Druhy ionizující radiace

Ionizující záření (IR) - toky elementárních částic (elektronů, pozitronů, protonů, neutronů) a kvant elektromagnetické energie, jejichž průchod látkou vede k ionizaci (vzniku iontů různé polarity) a excitaci jejích atomů a molekul. Ionizace - přeměna neutrálních atomů nebo molekul na elektricky nabité částice - ionty.bII dopadají na Zemi ve formě kosmického záření, vznikají v důsledku radioaktivního rozpadu atomových jader (απ β-částice, γ- a rentgenové záření) , jsou vytvořeny uměle na urychlovačích nabitých částic. Prakticky zajímavé jsou nejběžnější typy IR - toky a- a β-částic, γ-záření, rentgenové záření a toky neutronů.

alfa záření(a) - tok kladně nabitých částic - jádra helia. V současné době je známo více než 120 umělých i přirozených alfa-radioaktivních jader, která vyzařováním α-částice ztrácejí 2 protony a 2 neutrony. Rychlost částic při rozpadu je 20 tisíc km/s. Zároveň mají α-částice nejnižší penetrační schopnost, délka jejich cesty (vzdálenost od zdroje k absorpci) v těle je 0,05 mm, ve vzduchu - 8–10 cm, nemohou projít ani listem papíru , ale hustota ionizace na jednotku rozsahu je velmi velká (o 1 cm až desítky tisíc párů), takže tyto částice mají nejvyšší ionizační schopnost a jsou nebezpečné uvnitř těla.

beta záření(β) je tok záporně nabitých částic. V současné době je známo asi 900 beta radioaktivních izotopů. Hmotnost β-částic je několik desítek tisíckrát menší než α-částice, ale mají větší penetrační schopnost. Jejich rychlost je 200–300 tisíc km/s. Délka dráhy toku ze zdroje ve vzduchu je 1800 cm, v lidských tkáních - 2,5 cm β-částice jsou zcela zadrženy pevnými materiály (3,5 mm hliníková deska, organické sklo); jejich ionizační schopnost je 1000krát menší než u α-částic.

Gama záření(γ) - elektromagnetické záření o vlnové délce od 1 10 -7 m do 1 10 -14 m; je emitován při zpomalování rychlých elektronů v hmotě. Vzniká rozpadem většiny radioaktivních látek a má vysokou penetrační schopnost; se šíří rychlostí světla. V elektrických a magnetických polích nejsou γ-paprsky vychylovány. Toto záření má nižší ionizační výkon než a- a β-záření, protože hustota ionizace na jednotku délky je velmi nízká.

rentgenové záření lze získat ve speciálních rentgenkách, v urychlovačích elektronů, při zpomalování rychlých elektronů v hmotě a při přechodu elektronů z vnějších elektronových obalů atomu do vnitřních, kdy vznikají ionty. Rentgenové záření má stejně jako γ záření nízkou ionizační schopnost, ale velkou hloubku průniku.

Neutrony - elementární částice atomového jádra, jejich hmotnost je 4x menší než hmotnost α-částic. Jejich životnost je asi 16 minut. Neutrony nemají elektrický náboj. Délka dráhy pomalých neutronů ve vzduchu je asi 15 m, v biologickém prostředí - 3 cm; pro rychlé neutrony 120 ma 10 cm, které mají vysokou průbojnou sílu a představují největší nebezpečí.

Existují dva typy ionizujícího záření:

Korpuskulární, skládající se z částic s nenulovou klidovou hmotností (α-, β- a neutronové záření);

Elektromagnetické (γ- a rentgenové záření) – s velmi krátkou vlnovou délkou.

K posouzení dopadu ionizujícího záření na jakékoli látky a živé organismy se používají speciální veličiny - radiační dávky. Hlavní charakteristikou interakce ionizujícího záření a prostředí je ionizační efekt. V počátečním období rozvoje radiační dozimetrie bylo nejčastěji nutné řešit rentgenové záření šířící se vzduchem. Proto byl jako kvantitativní měření radiačního pole použit stupeň ionizace vzduchu rentgenových trubic nebo přístrojů. Kvantitativní měření založené na množství ionizace suchého vzduchu při normálním atmosférickém tlaku, které lze poměrně snadno měřit, se nazývá expoziční dávka.

Expoziční dávka určuje ionizační sílu rentgenového záření a záření γ a vyjadřuje energii záření přeměněnou na kinetickou energii nabitých částic na jednotku hmotnosti atmosférický vzduch. Expoziční dávka je poměr celkového náboje všech iontů stejného znaménka v elementárním objemu vzduchu k hmotnosti vzduchu v tomto objemu. V soustavě SI je jednotkou expoziční dávky coulomb dělený kilogramem (C/kg). Jednotkou mimo systém je rentgen (R). 1 C / kg = 3880 R. S rozšířením rozsahu známých druhů ionizujícího záření a rozsahu jeho použití se ukázalo, že míru účinku ionizujícího záření na látku nelze jednoduchá definice kvůli složitosti a rozmanitosti zahrnutých procesů. Nejdůležitější z nich, vyvolávající fyzikálně-chemické změny v ozařované látce a vedoucí k určitému radiačnímu účinku, je absorpce energie ionizujícího záření látkou. V důsledku toho vznikl koncept absorbované dávky.

Absorbovaná dávka ukazuje, kolik energie záření je absorbováno na jednotku hmotnosti jakékoli ozařované látky a je určeno poměrem absorbované energie ionizujícího záření k hmotnosti látky. Jednotkou SI absorbované dávky je šedá (Gy). 1 Gy je taková dávka, při které se na hmotnost 1 kg přenese energie ionizujícího záření 1 J. Nesystémovou jednotkou absorbované dávky je rad. 1 Gy = 100 rad. Studium jednotlivých účinků ozáření živých tkání ukázalo, že při stejných absorbovaných dávkách vyvolávají různé druhy záření různý biologický účinek na organismus. Je to dáno tím, že těžší částice (například proton) produkuje více iontů na jednotku dráhy ve tkáni než lehká (například elektron). Při stejné absorbované dávce je radiobiologický destruktivní účinek tím vyšší, čím hustší je ionizace vytvořená zářením. Pro zohlednění tohoto účinku byl zaveden koncept ekvivalentní dávky.

