Видове йонизиращо лъчение

Йонизиращо лъчение (IR) -потоци от елементарни частици (електрони, позитрони, протони, неутрони) и кванти на електромагнитна енергия, чието преминаване през веществото води до йонизация (образуване на противоположни полярни йони) и възбуждане на неговите атоми и молекули. йонизация -превръщането на неутрални атоми или молекули в електрически заредени частици - йони bII достигат до Земята под формата на космически лъчи, възникват в резултат на радиоактивния разпад на атомните ядра (απ β-частици, γ- и рентгенови лъчи), се създават изкуствено в ускорители на заредени частици. Практически интерес представляват най-често срещаните видове IR - потоци от a- и β-частици, γ-лъчение, рентгенови и неутронни потоци.

Алфа радиация(а) – поток от положително заредени частици – ядра на хелий. Понастоящем са известни повече от 120 изкуствени и естествени алфа радиоактивни ядра, които при излъчване на алфа частица губят 2 протона и 2 неутрона. Скоростта на частиците по време на разпада е 20 хиляди км/сек. В същото време α-частиците имат най-ниска проникваща способност, тяхната дължина на пътя (разстоянието от източника до абсорбцията) в тялото е 0,05 mm, във въздуха - 8–10 cm, те дори не могат да преминат през лист хартия , но плътността на йонизация на единица Диапазонът е много голям (с 1 cm до десетки хиляди двойки), така че тези частици имат най-голяма йонизираща способност и са опасни вътре в тялото.

Бета радиация(β) – поток от отрицателно заредени частици. В момента са известни около 900 бета радиоактивни изотопа. Масата на β-частиците е няколко десетки хиляди пъти по-малка от α-частиците, но те имат по-голяма проникваща способност. Скоростта им е 200–300 хиляди км/сек. Дължината на пътя на потока от източника във въздуха е 1800 см, в човешка тъкан – 2,5 см. β-частиците се задържат напълно от твърди материали (3,5 мм алуминиева плоча, органично стъкло); тяхната йонизираща способност е 1000 пъти по-малка от тази на α частиците.

Гама радиация(γ) – електромагнитно излъчване с дължина на вълната от 1 · 10 -7 m до 1 · 10 -14 m; излъчвани, когато бързите електрони в дадено вещество се забавят. Възниква при разпадането на повечето радиоактивни вещества и има голяма проникваща способност; пътува със скоростта на светлината. В електрически и магнитни полета γ-лъчите не се отклоняват. Това лъчение има по-ниска йонизираща способност от а- и бета-лъчението, тъй като йонизационната плътност на единица дължина е много ниска.

Рентгеново лъчениемогат да бъдат получени в специални рентгенови тръби, в електронни ускорители, при забавяне на бързите електрони в материята и при прехода на електрони от външните електронни обвивки на атома към вътрешните, когато се създават йони. Рентгеновите лъчи, подобно на γ-лъчението, имат ниска йонизираща способност, но голяма дълбочина на проникване.

неутрони -елементарни частици на атомното ядро, тяхната маса е 4 пъти по-малка от масата на α-частиците. Времето им на живот е около 16 минути. Неутроните нямат електрически заряд. Дължината на пътя на бавните неутрони във въздуха е около 15 m, в биологична среда - 3 cm; за бързи неутрони - съответно 120 м и 10 см. Последните имат висока проникваща способност и представляват най-голяма опасност.

Има два вида йонизиращо лъчение:

Корпускулярни, състоящи се от частици с маса на покой, различна от нула (α-, β– и неутронно лъчение);

Електромагнитно (γ- и рентгеново лъчение) – с много къса дължина на вълната.

За да се оцени въздействието на йонизиращото лъчение върху всякакви вещества и живи организми, се използват специални количества - радиационни дози.Основната характеристика на взаимодействието на йонизиращото лъчение и околната среда е йонизационният ефект. В началния период на развитие на радиационната дозиметрия най-често се налагаше да се работи с рентгеново лъчение, разпространяващо се във въздуха. Следователно степента на йонизация на въздуха в рентгеновите тръби или устройства се използва като количествена мярка за радиационното поле. Количествена мярка, базирана на степента на йонизация на сух въздух при нормално атмосферно налягане, която е доста лесна за измерване, се нарича експозиционна доза.

Доза на експозицияопределя йонизиращата способност на рентгеновите и γ-лъчите и изразява енергията на излъчване, преобразувана в кинетична енергия на заредени частици на единица маса атмосферен въздух. Дозата на експозиция е съотношението на общия заряд на всички йони със същия знак в елементарен обем въздух към масата на въздуха в този обем. Единицата SI за експозиционна доза е кулон, разделен на килограм (C/kg). Несистемната единица е рентгенът (R). 1 C/kg = 3880 R. При разширяване на обхвата на известните видове йонизиращо лъчение и областите на неговото приложение се оказа, че мярката за въздействие на йонизиращото лъчение върху материята не може да бъде измерена просто определениепоради сложността и многообразието на протичащите в този случай процеси. Най-важният от тях, пораждащ физични и химични промени в облъчваното вещество и водещ до определен радиационен ефект, е поглъщането на енергията на йонизиращото лъчение от веществото. В резултат на това възниква понятието погълната доза.

Абсорбирана дозапоказва колко радиационна енергия се поглъща на единица маса от всяко облъчено вещество и се определя от съотношението на погълнатата енергия на йонизиращото лъчение към масата на веществото. Единицата за измерване на погълната доза в системата SI е грей (Gy). 1 Gy е дозата, при която 1 J енергия на йонизиращото лъчение се предава на маса от 1 kg Извънсистемната единица за погълната доза е рад. 1 Gy = 100 rad. Изследването на индивидуалните последици от облъчването на живи тъкани показва, че при еднакви погълнати дози различните видове радиация предизвикват различни биологични ефекти върху тялото. Това се дължи на факта, че по-тежка частица (например протон) произвежда повече йони на единица път в тъканта, отколкото по-лека частица (например електрон). За същата погълната доза, колкото по-висок е радиобиологичният разрушителен ефект, толкова по-плътна е йонизацията, създадена от радиацията. За да се вземе предвид този ефект, беше въведена концепцията за еквивалентна доза.

