Іонізуючі речовини. Реферат: Іонізуючі випромінювання

Радіоактивне випромінювання (або іонізуюче) – це енергія, що вивільняється атомами у формі частинок або хвиль електромагнітної природи. Людина піддається такому впливу як через природні, і через антропогенні джерела.

Корисні властивості випромінювання дозволили успішно використовувати його в промисловості, медицині, наукових експериментах та дослідженнях, сільському господарстві та інших галузях. Однак із поширенням застосування цього явища виникла загроза здоров'ю людей. Мала доза радіоактивного опромінення здатна підвищити ризик набуття серйозних захворювань.

Відмінність радіації від радіоактивності

Радіація, у сенсі, означає випромінювання, тобто поширення енергії як хвиль чи частинок. Радіоактивні випромінювання ділять на три види:

• альфа-випромінювання – потік ядер гелію-4;
• бета-випромінювання – потік електронів;
• гамма-випромінювання – потік високоенергетичних фотонів.

Характеристика радіоактивних випромінювань заснована на їх енергії, пропускних властивостях і вигляді часток, що випускаються.

Альфа-випромінювання, яке є потік корпускул з позитивним зарядом, може бути затримане товщею повітря або одягом. Цей вид практично не проникає через шкірний покрив, але при попаданні в організм, наприклад, через порізи дуже небезпечний і згубно діє на внутрішні органи.

Бета-випромінювання має більшу енергію – електрони рухаються з високою швидкістю, а їх розміри малі. Тому цей вид радіації проникає через тонкий одяг та шкіру глибоко в тканині. Екранувати бета-випромінювання можна за допомогою алюмінієвого листа кілька міліметрів або товстої дерев'яної дошки.

Гамма-випромінювання – це високоенергетичне випромінювання електромагнітної природи, яке має сильну проникаючу здатність. Для захисту від нього потрібно використовувати товстий шар бетону або пластину з важких металів, таких як платина та свинець.

Феномен радіоактивності було виявлено 1896 року. Відкриття зробив французький фізик Беккерель. Радіоактивність – здатність предметів, сполук, елементів випускати іонізуюче вивчення, тобто радіацію. Причина явища полягає у нестабільності атомного ядра, яке при розпаді виділяє енергію. Існує три види радіоактивності:

• природна – притаманна важких елементів, порядковий номер яких більше 82;
• штучна – ініціюється спеціально за допомогою ядерних реакцій;
• наведена – властива об'єктам, які самі стають джерелом радіації, якщо їх сильно опромінити.

Елементи, що мають радіоактивність, називають радіонуклідами. Кожен із них характеризується:

• періодом напіврозпаду;
• видом радіації, що випускається;
• енергією радіації;
• та іншими властивостями.

Джерела радіації

Людський організм регулярно піддається дії радіоактивного випромінювання. Приблизно 80% щорічної кількості припадає на космічні промені. У повітрі, воді та ґрунті містяться 60 радіоактивних елементів, що є джерелами природної радіації. Основним природним джерелом випромінювання вважається інертний газ радон, що вивільняється із землі та гірських порід. Радіонукліди також проникають в організм людини з їжею. Частина іонізуючого опромінення, якому піддаються люди, походить від антропогенних джерел, починаючи від атомних генераторів електрики та ядерних реакторів до радіації, що використовується для лікування та діагностики. На сьогоднішній день поширеними штучними джерелами випромінювання є:

• медичне обладнання (основне антропогенне джерело радіації);
• радіохімічна промисловість (видобуток, збагачення ядерного палива, переробка ядерних відходів та їх відновлення);
• радіонукліди, що застосовуються у сільському господарстві, легкій промисловості;
• аварії на радіохімічних підприємствах, ядерні вибухи, радіаційні викиди
• будівельні матеріали.

Радіаційне опромінення за способом проникнення в організм поділяється на два типи: внутрішнє та зовнішнє. Останнє характерне для розпорошених у повітрі радіонуклідів (аерозоль, пил). Вони потрапляють на шкіру чи одяг. У разі джерела радіації можна видалити, змив їх. Зовнішнє опромінення викликає опіки слизових оболонок і шкірних покривів. При внутрішньому типі радіонуклід потрапляє в кровотік, наприклад, введенням у вену або через рани і видаляється шляхом екскреції або за допомогою терапії. Таке опромінення провокує злоякісні пухлини.

Радіоактивне тло суттєво залежить від географічного положення – у деяких регіонах рівень радіації може перевищувати середній у сотні разів.

Вплив радіації на здоров'я людини

Радіоактивне випромінювання через іонізуючу дію призводить до утворення в організмі людини вільних радикалів – хімічно активних агресивних молекул, які спричиняють пошкодження клітин та їх загибель.

Особливо чутливі до них клітини ШКТ, статевої та кровотворної систем. Радіоактивне опромінення порушує їхню роботу і викликає нудоту, блювання, порушення випорожнень, температуру. Впливаючи на тканини ока, воно може призвести до променевої катаракти. До наслідків іонізуючого випромінювання також належать такі ушкодження, як склероз судин, погіршення імунітету, порушення генетичного апарату.

Система передачі спадкових даних має тонку організацію. Вільні радикали та їх похідні здатні порушувати структуру ДНК – носія генетичної інформації. Це призводить до виникнення мутацій, що впливають на здоров'я наступних поколінь.

Характер впливу радіоактивного випромінювання на організм визначається низкою факторів:

• вид випромінювання;
• інтенсивність радіації;
• індивідуальні особливості організму

Результати радіоактивного випромінювання можуть виявитися не відразу. Іноді його наслідки стають помітними через значний проміжок часу. При цьому велика одноразова доза радіації небезпечніша, ніж довготривале опромінення малими дозами.

Поглинена кількість радіації характеризується величиною, яка називається Зіверт (Зв).

• Нормальний радіаційний фон не перевищує 0,2 мЗв/год, що відповідає 20 мікрорентгенів на годину. При рентгенографії зуба людина отримує 0,1 мЗв.

• Смертельна одноразова доза становить 6-7 Зв.

Застосування іонізуючих випромінювань

Радіоактивне випромінювання широко застосовується в техніці, медицині, науці, військовій та атомній промисловості та інших сферах людської діяльності. Явище лежить в основі таких пристроїв, як датчики задимлення, генератори електроенергії, сигналізатори зледеніння, іонізатори повітря.

У медицині радіоактивне випромінювання використовують у променевої терапії на лікування онкологічних захворювань. Іонізуюча радіація дозволила створити радіофармацевтичні препарати. З їхньою допомогою проводять діагностичні обстеження. На основі іонізуючого випромінювання влаштовані прилади для аналізу складу сполук, стерилізації.

Відкриття радіоактивного випромінювання було перебільшення революційним – застосування цього явища вивело людство новий рівень розвитку. Однак це також спричинило загрозу екології та здоров'ю людей. У зв'язку з цим підтримка радіаційної безпеки є важливим завданням сучасності.

Іонізуюче випромінювання– вид радіації, яка у всіх асоціюється виключно із вибухами атомних бомб та аваріями на АЕС.

Однак насправді іонізуюче випромінювання оточує людину і є природним радіаційним тлом: воно утворюється в побутових приладах, на електричних вишках і т.д. При дії з джерелами відбувається опромінення людини даним випромінюванням.

Чи варто боятися серйозних наслідків – променевої хвороби чи поразки органів?

Сила дії випромінювання залежить від тривалості контакту з джерелом та його радіоактивності. Побутові прилади, що створюють незначний «шум», не є небезпечними для людини.

Але деякі типи джерел можуть завдати серйозної шкоди організму. Щоб запобігти негативному впливу, потрібно знати базову інформацію: що таке іонізуюче випромінювання та звідки воно походить, а також як впливає на людину.

Іонізуюче випромінювання виникає під час розпаду радіоактивних ізотопів.

Таких ізотопів безліч, вони використовуються в електроніці, атомній промисловості, видобутку енергії:

1. уран-238;
2. торій-234;
3. уран-235 і т.д.

Ізотопи радіоактивного характеру природно розпадаються з часом. Швидкість розпаду залежить від виду ізотопу та обчислюється в періоді напіврозпаду.

Після закінчення певного терміну часу (в одних елементів може бути кілька секунд, в інших – сотні років) кількість радіоактивних атомів знижується рівно вдвічі.

Енергія, що вивільняється при розпаді та знищенні ядер, вивільняється у вигляді іонізуючого випромінювання. Воно проникає у різні структури, вибиваючи їх іони.

Іонізуючі хвилі засновані на гамма-випромінюванні, вимірюються в гамма-квантах. Під час передачі енергії не виділяються жодні частки: атоми, молекули, нейтрони, протони, електрони чи ядра. Вплив іонізуючого випромінювання суто хвильовий.

Проникаюча здатність випромінювання

Всі види різняться по проникаючій здатності, тобто здатність швидко долати відстані та проходити крізь різні фізичні перепони.

Найменшим показником відрізняється альфа-випромінювання, а в основі іонізуючого випромінювання лежать гамма-промені - проникні з трьох типів хвиль. При цьому альфа-випромінювання має негативну дію.

Що відрізняє гамма-випромінювання?

Воно небезпечне через такі характеристики:

• поширюється зі швидкістю світла;
• проходить через м'які тканини, дерево, папір, гіпсокартон;
• зупиняється лише товстим шаром бетону та металевим листом.

Для затримки хвиль, якими поширюється це випромінювання, на АЕС ставлять спеціальні короби. Завдяки їм радіації неспроможна іонізувати живі організми, тобто порушувати молекулярну структуру людей.

Зовні короби складаються з товстого бетону, внутрішня частина оббита листом чистого свинцю. Свинець і бетон відбивають промені або затримують їх у своїй структурі, не дозволяючи поширитися та завдати шкоди живому оточенню.

Види джерел радіації

Думка, що радіація виникає лише внаслідок життєдіяльності людини, є помилковою. Слабке радіаційне тло є майже у всіх живих об'єктів і в самої планети відповідно. Тому уникнути іонізуючого випромінювання дуже складно.

На основі природи виникнення всі джерела поділяються на природні та антропогенні. Найбільш небезпечні антропогенні, такі як викид відходів в атмосферу і водоймища, аварійна ситуація або дія електроприладу.

Небезпека останнього джерела є спірною: вважається, що невеликі випромінюючі пристрої не створюють серйозної загрози для людини.

Дія індивідуальна: хтось може відчути погіршення самопочуття на тлі слабкого випромінювання, інший же індивід виявиться абсолютно не схильний до природного фону.

Природні джерела радіації

Основну небезпеку для людини становлять мінеральні породи. У порожнинах накопичується найбільше непомітного для людських рецепторів радіоактивного газу – радону.

Він природно виділяється із земної кори і погано реєструється перевірочними приладами. При постачанні будівельних матеріалів можливий контакт із радіоактивними породами, і як результат – процес іонізації організму.

Побоюватися слід:

1. граніту;
2. пемзи;
3. мармуру;
4. фосфогіпсу;
5. глинозему.

Це найбільш пористі матеріали, які найкраще затримують у собі радон. Даний газ виділяється з будівельних матеріалів чи ґрунту.

