"إن موقف الناس تجاه خطر معين يتحدد بمدى معرفتهم به."
هذه المادة عبارة عن إجابة عامة على العديد من الأسئلة التي يطرحها مستخدمو أجهزة كشف وقياس الإشعاع في الظروف المنزلية.
سيساعدك الحد الأدنى من استخدام مصطلحات محددة في الفيزياء النووية عند تقديم المادة على التنقل بحرية في هذا الأمر مشكلة بيئية، دون الاستسلام لرهاب الإشعاع، ولكن أيضًا دون الرضا المفرط.
خطر الإشعاع، الحقيقي والخيالي
"أحد العناصر المشعة الطبيعية الأولى التي تم اكتشافها كان يسمى الراديوم."
- مترجمة من اللاتينية - ينبعث منها أشعة، تشع."
يتعرض كل شخص في البيئة لظواهر مختلفة تؤثر عليه. وتشمل الحرارة والبرودة والعواصف المغناطيسية والعادية والأمطار الغزيرة وتساقط الثلوج بغزارة والرياح القوية والأصوات والانفجارات وما إلى ذلك.
بفضل وجود الأعضاء الحسية المخصصة له بطبيعته، يمكنه الاستجابة بسرعة لهذه الظواهر بمساعدة، على سبيل المثال، مظلة الشمس، والملابس، والمأوى، والأدوية، والشاشات، والملاجئ، وما إلى ذلك.
ومع ذلك، هناك ظاهرة في الطبيعة لا يمكن لأي شخص، بسبب عدم وجود الحواس اللازمة، أن يتفاعل على الفور - وهذا هو النشاط الإشعاعي. النشاط الإشعاعي ليس ظاهرة جديدة؛ النشاط الإشعاعي والإشعاع المصاحب له (ما يسمى بالتأين) كان موجودًا دائمًا في الكون. المواد المشعة هي جزء من الأرض وحتى البشر مشعون قليلاً، لأن... موجودة بكميات صغيرة في أي نسيج حي المواد المشعة.
الخاصية الأكثر إزعاجًا للإشعاع المشع (المؤين) هي تأثيره على أنسجة الكائن الحي، لذلك هناك حاجة إلى أدوات قياس مناسبة من شأنها أن توفر المعلومات التشغيليةلاتخاذ القرارات المفيدة قبل مرور وقت طويل وظهور عواقب غير مرغوب فيها أو حتى كارثية، ولن يبدأ الإنسان بالشعور بأثرها فوراً، بل بعد مرور بعض الوقت. ولذلك، يجب الحصول على معلومات حول وجود الإشعاع وقوته في أقرب وقت ممكن.
ومع ذلك، ما يكفي من الألغاز. دعونا نتحدث عن ماهية الإشعاع والإشعاع المؤين (أي المشع).
الإشعاع المؤين
أي وسط يتكون من جزيئات صغيرة محايدة - الذراتوالتي تتكون من نوى موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة تحيط بها. تشبه كل ذرة نظامًا شمسيًا مصغرًا: تتحرك "الكواكب" في مدار حول نواة صغيرة - الإلكترونات.
النواة الذريةيتكون من عدة جسيمات أولية - البروتونات والنيوترونات، متماسكة معًا بواسطة القوى النووية.
البروتوناتجسيمات لها شحنة موجبة تساوي القيمة المطلقة لشحنة الإلكترونات.
النيوتروناتجسيمات محايدة بدون شحنة. عدد الإلكترونات في الذرة يساوي بالضبط عدد البروتونات في النواة، لذلك تكون كل ذرة محايدة بشكل عام. تبلغ كتلة البروتون حوالي 2000 مرة كتلة الإلكترون.
