الإشعاعات النووية

[نواف الزويمل]

بسم الله الرحمن الرحيم

حياكم الله

بدايتاً أحب أن أقدم ورقة البحث المختصرة عن

الإشعاعات النووية ( الآثار البيولوجي , المضار , المخاطر ) على جسم الكائن الحي

سأقسم الموضوع إلى ثمانية حلقات هي:

1- الإشعاعات النووية.

2- التأثير البيولوجي للإشعاع.

3- حمل الأشعة.

4- تأثير الأشعة على الخلية الحية.

5- أصلاح الضرر.

6- الجرعات الإشعاعية.

7- وسائل قياس الجرعات الشخصية.

8- الأمن والوقاية.


و في النهاية سأذكر المراجع

[نواف الزويمل]

الحلقة الأولى الإشعاعات النووية


أقسام الإشعاع:

1- الإشعاع الغير مؤين: وهو الإشعاع ذو الطاقة الغير كافية لإحداث تأين في الوسط المار
فيه.
2- الإشعاع المؤين: وهو ذو الطاقة الكافية للتأين وخاصة خلال مروره في المواد
البيولوجية الحية مما يؤدي إلى تلفها وظهور أعراضاً وأمراضاً عديدة منها الأمراض
السرطانية.

منابع الأشعة الطبيعية:-

تتكون منابع الأشعة الطبيعية من نظائر ضعيفة الإشعاع. هذه النظائر وعددها
ثلاثة وعشرون, لا تزال موجودة على الأرض بسبب عمرها النصفي الكبير.
إن أهم النظائر الضعيفة النشاط هي U235 – U238 – Th232 – K40

يؤثر النشاط الإشعاعي الصادر عن الأرض في الإنسان من جهة مباشرة من خلال
إشعاع القشرة الأرضية العليا, ومن جهة أخرى من خلال خروج النظائر المشعة من
الأرض بمحاذاة الهواء ومن الماء والغذاء.

النشاط الإشعاعي في الهواء:-

يتكون النشاط الإشعاعي في الهواء بخاصة من نواتج تفكك اليورانيوم والثوريوم.
قبل كل شيء يستطيع الرادون المسمى بالغاز النادر الظهور من الشقوق الأرضية ومن
ثم ينتشر في الهواء.
يتلوث بذالك الهواء بسبب هذا الغاز ونواتجه التابعة.
مثال: يبلغ تركيز نشاط البولونيوم Po210 في الهواء 10-3.pCi.m-3 تقريباً
يبلغ تركيز نشاط الـــرادون Ru220 في الهواء 100.pCi.m-3 تــقريباً



النشاط الإشعاعي في الماء:-

إن الرادون Ra226 الناتج عن اليورانيوم 238 هو من أخطر النظائر المشعة.
انهُ يتواجد في المياه الجوفية وعلى سطح الماء. أما الراديوم فهو علة العموم غير موجود
في مياه الأمطار. يتواجد في الماء أيضاً البوتاسيوم K40 على شكل أملاح البوتاسيوم.




النشاط الإشعاعي في الغذاء :-

يوجد في الغذاء نشاط إشعاعي طبيعي K40 وكذالك نشاط إشعاعي صناعي ناجم عن نواتج
الانشطار وعن التجارب النووية. يمكن العثور في الحليب على نواتج انشطار مثلاً Cs137
Sr90


النشاط الإشعاعي الكوني:-

ينجم حمل الأشعة الكونية أساساً عن الميونات.

[نواف الزويمل]

الحلقة الثانية التأثير البيولوجي للإشعاع

عند سقوط الإشعاعات المؤينة (سواء كانت صادره عن مصدر خارجي أو تلوث داخلي) على الأجسام الحية والذي يمثل الماء الجزء الأكبر في تراكيبها فإنها تقوم بتأين محتوياتها وخاصة جزيئات الماء مما يؤدي إلى تأثيرات بيولوجية في جسم الكائن الحي يمكن أن تظهر فيما بعد على شكل أعراض مرضيه مختلفة.

وتعتمد خطورة هذه الأعراض والفترة الزمنية لظهورها على كمية طاقه الإشعاعات الممتصة داخل الجسم وعلى معدل امتصاصها (أي الجرعات الإشعاعية) وعلى هذا الأساس تنقسم التأثيرات البيولوجية للإشعاعات في الكائنات الحية إلى:



تأثير مبكر:

تتميز بتغيرات بيولوجية منظورة تظهر بعد زمن قصير من تشعيع واحد. يُستدل على هذه الأضرار بواسطة الكريات البيضاء التي يتناقص عددها في الأيام الأولى بعد التشعيع ,ثم يتزايد لدى الشفاء. وفي حالة الإصابة بأضرار شديدة, ينخفض بعد بضعة أسابيع عدد كريات الدم.