Він легший за повітря, тому піднімається на велику висоту. Якщо замість відкритого неба над землею виявлено перешкоду (навіс, дах приміщення), газ накопичуватиметься.

Велика насиченість повітря його елементами призводить до опромінення людей, компенсувати яке можна лише виведенням радону з житлових зон.

Щоб позбавитися радону, потрібно почати просте провітрювання. Потрібно намагатися не вдихати повітря у приміщенні, де відбулося зараження.

Реєстрація виникнення радону, що накопичився, здійснюється тільки за допомогою спеціалізованих симптомів. Без них зробити висновок про скупчення радону можна тільки на основі неспецифічних реакцій людського організму (головний біль, нудота, блювання, запаморочення, потемніння в очах, слабкість та печіння).

При виявленні радону викликається бригада МНС, яка усуває радіацію та перевіряє ефективність проведених процедур.

Джерела антропогенного походження

Інша назва створених людиною джерел – техногенні. Основне вогнище випромінювання – АЕС, розташовані по всьому світу. Знаходження в зонах станцій без захисного одягу спричиняє початок серйозних захворювань і летальний кінець.

На відстані кількох кілометрів від АЕС ризик зводиться нанівець. При правильній ізоляції всі іонізуючі випромінювання залишаються всередині станції, і можна перебувати в безпосередній близькості від робочої зони, не отримуючи ніякої дози опромінення.

У всіх сферах життєдіяльності можна зіткнутися з джерелом випромінювання, навіть не мешкаючи у місті поблизу АЕС.

Штучна іонізуюча радіація повсюдно використовується у різних галузях:

• медицині;
• промисловості;
• сільське господарство;
• наукомістких галузях.

Однак отримати опромінення від апаратів, що виготовляються для цих галузей, неможливо.

Єдине, що допустимо – мінімальне проникнення іонних хвиль, яке не завдає шкоди за малої тривалості впливу.

Радіоактивні опади

Серйозна проблема сучасності, пов'язана із недавніми трагедіями на АЕС – поширення радіоактивних дощів. Викиди в атмосферу радіації закінчуються накопиченням ізотопів у атмосферній рідині – хмарах. При надлишку рідини починаються опади, які становлять серйозну загрозу для сільськогосподарських культур та людини.

Рідина вбирається в землі сільськогосподарських угідь, де зростає рис, чай, кукурудза, очерет. Дані культури характерні для східної частини планети, де є найбільш актуальною проблема радіоактивних дощів.

Іонне випромінювання менший вплив на інші частини світу, тому що опади не доходять до Європи та острівних держав в області Великобританії. Однак у США та Австралії дощі іноді виявляються радіаційними властивостями, тому при купівлі овочів та фруктів звідти потрібно виявляти обережність.

Радіоактивні опади можуть випадати над водоймищами, і тоді рідина по каналах водоочищення та водопровідних систем може потрапити в житлові будинки. Очисні споруди не мають достатньої для зниження радіації апаратурою. Завжди є ризик, що вода - іонна.

Як убезпечити себе від радіації

Прилад, який вимірює, чи є у фоні продукту іонні випромінювання, у вільному доступі. Його можна придбати за невеликі гроші та використовувати для перевірки покупок. Назва перевірочного пристрою – дозиметр.

Навряд чи домогосподарка перевірятиме покупки прямо в магазині. Зазвичай заважає сором перед сторонніми. Але хоча б удома ті продукти, що надійшли зі схильних до радіоактивних дощів зон, потрібно перевіряти. Достатньо піднести лічильник до предмета, і він покаже рівень випромінювання небезпечних хвиль.

Вплив іонізуючого випромінювання на організм людини

Науково доведено, що радіація має на людину негативну дію. Це було з'ясовано і на реальному досвіді: на жаль, аварії на Чорнобильській АЕС, Хіросімі тощо. довели біологічну та випромінювання.

Вплив радіації ґрунтується на отриманій «дозі» — кількості переданої енергії. Радіонуклід (який випускає хвилі елементи) може впливати як зсередини, так і зовні організму.

Отримана доза вимірюється в умовних одиницях – греях. Потрібно враховувати, що доза може бути рівною, а от вплив радіації – різним. Це з тим, що різні випромінювання викликають різні за силою реакції (найвираженіша у альфа-частиц).

Також на силу впливу впливає і те, яку частину організму довелося попадання хвиль. Найбільш схильні до структурних змін статеві органи та легені, менше – щитовидна залоза.

Результат біохімічної дії

Радіація впливає на структуру клітин організму, викликаючи біохімічні зміни: порушення у циркуляції хімічних речовин та у функціях організму. Вплив хвиль проявляється поступово, а чи не відразу після опромінення.

Якщо людина потрапила під допустиму дозу (150 бер), то негативні ефекти не будуть виражені. За більшого опромінення іонізаційний ефект збільшується.

Природне випромінювання дорівнює приблизно 44 бер на рік, максимум – 175. Максимальне число лише трохи виходить за рамки норми і не викликає негативних змін в організмі, крім головного болю або слабкої нудоти у гіперчутливих людей.

Природне випромінювання складається з урахуванням радіаційного фону Землі, вживання заражених продуктів, використання техніки.

Якщо частка перевищена, розвиваються такі захворювання:

1. генетичні зміни організму;
2. порушення статевої функції;
3. ракові утворення мозку;
4. дисфункції щитовидної залози;
5. рак легень та дихальної системи;
6. променева хвороба.

Променева хвороба є крайньою стадією всіх пов'язаних із радіонуклідами захворювань і проявляється лише у тих, хто потрапив до зони аварії.

2.1. Іонізуюче випромінювання

Іонізуюче випромінювання – це будь-яке випромінювання, взаємодія якого із середовищем призводить до утворення електричних зарядів різних знаків.

Дія іонізуючих випромінювань на людей і тварин полягає в руйнуванні живих клітин організму, що може призвести до різного ступеня захворювань, а в деяких випадках і смерті. Щоб оцінити вплив іонізуючих випромінювань на людину (тварина), треба враховувати дві основні характеристики: іонізуючу та проникаючу здатність. Давайте розглянемо ці дві можливості для альфа-, бета-, гамма- і нейтронного випромінювань.

Малюнок 13 - Види іонізуючого випромінювання

Альфа-випромінювання є потік ядер гелію з двома позитивними зарядами. Іонізуюча здатність альфа-випромінювань у повітрі характеризується утворенням у середньому 30 тис. пар іонів на 1 см пробігу. Це дуже багато. У цьому вся головна небезпека даного випромінювання. Проникаюча здатність, навпаки, дуже велика. У повітрі альфа-частинки пробігають лише 10 см. Їх затримує звичайний аркуш паперу. Бета-випромінювання є потік електронів або позитронів зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Іонізуюча здатність невелика і становить повітря 40 - 150 пар іонів на 1 див. пробігу. Проникаюча здатність набагато вища, ніж у альфа-випромінювання, і досягає повітря 20 см.

Гамма-випромінювання є електромагнітним випромінюванням, яке поширюється зі швидкістю світла. Іонізуюча здатність у повітрі – лише кілька пар іонів на 1 см. шляху. А ось проникаюча здатність дуже велика – у 50 – 100 разів більша, ніж у бета-випромінювання і становить у повітрі сотні метрів.

Нейтронне випромінювання – це потік нейтральних частинок, що летять зі швидкістю 20 – 40 тис. км/с. Іонізуюча здатність становить кілька тисяч пар іонів на 1 см шляху. Проникаюча здатність є надзвичайно великою і досягає в повітрі кількох кілометрів. Розглядаючи іонізуючу і проникаючу здатність, можна дійти невтішного висновку. Альфа-випромінювання має високу іонізуючу і слабку проникаючу здатність. Звичайний одяг повністю захищає людину. Найнебезпечнішим є потрапляння альфа-частинок усередину організму з повітрям, водою та їжею. Бета-випромінювання має меншу іонізаційну здатність, ніж альфа-випромінювання, але більшу проникаючу здатність. Одяг вже не може повністю захистити, потрібно використовувати будь-яке укриття. Це буде набагато надійніше. Гамма- і нейтронне випромінювання мають дуже високу проникаючу здатність, захист від них можуть забезпечити тільки притулки, протирадіаційні укриття, надійні підвали та погреби.

2.1.1. Одиниці вимірів

У міру відкриттів вченими радіоактивності та іонізуючих випромінювань стали з'являтися і одиниці їх вимірів. Наприклад: рентген, кюрі. Але вони були пов'язані будь-якої системою, тому й називаються позасистемними одиницями. У всьому світі сьогодні діє єдина система вимірювань - СІ (система міжнародна). У нас вона підлягає обов'язковому застосуванню з 1 січня 1982 р. До 1 січня 1990 р. цей перехід треба було завершити. Але через економічні та інші труднощі процес затягується. Проте вся нова апаратура, зокрема і дозиметрична, зазвичай, градуюється у нових одиницях.

2.1.2 Одиниці радіоактивності

Як одиниця активності прийнято одне ядерне перетворення на секунду. З метою скорочення використовується простіший термін - один розпад за секунду (розп./с) У системі СІ ця одиниця отримала назву беккерель (Бк). У практиці радіаційного контролю, зокрема й у Чорнобилі, досі широко використовувалася позасистемна одиниця активності - кюрі (Ки). Один кюрі - це 3,7*1010 ядерних перетворень за секунду.

Концентрація радіоактивної речовини зазвичай характеризуються концентрацією її активності. Вона виявляється у одиницях активності на одиницю маси: Кі/т, мКі/г, кБк/кг і т.п.(питома активність). На одиницю об'єму: Кі/мЗ, мКі/л, Бк/смЗ. і т.п. (об'ємна концентрація) або на одиницю площі: Кі/кмЗ, мКі/м2., ПБк/м2. і т.п.

2.1.3. Одиниці іонізуючих випромінювань

Для вимірювання величин, що характеризують іонізуюче випромінювання, історично першою з'явилася одиниця "рентген". Це міра експозиційної дози рентгенівського або гамма-випромінювань. Пізніше для виміру поглиненої дози випромінювань додали «рад».

Доза випромінювання (поглинена доза) - енергія радіоактивного випромінювання, поглинена в одиниці речовини, що опромінюється, або людиною. Зі збільшенням часу опромінення доза зростає. За однакових умов опромінення вона залежить від складу речовини. Поглинена доза порушує фізіологічні процеси в організмі та призводить у ряді випадків до променевої хвороби різного ступеня тяжкості. Як одиниця поглиненої дози випромінювання в системі СІ передбачена спеціальна одиниця - грей (Гр). 1 грей – це така одиниця поглиненої дози, при якій 1 кг. Опромінюваної речовини поглинає енергію в 1 джоуль (Дж). Отже, 1 Гр = 1 Дж/кг. Поглинена доза випромінювання є фізичною величиною, що визначає рівень радіаційного впливу.

Потужність дози (потужність поглиненої дози) – збільшення дози в одиницю часу. Вона характеризується швидкістю накопичення дози і може збільшуватись або зменшуватись у часі. Її одиниця у системі Сі - грей на секунду. Ця така потужність поглиненої дози випромінювання, за якої за 1 с. у речовині створюється доза випромінювання 1 Гр. На практиці з метою оцінки поглиненої дози випромінювання досі широко використовують позасистемну одиницю потужності поглиненої дози - радий на годину (рад/ч) чи радий на секунду (рад/с).

