Substante ionizante. Rezumat: Radiații ionizante

Radiația radioactivă (sau radiația ionizantă) este energia care este eliberată de atomi sub formă de particule sau unde de natură electromagnetică. Oamenii sunt expuși la o astfel de expunere atât din surse naturale, cât și din surse antropice.

Proprietățile benefice ale radiațiilor au făcut posibilă utilizarea cu succes în industrie, medicină, experimente și cercetări științifice, agricultură și alte domenii. Cu toate acestea, odată cu răspândirea acestui fenomen, a apărut o amenințare la adresa sănătății umane. O doză mică de radiații radioactive poate crește riscul de îmbolnăvire de boli grave.

Diferența dintre radiații și radioactivitate

Radiația, în sens larg, înseamnă radiație, adică răspândirea energiei sub formă de unde sau particule. Radiațiile radioactive sunt împărțite în trei tipuri:

• radiația alfa – fluxul de nuclee de heliu-4;
• radiația beta – fluxul de electroni;
• Radiația gamma este un flux de fotoni de înaltă energie.

Caracteristicile radiațiilor radioactive se bazează pe energia lor, proprietățile de transmisie și tipul de particule emise.

Radiația alfa, care este un flux de corpusculi cu o sarcină pozitivă, poate fi întârziată de aerul gros sau de îmbrăcăminte. Această specie practic nu pătrunde în piele, dar atunci când intră în organism, de exemplu, prin tăieturi, este foarte periculoasă și are un efect dăunător asupra organelor interne.

Radiația beta are mai multă energie - electronii se mișcă la viteze mari și au dimensiuni mici. Prin urmare, acest tip de radiație pătrunde prin îmbrăcămintea subțire și pielea adânc în țesut. Radiațiile beta pot fi ecranate folosind o foaie de aluminiu de câțiva milimetri grosime sau o placă groasă de lemn.

Radiația gamma este o radiație de înaltă energie, de natură electromagnetică, care are o capacitate puternică de penetrare. Pentru a vă proteja împotriva acesteia, trebuie să utilizați un strat gros de beton sau o placă de metale grele, cum ar fi platina și plumbul.

Fenomenul de radioactivitate a fost descoperit în 1896. Descoperirea a fost făcută de fizicianul francez Becquerel. Radioactivitatea este capacitatea obiectelor, compușilor, elementelor de a emite radiații ionizante, adică radiații. Motivul fenomenului este instabilitatea nucleului atomic, care eliberează energie în timpul dezintegrarii. Există trei tipuri de radioactivitate:

• natural – tipic pentru elementele grele al căror număr de serie este mai mare de 82;
• artificial – inițiat în mod specific cu ajutorul reacțiilor nucleare;
• induse - caracteristică obiectelor care devin ele însele o sursă de radiații dacă sunt puternic iradiate.

Elementele care sunt radioactive se numesc radionuclizi. Fiecare dintre ele se caracterizează prin:

• jumătate de viață;
• tipul de radiație emisă;
• energia radiațiilor;
• și alte proprietăți.

Surse de radiații

Corpul uman este expus în mod regulat la radiații radioactive. Aproximativ 80% din suma primită în fiecare an provine din razele cosmice. Aerul, apa și solul conțin 60 de elemente radioactive care sunt surse de radiații naturale. Principala sursă naturală de radiație este considerată a fi gazul inert radon, eliberat din pământ și roci. Radionuclizii intră și în corpul uman prin alimente. O parte din radiațiile ionizante la care sunt expuși oamenii provin din surse artificiale, de la generatoare de energie nucleară și reactoare nucleare până la radiații utilizate pentru tratament medical și diagnosticare. Astăzi, sursele artificiale comune de radiații sunt:

• echipament medical (principala sursă antropică de radiații);
• industria radiochimică (extracția, îmbogățirea combustibilului nuclear, prelucrarea deșeurilor nucleare și valorificarea acestora);
• radionuclizi utilizați în agricultură și industria ușoară;
• accidente la instalații radiochimice, explozii nucleare, emisii de radiații
• Materiale de construcție.

Pe baza metodei de penetrare în organism, expunerea la radiații este împărțită în două tipuri: internă și externă. Acesta din urmă este tipic pentru radionuclizii dispersați în aer (aerosoli, praf). Acestea ajung pe piele sau pe haine. În acest caz, sursele de radiații pot fi îndepărtate prin spălare. Radiațiile externe provoacă arsuri la nivelul mucoaselor și pielii. În tipul intern, radionuclidul intră în fluxul sanguin, de exemplu prin injectare într-o venă sau printr-o rană, și este îndepărtat prin excreție sau terapie. O astfel de radiație provoacă tumori maligne.

Fondul radioactiv depinde în mod semnificativ de locația geografică - în unele regiuni nivelul de radiație poate depăși media de sute de ori.

Efectul radiațiilor asupra sănătății umane

Radiațiile radioactive, datorită efectului ionizant, duc la formarea de radicali liberi în corpul uman - molecule agresive active din punct de vedere chimic care provoacă deteriorarea și moartea celulelor.

Celulele tractului gastrointestinal, sistemele reproductive și hematopoietice sunt deosebit de sensibile la acestea. Radiațiile radioactive le perturbă activitatea și provoacă greață, vărsături, disfuncție intestinală și febră. Afectând țesuturile oculare, poate duce la cataractă prin radiații. Consecințele radiațiilor ionizante includ, de asemenea, leziuni precum scleroza vasculară, deteriorarea imunității și deteriorarea aparatului genetic.

Sistemul de transmitere a datelor ereditare are o organizare fină. Radicalii liberi și derivații lor pot perturba structura ADN-ului, purtătorul de informații genetice. Acest lucru duce la mutații care afectează sănătatea generațiilor următoare.

Natura efectelor radiațiilor radioactive asupra organismului este determinată de o serie de factori:

• tipul de radiație;
• intensitatea radiației;
• caracteristicile individuale ale corpului.

Este posibil ca efectele radiațiilor radioactive să nu apară imediat. Uneori, consecințele sale devin vizibile după o perioadă semnificativă de timp. În plus, o singură doză mare de radiații este mai periculoasă decât expunerea pe termen lung la doze mici.

Cantitatea de radiație absorbită este caracterizată de o valoare numită Sievert (Sv).

• Radiația normală de fond nu depășește 0,2 mSv/h, ceea ce corespunde la 20 de microroentgens pe oră. Când radiografiază un dinte, o persoană primește 0,1 mSv.

• Doza unică letală este de 6-7 Sv.

Aplicarea radiațiilor ionizante

Radiațiile radioactive sunt utilizate pe scară largă în tehnologie, medicină, știință, industria militară și nucleară și în alte domenii ale activității umane. Fenomenul stă la baza dispozitivelor precum detectoare de fum, generatoare de energie, alarme pentru înghețare și ionizatoare de aer.

În medicină, radiațiile radioactive sunt folosite în terapia cu radiații pentru a trata cancerul. Radiațiile ionizante au făcut posibilă crearea de radiofarmaceutice. Cu ajutorul lor, se efectuează examinări de diagnostic. Instrumentele pentru analiza compoziției compușilor și sterilizarea sunt construite pe baza radiațiilor ionizante.

Descoperirea radiațiilor radioactive a fost, fără exagerare, revoluționară – utilizarea acestui fenomen a adus omenirea la un nou nivel de dezvoltare. Cu toate acestea, acest lucru a cauzat și o amenințare pentru mediu și sănătatea umană. În acest sens, menținerea siguranței radiațiilor este o sarcină importantă a timpului nostru.

Radiații ionizante- un tip de radiație pe care toată lumea o asociază exclusiv cu explozii de bombe atomice și accidente la centralele nucleare.

Cu toate acestea, în realitate, radiațiile ionizante înconjoară o persoană și reprezintă o radiație naturală de fond: se formează în aparatele de uz casnic, pe turnuri electrice etc. Când este expusă la surse, o persoană este expusă la aceste radiații.

Ar trebui să-mi fie frică de consecințe grave - boala de radiații sau afectarea organelor?

Puterea radiației depinde de durata contactului cu sursa și de radioactivitatea acesteia. Aparatele electrocasnice care creează „zgomot” minor nu sunt periculoase pentru oameni.

Dar unele tipuri de surse pot provoca vătămări grave organismului. Pentru a preveni efectele negative, trebuie să cunoașteți informații de bază: ce sunt radiațiile ionizante și de unde provin, precum și cum afectează acestea oamenii.

Radiațiile ionizante apar atunci când izotopii radioactivi se descompun.

Există mulți astfel de izotopi; aceștia sunt utilizați în electronică, industria nucleară și producția de energie:

1. uraniu-238;
2. toriu-234;
3. uraniu-235 etc.

Izotopii radioactivi se descompun în mod natural în timp. Rata de dezintegrare depinde de tipul de izotop și se calculează în timpul de înjumătățire.

După o anumită perioadă de timp (pentru unele elemente aceasta poate fi de câteva secunde, pentru altele poate fi de sute de ani), numărul de atomi radioactivi se reduce exact la jumătate.

Energia care este eliberată în timpul dezintegrarii și distrugerii nucleelor ​​este eliberată sub formă de radiații ionizante. Pătrunde în diferite structuri, eliminând ionii din ele.

Undele ionizante se bazează pe radiația gamma, măsurată în raze gamma. În timpul transferului de energie, nu sunt eliberate particule: atomi, molecule, neutroni, protoni, electroni sau nuclee. Efectul radiațiilor ionizante este pur de undă.

Puterea de penetrare a radiațiilor

Toate tipurile variază în ceea ce privește capacitatea de penetrare, adică capacitatea de a acoperi rapid distanțe și de a trece prin diferite bariere fizice.

Radiația alfa are cea mai mică rată, iar radiația ionizantă se bazează pe raze gamma - cea mai pătrunzătoare dintre cele trei tipuri de unde. În acest caz, radiația alfa are cel mai negativ efect.

Ce face ca radiațiile gamma să fie diferite?

Este periculos din cauza următoarelor caracteristici:

• călătorește cu viteza luminii;
• trece prin țesături moi, lemn, hârtie, gips-carton;
• oprit doar de un strat gros de beton și o tablă de metal.

Pentru a întârzia undele care propagă această radiație, la centralele nucleare sunt instalate cutii speciale. Datorită acestora, radiațiile nu pot ioniza organismele vii, adică pot perturba structura moleculară a oamenilor.

Exteriorul cutiilor este din beton gros, interiorul este căptușit cu o foaie de plumb pur. Plumbul și betonul reflectă razele sau le prinde în structura lor, împiedicându-le să se răspândească și să dăuneze mediului de viață.

Tipuri de surse de radiații

Opinia că radiațiile apar numai ca urmare a activității umane este eronată. Aproape toate obiectele vii și planeta însăși au o radiație de fond slabă. Prin urmare, este foarte dificil să evitați radiațiile ionizante.

Pe baza naturii apariției, toate sursele sunt împărțite în naturale și antropice. Cele mai periculoase sunt cele antropice, precum eliberarea deșeurilor în atmosferă și în corpurile de apă, o situație de urgență sau acțiunea unui aparat electric.

Pericolul acestei din urmă surse este controversat: dispozitivele cu emisii mici nu sunt considerate a reprezenta o amenințare serioasă pentru oameni.

Acțiunea este individuală: cineva poate simți o deteriorare a sănătății pe fondul radiațiilor slabe, în timp ce un alt individ va fi complet neafectat de fondul natural.

Surse naturale de radiații

Rocile minerale reprezintă principalul pericol pentru oameni. În cavitățile lor se acumulează cea mai mare cantitate de gaz radioactiv, radon, invizibil pentru receptorii umani.

Este eliberat în mod natural din scoarța terestră și este prost înregistrat de instrumentele de testare. La furnizarea materialelor de construcție, este posibil contactul cu rocile radioactive și, ca urmare, procesul de ionizare a corpului.

Ar trebui să fiți atenți la:

1. granit;
2. piatră ponce;
3. marmură;
4. fosfogips;
5. alumină

Acestea sunt cele mai poroase materiale care rețin cel mai bine radonul. Acest gaz este eliberat din materialele de construcție sau din sol.