تبدأ هذه الأضرار الشعاعية الحادة بالظهور عموماً بعد تجاوز جرعة مكافئة حرجة. إن تعقيدات إضافية كالجروح يمكن أن تسبب أيضاُ الوفاة لدى تلقي جرعات مكافئة غير خطرة على الحياة.

ومن أهم أمراض التأثيرات المبكرة:
1- المرض الإشعاعي Radiation Sickness
2- نقص كرات الدم البيضاء
3- الاريثيما Erythema
4- تلف الجهاز العصبي المركزي


تأثير متأخر:

إن أضراراً متأخرة يمكن أن تظهر خلال سنوات عديدة وفي بعض الأحوال خلال عشرات السنين وذلك لدى تشعيع شديد لمرة واحدة أو لدى تشعيع ضعيف دائم باستطاعة جرعة مكافئة قليلة نسبياً.

أن الإصابة بمرض السرطان بسبب الإشعاع المؤين معروفة منذ القرن العشرين وتعتمد الخبرات على الملاحظات حول معالجة السرطان بالتشعيع الموضعي بجرعة مكافئة عالية, وحول معالجة الأورام وحول ظهور ابيضاض الدم لدى المعالجين بأشعة رونتجن الذين تلقوا في وقت مبكر حملاً إشعاعياً عالياً نسبياً. كما تعتمد هذه الخبرات على الأمراض المتأخرة لدى الأفراد الذين نجوا من الانفجارات النووية في هيروشيما ونكازاكي.
تؤكد الإختبرات الكثيرة التي أُجريت على الحيوانات تُسبب مرض السرطان بفعل الإشعاع المؤين.
ومن أهم أمراض التأثيرات المتأخرة:

1- السرطان
2- عتامة عدسة العين
3- قصر العمر
4- النمو والتطور
5- التأثير على الغدد الصماء
6- الأجنة
7- الجهاز العصبي
8- الجهاز الدوري الدموي




تأثيرات وراثية:

وتتمثل هذه التأثيرات في حدوث ولادات مشوهة وأمراض وراثية أخرى في أبناء وأحفاد المتعرضين للإشعاع وربما في ذريتهم الأبعد.

وتنتج هذه التأثيرات عن تلف في الخلايا التناسلية في الشخص المتعرض للإشعاعات يؤدي إلى إحداث تغيرات في المكونات الوراثية للخلية تتولد عنها الأمراض الوراثية. وتقترب تقديرات الإصابة بالأمراض الوراثية في ذرية المتعرض من تقديرات الإصابة بالسرطانات.[/size]

[نواف الزويمل]

الحلقة الثالثة حمل الأشعة

حمل أشعة داخل جسم الكائن الحي

إن الكائن الحي هو أيضاً منبع أشعة, السبب في ذالك هو احتواؤه بخاصة على البوتاسيوم الذي يحتوي على النظير K40 .


حمل أشعة اصطناعية

يتلقى الكائن الحي حملاً إشعاعياً اصطناعياً أضافياً، من خلال استخدام الأشعة السينية أو من خلال النظائر المشعة في الطب وفي الصناعة ومن خلال تجارب سابقة على أسلحة نووية في الجو وأيضاً من خلال التحليق في ارتفاعات عالية.

حمل الأشعة في الطب

يكثر استخدام النظائر المشعة وتجهيزات التشعيع في الطب وفي التشخيص, وفي المعالجة الطبية أيضاً. وبذالك يتعرض عضوٌ ما مثل الرئة إلى التشعيع. وإنهُ من المستحيل إجراء التشعيع دون تلقي عضو تناسلي جزءاً قليلاً من الأشعة المتبعثرة.

[نواف الزويمل]

الحلقة الرابعة تأثير الأشعة على جسم الكائن الحي (على الخلية الحية)
يؤثر الإشعاع المؤين من خلال تغيرات الذرات والجزيئات في تغيرات الخلايا وفي أضرار الاعضاء وبالتالي في أضرار الجسم كله.