Еквівалентна доза. Це введено для кількісного обліку несприятливого біологічного впливу різних видів випромінювань. Визначається вона за формулою Декв=С>Д, де Д - поглинена доза даного виду випромінювання, Q - коефіцієнт якості випромінювання, який для різних видів іонізуючих випромінювань з невідомим спектральним складом прийнятий для рентгенівського та гамма-випромінювання-1, для бета-випромінювання -1 для нейтронів з енергією від 0,1 до 10 МеВ-10, для альфа-випромінювань з енергією менше 10 МеВ-20. З наведених цифр видно, що при одній і тій же поглиненій дозі нейтронне та альфа-випромінювання викликають, відповідно, в 10 і 20 разів більший ефект. У системі СІ еквівалентна доза вимірюється в зівертах (ЗВ). Зіверт дорівнює одному грею, поділеному на коефіцієнт якості. При Q = 1 отримуємо

1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/к = 100 рад = 100 бер.

Бер (біологічний еквівалент рентгена) - це позасистемна одиниця еквівалентної дози, така поглинена доза будь-якого випромінювання, яка викликає той же біологічний ефект, що і 1 рентген гамма-випромінювання.

Оскільки коефіцієнт якості бета і гамма-випромінювань дорівнює 1 то на місцевості, забрудненої радіоактивними речовинами при зовнішньому опроміненні 1 Зв = 1 Гр; 1 бер = 1 рад; 1 радий «1 Р.

З цього можна дійти невтішного висновку, що еквівалентна, поглинена і експозиційні дози для людей, що у засобах захисту на зараженої місцевості, практично рівні.

Потужність еквівалентної дози - відношення збільшення еквівалентної дози за якийсь інтервал часу. Виражається в зівертах за секунду. Оскільки час перебування людини в полі випромінювання при допустимих рівнях вимірюється, як правило, годинами, переважно виражаючись потужністю еквівалентної дози мікрозивертів на годину. Згідно з висновком Міжнародної комісії з радіаційного захисту, шкідливі ефекти у людини можуть наступати при еквівалентних дозах не менше 1,5 Зв/рік (150 бер/рік), а у випадках короткочасного опромінення – при дозах вище 0,5 Зв(50 бер). Коли опромінення перевищує певний поріг, виникає променева хвороба.

Потужність еквівалентної дози, створювана природним випромінюванням (земного та космічного походження), коливається в межах 1,5-2 мЗв/год плюс штучні джерела (медицина, радіоактивні опади) від 0,3 до 0,5 мЗв/год. Ось і виходить, що людина на рік отримує від 2 до 3 мЗв. Ці цифри зразкові і залежить від конкретних умов. За іншими джерелами, вони вищі і сягають 5 мЗв/год.

Експозиційна доза - міра іонізаційної дії фотонного випромінювання, що визначається по іонізації повітря в умовах електронної рівноваги.

СІ одиницею експозиційної дози є один кулон на кілограм (Кл/кг). Позасистемною одиницею є рентген (Р), 1Р -2,58*10-4 Кл/кг. Натомість 1 Кл/кг « 3,876* 103 Р. Для зручності у роботі під час перерахунку числових значень експозиційної дози з однієї системи одиниць до іншої зазвичай користуються таблицями, що у довідковій літературі.

Потужність експозиційної дози - збільшення експозиційної дози в одиницю часу. Її одиниця у системі СІ - ампер на кілограм (А/кг). Однак у перехідний період можна користуватися позасистемною одиницею -рентген за секунду (Р/с).

1 Р/с = 2,58*10-4 А/кг

Потрібно пам'ятати, що після 1 січня 1990 р. не рекомендується взагалі користуватися поняттям експозиційної дози та її потужності. Тому під час перехідного періоду ці величини слід зазначати над одиницях СІ (Кл/кг, А/кг), а позасистемних одиницях - рентгенах і рентгенах в секунду.

1 Зв=1Гр * 100 рад * 100 бер «100Р.

Виробничі одиниці зіверта: Мілізіверт (мЗв): 1 мЗв = 10-ЗЗв;

Мікрозиверт (мкЗв): 1 мкЗв – 10-6 Зв.

2.2.Джерела іонізуючого випромінювання

У природі іонізуюче випромінювання зазвичай генерується в результаті спонтанного радіоактивного розпаду радіонуклідів, ядерних реакцій (синтез та індукований поділ ядер, захоплення протонів, нейтронів, альфа-часток та ін.), а також при прискоренні заряджених частинок у космосі (природа такого прискорення кінця не зрозуміла). Штучними джерелами іонізуючого випромінювання є штучні радіонукліди (генерують альфа-, бета- і гамма-випромінювання), ядерні реактори (генерують головним чином нейтронне та гамма-випромінювання), радіонуклідні нейтронні джерела, прискорювачі елементарних частинок (генерують потоки заряджених частинок випромінювання), рентгенівські апарати (генерують гальмівне рентгенівське випромінювання).

2.3.Дія іонізуючої радіації на живий організм

Для людини у космосі значну небезпеку становить радіація. Захист від неї потрібен відразу ж, як тільки залишаться позаду навколишні Землю атмосфера та магнітні поля. Радіаційне випромінювання в космосі - це потік заряджених та незаряджених частинок та електромагнітного випромінювання. Такі ж умови існують на Місяці, позбавленому атмосфери та магнітного поля. У космічному польоті найбільш небезпечна іонізуюча радіація, до якої відносяться рентгенівські промені та гамма-випромінювання Сонця, частки, що утворюються під час сонячних (хромосферних) спалахів, сонячний вітер, сонячні, галактичні та позагалактичні космічні промені, електрони та протони радіаційних. -частки. До неіонізуючої радіації відноситься інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання Сонця, видиме світло та електромагнітне випромінювання радіочастотного діапазону. Ці види випромінювання не становлять великої небезпеки для космонавта, тому що крізь обшивку космічного корабля або оболонку скафандра вони не проникають.

Рисунок 14 - При космічному випромінюванні частки з високою енергією, що проникає в тканини тіла і втрачаючи свою енергію, іонізують атоми вздовж

шляхи пробігу і в такий спосіб руйнують клітини тканини. На мікрофотографії показано слід частки з атомним номером Z=24±2 [титан, ванадій, хром, марганець або залізо]

Іонізуюча радіація надає шкідливий вплив на життєві процеси, що протікають у клітинах людського організму. При проходженні частинок високої енергії, або фотонів, через речовину з їхньої шляху результаті взаємодії з атомами речовини утворюються пари заряджених частинок - іони. Звідси і назва – іонізуюча радіація. Типовий шлях (трек) проходження через речовину важкої іонізуючої частинки (атомний номер Z = 24±2) первинного космічного випромінювання представлений на мікрофотографії. На біологічному об'єкті дія іонізуючої радіації позначається значно більшою мірою, ніж на неживій речовині. Жива тканина є організацією високоспеціалізованих клітин, які постійно оновлюються. Їхнє оновлення - процес динамічний. Неживі

мозку.

Механізм радіаційних поразок дуже різноманітний і остаточно не зрозумілий. Очевидно, частина радіаційних уражень пов'язана з механічним.

пошкодженням (розривом) важливих біологічному відношенні молекулярних структур, таких, наприклад, як хромосоми, а частина - зі складними хімічними процесами. Спочатку незаряджені осколки молекул перетворюються на високоактивні радикали, такі як ВІН, НОг і Н.

Вони можуть рекомбінуватися в Н202 або вступати в реакцію з

органічні речовини клітини, порушуючи клітинний метаболізм.

Таким чином, ймовірно, можна сказати, що радіаційне ураження клітин відбувається як внаслідок безпосереднього пошкодження молекул біологічно важливих речовин (наприклад, дезоксирибонуклеїнової кислоти), так і внаслідок вторинних хімічних реакцій усередині ядра та протоплазми. Схема радіаційного ураження клітини представлена ​​малюнку, наведеному малюнку 4.

Радіація впливає і відтворювальні функції організму, нерідко викликаючи зміна в генетичному апараті. Про те, у яких формах це може виявлятися, висунуто чимало припущень. Очевидно, існує реальна небезпека мутацій внаслідок змін у хромосомному апараті. Залежно від поглиненої дози випромінювання може настати безпліддя.

Цінні матеріали дає вивчення генетичних поразок, спричинених радіацією, у тварин; проте результати цих досліджень, які проводяться головним чином у лабораторних умовах, не можна переносити на людину, тим більше, що в умовах космічного простору виникають ще й синергетичні ефекти. У лабораторії в Лос-Аламосі (штат Нью-Мексико) проводилося опромінення кожного з 25 послідовних поколінь мишей-самців, доза опромінення у 6000 разів перевищувала звичайне для земних умов радіаційне тло. В результаті цього експерименту було встановлено скорочення числа особин у кожному посліді, збільшення числа мертвонароджених та випадків народження особин з водянкою головного мозку; знизилася і витривалість потомства стосовно стресових фізичних навантажень. На радянському штучному супутнику Землі «Космос-ПО» було проведено тривалий медико-біологічний експеримент на двох собаках (самцях, які перебували в умовах орбітального польоту протягом 22 днів. Після цього у собак виявили від 30 до 70% аномальних сперматозоїдів, тоді Як у контрольних тварин кількість таких сперматозоїдів склала 10-15%. Однак, незважаючи на це, собаки, які побували в космосі, дали здорове потомство. , отриманих під час нетривалих орбітальних польотів навколо Землі. Тому встановити вимоги до захисту від радіації при тривалих і далеких космічних польотах надзвичайно важко. радіації для космонавтів, що у виконанні програми «Аполлон». Ці гранично допустимі дози становлять 980 бер для ніг, кісточок (гомілковостопних суглобів) і кистей рук, 700 бер для шкірного покриву (всього тіла), 200 бер для кровотворних органів і 200 бер для очей. Результати експериментів на рослинах та інших біологічних об'єктах, які проводилися на американському супутнику для біологічних досліджень космічного простору "Біос-2", запущеному 7 вересня 1967 року, показали, що в умовах невагомості вплив радіації посилюється (синергізм). Якщо ці дані підтвердяться, то небезпека космічної радіації для людини, ймовірно, виявиться більшою, ніж передбачалося спочатку. Ймовірно, вона буде більш згубною для молодих клітин, що швидко діляться, або для активних статевих клітин. Після визначення ефекту від спільного впливу невагомості та радіації на дрозофіл (плодових мушок), борошняних жучків, ос, помаранчеву хлібну плісняву та інші біологічні об'єкти, що були в капсулі «Біос-2», вчені дійшли висновку, що в умовах космосу живий організм більш чутливий до радіації, ніж Землі.