Еквивалентна дозасе изчислява чрез умножаване на стойността на погълнатата доза по специален коефициент - коефициент на относителна биологична ефективност (RBE) или коефициент на качество. Стойности на коефициента за различни видовелъченията са дадени в табл. 7.

Таблица 7

Относителен коефициент на биологична ефективност за различни видове радиация

Единицата SI за дозов еквивалент е сиверт (Sv). Стойността от 1 Sv е равна на еквивалентната доза от всеки вид радиация, погълната в 1 kg биологична тъкан и създаваща същия биологичен ефект като погълнатата доза от 1 Gy фотонно лъчение. Несистемната единица за измерване на еквивалентна доза е rem (биологичен еквивалент на rad). 1 Sv = 100 рем. Някои човешки органи и тъкани са по-чувствителни към въздействието на радиацията от други: например при една и съща еквивалентна доза е по-вероятно ракът да се появи в белите дробове, отколкото в щитовидната жлеза, а облъчването на половите жлези е особено опасно поради риска от генетични увреждания. Следователно дозите на облъчване на различни органи и тъкани трябва да се вземат предвид с различни коефициенти, които се наричат ​​коефициент на радиационен риск. Умножавайки стойността на еквивалентната доза по съответния коефициент на радиационен риск и сумирайки всички тъкани и органи, получаваме ефективна доза,отразяващ цялостния ефект върху тялото. Претеглените коефициенти се установяват емпирично и се изчисляват така, че сумата им за целия организъм да е единица. Ефективните дозови единици са същите като еквивалентните дозови единици. Също така се измерва в сиверти или rem.

Важно свойство на радиоактивността е йонизиращото лъчение. Изследователите откриха опасността от това явление за живия организъм от самото начало на откриването на радиоактивността. Така А. Бекерел и М. Кюри-Склодовска, които изучават свойствата на радиоактивните елементи, получават тежки кожни изгаряния от радиево лъчение.

Йонизиращо лъчение е всяко лъчение, чието взаимодействие със среда води до образуване на електрически заряди с различен знак. Различават се следните видове йонизиращо лъчение: α-, β-лъчение, фотонно и неутронно лъчение. Ултравиолетовото лъчение и видимата част от светлинния спектър не се класифицират като йонизиращо лъчение. Горните видове радиация имат различна проникваща способност (фиг. 3.6), в зависимост от носителя и енергията на излъчване.

Енергията на излъчване се измерва в електронволтове (eV). За 1 eV се приема енергията, която електрон придобива при движение в ускоряващо електрическо поле с потенциална разлика 1 V. На практика по-често се използват десетични кратни: килоелектрон-волт (1 keV = 103 eV) и мегаелектронволт (1 MeV = 10 eV). Връзката между електронволта и системната единица енергия J се дава от израза: 1 eV = 1,6 · 10 -19 J.

Алфа-лъчението (α-лъчение) е йонизиращо лъчение, което представлява поток от относително тежки частици (хелиеви ядра, състоящи се от два протона и два неутрона), излъчвани по време на ядрени трансформации. Енергията на α частиците е от порядъка на няколко мегаелектронволта и варира за различните радионуклиди. В този случай някои радионуклиди излъчват α-частици с няколко енергии.

Този вид радиация, имаща къс път на частиците, се характеризира със слаба проникваща способност, забавя се дори от лист хартия. Например обхватът на алфа частиците с енергия 4 MeV във въздуха е 2,5 cm, но в биологичната тъкан е само 31 микрона. Радиацията практически не може да проникне през външния слой на кожата, образуван от мъртви клетки. Следователно алфа лъчението не е опасно, докато радиоактивните вещества, излъчващи алфа частици, не навлязат в тялото през дихателната система, храносмилането или през отворени рани и повърхности от изгаряния. Степента на опасност на радиоактивното вещество зависи от енергията на частиците, които излъчва. Тъй като йонизационната енергия на един атом е от няколко до десетки електронволта, всяка α частица е способна да йонизира до 100 000 молекули в тялото.

Бета лъчението е поток от β-частици (електрони и позитрони), които имат по-голяма проникваща способност в сравнение с α-лъчението. Излъчваните частици имат непрекъснат енергиен спектър, разпределен по енергия от нула до определена максимална стойност, характерна за даден радионуклид. Максималната енергия на β спектъра на различни радионуклиди е в диапазона от няколко keV до няколко MeV.

Обхватът на β-частиците във въздуха може да достигне няколко метра, а в биологичната тъкан няколко сантиметра. Така обхватът на електроните с енергия 4 MeV във въздуха е 17,8 м, а в биологичната тъкан 2,6 см. Те обаче лесно се задържат от тънък лист метал. Подобно на източниците на α-радиация, β-активните радионуклиди са по-опасни при поглъщане.

Фотонното лъчение включва рентгеново лъчение и гама лъчение (γ-лъчи). След радиоактивен разпад атомното ядро ​​на крайния продукт често се появява във възбудено състояние. Преходът на ядрото от това състояние към по-ниско енергийно ниво (към нормално състояние) става с излъчване на гама-кванти. По този начин γ-лъчението има вътрешноядрен произход и е доста твърдо електромагнитно излъчване с дължина на вълната 10 -8 -10 -11 nm.

Енергията на кванта на γ-лъчение E (в eV) е свързана с дължината на вълната чрез съотношението

където λ е изразено в нанометри (1 nm = 10 -9 m).