Este mai ușor decât aerul, așa că se ridică la înălțimi mari. Dacă, în loc de cerul liber, se găsește un obstacol deasupra solului (copertina, acoperișul unei încăperi), gazul se va acumula.

Saturația ridicată a aerului cu elementele sale duce la iradierea oamenilor, care poate fi compensată doar prin îndepărtarea radonului din zonele rezidențiale.

Pentru a scăpa de radon, trebuie să începeți o ventilație simplă. Ar trebui să încercați să nu inhalați aerul din camera în care a apărut infecția.

Înregistrarea apariției radonului acumulat se efectuează numai cu ajutorul simptomelor specializate. Fără ele, o concluzie despre acumularea radonului se poate face doar pe baza reacțiilor nespecifice ale corpului uman (dureri de cap, greață, vărsături, amețeli, întunecarea ochilor, slăbiciune și arsuri).

Dacă este depistat radon, este chemată o echipă din Ministerul Situațiilor de Urgență pentru eliminarea radiațiilor și verificarea eficacității procedurilor efectuate.

Surse de origine antropică

Un alt nume pentru sursele create de om este creat de om. Principala sursă de radiații sunt centralele nucleare situate în întreaga lume. Starea în zonele stației fără îmbrăcăminte de protecție duce la apariția unor boli grave și deces.

La o distanţă de câţiva kilometri de centrala nucleară, riscul este redus la zero. Cu o izolare adecvată, toate radiațiile ionizante rămân în interiorul stației și puteți fi în imediata apropiere a zonei de lucru fără a primi nicio doză de radiații.

În toate sferele vieții, puteți întâlni o sursă de radiații, chiar dacă nu locuiți într-un oraș în apropierea unei centrale nucleare.

Radiațiile ionizante artificiale sunt utilizate pe scară largă în diverse industrii:

• medicament;
• industrie;
• agricultură;
• industriile intensive în cunoștințe.

Cu toate acestea, este imposibil să primiți radiații de la dispozitivele care sunt fabricate pentru aceste industrii.

Singurul lucru care este acceptabil este penetrarea minimă a undelor ionice, care nu provoacă daune pe o durată scurtă de expunere.

Cade afară

O problemă serioasă a timpului nostru asociată cu tragediile recente de la centralele nucleare este răspândirea ploii radioactive. Emisiile de radiații în atmosferă au ca rezultat acumularea de izotopi în lichidul atmosferic - nori. Când există un exces de lichid, încep precipitațiile, ceea ce reprezintă o amenințare gravă pentru culturi și oameni.

Lichidul este absorbit în terenurile agricole unde cresc orezul, ceaiul, porumbul și trestia. Aceste culturi sunt tipice pentru partea de est a planetei, unde problema ploii radioactive este cea mai presantă.

Radiațiile ionice au un impact mai mic asupra altor părți ale lumii, deoarece precipitațiile nu ajung în Europa și în țările insulare din zona Regatului Unit. Cu toate acestea, în SUA și Australia, ploaia prezintă uneori proprietăți de radiație, așa că trebuie să fiți atenți atunci când cumpărați fructe și legume de acolo.

Precipitațiile radioactive pot cădea peste corpurile de apă, iar apoi lichidul poate pătrunde în clădirile rezidențiale prin canalele de tratare a apei și sistemele de alimentare cu apă. Instalațiile de tratare nu au echipamente suficiente pentru a reduce radiațiile. Există întotdeauna riscul ca apa pe care o luați să fie ionică.

Cum să te protejezi de radiații

Un dispozitiv care măsoară dacă există radiații ionice în fundalul unui produs este disponibil gratuit. Poate fi achiziționat cu bani puțini și folosit pentru a verifica achizițiile. Numele dispozitivului de testare este dozimetru.

Este puțin probabil ca o gospodină să verifice achizițiile direct în magazin. De obicei, timiditatea în fața străinilor stă în cale. Dar cel puțin acasă, acele produse care au venit din zone predispuse la ploi radioactive trebuie verificate. Este suficient să aduceți contorul la obiect și va arăta nivelul de emisie a undelor periculoase.

Efectul radiațiilor ionizante asupra corpului uman

S-a dovedit științific că radiațiile au un efect negativ asupra oamenilor. Acest lucru s-a aflat și prin experiență reală: din păcate, accidentele de la centrala nucleară de la Cernobîl, la Hiroshima etc. dovedit biologic și radiații.

Efectele radiațiilor se bazează pe „doza” primită – cantitatea de energie transferată. Un radionuclid (element emițător de unde) poate avea un efect atât în ​​interiorul, cât și în exteriorul corpului.

Doza primită se măsoară în unități convenționale - Gri. Trebuie luat în considerare faptul că doza poate fi egală, dar efectul radiațiilor poate fi diferit. Acest lucru se datorează faptului că diferite radiații provoacă reacții de diferite puteri (cele mai pronunțate pentru particulele alfa).

Puterea impactului este, de asemenea, afectată de ce parte a corpului lovesc valurile. Organele genitale și plămânii sunt cele mai susceptibile la modificări structurale, glanda tiroidă este mai puțin sensibilă.

Rezultatul influenței biochimice

Radiațiile afectează structura celulelor organismului, provocând modificări biochimice: tulburări în circulația substanțelor chimice și în funcțiile organismului. Influența undelor apare treptat și nu imediat după iradiere.

Dacă o persoană este expusă la doza admisă (150 rem), atunci efectele negative nu vor fi pronunțate. Cu o iradiere mai mare, efectul de ionizare crește.

Radiația naturală este de aproximativ 44 de rem pe an, cu un maxim de 175. Numărul maxim este doar puțin în afara limitei normale și nu provoacă modificări negative în organism, cu excepția durerilor de cap sau greață ușoară la persoanele hipersensibile.

Radiația naturală se bazează pe radiația de fond a Pământului, consumul de produse contaminate și utilizarea tehnologiei.

Dacă proporția este depășită, se dezvoltă următoarele boli:

1. modificări genetice în organism;
2. disfuncție sexuală;
3. cancere cerebrale;
4. disfuncție tiroidiană;
5. cancer la plămâni și sistemul respirator;
6. boala de radiatii.

Boala de radiații este stadiul extrem al tuturor bolilor legate de radionuclizi și se manifestă numai la cei care se află în zona accidentului.

2.1. Radiații ionizante

Radiația ionizantă este orice radiație a cărei interacțiune cu un mediu duce la formarea de sarcini electrice de diferite semne.

Efectul radiațiilor ionizante asupra oamenilor și animalelor este distrugerea celulelor vii din organism, ceea ce poate duce la diferite grade de îmbolnăvire și, în unele cazuri, la moarte. Pentru a evalua impactul radiațiilor ionizante asupra oamenilor (animalelor), trebuie luate în considerare două caracteristici principale: abilitățile ionizante și de penetrare. Să ne uităm la aceste două abilități pentru radiația alfa, beta, gama și neutroni.

Figura 13 - Tipuri de radiații ionizante

Radiația alfa este un flux de nuclee de heliu cu două sarcini pozitive. Capacitatea de ionizare a radiațiilor alfa din aer se caracterizează prin formarea în medie a 30 de mii de perechi de ioni pe 1 cm de călătorie. Asta e mult. Acesta este principalul pericol al acestei radiații. Capacitatea de penetrare, dimpotrivă, nu este foarte mare. În aer, particulele alfa călătoresc doar 10 cm. Ele sunt oprite de o coală obișnuită de hârtie. Radiația beta este un flux de electroni sau pozitroni cu o viteză apropiată de viteza luminii. Capacitatea de ionizare este scăzută și se ridică la 40 - 150 de perechi de ioni pe 1 cm de călătorie în aer. Puterea de penetrare este mult mai mare decât cea a radiației alfa, ajungând la 20 cm în aer.

Radiația gamma este radiația electromagnetică care se deplasează cu viteza luminii. Capacitatea de ionizare în aer este de doar câteva perechi de ioni pe 1 cm de traseu. Dar puterea de penetrare este foarte mare - de 50 - 100 de ori mai mare decât cea a radiației beta și se ridică la sute de metri în aer.

Radiația neutronică este un flux de particule neutre care zboară cu o viteză de 20 - 40 mii km/s. Capacitatea de ionizare este de câteva mii de perechi de ioni pe 1 cm de cale. Puterea de penetrare este extrem de mare și ajunge la câțiva kilometri în aer. Având în vedere capacitatea de ionizare și penetrare, putem trage o concluzie. Radiația alfa are o capacitate mare de ionizare și de penetrare slabă. Îmbrăcămintea obișnuită protejează complet o persoană. Cea mai periculoasă este intrarea particulelor alfa în organism cu aer, apă și alimente. Radiația beta are o putere de ionizare mai mică decât radiația alfa, dar o putere de penetrare mai mare. Îmbrăcămintea nu mai poate oferi o protecție completă; trebuie să utilizați orice fel de husă. Va fi mult mai fiabil. Radiațiile gamma și neutronii au o capacitate de penetrare foarte mare; protecția împotriva acestora poate fi asigurată numai de adăposturi, adăposturi de radiații, subsoluri și pivnițe de încredere.

2.1.1.Unităţi de măsură

Pe măsură ce oamenii de știință au descoperit radioactivitatea și radiațiile ionizante, au început să apară unitățile lor de măsură. De exemplu: radiografie, curie. Dar ele nu au fost conectate prin niciun sistem și, prin urmare, sunt numite unități non-sistemice. Peste tot în lume există acum un sistem unificat de măsurare - SI (International System). La noi, ea este supusă aplicării obligatorii de la 1 ianuarie 1982. Până la 1 ianuarie 1990, această tranziție trebuia finalizată. Dar din cauza dificultăților economice și de altă natură, procesul este amânat. Cu toate acestea, toate echipamentele noi, inclusiv echipamentele dozimetrice, de regulă, sunt calibrate în unități noi.

2.1.2 Unităţi de radioactivitate

Unitatea de activitate este o transformare nucleară pe secundă. În scopul reducerii, se folosește un termen mai simplu - o dezintegrare pe secundă (decădere/s).În sistemul SI, această unitate se numește becquerel (Bq). În practica monitorizării radiațiilor, inclusiv la Cernobîl, până de curând, o unitate de activitate în afara sistemului - curie (Ci) - a fost utilizată pe scară largă. O curie este 3,7 * 1010 transformări nucleare pe secundă.

Concentrația unei substanțe radioactive este de obicei caracterizată de concentrația activității sale. Se exprimă în unități de activitate pe unitatea de masă: Ci/t, mCi/g, kBq/kg etc. (activitate specifică). Per unitate de volum: Ci/m3, mCi/l, Bq/cm3. și așa mai departe. (concentrație în volum) sau pe unitate de suprafață: Ci/km3, mCi/s m2., PBq/m2. și așa mai departe.

2.1.3.Unităţi de radiaţii ionizante

Pentru a măsura cantitățile care caracterizează radiațiile ionizante, unitatea „roentgen” a fost prima care a apărut din punct de vedere istoric. Aceasta este o măsură a dozei de expunere la raze X sau radiații gamma. Mai târziu, „rad” a fost adăugat pentru a măsura doza absorbită de radiații.

Doza de radiație (doza absorbită) este energia radiațiilor radioactive absorbită într-o unitate de substanță iradiată sau de către o persoană. Pe măsură ce timpul de iradiere crește, doza crește. În aceleași condiții de iradiere, depinde de compoziția substanței. Doza absorbită perturbă procesele fiziologice din organism și, în unele cazuri, duce la boală de radiații de severitate diferită. Ca unitate de doză de radiație absorbită, sistemul SI oferă o unitate specială - gri (Gy). 1 gri este o unitate de doză absorbită la care 1 kg. Substanța iradiată absoarbe energie de 1 joule (J). Prin urmare 1 Gy = 1 J/kg. Doza absorbită de radiații este o mărime fizică care determină gradul de expunere la radiații.