Найкращий спосіб послабити іонізуючу радіацію - це поглинути її енергію при проходженні через товщу будь-якої речовини. Тому проблема захисту космонавта від радіації зводиться до пошуку найбільш ефективного матеріалу, що екранує, при цьому не слід забувати про вимоги мінімальної ваги. Ідеальний захист від радіації повинен мати ефективну щільність земної атмосфери, тобто 1000 г/см, і таке ж магнітне поле, як довкола земної кулі в районі екватора. Для створення еквівалентного захисту від радіації в космосі був би потрібний шар води товщиною близько 10 м або свинцевий екран товщиною близько 1 м. Наскільки складна проблема захисту від радіації, видно з графіка. На ньому показано, які дози (у відносних одиницях) отримають космонавти всередині космічного корабля при опроміненні іонізуючими частинками декількох видів (первинні протони, вторинні протони та нейтрони) у разі використання алюмінієвого захисного екрана різної товщини.

Збільшення ваги екранів не допоможе вирішити проблему, тому що при проходженні електронів високих енергій через метали генерується рентгенівське випромінювання (явище відоме як «гальмівне випромінювання»). Коли корабель проходить через магнітні пояси, у ньому з'являються сильні потоки вторинної радіації. Іншого роду вторинна радіація (потоки мезонів, каскадних і випарних нейтронів, а також протонів віддачі) виникає в результаті ядерних взаємодій в матеріалі, що екранує. Всі ці види вторинної радіації становлять потенційну небезпеку для космонавтів. Якщо ця небезпека є великою, для захисту від вторинної радіації в майбутніх космічних кораблях доведеться робити внутрішні екрани. Можливо, навколо космічного корабля будуть створюватися штучні магнітні поля, які захистять корабель подібно до того, як Землю захищають магнітні пояси, що оточують її.

Корпус корабля «Аполлон», виготовлений в основному з алюмінію, нержавіючої сталі та фенольно-епоксидних смол, створює екран щільністю.

7,5 г/см2. Такого екрану достатньо захисту трьох космонавтів від звичайної сонячної радіації. Найпотужніша із зареєстрованих досі сонячних спалахів створила б для космонавтів усередині цього корабля дозу опромінення лише 70 mrad. Місячний модуль корабля «Аполлон» має екран щільністю всього лише 1,5 г/см 2 , який для захисту космонавтів від таких сонячних спалахів недостатній. В даний час ведуться великі роботи з пошуку фармакологічних засобів захисту людини від опромінення. Серед безлічі досліджуваних препаратів можна назвати цистамін, цистеїн, глутатіон та аміноетілізотіуроній. Однак застосування цих препаратів через ряд причин не дає особливо ефективних результатів. Справа в тому, що, по-перше, більшість експериментів проводилося на тваринах та в наземних умовах, а по-друге, такі препарати необхідно вводити в організм людини до початку опромінення. Крім того, є проблема токсичності цих препаратів. До того ж за допомогою фармакологічних засобів можна забезпечити людині захист від рентгенівських променів та гамма-випромінювання, але не від сильного іонізуючого випромінювання альфа-часток, протонів та швидких нейтронів.

Слід зазначити, що дози опромінення на Місяці, ймовірно, невеликі, але, щоб не наражати космонавтів на ризик опромінення під час експедицій на Місяць, необхідні ретельні розрахунки за прогнозом сонячних спалахів.

2.3.1.Галактичні космічні промені (ГКЛ)

Галактичні космічні промені (ГКЛ) складаються з ядер різних хімічних елементів з кінетичною енергією Е більше кількох десятків МеВ/нуклон, і навіть електронів і позитронів з £>10 МеВ. Ці частки приходять у міжпланетний простір із міжзоряного середовища. Джерелом цих частинок є наднові зірки нашої Галактики. Можливо, однак, що в області £<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.Радіаційні пояси та космічні промені

Радіаційні пояси Землі – дві області найближчого навколоземного космічного простору, які у вигляді замкнутих магнітних пасток оточують Землю.

Малюнок 18 - Схематичне зображення траєкторії зарядженої частки магнітному полі Землі

Вони зосереджені величезні потоки протонів і електронів, захоплених дипольним магнітним полем Землі. Магнітне поле Землі сильно впливає на електрично заряджені частинки, є два основні джерела виникнення цих частинок:

Космічні промені, тобто. енергійні (від 1 до 12 ГеВ) електрони, протони і ядра важких елементів, що приходять з майже світловими швидкостями, головним чином з інших частин Галактики,

Корпускулярні потоки менш енергійних заряджених частинок (105 -106 еВ), викинуті Сонцем.

У магнітному полі електричні частинки рухаються спіраллю; траєкторія частки як би навівається на циліндр, по осі якого проходить силова лінія. Радіус цього уявного циліндра залежить від напруженості поля та енергії частки. Чим більша енергія частинки, тим за цієї напруженості поля радіус (він називається ларморівським) більше. Якщо ларморовский радіус набагато менше, ніж радіус Землі, частка не досягає її поверхні. Вона захоплюється магнітним полем Землі. Якщо ларморовский радіус набагато більше, ніж радіус Землі, частка рухається так, ніби магнітного поля немає, частки проникають крізь магнітне поле Землі в екваторіальних районах, якщо їх енергія більша за 109 еВ. Такі частки вторгаються в атмосферу і викликають при зіткненні з атомами ядерні перетворення, які дають певні кількості вторинних

Рисунок 19 - Дослідження первинних космічних променів

космічних променів. Ці вторинні космічні промені вже реєструються на Землі.

Магнітне поле Землі утримує величезну кількість енергійних частинок, як електронів, і протонів. Їхня енергія та концентрація залежать від відстані до Землі та геомагнітної широти. Частинки заповнюють ніби величезні кільця або пояси, що охоплюють Землю навколо геомагнітного екватора.

Потоки електронів та протонів різних енергій у площині геомагнітного екватора. R - відстань від центру Землі, виражене у радіусах Землі.

Для дослідження космічних променів у їхній первісній формі (первинних космічних променів) апаратуру піднімають на ракетах і штучних супутниках Землі. Приблизно 99% енергійних частинок, що «пробивають» магнітний екран Землі, є космічними променями галактичного походження і лише близько 1% утворюється на Сонці.

Нові дослідження з використанням міжпланетних кораблів, орбітальних станцій та наукової апаратури дозволили отримати важливі нові дані про радіаційні пояси Землі.

Малюнок 20 - Нові дані про радіаційні пояси Землі

Меридіональний переріз радіаційного поясу Землі. Оболонки L = 1-3 – внутрішня частина пояса;

L = 3.5 – зовнішня частина; L = 1.2-1.5 – стабільний пояс високоенергетичних електронів;

L~2 - стабільний пояс ядер аномальної компоненти космічних променів; L ~ 2.6 - квазістабільний пояс.

Виявлення стаціонарного поясу електронів високих енергій.

За допомогою апаратури, встановленої на орбітальній станції "Салют-6", (висота 350 - 400 км, спосіб 52°) на початку 80-х років були виявлені стаціонарні потоки високоенергійних електронів.

До цього експерименту в радіаційному поясі Землі було зареєстровано лише електрони з енергією трохи більше 5 МеВ (відповідно до альбедным механізмом виникнення).

Подальші виміри проводилися на штучних супутниках Землі серії "Метеор-3" (висота кругових орбіт 800 і 1200 км).

За допомогою магнітних спектрометрів, встановлених на станціях "Салют-7" та "Мир" було доведено, що стабільний пояс складається тільки з електронів (без позитронів) високих енергій (до 200 МеВ).

Це означає, що у магнітосфері Землі реалізується дуже ефективний прискорювальний механізм.

Сейсмомагнітосферні зв'язки. Вивчення змін потоків високоенергійних захоплених частинок, проведене на орбітальних станціях "Салют-6", "Мир" та ШСЗ "Метеор", призвело до виявлення нового явища природи, пов'язаного з впливом сейсмічної активності Землі на внутрішній кордон радіаційного поясу, - сейсмомагніт.

Фізичне пояснення цього явища зводиться до такого: з епіцентру майбутнього землетрусу випромінюється електромагнітне випромінювання, що виникає через механічні переміщення підземних порід.

Частотний діапазон випромінювання досить широкий. Однак досягти радіаційного поясу Землі, пройшовши практично без втрат крізь земну кору та атмосферу, може лише випромінювання в діапазоні частот –0.1 – 10 Гц. Досягши нижньої межі радіаційного поясу Землі, електромагнітне випромінювання взаємодіє із захопленими електронами та протонами.

Беруть активну участь у взаємодії частки, прив'язані до тих магнітних силових ліній, які проходять через епіцентр майбутнього землетрусу.

Якщо частота осциляції частинок між дзеркальними точками збігається з частотою сейсмічного електромагнітного випромінювання (СЕМІ), взаємодія набуває квазірезонансного характеру, що проявляється у зміні пітч-кутів захоплених частинок.

Якщо в дзеркальній точці пітч-кут частинки стане відмінним від 90°, це неминуче викликає зниження дзеркальної точки, що супроводжується висипанням частинок з радіаційного пояса.

Через довготний дрейф захоплених частинок, хвиля висипання (тобто догляд частинок вниз) огинає Землю і вздовж магнітної широти, на якій розташований епіцентр майбутнього землетрусу, утворюється кільце висипання.

Кільце може проіснувати 15 – 20 хв, доки всі частки не загинуть в атмосфері. Космічний апарат на орбіті, що проходить під радіаційним поясом, зареєструє сплеск частинок, що висипаються, коли перетинатиме широту епіцентру майбутнього землетрусу. Аналіз енергетичного та тимчасового розподілу частинок у зареєстрованих сплесках дозволяє визначити місце та час прогнозованого землетрусу. Виявлення зв'язку між сейсмічними процесами і поведінкою захоплених частинок в магнітосфері Землі лягло в основу нового методу оперативного прогнозу землетрусів, що розробляється в даний час.

2.4.Застосування іонізуючих випромінювань

Іонізуючі випромінювання застосовуються у різних галузях важкої (інтроскопія) та харчової (стерилізація медичних інструментів, витратних матеріалів та продуктів харчування) промисловості, а також у медицині (променева терапія, ПЕТ-томографія).

Для лікування пухлин використовують важкі ядерні частки такі як протони, важкі іони, негативні л-мезони та нейтрони різних

енергій. Пучки важких заряджених частинок, що створюються на прискорювачах, мають мале бічне розсіювання, що дає можливість формувати дозні поля з чітким контуром по межах пухлини.

2.4.1.Методи виявлення та вимірювання

В результаті взаємодії радіоактивного випромінювання із зовнішнім середовищем відбувається іонізація та збудження її нейтральних атомів та молекул. Ці процеси змінюють фізико-хімічні властивості опроміненого середовища. Взявши за основу ці явища, для реєстрації та вимірювання іонізуючих випромінювань використовують фотографічний метод, іонізаційний, хімічний та сцинтиляційний методи.

Фотографічний метод. Цей метод заснований на ступені почорніння фотоемульсії. Під впливом іонізуючих випромінювань молекули бромистого срібла, що міститься у фотоемульсії, розпадаються на срібло та бром. При цьому утворюються дрібні кристалики срібла, які викликають почорніння фотоплівки при її прояві. Щільність почорніння пропорційна поглиненій енергії випромінювання. Порівнюючи щільність почорніння з еталоном, визначають дозу випромінювання (експозиційну або поглинену), отриману плівкою. На цьому принципі ґрунтуються індивідуальні фотодозиметри.

