Pojem virov ionizirajočega sevanja in njihove vrste. Vrste radioaktivnega sevanja
Ionizirajoče sevanje (IR) - tokovi elementarnih delcev (elektronov, pozitronov, protonov, nevtronov) in kvantov elektromagnetne energije, katerih prehod skozi snov vodi v ionizacijo (nastajanje ionov različne polarnosti) in vzbujanje njenih atomov in molekul. ionizacija - transformacija nevtralnih atomov ali molekul v električno nabite delce - ione.IR pade na Zemljo v obliki kozmičnih žarkov, nastanejo kot posledica radioaktivnega razpada atomskih jeder (απ β-delci, γ– in rentgenski žarki), so umetno ustvarjeni pri pospeševalcih nabitih delcev. Praktično zanimive so najpogostejše vrste IR - tokovi a- in β-delcev, γ-sevanje, rentgenski žarki in nevtronski tokovi.
Alfa sevanje(a) - tok pozitivno nabitih delcev - helijeva jedra. Trenutno je znanih več kot 120 umetnih in naravnih alfa-radioaktivnih jeder, ki z oddajanjem alfa delca izgubijo 2 protona in 2 nevtrona. Hitrost delcev med razpadom je 20 tisoč km / s. V tem primeru imajo α-delci najmanjšo prodorno sposobnost, njihova dolžina poti (razdalja od vira do absorpcije) v telesu je 0,05 mm, v zraku - 8-10 cm. Ne morejo niti skozi list papirja, ampak gostota ionizacije na enoto je zelo velika (od 1 cm do deset tisoč parov), zato imajo ti delci največjo ionizacijsko sposobnost in so nevarni v telesu.
Beta sevanje(β) je tok negativno nabitih delcev. Trenutno je znanih okoli 900 beta radioaktivnih izotopov. Masa β-delcev je nekaj deset tisočkrat manjša od α-delcev, vendar imajo večjo prodorno moč. Njihova hitrost je 200-300 tisoč km / s. Dolžina toka iz vira v zraku je 1800 cm, v človeških tkivih - 2,5 cm Β-delci so v celoti zadržani s trdnimi materiali (3,5 mm aluminijasta plošča, organsko steklo); njihova ionizacijska sposobnost je 1000-krat manjša kot pri α-delcih.
Gama sevanje(γ) - elektromagnetno sevanje z valovno dolžino od 1 · 10 -7 m do 1 · 10 -14 m; se oddaja med pojemkom hitrih elektronov v snovi. Pojavi se med razpadom večine radioaktivne snovi in ima veliko prodorno moč; širi s svetlobno hitrostjo. V električnem in magnetnem polju se žarki gama ne odklonijo. To sevanje ima manjšo ionizacijsko sposobnost kot a– in β-sevanje, saj je gostota ionizacije na enoto dolžine zelo nizka.
Rentgensko sevanje lahko dobimo v posebnih rentgenskih ceveh, v elektronskih pospeševalnikih, med upočasnjevanjem hitrih elektronov v snovi in med prehodom elektronov iz zunanje elektronske lupine atoma v notranjo, ko nastajajo ioni. Rentgenski žarki imajo, tako kot γ-sevanje, nizko ionizacijsko sposobnost, vendar veliko globino penetracije.
nevtroni - elementarnih delcev atomskega jedra, je njihova masa 4-krat manjša od mase α-delcev. Njihova življenjska doba je približno 16 minut. Nevtroni nimajo električnega naboja. Dolžina poti počasnih nevtronov v zraku je približno 15 m, v biološkem okolju - 3 cm; za hitre nevtrone - 120 m oziroma 10 cm, slednji imajo visoko prodorno moč in predstavljajo največjo nevarnost.
Obstajata dve vrsti ionizirajočega sevanja:
korpuskularno, sestavljeno iz delcev z maso mirovanja, ki ni nič (α-, β- in nevtronsko sevanje);
Elektromagnetno (γ– in rentgensko sevanje) - z zelo kratko valovno dolžino.