Разпространявайки се със скоростта на светлината, γ-лъчите имат висока проникваща способност, много по-голяма от α и β частиците. Те могат да бъдат спрени само от дебело олово или бетонна плоча. Колкото по-висока е енергията на γ-лъчението и съответно колкото по-къса е неговата дължина на вълната, толкова по-висока е проникващата способност. Обикновено енергията на гама лъчите е в диапазона от няколко keV до няколко MeV.

За разлика от γ-лъчите, рентгеновите лъчи са с атомен произход.Той се образува във възбудени атоми по време на прехода на електрони от далечни орбити към орбита, по-близка до ядрото, или възниква, когато заредените частици в материята се забавят. Съответно първият има дискретен енергиен спектър и се нарича характеристика, вторият има непрекъснат спектър и се нарича спирачно лъчение. Рентгеновият енергиен диапазон е от стотици електронволта до десетки килоелектронволта. Въпреки различния произход на тези лъчения, тяхната природа е една и съща и затова рентгеновото и γ-лъчението се наричат ​​фотонно лъчение.

Под въздействието на фотонно лъчение се облъчва цялото тяло. Това е основният увреждащ фактор, когато тялото е изложено на радиация от външни източници.

Неутронното лъчение възниква по време на деленето на тежки ядра и при други ядрени реакции. Източници на неутронно лъчение в атомни електроцентрали са ядрени реактори, плътността на неутронния поток в които е 10 10 -10 14 неутрона / (cm s); изотопни източници, съдържащи естествени или изкуствени радионуклиди, смесени с вещество, което излъчва неутрони под въздействието на бомбардиране от неговите α-частици или γ-кванти. Такива източници се използват за калибриране на контролно-измервателна апаратура. Те произвеждат потоци от порядъка на 10 7 –10 8 неутрона/s.

В зависимост от енергията неутроните се разделят на следните видове: бавни или топлинни (със средна енергия ~ 0,025 eV); резонансни (с енергия до 0,5 keV); междинни (с енергия от 0,5 keV до 0,5 MeV); бърз (с енергия от 0,5 до 20 MeV); свръхбързи (с енергия над 20 MeV).

Когато неутроните взаимодействат с материята, се наблюдават два вида процеси: разсейване на неутрони и ядрени реакции, включително принудително делене на тежки ядра. Последният тип взаимодействия се свързват с възникването на верижна реакция, която възниква по време на атомна експлозия (неконтролирана верижна реакция) и в ядрени реактори (контролирана верижна реакция) и е съпроводена с освобождаване на огромно количество енергия.

Проникващата способност на неутронното лъчение е сравнима с γ лъчение. Топлинните неутрони се абсорбират ефективно от материали, съдържащи бор, графит, олово, литий, гадолиний и някои други вещества; Бързите неутрони се забавят ефективно от парафин, вода, бетон и др.

Основни понятия на дозиметрията. Има различни проникващи способности, йонизиращо лъчение различни видовеимат различни ефекти върху тъканите на живия организъм. В този случай, колкото по-големи са щетите, причинени от радиацията, толкова по-голяма е енергията, която засяга биологичния обект. Количеството енергия, предадено на тялото по време на йонизиращо излагане, се нарича доза.

Физическата основа на дозата на йонизиращото лъчение е трансформацията на радиационната енергия в процеса на нейното взаимодействие с атоми или техните ядра, електрони и молекули на облъчената среда, в резултат на което част от тази енергия се абсорбира от веществото. Погълнатата енергия е основната причина за процесите, водещи до наблюдаваните ефекти, предизвикани от радиация, и следователно дозиметричните количества са свързани с погълнатата радиационна енергия.

Дозата на облъчване може да бъде получена от всеки радионуклид или от смес от тях, независимо дали са извън тялото или вътре в него в резултат на излагане на храна, вода или въздух. Дозите се изчисляват по различен начин в зависимост от размера на облъчената зона и къде се намира, дали един човек или група хора са били облъчени и за колко време.

Количеството енергия, погълната от единица маса на облъчения организъм, се нарича погълната доза и се измерва в SI единици в грейове (Gy). Единицата за грей е джаул, разделен на килограм маса (J/kg). Стойността на погълнатата доза обаче не отчита факта, че при една и съща погълната доза α-лъчението и неутронното лъчение са много по-опасни от β-лъчението или γ-лъчението. Следователно, за по-точна оценка на степента на увреждане на тялото, погълнатата доза трябва да се увеличи с определен коефициент, отразяващ способността на радиацията от даден вид да уврежда. биологични обекти. Този фактор се нарича коефициент на радиационно тегло. Стойността му за β и γ лъчение се приема равна на 1, за α лъчение – 20, за неутронно лъчение варира в диапазона 5–20 в зависимост от енергията на неутрона.

Преизчислената по този начин доза се нарича еквивалентна доза, която се измерва в сиверти (Sv) в системата SI. Размерът на сиверт е същият като този на грея – J/kg. Получената доза за единица време се класифицира в системата SI като мощност на дозата и има измерението Gy/s или Sv/s. В системата SI е допустимо да се използват несистемни единици за време, като час, ден, година, следователно при изчисляване на дозите се използват размери като Sv/h, Sv/ден, Sv/година.

Досега в геофизиката, геологията и отчасти в радиоекологията се използва несистемна дозова единица - рентгеновото лъчение. Тази стойност е въведена в зората на атомната ера (през 1928 г.) и се използва за измерване на експозиционната доза. Рентгеновите лъчи са равни на дозата γ-лъчение, която създава в един кубичен сантиметър сух въздух общ заряд от йони, равен на една единица електрически заряд. При измерване на експозиционната доза на γ-лъчение във въздуха се използва връзката между рентгеновите лъчи и сивото: 1 P = 8,77 mJ/kg или 8,77 mGy. Съответно 1 Gy = 114 R.

В дозиметрията е запазена още една извънсистемна единица - rad, равна на погълнатата радиационна доза, при която 1 kg от облъченото вещество поглъща енергия, равна на 0,01 J. Съответно I rad = 100 erg/g = 0,01 Gy. В момента това устройство излиза от употреба.