Іонізаційний метод. Сутність його полягає в тому, що під впливом іонізуючих випромінювань у середовищі (газовому обсязі) відбувається іонізація молекул, внаслідок чого електропровідність цієї
середовища збільшується. Якщо до неї помістити два електроди, яких прикладено постійне напруга, між електродами виникає спрямоване рух іонів, тобто. Проходить так званий іонізаційний струм, який може бути виміряний. Такі пристрої називають детекторами випромінювань. Як детектори в дозиметричних приладах використовуються іонізаційні камери та газорозрядні.

лічильники різних типів. Іонізаційний метод покладено основою роботи таких дозиметричних приладів, як ДП-5А (Б,В), ДП-22В і ИД-1.

Хімічний метод. Його сутність полягає в тому, що молекули деяких речовин внаслідок дії іонізуючих випромінювань розпадаються, утворюючи нові хімічні сполуки. Кількість новостворених хімічних речовин можна визначити різними способами. Найбільш зручним для цього є спосіб, заснований на зміні щільності забарвлення реактиву, з яким новостворена хімічна сполука вступає в реакцію. На цьому методі засновано принцип роботи хімічного дозиметра гамма- та нейтронного випромінювання ДП-70 МП.

Сцинтиляційний метод. Цей метод ґрунтується на тому, що деякі речовини (сірчистий цинк, йодистий натрій, вольфраматкальція) світяться при дії на них іонізуючих випромінювань. Виникнення свічення є наслідком збудження атомів під впливом випромінювань: при поверненні в основний стан атоми випромінюють фотони видимого світла різної яскравості (сцинтиляції). Фотони видимого світла уловлюються спеціальним приладом - так званим фотоелектронним помножувачем, здатним реєструвати кожен спалах. В основу роботи індивідуального вимірювача дози ІД-11 покладено метод сцинтиляції виявлення іонізуючих випромінювань.

2.5.Дозиметричні прилади

Прилади, що працюють на основі іонізаційного методу, мають принципово однаковий пристрій і включають: пристрій, що сприймає (іонізаційну камеру або газорозрядний лічильник) 1, підсилювач іонізаційного струму (електрична схема, що включає електрометричну лампу 2, навантажувальний опір 3 та інші елементи), реєструюче мікроамперметр) та джерело живлення 5 (сухі елементи або акумулятори).

Іонізаційна камера являє собою заповнений повітрям замкнутий об'єм, усередині якого знаходяться два ізольовані один від одного електроди (типу конденсатора). До електродів камери додана напруга від джерела постійного струму. За відсутності іонізуючого випромінювання в ланцюзі іонізаційної камери струму не буде, оскільки повітря є ізолятором. При дії випромінювань в іонізаційній камері молекули повітря іонізуються. В електричному полі позитивно заряджені частинки переміщуються до катода, а негативні – до анода. У ланцюзі камери виникає іонізаційний струм, який реєструється мікроамперметром. Числове значення іонізаційного струму пропорційне потужності випромінювання. Отже, за іонізаційним струмом можна судити про потужність дози випромінювань, що впливають на камеру. Іонізаційна камера працює в галузі насичення.

Газорозрядний лічильник використовується для вимірювання радіоактивних випромінювань малої інтенсивності. Висока чутливість лічильника дозволяє вимірювати інтенсивність випромінювання в десятки тисяч разів менше за ту, яку вдається виміряти іонізаційною камерою.

Газорозрядний лічильник є порожнистим герметичним металевим або скляним циліндром, заповненим розрядженою сумішшю інертних газів (аргон, неон) з деякими добавками, що покращують роботу лічильника (пари спирту). Усередині циліндра, вздовж осі, натягнута тонка металева нитка (анод), ізольована від циліндра. Катодом є металевий корпус або тонкий шар металу, нанесений на внутрішню поверхню скляного корпусу лічильника. До металевої нитки та струмопровідного шару (катоду) подають напругу електричного струму.

У газорозрядних лічильниках використовують принцип посилення газового розряду. За відсутності радіоактивного випромінювання вільних іонів в обсязі лічильника немає. Отже, в ланцюзі лічильника електричного струму також немає. При дії радіоактивних випромінювань у робочому обсязі лічильника утворюються заряджені частинки. Електрони, рухаючись в електричному полі до анода лічильника, площа якого значно менша за площу катода, набувають кінетичної енергії, достатньої для додаткової іонізації атомів газового середовища. Вибиті при цьому електрони також виробляють іонізацію. Таким чином, одна частка радіоактивного випромінювання, що потрапила в об'єм суміші газового лічильника, викликає утворення лавини вільних електронів. На нитки лічильника збирається велика кількість електронів. Внаслідок цього позитивний потенціал різко зменшується і виникає електричний імпульс. Реєструючи кількість імпульсів струму, що виникають в одиницю часу, можна судити про інтенсивність радіоактивних випромінювань.

Дозиметричні прилади призначені для:

Контролю опромінення - отримання даних про поглинені або експозиційні дози випромінювання людьми та сільськогосподарськими тваринами;

контролю радіоактивного зараження радіоактивними речовинами людей, сільськогосподарських тварин, а також техніки, транспорту, обладнання, засобів індивідуального захисту, одягу, продовольства, води, фуражу та інших об'єктів;

Радіаційної розвідки - визначення рівня радіації біля.

Крім того, за допомогою дозиметричних приладів може бути визначена наведена радіоактивність опромінених нейтронними потоками різних технічних засобів, предметів і ґрунтів. Для радіаційної розвідки та дозиметричного контролю на об'єкті використовують дозиметри та вимірювачі потужності експозиційної дози, тактико-технічні характеристики яких наведені у таблиці 2.

Комплекти індивідуальних дозиметрів ДП-22В і ДП-24, що мають дозиметри кишенькові, що прямо показують ДКП-50А, призначені для контролю експозиційних доз гамма-опромінення, одержуваних людьми при роботі на зараженій радіоактивними речовинами місцевості або при роботі з відкритими та закритими джерелами іонізуючих випромінювань.

Комплект дозиметрів ДП-22В складається із зарядного пристрою 1 типу ЗД-5 і 50 індивідуальних дозиметрів кишенькових, що прямо показують 2 типи ДКП-50А. На відміну від ДП-22 комплект дозиметрів ДП-24 має п'ять дозиметрів ДКП-50А.

Зарядний пристрій 1 призначений для заряджання дозиметрів ДКП-50А. У корпусі ЗД-5 розміщені: перетворювач напруги, випрямляч високої напруги, потенціометр-регулятор напруги, лампочка для підсвічування зарядного гнізда, мікровимикач та елементи живлення. На верхній панелі пристрою знаходяться: ручка потенціометра 3, зарядне гніздо 5 з ковпачком 6 та кришка відсіку живлення 4. Живлення здійснюється

від двох сухих елементів типу 1,6-ПМЦ-У-8, що забезпечують безперервну роботу приладу щонайменше 30год при струмі споживання 200мА. Напруга на виході зарядного пристрою плавно регулюється не більше від 180 до 250В.

Дозиметр контрольний прямопоказуючий ДКП-50А призначений для вимірювання експозиційних доз гамма-випромінювання. Конструктивно він виконаний у формі авторучки. Дозиметр складається з алюмінієвого корпусу 1, в якому розташовані іонізаційна камера та конденсатором, електроскоп, відліковий пристрій та зарядна частина.

Основна частина дозиметра - малогабаритна камера іонізаційна 2, до якої підключений конденсатор 4 з електроскопом. Зовнішнім електродом системи камера - конденсатор є алюмінієвий дюралевий циліндричний корпус 1, внутрішнім електродом - алюмінієвий стрижень 5. Електроскоп утворює вигнута частина внутрішнього електрода (тримач) і приклеєна до нього

платинована візирна нитка (рухомий елемент)

3.У передній частині корпусу розташований відліковий пристрій -мікроскоп з 90-кратним збільшенням, що складається з окуляра 9, об'єктиву 12 і шкали 10. Шкала має 25 поділів (про 0 до 50). Ціна одного поділу відповідає двом рентгенам. Шкалу та окуляр кріплять фасонною гайкою.

У задній частині корпусу знаходиться зарядна частина, що складається з діафрагми 7 з рухомим контактним штирем 6. При натисканні штир 6 замикається з внутрішнім електродом іонізаційної камери. При знятті навантаження контактний штир діафрагмою повертається у вихідне положення. Зарядну частину дозиметра запобігає забрудненню захисна оправа 8. Дозиметр кріпиться до кишені одягу за допомогою тримача 11.

Принцип дії дозиметра подібний до дії найпростішого електроскопа. В процесі зарядки дозиметра візирна нитка електроскопа 3 відхиляється від внутрішнього електрода 5 під впливом сил електростатичного відштовхування. Відхилення нитки залежить від прикладеної напруги, яку при зарядці регулюють і підбирають так, щоб зображення візирної нитки поєдналося з нулем шкали відлікового пристрою.

При дії гамма-випромінювання на заряджений дозиметр робочому обсязі камери виникає іонізаційний струм. Іонізаційний струм зменшує початковий заряд конденсатора і камери, отже, і потенціал внутрішнього електрода. Зміна потенціалу, що вимірюється електроскопом, пропорційно до експозиційної дози гамма-випромінювання. Зміна потенціалу внутрішнього електрода призводить до зменшення сил електростатичного відштовхування між візирною ниткою та тримачем електроскопа. В результаті візирна нитка зближується з тримачем, а зображення переміщається за шкалою відлікового пристрою. Тримаючи дозиметр проти світла і спостерігаючи через окуляр за ниткою, можна будь-якої миті зробити відлік отриманої експозиційної дози випромінювання.

Дозиметр ДКП-50А забезпечує вимірювання індивідуальних доз експозиційних гамма-випромінювання в діапазоні від 2 до 50 Р при потужності експозиційної дози випромінювання від 0,5 до 200 Р/год. Саморозряд дозиметра в нормальних умовах не перевищує двох поділів на добу.

Заряджання дозиметра ДКП-50А проводиться перед виходом на роботу в район радіоактивного зараження (дії гамма-випромінювання) в наступному порядку:

* відгвинтити захисну оправу дозиметра (пробку зі склом) та захисний ковпачок зарядного гнізда ЗД-5;

* ручку потенціометра зарядного пристрою повернути вліво вщент;

* дозиметр вставити в зарядне гніздо зарядного пристрою, при цьому включається підсвічування зарядного гнізда та висока напруга;

* Спостерігаючи в окуляр, злегка натиснути на дозиметр і, повертаючи ручку потенціометра вправо, встановити нитку на "О" шкали, після чого вийняти дозиметр із зарядного гнізда;

* перевірити положення нитки світ: її зображення має бути на позначці «О», загорнути захисну оправу дозиметра і ковпачок зарядного гнізда.

Експозиційну дозу випромінювання визначають положення нитки на шкалі відлікового пристрою. Відлік необхідно проводити при вертикальному положенні нитки, щоб унеможливити вплив на показання дозиметра прогину нитки від ваги.