Rata de doză (debitul de doză absorbită) - creșterea dozei pe unitatea de timp. Se caracterizează prin rata de acumulare a dozei și poate crește sau scădea în timp. Unitatea sa din sistemul C este gri pe secundă. Aceasta este rata de doză absorbită de radiație la care în 1 s. în substanță se creează o doză de radiație de 1 Gy. În practică, pentru a estima doza absorbită de radiație, este încă utilizată pe scară largă o unitate în afara sistemului a ratei dozei absorbite - rad pe oră (rad/h) sau rad pe secundă (rad/s).

Doza echivalentă. Acest concept a fost introdus pentru a explica cantitativ efectele biologice adverse ale diferitelor tipuri de radiații. Se determină prin formula Deq = C>*D, unde D este doza absorbită a unui anumit tip de radiație, Q este factorul de calitate a radiației, care pentru diferite tipuri de radiații ionizante cu o compoziție spectrală necunoscută este acceptat pentru X- radiații de raze și gamma-1, pentru radiații beta -1, pentru neutroni cu energie de la 0,1 la 10 MeV-10, pentru radiații alfa cu energie mai mică de 10 MeV-20. Din cifrele date este clar că, cu aceeași doză absorbită, neutronii și radiațiile alfa provoacă, respectiv, efecte dăunătoare de 10 și, respectiv, de 20 de ori mai mari. În sistemul SI, doza echivalentă este măsurată în sieverți (Sv). Un sievert este egal cu un gri împărțit la factorul de calitate. Pentru Q = 1 obținem

1 Sv = 1 Gy = 1 J/k = 100 rad = 100 rem.

Un rem (echivalentul biologic al unui roentgen) este o unitate echivalent de doză nesistemică, o astfel de doză absorbită de orice radiație care provoacă același efect biologic ca 1 roentgen de radiație gamma.

Deoarece factorul de calitate al radiațiilor beta și gamma este 1, atunci în zonele contaminate cu substanțe radioactive în timpul iradierii externe 1 Sv = 1 Gy; 1 rem = 1 rad; 1 rad "1 R.

Din aceasta putem concluziona că dozele echivalente, absorbite și de expunere pentru persoanele care poartă echipament de protecție într-o zonă contaminată sunt aproape egale.

Rata de doză echivalentă este raportul dintre creșterea dozei echivalente într-un anumit interval de timp. Exprimat în sieverts pe secundă. Deoarece timpul pe care o persoană rămâne în câmpul de radiații la niveluri acceptabile este de obicei măsurat în ore, este de preferat să se exprime rata de doză echivalentă în microsieverts pe oră. Potrivit concluziei Comisiei Internaționale pentru Protecția împotriva Radiațiilor, efectele nocive la om pot apărea la doze echivalente de cel puțin 1,5 Sv/an (150 rem/an), iar în cazurile de expunere pe termen scurt - la doze mai mari de 0,5 Sv ( 50 rem). Când expunerea la radiații depășește un anumit prag, apare boala de radiații.

Rata de doză echivalentă generată de radiația naturală (de origine terestră și cosmică) variază între 1,5-2 mSv/an și plus sursele artificiale (medicament, precipitații radioactive) între 0,3 și 0,5 mSv/an. Deci, se dovedește că o persoană primește de la 2 la 3 mSv pe an. Aceste cifre sunt aproximative și depind de condiții specifice. Potrivit altor surse, acestea sunt mai mari și ajung la 5 mSv/an.

Doza de expunere este o măsură a efectului de ionizare al radiației fotonice, determinată de ionizarea aerului în condiții de echilibru electronic.

Unitatea SI a dozei de expunere este un coulomb pe kilogram (C/kg). Unitatea extrasistemică este roentgenul (P), 1P -2,58* 10-4 C/kg. La rândul său, 1 C/kg « 3.876 * 103 R. Pentru confort în muncă, la recalcularea valorilor numerice ale dozei de expunere de la un sistem de unități la altul, se folosesc de obicei tabele disponibile în literatura de referință.

Rata dozei de expunere este creșterea dozei de expunere pe unitatea de timp. Unitatea sa SI este amperi pe kilogram (A/kg). Cu toate acestea, în perioada de tranziție, puteți utiliza o unitate non-sistemică - roentgen pe secundă (R/s).

1 R/s = 2,58*10-4 A/kg

Trebuie amintit că, după 1 ianuarie 1990, nu se recomandă deloc utilizarea conceptului de doză de expunere și a puterii sale. Prin urmare, în perioada de tranziție, aceste valori ar trebui să fie indicate nu în unități SI (C/kg, A/kg), ci în unități nesistemice - roentgens și roentgens pe secundă.

1 Sv=1Gy * 100 rad * 100 rem « 100R.

Unități de producție de sievert: Millisievert (mSv): 1 mSv= 10-3Sv;

Microsievert (µSv): 1 µSv - 10-6 Sv.

2.2.Surse de radiatii ionizante

În natură, radiațiile ionizante sunt de obicei generate ca urmare a dezintegrarii radioactive spontane a radionuclizilor, a reacțiilor nucleare (sinteza și fisiunea indusă a nucleelor, captarea de protoni, neutroni, particule alfa etc.), precum și în timpul accelerației particule în spațiu (natura unei astfel de accelerații a particulelor cosmice până la sfârșit nu este clară). Sursele artificiale de radiații ionizante sunt radionuclizii artificiali (generează radiații alfa, beta și gamma), reactoarele nucleare (generează în principal radiații neutroni și gamma), sursele de neutroni radionuclizi, acceleratorii de particule (generează fluxuri de particule încărcate, precum și radiații fotonice bremsstrahlung), aparate cu raze X (generează raze X bremsstrahlung).

2.3 Efectul radiațiilor ionizante asupra unui organism viu

Radiațiile reprezintă un pericol semnificativ pentru oamenii din spațiu. Protecția împotriva acestuia este necesară de îndată ce atmosfera și câmpurile magnetice din jurul Pământului sunt lăsate în urmă. Radiația în spațiu este un flux de particule încărcate și neîncărcate și radiații electromagnetice. Aceleași condiții există și pe Lună, care nu are atmosferă și nu are câmp magnetic. În zborul spațial, cea mai periculoasă radiație ionizantă, care include razele X și radiațiile gamma de la Soare, particulele formate în timpul erupțiilor solare (cromosferice), vântul solar, razele cosmice solare, galactice și extragalactice, electronii și protonii centurilor de radiații, neutroni și particule alfa. Radiațiile neionizante includ radiațiile infraroșii și ultraviolete de la Soare, lumina vizibilă și radiațiile electromagnetice în domeniul de frecvență radio. Aceste tipuri de radiații nu reprezintă un mare pericol pentru astronaut, deoarece nu pătrund prin pielea navei sau carcasa costumului spațial.

Figura 14 - Cu radiația cosmică, particulele cu energie mare pătrund în țesuturile corpului și, pierzându-și energia, ionizează atomii de-a lungul

parcurge traseele și astfel distrug celulele tisulare. Micrografia arată urma unei particule cu număr atomic Z=24±2 [titan, vanadiu, crom, mangan sau fier]

Radiațiile ionizante au un efect dăunător asupra proceselor de viață care au loc în celulele corpului uman. Când particulele de înaltă energie, sau fotonii, trec prin materie, perechi de particule încărcate - ioni - se formează de-a lungul traseului lor ca rezultat al interacțiunii cu atomii substanței. De aici și numele - radiații ionizante. O cale tipică (urma) a unei particule ionizante grele (număr atomic Z = 24±2) de radiație cosmică primară care trece prin materie este prezentată în microfotografia de mai sus. Efectul radiațiilor ionizante asupra unui obiect biologic este mult mai mare decât asupra materiei neînsuflețite. Țesutul viu este o organizație de celule înalt specializate care se reînnoiesc constant. Reînnoirea lor este un proces dinamic. Neviu

creier

Mecanismul leziunilor cauzate de radiații este foarte divers și nu este complet clar. Evident, unele leziuni cauzate de radiații sunt asociate cu cele mecanice

deteriorarea (ruperea) structurilor moleculare importante din punct de vedere biologic, cum ar fi cromozomii, iar unele - cu procese chimice complexe. Fragmentele inițial neîncărcate de molecule sunt transformate în radicali foarte activi, cum ar fi OH, HOg și H.

Ele se pot recombina în H202 sau pot reacţiona cu

substanțe organice ale celulei, perturbând metabolismul celular.

Astfel, se poate spune probabil că deteriorarea celulelor prin radiații are loc atât ca urmare a deteriorării directe a moleculelor de substanțe importante din punct de vedere biologic (de exemplu, acidul dezoxiribonucleic), cât și ca urmare a reacțiilor chimice secundare din interiorul nucleului și protoplasmei. Diagrama deteriorării prin radiații a unei celule este prezentată în figura prezentată în Figura 4.

Radiațiile afectează, de asemenea, funcțiile de reproducere ale organismului, provocând adesea modificări în aparatul genetic. S-au făcut multe presupuneri cu privire la formele în care aceasta se poate manifesta. Aparent, există un pericol real de mutații ca urmare a modificărilor aparatului cromozomial. În funcție de doza absorbită de radiații, poate apărea și infertilitatea.

Materialele valoroase sunt furnizate de studiul daunelor genetice cauzate de radiații la animale; cu toate acestea, rezultatele acestor studii, efectuate în principal în condiții de laborator, nu pot fi transferate la om, mai ales că efectele sinergice apar și în condițiile spațiului cosmic. Într-un laborator din Los Alamos (New Mexico), fiecare dintre cele 25 de generații succesive de șoareci masculi a fost iradiată, doza de radiație a fost de 6000 de ori mai mare decât radiația de fond normală pentru condiții terestre. Ca urmare a acestui experiment, o reducere a numărului de indivizi din fiecare pui, o creștere a numărului de născuți morti și a cazurilor de naștere a indivizilor cu hidrocel; A scăzut și rezistența urmașilor în raport cu activitatea fizică stresantă. Pe satelitul Pământului artificial sovietic „Cosmos-PO” a fost efectuat un experiment medical și biologic pe termen lung pe doi câini (câini masculi, care au fost în condiții de zbor orbital timp de 22 de zile. După aceasta, de la 30 la 70% din spermatozoizii anormali). au fost găsite la câini, în timp ce la animalele de control, numărul de spermatozoizi a fost de 10-15%.Totuși, în ciuda acestui fapt, câinii care au fost în spațiu au produs descendenți sănătoși.Avem puține date cu privire la nivelurile de radiații ionizante pe care un nave spațiale pot fi expuse. Totul se bazează pe rezultatele experimentale primite în timpul zborurilor orbitale scurte în jurul Pământului. Prin urmare, este extrem de dificil să se stabilească cerințele de protecție împotriva radiațiilor pentru zborurile spațiale lungi și pe distanțe lungi. Cu toate acestea, pe baza studiilor biomedicale și a nivelurile așteptate de radiații existente în spațiu, au fost determinate dozele maxime admise de radiații pentru astronauții care participă la programul Apollo. Aceste doze maxime admise sunt de 980 rem pentru picioare, glezne (glezne) și mâini, 700 rem pentru piele (întregul corp), 200 rem pentru organele care formează sânge și 200 rem pentru ochi. Rezultatele experimentelor pe plante și alte obiecte biologice, care au fost efectuate pe satelitul american de cercetare spațială biologică Bios-2, lansat la 7 septembrie 1967, au arătat că în condiții de imponderabilitate efectul radiațiilor crește (sinergie). Dacă aceste date sunt confirmate, atunci pericolul radiațiilor cosmice pentru oameni este probabil mai mare decât se credea inițial. Este probabil să fie mai dăunător pentru celulele tinere cu diviziune rapidă sau pentru celulele germinale active. După ce s-au determinat efectul efectelor combinate ale imponderabilității și radiațiilor asupra muștelor de fructe (muștele fructelor), insectelor de făină, viespilor, mucegaiului de pâine portocalie și a altor obiecte biologice prezente în capsula Bios-2, oamenii de știință au ajuns la concluzia că în condițiile spațiului un organismul viu este mai sensibil la radiații decât pe Pământ.