عند سقوط الإشعاعات على الخلية الحية تتأين جزيئات الماء الموجودة في الخلية نتيجة لإنتقال الطاقة من الإشعاعات لها ونظراً لأن الماء يعد المكون الرئيسي للخلايا الحية ( كما ذكرت سابقاً في حلقة التأثير البيولوجي للإشعاع ) . ويؤدي تأين جزيئات الماء إلى حدوث تغيرات كيميائية تؤدي بدورها إلى إحداث تغيرات في تركيب أو في وظائف الخلية أو مكوناتها. وتحدث هذه التغيرات على مراحل (أطوار) تتمثل في المراحل الأربعة التالية:

1) الطور الفيزيائي:
وفيها تنتقل الطاقة من النوع المعين من الإشعاعات إلى جزيئات الماء بالخلية.
ويحدث التأين طبقاً للتفاعل الأتي: H2O H2O++e-
يدوم هذا الطور نحو 10-16s

2) الطور الفيزيوكيميائي:
ويحدث خلالها تفاعل الأيونات الموجبة والسالبة والناتجة من الطور السابق مع جزيئات الماء الأخرى فينتج عن هذا التفاعل عدة مركبات جديدة .
يدوم هذا الطور 10-6s

3) الطور الكيميائي:
ويتم خلالها تفاعل نواتج المرحلة السابقة (H2O2 , OH* , H* ) مع جزيئات المكونات الرئيسية للخلايا من دهون , بروتين , أحماض نووية , وغيرها . ويؤدي هذا التفاعل إلى تكسير تراكيبها السلسلية الطولية وأحداث بعض التغيرات في الجينات.
يدوم هذا الطور عادةً في حدود عدة ثوانِ.

4) الطور البيولوجي:
تؤثر الجذور الحيوية في التصرفات الحيوية في الخلية وتتمكن بذلك من إحداث
أضرار منظورة وفي بعض الحالات تكون سبباً في الموت. يدوم هذا الطور مابين
عدة دقائق وعشرات السنين وبالتالي تكون نتيجة الآثار الإشعاعية إما موت
الخلية أو منع أو تأخر انقسام الخلية أو زيادة معدل انقسامها أو حدوث تغيرات
مستديمة في الخلية تنتقل وراثياً إلى الخلايا الوليده.

[نواف الزويمل]

الحلقة الخامسة إصلاح الضرر

و الكائن الحي سواء كان مكوناً من خلية واحدة أو عدة خلايا يحدث لهُ تغيرات بيولوجية نتيجة التعرض الإشعاعي , ولكن من خصائصهُ – بفضل من الله تعالى – أنهُ يحاول إصلاح الضرر بسرعة , وهذا الإصلاح يتوقف على مدى الإصابة من التعرض وعلى كمية الدم المتوارد للمكان المعرض.تمتد فترة الإصلاح هذه إلى ستة أسابيع و بعد ذالك قد لا نجد آثاراً للأشعة على الأنسجة , وفي مقدرة الخلايا التخلص من 50% في ثلاثة أيام.

فمن المعروف أن الطاقة الإشعاعية إذا اُمتصت في الخلايا الحية فإنها تؤثر فيها تأثيراً سيئاً حسب كمية الطاقة الممتصة فالكميات الكبيرة تقتل الخلية مباشرة والأقل تصيب الخلية بعاهة مستديمة لا يمكن التغلب عليها. أما الطاقة الإشعاعية الممتصة القليلة فإنها تؤثر على الخلية تأثيراً طفيفاً يمكن التغلب عليه وعودة الخلية لحالتها الطبيعية.

[نواف الزويمل]

الحلقة السادسة الجرعات الإشعاعية

بناءً على الحلقة السابقة سأتطرق إلى الجرعات الإشعاعية .

من أجل حماية الإنسان و الكائنات الحية الأخرى من أخطار الإشعاعات المؤينة كان من الضروري وجود أجهزة للكشف عنها ولتحديد مستوياتها ومن ثم قياس الجرعات الإشعاعية و التي يمكن أن يتعرض لها الإنسان أثناء التعامل مع المصادر المشعة المختلفة بالإضافة إلى ضرورة وجود نظام موحد لتحديد وتعريف هذه الجرعات. وقد قسمت الجرعات الإشعاعية إلى:

1) الجرعة الممتصة (Absorbed dose) : إن الضرر يختلف باختلاف نوع الإشعاعات عند تساوي الجرعة الممتصة, بل يختلف التلف باختلاف طاقة الإشعاع نفسه عند تساوي الجرعة الممتصة. والمعامل الذي يأخذ ذلك الأمر في الحسبان يعرف باسم المعامل الوزني للإشعاع (يعرف سابقاً بـمعامل النوعية Quality Factor ) .

2) الجرعة المكافئة (Edquivalent dose) : هو عبارة عن حاصل ضرب الجرعة الممتصة في نسيج أو عضو من أنسجة وأعضاء الجسم البشري في المعامل الوزني للإشعاع الممتص .