Ekvivalent dávky se vypočítá vynásobením hodnoty absorbované dávky speciálním koeficientem - koeficientem relativní biologické účinnosti (RBE) nebo faktorem kvality. Hodnoty koeficientu pro různé druhy záření jsou uvedeny v tabulce. 7.

Tabulka 7

Koeficient relativní biologické účinnosti pro různé druhy záření

Jednotkou SI ekvivalentní dávky je sievert (Sv). Hodnota 1 Sv se rovná ekvivalentní dávce jakéhokoli druhu záření absorbovaného v 1 kg biologické tkáně a vytvářející stejný biologický efekt jako absorbovaná dávka 1 Gy fotonového záření. Mimosystémovou jednotkou ekvivalentní dávky je rem (biologický ekvivalent rad). 1 Sv = 100 rem. Některé lidské orgány a tkáně jsou na záření citlivější než jiné: například při stejné ekvivalentní dávce je výskyt rakoviny v plicích pravděpodobnější než ve štítné žláze a ozáření pohlavních žláz je zvláště nebezpečné kvůli riziko genetického poškození. Proto by se dávky záření různých orgánů a tkání měly brát v úvahu s jiným koeficientem, který se nazývá koeficient radiačního rizika. Vynásobením hodnoty ekvivalentní dávky odpovídajícím koeficientem radiačního rizika a jeho sečtením přes všechny tkáně a orgány získáme účinná dávka, odrážející celkový účinek na organismus. Vážené koeficienty se stanovují empiricky a vypočítávají se tak, že jejich součet pro celý organismus je jedna. Jednotky efektivní dávky jsou stejné jako jednotky ekvivalentní dávky. Měří se také v sievertech nebo remech.

Důležitou vlastností radioaktivity je ionizující záření. Nebezpečnost tohoto jevu pro živý organismus objevili vědci již od počátku objevu radioaktivity. Takže A. Becquerel a M. Curie-Sklodowska, kteří studovali vlastnosti radioaktivních prvků, utrpěli těžké popáleniny kůže radiovým zářením.

Ionizující záření je jakékoli záření, jehož interakce s prostředím vede ke vzniku elektrických nábojů různých znaků. Existují tyto druhy ionizujícího záření: α-, β-záření, fotonové a neutronové záření. Ultrafialové záření a viditelná část světelného spektra nejsou klasifikovány jako ionizující záření. Výše uvedené typy záření mají různou pronikavou sílu (obr. 3.6), v závislosti na nosiči a energii záření.

Energie záření se měří v elektronvoltech (eV). Za 1 eV se bere energie, kterou elektron získá při pohybu ve zrychlujícím se elektrickém poli s rozdílem potenciálů 1 V. V praxi se častěji používají desetinné násobky jednotek: kiloelektron-volt (1 keV = 103 eV) a mega -elektronvolt (1 MeV = 10 eV). Spojení elektronvoltu se systémovou jednotkou energie J je dáno výrazem: 1 eV \u003d 1,6 10 -19 J.

Alfa záření (α záření) je ionizující záření, což je proud relativně těžkých částic (jádra helia sestávající ze dvou protonů a dvou neutronů) emitovaných při jaderných přeměnách. Energie α-částic je v řádu několika megaelektronvoltů a pro různé radionuklidy je různá. Některé radionuklidy přitom emitují α-částice o několika energiích.

Tento typ záření s krátkou délkou dráhy částic se vyznačuje slabou penetrační schopností, kterou zpožďuje i kus papíru. Například dosah α-částic s energií 4 MeV ve vzduchu je 2,5 cm a v biologické tkáni pouze 31 mikronů. Záření prakticky nedokáže proniknout do vnější vrstvy kůže, tvořené odumřelými buňkami. Proto není α-záření nebezpečné, dokud radioaktivní látky emitující částice alfa nevstoupí do těla dýchacími, trávicími orgány nebo otevřenými ranami a popáleninami. Stupeň nebezpečnosti radioaktivní látky závisí na energii jí emitovaných částic. Protože ionizační energie jednoho atomu je několik až desítky elektronvoltů, každá α-částice je schopna ionizovat až 100 000 molekul uvnitř těla.

Beta záření je proud β-částic (elektronů a pozitronů), které mají ve srovnání s α-zářením větší pronikavou sílu. Emitované částice mají spojité energetické spektrum, které distribuuje energii od nuly do určité maximální hodnoty charakteristické pro daný radionuklid. Maximální energie β-spektra různých radionuklidů leží v rozmezí několika keV až několika MeV.

Rozsah β-částic ve vzduchu může dosáhnout několika metrů a v biologické tkáni několik centimetrů. Dosah elektronů s energií 4 MeV ve vzduchu je tedy 17,8 m, v biologické tkáni 2,6 cm.Tenký plech je však snadno zadrží. Stejně jako zdroje α-záření jsou β-aktivní radionuklidy nebezpečnější, když se dostanou do těla.

Fotonové záření zahrnuje rentgenové záření a záření gama (paprsky γ). Po radioaktivním rozpadu je atomové jádro konečného produktu často v excitovaném stavu. K přechodu jádra z tohoto stavu do nižší energetické hladiny (do normálního stavu) dochází při emisi gama záření. γ-záření je tedy intranukleárního původu a je to dosti tvrdé elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10 -8 -10 -11 nm.

Energie γ-paprskového kvanta E (v eV) souvisí s vlnovou délkou vztahem

kde λ je vyjádřeno v nanometrech (1 nm = 10 -9 m).

Paprsky γ se šíří rychlostí světla a mají vysokou pronikavou sílu, mnohem větší než částice α a β. Zastavit je lze pouze tlustým olovem popř betonová deska. Čím vyšší je energie γ-záření, a tedy čím kratší je jeho vlnová délka, tím vyšší je pronikavost. Typicky se energie gama paprsků pohybuje v rozmezí od několika keV do několika MeV.