Za oceno vpliva ionizirajočega sevanja na katere koli snovi in žive organizme se uporabljajo posebne vrednosti - doza sevanja. Glavna značilnost interakcije ionizirajočega sevanja in okolja je ionizacijski učinek. V začetno obdobje Najpogosteje so se morali ukvarjati z razvojem dozimetrije sevanja rentgenširi po zraku. Zato je bila stopnja ionizacije zraka rentgenskih cevi ali aparatov uporabljena kot kvantitativno merilo sevalnega polja. Kvantitativno merilo, ki temelji na količini ionizacije suhega zraka pri normalnem zračni tlak, ki ga je precej enostavno izmeriti, se imenuje izpostavljeni odmerek.
Odmerek izpostavljenosti določa ionizacijsko sposobnost rentgenskih in γ-žarkov ter izraža energijo sevanja, pretvorjeno v kinetično energijo nabitih delcev na enoto mase atmosferski zrak... Doza izpostavljenosti je razmerje med skupnim nabojem vseh ionov istega predznaka v osnovnem volumnu zraka in maso zraka v tem volumnu. V sistemu SI je enota za merjenje doze izpostavljenosti obesek, deljen s kilogramom (C / kg). Nesistemska enota - rentgen (R). 1 C / kg = 3880 R. S širitvijo obsega znanih vrst ionizirajočega sevanja in področij njegove uporabe se je izkazalo, da merilo učinka ionizirajočega sevanja na snov ni mogoče enostavno določiti zaradi na kompleksnost in raznolikost procesov, ki se v tem primeru pojavljajo. Najpomembnejši med njimi, ki povzroča fizikalno-kemijske spremembe v obsevani snovi in vodi do določenega sevalnega učinka, je absorpcija energije ionizirajočega sevanja s strani snovi. Kot rezultat tega je nastal koncept absorbirane doze.
Absorbirani odmerek prikazuje, kolikšna količina energije sevanja se absorbira na enoto mase katere koli obsevane snovi, in je določena z razmerjem med absorbirano energijo ionizirajočega sevanja in maso snovi. Grey (Gy) se vzame kot merska enota absorbirane doze v sistemu SI. 1 Gy je doza, pri kateri se 1 J energije ionizirajočega sevanja prenese na maso 1 kg.Nesistemska enota absorbirane doze je rad. 1 gr = 100 vesel. Študija posameznih posledic obsevanja živih tkiv je pokazala, da pri enakih absorbiranih dozah različne vrste sevanja povzročajo različne biološke učinke na telo. To je posledica dejstva, da težji delec (na primer proton) proizvede več ionov na enoto poti v tkivu kot lahek (na primer elektron). Pri enaki absorbirani dozi, bolj gosta je ionizacija, ki jo ustvari sevanje, večji je radiobiološki destruktivni učinek. Da bi upoštevali ta učinek, je bil uveden koncept enakovrednega odmerka.
Ekvivalentni odmerek se izračuna tako, da se vrednost absorbirane doze pomnoži s posebnim koeficientom – koeficientom relativne biološke učinkovitosti (RBE) ali koeficientom kakovosti. Vrednosti koeficienta za različne vrste sevanja so podane v tabeli. 7.
Tabela 7
Koeficient relativne biološke učinkovitosti za različne vrste sevanja
Enota SI ekvivalentne doze je sivert (Sv). Vrednost 1 Sv je enaka ekvivalentni dozi katere koli vrste sevanja, ki se absorbira v 1 kg biološkega tkiva in ustvarja enak biološki učinek kot absorbirana doza 1 Gy fotonskega sevanja. Nesistemska merska enota ekvivalentne doze je rem (biološki ekvivalent rad). 1 Sv = 100 rem. Nekateri človeški organi in tkiva so bolj občutljivi na učinke sevanja kot drugi: pri enakem enakovrednem odmerku je na primer bolj verjeten pojav raka v pljučih kot v ščitnici, še posebej nevarno je obsevanje spolnih žlez, ker nevarnosti genetskih poškodb. Zato je treba doze sevanja različnih organov in tkiv upoštevati z različnim koeficientom, ki se imenuje koeficient tveganja sevanja. Če pomnožimo vrednost ekvivalentne doze z ustreznim faktorjem tveganja sevanja in seštejemo po vseh tkivih in organih, dobimo učinkovit odmerek, odraža celoten učinek na telo. Tehtani koeficienti se določijo empirično in izračunajo tako, da je njihova vsota za celoten organizem ena. Merske enote za efektivni odmerek so enake kot za ekvivalentno dozo. Meri se tudi v sivertu ali rem.
