방사선의 생물학적 영향

모든 방사성 핵종은 고에너지 입자 또는 전자파를 방출합니다. 이 방사선이 살아있는 세포를 만날 때, 가열을 일으킬 수 있습니다., 화학 결합을 깰, 또는 분자이 온화. 가장 심각한 생물학적 손상은 이러한 방사성 방출이 분자를 단편화하거나 이온화할 때 발생합니다. 예를 들어, 핵 붕괴 반응에서 방출되는 α 및 β 입자는 일반 화학 결합 에너지보다 훨씬 더 높은 에너지를 가지고 있습니다. 이러한 입자가 물질을 공격하고 침투하면 매우 반응성이 있는 이온과 분자 조각을 생성합니다. 이 살아있는 유기체에 있는 생체 분자에 손상을 일으키는 것은 일반적인 세포 프로세스에 있는 심각한 오작동을 일으키는 원인이 될 수 있습니다, 유기체의 수리 기계장치에 과세하고 가능하게 질병 또는 죽음을 일으키는 원인이 될 수 있습니다.

니어라이징 방사선(예를 들어, 빛과 전자레인지)과 이온화 방사선의 생물학적 영향의 크기는 큰 차이가 있으며, 분자에서 전자를 노크할 수 있을 만큼 에너지가 β(예: α 및 β 입자, γ 광선, X선 및 고에너지 자외선 방사선).

nonionizing 방사선에서 흡수된 에너지는 원자와 분자의 이동속도를 높여 시료를 가열하는 것과 같습니다. 생물학적 시스템은 열에 민감하지만 위험한 수준에 도달하기 전에 많은 양의 니어징 방사선이 필요합니다. 그러나 이온화 방사선은 결합을 깨뜨리거나 생물학적 분자의 전자를 제거하여 구조와 기능을 방해함으로써 훨씬 더 심각한 손상을 일으킬 수 있습니다. 또한 물과 반응하는 H₂O + 이온을 형성하여 하이드로늄 이온과 하이드록실 라디칼을 형성하는 H₂O⁺ 이온을 형성하여 간접적으로 손상을 수행 할 수 있습니다.

하이드록실 라디칼은 페어링되지 않은 전자를 가지고 있기 때문에 반응성이 높습니다. 이 하이드록실 라디칼은 모든 종류의 생물학적 분자(DNA, 단백질, 효소 등)와 반응하여 분자에 손상을 일으키고 생리학적 과정을 방해할 수 있습니다.

조직에 방사선의 각 유형에 의해 전달되는 에너지는 상이하고 흡수 된 용량의 관점에서 측정되며, 그 중 SI 단위는 회색이다. 1킬로그램의 재료로 한 줄의 에너지를 증착하는 것은 하나의 회색에 해당합니다. RAD인 CGS 유닛도 여전히 널리 사용되고 있습니다(1라드 = 0.01 Gy).

각 유형의 방사선의 흡수된 용량에 대한 생물학적 반응은 이온화 력 및 침투 능력에 의존하는 방사선 가중치 인자에 의해 설명됩니다. 방사선 가중치를 곱한 흡수된 용량은 SI 단위로 시버트에서 측정되는 동등한 용량으로 알려져 있다. REM인 CGS 유닛도 여전히 널리 사용되고 있습니다(렘 1 = 0.01 Sv).

표 1. 방사선 가중치 요인.

다른 신체 조직은 방사선을 이온화하는 데 다른 민감성을 가지고 있습니다. 노출이 신체의 한 부위에 집중되거나 동등한 투여량이 신체 전체에 걸쳐 있지 않으면 조직 가중치 요인이 고르지 않은 투여량을 감안할 때 신체에 대한 전반적인 손상을 결정하는 데 사용됩니다. 신체에 대 한 효과적인 복용량 모든 장기에 대 한 가중 동등한 복용량을 합산 하 여 계산.

가이거-뮐러(GM) 카운터, 신경화 카운터, 방사선 측정계 등 여러 가지 다른 장치가 방사선을 감지하고 측정하는 데 사용됩니다. 가이거-뮐러 카운터에는 아르곤이나 헬륨과 같은 불활성 가스로 채워진 원통형 튜브와 카운터의 두 부분이 있습니다. 튜브 내에서 는 고전압을 가진 전극 한 쌍이 있습니다. 이온화 방사선은 가스 분자의 이온화의 폭포를 시작하여 분당 카운트 또는 붕괴로 카운터에 의해 표시되는 전자의 스트림으로 인해 양극과 음극 사이의 전류를 생성합니다. GM 카운터는 방사선 유형을 구별할 수 없지만 에너지 보상 이체는 용량을 측정할 수 있으므로 개인 도시계로 사용할 수 있습니다. 신경화 카운터에는 이온화 방사선으로 흥분할 때 빛을 방출하는 소재인 신틸레이터와 빛을 전기 신호로 변환하는 센서가 포함되어 있습니다. 방사선 측정기는 또한 이온화 방사선을 측정하고 수시로 개인적인 방사선 노출을 결정하기 위하여 이용됩니다. 일반적으로 사용되는 유형은 전자 개인 도지계, 필름 배지, 열발성 및 석영 섬유 도시미터입니다.

방사선의 영향은 방사선 원의 유형, 에너지 및 위치 및 노출 길이에 따라 달라집니다. 보통 사람은 지상우라늄에서 태양과 라돈에서 우주 광선을 포함한 배경 방사선에 노출되고, CAT 스캔, 방사성 동위 원소 검사, 엑스레이 등을 포함한 의학적 노출에서 방사선; 그리고 비행기 비행 (상부 대기중의 우주 광선 의 증가에 의해 포격되는), 소비재의 방사능 및 우리가 호흡 할 때 우리 몸에 들어가는 다양한 방사성 핵종 (예 : 탄소-14) 또는 식품 체인 (예 : 칼륨-40, 스트론트-90, 요오딘)과 같은 다른 인간 활동에서 소량의 방사선.

많은 양의 방사선의 단기, 갑작스런 복용량은 혈액 화학의 변화에서 죽음에 이르기까지 광범위한 건강 효과를 일으킬 수 있습니다. 방사선의 수십에 단기 노출가능성이 매우 눈에 띄는 증상이나 질병을 일으킬 것입니다; 500 개의 rems 또는 5 Sv의 급성 투여량은 노출 30 일 이내에 피해자의 사망을 일으킬 확률이 50 %인 것으로 추정됩니다. 방사성 배출에 노출은 사람의 일생 동안 신체에 누적 된 영향을 미치므로 방사선에 불필요한 노출을 피하는 것이 중요한 또 다른 이유입니다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 21.6: 방사선의 생물학적 영향에서 채택됩니다.