Cea mai bună modalitate de a atenua radiațiile ionizante este de a absorbi energia acesteia pe măsură ce trece printr-un material. Prin urmare, problema protejării unui astronaut de radiații se rezumă la găsirea celui mai eficient material de ecranare, fără a uita însă de cerințele minime de greutate. Protecția ideală împotriva radiațiilor ar trebui să aibă o densitate efectivă a atmosferei terestre, adică 1000 g/cm, și același câmp magnetic ca în jurul globului la ecuator. Pentru a crea o protecție echivalentă împotriva radiațiilor în spațiu, ar fi necesar un strat de apă de aproximativ 10 m grosime sau un scut de plumb gros de aproximativ 1 m. Cât de complexă este problema protecției împotriva radiațiilor este clar din grafic. Acesta arată ce doze (în unități relative) vor primi astronauții în interiorul unei nave spațiale atunci când sunt expuși la mai multe tipuri de particule ionizante (protoni primari, protoni secundari și neutroni) dacă se folosește un scut de protecție din aluminiu de grosime diferită.

Creșterea greutății ecranelor nu va ajuta la rezolvarea problemei, deoarece atunci când electronii de înaltă energie trec prin metale, sunt generate raze X (un fenomen cunoscut sub numele de „bremsstrahlung”). Când o navă trece prin curele magnetice, în ea apar fluxuri puternice de radiații secundare. Un alt tip de radiație secundară (fluxuri de mezoni, neutroni în cascadă și evaporare, precum și protoni de recul) apare ca urmare a interacțiunilor nucleare din materialul de ecranare. Toate aceste tipuri de radiații secundare reprezintă un potențial pericol pentru astronauți. Dacă acest pericol este mare, va trebui să fie făcute scuturi interne pentru a proteja împotriva radiațiilor secundare în viitoarele nave spațiale. Poate că în jurul navei vor fi create câmpuri magnetice artificiale, care vor proteja nava în același mod în care Pământul este protejat de centurile magnetice care o înconjoară.

Carcasa navei spațiale Apollo, realizată în principal din aluminiu, oțel inoxidabil și rășini epoxidice fenolice, creează un scut de densitate.

7,5 g/cm2. Acest scut este suficient pentru a proteja trei astronauți de radiațiile solare normale. Cea mai puternică erupție solară înregistrată până acum i-ar fi expus pe astronauții din interiorul acestei nave spațiale la o doză de radiație de doar 70 mrad. Modulul lunar al navei spațiale Apollo are un ecran cu o densitate de doar 1,5 g/cm 2, ceea ce este insuficient pentru a proteja astronauții de astfel de erupții solare. În prezent, se lucrează mult pentru a găsi mijloace farmacologice de protejare a oamenilor de radiații. Printre numeroasele medicamente studiate se numără cistamină, cisteină, glutation și aminoetil izothiuronium. Cu toate acestea, utilizarea acestor medicamente, din mai multe motive, nu oferă rezultate deosebit de eficiente. Cert este că, în primul rând, majoritatea experimentelor au fost efectuate pe animale și în condiții terestre, iar în al doilea rând, astfel de medicamente trebuie introduse în corpul uman înainte de a începe iradierea. În plus, există și problema toxicității acestor medicamente. În plus, cu ajutorul agenților farmacologici este posibil să se ofere unei persoane protecție împotriva razelor X și radiațiilor gamma, dar nu împotriva radiațiilor ionizante puternice de la particulele alfa, protonii și neutronii rapizi.

Trebuie remarcat faptul că dozele de radiații pe Lună sunt probabil să fie scăzute, dar sunt necesare calcule atente pentru a prezice erupțiile solare pentru a evita expunerea astronauților la radiații în timpul misiunilor pe Lună.

2.3.1.Raze cosmice galactice (GCR)

Razele cosmice galactice (GCR) constau din nuclee de diferite elemente chimice cu o energie cinetică E mai mare de câteva zeci de MeV/nucleon, precum și din electroni și pozitroni cu £>10 MeV. Aceste particule vin în spațiul interplanetar din mediul interstelar. Sursa acestor particule sunt supernovele din galaxia noastră. Este posibil, însă, ca în regiune £<100 МэВ/нуклон частицы образуются за счет ускорения в межпланетной среде частиц солнечного ветра и межзвездного газа. Дифференциальный энергетический спектр ГКЛ носит степенной характер.

2.3.2 Centuri de radiații și raze cosmice

Centurile de radiații ale Pământului sunt două regiuni ale celui mai apropiat spațiu din apropierea Pământului, care înconjoară Pământul sub formă de capcane magnetice închise.

Figura 18 - Reprezentarea schematică a traiectoriei unei particule încărcate în câmpul magnetic al Pământului

Acestea conțin fluxuri uriașe de protoni și electroni capturați de câmpul magnetic dipol al Pământului. Câmpul magnetic al Pământului are o influență puternică asupra particulelor încărcate electric; există două surse principale ale acestor particule:

Raze cosmice, de ex. electroni energetici (de la 1 la 12 GeV), protoni și nuclee ale elementelor grele care vin la viteze aproape ale luminii, în principal din alte părți ale galaxiei,

Fluxuri corpusculare de particule cu încărcare mai puțin energetică (105 -106 eV) ejectate de Soare.

Într-un câmp magnetic, particulele electrice se mișcă în spirală; traiectoria particulei pare să fie înfășurată în jurul unui cilindru de-a lungul axei căreia se desfășoară linia de forță. Raza acestui cilindru imaginar depinde de intensitatea câmpului și de energia particulei. Cu cât energia particulei este mai mare, cu atât raza este mai mare (numită rază Larmor) pentru o anumită intensitate a câmpului. Dacă raza Larmor este mult mai mică decât raza Pământului, particula nu ajunge la suprafața sa. Este captat de câmpul magnetic al Pământului. Dacă raza Larmor este mult mai mare decât raza Pământului, particula se mișcă ca și cum nu ar exista un câmp magnetic; particulele pătrund în câmpul magnetic al Pământului în regiunile ecuatoriale dacă energia lor este mai mare de 109 eV. Astfel de particule invadează atmosfera și, la ciocnirea cu atomii ei, provoacă transformări nucleare, care produc anumite cantități de substanțe secundare.

Figura 19 - Studii ale razelor cosmice primare

raze cosmice. Aceste raze cosmice secundare sunt deja detectate pe suprafața Pământului.

Câmpul magnetic al Pământului conține un număr mare de particule energetice, atât electroni, cât și protoni. Energia și concentrația lor depind de distanța până la Pământ și de latitudinea geomagnetică. Particulele umplu, parcă, inele sau curele uriașe care înconjoară Pământul în jurul ecuatorului geomagnetic.

Fluxuri de electroni și protoni de diferite energii în planul ecuatorului geomagnetic. R este distanța de la centrul Pământului, exprimată în razele Pământului.

Pentru a studia razele cosmice în forma lor originală (razele cosmice primare), echipamentele sunt ridicate pe rachete și sateliți artificiali de pe Pământ. Aproximativ 99% dintre particulele energetice care „perforează” scutul magnetic al Pământului sunt raze cosmice de origine galactică și doar aproximativ 1% se formează în Soare.

Cele mai recente cercetări care utilizează nave spațiale interplanetare, stații orbitale și echipamente științifice au oferit date noi importante despre centurile de radiații ale Pământului.

Figura 20 - Date noi despre centurile de radiații ale Pământului

Secțiunea meridiană a centurii de radiații a Pământului. Cochilii L = 1-3 - partea interioară a centurii;

L = 3,5 - partea exterioară; L = 1,2-1,5 - centură stabilă de electroni de înaltă energie;

L ~ 2 - centură stabilă de nuclee a componentei anormale a razelor cosmice; L ~ 2.6 - centură cvasi-stabilă.

Detectarea unei centuri staționare de electroni de înaltă energie.

Folosind echipamente instalate la stația orbitală Salyut-6 (altitudine 350 - 400 km, înclinare 52°), fluxurile staționare de electroni de înaltă energie au fost descoperite la începutul anilor 80.

Înainte de acest experiment, în centura de radiații a Pământului au fost înregistrați numai electroni cu o energie de cel mult 5 MeV (în conformitate cu mecanismul albedo de origine).

Măsurătorile ulterioare au fost efectuate pe sateliți artificiali Pământeni din seria Meteor-3 (altitudinea orbitelor circulare 800 și 1200 km).

Folosind spectrometre magnetice instalate la stațiile Salyut-7 și Mir, s-a dovedit că centura stabilă constă numai din electroni de înaltă energie (fără pozitroni) (până la 200 MeV).

Aceasta înseamnă că un mecanism de accelerare foarte eficient este implementat în magnetosfera Pământului.

Conexiuni seismomagnetice. Studiul modificărilor fluxurilor de particule captate de înaltă energie, efectuat la stațiile orbitale Salyut-6, Mir și satelitul Meteor, a condus la descoperirea unui nou fenomen natural asociat cu impactul activității seismice a Pământului asupra limita interioară a centurii de radiații - cuplarea seismomagnetosferă.

Explicația fizică a acestui fenomen se rezumă la următoarele: radiația electromagnetică este emisă din epicentrul viitorului cutremur, rezultată din mișcările mecanice ale rocilor subterane.

Spectrul de frecvență al radiației este destul de larg. Cu toate acestea, doar radiațiile în intervalul de frecvență -0,1 - 10 Hz pot ajunge în centura de radiații a Pământului, trecând prin scoarța și atmosfera terestră practic fără pierderi. După ce a ajuns la limita inferioară a centurii de radiații a Pământului, radiația electromagnetică interacționează cu electronii și protonii capturați.

Particulele atașate la acele linii magnetice de forță care trec prin epicentrul viitorului cutremur participă activ la interacțiune.

Dacă frecvența oscilației particulelor între punctele oglinzii coincide cu frecvența radiației electromagnetice seismice (SEMR), interacțiunea capătă un caracter cvasi-rezonant, manifestat printr-o modificare a unghiurilor de pas ale particulelor captate.

Dacă în punctul oglinzii unghiul de pas al particulei devine diferit de 90°, aceasta va determina inevitabil o scădere a punctului oglinzii, însoțită de precipitarea particulelor din centura de radiații.

Datorită derivei longitudinale a particulelor capturate, unda de precipitații (adică particulele care se deplasează în jos) înconjoară Pământul și se formează un inel de precipitații de-a lungul latitudinii magnetice la care se află epicentrul cutremurului viitor.

Inelul poate exista timp de 15 - 20 de minute până când toate particulele mor în atmosferă. O navă spațială aflată pe orbită care trece pe sub centura de radiații va înregistra o explozie de particule care precipita atunci când traversează latitudinea epicentrului viitorului cutremur. Analiza distribuțiilor de energie și timp ale particulelor în exploziile înregistrate ne permite să determinăm locația și ora cutremurului prezis. Descoperirea unei legături între procesele seismice și comportamentul particulelor prinse în magnetosfera Pământului a stat la baza unei noi metode de prognoză operațională a cutremurelor care este în curs de dezvoltare.

2.4.Utilizarea radiaţiilor ionizante

Radiațiile ionizante sunt utilizate în diverse sectoare ale industriei grele (introscopie) și alimentară (sterilizarea instrumentelor medicale, consumabilelor și alimentelor), precum și în medicină (radioterapie, tomografie PET).

Pentru tratarea tumorilor se folosesc particule nucleare grele, cum ar fi protoni, ioni grei, l-mezoni negativi și neutroni de diferite tipuri.

energii. Fasciculele de particule grele încărcate create la acceleratoare au o împrăștiere laterală scăzută, ceea ce face posibilă formarea câmpurilor de doză cu un contur clar de-a lungul limitelor tumorii

2.4.1 Metode de detectare și măsurare

Ca rezultat al interacțiunii radiațiilor radioactive cu mediul extern, are loc ionizarea și excitarea atomilor și moleculelor sale neutre. Aceste procese modifică proprietățile fizico-chimice ale mediului iradiat. Luând ca bază aceste fenomene, pentru înregistrarea și măsurarea radiațiilor ionizante sunt utilizate metode fotografice, de ionizare, chimice și de scintilație.