При изчисляване на дозите, получени от тялото, трябва да се има предвид, че някои части на тялото (органи, тъкани) са по-чувствителни към радиация от други. По-специално, при същата еквивалентна доза увреждането на белите дробове е по-вероятно, отколкото напр. щитовидната жлеза. Интерна

родна комисия по радиационна защита(ICRP) са разработили коефициенти на преобразуване, които се препоръчват за използване при оценка на радиационната доза за различни човешки органи и биологични тъкани (фиг. 3.7).

След умножаване на еквивалентната доза за даден орган по съответния коефициент и сумирането му по всички органи и тъкани се получава ефективна еквивалентна доза, отразяваща общото въздействие на радиацията върху организма. Тази доза също се измерва в сиверти. Описаното понятие доза характеризира само индивидуално получените дози.

Когато е необходимо да се изследва въздействието на радиацията върху група хора, се използва понятието колективна ефективна еквивалентна доза, която е равна на сумата от индивидуалните ефективни еквивалентни дози и се измерва в мансиверти (man-Sv).

Тъй като много радионуклиди се разпадат много бавно и ще засегнат населението в далечното бъдеще, още много поколения хора, живеещи на планетата, ще получат колективна ефективна еквивалентна доза от такива източници. За оценка на посочената доза е въведена концепцията за очакваната (обща) колективна ефективна еквивалентна доза, която позволява да се предвиди увреждането на група хора от действието на постоянни източници на радиация. За по-голяма яснота описаната по-горе система от понятия е илюстрирана на фиг. 3.8.

Радиоактивността е открита през 1896 г. от френския учен Антоан Анри Бекерел, докато изучава луминесценцията на уранови соли. Оказа се, че урановите соли без външно въздействие (спонтанно) излъчват радиация с неизвестна природа, която осветява изолираните от светлина фотоплаки, йонизира въздуха, прониква през тънки метални пластини и предизвиква луминесценция на редица вещества. Веществата, съдържащи полоний 21084Po и радий 226 88Ra, имат същото свойство.

Още по-рано, през 1985 г., рентгеновите лъчи са случайно открити от немския физик Вилхелм Рентген. Мария Кюри измисли думата "радиоактивност".

Радиоактивността е спонтанно преобразуване (разпад) на ядрото на атом на химичен елемент, което води до промяна на неговия атомен номер или промяна на масовото число. При тази трансформация на ядрото се излъчва радиоактивно лъчение.

Има разлика между естествена и изкуствена радиоактивност. Естествената радиоактивност е радиоактивността, наблюдавана в нестабилни изотопи, съществуващи в природата. Изкуствената радиоактивност е радиоактивността на изотопи, получени в резултат на ядрени реакции.

Различават се различни по енергия и проникваща способност различни видове радиоактивни лъчения, които имат различен ефект върху тъканите на живия организъм.

Алфа радиацияе поток от положително заредени частици, всяка от които се състои от два протона и два неутрона. Проникващата способност на този вид радиация е ниска. Задържат го няколко сантиметра въздух, няколко листа хартия и обикновена дреха. Алфа радиацията може да бъде опасна за очите. Той практически не може да проникне през външния слой на кожата и не представлява опасност, докато радионуклидите, излъчващи алфа частици, не попаднат в тялото чрез отворена рана, храна или вдишван въздух - тогава те могат да станат изключително опасни. В резултат на облъчване със сравнително тежки, положително заредени алфа частици, за определен период от време могат да настъпят сериозни увреждания на клетките и тъканите на живите организми.

Бета радиацияе поток от отрицателно заредени електрони, движещи се с огромна скорост, чийто размер и маса са много по-малки от алфа частиците. Тази радиация има по-голяма проникваща способност в сравнение с алфа радиацията. Можете да се предпазите от него с тънък лист метал като алуминий или слой дърво с дебелина 1,25 см. Ако човек не носи дебели дрехи, бета частиците могат да проникнат през кожата на дълбочина от няколко милиметра. Ако тялото не е покрито с дрехи, бета радиацията може да увреди кожата, тя преминава в телесната тъкан на дълбочина 1-2 сантиметра.

Гама радиация,подобно на рентгеновите лъчи, това е електромагнитно излъчване с ултрависоки енергии. Това е излъчване с много къси дължини на вълните и много високи честоти. Всеки, който е преминал медицински преглед, е запознат с рентгеновите лъчи. Гама радиацията има висока проникваща способност, можете да се предпазите от нея само с дебел слой олово или бетон. Рентгеновите и гама лъчите не носят електрически заряд. Те могат да увредят всякакви органи.

Всички видове радиоактивни лъчения не могат да бъдат видени, усетени или чути. Радиацията няма нито цвят, нито вкус, нито мирис. Скоростта на разпадане на радионуклидите практически не може да се промени с известни химични, физични, биологични и други методи. Колкото повече енергия радиацията предава на тъканите, толкова повече щети ще причини в тялото. Количеството енергия, предадено на тялото, се нарича доза. Тялото може да получи радиационна доза от всякакъв вид радиация, включително радиоактивна. В този случай радионуклидите могат да се намират извън тялото или вътре в него. Количеството радиационна енергия, което се поглъща от единица маса на облъченото тяло, се нарича погълната доза и се измерва в системата SI в грейове (Gy).

При една и съща погълната доза алфа радиацията е много по-опасна от бета и гама радиацията. Степента на излагане на различни видове радиация на човек се оценява с помощта на такава характеристика като еквивалентна доза. увреждат телесните тъкани по различни начини. В системата SI се измерва в единици, наречени сиверти (Sv).

Радиоактивният разпад е естествената радиоактивна трансформация на ядрата, която възниква спонтанно. Ядрото, подложено на радиоактивен разпад, се нарича майчино ядро; полученото дъщерно ядро, като правило, се оказва възбудено и преходът му в основно състояние е придружен от излъчване на γ фотон. Че. Гама-лъчението е основната форма за намаляване на енергията на възбудените продукти на радиоактивните трансформации.