51. Ionizirajoče sevanje. Vrste ionizirajočega sevanja, glavne značilnosti.
AI je razdeljen na 2 vrsti:
Korpuskularno sevanje
- 𝛼-sevanje je tok helijevih jeder, ki jih oddaja snov med radioaktivnim razpadom ali jedrskimi reakcijami;
- 𝛽-sevanje - tok elektronov ali pozitronov, ki nastane zaradi radioaktivnega razpada;
Nevtronsko sevanje (Pri elastičnih interakcijah pride do običajne ionizacije snovi. Pri neelastičnih interakcijah nastane sekundarno sevanje, ki je lahko sestavljeno tako iz nabitih delcev kot kvantov).
2. Elektromagnetno sevanje
- 𝛾-sevanje je elektromagnetno (fotonsko) sevanje, ki se oddaja med jedrskimi transformacijami ali interakcijami delcev;
Rentgensko sevanje - se pojavlja v okolju, ki obdaja vir γ-sevanja, v rentgenskih ceveh.
Značilnosti AI: energija (MeV); hitrost (km / s); kilometrina (v zraku, v živem tkivu); ionizirajoča zmogljivost (ionski pari na 1 cm poti v zraku).
Najnižja ionizirna sposobnost α-sevanja.
Nabiti delci povzročijo neposredno močno ionizacijo.
Aktivnost (A) radioaktivne snovi je število spontanih jedrskih transformacij (dN) v tej snovi v kratkem časovnem obdobju (dt):
1 Bq (Becquerel) je enak eni jedrski transformaciji na sekundo.
52. Ionizirajoče sevanje. Odmerki ionizirajočega sevanja in njihove enote.
Ionizirajoče sevanje (IR) je sevanje, katerega interakcija z okoljem vodi do nastanka nabojev nasprotnih predznakov. Ionizirajoče sevanje nastane med radioaktivnim razpadom, jedrskimi transformacijami, pa tudi med interakcijo nabitih delcev, nevtronov, fotonskega (elektromagnetnega) sevanja s snovjo.
Odmerek sevanja- količino, uporabljeno za oceno učinkov ionizirajočega sevanja.
Odmerek izpostavljenosti(označuje vir sevanja z ionizacijskim učinkom):
Doza izpostavljenosti na delovnem mestu pri delu z radioaktivnimi snovmi:
kjer je A aktivnost vira [mCi], K gama konstanta izotopa [Pcm2 / (chmCi)], t čas izpostavljenosti, r razdalja od vira do delovnega mesta [cm].
Hitrost odmerka(intenzivnost sevanja) - povečanje ustrezne doze pod vplivom tega sevanja na enoto. čas.
Hitrost odmerka izpostavljenosti [rh -1].
Absorbirani odmerek prikazuje količino energije AI, ki jo absorbirajo enote. masa obsevane snovi:
D absorbira. = D izp. K 1
kjer je K 1 koeficient, ki upošteva vrsto obsevane snovi
Absorbiraj. odmerek, Grey, [J / kg] = 1 Grey
Ekvivalentni odmerek označuje kronično obsevanje z sevanjem poljubne sestave
N = D Q [Sv] 1 Sv = 100 rem.
Q je brezdimenzionalni utežni faktor za dano vrsto sevanja. Za rentgenske žarke in -sevanje Q = 1, za alfa-, beta-delce in nevtrone Q = 20.
Učinkovit ekvivalentni odmerek har-et občutljivost razč. organov in tkiv na sevanje.
Obsevanje neživih predmetov - Absorbiraj. odmerek
Obsevanje živih predmetov - Ekviv. odmerek
53. Učinek ionizirajočega sevanja(AI) na telesu. Zunanja in notranja izpostavljenost.
Biološki učinek AI temelji na ionizaciji živega tkiva, kar vodi do pretrganja molekularnih vezi in spremembe kemične strukture različnih spojin, kar vodi v spremembo DNK celic in njihovo kasnejšo smrt.
Kršitev vitalnih procesov telesa se izraža v takih motnjah, kot so
zaviranje funkcij hematopoetskih organov,
Motnje normalnega strjevanja krvi in povečana krhkost krvnih žil,
Motnje gastrointestinalnega trakta,
Zmanjšana odpornost proti okužbam,
Izčrpanost telesa.
Zunanje obsevanje se pojavi, ko se vir sevanja nahaja zunaj človeškega telesa in ne more priti noter.