Metoda fotografică. Această metodă se bazează pe gradul de înnegrire al emulsiei. Sub influența radiațiilor ionizante, moleculele de bromură de argint conținute în emulsia fotografică se dezintegrează în argint și brom. În acest caz, se formează cristale de argint minuscule, care provoacă înnegrirea filmului fotografic atunci când este dezvoltată. Densitatea înnegririi este proporțională cu energia radiației absorbită. Comparând densitatea de înnegrire cu standardul, se determină doza de radiație (expunere sau absorbită) primită de film. Fotodozimetrele individuale se bazează pe acest principiu.

Metoda de ionizare. Esența sa constă în faptul că, sub influența radiațiilor ionizante în mediu (volumul de gaz), are loc ionizarea moleculelor, în urma căreia conductivitatea electrică a acestui
mediul crește. Dacă în el sunt plasați doi electrozi, cărora li se aplică o tensiune constantă, atunci între electrozi are loc o mișcare direcționată a ionilor, adică. Trece un așa-numit curent de ionizare, care poate fi măsurat cu ușurință. Astfel de dispozitive se numesc detectoare de radiații. Camerele de ionizare și camerele de descărcare în gaze sunt utilizate ca detectoare în instrumentele dozimetrice.

contoare de diferite tipuri. Metoda de ionizare este baza pentru funcționarea unor instrumente dozimetrice precum DP-5A (B, V), DP-22V și ID-1.

Metoda chimică. Esența sa constă în faptul că moleculele anumitor substanțe, ca urmare a expunerii la radiații ionizante, se dezintegrează, formând noi compuși chimici. Cantitatea de substanțe chimice nou formate poate fi determinată în diferite moduri. Cea mai convenabilă metodă pentru aceasta se bazează pe o modificare a densității de culoare a reactivului cu care reacționează compusul chimic nou format. Principiul de funcționare al dozimetrului chimic DP-70 MP pentru radiații gamma și neutroni se bazează pe această metodă.

Metoda scintilației. Această metodă se bazează pe faptul că unele substanțe (sulfură de zinc, iodură de sodiu, tungstat de calciu) strălucesc atunci când sunt expuse la radiații ionizante. Apariția strălucirii este o consecință a excitației atomilor sub influența radiației: la revenirea la starea fundamentală, atomii emit fotoni de lumină vizibilă de luminozitate variabilă (scintilație). Fotonii de lumină vizibilă sunt captați de un dispozitiv special - așa-numitul tub fotomultiplicator, care este capabil să detecteze fiecare bliț. Funcționarea dozometrului individual ID-11 se bazează pe metoda scintilației pentru detectarea radiațiilor ionizante.

2.5.Dispozitive dozimetrice

Dispozitivele care funcționează pe baza metodei de ionizare au un dispozitiv fundamental identic și includ: un dispozitiv de recepție (camera de ionizare sau contor de descărcare în gaz) 1, un amplificator de curent de ionizare (un circuit electric care include o lampă electrometrică 2, o rezistență de sarcină 3 și alte elemente), un dispozitiv de înregistrare 4 (microampermetru) și sursa de alimentare 5 (pile uscate sau baterii).

Camera de ionizare este un volum închis umplut cu aer, în interiorul căruia se află doi electrozi izolați unul de celălalt (precum un condensator). Tensiunea de la o sursă de curent continuu este aplicată electrozilor camerei. În absența radiațiilor ionizante, nu va exista curent în circuitul camerei de ionizare, deoarece aerul este un izolator. Când sunt expuse la radiații în camera de ionizare, moleculele de aer sunt ionizate. Într-un câmp electric, particulele încărcate pozitiv se deplasează spre catod, iar cele negative se deplasează spre anod. În circuitul camerei are loc un curent de ionizare, care este înregistrat de un microampermetru. Valoarea numerică a curentului de ionizare este proporțională cu puterea radiației. În consecință, curentul de ionizare poate fi utilizat pentru a evalua rata dozei de radiație care afectează camera. Camera de ionizare funcționează în regiunea de saturație.

Un contor de descărcare de gaz este utilizat pentru a măsura radiațiile radioactive de intensitate scăzută. Sensibilitatea ridicată a contorului face posibilă măsurarea intensității radiațiilor de zeci de mii de ori mai mică decât ceea ce poate fi măsurat de o cameră de ionizare.

Un contor de descărcare de gaze este un cilindru gol din metal sau sticlă, sigilat, umplut cu un amestec descărcat de gaze inerte (argon, neon) cu niște aditivi care îmbunătățesc performanța contorului (vapori de alcool). În interiorul cilindrului, de-a lungul axei acestuia, există un fir subțire de metal (anod), izolat de cilindru. Catodul este un corp metalic sau un strat subțire de metal depus pe suprafața interioară a corpului de sticlă al contorului. Se aplică o tensiune electrică firului metalic și stratului conductor (catod).

Contoarele cu descărcare de gaze utilizează principiul amplificării descărcării în gaz. În absența radiațiilor radioactive, nu există ioni liberi în volumul contorului. Prin urmare, nu există nici un contor de curent electric în circuit. Când sunt expuse la radiații radioactive, în volumul de lucru al contorului se formează particule încărcate. Electronii, care se deplasează într-un câmp electric către anodul contorului, a cărui zonă este mult mai mică decât aria catodului, dobândesc energie cinetică suficientă pentru ionizarea suplimentară a atomilor mediului gazos. Electronii eliminați în acest proces produc și ionizare. Astfel, o particulă de radiație radioactivă care intră în volumul amestecului contorului de gaz provoacă formarea unei avalanșe de electroni liberi. Un număr mare de electroni sunt colectați pe contrafilament. Ca urmare, potențialul pozitiv scade brusc și apare un impuls electric. Înregistrând numărul de impulsuri de curent care apar pe unitatea de timp, se poate aprecia intensitatea radiației radioactive.

Dispozitivele dozimetrice sunt destinate:

Monitorizarea expunerii - obținerea de date privind dozele absorbite sau de expunere la radiații de către oameni și animalele de fermă;

Controlul contaminării radioactive cu substanțe radioactive a oamenilor, animalelor de fermă, precum și a mașinilor, transporturilor, echipamentelor, echipamentelor individuale de protecție, îmbrăcămintei, alimentelor, apei, furajelor și a altor obiecte;

Recunoașterea radiațiilor - determinarea nivelului de radiații la sol.

În plus, cu ajutorul instrumentelor dozimetrice se poate determina radioactivitatea indusă a diferitelor mijloace tehnice, obiecte și sol iradiate de fluxuri de neutroni. Pentru recunoașterea radiațiilor și monitorizarea dozimetrică la instalație, se folosesc dozimetre și contoare ale ratei dozei de expunere, ale căror caracteristici tactice și tehnice sunt prezentate în Tabelul 2.

Seturi de dozimetre individuale DP-22V și DP-24, cu dozimetre de buzunar care indică direct DKP-50A, concepute pentru a controla dozele de expunere la radiații gamma primite de oameni atunci când lucrează în zone contaminate cu substanțe radioactive sau când lucrează cu surse de ionizare deschise și închise radiatii.

Setul de dozimetre DP-22V este format dintr-un încărcător de 1 tip ZD-5 și 50 de dozimetre individuale de buzunar indicând direct 2 tipuri de DKP-50A. Spre deosebire de DP-22V, setul de dozimetre DP-24 are cinci dozimetre DKP-50A.

Încărcătorul 1 este destinat încărcării dozimetrelor DKP-50A. Carcasa ZD-5 conține: un convertor de tensiune, un redresor de înaltă tensiune, un potențiometru-regulator de tensiune, un bec pentru iluminarea prizei de încărcare, un microîntrerupător și baterii. Pe panoul superior al dispozitivului se află: butonul potențiometrului 3, priza de încărcare 5 cu capac 6 și capacul compartimentului de alimentare 4. Alimentarea este furnizată.

din două elemente uscate de tip 1.6-ПМЦ-У-8, asigurând funcționarea continuă a dispozitivului timp de cel puțin 30 de ore la un curent de consum de 200 mA. Tensiunea la ieșirea încărcătorului este reglabilă fără probleme de la 180 la 250V.

Dozimetrul de control cu ​​citire directă DKP-50A este proiectat pentru măsurarea dozelor de expunere la radiații gamma. Din punct de vedere structural, este realizat sub forma unui stilou. Dozimetrul constă dintr-un corp de duraluminiu 1, în care se află o cameră de ionizare și un condensator, un electroscop, un dispozitiv de citire și o parte de încărcare.

Partea principală a dozimetrului este o cameră de ionizare de dimensiuni mici 2, la care este conectat un condensator 4 cu un electroscop. Electrodul extern al sistemului camera-condensator este un corp cilindric din duraluminiu 1, electrodul intern este o tijă de aluminiu 5. Electroscopul este format dintr-o parte curbată a electrodului intern (suport) și lipit de acesta.

reticulă platinizat (element în mișcare)

3. În partea frontală a corpului se află un dispozitiv de citire - un microscop cu mărire de 90x, format dintr-un ocular 9, o lentilă 12 și o scară 10. Scara are 25 de diviziuni (de la 0 la 50). Prețul unei diviziuni corespunde la două roentgens. Cântarul și ocularul sunt fixate cu o piuliță în formă.

În spatele carcasei se află o parte de încărcare, constând dintr-o diafragmă 7 cu un pin de contact mobil 6. Când este apăsat, pinul 6 se închide cu electrodul intern al camerei de ionizare. Când sarcina este îndepărtată, știftul de contact este readus în poziția inițială de către diafragmă. Partea de încărcare a dozimetrului este protejată de contaminare printr-un cadru de protecție 8. Dozimetrul este atașat la un buzunar de îmbrăcăminte folosind un suport 11.

Principiul de funcționare al unui dozimetru este similar cu cel al unui electroscop simplu. În timpul încărcării dozimetrului, linia de vizualizare 3 a electroscopului se abate de la electrodul intern 5 sub influența forțelor de repulsie electrostatică. Deformarea firului depinde de tensiunea aplicată, care în timpul încărcării este reglată și selectată astfel încât imaginea firului de ochire să se alinieze cu zero al scalei dispozitivului de citire.

Când un dozimetru încărcat este expus la radiații gamma, în volumul de lucru al camerei apare un curent de ionizare. Curentul de ionizare reduce sarcina inițială a condensatorului și a camerei și, prin urmare, potențialul electrodului intern. Modificarea potențialului măsurată de un electroscop este proporțională cu doza de expunere la radiații gamma. Modificarea potențialului electrodului intern duce la o scădere a forțelor de repulsie electrostatică dintre reticul și suportul electroscopului. Ca rezultat, reticulul se mișcă mai aproape de suport, iar imaginea sa se mișcă de-a lungul scarii dispozitivului de citire. Ținând dozimetrul împotriva luminii și observând filamentul prin ocular, puteți număra în orice moment doza de radiație rezultată.

Dozimetrul DKP-50A oferă măsurarea dozelor individuale de expunere la radiații gamma în intervalul de la 2 la 50 R la rate de expunere la radiații de la 0,5 la 200 R/h. Autodescărcarea dozimetrului în condiții normale nu depășește două diviziuni pe zi.

Dozimetrul DKP-50A este încărcat înainte de a merge la lucru într-o zonă de contaminare radioactivă (expunere la radiații gamma) în următoarea ordine:

* deșurubați cadrul de protecție al dozimetrului (dop cu sticlă) și capacul de protecție al prizei de încărcare ZD-5;

* rotiți butonul potențiometrului încărcătorului spre stânga până la capăt;

* introduceți dozimetrul în priza de încărcare a încărcătorului, iar iluminarea prizei de încărcare și tensiunea înaltă se aprind;

* privind prin ocular, apăsați ușor dozimetrul și, rotind butonul potențiometrului spre dreapta, puneți firul pe „O” al scalei, apoi scoateți dozimetrul din priza de încărcare;

* verificați poziția firului împotriva luminii: imaginea acestuia ar trebui să fie pe marcajul „O”, înfășurați cadrul de protecție al dozimetrului și capacul prizei de încărcare.