Rentgenové záření je na rozdíl od γ-záření atomového původu, vzniká v excitovaných atomech při přechodu elektronů ze vzdálených drah na dráhu blíže k jádru nebo vzniká při zpomalování nabitých částic v hmotě. První má tedy diskrétní energetické spektrum a nazývá se charakteristické, druhé má spojité spektrum a nazývá se brzdné záření. Energetický rozsah rentgenového záření je od stovek elektronvoltů do desítek kiloelektronvoltů. Přes rozdílný původ těchto záření je jejich povaha stejná, a proto se rentgenové a γ-záření nazývá fotonové záření.

Působením fotonového záření je ozářeno celé tělo. Je to hlavní škodlivý faktor, když je tělo vystaveno záření z vnějších zdrojů.

Neutronové záření vzniká při štěpení těžkých jader a při dalších jaderných reakcích. Zdrojem neutronového záření v jaderných elektrárnách jsou jaderné reaktory, jejichž hustota toku neutronů je 10 10 -10 14 neutronů/(cm s); izotopové zdroje obsahující přírodní nebo umělé radionuklidy ve směsi s látkou, která pod vlivem bombardování částicemi α nebo kvanty γ emituje neutrony. Tyto zdroje se používají pro kalibraci řídicích a měřicích zařízení. Dávají toky řádově 10 7 – 10 8 neutronů/s.

V závislosti na energii se neutrony dělí na následující typy: pomalé nebo tepelné (s průměrnou energií ~ 0,025 eV); rezonanční (s energií do 0,5 keV); střední (s energií od 0,5 keV do 0,5 MeV); rychlý (s energií od 0,5 do 20 MeV); ultrarychlé (s energií nad 20 MeV).

Při interakci neutronů s hmotou jsou pozorovány dva typy procesů: rozptyl neutronů a jaderné reakce, včetně nuceného štěpení těžkých jader. Právě s posledním typem interakcí je spojen výskyt řetězové reakce, ke které dochází při atomovém výbuchu (neřízená řetězová reakce) a v jaderných reaktorech (řízená řetězová reakce) a je doprovázena uvolněním obrovského množství energie.

Pronikavost neutronového záření je srovnatelná s γ-zářením. Tepelné neutrony jsou účinně absorbovány materiály obsahujícími bór, grafit, olovo, lithium, gadolinium a některé další látky; rychlé neutrony jsou účinně moderovány parafínem, vodou, betonem atd.

Základní pojmy dozimetrie. Mají jinou schopnost pronikat, ionizující záření různé typy mají různé účinky na tkáně živého organismu. V tomto případě bude poškození způsobené zářením tím větší, čím větší energie na biologický objekt působí. Množství energie přenesené do těla během ionizující expozice se nazývá dávka.

Fyzikálním základem dávky ionizujícího záření je přeměna energie záření v procesu jeho interakce s atomy nebo jejich jádry, elektrony a molekulami ozařovaného prostředí, v důsledku čehož je část této energie látkou pohlcena. Absorbovaná energie je hlavní příčinou procesů vedoucích k pozorovaným účinkům indukovaným zářením, a proto se ukazuje, že dozimetrické veličiny souvisí s absorbovanou energií záření.

Dávku záření lze získat z jakéhokoli radionuklidu nebo z jejich směsi, bez ohledu na to, zda se v důsledku požití potravy, vody nebo vzduchu nacházejí mimo tělo nebo uvnitř těla. Dávky se počítají různě v závislosti na velikosti exponované oblasti a na tom, kde se nachází, zda byla exponována jedna osoba nebo skupina osob a jak dlouho.

Množství energie absorbované na jednotku hmotnosti ozářeného organismu se nazývá absorbovaná dávka a měří se v soustavě SI v šedé (Gy). Jednotkou šedé je joule dělený kilogramem hmotnosti (J/kg). Hodnota absorbované dávky však nezohledňuje skutečnost, že při stejné absorbované dávce je α-záření a neutronové záření mnohem nebezpečnější než β-záření nebo γ-záření. Pro přesnější posouzení míry poškození organismu je proto třeba hodnotu absorbované dávky zvýšit o určitý koeficient, který odráží schopnost tohoto typu záření poškodit biologické objekty. Tento faktor se nazývá radiační váhový faktor. Jeho hodnota pro záření β a γ se bere rovna 1, pro záření α je to 20, pro neutronové záření se pohybuje v rozmezí 5–20 v závislosti na energii neutronu.

Takto přepočtená dávka se nazývá ekvivalentní dávka, která se v soustavě SI měří v sievertech (Sv). Rozměr síta je stejný jako u šedé - J / kg. Dávka přijatá za jednotku času je v soustavě SI klasifikována jako dávkový příkon a má rozměr Gy/s nebo Sv/s. V soustavě SI je přípustné používat nesystémové jednotky času, jako jsou hodiny, dny, roky, proto se při výpočtu dávek používají takové rozměry jako Sv/h, Sv/den, Sv/rok.

Dosud se v geofyzice, geologii a částečně v radioekologii používá nesystémová jednotka dávky, rentgen. Tato hodnota byla uvedena do provozu na úsvitu atomové éry (v roce 1928) a byla použita k měření expoziční dávky. Rentgenové záření se rovná takové dávce γ-záření, která vytvoří v jednom krychlovém centimetru suchého vzduchu celkový náboj iontů rovný jedné jednotce elektrického náboje. Při měření expoziční dávky γ-záření ve vzduchu se používají poměry mezi rentgenovým zářením a šedou: 1 Р = 8,77 mJ / kg nebo 8,77 mGy. V souladu s tím 1 Gy = 114 R.

V dozimetrii se zachovala ještě jedna nesystémová jednotka - rad, rovnající se absorbované dávce záření, při které 1 kg ozařované látky absorbuje energii rovnou 0,01 J. Podle toho I rad = 100 erg / g = 0,01 Gy. . Tato jednotka je v současné době vyřazována.

Při výpočtu dávek přijatých tělem je třeba vzít v úvahu, že některé části těla (orgány, tkáně) jsou na záření citlivější než jiné. Zejména při stejné ekvivalentní dávce je poškození plic pravděpodobnější než např. štítná žláza. Mezinárodní

nativní provize na radiační ochrana(ICRP) vyvinuli konverzní faktory, které se doporučují používat při hodnocení radiační dávky různých orgánů a biologických tkání člověka (obr. 3.7).

