Наш сайт доступен

на

52 языках

 

Visual Basic Рейтинг сайтов Наука / Образование

Техника и приборы

Радиация.

 

Введение:     Ионизирующее излучение не воспринимается нами органолептически: ни один из органов чувств человека не предупредит нас о сближении с источником радиации любой интенсивности. Человек может находиться в поле смертельно опасного для него излучения и не иметь об этом ни малейшего представления. И это при том, что человек как вид (Homo sapiens — человек разумный) весьма чувствителен к ионизирующему излучению. Он необратимо поражается такими его уровнями, которые остаются еще вполне терпимыми для многих других живых существ, обитающих на Земле. Люди, стоявшие у рычагов управления нашей атомной промышленностью и энергетикой, понимали, что работа этих предприятий обязательно приведет к увеличению радиационного «давления» на население. Но так ли это страшно? Ведь за счет радио и телевидения уровень электромагнитного излучения, в котором уже не один десяток лет «купается» человечество, увеличился во много раз и вроде бы без заметных последствий... И перед физиками, медиками и биологами, работавшими в наших НИИ, была поставлена задача: найти уровни ионизирующего излучения, существенно превышающие естественный радиационный фон, но безопасные для человека. И такие уровни были, разумеется, ими найдены... Однако аналогичными исследованиями занимались и в других странах. Но как это ни странно, пришли совсем к другому выводу: безопасной радиации вообще не существует. Да — заметили там — при очень больших уровнях облучения у человека возникает лучевая болезнь (общее название множества не встречавшихся ранее заболеваний, связанных с ионизирующей радиацией). При меньших уровнях она не возникает, но остается высокая вероятность возникновения опухолей, генетических повреждений, ряда других давно известных медицине заболеваний. При дальнейшем снижении уровня облучения снижается и их вероятность. А по достижении естественного радиационного фона, то есть при отсутствии внесенной радиации, вероятность заболеть чем-то приходит к своему обычному уровню. И хотя в поисках разного рода допустимых уровней лежит еще одна неразрешимая задача и обязательная оценка жизни отдельного человека в дензнаках (этого никогда не делают публично), работы, имеющие целью разрешение возникающих здесь проблем, составляют сегодня основную массу радиолого-медицинских публикаций. А такие, как «О скорости резорбции калифорния-252 из легких в кровь», «О накоплении теллура-127 в крови и почках», «О выведении из организма таллия-201 с помощью ферроцина», и тысяч им подобных еще раз утверждают нас в известной, казалось бы, истине: измазаться просто, отмыться трудно. Или говоря иначе: необратимые процессы в нашей жизни — норма, обратимые — редкое исключение. Не так уж трудно, как оказалось, произвести на свет радионуклид. Но как «родить его обратно»?.. Радиоактивность — самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений. Для радиоактивности характерно экспоненциальное уменьшение среднего числа активных ядер во времени (рис.). Период полураспада — Т1/2 — время, по прошествии которого число радиоактивных ядер уменьшается в два раза. Ионизация — превращение атомов и молекул в ионы. Степень ионизации характеризуется отношением числа ионов к числу нейтральных частиц в единице объема. Ионизация происходит при поглощении электромагнитного излучения (фотоионизация), при нагревании (термическая ионизация), при столкновении с электронами и возбужденными частицами (ударная ионизация) и в других случаях. Ионизирующие излучения — потоки частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению его атомов или молекул. Ионизирующие излучения попадают на Землю в виде космических лучей, возникают в результате радиоактивного распада атомных ядер, создаются искусственно. Это электроны, позитроны, протоны, нейтроны и другие элементарные частицы, а также атомные ядра и электромагнитное излучение гамма-, рентгеновского и оптического диапазонов. В случае нейтральных частиц (γ-кванты, нейтроны) ионизацию вызывают вторичные заряженные частицы, образующиеся при взаимодействии нейтральных частиц с веществом (электроны и позитроны — в случае γ-квантов, протоны или ядра отдачи — в случае нейтронов). Нуклид — термин для обозначения любых атомов, отличающихся составом ядра. Характеризуется атомным номером Z и атомной массой А. Так, например, запись 13755Cs означает, что мы имеем дело с изотопом цезия, имеющим атомную массу А = 137 и атомный номер Z = 55. Хотя атомный номер можно было бы и не указывать, поскольку Z = 55 и означает, что мы имеем дело с цезием. Так обычно и пишут: 137Cs. Радионуклид — нуклид, обладающий радиоактивностью. Изотопы — разновидности одного и того же химического элемента, отличающиеся атомной массой. Ядра атомов изотопов различаются числом нейтронов, но содержат одинаковое число протонов и занимают одно и то же место в периодической системе элементов. Различают устойчивые (стабильные) изотопы и радиоактивные изотопы — радиоизотопы — источники ионизирующего излучения. Тот же цезий, например, имеет 29 радиоизотопов: от 117Cs до l46Cs (и еще четыре