Комплект ІД-1 призначається для виміру поглинених доз гамма-нейтронного випромінювання. Він складається з індивідуальних дозиметрів ІД-1 та зарядного пристрою ЗД-6. Принцип роботи дозиметра ІД-1 аналогічний до принципу роботи дозиметрів для вимірювання експозиційних доз гамма-випромінювання (наприклад, ДКП-50А).

Вимірювачі потужності дози ДП-5А та ДП-5В призначені для вимірювання рівнів радіації на місцевості та радіоактивної зараженості різних предметів з гамма-випромінювання. Потужність гамма-випромінювання визначається мілірентгенах або рентгенах в годину для тієї точки простору, в якій поміщений при вимірюваннях відповідний лічильник приладу. Крім того, є можливість виявлення бета-випромінювання.

Діапазон вимірювань з гамма-випромінювання від 0,05 мР/год до 200 Р/год в діапазоні енергій гамма-квантів від 0,084 до 1,25 МеВ. Прилади ДП-5А, ДП-5Б та ДП-5В мають

Прилади мають звукову індикацію всіх піддіапазонах, крім першого. Звукова індикація прослуховується головними телефонами 8.

Живлення приладів здійснюється від трьох сухих елементів типу КБ-1 (один із них для підсвічування шкали), які забезпечують безперервність роботи в нормальних умовах не менше 40год - ДП-5А та 55ч - ДП-5В. Прилади можуть підключатися до зовнішніх джерел постійного струму напругою 3,6 та 12В - ДП-5А та 12 або 24В - ДП-5В, маючи для цієї мети колодку живлення та дільник напруги з кабелем довжиною 10м відповідно.

Влаштування приладів ДП-5А (Б) та ДП-5В. У комплект приладу входять: футляр із ременями; подовжувальна штанга; колодка живлення до ДП-5А (Б) та дільник напруги до ДП-5В; комплект експлуатаційної документації та запасного майна; телефон і ящик для укладки.

Прилад складається із вимірювального пульта; зонда ДП-5А (Б) або блоку детектування в ДП-5В 1, з'єднаних з пультами гнучкими кабелями 2; контрольного стронцієво-іттрієвого джерела бета-випромінювання для перевірки працездатності приладів (з внутрішньої сторони кришки футляра у ДП-5А (Б) 9 та на блоці детектування у ДП-5В).

Вимірювальний пульт складається з панелі та кожуха. На панелі вимірювального пульта розміщені: мікроамперметр із двома вимірювальними шкалами 3; перемикач піддіапазонів 4; ручка "Режим" 6 (потенціометр регулювання режиму); кнопка скидання показань («Скидання») 7; тумблер підсвічування шкали 5; гвинт установки нуля 10; гніздо увімкнення телефону 11. Панель кріпиться до кожуха двома гвинтами, що не випадають. Елементи схеми приладу змонтовані на шасі, з'єднаному з панеллю шарніром і гвинтом. Внизу кожуха є відсік для розміщення джерел живлення. За відсутності елементів живлення сюди може бути підключений дільник напруги джерел постійного струму.

Пристроями приладів, що сприймають, є газорозрядні лічильники, встановлені: в приладі ДП-5А - один (СІЗБГ) у вимірювальному пульті і два (СІЗБГ і СТС-5) в зонді; у приладі ДП-5В - два (СБМ-20 та СІЗБГ) у блоці детектування.

Зонд і блок детектування 1 являє собою сталевий циліндричний корпус з вікном для індикації бета-випромінювання, заклеєним водостійкою етилцелюлозною плівкою, через яку проникають бета-частинки. На корпус одягнений металевий поворотний екран, який фіксується у двох положеннях («Г» та «Б») на зонді та в трьох положеннях («Г», «Б» та «К») на блоці детектування. У положенні «Г» вікно корпусу закривається екраном і лічильник можуть проникати лише гамма-промені. При повороті екрана в положення "Б" вікно корпусу відкривається і бета-частинки

проникають до лічильника. У положенні «К» контрольне джерело бета-випромінювання, яке укріплено у поглибленні на екрані, встановлюється проти вікна і в цьому положенні перевіряється працездатність приладу ДП-5В.

На корпусах зонда і блоку детектування є по два виступи, за допомогою яких вони встановлюються на поверхні, що обстежуються при індикації бета-зарядженості. Усередині корпусу знаходиться плата, на якій змонтовано газорозрядні лічильники, підсилювач-нормалізатор та електричну схему.

Футляр приладу складається: ДП-5А – з двох відсіків (для встановлення пульта та зонда); ДП-5В - із трьох відсіків (для розміщення пульта, блоку детектування та запасних елементів живлення). У кришці футляра є вікна спостереження за показаннями приладу. Для носіння приладу до футляра приєднуються два ремені.

Телефон 8 складається з двох малогабаритних телефонів типу ТГ-7М та оголов'я з м'якого матеріалу. Він підключається до вимірювального пульта та фіксує наявність радіоактивних випромінювань: чим вища потужність випромінювань, тим частіше звукові клацання.

З запасних частин до комплекту приладу входять чохли для зонда, ковпачки, лампочки розжарювання, викрутки, гвинти.

Підготовка приладу до роботи проводитиметься в наступному порядку:

1) витягнути прилад із ящика для укладки, відкрити кришку футляра, провести зовнішній огляд, пристебнути до футляра поясної і плечової ремені;

2) вийняти зонд чи блок детектування; приєднати ручку до зонда, а до блоку детектування - штангу (використовується як ручка);

3) встановити коректором механічний нуль на шкалі мікроамперметра;

4) підключити джерела живлення;

5) увімкнути прилад, поставивши ручки перемикачів піддіапазонів у положення: «Реж.» ДП-5А та (контроль режиму) ДП-5В (стрілка приладу має встановитися в режимному секторі); в ДП-5А за допомогою ручки потенціометра стрілку приладу встановити в режимному секторі

Якщо стрілки мікроамперметрів не входять до режимного сектора, необхідно замінити джерела живлення.

Перевірку працездатності приладів проводять на всіх піддіапазонах, крім першого (200), за допомогою контрольних джерел, для чого екрани зонда і блоку детектування встановлюють в положеннях Б і К відповідно і підключають телефони. У приладі ДП-5А відкривають контрольний бета-джерело, встановлюють зонд опорними виступами на кришку футляра так, щоб джерело знаходилося проти відкритого вікна зонда. Потім, переводячи послідовно перемикач піддіапазонів в положення *1000, *100, *10, *1, *0,1, спостерігають за показаннями приладу і прослуховують клацання в телефонах. Стрілки мікроамперметрів повинні зашкалювати на VI та V піддіапазонах, відхилятися на IV, а на III та II можуть не відхилятися через недостатню активність контрольних бета-джерел.

Після цього ручки перемикачів поставити в положення "Вимк." ДП-5А та «^» - ДП-5В; натиснути кнопки "Скидання"; повернути екрани у положення "Г". Прилад готовий до роботи.

Радіаційну розвідку місцевості, з рівнями радіації від 0,5 до 5 Р/год, проводять на другому піддіапазоні (зонд та блок детектування з екраном у положення «Г» залишаються в кожухах приладів), а понад 5 Р/год - на першому піддіапазоні. При вимірі прилад повинен бути на висоті 0,7-1 м від поверхні землі.

Ступінь радіактивного зараження шкірних покривів людей, їхнього одягу, сільськогосподарських тварин, техніки, обладнання, транспорту тощо. визначається такій послідовності. Вимірюють гамма-фон у місці, де визначатиметься ступінь зараження об'єкта, але не менше 15-2 Ом від об'єкта, що обстежується.

Для визначення наявності наведеної активності техніки, що зазнала впливу нейтронного випромінювання, виробляють два виміри - зовні та всередині техніки. Якщо результати вимірювань близькі між собою, це означає, що техніка має активність.

Для виявлення бета-випромінювань необхідно встановити екран зонда в положення "Б", піднести до обстежуваної поверхні на відстань 1,5-2см. ручку перемикача піддіапазонів послідовно поставити в положення * 0,1, * 1, * 10 до отримання відхилення стрілки мікроамперметра в межах шкали. Збільшення показань приладу на тому самому піддіапазоні в порівнянні з гамма-вимірюванням показує наявність бета-випромінювання.

Якщо треба з'ясувати, з якого боку заражена поверхня брезентових тентів, стін та перегородок споруд та інших прозорих для гамма-випромінювань об'єктів, то виробляють два виміри в положенні зонда «Б» та «Г», поверхня заражена з того боку, з якого показання приладу у положенні зонда "Б" помітно вище.

При визначенні ступеня радіоактивного зараження води відбирають дві проби загальним обсягом 1,5 Юл. Одну – з верхнього шару вододжерела, іншу – з придонного шару. Вимірювання роблять зондом у положенні «Б», розташовуючи його на відстані 0,5-1см від поверхні води, і знімають показання по верхній шкалі.

На шильдиках кришок футлярів наведено відомості про допустимі норми радіоактивного зараження та вказані піддіапазони, на яких вони вимірюються.

Бортовий вимірювач потужності дози ДП-ЗБ призначений визначення рівнів радіації на місцевості, зараженої радіоактивними речовинами. Його можна встановлювати на автомобілях, літаках, вертольотах, річкових катерах, тепловозах, а також у сховищах та протирадіаційних укриттях. Живлення приладу здійснюється від джерел постійного струму напругою 12 або 26В.

У комплект приладу входить: вимірювальний пульт А, виносний блок Б, кабель живлення з прямим роз'ємом 1, кабель з кутовим роз'ємом 9

з'єднання пульта з виносним блоком Б, кріпильні скоби, технічна документація та допоміжне приладдя. На панелі вимірювального пульта розміщені: мікроамперметр з дворядною шкалою 3 (ціна поділу верхньої шкали 0,05 Р/год, нижньої - 5 ОР/ч), лампа світлової індикації 6, лампа підсвічування 4 шкали мікроамперметра та покажчика піддіапазонів 5, "Перевірка" 2, перемикач піддіапазонів 7 на шість положень: вимкнено "Вимк.", увімкнено "Увімк.", "*10", "*100" і "500".

Підготовка приладу до роботи ДП-ЗБ до роботи: перевірка комплекту, зовнішній огляд приладдя та приладдя, складання приладу, підключення до ланцюга живлення, перевірка працездатності.

Працездатність приладу перевіряється у положенні перемикача «Увімк.» Натисніть кнопку «Перевірка». При цьому стрілка мікроамперметра повинна бути в межах 0,4-0,8 Р/год, а індикаторна лампа давати часті спалахи або горіти безперервно.

Перед вимірюванням рівнів радіації перемикач поставити в положення «Увімк.» І почекати, доки стрілка мікроамперметра не встановиться в межах зачорненої ділянки шкали. Потім перемикач поставити в положення першого піддіапазону (*1) і через 30с відрахувати показання по верхній шкалі мікроамперметра. Якщо стрілка зашкалює, перемикач послідовно встановлювати положення другого, третього і четвертого піддіапазонів. На перших трьох піддіапазонах показання знімати по верхній шкалі і множити їх відповідно на коефіцієнти 1, 10, 100. На четвертому піддіапазоні показання знімати по нижній шкалі без множення на будь-який коефіцієнт.