Po vynásobení hodnoty ekvivalentní dávky pro daný orgán příslušným koeficientem a jejím sečtení přes všechny orgány a tkáně se získá efektivní ekvivalentní dávka odrážející celkový účinek expozice organismu. Tato dávka se také měří v sievertech. Popsaný koncept dávky charakterizuje pouze jednotlivě přijaté dávky.

Pokud je nutné zkoumat účinky záření na skupinu osob, používá se koncept kolektivní efektivní ekvivalentní dávky, která se rovná součtu jednotlivých efektivních ekvivalentních dávek a měří se v man-sievertech (man-Sv) .

Protože se mnoho radionuklidů rozkládá velmi pomalu a ovlivní populaci v daleké budoucnosti, mnohem více generací lidí žijících na planetě obdrží kolektivní efektivní ekvivalentní dávku z takových zdrojů. Pro odhad indikované dávky se zavádí pojem předpokládaná (celková) kolektivní efektivní ekvivalentní dávka, která umožňuje předvídat poškození skupiny osob působením konstantních zdrojů záření. Pro názornost je výše popsaný systém pojmů znázorněn na Obr. 3.8.

Radioaktivitu objevil v roce 1896 francouzský vědec Antoine Henri Becquerel při studiu luminiscence uranových solí. Ukázalo se, že soli uranu bez vnějšího vlivu (samovolně) emitovaly záření neznámé povahy, které osvětlovalo fotografické desky izolované od světla, ionizovalo vzduch, pronikalo tenkými kovovými deskami a způsobovalo luminiscenci řady látek. Stejnou vlastnost měly látky obsahující polonium 21084Ro a radium 226 88Ra.

Ještě dříve, v roce 1985, rentgenové záření náhodně objevil německý fyzik Wilhelm Roentgen. Marie Curie vymyslela slovo „radioaktivita“.

Radioaktivita je samovolná přeměna (rozpad) jádra atomu chemického prvku, vedoucí ke změně jeho atomového čísla nebo změně hmotnostního čísla. Při této přeměně jádra se uvolňuje radioaktivní záření.

Rozlišujte přirozenou a umělou radioaktivitu. Přirozená radioaktivita označuje radioaktivitu pozorovanou v přirozeně se vyskytujících nestabilních izotopech. Umělá radioaktivita se nazývá radioaktivita izotopů získaných v důsledku jaderných reakcí.

Existuje několik druhů radioaktivního záření, lišících se energií a pronikavou schopností, které mají nestejný účinek na tkáně živého organismu.

alfa záření je proud kladně nabitých částic, z nichž každá se skládá ze dvou protonů a dvou neutronů. Pronikavost tohoto typu záření je nízká. Zdržuje to pár centimetrů vzduchu, pár listů papíru, běžné oblečení. Alfa záření může být nebezpečné pro oči. Prakticky nemůže proniknout vnější vrstvou kůže a není nebezpečný, dokud se radionuklidy emitující částice alfa dostanou do těla otevřenou ránou, s jídlem nebo vdechovaným vzduchem – pak se mohou stát extrémně nebezpečnými. V důsledku ozáření poměrně těžkými kladně nabitými částicemi alfa může po určité době dojít k vážnému poškození buněk a tkání živých organismů.

beta záření- jedná se o proud záporně nabitých elektronů pohybujících se obrovskou rychlostí, jejichž velikost a hmotnost jsou mnohem menší než částice alfa. Toto záření má ve srovnání s alfa zářením větší pronikavou sílu. Dá se před ním ochránit tenkým plechem jako je hliník nebo vrstvou dřeva o tloušťce 1,25 cm.Pokud člověk nemá těsné oblečení, mohou beta částice proniknout kůží až do hloubky několika milimetrů. Pokud není tělo zakryto oblečením, beta záření může poškodit kůži, přechází do tkání těla do hloubky 1-2 centimetry.

gama záření, Stejně jako rentgenové záření jde o elektromagnetické záření ultravysokých energií. Jde o záření velmi krátkých vlnových délek a velmi vysokých frekvencí. Každý, kdo prošel lékařskou prohlídkou, zná rentgen. Gama záření má vysokou pronikavou sílu, lze ho před ním ochránit pouze silnou vrstvou olova nebo betonu. Rentgenové a gama záření nenese elektrický náboj. Mohou poškodit jakékoli orgány.

Všechny druhy radioaktivního záření nelze vidět, cítit ani slyšet. Záření nemá barvu, chuť ani vůni. Rychlost rozpadu radionuklidů je prakticky nemožné změnit známými chemickými, fyzikálními, biologickými a jinými metodami. Čím více energie záření do tkání přenese, tím větší škody v těle způsobí. Množství energie přenesené do těla se nazývá dávka. Tělo může přijmout dávku záření z jakéhokoli typu záření, včetně radioaktivního. V tomto případě mohou být radionuklidy mimo tělo nebo uvnitř těla. Množství energie záření, které je absorbováno jednotkovou hmotností ozařovaného tělesa, se nazývá absorbovaná dávka a měří se v soustavě SI v šedé (Gy).

Při stejné absorbované dávce je alfa záření mnohem nebezpečnější než beta a gama záření. Stupeň vystavení člověka různým typům záření se odhaduje pomocí takové charakteristiky, jako je ekvivalentní dávka. poškozují tělesné tkáně různými způsoby. V soustavě SI se měří v jednotkách zvaných sieverty (Sv).

Radioaktivní rozpad je přirozená radioaktivní přeměna jader, ke které dochází spontánně. Jádro podstupující radioaktivní rozpad se nazývá mateřské jádro; výsledné dceřiné jádro se zpravidla ukáže jako excitované a jeho přechod do základního stavu je doprovázen emisí γ-fotonu. Že. gama záření je hlavní formou snižování energie excitovaných produktů radioaktivních přeměn.

Alfa rozpad. β-paprsky jsou proud heliových jader He. Alfa rozpad je doprovázen odchodem α-částice (He) z jádra, přičemž se zpočátku změní na jádro atomu nového chemického prvku, jehož náboj je o 2 menší a hmotnostní číslo je 4 jednotky. méně.