يمكن أن يختلف عدد الجسيمات المحايدة (النيوترونات) الموجودة في النواة إذا كان عدد البروتونات هو نفسه. مثل هذه الذرات، التي تحتوي على نوى لها نفس عدد البروتونات ولكنها تختلف في عدد النيوترونات، هي أنواع مختلفة من نفس العنصر الكيميائي، تسمى "نظائر" ذلك العنصر. لتمييزها عن بعضها البعض، يتم تعيين رقم لرمز العنصر يساوي مجموع جميع الجزيئات الموجودة في نواة نظير معين. إذن، يحتوي اليورانيوم-238 على 92 بروتونًا و146 نيوترونًا؛ يحتوي اليورانيوم 235 أيضًا على 92 بروتونًا، و143 نيوترونًا. جميع نظائر العنصر الكيميائي تشكل مجموعة من "النويدات". بعض النويدات مستقرة، أي. ولا تخضع لأي تحولات، في حين أن الجسيمات الأخرى التي تنبعث منها تكون غير مستقرة وتتحول إلى نويدات أخرى. كمثال، لنأخذ ذرة اليورانيوم - 238. من وقت لآخر، تنفجر منها مجموعة مدمجة من أربعة جسيمات: بروتونان ونيوترونان - "جسيم ألفا (ألفا)". وهكذا يتحول اليورانيوم 238 إلى عنصر تحتوي نواته على 90 بروتونًا و 144 نيوترونًا - الثوريوم 234. لكن الثوريوم-234 هو أيضًا غير مستقر: حيث يتحول أحد نيوتروناته إلى بروتون، ويتحول الثوريوم-234 إلى عنصر يحتوي على 91 بروتونًا و143 نيوترونًا في نواته. ويؤثر هذا التحول أيضًا على الإلكترونات (بيتا) التي تتحرك في مداراتها: فيصبح أحدها، كما كان، زائدًا، دون زوج (بروتون)، فيترك الذرة. تنتهي سلسلة التحولات العديدة المصحوبة بإشعاع ألفا أو بيتا بنويدة رصاص مستقرة. بالطبع، هناك العديد من سلاسل التحولات التلقائية (الاضمحلال) للنويدات المختلفة. عمر النصف هو الفترة الزمنية التي ينخفض خلالها العدد الأولي للنوى المشعة في المتوسط بمقدار النصف.
مع كل عملية اضمحلال، يتم إطلاق الطاقة، والتي تنتقل في شكل إشعاع. في كثير من الأحيان تجد النويدة غير المستقرة نفسها في حالة مثارة، ولا يؤدي انبعاث الجسيم إلى إزالة الإثارة بالكامل؛ ثم ينبعث منها جزء من الطاقة على شكل إشعاع جاما (جاما الكم). كما هو الحال مع الأشعة السينية (التي تختلف عن أشعة جاما فقط في التردد)، لا تنبعث أي جسيمات. تسمى عملية التحلل التلقائي الكاملة للنويدة غير المستقرة بالتحلل الإشعاعي، وتسمى النويدة نفسها بالنويدة المشعة.
يصاحب الأنواع المختلفة من الإشعاع إطلاق كميات مختلفة من الطاقة ولها قوى اختراق مختلفة؛ ولذلك فإن لها تأثيرات مختلفة على أنسجة الكائن الحي. يتم حظر إشعاع ألفا، على سبيل المثال، بواسطة قطعة من الورق، وهو غير قادر عمليا على اختراق الطبقة الخارجية من الجلد. ولذلك، لا يشكل خطراً إلا إذا دخلت المواد المشعة التي تنبعث منها جسيمات ألفا إلى الجسم عن طريق جرح مفتوح، أو مع الطعام أو الماء، أو مع استنشاق الهواء أو البخار، على سبيل المثال، في الحمام؛ ثم يصبحون خطيرين للغاية. يتمتع جسيم بيتا بقدرة اختراق أكبر: فهو يخترق أنسجة الجسم إلى عمق يتراوح بين سنتيمتر واحد إلى سنتيمترين أو أكثر، حسب كمية الطاقة. إن قوة الاختراق لأشعة جاما، التي تنتقل بسرعة الضوء، عالية جدًا: لا يمكن إيقافها إلا بواسطة رصاص سميك أو لوح خرساني. ويتميز الإشعاع المؤين بعدد من الأمور القابلة للقياس الكميات الفيزيائية. وينبغي أن تشمل هذه كميات الطاقة. وقد يبدو للوهلة الأولى أنها كافية لتسجيل وتقييم تأثير الإشعاعات المؤينة على الكائنات الحية والإنسان. ومع ذلك، فإن قيم الطاقة هذه لا تعكس التأثيرات الفسيولوجية للإشعاعات المؤينة على جسم الإنسان والأنسجة الحية الأخرى، فهي ذاتية ومختلفة باختلاف الأشخاص. ولذلك، يتم استخدام القيم المتوسطة.
