri modificarea chimica poate sta la baza unui efect biologic daunator, datorat fie unui defect puternic localizat, fie unui defect global al cromozomului, asa cum se poate observa la microscop.
Ambele feluri de defecte au fost implicate in tarele genetice si in dezvoltarea cancerului.
Radiatiile care patrund in organism sunt mai mult sau mai putin absorbite. In cazul tesuturilor vii, interactiunea radiatiilor cu acestea produce aceleasi fenomene. Ionii produsi in urma ionizarii reactioneaza chimic cu acizii nucleici din nucleele celulelor vii dand nastere unor produsi toxici. Tesuturile cele mai sensibile sunt organele hematopaltice, mucoasele, organele interne, tesuturile musculare, tesuturile osoase, tesutul nervos.
Iradierea in doze bine determinate poate avea efecte pozitive (in radioterapie, distrugerea celulelor tumorale).
Iradierea necontrolata poate duce la accidente acute imediate si accidente cronice.
Mecanismele
absorbtiei radiatiilor variaza in functie de natura
acestora. In cazul radiatiei a, acestea sunt complet
absorbite de organismele vegetale si animale pe o adancime de
Boala de iradiere poarta numele de boala actinica.
In
locurile in care apar doze de radiatii mai mari decat cele maxime admise,
se impune luarea unor masuri de protectie prin ecranarea surselor
radioactive. Impotriva fluxului de
radiatii g se utilizeaza ecrane din
material cu Z mare (Pb), impotriva fluxului de radiatii a se utilizeaza ecrane din material cu Z mic (Al) iar impotriva
fluxului de radiatii se foloseste ca moderator apa grea
si grafitul iar ca absorbant cadmiul si borul.
Marimi si unitati dozimetrice
Pentru a caracteriza efectele produse la iradierea diferitelor materiale inclusiv a corpurilor vii, este necesar sa studiem schimbarile de proprietati (mecanice, termice, electrice, magnetice etc.) produse in urma iradierii, precizand efectele produse.
Efectele produse depind de mai multi factori: natura, energia si distributia radiatiilor si natura, forma de agregare, combinatia chimica si structura corpului iradiat.
Efectele biologice ale radiatiilor depind de cantitatea de energie absorbita de la aceste radiatii de catre materia vie.
1) Marimea care a fost introdusa pentru a caracteriza energia absorbita de unitatea de masa este doza energetica absorbita (D).
D reprezinta raportul dintre energia absorbita si masa substantei care a absorbit aceasta cantitate de energie.
Doza absorbita in unitatea de timp se numeste doza debit.
Unitatea de masura:
1 Gy este doza
care transfera unei mase omogene de
Alta unitate de masura este rad (roentgen de doza absorbita).
1 Gy = 100 rad
1 rad reprezinta cantitatea de radiatie care cedeaza intr-un kg de substanta energia de 10-2 J.
Transferand aceluiasi material o cantitate egala de energie, dar de la diferite radiatii, actiunea acestora este diferita. De exemplu, radiatia a este mai eficace decat b
2) Pentru a aprecia efectele iradierii s-a introdus ca marime caracteristica interactiunii radiatie – substanta, doza de ionizare (termenul a fost introdus mai intai in radioterapie, ca echivalent pentru „doza de medicamente administrata”).
Doza de ioni reprezinta sarcina electrica produsa prin ionizare si reprezinta raportul dintre sarcina electrica Q a ionilor produsi de radiatiile nucleare intr-un volum de aer si masa m a acelui volum.
Debitul dozei de ioni este dat de relatia: 
si are ca unitatea de masura: 
(Roentgen)
1 R reprezinta doza de radiatie X sau g care produce in conditii normale o sarcina 
intr-un volum de aer uscat si este
echivalent cu doza energetica de 1,293 Gy.
3) Doza biologica (B)
Pentru a putea compara diferite radiatii cu aceeasi energie, dupa efectele lor, s-a introdus factorul de eficacitate biologica relativa h
Doza biologica se foloseste pentru organismele vii:
B = doza energetica · h
Eficacitatea biologica relativa reprezinta raportul dintre energia absorbita de tesut la iradierea cu o radiatie data si energia absorbita de tesut la o iradiere cu o radiatie standard pentru a produce efecte biologice identice.
Doza biologica B este doza de energie preluata de la radiatia incidenta care produce, in conditii identice, aceleasi efecte biologice ca si doza de 1 Gy a radiatiilor standard (x, g la 200 keV).
Unitatea
de masura este B = 1 rem(roentgen echivalent men), iar in SI 
= 100 rem.
Pentru radiatii x, g b, factorul de eficacitate biologica relativa este h = 1, pentru neutroni termici h = 10, iar pentru neutroni rapizi h = 2,5.
Debitul dozei biologice este 
si se exprima in mod uzual in 
,
iar in sistemul international 
Limita anuala de incorporare, LAI, este activitatea minima, exprimata in becquereli, rezultata de la un radionuclid incorporat timp de un an, de catre omul de referinta definit de CIPR, incorporare care antreneaza fie o valoare a echivalentului dozei angajat de 50 mSv, fie o valoare a echivalentului dozei angajat de 150 mSv pentru cristalin, sau de 500 mSv pentru celelalte organe sau tesuturi.