Notranje obsevanje izvor ko je vir AI znotraj osebe; medtem ko int. Obsevanje je nevarno tudi zaradi bližine vira sevanja organom in tkivom.
Učinki praga (H> 0,1 Sv / leto) so odvisne od doze ionizirajočega sevanja, pojavljajo se pri odmerkih sevanja skozi vse življenje
Radiacijska bolezen - To je bolezen, za katero so značilni simptomi, ki nastanejo zaradi izpostavljenosti AI, kot so zmanjšanje hematopoetske zmogljivosti, motnje v prebavilih in zmanjšanje imunosti.
Stopnja sevalne bolezni je odvisna od doze sevanja. Najhujša je 4. stopnja, ki se pojavi pri izpostavljenosti AI z odmerkom več kot 10 Grey. Kronične sevalne poškodbe so običajno posledica notranjega sevanja.
Nepražni (stahastični) učinki se pojavijo pri odmerkih H<0,1 Зв/год, вероятность возникновения которых не зависит от дозы излучения.
Stahastični ef-tam vključuje:
Somatske spremembe
Imunske spremembe
Genetske spremembe
Načelo racioniranja - tj. ne presegajo dovoljenih meja posameznika. Odmerki sevanja iz vseh virov AI.
Načelo utemeljitve - tj. prepoved vseh vrst dejavnosti za uporabo virov AI, pri katerih koristi, pridobljene za ljudi in družbo, ne presegajo tveganja morebitne škode, povzročene poleg naravnega sevanja. dejstvo.
Načelo optimizacije - ohranjanje na najnižji možni in dosegljivi ravni ob upoštevanju ekonomsko. in socialno dejavniki posameznika. doze sevanja in število izpostavljenih oseb ob uporabi IR vira.
SanPiN 2.6.1.2523-09 "Standardi sevalne varnosti".
V skladu s tem dokumentom se dodelijo 3 grami. osebe:
skupina A - to so osebe, nepos. delo z umetnimi viri AI
gr .B - to so osebe, storitve dela mačke nah-sya v neposr. vetrič iz vira AI, vendar aktiven. teh oseb ni povezan z virom.
gr .V - to je ostalo prebivalstvo, vklj. oseb gr. A in B zunaj svojih proizvodnih dejavnosti.
Nastavljena glavna meja odmerka. učinkovit odmerek:
Za osebe skupine A: 20mSv na leto v sredo. sledi. 5 let, vendar ne več kot 50 mSv v letu.
Za osebe skupine B: 1mSv na leto v sredo. sledi. 5 let, vendar ne več kot 5 mSv v letu.
Za osebe skupine B: ne sme presegati ¼ vrednosti za skupino osebja A.
V primeru izrednega dogodka zaradi sevalne nesreče pride do t.i. največja povečana izpostavljenost, kat. je dovoljeno le v primerih, ko ni mogoče sprejeti ukrepov za izključitev škode za telo.
Uporaba takšnih odmerkov je lahko. upravičeno le z reševanjem življenj in preprečevanjem nesreč, samo za moške nad 30 let s prostovoljnim pisnim dogovorom.
M / d AI zaščita:
Zaščita količine
Časovna zaščita
Dist-em zaščita
Zoniranje
Daljinec
Zaščita
Za zaščito predγ - sevanje: kovinski zasloni z visoko atomsko maso (W, Fe), pa tudi iz betona, litega železa.
Za zaščito pred β-sevanjem: uporabljajo se materiali z nizko atomsko maso (aluminij, pleksi steklo).
Za zaščito pred α-sevanjem: uporabite kovine, ki vsebujejo H2 (voda, parafin itd.)
Debelina zaslona K = Ro / Pdop, Ro - moč. doza, merjena na rad. lokacija; Pdop je največji dovoljeni odmerek.
Zoniranje - razdelitev ozemlja na 3 cone: 1) zavetje; 2) predmeti in prostori, v katerih se nahajajo ljudje; 3) cona DC. bivanje ljudi.
Dozimetrični nadzor na podlagi uporabe sledi. Metode: 1. Ionizacija 2. Fonografska 3. Kemijska 4. Kalorimetrična 5. Scintilacija.
Osnovne naprave , ki se uporablja za dozimetrično nadzor:
Rentgenski merilnik (za merjenje moči doze izpostavljenosti)
Radiometer (za merjenje gostote pretoka AI)
Posameznik. dozimetri (za merjenje izpostavljenosti ali absorbirane doze).