Doza de expunere la radiații este determinată de poziția firului pe scara dispozitivului de citire. Citirea trebuie făcută cu firul în poziție verticală pentru a exclude influența deformarii firului din cauza greutății asupra citirii dozimetrului.

Kit-ul ID-1 este conceput pentru a măsura dozele absorbite de radiații gamma-neutroni. Este format din dozimetre individuale ID-1 și încărcător ZD-6. Principiul de funcționare al dozimetrului ID-1 este similar cu principiul de funcționare al dozimetrelor pentru măsurarea dozelor de expunere la radiații gamma (de exemplu, DKP-50A).

Contoarele de doză DP-5A și DP-5V sunt proiectate pentru a măsura nivelurile de radiație din zonă și contaminarea radioactivă a diferitelor obiecte prin radiații gamma. Puterea radiației gamma este determinată în miliroentgens sau roentgens pe oră pentru punctul din spațiu în care este plasat contorul corespunzător al dispozitivului în timpul măsurătorilor. În plus, este posibilă detectarea radiațiilor beta.

Intervalul de măsurare a radiațiilor gamma este de la 0,05 mR/h la 200 R/h în domeniul de energie cuante gamma de la 0,084 la 1,25 MeV. Dispozitivele DP-5A, DP-5B și DP-5V au

Dispozitivele au indicație sonoră pe toate subbenzile, cu excepția primei. Indicația sonoră este ascultată folosind căștile 8.

Dispozitivele sunt alimentate de trei elemente uscate de tip KB-1 (unul dintre ele este pentru iluminarea cântarului), care asigură funcționarea continuă în condiții normale pentru cel puțin 40 de ore - DP-5A și 55 de ore - DP-5V. Dispozitivele pot fi conectate la surse externe DC cu o tensiune de 3,6 și 12V - DP-5A și 12 sau 24V - DP-5V, având în acest scop o sursă de alimentare și respectiv un divizor de tensiune cu un cablu de 10 m lungime.

Construcția dispozitivelor DP-5A (B) și DP-5V. Setul dispozitivului include: husă cu curele; tijă de prelungire; bloc de alimentare la DP-5A (B) și divizor de tensiune la DP-5V; un set de documentație operațională și echipamente de rezervă; telefon și cutie de depozitare.

Aparatul este format dintr-un panou de măsurare; sonda în DP-5A (B) sau unitate de detectare în DP-5V 1, conectată la telecomandă cu cabluri flexibile 2; controlați sursa de radiații beta de stronțiu-ittriu pentru a verifica performanța dispozitivelor (pe interiorul capacului carcasei pentru DP-5A (B) 9 și pe unitatea de detectare pentru DP-5V).

Panoul de măsurare este format dintr-un panou și o carcasă. Panoul panoului de măsurare conține: un microampermetru cu două scale de măsurare 3; comutator subband 4; Butonul „Mode” 6 (potențiometru de reglare a modului); butonul de resetare („Resetare”) 7; comutator comutator pentru iluminare de fundal 5; șurub de reglare zero 10; priză de telefon 11. Panoul este atașat de carcasă cu două șuruburi captive. Elementele circuitului dispozitivului sunt montate pe un șasiu conectat la panou folosind o balama și un șurub. În partea de jos a carcasei există un compartiment pentru plasarea surselor de alimentare. Dacă nu există baterii, aici poate fi conectat un divizor de tensiune de la surse DC.

Dispozitivele de detectare ale dispozitivelor sunt contoare de descărcare de gaz instalate: în dispozitivul DP-5A - unul (SIZBG) în consola de măsurare și două (SIZBG și STS-5) în sondă; în dispozitivul DP-5V - două (SBM-20 și SIZBG) în unitatea de detectare.

Sonda și unitatea de detectare 1 este un corp cilindric de oțel cu o fereastră pentru indicarea radiației beta, etanșat cu o peliculă impermeabilă de etilceluloză prin care pătrund particulele beta. Pe corp este plasat un ecran rotativ metalic, care este fixat în două poziții („G” și „B”) pe sondă și în trei poziții („G”, „B” și „K”) pe unitatea de detectare. În poziția „G”, fereastra carcasei este acoperită cu un ecran și numai razele gamma pot pătrunde în contor. Când rotiți ecranul în poziția „B”, fereastra carcasei se deschide și particulele beta

ajunge la tejghea. În poziția „K”, sursa de control al radiației beta, care este montată într-o nișă de pe ecran, este instalată pe fereastră și în această poziție este verificată performanța dispozitivului DP-5V.

Corpurile sondei și unitatea de detecție au fiecare câte două proeminențe, cu ajutorul cărora sunt instalate pe suprafețele în curs de examinare pentru a indica contaminarea beta. În interiorul carcasei se află o placă pe care sunt montate contoare de descărcare de gaz, un amplificator-normalizator și un circuit electric.

Carcasa dispozitivului este formată din: DP-5A - din două compartimente (pentru instalarea telecomenzii și a sondei); DP-5V - din trei compartimente (pentru a găzdui telecomanda, unitatea de detectare și bateriile de rezervă). Capacul carcasei are ferestre pentru observarea citirilor instrumentului. Pentru a transporta dispozitivul, două curele sunt atașate de carcasă.

Phone 8 este format din două telefoane de dimensiuni mici de tip TG-7M și o bandă pentru cap din material moale. Se conectează la consola de măsurare și detectează prezența radiațiilor radioactive: cu cât puterea radiației este mai mare, cu atât sunt mai frecvente clicurile sonore.

Piesele de schimb incluse cu dispozitivul includ capace pentru sondă, capace, becuri incandescente, o șurubelniță și șuruburi.

Pregătirea dispozitivului pentru funcționare se efectuează în următoarea ordine:

1) scoateți dispozitivul din cutia de depozitare, deschideți capacul carcasei, efectuați o inspecție externă, fixați curelele pentru talie și umăr de carcasă;

2) scoateți sonda sau unitatea de detectare; atașați un mâner la sondă și o tijă (folosită ca mâner) la unitatea de detectare;

3) utilizați un corector pentru a seta un zero mecanic pe scara microampermetrului;

4) conectați sursele de alimentare;

5) porniți dispozitivul prin plasarea butoanelor comutatorului de subgamă în poziția: „Mod”. DP-5A și (controlul modului) DP-5B (acul instrumentului trebuie setat în sectorul de regim); în DP-5A, folosind butonul potențiometrului, setați săgeata instrumentului din sectorul de regim la

Dacă acele microampermetru nu intră în sectoarele de operare, este necesară înlocuirea surselor de alimentare.

Performanța dispozitivelor este verificată pe toate subbenzile, cu excepția primei („200”), folosind surse de control, pentru care ecranele sondei și unitatea de detectare sunt instalate în pozițiile „B” și respectiv „K”, și telefoanele sunt conectate. În dispozitivul DP-5A, deschideți sursa beta de control, instalați sonda cu proeminențele sale de sprijin pe capacul carcasei, astfel încât sursa să fie situată vizavi de fereastra deschisă a sondei. Apoi, deplasând secvențial comutatorul de subgamă în pozițiile „* 1000”, „* 100”, „*10”, „*1”, „*0.1”, observați citirile dispozitivului și ascultați clicurile din telefoane. Acele de microampermetru ar trebui să iasă din scară în subdomeniile VI și V, să devieze în IV, iar în III și II este posibil să nu devieze din cauza activității insuficiente a surselor beta de control.

După aceasta, setați butoanele comutatorului în poziția „Oprit”. DP-5A și „^” - DP-5B; apăsați butoanele „Resetare”; rotiți ecranele în poziția „G”. Dispozitivele sunt gata de utilizare.

Recunoașterea radiațiilor a zonei, cu niveluri de radiație de la 0,5 la 5 R/h, se efectuează în a doua sub-bandă (sonda și unitatea de detectare cu ecranul în poziția „G” rămân în carcasa instrumentului) și mai sus. 5 R/h - în prima sub-bandă. La măsurare, dispozitivul trebuie să fie la o înălțime de 0,7-1 m față de suprafața solului.

Gradul de contaminare radioactivă a pielii oamenilor, îmbrăcămintei acestora, animalelor de fermă, mașinilor, echipamentelor, transportului etc. determinată în această ordine. Fondul gamma se măsoară în locul unde se va determina gradul de infecție al obiectului, dar nu mai puțin de 15-2 Ohmi de la obiectul examinat.

Pentru a determina prezența activității induse a echipamentelor expuse la radiații neutronice, se fac două măsurători - în exterior și în interiorul echipamentului. Dacă rezultatele măsurătorilor sunt apropiate unul de celălalt, înseamnă că echipamentul a indus activitate.

Pentru a detecta radiația beta, este necesar să setați ecranul sondei în poziția „B” și să îl aduceți la suprafața examinată la o distanță de 1,5-2 cm. rotiți butonul comutatorului de subgamă succesiv în pozițiile „* 0,1”, „*1”, „*10” până când acul microampermetrului se îndoaie în cadrul scalei. O creștere a citirilor instrumentului în aceeași sub-bandă în comparație cu măsurarea gamma indică prezența radiației beta.

Dacă trebuie să aflați pe ce parte este contaminată suprafața copertinelor prelate, a pereților și a pereților despărțitori ai clădirilor și a altor obiecte transparente la radiațiile gamma, atunci se fac două măsurători în poziția sondei „B” și „D”; suprafața este contaminat pe partea pe care dispozitivul arată în poziţia sondei „B” este vizibil mai mare.

La determinarea gradului de contaminare radioactivă a apei, se prelevează două probe cu un volum total de 1,5-Yu. Unul - din stratul superior al sursei de apă, celălalt - din stratul inferior. Măsurătorile se fac cu o sondă în poziţia „B”, aşezând-o la o distanţă de 0,5-1 cm de suprafaţa apei, iar citirile se fac pe scara superioară.

Plăcuțele de identificare de pe capacele carcasei oferă informații despre standardele admisibile de contaminare radioactivă și indică subdomeniile la care sunt măsurate.

Dozametrul de bord DP-ZB este proiectat pentru a determina nivelurile de radiație în zonele contaminate cu substanțe radioactive. Poate fi instalat pe mașini, avioane, elicoptere, bărci fluviale, locomotive diesel, precum și în adăposturi și adăposturi antiradiații. Aparatul este alimentat de la surse DC cu tensiune de 12 sau 26V.

Setul dispozitivului include: panou de măsurare A, unitate la distanță B, cablu de alimentare cu conector drept 1, cablu cu conector înclinat 9 pentru

conexiuni între telecomandă și telecomandă B, suporturi de montare, documentație tehnică și accesorii. Panoul panoului de măsurare conține: un microampermetru cu o scară pe două rânduri 3 (prețul de divizare al scării superioare este de 0,05 R/h, cel inferior este de 5 OR/h), lampă de indicare luminoasă 6, lampă de iluminare de fundal 4 din scala microampermetrului și indicatorul de subgamă 5, siguranțele 8, butonul „Verificare” 2, comutatorul de subgamă 7 în șase poziții: oprit „Oprit”, pornit „Pornit”, „*10”, „*100” și „500”.

Pregătirea dispozitivului pentru funcționare DP-ZB pentru funcționare: verificarea trusei, inspecția externă a dispozitivului și a accesoriilor, asamblarea dispozitivului, conectarea la circuitul de alimentare, verificarea funcționalității.

Funcționalitatea dispozitivului este verificată în poziția comutatorului „Pornit”. Făcând clic pe butonul „Verifică”. În acest caz, acul microampermetrului ar trebui să fie în intervalul 0,4-0,8 R/h, iar lampa indicatoare ar trebui să clipească frecvent sau să ardă continuu.