يمكن أن تكون مصادر الإشعاع طبيعية، وموجودة في الطبيعة، ومستقلة عن البشر.
لقد ثبت أنه من بين جميع المصادر الطبيعية للإشعاع، فإن الخطر الأكبر هو غاز الرادون، وهو غاز ثقيل عديم الطعم والرائحة وفي نفس الوقت غير مرئي؛ مع منتجاتها الفرعية.
يتم إطلاق الرادون من قشرة الأرضفي كل مكان، لكن تركيزه في الهواء الخارجي يختلف بشكل كبير باختلاف النقاط الكرة الأرضية. من المفارقة أنه قد يبدو للوهلة الأولى أن الشخص يتلقى الإشعاع الرئيسي من غاز الرادون أثناء وجوده في غرفة مغلقة عديمة التهوية. ويتركز الرادون في الهواء الداخلي فقط عندما يتم عزله بشكل كافٍ البيئة الخارجية. يتراكم غاز الرادون في الداخل من خلال الأساس والأرضية من التربة، أو بشكل أقل شيوعًا، من خلال إطلاقه من مواد البناء. إن إغلاق الغرف لغرض العزل يزيد الأمر سوءًا، لأن هذا يزيد من صعوبة خروج الغاز المشع من الغرفة. مشكلة الرادون مهمة بشكل خاص بالنسبة للمباني منخفضة الارتفاع ذات الغرف المغلقة بعناية (للاحتفاظ بالحرارة) واستخدام الألومينا كمادة مضافة لمواد البناء (ما يسمى "المشكلة السويدية"). مواد البناء الأكثر شيوعًا - الخشب والطوب والخرسانة - تنبعث منها كمية قليلة نسبيًا من غاز الرادون. الجرانيت والخفاف والمنتجات المصنوعة من مواد خام الألومينا والجبس الفوسفوري لها نشاط إشعاعي محدد أكبر بكثير.
مصدر آخر، عادة ما يكون أقل أهمية، لدخول غاز الرادون إلى المباني هو الماء و الغاز الطبيعي، يستخدم في الطبخ وتدفئة المنازل.
تركيز غاز الرادون في المياه شائعة الاستخدام منخفض للغاية، لكن مياه الآبار العميقة أو الآبار الارتوازية تحتوي على مستويات عالية جدًا من غاز الرادون. ومع ذلك، فإن الخطر الرئيسي لا يأتي من مياه الشرب، حتى مع نسبة عالية من غاز الرادون. عادة، يستهلك الناس معظم مياههم في الطعام والمشروبات الساخنة، وعند غلي الماء أو طهي الطعام الساخن، يتبدد غاز الرادون بالكامل تقريبًا. الخطر الأكبر بكثير هو دخول بخار الماء الذي يحتوي على نسبة عالية من غاز الرادون إلى الرئتين مع الهواء المستنشق، والذي يحدث غالبًا في الحمام أو غرفة البخار (غرفة البخار).
يدخل الرادون الغاز الطبيعي تحت الأرض. نتيجة للمعالجة الأولية وأثناء تخزين الغاز قبل وصوله إلى المستهلك، يتبخر معظم غاز الرادون، لكن تركيز الرادون في الغرفة يمكن أن يزيد بشكل ملحوظ إذا لم تكن مواقد المطبخ وأجهزة غاز التدفئة الأخرى مجهزة بغطاء عادم . وفي ظل وجود تهوية الإمداد والعادم التي تتواصل مع الهواء الخارجي، لا يحدث تركيز الرادون في هذه الحالات. ينطبق هذا أيضا على المنزل ككل - بناء على قراءات كاشفات الرادون، يمكنك ضبط وضع التهوية للمبنى الذي يلغي تماما التهديد بالصحة. ومع ذلك، وبما أن انبعاث الرادون من التربة موسمي، فمن الضروري مراقبة فعالية التهوية ثلاث إلى أربع مرات في السنة، مع تجنب تجاوز معايير تركيز الرادون.