Ionizirajoče sevanje je kombinacija različnih vrst mikrodelcev in fizikalnih polj, ki imajo sposobnost ionizirati snov, torej v njej tvoriti električno nabite delce – ione. Obstaja več vrst ionizirajočega sevanja: alfa, beta, gama sevanje, pa tudi nevtronsko sevanje.
Alfa sevanje
Pri tvorbi pozitivno nabitih alfa delcev sodelujeta 2 protona in 2 nevtrona, ki sta del helijevih jeder. Alfa delci nastanejo med razpadom atomskega jedra in imajo lahko začetno kinetično energijo od 1,8 do 15 MeV. Značilnosti alfa sevanja so visoka ionizirajoča in nizka prodorna moč. Ko se alfa delci zelo hitro premikajo, se njihova energija izgubi, kar vodi v dejstvo, da ni dovolj niti za premagovanje tankih plastičnih površin. Na splošno zunanja izpostavljenost alfa delcem, če ne upoštevamo visokoenergetskih alfa delcev, pridobljenih s pomočjo pospeševalnika, človeku ne škodi, je pa lahko prodiranje delcev v telo nevarno za zdravje, saj imajo alfa radionuklidi dolgo razpolovno dobo in močno ionizacijo. Če jih zaužijemo, so alfa delci pogosto lahko celo nevarnejši od beta in gama sevanja.
Beta sevanje
Nabiti beta delci, katerih hitrost je blizu svetlobni hitrosti, nastanejo kot posledica beta razpada. Beta žarki imajo večjo prodorno moč kot alfa žarki – lahko povzročijo kemične reakcije, luminiscenco, ionizirajo pline in vplivajo na fotografske plošče. Za zaščito pred pretokom nabitih beta delcev (z energijo ne več kot 1 MeV) bo dovolj, da uporabite navadno aluminijasto ploščo debeline 3-5 mm.
Fotonsko sevanje: gama sevanje in rentgenski žarki
Fotonsko sevanje vključuje dve vrsti sevanja: rentgenske žarke (lahko zavorne in karakteristične) in gama sevanje.
Najpogostejša vrsta fotonskega sevanja je zelo visoka energija pri delci gama ultra kratke valovne dolžine, ki so tok visokoenergijskih, nenabitih fotonov. Za razliko od alfa in beta žarkov se gama delci ne odbijajo od magnetnih in električnih polj in imajo bistveno večjo prodorno moč. V določenih količinah in za določeno trajanje izpostavljenosti gama sevanje lahko povzroči sevalno bolezen in povzroči nastanek različnih rakavih obolenj. Le tako težki kemični elementi, kot so na primer svinec, osiromašeni uran in volfram, lahko preprečijo širjenje toka gama delcev.
Nevtronsko sevanje
Vir nevtronskega sevanja so lahko jedrske eksplozije, jedrski reaktorji, laboratorijske in industrijske naprave. Sami nevtroni so električno nevtralni, nestabilni (razpolovna doba prostega nevtrona je približno 10 minut) delci, ki jih zaradi dejstva, da nimajo naboja, odlikuje visoka prodorna sposobnost s šibko stopnjo interakcije z zadeva. Nevtronsko sevanje je zelo nevarno, zato se za zaščito pred njim uporabljajo številni posebni materiali, ki vsebujejo večinoma vodik. Najboljše od vsega je, da nevtronsko sevanje absorbira navadna voda, polietilen, parafin in tudi raztopine hidroksidov težkih kovin.
Kako ionizirajoče sevanje vpliva na snovi?
Vse vrste ionizirajočega sevanja v takšni ali drugačni meri vplivajo na različne snovi, najbolj pa je izraženo pri gama delcih in nevtronih. Torej lahko s podaljšano izpostavljenostjo bistveno spremenijo lastnosti različnih materialov, spremenijo kemično sestavo snovi, ionizirajo dielektrike in uničujoče vplivajo na biološka tkiva. Naravno sevanje ozadja človeku ne bo prineslo posebne škode, vendar je treba pri ravnanju z umetnimi viri ionizirajočega sevanja biti zelo previdni in sprejeti vse potrebne ukrepe za zmanjšanje stopnje izpostavljenosti telesa sevanju.