Алфа разпад. β-лъчите са поток от хелиеви He ядра. Алфа-разпадът се придружава от напускане на алфа-частица (He) от ядрото, което първоначално се трансформира в ядрото на атом на нов химичен елемент, чийто заряд е 2 по-малък и масовото число е 4 единици по-малко.

Скоростите, с които α-частиците (т.е. He ядрата) излитат от разпадащото се ядро ​​са много високи (~106 m/s).

Прелитайки през материята, α-частицата постепенно губи енергията си, изразходвайки я за йонизиране на молекулите на веществото и в крайна сметка спира. Една алфа частица образува приблизително 106 двойки йони по пътя си на 1 cm път.

Колкото по-голяма е плътността на веществото, толкова по-къс е обхватът на α-частиците преди спиране. Във въздуха при нормално налягане диапазонът е няколко cm, във вода, в човешки тъкани (мускули, кръв, лимфа) 0,1-0,15 mm. α-частиците са напълно блокирани от обикновен лист хартия.

α-частиците не са много опасни при външно облъчване, т.к може да се забави от дрехи и гума. Но α-частиците са много опасни, когато попаднат в човешкото тяло, поради високата плътност на йонизация, която произвеждат. Увреждането, възникващо в тъканите, не е обратимо.

Бета разпадът се предлага в три разновидности. Първият - ядрото, което е претърпяло трансформация, излъчва електрон, второто - позитрон, третото - се нарича улавяне на електрони (e-улавяне), ядрото поглъща един от електроните.

Третият тип разпад (захващане на електрони) е, когато ядрото поглъща един от електроните на своя атом, в резултат на което един от протоните се превръща в неутрон, излъчвайки неутрино:

Скоростта на движение на β-частиците във вакуум е 0,3 – 0,99 скоростта на светлината. Те са по-бързи от алфа частиците, летят през насрещните атоми и взаимодействат с тях. β-частиците имат по-слаб йонизиращ ефект (50-100 двойки йони на 1 cm път във въздуха) и когато β-частица попадне в тялото, те са по-малко опасни от α-частиците. Проникващата способност на β-частиците обаче е висока (от 10 cm до 25 m и до 17,5 mm в биологични тъкани).

Гама-лъчението е електромагнитно лъчение, излъчвано от атомните ядра по време на радиоактивни трансформации, което се разпространява във вакуум с постоянна скорост от 300 000 km/s. Това излъчване обикновено придружава β-разпадането и по-рядко α-разпадането.

γ-лъчите са подобни на рентгеновите лъчи, но имат много по-висока енергия (при по-къса дължина на вълната). γ-лъчите, които са електрически неутрални, не се отклоняват в магнитни и електрически полета. В материя и вакуум те се разпространяват праволинейно и равномерно във всички посоки от източника, без да причиняват директна йонизация; когато се движат в средата, те избиват електрони, предавайки им част или цялата си енергия, които произвеждат процеса на йонизация. За 1 cm път γ-лъчите образуват 1-2 двойки йони. Във въздуха те пътуват от няколкостотин метра и дори километри, в бетон - 25 см, в олово - до 5 см, във вода - десетки метри, и проникват през живи организми.

γ-лъчите представляват значителна опасност за живите организми като източник на външно лъчение.

Преди това хората, за да обяснят това, което не разбират, измисляха различни фантастични неща - митове, богове, религия, магически създания. И въпреки че все още вярва в тези суеверия голям бройхора, сега знаем, че всичко си има своето обяснение. Една от най-интересните, мистериозни и удивителни теми е радиацията. Какво е? Какви видове съществуват? Какво е радиация във физиката? Как се усвоява? Възможно ли е да се предпазите от радиация?

Главна информация

И така, разграничават се следните видове радиация: вълново движение на средата, корпускулярно и електромагнитно. На последното ще се обърне най-голямо внимание. По отношение на вълновото движение на средата можем да кажем, че то възниква в резултат на механичното движение на определен обект, което предизвиква последователно разреждане или компресия на средата. Примерите включват инфразвук или ултразвук. Корпускулярното излъчване е поток от атомни частици като електрони, позитрони, протони, неутрони, алфа, който е придружен от естествен и изкуствен разпад на ядрата. Нека засега поговорим за тези двама.

Влияние

Помислете за слънчевата радиация. Това е мощен лечебен и превантивен фактор. Съвкупността от съпътстващи физиологични и биохимични реакции, протичащи с участието на светлина, се нарича фотобиологични процеси. Те участват в синтеза на биологично важни съединения, служат за получаване на информация и ориентация в пространството (зрение), а също така могат да причинят вредни последици, като поява на вредни мутации, разрушаване на витамини, ензими и протеини.

За електромагнитното излъчване

В бъдеще статията ще бъде посветена изключително на него. Какво прави радиацията във физиката, как ни влияе? ЕМР са електромагнитни вълни, които се излъчват от заредени молекули, атоми и частици. Големите източници могат да бъдат антени или други излъчващи системи. Дължината на вълната на излъчването (честотата на трептене) заедно с източниците е от решаващо значение. И така, в зависимост от тези параметри се разграничават гама, рентгеново и оптично лъчение. Последният е разделен на редица други подвидове. И така, това е инфрачервено, ултравиолетово, радио лъчение, както и светлина. Диапазонът е до 10 -13. Гама лъчението се генерира от възбудени атомни ядра. Рентгеновите лъчи могат да се получат чрез забавяне на ускорените електрони, както и чрез прехода им от свободни нива. Радиовълните оставят своя отпечатък, докато движат променливи електрически токове по проводниците на излъчващи системи (например антени).