أما مصادر الإشعاع الأخرى، والتي للأسف لها مخاطر محتملة، فهي من صنع الإنسان نفسه. مصادر الإشعاع الاصطناعي هي النويدات المشعة الاصطناعية وحزم النيوترونات والجزيئات المشحونة التي تم إنشاؤها بمساعدة المفاعلات والمسرعات النووية. يطلق عليها مصادر من صنع الإنسان للإشعاع المؤين. وتبين أنه إلى جانب خطورة الإشعاع على الإنسان، فإنه يمكن استخدامه لخدمة الإنسان. هذه ليست قائمة كاملة بمجالات تطبيق الإشعاع: الطب والصناعة والزراعة والكيمياء والعلوم، وما إلى ذلك. أحد عوامل التهدئة هو الطبيعة الخاضعة للرقابة لجميع الأنشطة المتعلقة بإنتاج واستخدام الإشعاع الاصطناعي.
إن تجارب الأسلحة النووية في الغلاف الجوي، وحوادث محطات الطاقة النووية والمفاعلات النووية ونتائج عملها، والتي تتجلى في التساقط الإشعاعي والنفايات المشعة، تبرز من حيث تأثيرها على الإنسان. ومع ذلك، فقط حالات الطوارئ مثل حادث تشيرنوبيل، يمكن أن يكون لها تأثير لا يمكن السيطرة عليه على البشر.
يمكن التحكم في بقية العمل بسهولة على المستوى المهني.
عندما يحدث التساقط الإشعاعي في بعض مناطق الأرض، يمكن للإشعاع أن يدخل جسم الإنسان مباشرة من خلال المنتجات الزراعية والأغذية. من السهل جدًا حماية نفسك وأحبائك من هذا الخطر. عند شراء الحليب والخضروات والفواكه والأعشاب وأي منتجات أخرى، ليس من الضروري تشغيل مقياس الجرعات وإحضاره إلى المنتج الذي تم شراؤه. الإشعاع غير مرئي - لكن الجهاز سيكتشف على الفور وجود التلوث الإشعاعي. هذه هي حياتنا في الألفية الثالثة - مقياس الجرعات يصبح سمة الحياة اليوميةمثل منديل فرشاة الأسنان، صابون.
تأثير الإشعاع المؤين على أنسجة الجسم
سيكون الضرر الذي يلحق بالكائن الحي بسبب الإشعاعات المؤينة أكبر، كلما زادت الطاقة التي ينقلها إلى الأنسجة؛ وتسمى كمية هذه الطاقة بالجرعة، قياسًا على أي مادة تدخل الجسم وتمتصها بالكامل. يمكن للجسم أن يتلقى جرعة من الإشعاع بغض النظر عما إذا كانت النويدة المشعة موجودة خارج الجسم أو داخله.
تسمى كمية الطاقة الإشعاعية التي تمتصها أنسجة الجسم المعرضة للإشعاع، والتي يتم حسابها لكل وحدة كتلة، بالجرعة الممتصة ويتم قياسها بالرمادي. لكن هذه القيمة لا تأخذ في الاعتبار حقيقة أنه بالنسبة لنفس الجرعة الممتصة، يكون إشعاع ألفا أكثر خطورة (عشرين مرة) من إشعاع بيتا أو جاما. وتسمى الجرعة المعاد حسابها بهذه الطريقة بالجرعة المكافئة؛ يتم قياسه بوحدات تسمى سيفرت.
وينبغي أيضًا أن يؤخذ في الاعتبار أن بعض أجزاء الجسم أكثر حساسية من غيرها: على سبيل المثال، عند تناول نفس الجرعة المكافئة من الإشعاع، من المرجح أن يحدث السرطان في الرئتين أكثر من الغدة الدرقية، وتشعيع الغدد التناسلية. خطير بشكل خاص بسبب خطر الضرر الجيني. ولذلك ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار جرعات الإشعاع البشري بمعاملات مختلفة. ومن خلال ضرب الجرعات المكافئة في المعاملات المقابلة لها وجمعها على جميع الأعضاء والأنسجة، نحصل على جرعة مكافئة فعالة، تعكس التأثير الكلي للإشعاع على الجسم؛ ويتم قياسه أيضًا بالسيفرت.