Ionizirajoče sevanje se nanaša na takšne vrste sevalne energije, ki, ko pridejo v določena okolja ali prodrejo skozi njih, v njih povzročijo ionizacijo. Takšne lastnosti imajo radioaktivno sevanje, visokoenergijsko sevanje, rentgenski žarki itd.
Široka uporaba atomske energije v miroljubne namene, različnih pospeševalnikov in rentgenskih aparatov za različne namene je privedla do razširjenosti ionizirajočega sevanja v nacionalnem gospodarstvu in do ogromnih, vedno večjih kontingentov ljudi, ki delajo na tem področju.
Vrste ionizirajočega sevanja in njihove lastnosti
Najbolj raznolika po vrstah ionizirajočega sevanja so tako imenovana radioaktivna sevanja, ki nastanejo kot posledica spontanega radioaktivnega razpada atomskih jeder elementov s spremembo fizikalnih in kemijskih lastnosti slednjih. Elemente, ki imajo sposobnost radioaktivnega razpadanja, imenujemo radioaktivni; lahko so naravni, kot so uran, radij, torij ipd. (skupaj okoli 50 elementov), in umetni, za katere radioaktivne lastnosti pridobimo umetno (več kot 700 elementov).
Med radioaktivnim razpadom obstajajo tri glavne vrste ionizirajočega sevanja: alfa, beta in gama.
Alfa delec je pozitivno nabiti helijev ioni, ki nastanejo med razpadom jeder, praviloma težkih naravnih elementov (radija, torija itd.). Ti žarki ne prodrejo globoko v trdne ali tekoče medije, zato je za zaščito pred zunanjimi vplivi dovolj, da se zaščitite s katero koli tanko plastjo, tudi s kosom papirja.
Beta sevanje je tok elektronov, ki nastane med razpadom jeder tako naravnih kot umetnih radioaktivnih elementov. Beta sevanje ima večjo prodorno moč kot alfa žarki, zato so za zaščito pred njimi potrebni gostejši in debelejši zasloni. Nekakšen beta sevanje, ki nastane med razpadom nekaterih umetnih radioaktivnih elementov. pozitronov. Od elektronov se razlikujejo le po pozitivnem naboju, zato se, ko so izpostavljeni toku žarkov z magnetnim poljem, odklonijo v nasprotni smeri.
Gama sevanje ali energijski kvanti (fotoni) so trde elektromagnetne vibracije, ki nastanejo med razpadom jeder številnih radioaktivnih elementov. Ti žarki imajo veliko večjo prodorno moč. Zato so za zaščito pred njimi potrebne posebne naprave iz materialov, ki dobro zadržujejo žarke (svinec, beton, voda). Ionizirajoči učinek delovanja gama sevanja je predvsem posledica tako neposredne porabe lastne energije kot ionizirajočega učinka elektronov, izbitih iz obsevane snovi.
Rentgensko sevanje nastaja med delovanjem rentgenskih cevi, pa tudi zapletenih elektronskih naprav (betatroni itd.). Rentgenski žarki so po naravi zelo podobni žarkom gama in se od njih razlikujejo po izvoru in včasih tudi po valovni dolžini: rentgenski žarki imajo običajno daljšo valovno dolžino in nižje frekvence kot žarki gama. Ionizacija zaradi izpostavljenosti rentgenskim žarkom nastane v veliki meri zaradi elektronov, ki jih izločijo, in le malo zaradi neposredne porabe lastne energije. Ti žarki (predvsem trdi) imajo tudi znatno prodorno moč.
Nevtronsko sevanje je tok nevtralnih, torej nenabitih delcev nevtronov (n), ki so sestavni del vseh jeder, razen atoma vodika. Nimajo nabojev, zato sami nimajo ionizirajočega učinka, vendar se zaradi interakcije nevtronov z jedri obsevanih snovi pojavi zelo pomemben ionizirajoči učinek. Snovi, ki jih obsevajo nevtroni, lahko pridobijo radioaktivne lastnosti, torej prejmejo tako imenovano inducirano radioaktivnost. Nevtronsko sevanje nastaja pri delovanju pospeševalnikov delcev, jedrskih reaktorjev ipd. Največjo prodorno sposobnost ima nevtronsko sevanje. Nevtrone zadržujejo snovi, ki vsebujejo vodik v svoji molekuli (voda, parafin itd.).