Rychlosti, kterými α-částice (tj. jádra He) vylétají z rozpadlého jádra, jsou velmi vysoké (~106 m/s).

Letící hmotou α-částice postupně ztrácí svou energii, vynakládá ji na ionizaci molekul látky, a nakonec se zastaví. α-částice tvoří na své cestě asi 106 párů iontů na 1 cm dráhy.

Čím větší je hustota látky, tím kratší je rozsah α-částic k zastavení. Ve vzduchu za normálního tlaku je dosah několik cm, ve vodě, v lidských tkáních (svaly, krev, lymfa) 0,1-0,15 mm. α-částice jsou zcela zachyceny obyčejným kusem papíru.

α-částice nejsou v případě vnější expozice příliš nebezpečné, protože. lze zdržet oblečením, gumou. Ale α-částice jsou velmi nebezpečné, když se dostanou do lidského těla, kvůli vysoké hustotě ionizace, kterou produkují. Poškození tkáně je nevratné.

Existují tři typy rozpadu beta. První je jádro, které prošlo transformací a emituje elektron, druhé je pozitron, třetí se nazývá záchyt elektronů (e-capture), jádro pohltí jeden z elektronů.

Třetí typ rozpadu (záchyt elektronů) spočívá v tom, že jádro absorbuje jeden z elektronů svého atomu, v důsledku čehož se jeden z protonů změní na neutron a zároveň emituje neutrino:

Rychlost β-částic ve vakuu je 0,3 - 0,99 rychlosti světla. Jsou rychlejší než α-částice, prolétají přilétajícími atomy a interagují s nimi. β-částice mají nižší ionizační účinek (50-100 párů iontů na 1 cm dráhy ve vzduchu) a při vstupu β-částice do těla jsou méně nebezpečné než α-částice. Penetrační síla β-částic je však vysoká (od 10 cm do 25 m a až 17,5 mm v biologických tkáních).

Gama záření je elektromagnetické záření emitované jádry atomů při radioaktivních přeměnách, které se šíří ve vakuu konstantní rychlostí 300 000 km/s. Toto záření doprovází zpravidla β-rozpad a méně často α-rozpad.

γ-záření je podobné rentgenovému záření, ale má mnohem vyšší energii (na kratší vlnové délce). γ-paprsky, které jsou elektricky neutrální, se neodchylují v magnetických a elektrických polích. Ve hmotě a vakuu se šíří přímočaře a rovnoměrně ve všech směrech od zdroje, aniž by způsobily přímou ionizaci, při pohybu v médiu vyřazují elektrony, přenášejí na ně část nebo veškerou svou energii, které produkují proces ionizace. Na 1 cm běhu tvoří γ-paprsky 1-2 páry iontů. Ve vzduchu se pohybují z několika set metrů a dokonce kilometrů, v betonu - 25 cm, v olovu - až 5 cm, ve vodě - desítky metrů a živé organismy pronikají.

γ-záření představuje značné nebezpečí pro živé organismy jako zdroj vnějšího záření.

Dříve si lidé, aby vysvětlili to, čemu nerozumí, vymýšleli různé fantastické věci - mýty, bohy, náboženství, kouzelná stvoření. A přestože těmto pověrám stále věří velký počet lidé, nyní víme, že vše má své vysvětlení. Jedním z nejzajímavějších, nejzáhadnějších a nejúžasnějších témat je záření. co to představuje? Jaké druhy existují? Co je záření ve fyzice? Jak se vstřebává? Je možné se chránit před zářením?

obecná informace

Rozlišují se tedy následující typy záření: vlnový pohyb média, korpuskulární a elektromagnetické. Tomu poslednímu bude věnována největší pozornost. O vlnovém pohybu média lze říci, že vzniká v důsledku mechanického pohybu určitého předmětu, který způsobuje důsledné zředění nebo stlačení média. Příkladem je infrazvuk nebo ultrazvuk. Korpuskulární záření je proud atomových částic jako jsou elektrony, pozitrony, protony, neutrony, alfa, který je doprovázen přirozeným i umělým rozpadem jader. Pojďme si promluvit o těchto dvou.

Vliv

Zvažte sluneční záření. Jedná se o silný léčebný a preventivní faktor. Kombinace doprovodných fyziologických a biochemických reakcí, ke kterým dochází za účasti světla, se nazývá fotobiologické procesy. Podílejí se na syntéze biologicky důležitých sloučenin, slouží k získávání informací a orientaci v prostoru (vizi) a mohou mít i škodlivé následky, jako je vznik škodlivých mutací, ničení vitamínů, enzymů, bílkovin.

O elektromagnetickém záření

V budoucnu bude článek věnován výhradně jemu. Co dělá záření ve fyzice, jak nás ovlivňuje? EMP jsou elektromagnetické vlny, které jsou emitovány nabitými molekulami, atomy, částicemi. Antény nebo jiné vyzařovací systémy mohou fungovat jako velké zdroje. Rozhodující význam má vlnová délka záření (frekvence kmitů) spolu se zdroji. Takže v závislosti na těchto parametrech je emitováno gama, rentgenové, optické záření. Ten se dělí na řadu dalších poddruhů. Jde tedy o infračervené, ultrafialové, rádiové vyzařování a také světlo. Rozsah je až 10 -13 . Gama záření je generováno excitovanými atomovými jádry. Rentgenové záření lze získat zpomalením urychlených elektronů a také jejich přechodem do nesvobodných hladin. Rádiové vlny zanechávají svou stopu při pohybu podél vodičů vyzařujících systémů (například antén) střídavých elektrických proudů.

O ultrafialovém záření

Z biologického hlediska jsou nejaktivnější UV paprsky. Při kontaktu s kůží mohou způsobit lokální změny tkáňových a buněčných proteinů. Kromě toho je účinek na kožní receptory fixní. Reflexně ovlivňuje celý organismus. Vzhledem k tomu, že se jedná o nespecifický stimulant fyziologických funkcí, příznivě působí na imunitní systém organismu a také na metabolismus minerálů, bílkovin, sacharidů a tuků. To vše se projevuje v podobě celkového zdraví zlepšujícího, tonizujícího a preventivního působení slunečního záření. Je třeba zmínit i jednotlivé specifické vlastnosti, které určitý rozsah vln má. Účinek záření na člověka v délce 320 až 400 nanometrů tedy přispívá k erytémově-opalovacímu efektu. V rozsahu od 275 do 320 nm jsou zaznamenány slabé baktericidní a antirachitické účinky. Ale ultrafialové záření od 180 do 275 nm poškozuje biologickou tkáň. Proto je třeba dávat pozor. Dlouhodobé přímé sluneční záření i v bezpečném spektru může vést k těžkému erytému s otokem kůže a výraznému zhoršení zdravotního stavu. Až zvýšení pravděpodobnosti vzniku rakoviny kůže.