الجسيمات المشحونة.
تفقد جزيئات ألفا وبيتا التي تخترق أنسجة الجسم الطاقة بسبب التفاعلات الكهربائية مع إلكترونات الذرات التي تمر بالقرب منها. (تنقل أشعة جاما والأشعة السينية طاقتها إلى المادة بعدة طرق، مما يؤدي في النهاية أيضًا إلى تفاعلات كهربائية).
التفاعلات الكهربائية.
وفي غضون فترة زمنية تبلغ حوالي عشرة تريليونات من الثانية بعد وصول الإشعاع المخترق إلى الذرة المقابلة في أنسجة الجسم، ينفصل إلكترون عن تلك الذرة. وهذا الأخير مشحون بشحنة سالبة، وبالتالي فإن بقية الذرة المحايدة في البداية تصبح مشحونة بشكل إيجابي. هذه العملية تسمى التأين. يمكن للإلكترون المنفصل أن يزيد من تأين الذرات الأخرى.
التغيرات الفيزيائية والكيميائية.
عادةً لا يمكن للإلكترون الحر والذرة المتأينة البقاء على هذه الحالة لفترة طويلة، وعلى مدى العشرة مليارات من الثانية التالية، يشاركان في سلسلة معقدة من التفاعلات التي تؤدي إلى تكوين جزيئات جديدة، بما في ذلك الجزيئات شديدة التفاعل مثل " الجذور الحرة."
التغيرات الكيميائية.
على مدار المليون من الثانية التالية، تتفاعل الجذور الحرة الناتجة مع بعضها البعض ومع جزيئات أخرى، ومن خلال سلسلة من التفاعلات لم يتم فهمها بالكامل بعد، يمكن أن تسبب تعديلًا كيميائيًا للجزيئات المهمة بيولوجيًا والضرورية لعمل الخلية الطبيعي.
التأثيرات البيولوجية.
يمكن أن تحدث التغيرات البيوكيميائية في غضون ثوان أو عقود بعد التشعيع وتتسبب في موت الخلايا على الفور أو تغيرات فيها.
وحدات قياس النشاط الإشعاعي |
||
|
بيكريل (بكريل، بكريل)؛ |
1 بكريل = 1 اضمحلال في الثانية. |
وحدات نشاط النويدات المشعة. تمثل عدد الاضمحلال لكل وحدة زمنية. |
|
رمادي (غرام، قو)؛ |
1 جراي = 1 جول/كجم |
وحدات الجرعة الممتصة وهي تمثل كمية طاقة الإشعاع المؤين التي تمتصها وحدة كتلة الجسم المادي، على سبيل المثال، أنسجة الجسم. |
|
سيفرت (Sv، Sv) |
1 سفرت = 1 جراي = 1 جول/كجم (للبيتا وجاما) 1 ميكروسيفرت = 1/1000000 سيفرت 1 بير = 0.01 سيفرت = 10 ملي سيفرت وحدات الجرعة المكافئة. |
وحدات الجرعة المكافئة وهي تمثل وحدة الجرعة الممتصة مضروبة في عامل يأخذ في الاعتبار عدم تكافؤ المخاطر أنواع مختلفةالإشعاع المؤين. |
|
رمادي في الساعة (Gy/h)؛ سيفرت في الساعة (Sv/h); رونتجن في الساعة (R/h) |
1 غراي/ساعة = 1 سيفرت/ساعة = 100 دورة/ساعة (لبيتا وجاما) 1 μSv/h = 1 μGy/h = 100 μR/h 1 ميكروR/ساعة = 1/1000000 دورة/ساعة |
وحدات معدل الجرعة. وهي تمثل الجرعة التي يتلقاها الجسم لكل وحدة زمنية. |
للعلم وعدم التخويف، وخاصة الأشخاص الذين قرروا تكريس أنفسهم للعمل مع الإشعاعات المؤينة، يجب معرفة الحد الأقصى للجرعات المسموح بها. ترد وحدات قياس النشاط الإشعاعي في الجدول 1. وفقًا لاستنتاج اللجنة الدولية للوقاية من الإشعاع في عام 1990، يمكن أن تحدث تأثيرات ضارة عند تناول جرعات مكافئة لا تقل عن 1.5 سيفرت (150 ريم) خلال العام، وفي حالات التعرض على المدى القصير - بجرعات أعلى من 0.5 سيفرت (50 ريم). عندما يتجاوز التعرض للإشعاع عتبة معينة، يحدث مرض الإشعاع. هناك أشكال مزمنة وحادة (مع تعرض واحد كبير) لهذا المرض. ينقسم مرض الإشعاع الحاد إلى أربع درجات حسب الشدة، تتراوح من جرعة 1-2 زيفرت (100-200 ريم، الدرجة الأولى) إلى جرعة أكثر من 6 زيفرت (600 ريم، الدرجة الرابعة). المرحلة 4 يمكن أن تكون قاتلة.