2.6.Біологічна дія іонізуючих випромінювань

Іонізація, створювана випромінюванням у клітинах, призводить до утворення вільних радикалів. Вільні радикали викликають руйнування цілісності ланцюжків макромолекул (білків та нуклеїнових кислот), що може призвести як до масової загибелі клітин, так і до канцерогенезу та мутагенезу. Найбільш схильні до впливу іонізуючого випромінювання активно діляться (епітеліальні, стовбурові, а також ембріональні) клітини.

Через те, що різні типи іонізуючого випромінювання мають різну ЛПЕ, одній і тій же поглиненій дозі відповідає різна біологічна ефективність випромінювання. Тому для опису впливу випромінювання на живі організми вводять поняття відносної біологічної ефективності (коефіцієнта якості) випромінювання по відношенню до випромінювання з низькою ЛПЕ (коефіцієнт якості фотонного та електронного випромінювання приймають за одиницю) та еквівалентної дози іонізуючого випромінювання, чисельно рівної добутку .

Після дії випромінювання на організм в залежності від дози можуть виникнути детерміновані та стохастичні радіобіологічні ефекти. Наприклад, поріг появи симптомів гострої променевої хвороби у людини становить 1-2 Зв на все тіло.

На відміну від детермінованих, стохастичні ефекти немає чіткого дозового порога прояви. Зі збільшенням дози опромінення зростає лише частота прояву цих ефектів. Виявитися можуть як через багато років після опромінення (злоякісні новоутворення), і у наступних поколіннях (мутації).

Основним джерелом інформації про стохастичні ефекти впливу іонізуючого випромінювання є дані спостережень за здоров'ям людей, які пережили атомні бомбардування Хіросіми та Нагасакі. Японські фахівці протягом усіх років після атомного бомбардування двох міст спостерігали тих 87 500 людей, які пережили його. Середня доза їхнього опромінення склала 240 мілізіверт. При цьому приріст онкологічних захворювань за наступні роки становив 9%. При дозах менше 100 мілізіверт відмінностей між очікуваною та спостерігається в реальності захворюваністю ніхто у світі не встановив.

2.7.Гігієнічне нормування іонізуючих випромінювань

Нормування здійснюється за санітарними правилами та нормативами СанПіну 2.6.1.2523-09 «Норми радіаційної безпеки (НРБ-99/2009)». Встановлюються дозові межі еквівалентної дози для наступних категорій осіб:

персонал - особи, які працюють із техногенними джерелами випромінювання (група А) або перебувають за умовами роботи у сфері їх впливу (група Б);

все населення, включаючи осіб з персоналу, поза сферою та умовами у їхній виробничій діяльності.

Основні межі доз та допустимі рівні опромінення персоналу групи Б дорівнюють чверті значень для персоналу групи А.

Ефективна доза для персоналу має перевищувати період трудової діяльності (50 років) 1000 мЗв, а звичайного населення протягом усього життя - 70 мЗв. Заплановане підвищене опромінення допускається лише

для чоловіків старше 30 років за їх добровільною письмовою згодою після інформування про можливі дози опромінення та ризик для здоров'я.

Навігація за статтею:

Радіація та види радіоактивних випромінювань, склад радіоактивного (іонізуючого) випромінювання та його основні характеристики. Дія радіації на речовину.

Що таке радіація

Для початку дамо визначення, що таке радіація:

У процесі розпаду речовини або її синтезу відбувається викид елементів атома (протонів, нейтронів, електронів, фотонів), інакше можна сказати відбувається випромінюванняцих елементів. Подібне випромінювання називають - іонізуюче випромінюванняабо що частіше зустрічається радіоактивне випромінювання, або ще простіше радіація . До іонізуючих випромінювань відноситься також рентгенівське і гамма випромінювання.

Радіація - це процес випромінювання речовиною заряджених елементарних частинок, як електронів, протонів, нейтронів, атомів гелію або фотонів і мюонів. Від того, який елемент випромінюється залежить вид радіації.

Іонізація- це процес утворення позитивно чи негативно заряджених іонів чи вільних електронів із нейтрально заряджених атомів чи молекул.

Радіоактивне (іонізуюче) випромінюванняможна розділити на кілька типів, залежно від виду елементів, з якого воно складається. Різні види випромінювання викликані різними мікрочастинками і тому мають різний енергетичний вплив на речовину, різну здатність проникати крізь неї і як наслідок різною біологічною дією радіації.

Альфа, бета та нейтронне випромінювання- це випромінювання, що з різних частинок атомів.

Гамма та рентгенівське випромінювання- Це випромінювання енергії.

Альфа випромінювання

• випромінюються: два протони і два нейтрони
• проникаюча здатність: низька
• опромінення від джерела: до 10 см
• швидкість випромінювання: 20 000 км/с
• іонізація: 30 000 пар іонів на 1 см пробігу
• висока

Альфа (α) випромінювання виникає при розпаді нестабільних ізотопівелементів.

Альфа випромінювання- це випромінювання важких, позитивно заряджених альфа частинок, якими є ядра атомів гелію (два нейтрони і два протони). Альфа частки випромінюються при розпаді складніших ядер, наприклад, при розпаді атомів урану, радію, торію.

Альфа частки мають велику масу і випромінюються з відносно невисокою швидкістю в середньому 20 тис. км/с, що приблизно в 15 разів менше швидкості світла. Оскільки альфа частинки дуже важкі, то при контакті з речовиною, частинки стикаються з молекулами цієї речовини, починають з ними взаємодіяти, втрачаючи свою енергію і тому здатність даних частинок, що проникає, не велика і їх здатний затримати навіть простий аркуш паперу.

Проте альфа частки несуть у собі велику енергію і за взаємодії з речовиною викликають його значну іонізацію. А в клітинах живого організму, крім іонізації, альфа-випромінювання руйнує тканини, що призводить до різних пошкоджень живих клітин.

З усіх видів радіаційного випромінювання, альфа випромінювання має найменшу проникаючу здатність, але наслідки опромінення живих тканин даним видом радіації найбільш важкі та значні в порівнянні з іншими видами випромінювання.

Опромінення радіацією у вигляді альфа-випромінювання може статися при попаданні радіоактивних елементів усередину організму, наприклад, з повітрям, водою або їжею, а також через порізи або поранення. Потрапляючи в організм, дані радіоактивні елементи розносяться струмом крові організмом, накопичуються в тканинах і органах, надаючи на них потужний енергетичний вплив. Оскільки деякі види радіоактивних ізотопів, що випромінюють альфа-радіацію, мають тривалий термін життя, то потрапляючи всередину організму, вони здатні викликати в клітинах серйозні зміни і призвести до переродження тканин та мутацій.

Радіоактивні ізотопи фактично не виводяться з організму самостійно, тому потрапляючи всередину організму, вони опромінюватимуть тканини зсередини протягом багатьох років, поки не призведуть до серйозних змін. Організм людини не здатний нейтралізувати, переробити, засвоїти або утилізувати більшість радіоактивних ізотопів, що потрапили всередину організму.

Нейтронне випромінювання

• випромінюються: нейтрони
• проникаюча здатність: висока
• опромінення від джерела: кілометри
• швидкість випромінювання: 40 000 км/с
• іонізація: від 3000 до 5000 пар іонів на 1 см пробігу
• біологічна дія радіації: висока

Нейтронне випромінювання- це техногенне випромінювання, що виникають у різних ядерних реакторах та при атомних вибухах. Також нейтронна радіація випромінюється зірками, у яких йдуть активні термоядерні реакції.

Не володіючи зарядом, нейтронне випромінювання зіштовхуючись з речовиною, слабко взаємодіє з елементами атомів на атомному рівні, тому має високу проникаючу здатність. Зупинити нейтронне випромінювання можна за допомогою матеріалів з високим вмістом водню, наприклад ємністю з водою. Також нейтронне випромінювання погано проникає через поліетилен.

Нейтронне випромінювання при проходженні через біологічні тканини, завдає клітинам серйозної шкоди, оскільки має значну масу і вищу швидкість ніж альфа випромінювання.

Бета випромінювання

• випромінюються: електрони чи позитрони
• проникаюча здатність: середня
• опромінення від джерела: до 20 м
• швидкість випромінювання: 300 000 км/с
• іонізація: від 40 до 150 пар іонів на 1 см пробігу
• біологічна дія радіації: середня

Бета (β) випромінюваннявиникає при перетворенні одного елемента на інший, при цьому процеси відбуваються в самому ядрі атома речовини зі зміною властивостей протонів і нейтронів.

При бета-випромінюванні відбувається перетворення нейтрону в протон або протона в нейтрон, при цьому перетворенні відбувається випромінювання електрона або позитрона (античастка електрона), залежно від виду перетворення. Швидкість випромінюваних елементів наближається до швидкості світла і дорівнює 300 000 км/с. Елементи, що випромінюються при цьому, називаються бета частинки.

Маючи спочатку високу швидкість випромінювання і малі розміри випромінюваних елементів, бета випромінювання має більш високу проникаючу здатність ніж альфа випромінювання, але має в сотні разів меншу здатність іонізувати речовину в порівнянні з альфа випромінюванням.

Бета радіація з легкістю проникає крізь одяг і частково крізь живі тканини, але при проходженні через щільніші структури речовини, наприклад, через метал, починає з ним інтенсивніше взаємодіяти і втрачає більшу частину своєї енергії передаючи її елементам речовини. Металевий лист в кілька міліметрів може повністю зупинити випромінювання бета.

Якщо альфа-радіація становить небезпеку тільки при безпосередньому контакті з радіоактивним ізотопом, то бета-випромінювання в залежності від його інтенсивності вже може завдати істотної шкоди живому організму на відстані кілька десятків метрів від джерела радіації.

Якщо радіоактивний ізотоп, що випромінює бета-випромінювання, потрапляє всередину живого організму, він накопичується в тканинах і органах, надаючи на них енергетичний вплив, призводячи до змін у структурі тканин і з часом спричиняючи суттєві ушкодження.

Деякі радіоактивні ізотопи з бета-випромінюванням мають тривалий період розпаду, тобто потрапляючи в організм, вони будуть опромінювати його роками, поки не призведуть до переродження тканин і як наслідок до раку.

Гамма випромінювання

• випромінюються: енергія у вигляді фотонів
• проникаюча здатність: висока
• опромінення від джерела: до сотень метрів
• швидкість випромінювання: 300 000 км/с
• іонізація:
• біологічна дія радіації: низька

Гамма (γ) випромінювання- це енергетичне електромагнітне випромінювання як фотонів.

Гама радіація супроводжує процес розпаду атомів речовини і проявляється у вигляді випромінюваної електромагнітної енергії у вигляді фотонів, що вивільняються за зміни енергетичного стану ядра атома. Гамма промені випромінюються ядром зі швидкістю світла.