Reakce na sluneční záření

V první řadě je třeba zmínit infračervené záření. Působí na tělo tepelně, což závisí na míře absorpce paprsků pokožkou. Pro charakterizaci jeho vlivu se používá slovo „hořet“. Viditelné spektrum ovlivňuje vizuální analyzátor a funkční stav centrálního nervového systému. A to přes centrální nervový systém a do všech lidských systémů a orgánů. Nutno podotknout, že nás ovlivňuje nejen míra osvětlení, ale také barevné řešení. sluneční světlo, tedy celé spektrum záření. Vnímání barev tedy závisí na vlnové délce a ovlivňuje naši emoční aktivitu a také fungování různých tělesných systémů.

Červená vzrušuje psychiku, zvyšuje emoce a dodává pocit tepla. Rychle se ale unaví, přispívá ke svalovému napětí, zvýšenému dýchání a zvýšenému krevnímu tlaku. oranžová barva způsobuje pocit pohody a zábavy, žlutá povznáší a stimuluje nervový systém a vize. Zelená uklidňuje, je užitečná při nespavosti, s přepracováním, zvyšuje celkový tonus těla. Nachový působí relaxačně na psychiku. Modrá uklidňuje nervový systém a udržuje svaly v dobré kondici.

malá odbočka

Proč, vzhledem k tomu, co je záření ve fyzice, mluvíme spíše o EMP? Faktem je, že to ve většině případů myslí vážně, když se obrátí k tématu. Stejné korpuskulární záření a vlnový pohyb média je řádově menší a méně známý. Velmi často, když mluví o typech záření, mají na mysli pouze ty, na které se EMP dělí, což je zásadně špatně. Koneckonců, když mluvíme o tom, co je záření ve fyzice, je třeba věnovat pozornost všem aspektům. Zároveň je ale kladen důraz na nejdůležitější body.

O zdrojích záření

Pokračujeme v uvažování o elektromagnetickém záření. Víme, že se jedná o vlnění, které vzniká při elektrickém resp magnetické pole. Tento proces je moderní fyzikou interpretován z pohledu teorie korpuskulárního vlnového dualismu. Takže se uznává, že minimální část EMR je kvantum. Ale spolu s tím se má za to, že má také vlastnosti frekvenčních vln, na kterých závisí hlavní charakteristiky. Pro zlepšení možností klasifikace zdrojů jsou rozlišována různá emisní spektra EMP frekvencí. Takže tohle:

1. Tvrdé záření (ionizované);
2. Optické (viditelné okem);
3. Tepelný (je také infračervený);
4. Rádiová frekvence.

O některých z nich se již uvažovalo. Každé emisní spektrum má své vlastní jedinečné vlastnosti.

Povaha zdrojů

V závislosti na jejich původu se elektromagnetické vlny mohou vyskytovat ve dvou případech:

1. Když dojde k poruchám umělého původu.
2. Registrace záření pocházejícího z přírodního zdroje.

Co lze říci o prvním? Umělé zdroje jsou nejčastěji vedlejším efektem, který vzniká v důsledku provozu různých elektrických spotřebičů a mechanismů. Záření přírodního původu generuje magnetické pole Země, elektrické procesy v atmosféře planety, jadernou fúzi v útrobách Slunce. Stupeň intenzity elektromagnetického pole závisí na úrovni výkonu zdroje. Obvykle se záření, které se zaznamenává, dělí na nízkoúrovňové a vysokoúrovňové. První z nich jsou:

1. Téměř všechna zařízení vybavená CRT displejem (např. počítač).
2. Rozličný Spotřebiče, od klimatických systémů po žehličky;
3. Inženýrské systémy, které dodávají elektřinu různým objektům. Patří sem například napájecí kabely, zásuvky, elektroměry.

Vysokou úroveň elektromagnetického záření mají:

1. Elektrické vedení.
2. Veškerá elektrická doprava a její infrastruktura.
3. Rozhlasové a televizní věže, stejně jako mobilní a mobilní komunikační stanice.
4. Výtahy a další zdvihací zařízení, kde se používají elektromechanické elektrárny.
5. Zařízení pro přeměnu napětí v síti (vlny přicházející z rozvodny nebo transformátoru).

Samostatně přidělte speciální vybavení, které se používá v medicíně a vydává tvrdé záření. Příklady zahrnují MRI, rentgenové přístroje a podobně.

Vliv elektromagnetického záření na člověka

V průběhu četných studií dospěli vědci ke smutnému závěru, že dlouhodobé vystavení EMR přispívá ke skutečné explozi nemocí. Mnoho poruch se však vyskytuje na genetické úrovni. Proto je důležitá ochrana před elektromagnetickým zářením. To je způsobeno skutečností, že EMR má vysoká úroveň biologická aktivita. V tomto případě závisí výsledek vlivu na:

1. Povaha záření.
2. Trvání a intenzita vlivu.

Specifické momenty vlivu

Vše závisí na lokalitě. Absorpce záření může být lokální nebo celková. Jako příklad druhého případu můžeme uvést vliv, který elektrické vedení má. Jako příklad lokálního ovlivnění lze uvést elektromagnetické vlny, které vyzařují elektronické hodinky resp mobilní telefon. Je třeba zmínit i tepelný efekt. Díky vibracím molekul se energie pole přeměňuje na teplo. Na tomto principu pracují mikrovlnné zářiče, které se používají k ohřevu různých látek. Je třeba si uvědomit, že při ovlivňování člověka je tepelný efekt vždy negativní, až škodlivý. Nutno podotknout, že jsme neustále ozařováni. V práci, doma, pohyb po městě. Časem se negativní efekt jen zesiluje. Proto je ochrana před elektromagnetickým zářením stále důležitější.