метастабильных: l23mCs, l34mCs, l35mCs и l38mCs). Корпускулярное излучение — ионизирующее излучение, состоящее из частиц, имеющих массу покоя, отличную от нуля, — α-, β-частицы, нейтроны и др. α-излучение — корпускулярное излучение, состоящее из α-частиц — ядер гелия (4Не), испускаемых при распаде ядер или в ядерных реакциях. При вылете α-частицы из ядра атомный номер нуклида уменьшается на две единицы (Z' = Z - 2), а его атомная масса на четыре (А = А-4). Так, ядро радона 22286Rn выбросив α-частицу, превращается в ядро, имеющее массу А = 218 и номер Z = 84. То есть становится ядром 21884Ро - одного из изотопов полония. β-излучение — корпускулярное излучение, состоящее из электронов или позитронов (β-- или β+-частиц), возникающее при β-распаде ядер или нестабильных частиц. При β--распаде из ядра вылетают электрон и антинейтрино, атомный номер нуклида увеличивается на единицу (Z' = Z + 1), а атомная масса не изменяется (нейтрон внутри ядра превращается в протон). Так, ядро стронция-90 9038Sr, выбросив электрон, превращается в ядро иттрия-90 — 9039Y. При β+-распаде из ядра вылетают позитрон и нейтрино, атомный номер нуклида уменьшается на единицу (Z' = Z—1), а атомная масса не изменяется (протон внутри ядра превращается в нейтрон). γ-излучение — электромагнитное (фотонное) излучение, возникающее при ядерных превращениях или аннигиляции частиц. Электронный захват — захват ядром атома своего орбитального электрона (обычно с К-оболочки) с испусканием нейтрино, при котором атомный номер нуклида уменьшается на единицу (Z' = Z — 1), а атомная масса не изменяется (протон внутри ядра превращается в нейтрон). Изомерный переход — переход ядра из возбужденного (метаста-бильного) состояния в невозбужденное, при котором не изменяется ни Z, ни А. Изомерный переход сопровождается обычно излучением γ-кванта. Ядра с одинаковыми Z и А, но находящимися в разных энергетических состояниях называют ядерными изомерами. Например, 135Cs и 135mCs. Естественный радиационный фон — ионизирующее излучение, создаваемое космическим излучением и излучением радионуклидов, входящих в земные породы. Доза излучения — количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной 1 г вещества. Используется в качестве меры радиационной опасности. Eдиницы измерения: Беккерель (Бк) — единица активности радионуклида. Один беккерель соответствует одному распаду в секунду. Кюри (Ки) — тоже единица радиоактивности, но очень крупная: 1 Ки = 3,7 • 1010 Бк. Рентген (Р) — единица, характеризующая меру ионизации вещества, поглощенную им дозу. Дозе в 1 Р соответствует образование 2,083 • 109 пар ионов в 1 см3 воздуха. 1 Р = 2,57976 • 104 Кл/кг. БЭР — биологический эквивалент рентгена (тот же ионизационный эффект, но в биологических тканях). Мегаэлектронвольт (МэВ) — единица, в которой обычно измеряют энергию ионизирующих частиц. 1 МэВ — энергия, которую приобретает электрон (вообще частица с элементарным электрическим зарядом), ускоренный напряжением в 106 В. 1 МэВ ≈ 1.6 - 10-13 Дж (Дж - джоуль). Двух единиц — беккерелей, характеризующих «яркость» источника ионизирующей радиации, и рентгена, оценивающего «освещенность» облучаемого им объекта, — для начала нам было бы вполне достаточно. Но существует множество других единиц, обилие которых не столько разъясняет неспециалисту суть дела, сколько мешает этому. Познакомимся с этими единицами лишь для того, чтобы, пересчитав их, пусть и нестрого, в беккерели и бэры — рентгены, больше с ними уже не встречаться. Грей (Гр) — единица поглощенной дозы. Представляет собой количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы какого-либо физического тела. 1 Гр = 1 Дж/кг. Рад ~ одна сотая грея: 1 рад = 0,01 Гр. Зиверт (Зв) — единица эквивалентной дозы. Представляет собой единицу поглощенной дозы, умноженную на κ — коэффициент, учитывающий неодинаковую радиационную опасность для организма разных видов ионизирующего излучения. 1 Зв = 1 Дж/кг. 1 бэр = 0,01 Зв = 0,01 Гр х κ. Для рентгеновского и γ-излучения принято κ = 1, для α-излучения с энергией Еα < 10 МэВ — κ = 20 (возможно, будет принято к = 50), для нейтронов с энергией Еn = 0,1 - 10 МэВ- к= 10.     Будем иметь в виду и то, что С — радиоактивность радионуклида (Бк), его масса m (г), атомная масса А и период полураспада T1/2 (с) связаны следующим соотношением: С = 4,17- 1023т/(А- T1/2). Бытовой дозиметр, измеряющий уровень ионизирующей радиации, градуируют в мкР/ч или в мкЗв/ч (1 мкР/ч ≈ 0,01 мкЗв/ч). На уровне моря его показания должны быть близки к 15 мкР/ч. Это естественный радиационный фон — уровень ионизирующей радиации естественного происхождения, облучающей «равнинное» человечество. Существуют и радиационные единицы, которыми пользуются люди в верхних эшелонах власти, не опускающиеся до таких мелочей, как чья-то частная жизнь. Эти интегральные оценки загрязнений и облучений (Ки/км2, бэр/жизнь и т. п.), даже если они и соответствуют действительности (нет ошибок и фальсификаций), маскируют первопричины и потому не представляют для нас большого интереса. Источник: Ионизирующая радиация: обнаружение, контроль, защита / Ю. А. Виноградов. Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.