Vse vrste ionizirajočega sevanja se med seboj razlikujejo po različnih nabojih, masi in energiji. Obstajajo tudi razlike znotraj vsake vrste ionizirajočega sevanja, ki povzročajo večjo ali manjšo prodorno in ionizirajočo sposobnost ter njihove druge značilnosti. Intenzivnost vseh vrst radioaktivnega obsevanja je, tako kot pri drugih vrstah sevalne energije, obratno sorazmerna s kvadratom razdalje od vira sevanja, to pomeni, ko se razdalja podvoji ali potroji, se intenzivnost obsevanja zmanjša za 4 in 9 krat oz.
Radioaktivni elementi so lahko prisotni v obliki trdnih snovi, tekočin in plinov, zato imajo poleg svojih specifičnih sevalnih lastnosti tudi ustrezne lastnosti teh treh stanj; lahko tvorijo aerosole, hlape, se širijo po zraku, kontaminirajo okoliške površine, vključno z opremo, kombinezoni, kožo delavcev itd., prodrejo v prebavni trakt in dihala.
Radioaktivno (ali ionizirajoče) sevanje je energija, ki jo atomi sproščajo v obliki delcev ali valov elektromagnetne narave. Človek je takšnemu vplivu izpostavljen tako iz naravnih kot tudi iz antropogenih virov.
Koristne lastnosti sevanja so omogočile njegovo uspešno uporabo v industriji, medicini, znanstvenih poskusih in raziskavah, kmetijstvu in drugih področjih. Vendar se je s širjenjem uporabe tega pojava pojavila grožnja za zdravje ljudi. Majhen odmerek radioaktivnega sevanja lahko poveča tveganje za nastanek resnih bolezni.
Razlika med sevanjem in radioaktivnostjo
Sevanje v širšem pomenu pomeni sevanje, torej širjenje energije v obliki valov ali delcev. Radioaktivno sevanje je razdeljeno na tri vrste:
- alfa sevanje - tok jeder helija-4;
- beta sevanje - pretok elektronov;
- gama sevanje je tok visokoenergetskih fotonov.
Karakterizacija radioaktivnih emisij temelji na njihovi energiji, lastnostih prenosa in vrsti oddanih delcev.
Alfa sevanje, ki je tok pozitivno nabitih delcev, se lahko ujame z zrakom ali oblačili. Ta vrsta praktično ne prodre v kožo, ko pa vstopi v telo, na primer skozi ureznine, je zelo nevarna in škodljivo vpliva na notranje organe.
Beta sevanje ima več energije - elektroni se premikajo z veliko hitrostjo, njihova velikost pa je majhna. Zato ta vrsta sevanja skozi tanka oblačila in kožo prodre globoko v tkiva. Beta sevanje lahko ščitimo z nekaj milimetri aluminija ali debelo leseno ploščo.
Gama sevanje je visokoenergijsko sevanje elektromagnetne narave, ki ima močno prodorno moč. Za zaščito pred njo morate uporabiti debelo plast betona ali ploščo težkih kovin, kot sta platina in svinec.
Pojav radioaktivnosti je bil odkrit leta 1896. Odkritje je naredil francoski fizik Becquerel. Radioaktivnost je sposobnost predmetov, spojin, elementov, da oddajajo ionizirajoče študije, to je sevanje. Razlog za pojav je v nestabilnosti atomskega jedra, ki med razpadom sprošča energijo. Obstajajo tri vrste radioaktivnosti:
- naravno - značilno za težke elemente, katerih redna številka je več kot 82;
- umetno - sprožijo se posebej z jedrskimi reakcijami;
- usmerjeno - značilno za predmete, ki sami postanejo vir sevanja, če so močno obsevani.
Radioaktivni elementi se imenujejo radionuklidi. Za vsakega od njih je značilno:
- polovično življenje;
- vrsta oddanega sevanja;
- energija sevanja;
- in druge lastnosti.