Jak se můžete chránit?

Zpočátku musíte vědět, s čím se musíte vypořádat. To pomůže speciálnímu zařízení na měření záření. Umožní vám vyhodnotit bezpečnostní situaci. Ve výrobě se k ochraně používají pohlcující clony. Ale, bohužel, nejsou určeny pro použití doma. Pro začátek existují tři pokyny:

1. Zůstaňte v bezpečné vzdálenosti od zařízení. U elektrického vedení, televizních a rozhlasových věží je to minimálně 25 metrů. U CRT monitorů a televizorů stačí třicet centimetrů. Elektronické hodinky by neměly být blíže než 5 cm a rádia a mobilní telefony se nedoporučuje přibližovat blíže než 2,5 cm. Umístění můžete vybrat pomocí speciální zařízení- Fluxmetr. Jím stanovená přípustná dávka záření by neměla překročit 0,2 μT.
2. Snažte se zkrátit čas, který máte na ozařování.
3. Elektrické spotřebiče, které se nepoužívají, vždy vypněte. Koneckonců, i když jsou neaktivní, nadále emitují EMP.

O tichém zabijákovi

A zakončeme článek důležitým, i když v širokých kruzích dosti málo známým tématem – radiací. Člověk byl po celý život, vývoj a existenci ozařován přirozeným pozadím. Přírodní záření lze konvenčně rozdělit na vnější a vnitřní ozáření. První zahrnuje kosmické záření, sluneční záření, vliv zemské kůry a vzduchu. Dokonce Konstrukční materiály, z nichž domy a stavby vznikají, generují určité pozadí.

Radiační záření má výraznou pronikavou sílu, proto je problematické jej zastavit. Aby bylo možné paprsky zcela izolovat, je nutné se schovat za olověnou stěnu silnou 80 centimetrů. K vnitřní expozici dochází, když se přírodní radioaktivní látky dostanou do těla spolu s jídlem, vzduchem a vodou. V útrobách země můžete najít radon, thoron, uran, thorium, rubidium, radium. Všechny jsou absorbovány rostlinami, mohou být ve vodě - a když jsou konzumovány potravinářské výrobky vstoupit do našeho těla.

Úvod………………………………………………………………………………………..3

1. Druhy záření……………………………………………………………………………….5

2. Hodnocení radiační bezpečnosti………………………………………………………………10

3. Základní dávkové limity ................................................ .............................. 13

4. Přípustné a kontrolní úrovně expozice…………………………………………………………………………………………………………………18

Závěr……………………………………………………………………………………….26

Seznam použitých zdrojů……………………………………………………….28

ÚVOD

Mezi otázkami vědeckého zájmu jen málokterá přitahuje takovou neustálou pozornost veřejnosti a vyvolává tolik kontroverzí jako otázka účinků záření na člověka a životní prostředí.

Spolehlivé vědecké informace o této problematice se bohužel velmi často nedostanou k populaci, která kvůli tomu používá nejrůznější fámy. Argumentace odpůrců jaderné energetiky je až příliš často založena pouze na pocitech a emocích, stejně tak se často projevy zastánců jejího rozvoje redukují na málo podložená uklidňující ujištění.

Vědecký výbor OSN pro účinky atomového záření shromažďuje a analyzuje všechny dostupné informace o zdrojích záření a jeho účincích na člověka a životní prostředí. Studuje širokou škálu přírodních i umělých zdrojů záření a jeho zjištění možná překvapí i ty, kteří bedlivě sledují průběh veřejného vystupování na toto téma.

Radiace je opravdu smrtící. Ve vysokých dávkách způsobuje těžké poškození tkání a v nízkých může způsobit rakovinu a vyvolat genetické vady, které se mohou objevit u dětí a vnuků exponované osoby nebo u jejích vzdálenějších potomků.

Pro běžnou populaci ale nejnebezpečnější zdroje záření nejsou ty, o kterých se nejvíce mluví. Největší dávku člověk dostává z přírodních zdrojů záření. Radiace spojená s rozvojem jaderné energetiky je pouze malým zlomkem radiace generované lidskou činností; mnohem větší dávky dostáváme z jiných, mnohem méně kontroverzních forem této činnosti, například z použití rentgenového záření v lékařství. Kromě toho každodenní činnosti, jako je spalování uhlí a cestování vzduchem, a zejména neustálé vystavování se dobře utěsněným místnostem, mohou vést k výraznému zvýšení expozice způsobené přírodní radiací. Největší rezervy pro snižování radiační zátěže obyvatelstva spočívají právě v takových „neoddiskutovatelných“ formách lidské činnosti.

Tento příspěvek upozorňuje na různé druhy záření z přírodních i umělých zdrojů, které ovlivňují člověka a životní prostředí, poskytuje regulační zdroje informací o radiační bezpečnosti, limitech dávek záření a jejich přípustných a kontrolních úrovních.

TYPY ZÁŘENÍ

Pronikající záření je velkým nebezpečím pro lidské zdraví a život. Ve velkých dávkách způsobuje vážné poškození tělesných tkání, rozvíjí se akutní nemoc z ozáření, v malých dávkách - onkologická onemocnění, vyvolává genetické defekty. V přírodě existuje řada prvků, jejichž atomová jádra se přeměňují na jádra jiných prvků. Tyto přeměny jsou doprovázeny zářením – radioaktivitou. Ionizující záření je proud elementárních částic a kvant elektromagnetického záření schopný způsobit ionizaci atomů a molekul prostředí, ve kterém se šíří.

Různé druhy záření jsou doprovázeny uvolňováním různého množství energie a mají různou pronikavou sílu, takže mají různé účinky na tkáně živého organismu (obr. 1). Alfa záření, což je proud těžkých částic skládajících se z neutronů a protonů, je zpožděno například listem papíru a prakticky nemůže proniknout vnější vrstvou kůže, tvořenou odumřelými buňkami. Nebezpečí tedy nepředstavuje, dokud se radioaktivní látky emitující α-částice dostanou do těla otevřenou ránou, s potravou nebo vdechovaným vzduchem; pak se stávají extrémně nebezpečnými. Beta záření má větší pronikavou sílu: prochází do tkání těla do hloubky jednoho až dvou centimetrů. Pronikavost gama záření, které se šíří rychlostí světla, je velmi vysoká: zastavit jej může pouze silná olověná nebo betonová deska. Vzhledem k velmi vysoké pronikavosti gama záření představují pro člověka velké nebezpečí. Charakteristickým rysem ionizujícího záření je, že člověk začne pociťovat jeho účinek až po uplynutí určité doby.