За ултравиолетовото лъчение

Биологично UV лъчите са най-активни. Ако влязат в контакт с кожата, те могат да причинят локални промени в тъканите и клетъчните протеини. Освен това се записва ефектът върху кожните рецептори. Въздейства рефлекторно цял организъм. Тъй като е неспецифичен стимулатор на физиологичните функции, той има благоприятен ефект върху имунната система на организма, както и върху минералния, протеиновия, въглехидратния и мастния метаболизъм. Всичко това се проявява под формата на общо укрепващо, тонизиращо и профилактично действие на слънчевата радиация. Струва си да се споменат някои специфични свойства, които има определен вълнов диапазон. По този начин въздействието на радиацията върху човек с дължина от 320 до 400 нанометра допринася за ефекта на еритема-тен. В диапазона от 275 до 320 nm се регистрират слабо бактерицидни и антирахитични ефекти. Но ултравиолетовото лъчение от 180 до 275 nm уврежда биологичната тъкан. Следователно трябва да се внимава. Продължителната пряка слънчева радиация, дори и в безопасния спектър, може да доведе до тежка еритема с подуване на кожата и значително влошаване на здравето. До увеличаване на вероятността от развитие на рак на кожата.

Реакция на слънчева светлина

На първо място трябва да се спомене инфрачервеното лъчение. Има термичен ефект върху тялото, който зависи от степента на поглъщане на лъчите от кожата. Думата "изгаряне" се използва за описание на неговия ефект. Видимият спектър влияе върху зрителния анализатор и функционалното състояние на централната нервна система. И през централната нервна система и върху всички човешки системи и органи. Трябва да се отбележи, че ние се влияем не само от степента на осветеност, но и от цветовата схема слънчева светлина, тоест целия спектър на радиация. По този начин цветоусещането зависи от дължината на вълната и влияе върху нашата емоционална активност, както и върху функционирането на различни системи на тялото.

Червеният цвят възбужда психиката, засилва емоциите и дава усещане за топлина. Но бързо се уморява, допринася за мускулно напрежение, учестено дишане и повишено кръвно налягане. оранжев цвятпредизвиква усещане за благополучие и забавление, жълтото е ободряващо и стимулиращо нервна системаи визия. Зеленото действа успокояващо, полезно при безсъние, умора, подобрява общия тонус на организма. Лилаводейства релаксиращо на психиката. Синьото успокоява нервната система и поддържа мускулите в тонус.

Малко отстъпление

Защо, когато разглеждаме какво е радиация във физиката, говорим най-вече за ЕМР? Факт е, че именно това се има предвид в повечето случаи, когато се засяга темата. Същото корпускулярно излъчване и вълново движение на средата е с порядък по-малък по мащаб и известен. Много често, когато говорят за видове радиация, те имат предвид изключително тези, на които се разделя EMR, което е фундаментално погрешно. В крайна сметка, когато говорим за това какво е радиация във физиката, трябва да се обърне внимание на всички аспекти. Но в същото време акцентът се поставя върху най-важните точки.

За източниците на радиация

Продължаваме да разглеждаме електромагнитното излъчване. Знаем, че представлява вълни, които възникват, когато електрически или магнитно поле. Този процес се интерпретира от съвременната физика от гледна точка на теорията за двойствеността на вълната и частицата. По този начин се признава, че минималната част от EMR е квант. Но в същото време се смята, че той има и честотно-вълнови свойства, от които зависят основните характеристики. За да се подобри способността за класифициране на източниците, се разграничават различни емисионни спектри на EMR честотите. Така че това:

1. Твърда радиация (йонизирана);
2. Оптичен (видим за окото);
3. Термичен (известен още като инфрачервен);
4. Радио честота.

Някои от тях вече са разгледани. Всеки спектър на излъчване има свои уникални характеристики.

Същност на източниците

В зависимост от техния произход, електромагнитните вълни могат да възникнат в два случая:

1. Когато има смущение от изкуствен произход.
2. Регистрация на радиация, идваща от естествен източник.

Какво можете да кажете за първите? Изкуствените източници най-често представляват страничен ефект, който възниква в резултат на работата на различни електрически устройства и механизми. Радиацията от естествен произход генерира магнитното поле на Земята, електрическите процеси в атмосферата на планетата и ядрения синтез в дълбините на слънцето. Степента на напрегнатост на електромагнитното поле зависи от нивото на мощност на източника. Условно радиацията, която се регистрира, се разделя на ниско ниво и високо ниво. Първите включват:

1. Почти всички устройства, оборудвани с CRT дисплей (като компютър).
2. различни уреди, започвайки от климатични системи и завършвайки с ютии;
3. Инженерни системи, които осигуряват електрозахранване на различни обекти. Примерите включват захранващи кабели, контакти и електромери.

Електромагнитното излъчване с високо ниво се произвежда от:

1. Електропроводи.
2. Целият електрически транспорт и неговата инфраструктура.
3. Радио и телевизионни кули, както и мобилни и мобилни комуникационни станции.
4. Асансьори и друго подемно оборудване, използващо електромеханични електроцентрали.
5. Устройства за преобразуване на мрежово напрежение (вълни, излъчвани от разпределителна подстанция или трансформатор).

Отделно има специална апаратура, която се използва в медицината и излъчва твърда радиация. Примерите включват MRI, рентгенови апарати и други подобни.

Влиянието на електромагнитното излъчване върху човека

В хода на многобройни изследвания учените стигнаха до печалното заключение, че продължителното излагане на ЕМР допринася за истинска експлозия от заболявания. Много нарушения обаче възникват на генетично ниво. Следователно защитата срещу електромагнитно излъчване е важна. Това се дължи на факта, че EMR има високо нивобиологична активност. В този случай резултатът от въздействието зависи от:

1. Естеството на радиацията.
2. Продължителност и интензивност на въздействието.