Înainte de a măsura nivelurile de radiație, setați comutatorul în poziția „Pornit”. Și așteptați până când acul microampermetrului se instalează în zona înnegrită a scalei. Apoi setați comutatorul în poziția primului sub-gamă (“*1”) și după 30 s, citiți citirile de pe scara superioară a microampermetrului. Dacă săgeata iese din scară, setați comutatorul secvenţial în poziția celui de-al doilea, al treilea și al patrulea subdomeniu. Citirile din primele trei subdomenii sunt luate pe scara superioară și înmulțite cu factori de 1, 10, respectiv 100. Pe al patrulea subdomeniu, citirile sunt luate pe scara inferioară fără a se înmulți cu niciun coeficient.

2.6.Efecte biologice ale radiaţiilor ionizante

Ionizarea creată de radiații în celule duce la formarea de radicali liberi. Radicalii liberi provoacă distrugerea integrității lanțurilor de macromolecule (proteine ​​și acizi nucleici), ceea ce poate duce atât la moarte celulară masivă, cât și la carcinogeneză și mutageneză. Celulele care se divide activ (epiteliale, stem și embrionare) sunt cele mai susceptibile la efectele radiațiilor ionizante.

Datorită faptului că diferite tipuri de radiații ionizante au LET diferite, aceeași doză absorbită corespunde unei eficiențe biologice diferite a radiațiilor. Prin urmare, pentru a descrie efectele radiațiilor asupra organismelor vii, conceptele de eficacitate biologică relativă (factor de calitate) a radiației în raport cu radiația cu LET scăzut (factorul de calitate al radiației fotonice și electronice este luat ca unitate) și doza echivalentă de se introduc radiatii ionizante, numeric egale cu produsul dozei absorbite prin factorul de calitate.

După expunerea la radiații asupra organismului, în funcție de doză, pot apărea efecte radiobiologice deterministe și stocastice. De exemplu, pragul pentru apariția simptomelor de boală acută de radiații la om este de 1-2 Sv pentru întregul corp.

Spre deosebire de cele deterministe, efectele stocastice nu au un prag de doză clar pentru manifestare. Pe măsură ce doza de radiații crește, crește doar frecvența de apariție a acestor efecte. Ele pot apărea atât la mulți ani după iradiere (neoplasme maligne), cât și în generațiile ulterioare (mutații).

Principala sursă de informații despre efectele stocastice ale radiațiilor ionizante sunt datele observaționale privind sănătatea oamenilor care au supraviețuit bombardamentelor atomice de la Hiroshima și Nagasaki. În toți anii de după bombardarea atomică a două orașe, specialiștii japonezi au observat cei 87.500 de oameni care au supraviețuit acesteia. Doza medie de radiații a fost de 240 milisievert. În același timp, creșterea bolilor canceroase în anii următori a fost de 9%. La doze mai mici de 100 milisievert, nimeni din lume nu a stabilit vreo diferență între ratele de morbiditate așteptate și observate în realitate.

2.7.Reglarea igienica a radiatiilor ionizante

Raționalizarea se efectuează în conformitate cu normele și reglementările sanitare SanPin 2.6.1.2523-09 „Standarde de siguranță împotriva radiațiilor (NRB-99/2009)”. Limitele de doză pentru doza echivalentă sunt stabilite pentru următoarele categorii de persoane:

personal - persoane care lucrează cu surse de radiații artificiale (grupa A) sau care, din cauza condițiilor de muncă, se află în sfera de influență a acestora (grupa B);

întreaga populație, inclusiv personalul, în afara sferei și condițiilor activităților lor de producție.

Principalele limite de doză și nivelurile de expunere permise pentru personalul din grupa B sunt egale cu un sfert din valorile pentru personalul din grupa A.

Doza efectivă pentru personal nu trebuie să depășească 1000 mSv pe o perioadă de activitate (50 de ani), iar pentru populația generală pe toată durata vieții - 70 mSv. Expunerea crescută planificată este permisă numai

pentru bărbații cu vârsta peste 30 de ani, cu acordul lor voluntar în scris, după ce au fost informați despre posibilele doze de radiații și riscurile pentru sănătate.

Navigare articol:

Radiațiile și tipurile de radiații radioactive, compoziția radiațiilor radioactive (ionizante) și principalele sale caracteristici. Efectul radiațiilor asupra materiei.

Ce este radiația

Mai întâi, să definim ce este radiația:

În procesul de dezintegrare a unei substanțe sau sinteza acesteia, elementele unui atom (protoni, neutroni, electroni, fotoni) sunt eliberate, altfel putem spune apar radiatii aceste elemente. O astfel de radiație se numește - radiatii ionizante sau ce este mai comun radiatii radioactive, sau chiar mai simplu radiatii . Radiațiile ionizante includ, de asemenea, razele X și radiațiile gamma.

Radiația este procesul de emisie a particulelor elementare încărcate de către materie, sub formă de electroni, protoni, neutroni, atomi de heliu sau fotoni și muoni. Tipul de radiație depinde de ce element este emis.

Ionizare este procesul de formare a ionilor încărcați pozitiv sau negativ sau a electronilor liberi din atomi sau molecule încărcate neutru.

Radiații radioactive (ionizante). poate fi împărțit în mai multe tipuri, în funcție de tipul de elemente din care constă. Diferite tipuri de radiații sunt cauzate de microparticule diferite și, prin urmare, au efecte energetice diferite asupra materiei, abilități diferite de a pătrunde prin ea și, în consecință, efecte biologice diferite ale radiațiilor.

Radiația alfa, beta și neutronă- Acestea sunt radiații formate din diferite particule de atomi.

Gamma și raze X este emisia de energie.

Radiația alfa

• sunt emise: doi protoni și doi neutroni
• capacitate de penetrare: scăzut
• iradiere de la sursa: până la 10 cm
• viteza de emisie: 20.000 km/s
• ionizare: 30.000 de perechi de ioni pe 1 cm de călătorie
• înalt

Radiația alfa (α) apare în timpul dezintegrarii instabilului izotopi elemente.

Radiația alfa- aceasta este radiația particulelor alfa grele, încărcate pozitiv, care sunt nucleele atomilor de heliu (doi neutroni și doi protoni). Particulele alfa sunt emise în timpul dezintegrarii nucleelor ​​mai complexe, de exemplu, în timpul dezintegrarii atomilor de uraniu, radiu și toriu.

Particulele alfa au o masă mare și sunt emise la o viteză relativ mică, în medie de 20 de mii de km/s, care este de aproximativ 15 ori mai mică decât viteza luminii. Deoarece particulele alfa sunt foarte grele, la contactul cu o substanță, particulele se ciocnesc cu moleculele acestei substanțe, încep să interacționeze cu ele, pierzându-și energia și, prin urmare, capacitatea de penetrare a acestor particule nu este mare și chiar o simplă foaie de hârtie le poate reține.

Cu toate acestea, particulele alfa transportă multă energie și, atunci când interacționează cu materia, provoacă ionizare semnificativă. Și în celulele unui organism viu, pe lângă ionizare, radiația alfa distruge țesutul, ducând la diferite daune celulelor vii.

Dintre toate tipurile de radiații, radiația alfa are cea mai mică putere de penetrare, dar consecințele iradierii țesuturilor vii cu acest tip de radiații sunt cele mai severe și semnificative în comparație cu alte tipuri de radiații.

Expunerea la radiațiile alfa poate apărea atunci când elementele radioactive pătrund în organism, de exemplu prin aer, apă sau alimente, sau prin tăieturi sau răni. Odată ajunse în organism, aceste elemente radioactive sunt transportate prin fluxul sanguin în tot organismul, se acumulează în țesuturi și organe, exercitând asupra lor un efect energetic puternic. Deoarece unele tipuri de izotopi radioactivi care emit radiații alfa au o durată de viață lungă, atunci când intră în organism, ei pot provoca modificări grave în celule și pot duce la degenerarea țesuturilor și mutații.

Izotopii radioactivi de fapt nu sunt eliminați din organism pe cont propriu, așa că odată ce ajung în interiorul corpului, ei vor iradia țesuturile din interior timp de mulți ani până când vor duce la schimbări grave. Corpul uman nu este capabil să neutralizeze, să proceseze, să asimileze sau să utilizeze majoritatea izotopilor radioactivi care intră în organism.

Radiația neutronică

• sunt emise: neutroni
• capacitate de penetrare: înalt
• iradiere de la sursa: kilometri
• viteza de emisie: 40.000 km/s
• ionizare: de la 3000 la 5000 de perechi de ioni pe 1 cm de rulare
• Efectele biologice ale radiațiilor: înalt

Radiația neutronică- aceasta este radiația creată de om care apare în diferite reactoare nucleare și în timpul exploziilor atomice. De asemenea, radiația neutronică este emisă de stele în care au loc reacții termonucleare active.

Neavând încărcătură, radiația neutronică care se ciocnește cu materia interacționează slab cu elementele atomilor la nivel atomic și, prin urmare, are o putere mare de penetrare. Puteți opri radiația neutronică folosind materiale cu un conținut ridicat de hidrogen, de exemplu, un recipient cu apă. De asemenea, radiația neutronică nu penetrează bine polietilena.

Radiația neutronică, atunci când trece prin țesuturile biologice, provoacă daune grave celulelor, deoarece are o masă semnificativă și o viteză mai mare decât radiația alfa.

Radiația beta

• sunt emise: electroni sau pozitroni
• capacitate de penetrare: in medie
• iradiere de la sursa: pana la 20 m
• viteza de emisie: 300.000 km/s
• ionizare: de la 40 la 150 de perechi de ioni pe 1 cm de călătorie
• Efectele biologice ale radiațiilor: in medie

Radiația beta (β). apare atunci când un element se transformă în altul, în timp ce procesele au loc chiar în nucleul atomului substanței cu o modificare a proprietăților protonilor și neutronilor.

Cu radiația beta, un neutron este transformat într-un proton sau un proton într-un neutron; în timpul acestei transformări, este emis un electron sau pozitron (antiparticulă de electroni), în funcție de tipul de transformare. Viteza elementelor emise se apropie de viteza luminii și este aproximativ egală cu 300.000 km/s. Elementele emise în timpul acestui proces se numesc particule beta.

Având o viteză inițial mare de radiație și dimensiuni reduse ale elementelor emise, radiația beta are o capacitate de penetrare mai mare decât radiația alfa, dar are o capacitate de sute de ori mai mică de a ioniza materia în comparație cu radiația alfa.

Radiația beta pătrunde cu ușurință prin îmbrăcăminte și parțial prin țesutul viu, dar atunci când trece prin structuri mai dense ale materiei, de exemplu, prin metal, începe să interacționeze cu ea mai intens și își pierde cea mai mare parte a energiei, transferând-o elementelor substanței. . O foaie de metal de câțiva milimetri poate opri complet radiația beta.

Dacă radiația alfa prezintă un pericol numai în contact direct cu un izotop radioactiv, atunci radiația beta, în funcție de intensitatea sa, poate provoca deja un prejudiciu semnificativ unui organism viu la o distanță de câteva zeci de metri de sursa de radiație.

Dacă un izotop radioactiv care emite radiații beta pătrunde într-un organism viu, acesta se acumulează în țesuturi și organe, exercitând asupra acestora un efect energetic, ducând la modificări ale structurii țesutului și, în timp, provocând daune semnificative.

Unii izotopi radioactivi cu radiații beta au o perioadă lungă de dezintegrare, adică odată ce intră în organism, îl vor iradia ani de zile până duc la degenerarea țesuturilor și, ca urmare, la cancer.

Radiația gamma

• sunt emise: energie sub formă de fotoni
• capacitate de penetrare: înalt
• iradiere de la sursa: până la sute de metri
• viteza de emisie: 300.000 km/s
• ionizare:
• Efectele biologice ale radiațiilor: scăzut

Radiație gamma (γ). este radiația electromagnetică energetică sub formă de fotoni.

Radiația gamma însoțește procesul de dezintegrare a atomilor materiei și se manifestă sub formă de energie electromagnetică emisă sub formă de fotoni, eliberată atunci când starea energetică a nucleului atomic se modifică. Razele gamma sunt emise din nucleu cu viteza luminii.