Коли відбувається радіоактивний розпад атома, з одних речовин утворюються інші. Атом новостворених речовин перебувають у енергетично нестабільному (збудженому) стані. Впливають один на одного, нейтрони та протони в ядрі приходять до стану, коли сили взаємодії врівноважуються, а надлишки енергії викидаються атомом у вигляді гама випромінювання

Гамма випромінювання має високу проникаючу здатність і легко проникає крізь одяг, живі тканини, трохи складніше через щільні структури речовини типу металу. Щоб зупинити гамма випромінювання, знадобиться значна товщина сталі або бетону. Але при цьому гамма випромінювання в сто разів слабше впливає на речовину, ніж бета-випромінювання і десятки тисяч разів слабше, ніж альфа-випромінювання.

Основна небезпека гама випромінювання - це його здатність долати значні відстані та впливати на живі організми за кілька сотень метрів від джерела гама випромінювання.

Рентгенівське випромінювання

• випромінюються: енергія у вигляді фотонів
• проникаюча здатність: висока
• опромінення від джерела: до сотень метрів
• швидкість випромінювання: 300 000 км/с
• іонізація: від 3 до 5 пар іонів на 1 см пробігу
• біологічна дія радіації: низька

Рентгенівське випромінювання- це енергетичне електромагнітне випромінювання як фотонів, що виникають під час переходу електрона всередині атома з однієї орбіти в іншу.

Рентгенівське випромінювання подібне до дії з гамма випромінюванням, але має меншу проникаючу здатність, тому що має більшу довжину хвилі.

Розглянувши різні види радіоактивного випромінювання, видно, що поняття радіація включає в себе зовсім різні види випромінювання, які мають різний вплив на речовину і живі тканини, від прямого бомбардування елементарними частинками (альфа, бета і нейтронне випромінювання) до енергетичного впливу у вигляді гамма та рентгенівського лікування.

Кожне із розглянутих випромінювань небезпечне!

Порівняльна таблиця з характеристиками різних видів радіації

характеристика	Вид радіації
	Альфа випромінювання	Нейтронне випромінювання	Бета випромінювання	Гамма випромінювання	Рентгенівське випромінювання
випромінюються	два протони і два нейтрони	нейтрони	електрони чи позитрони	енергія у вигляді фотонів	енергія у вигляді фотонів
проникаюча здатність	низька	висока	середня	висока	висока
опромінення від джерела	до 10 см	кілометри	до 20 м	сотні метрів	сотні метрів
швидкість випромінювання	20 000 км/с	40 000 км/с	300 000 км/с	300 000 км/с	300 000 км/с
іонізація, пара на 1 см пробігу	30 000	від 3000 до 5000	від 40 до 150	від 3 до 5	від 3 до 5
біологічна дія радіації	висока	висока	середня	низька	низька

Як видно з таблиці, залежно від виду радіації, випромінювання при одній і тій же інтенсивності, наприклад в 0.1 Рентген, буде мати різну руйнівну дію на клітини живого організму. Для врахування цієї відмінності був введений коефіцієнт k, що відображає ступінь впливу радіоактивного випромінювання на живі об'єкти.

Коефіцієнт k
Вид випромінювання та діапазон енергій	Ваговий множник
Фотонивсіх енергій (гама випромінювання)	1
Електрони та мюонивсіх енергій (бета-випромінювання)	1
Нейтрони з енергією < 10 КэВ (нейтронное излучение)	5
Нейтронивід 10 до 100 Кев (нейтронне випромінювання)	10
Нейтронивід 100 КэВ до 2 МеВ (нейтронне випромінювання)	20
Нейтронивід 2 МеВ до 20 МеВ (нейтронне випромінювання)	10
Нейтрони> 20 МеВ (нейтронне випромінювання)	5
Протониз енергій > 2 МеВ (крім протонів віддачі)	5
Альфа-частки, уламки поділу та інші важкі ядра (альфа випромінювання)	20

Чим вищий "коефіцієнт k" тим небезпечніша дія певного виду радиції для тканин живого організму.

Відео:

Радіація - випромінювання (від radiare - випромінювати промені) - поширення енергії у формі хвиль чи частинок. Світло, ультрафіолетові промені, інфрачервоне теплове випромінювання, мікрохвилі, радіохвилі є різновидом радіації. Частина випромінювань отримали назву іонізуючих, завдяки своїй здатності викликати іонізацію атомів і молекул в речовині, що опромінюється.

Іонізуюче випромінювання - Випромінювання, взаємодія якого з середовищем призводить до утворення іонів різних знаків. Це потік частинок чи квантів, здатних прямо чи опосередковано викликати іонізацію довкілля. Іонізуюче випромінювання поєднує різні за своєю фізичною природою види випромінювань. Серед них виділяються елементарні частки (Електрони, позитрони, протони, нейтрони, мезони та ін), більш важкі багатозарядні іони (a-частки, ядра берилію, літію та інших більш важких елементів); випромінювання, що мають електромагнітну природу (G-промені, рентгенівські промені).

Розрізняють два типи іонізуючих випромінювань: корпускулярне та електромагнітне.

Корпускулярне випромінювання - являє собою потік частинок (корпускул), які характеризуються певною масою, зарядом та швидкістю. Це електрони, позитрони, протони, нейтрони, ядра атомів гелію, дейтерію та ін.

Електромагнітне випромінювання - потік квантів чи фотонів (g-промені, рентгенівські промені). Воно немає ні маси, ні заряду.

Розрізняють також безпосередньо та опосередковано іонізуючі випромінювання.

Безпосередньо іонізуюче випромінювання - іонізуюче випромінювання, що складається із заряджених частинок, що мають кінетичну енергію, достатню для іонізації при зіткненні ( , частка та ін).

Непрямо іонізуюче випромінювання - іонізуюче випромінювання, що складається з незаряджених частинок, і фотонів, які можуть створювати безпосередньо іонізуюче випромінювання та (або) викликати ядерні перетворення (нейтрони, рентгенівські та g-випромінювання).

Основними властивостямиіонізуючих випромінювань є здатність при проходженні через будь-яку речовину викликати утворення великої кількості вільних електронів та позитивно заряджених іонів(Тобто іонізуюча здатність).

Частинки або квант високої енергії вибивають зазвичай один з електронів атома, який забирає одиничний негативний заряд. При цьому частина атома або молекули, що залишилася, придбавши позитивний заряд (через дефіцит негативно зарядженої частинки), стає позитивно зарядженим іоном. Це так звана первинна іонізація.

Вибиті при первинній взаємодії електрони, володіючи певною енергією, самі взаємодіють із зустрічними атомами, перетворюють їх на негативно заряджений іон (відбувається вторинна іонізація ). Електрони, які втратили внаслідок зіткнень свою енергію, залишаються вільними. Перший варіант (утворення позитивних іонів) відбувається найкраще з атомами, у яких на зовнішній оболонці є 1-3 електрони, а другий (освіта негативних іонів) - з атомами, у яких на зовнішній оболонці є 5-7 електронів.

Таким чином, іонізуючий ефект – головний прояв дії радіації високих енергій на речовину. Саме тому радіація і називається іонізуючою (іонізуючими випромінюваннями).

Іонізація виникає як у молекулах неорганічної речовини, і у біологічних системах. Для іонізації більшості елементів, що входять до складу біосубстратів (це означає для утворення однієї пари іонів) необхідно поглинання енергії в 10-12 еВ (електрон-вольт). Це так званий потенціал іонізації . Потенціал іонізації повітря дорівнює середньому 34 эВ.

Таким чином, іонізуючі випромінювання характеризуються певною енергією випромінювання, що вимірюється в еВ. Електрон-вольт (еВ) - це позасистемна одиниця енергії, яку набуває частка з елементарним електричним зарядом при переміщенні в електричному полі між двома точками з різницею потенціалів 1 вольт.

1еВ = 1,6 х 10-19 Дж = 1,6 х 10-12 ерг.

1кеВ (кілоелектрон-вольт) = 103 еВ.

1МеВ (мегаелектрон-вольт) = 106 еВ.

Знаючи енергію частинок, можна підрахувати, скільки пар іонів вони здатні утворити по дорозі пробігу. Довжина шляху - повна довжина траєкторії частинки (хоч би якою складною вона була). Так, якщо частка має енергію в 600 кеВ, то вона може утворити в повітрі близько 20000 пар іонів.

У тих випадках, коли енергії частки (фотона) недостатньо для того, щоб подолав тяжіння атомного ядра і вилетів за межі атома, (енергія випромінювань менша за потенціал іонізації) іонізація не відбувається. , придбавши надлишок енергії (так званий збуджений ), на частки секунди переходить на більш високий енергетичний рівень, а потім стрибком повертається на колишнє місце та віддає зайву енергію у вигляді кванта світіння (ультрафіолетового чи видимого). Перехід електронів із зовнішніх орбіт на внутрішні супроводжується рентгенівським випромінюванням.

Однак, роль збудження у дії радіації другорядна в порівнянні з іонізацією атомів, тому загальноприйнято назву радіації високих енергій: « іонізуюча », що підкреслює її головну властивість.

Друга назва радіації – « проникаюча » - характеризує здатність випромінювань високої енергії, насамперед, рентгенівських та
g-променів, проникати у глибину речовини, зокрема, у тіло людини. Глибина проникнення іонізуючого випромінювання залежить, з одного боку, від природи випромінювання, заряду складових його частинок і енергії, а з іншого - складу і щільності речовини, що опромінюється.

Іонізуючі випромінювання мають певну швидкість і енергію. Так, b-випромінювання та g-випромінювання поширюються зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Енергія, наприклад, a-частинок коливається в межах 4-9 МеВ.

Однією з важливих особливостей біологічної дії іонізуючої радіації є невидимість, невідчутність. У цьому полягає їх небезпека, людина ні візуально, ні органолептично неспроможна виявити вплив випромінювань. На відміну від променів оптичного діапазону і навіть радіохвиль, які викликають у певних дозах нагрівання тканин та відчуття тепла, іонізуючі випромінювання навіть у смертельних дозах нашими органами почуттів не фіксується. Щоправда, у космонавтів спостерігалися непрямі прояви дії іонізуючої радіації – відчуття спалахів при закритих очах – за рахунок масивної іонізації у сітківці ока. Таким чином, іонізація і збудження - основні процеси, в яких витрачається енергія випромінювань, що поглинається в об'єкті, що опромінюється.

Іони, що виникли, зникають у процесі рекомбінації, це означає возз'єднання позитивних і негативних іонів, в якому утворюються нейтральні атоми. Як правило, процес супроводжується утворенням атомів, що збуджуються.

Реакції за участю іонів та збуджених атомів мають надзвичайно важливе значення. Вони є основою багатьох хімічних процесів, зокрема й біологічно важливих. З перебігом цих реакцій пов'язуються негативні результати впливу радіації на організм людини.

 

Можливо, буде корисно почитати:

• Що буде замість материнського капіталу в;
• Асорті на зиму з овочів;
• Торт "Червоний оксамит" нова версія;
• Варення з кавунових корок з лимоном;
• Чоловік вибачається До чого сниться людина, яка вибачається;
• Ліпіди високої щільності 1;
• Кафедра спеціальної педагогіки та психології Дистанційно кафедра корекційної педагогіки та спеціальної психології;
• Дослідницька діяльність учнів на уроках російської мови та літератури;