Специфични моменти на влияние

Всичко зависи от локализацията. Абсорбцията на радиация може да бъде локална или обща. Пример за втория случай е ефектът, който имат електропроводите. Пример за локално влияние са електромагнитните вълни, излъчвани от електронни часовници или мобилен телефон. Трябва да се споменат и термичните ефекти. Благодарение на вибрациите на молекулите енергията на полето се превръща в топлина. Микровълновите излъчватели работят на този принцип и се използват за нагряване на различни вещества. Трябва да се отбележи, че при въздействие върху човек топлинният ефект винаги е отрицателен и дори вреден. Трябва да се отбележи, че ние сме постоянно изложени на радиация. На работа, у дома, в движение из града. С течение на времето негативният ефект само се засилва. Поради това защитата срещу електромагнитно излъчване става все по-важна.

Как можете да се защитите?

Първоначално трябва да знаете с какво си имате работа. Специално устройство за измерване на радиация ще помогне за това. Това ще ви позволи да оцените ситуацията със сигурността. В производството се използват абсорбиращи екрани за защита. Но, уви, те не са предназначени за използване у дома. За да започнете, ето три съвета, които можете да следвате:

1. Трябва да стоите на безопасно разстояние от устройствата. За електропроводи, телевизионни и радио кули това е най-малко 25 метра. При CRT мониторите и телевизорите са достатъчни тридесет сантиметра. Електронните часовници не трябва да са на по-малко от 5 см. И не се препоръчва да доближавате радиостанции и мобилни телефони на по-малко от 2,5 сантиметра. Можете да намерите местоположение, като използвате специално устройство- флуксметър. Допустимата доза радиация, регистрирана от него, не трябва да надвишава 0,2 µT.
2. Опитайте се да намалите времето, през което трябва да бъдете изложени на радиация.
3. Винаги трябва да изключвате електрическите уреди, когато не ги използвате. В крайна сметка, дори когато са неактивни, те продължават да излъчват EMR.

За тихия убиец

И ще завършим статията с една важна, макар и доста слабо известна в широките кръгове, тема - радиацията. През целия си живот, развитие и съществуване човекът е бил облъчван от естествения фон. Естественото лъчение може грубо да се раздели на външно и вътрешно облъчване. Първият включва космическата радиация, слънчевата радиация, влиянието на земната кора и въздуха. Дори Строителни материали, от които се създават къщи и структури, генерират определен фон.

Радиацията има значителна проникваща сила, така че спирането й е проблематично. Така че, за да изолирате напълно лъчите, трябва да се скриете зад оловна стена с дебелина 80 сантиметра. Вътрешното облъчване възниква, когато естествените радиоактивни вещества навлизат в тялото заедно с храната, въздуха и водата. Радон, торон, уран, торий, рубидий и радий могат да бъдат намерени в недрата на земята. Всички те се абсорбират от растенията, могат да бъдат във вода - и когато се консумират хранителни продуктивлизат в тялото ни.

Въведение……………………………………………………………………………………..3

1. Видове радиация………………………………………………………………….5

2. Регулиране на радиационната безопасност…………………………………10

3. Основни граници на дозата ............................................. ........................................................13

4. Допустими и контролни нива на експозиция……………………………18

Заключение…………………………………………………………………………………….26

Списък на използваните източници…………………………………………….28

ВЪВЕДЕНИЕ

Сред въпросите от научен интерес малцина привличат толкова голямо обществено внимание и предизвикват толкова много противоречия, колкото въпросът за ефектите на радиацията върху хората и околната среда.

За съжаление надеждната научна информация по този въпрос много често не достига до населението, което следователно използва всякакви слухове. Твърде често аргументите на противниците на ядрената енергия се основават единствено на чувства и емоции, точно както често изказванията на поддръжниците на нейното развитие се свеждат до слабо обосновани успокояващи уверения.

Научният комитет на ООН за въздействието на атомната радиация събира и анализира цялата налична информация за източниците на радиация и нейното въздействие върху хората и околната среда. Той изучава широк спектър от естествени и създадени от човека източници на радиация и откритията му могат да изненадат дори тези, които следят отблизо публичния дискурс по темата.

Радиацията е наистина смъртоносна. В големи дози причинява тежки тъканни увреждания, а в малки дози може да причини рак и да предизвика генетични дефекти, които могат да се появят при децата и внуците на облъчения или при неговите по-далечни потомци.

Но за по-голямата част от населението най-опасните източници на радиация не са тези, за които се говори най-много. Човек получава най-високата доза от естествени източници на радиация. Радиацията, свързана с развитието на ядрената енергия, е само малка част от радиацията, генерирана от човешката дейност; Ние получаваме значително по-големи дози от други форми на тази дейност, които предизвикват много по-малко критики, например от използването на рентгенови лъчи в медицината. В допълнение, форми на ежедневна дейност, като изгаряне на въглища и използване на въздушен транспорт, особено постоянното излагане на добре затворени помещения, могат да доведат до значително повишаване на нивата на експозиция поради естествената радиация. Най-големите резерви за намаляване на облъчването на населението се крият именно в такива „безспорни” форми на човешка дейност.

Тази работа обхваща различни видове радиация, както от естествени, така и от изкуствени източници, засягащи хората и околната среда, предоставя регулаторни източници на информация за радиационна безопасност, граници на дозите на експозиция и техните допустими и контролни нива.

ВИДОВЕ ИЗЛЪЧВАНЕ

Проникващата радиация представлява голяма опасност за здравето и живота на хората. В големи дози причинява сериозни увреждания на телесните тъкани, развива се остра лъчева болест, в малки дози причинява рак и провокира генетични дефекти. В природата има редица елементи, чиито атомни ядра се превръщат в ядра на други елементи. Тези трансформации са придружени от радиация - радиоактивност. Йонизиращото лъчение е поток от елементарни частици и кванти на електромагнитното лъчение, които могат да причинят йонизация на атомите и молекулите на средата, в която се разпространяват.