Când are loc dezintegrarea radioactivă a unui atom, dintr-o substanță se formează alte substanțe. Atomul substanțelor nou formate este într-o stare instabilă energetic (excitat). Prin influențarea reciprocă, neutronii și protonii din nucleu ajung într-o stare în care forțele de interacțiune sunt echilibrate, iar excesul de energie este emis de atom sub formă de radiație gamma.

Radiația gamma are o capacitate mare de penetrare și pătrunde cu ușurință în îmbrăcăminte, țesut viu și puțin mai dificil prin structuri dense de substanțe precum metalul. Pentru a opri radiațiile gamma, va fi necesară o grosime semnificativă de oțel sau beton. Dar, în același timp, radiația gamma are un efect de o sută de ori mai slab asupra materiei decât radiația beta și de zeci de mii de ori mai slab decât radiația alfa.

Principalul pericol al radiațiilor gamma este capacitatea sa de a parcurge distanțe semnificative și de a afecta organismele vii la câteva sute de metri de sursa de radiații gamma.

radiații cu raze X

• sunt emise: energie sub formă de fotoni
• capacitate de penetrare: înalt
• iradiere de la sursa: până la sute de metri
• viteza de emisie: 300.000 km/s
• ionizare: de la 3 la 5 perechi de ioni pe 1 cm de călătorie
• Efectele biologice ale radiațiilor: scăzut

radiații cu raze X- aceasta este radiația electromagnetică energetică sub formă de fotoni care apar atunci când un electron din interiorul unui atom se deplasează de pe o orbită pe alta.

Radiația de raze X este similară ca efect cu radiația gamma, dar are o putere de penetrare mai mică, deoarece are o lungime de undă mai mare.

După ce am examinat diferitele tipuri de radiații radioactive, este clar că conceptul de radiație include tipuri complet diferite de radiații care au efecte diferite asupra materiei și țesuturilor vii, de la bombardarea directă cu particule elementare (radiații alfa, beta și neutroni) până la efecte energetice. sub formă de cura gamma și cu raze X.

Fiecare dintre radiațiile discutate este periculoasă!

Tabel comparativ cu caracteristicile diferitelor tipuri de radiații

caracteristică	Tipul de radiație
	Radiația alfa	Radiația neutronică	Radiația beta	Radiația gamma	radiații cu raze X
sunt emise	doi protoni și doi neutroni	neutroni	electroni sau pozitroni	energie sub formă de fotoni	energie sub formă de fotoni
putere de pătrundere	scăzut	înalt	in medie	înalt	înalt
expunerea de la sursa	până la 10 cm	kilometri	pana la 20 m	sute de metri	sute de metri
viteza radiatiei	20.000 km/s	40.000 km/s	300.000 km/s	300.000 km/s	300.000 km/s
ionizare, abur la 1 cm de parcurs	30 000	de la 3000 la 5000	de la 40 la 150	de la 3 la 5	de la 3 la 5
efectele biologice ale radiațiilor	înalt	înalt	in medie	scăzut	scăzut

După cum se poate observa din tabel, în funcție de tipul de radiație, radiația la aceeași intensitate, de exemplu 0,1 Roentgen, va avea un efect distructiv diferit asupra celulelor unui organism viu. Pentru a lua în considerare această diferență, a fost introdus un coeficient k, care reflectă gradul de expunere la radiații radioactive asupra obiectelor vii.

Factorul k
Tipul de radiație și domeniul de energie	Multiplicator de greutate
Fotonii toate energiile (radiația gamma)	1
Electroni și muoni toate energiile (radiația beta)	1
Neutroni cu energie < 10 КэВ (нейтронное излучение)	5
Neutroni de la 10 la 100 KeV (radiație neutronică)	10
Neutroni de la 100 KeV la 2 MeV (radiație cu neutroni)	20
Neutroni de la 2 MeV la 20 MeV (radiație cu neutroni)	10
Neutroni> 20 MeV (radiație cu neutroni)	5
Protoni cu energii > 2 MeV (cu excepția protonilor de recul)	5
Particule alfa, fragmente de fisiune și alte nuclee grele (radiații alfa)	20

Cu cât „coeficientul k este mai mare”, cu atât efectul unui anumit tip de radiație este mai periculos asupra țesuturilor unui organism viu.

Video:

Radiația - radiații (de la radiare - pentru a emite raze) - răspândirea energiei sub formă de unde sau particule. Lumina, razele ultraviolete, radiațiile termice infraroșii, microundele, undele radio sunt un tip de radiație. Unele radiații sunt numite ionizante, datorită capacității lor de a provoca ionizarea atomilor și moleculelor din substanța iradiată.

Radiații ionizante - radiații, a căror interacțiune cu mediul duce la formarea de ioni de diferite semne. Acesta este un flux de particule sau cuante care pot cauza direct sau indirect ionizarea mediului. Radiațiile ionizante combină tipuri de radiații care diferă în natura lor fizică. Printre acestea se remarcă particule elementare (electroni, pozitroni, protoni, neutroni, mezoni etc.), mai grei multiplica ionii încărcați (particule a, nuclee de beriliu, litiu și alte elemente mai grele); radiatii avand natura electromagnetică (raze G, raze X).

Există două tipuri de radiații ionizante: corpusculare și electromagnetice.

Radiația corpusculară - este un flux de particule (corpuscule), care se caracterizează printr-o anumită masă, sarcină și viteză. Aceștia sunt electroni, pozitroni, protoni, neutroni, nuclee ale atomilor de heliu, deuteriu etc.

Radiatie electromagnetica - flux de cuante sau fotoni (raze G, raze X). Nu are nici masa, nici sarcina.

Există, de asemenea, radiații ionizante directe și indirecte.

Radiații ionizante direct - radiații ionizante, constând din particule încărcate cu energie cinetică suficientă pentru ionizare la ciocnire (, particule etc.).

Radiații indirect ionizante - radiații ionizante, formate din particule neîncărcate și fotoni care pot crea direct radiații ionizante și (sau) pot provoca transformări nucleare (neutroni, raze X și radiații g).

Principal proprietăți radiația ionizantă este capacitatea, la trecerea prin orice substanță, de a provoca formarea unor cantități mari electroni liberi și încărcat pozitiv ionii(adică capacitatea de ionizare).

Particulele sau un cuantum de înaltă energie elimină de obicei unul dintre electronii atomului, ceea ce ia cu el o singură sarcină negativă. În acest caz, partea rămasă a atomului sau moleculei, după ce a dobândit o sarcină pozitivă (datorită deficienței unei particule încărcate negativ), devine un ion încărcat pozitiv. Acesta este așa-numitul ionizare primară.

Electronii eliminati în timpul interacțiunii primare, având o anumită energie, interacționează ei înșiși cu atomii care se apropie, transformându-i într-un ion încărcat negativ (acest lucru se întâmplă ionizare secundară ). Electronii care și-au pierdut energia în urma coliziunilor rămân liberi. Prima opțiune (formarea ionilor pozitivi) apare cel mai bine cu atomii care au 1-3 electroni pe învelișul exterior, iar a doua (formarea ionilor negativi) apare cel mai bine cu atomii care au 5-7 electroni pe învelișul exterior.

Astfel, efectul ionizant este principala manifestare a acțiunii radiațiilor de mare energie asupra materiei. De aceea radiațiile se numesc radiații ionizante (radiații ionizante).

Ionizarea are loc atât în ​​moleculele de materie anorganică, cât și în sistemele biologice. Pentru ionizarea majorității elementelor care fac parte din biosubstrate (aceasta înseamnă pentru formarea unei perechi de ioni), este necesară o absorbție de energie de 10-12 eV (electron volți). Acesta este așa-numitul potenţial de ionizare . Potențialul de ionizare al aerului este în medie de 34 eV.

Astfel, radiațiile ionizante se caracterizează printr-o anumită energie de radiație, măsurată în eV. Un electron volt (eV) este o unitate de energie extra-sistem pe care o dobândește o particulă cu o sarcină electrică elementară atunci când se deplasează într-un câmp electric între două puncte cu o diferență de potențial de 1 volt.

1 eV = 1,6 x 10-19 J = 1,6 x 10-12 erg.

1keV (kiloelectron-volt) = 103 eV.

1 MeV (megaelectron volt) = 106 eV.

Cunoscând energia particulelor, este posibil să se calculeze câte perechi de ioni sunt capabile să formeze pe parcursul traseului lor. Lungimea traseului este lungimea totală a traiectoriei particulei (indiferent cât de complexă ar fi aceasta). Deci, dacă o particulă are o energie de 600 keV, atunci poate forma aproximativ 20.000 de perechi de ioni în aer.

În cazurile în care energia unei particule (foton) nu este suficientă pentru a depăși atracția nucleului atomic și a zbura în afara atomului, (energia radiației este mai mică decât potențialul de ionizare) ionizarea nu are loc. , după ce a dobândit energie în exces (așa-numita excitat ), pentru o fracțiune de secundă se deplasează la un nivel de energie mai înalt, apoi revine brusc la locul inițial și eliberează excesul de energie sub forma unui cuantum de luminiscență (ultraviolet sau vizibil). Tranziția electronilor de la orbitele exterioare la cele interioare este însoțită de radiații cu raze X.

Cu toate acestea, rolul entuziasm în efectele radiaţiilor este secundară în comparaţie cu ionizare atomi, prin urmare, denumirea general acceptată pentru radiația de înaltă energie este: „ ionizant „, care subliniază principala sa proprietate.

Al doilea nume pentru radiație este „ penetrant " - caracterizează capacitatea radiațiilor de înaltă energie, în primul rând cu raze X și
razele G pătrund adânc în materie, în special în corpul uman. Adâncimea de penetrare a radiațiilor ionizante depinde, pe de o parte, de natura radiației, de sarcina particulelor sale constitutive și de energia, iar pe de altă parte, de compoziția și densitatea substanței iradiate.

Radiațiile ionizante au o anumită viteză și energie. Astfel, radiația b și radiația g se propagă cu o viteză apropiată de viteza luminii. Energia, de exemplu, a particulelor a variază de la 4-9 MeV.

Una dintre caracteristicile importante ale efectelor biologice ale radiațiilor ionizante este invizibilitatea, insensibilitatea. Acesta este pericolul lor; o persoană nu poate detecta efectele radiațiilor nici vizual, nici organoleptic. Spre deosebire de razele optice și chiar de undele radio, care în anumite doze provoacă încălzirea țesuturilor și o senzație de căldură, radiațiile ionizante, chiar și în doze letale, nu sunt detectate de simțurile noastre. Adevărat, astronauții au observat manifestări indirecte ale efectelor radiațiilor ionizante - senzația de fulgerări cu ochii închiși - din cauza ionizării masive a retinei. Astfel, ionizarea și excitația sunt principalele procese în care este cheltuită energia radiației absorbită în obiectul iradiat.

Ionii rezultați dispar în timpul procesului de recombinare, ceea ce înseamnă reunificarea ionilor pozitivi și negativi, în care se formează atomi neutri. De regulă, procesul este însoțit de formarea de atomi excitați.

Reacțiile care implică ioni și atomi excitați sunt extrem de importante. Ele stau la baza multor procese chimice, inclusiv cele importante din punct de vedere biologic. Cursul acestor reacții este asociat cu efectele negative ale radiațiilor asupra corpului uman.

 

Ar putea fi util să citiți:

• Rezumat: Radiații ionizante;
• Organizarea lucrului in instalatii electrice cu eliberarea permiselor de munca;
• Furnizarea lucrătorilor cu echipament individual de protecție;
• Ghicitoare pentru dragoste și relații online;
• Lenormand * Ghicitoare Lenormand * Cărți Lenormand;
• Tarot răspândit pentru viitorul apropiat: trei cărți;
• Contabilitatea intrarii marfuri Contabilitate integrata pe tip de marfa;
• Înregistrarea inventarului lucrărilor în curs Lucrări în curs în 1s 8;