Viri sevanja
Človeško telo je redno izpostavljeno radioaktivnemu sevanju. Kozmični žarki predstavljajo približno 80 % letno prejetega zneska. Zrak, voda in tla vsebujejo 60 radioaktivnih elementov, ki so viri naravnega sevanja. Glavni naravni vir sevanja je inertni plin radon, ki se sprošča iz tal in kamnin. Radionuklidi vstopajo v človeško telo tudi s hrano. Nekaj ionizirajočega sevanja, ki so mu izpostavljeni ljudje, prihaja iz antropogenih virov, od generatorjev jedrske energije in jedrskih reaktorjev do sevanja, ki se uporablja za zdravljenje in diagnosticiranje. Danes so pogosti umetni viri sevanja:
- medicinska oprema (glavni antropogeni vir sevanja);
- radiokemična industrija (rudarstvo, obogatitev jedrskega goriva, predelava jedrskih odpadkov in njihova predelava);
- radionuklidi, ki se uporabljajo v kmetijstvu, lahki industriji;
- nesreče v radiokemičnih obratih, jedrske eksplozije, izpusti sevanja
- Gradbeni materiali.
Izpostavljenost sevanju je glede na način prodiranja v telo razdeljena na dve vrsti: notranja in zunanja. Slednje je značilno za radionuklide (aerosol, prah), razpršene v zrak. Pridejo v stik s kožo ali oblačili. V tem primeru lahko vire sevanja odstranimo tako, da jih izperemo. Zunanje sevanje povzroča opekline na sluznicah in koži. Pri notranjem tipu radionuklid vstopi v krvni obtok, na primer z injekcijo v veno ali skozi rane, in se odstrani z izločanjem ali terapijo. Takšno sevanje izzove maligne tumorje.
Radioaktivno ozadje je močno odvisno od geografske lokacije - v nekaterih regijah je lahko raven sevanja stokrat višja od povprečja.
Učinek sevanja na zdravje ljudi
Radioaktivno sevanje zaradi svojega ionizirajočega učinka vodi v nastanek prostih radikalov v človeškem telesu – kemično aktivnih agresivnih molekul, ki povzročajo poškodbe celic in njihovo smrt.
Nanje so še posebej občutljive celice gastrointestinalnega trakta, reproduktivnega in hematopoetskega sistema. Radioaktivno obsevanje moti njihovo delo in povzroča slabost, bruhanje, motnje blata in zvišano telesno temperaturo. Z delovanjem na očesna tkiva lahko povzroči sevalno katarakto. Posledice ionizirajočega sevanja vključujejo tudi poškodbe, kot so vaskularna skleroza, oslabitev imunosti in kršitev genetskega aparata.
Sistem prenosa dednih podatkov ima dobro organizacijo. Prosti radikali in njihovi derivati so sposobni porušiti strukturo DNK - nosilca genetskih informacij. To vodi do nastanka mutacij, ki vplivajo na zdravje naslednjih generacij.
Naravo učinka radioaktivnega sevanja na telo določajo številni dejavniki:
- vrsta sevanja;
- intenzivnost sevanja;
- individualne značilnosti organizma.
Rezultati izpostavljenosti sevanju se morda ne bodo pojavili takoj. Včasih postanejo njegove posledice opazne po daljšem času. Poleg tega je velik enkratni odmerek sevanja bolj nevaren kot dolgotrajna izpostavljenost majhnim odmerkom.
Absorbirano količino sevanja je značilna količina, imenovana Sievert (Sv).
- Normalno sevanje ozadja ne presega 0,2 mSv / h, kar ustreza 20 mikrorentgenom na uro. Ko je zob rentgen, oseba prejme 0,1 mSv.
- Enkratni smrtonosni odmerek je 6-7 Sv.
Uporaba ionizirajočega sevanja
Radioaktivno sevanje se pogosto uporablja v tehnologiji, medicini, znanosti, vojaški in jedrski industriji ter drugih sferah človeške dejavnosti. Pojav je osnova takšnih naprav, kot so detektorji dima, generatorji električne energije, alarmi za zaledenitev in ionizatorji zraka.
V medicini se radioaktivno sevanje uporablja pri radioterapiji za zdravljenje raka. Ionizirajoče sevanje je omogočilo ustvarjanje radiofarmacevtskih izdelkov. Z njihovo pomočjo se izvajajo diagnostični pregledi. Na podlagi ionizirajočega sevanja so urejene naprave za analizo sestave spojin, sterilizacijo.
Odkritje radioaktivnega sevanja je bilo brez pretiravanja revolucionarno – uporaba tega pojava je človeštvo pripeljala na novo raven razvoja. Vendar je to povzročilo tudi nevarnost za okolje in zdravje ljudi. V zvezi s tem je ohranjanje sevalne varnosti pomembna naloga našega časa.