Различните видове радиация се придружават от отделяне на различно количество енергия и имат различна проникваща способност, така че имат различен ефект върху тъканите на живия организъм (фиг. 1). Алфа радиацията, която представлява поток от тежки частици, състоящ се от неутрони и протони, се блокира например от лист хартия и практически не може да проникне през външния слой на кожата, образуван от мъртви клетки. Следователно, той не представлява опасност, докато радиоактивни вещества, излъчващи α-частици, не попаднат в тялото през отворена рана, с храна или с вдишван въздух; тогава те стават изключително опасни. Бета радиацията има по-голяма проникваща способност: тя прониква в телесната тъкан на дълбочина от един до два сантиметра. Проникващата способност на гама-лъчението, което се разпространява със скоростта на светлината, е много висока: само дебело олово или бетонна плоча може да го спре. Поради много високата си проникваща способност, гама-лъчението представлява голяма опасност за хората. Особеността на йонизиращото лъчение е, че човек ще започне да усеща ефекта му едва след известно време.

Ориз. 1. Три вида радиация и тяхната проникваща способност

Източниците на радиация могат да бъдат естествени, налични в природата и независими от хората.

Населението на земното кълбо получава по-голямата част от облъчването от естествени източници на радиация (фиг. 2).

Ориз. 2. Средногодишни ефективни еквивалентни дози радиация от естествени и създадени от човека източници на радиация (цифрите показват дозата в милисиверти)

Повечето от тях са такива, че е абсолютно невъзможно да се избегне излагането на радиация от тях. През цялата история на Земята различни видоверадиацията пада върху земната повърхност от космоса и идва от радиоактивни вещества, намиращи се в земната кора. Човек е изложен на радиация по два начина. Радиоактивните вещества могат да бъдат извън тялото и да го облъчват отвън; в този случай говорим за външно облъчване. Или могат да попаднат във въздуха, който човек диша, в храната или водата и да попаднат в тялото. Този метод на облъчване се нарича вътрешен.

Всеки жител на Земята е изложен на радиация от естествени източници на радиация, но някои от тях получават по-високи дози от други. Това зависи отчасти от това къде живеят. Нивото на радиация на някои места по земното кълбо, където се срещат особено радиоактивни скали, се оказва значително по-високо от средното, а на други места е съответно по-ниско. Дозата на радиация зависи и от начина на живот на хората. Използването на определени строителни материали, използването на газ за готвене, открити мангали на дървени въглища, запечатване на стаи и дори летене със самолети увеличават експозицията чрез естествени източници на радиация.

Наземните източници на радиация са колективно отговорни за по-голямата част от експозицията, на която хората са изложени чрез естествена радиация. Средно те осигуряват над 5/6 от годишната ефективна еквивалентна доза, получена от населението, основно поради вътрешно облъчване. Останалото се дължи на космическите лъчи, главно чрез външно облъчване (фиг. 3).

Ориз. 3. Средни годишни ефективни еквивалентни дози радиация от естествени източници на радиация (цифрите показват дозата в милисиверти)

Според някои данни средната ефективна еквивалентна доза външна радиация, която човек получава годишно от наземни източници на естествена радиация, е приблизително 350 микросиверта, т.е. малко повече от средната индивидуална доза облъчване поради фоновата радиация, създадена от космическите лъчи на морското равнище.

Средно приблизително 2/3 от ефективната еквивалентна доза радиация, която човек получава от естествени източници на радиация, идва от радиоактивни вещества, които влизат в тялото чрез храната, водата и въздуха.

Установено е, че от всички естествени източници на радиация най-голяма опасност представлява радонът - тежък газ без цвят и мирис. Той се отделя от земната кора навсякъде, но концентрацията му във външния въздух варира значително в различните точки Глобус. Човек получава основната радиация от радон, докато е на закрито. Радонът се концентрира във въздуха на закрито само когато те са достатъчно изолирани от външната среда. Прониквайки през основата и пода от почвата или по-рядко от строителните материали, радонът се натрупва в затворени помещения. Най-разпространените строителни материали - дърво, тухла и бетон - излъчват относително малко радон. Гранитът, пемзата, продуктите от суровини от алуминиев оксид и фосфогипсът имат много по-голяма специфична радиоактивност.

Друг източник на навлизане на радон в жилищните помещения е водата и природният газ. Концентрацията на радон в често използваната вода е изключително ниска, но водата от дълбоки или артезиански кладенци съдържа много високи нива на радон. Основната опасност обаче не идва от пиенето, дори и при високи нива на радон. Обикновено хората пият преварена вода или под формата на топли напитки, а при варене радонът почти напълно изчезва. Голяма опасност е навлизането на водни пари с високо съдържание на радон в белите дробове заедно с вдишания въздух, което най-често се случва в банята или в парната баня. Радонът влиза в природния газ под земята. В резултат на предварителната обработка и по време на съхранението на газа, преди да достигне до потребителя, по-голямата част от радона се изпарява, но концентрацията на радон може да се увеличи, ако готварските печки не са оборудвани с аспиратор. Следователно радонът е особено опасен за нискоетажни сгради с внимателно затворени помещения (за запазване на топлината) и при използване на алуминиев оксид като добавка към строителни материали.

Други източници на радиация, които представляват опасност, за съжаление, са създадени от самия човек. Понастоящем радиацията се използва широко в различни области: медицина, промишленост, селско стопанство, химия, наука и др. Източниците на изкуствена радиация са изкуствени радионуклиди, създадени с помощта на ядрени реактори и ускорители, лъч от неутрони и заредени частици. Те се наричат ​​изкуствени източници на йонизиращо лъчение. Всички дейности, свързани с производството и използването на изкуствена радиация, са строго контролирани. Тестовете на ядрени оръжия в атмосферата, аварии в атомни електроцентрали и ядрени реактори и резултатите от тяхната работа, изразяващи се в радиоактивни утайки и радиоактивни отпадъци, се открояват особено по отношение на тяхното въздействие върху човешкия организъм. Когато се появят радиоактивни утайки в някои райони на Земята, радиацията може да навлезе в човешкото тяло директно чрез селскостопански продукти и храна.