3) الجرعة الفعالة (Effective dose) :
إن الأنسجة والأعضاء البشرية المختلفة تتأثر بالجرعات المكافئة ذاتها بدرجات متفاوتة, وبذلك يعتمد احتمال الضرر العشوائي على نوع النسيج أو العضو المتعرض للإشعاع. لذا فإنهُ لحساب احتمال الضرر العشوائي على الجسم ككل يجب أخذ محصلة الجرعات المكافئة بعد وزنها بالنسبة لكل عضو أو نسيج على حدة, ويتم هذا الوزن بواسطة معامل يطلق عليه المعامل الوزني للنسيج أو العضو WT

4) الجرعة الفعالة الجماعية (Cellective effective dose) :
هي عبارة عن مجموعة الجرعات الفعالة التي حصل عليها مجموعة من الأفراد, ويستخدم هذا المصطلح عند قدير المخاطر المحتملة التي يمكن أن تقع بين أفراد هذه المجموعة.

[نواف الزويمل]

الحلقة السابعة وسائل قياس الجرعات الشخصية
إن أجهزة قياس الجرعات الشخصية هي عبارة عن وسائل لقياس الجرعة الإشعاعية المتراكمة في جسم شخص معين خلال فترة زمنية معينة , يحملها العامل الذي يتعرض لجرعات إشعاعية لتحديد قيمة الجرعة الممتصة أو المكافئة التي يتعرض لها خلال فترة معينة وتسجيلها في سجل جرعاته الشخصية . ويوجد من هذه الوسائل ثلاثة أنواع وهي:

1) شارة الفيلم الحساس.
2) مقياس الجرعة الحراري الوماض.
3) مقياس الجرعة الجيبي أو الإلكتروني.

وتستخدم كلٌ من شارة الفيلم الحساس أو مقياس الجرعة الحراري الوماض لمدة شهر تقريباً ثم يتم استبدالهُ بآخر جديد وقراءة المقياس القديم. ويقوم شخص متخصص بقياس الجرعة. وتتناسب الجرعة مع عتامة الفيلم الحساس أو مع كمية الضوء المنطلقة من مقياس الجرعة الحراري الوماض عند تسخينه.

[نواف الزويمل]

الحلقة الثامنة الأمان و الوقاية

* توصيات الجمعية الدولية للوقاية من الإشعاع (IRPA) عند التعرض لموجات الراديو والموجات الميكروية سواء للأشخاص المحيطين (العاملين) أو عامة الجمهور تختلف حدودها من حيث الشدة ومدة التعرض من بلد إلى آخر وتصل إلى نسبة 1000 بين كل من أوروبا الشرقية وروسيا من ناحية وأوروبا الغربية وأمريكا من الناحية الأخرى ففي المجموعة الأولى يكون التعرض في حدود 10 W/cm2 لمدة عشر ساعات في اليوم و في المجموعة الثانية تكون شدة التعرض الأقصى maximum permissible exposure) ) نرمز لها (MPE) في حدود 10 mW/cm2

* لا توجد قواعد قياسية للحماية من مصادر الأشعة تحت الحمراء و المرئية الغير ليزرية أي من المصادر التقليدية ولكن المجلس الأمريكي للصحة الصناعية (ACGIH) إقترح معاملات وزنية طيفية (spectral weighting functions ) لتحديد حدود التعرض.

* طبقاً لقواعد المجلس الأمريكي للصحة الصناعية (ACGIH) فإن الجرعة القصوى المسموح بها من الأشعة الفوق بنفسجية للجلد الغير محمي والعين والذي لا يسبب خطورة تذكر تكون محسوبة على أساس جرعة التعرض القصوى المسموحة (MPE). ومن المهم معرفة أن حوالي ثلثي الأشعة الفوق بنفسجية المنبعثة من الشمس تصل إلى سطح الأرض في الفترة من العاشرة صباحاً حتى الثانية بعد الظهر.

[نواف الزويمل]

المراجع والمصادر


• الكتب و المطبوعات

1- الإشعاع النووي والوقاية من الإشعاع والتلوث .
للدكتور المهندس مطاوع الأشهب

2- الإشعاع الذري .
للأستاذ الدكتور محمد جمعة.
و الدكتور صلاح الدين كمال.

3- الإشعاعات وأجهزة القياس النووية.
للأستاذ الدكتور محمد فاروق أحمد.
و الدكتور خالد محمد السليمان.

4- مقدمة في الفيزياء الحيوية وتطبيقاتها الطبية.
للدكتور السيد محمود سليمان.
و الدكتور محمد بن سليمان العائد

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

حياك الله عزيزي نواف الزويمل


قرأت بعض الحلقات وساكملها قراءتها ولي عودة ان شاء الله

واحببت ان اشكرك على هذا المجهود الرائع وان شاء الله سيتم نقل الموضوع الى مجلة فيزياء بلا حدود

بارك الله فيك وجعله في ميزان حسناتك


تحياتي