Rýže. 1. Tři druhy záření a jejich pronikavost

Zdroje záření jsou přirozené, v přírodě se vyskytují a nejsou závislé na člověku.

Hlavní část ozáření světové populace pochází z přírodních zdrojů záření (obr. 2).

Rýže. 2. Průměrné roční efektivní ekvivalentní dávky ozáření z přírodních a umělých zdrojů záření (čísla udávají dávku v milisievertech)

Většina z nich je taková, že je naprosto nemožné se z nich vyhnout radiaci. V celé historii Země odlišné typy Záření dopadá na zemský povrch z vesmíru a pochází z radioaktivních látek v zemské kůře. Člověk je vystaven záření dvěma způsoby. Radioaktivní látky mohou být mimo tělo a ozařovat ho zvenčí; v tomto případě se mluví o zevním ozáření. Nebo mohou být ve vzduchu, který člověk dýchá, v jídle nebo ve vodě a dostat se dovnitř těla. Tento způsob ozařování se nazývá vnitřní.

Každý obyvatel Země je vystaven záření z přírodních zdrojů záření, některé z nich však dostávají větší dávky než jiné. Částečně záleží na tom, kde žijí. Úroveň radiace na některých místech zeměkoule, kde se vyskytují zvláště radioaktivní horniny, je mnohem vyšší než průměr a jinde je odpovídajícím způsobem nižší. Dávka záření závisí také na životním stylu lidí. Používání určitých stavebních materiálů, používání plynu k vaření, otevřené grily na dřevěné uhlí, přetlakování místností a dokonce i létání v letadlech, to vše zvyšuje úroveň vystavení přírodním zdrojům záření.

Pozemské zdroje záření jsou společně zodpovědné za většinu ozáření, kterému je člověk vystaven v důsledku přirozeného záření. V průměru poskytují více než 5/6 roční efektivní ekvivalentní dávky přijaté obyvatelstvem, a to především díky vnitřní expozici. Na zbytku se podílí kosmické záření, především vnější ozáření (obr. 3).

Rýže. 3. Průměrné roční efektivní ekvivalentní dávky z přírodních zdrojů záření (čísla udávají dávku v milisievertech)

Podle některých údajů1 je průměrná efektivní ekvivalentní dávka vnějšího ozáření, kterou člověk dostane za rok z pozemských zdrojů přírodního záření, přibližně 350 mikrosievertů, tzn. o něco více, než je průměrná individuální expoziční dávka v důsledku radiačního pozadí vytvářeného kosmickým zářením na hladině moře.

V průměru přibližně 2/3 efektivní ekvivalentní dávky záření, kterou člověk obdrží z přírodních zdrojů záření, pochází z radioaktivních látek, které se do těla dostávají s potravou, vodou a vzduchem.

Bylo zjištěno, že ze všech přírodních zdrojů záření představuje největší nebezpečí radon, těžký, bezbarvý plyn bez zápachu. Ze zemské kůry se uvolňuje všude, ale jeho koncentrace ve venkovním vzduchu se pro různé body výrazně liší. zeměkoule. Člověk přijímá hlavní záření z radonu, když je uvnitř. Radon se koncentruje ve vnitřním vzduchu pouze tehdy, když jsou dostatečně izolovány od vnějšího prostředí. Radon, který prosakuje základem a podlahou z půdy nebo méně často ze stavebních materiálů, se hromadí v místnosti. Nejběžnější stavební materiály – dřevo, cihly a beton – emitují relativně málo radonu. Mnohem vyšší specifickou radioaktivitu mají žula, pemza, produkty vyrobené ze surovin oxidu hlinitého a fosfosádrovec.

Dalším zdrojem radonu v obytných prostorách je voda a zemní plyn. Koncentrace radonu v běžně používané vodě je extrémně nízká, ale voda z hlubinných nebo artéských vrtů obsahuje hodně radonu. Hlavní nebezpečí však vůbec neplyne z pití, a to ani při vysokém obsahu radonu. Obvykle lidé pijí převařenou vodu nebo ve formě horkých nápojů a při převaření radon téměř úplně zmizí. Velkým nebezpečím je průnik vodní páry s vysokým obsahem radonu do plic spolu s vdechovaným vzduchem, který se nejčastěji vyskytuje v koupelně nebo v páře. V zemním plynu proniká radon pod zem. V důsledku předúpravy a uskladnění plynu před tím, než se dostane ke spotřebiteli, většina radonu unikne, ale pokud nejsou sporáky vybaveny digestoří, může dojít ke zvýšení koncentrace radonu. Radon je proto nebezpečný zejména pro nízkopodlažní budovy s pečlivým utěsněním místností (za účelem udržení tepla) a při použití oxidu hlinitého jako přísady do stavebních materiálů.

Jiné zdroje záření, které jsou nebezpečné, si bohužel vytváří člověk sám. Záření je v současnosti široce využíváno v různých oblastech: medicína, průmysl, zemědělství, chemie, věda atd. Zdrojem umělého záření jsou umělé radionuklidy vytvořené pomocí jaderných reaktorů a urychlovačů, svazek neutronů a nabitých částic. Říká se jim umělé zdroje ionizujícího záření. Veškeré činnosti související s výrobou a používáním umělého záření jsou přísně kontrolovány. Zkoušky jaderných zbraní v atmosféře, havárie v jaderných elektrárnách a jaderných reaktorech a výsledky jejich práce, projevující se radioaktivním spadem a radioaktivním odpadem, se svým dopadem na lidský organismus odlišují. Když v některých oblastech Země dojde k radioaktivnímu spadu, může se záření dostat do lidského těla přímo prostřednictvím zemědělských produktů a potravin.