الجرعات المتلقاة في الظروف العادية لا تذكر مقارنة بتلك المشار إليها. يتراوح معدل الجرعة المكافئة الناتجة عن الإشعاع الطبيعي من 0.05 إلى 0.2 ميكروسيفرت/ساعة، أي. من 0.44 إلى 1.75 ملي سيفرت/السنة (44-175 ملي سيفرت/السنة).
لإجراءات التشخيص الطبي - الأشعة السينية، الخ. - يتلقى الشخص ما يقرب من 1.4 ملي سيفرت/السنة.
وبما أن العناصر المشعة موجودة بجرعات صغيرة في الطوب والخرسانة، فإن الجرعة تزيد بمقدار 1.5 ملي سيفرت أخرى في السنة. وأخيرًا، بسبب الانبعاثات الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية الحديثة التي تعمل بالفحم، وعند الطيران على متن طائرة، يتلقى الشخص ما يصل إلى 4 ملي سيفرت/سنة. في المجمل، يمكن أن تصل الخلفية الموجودة إلى 10 ملي سيفرت/سنة، ولكنها في المتوسط لا تتجاوز 5 ملي سيفرت/سنة (0.5 ريم/سنة).
مثل هذه الجرعات غير ضارة تمامًا للإنسان. تم تحديد حد الجرعة، بالإضافة إلى الخلفية الموجودة، لجزء محدود من السكان في مناطق الإشعاع المتزايد عند 5 ملي سيفرت / سنة (0.5 ريم / سنة)، أي. مع احتياطي 300 ضعفا. بالنسبة للموظفين الذين يعملون مع مصادر الإشعاعات المؤينة، يتم تحديد الجرعة القصوى المسموح بها عند 50 ملي سيفرت/سنة (5 ريم/سنة)، أي. 28 μSv/h مع أسبوع عمل مدته 36 ساعة.
وفقًا للمعايير الصحية NRB-96 (1996)، فإن مستويات معدل الجرعة المسموح بها للإشعاع الخارجي لكامل الجسم من مصادر من صنع الإنسان للإقامة الدائمة للموظفين هي 10 ميكروجرام/ساعة، للمباني السكنية والمناطق التي يتواجد فيها أفراد الجمهور. يقع بشكل دائم - 0.1 μGy/h (0.1 μSv/h، 10 μR/h).
كيف تقيس الإشعاع؟
بضع كلمات حول التسجيل وقياس جرعات الإشعاع المؤين. هناك طرق مختلفة للتسجيل وقياس الجرعات: التأين (المرتبط بمرور الإشعاع المؤين في الغازات)، أشباه الموصلات (حيث يتم استبدال الغاز بمادة صلبة)، التلألؤ، الانارة، التصوير الفوتوغرافي. تشكل هذه الأساليب أساس العمل مقاييس الجرعاتإشعاع. تشتمل أجهزة استشعار الإشعاع المؤين المملوءة بالغاز على غرف التأين، وغرف الانشطار، والعدادات التناسبية، و عدادات جيجر مولر. وهذه الأخيرة بسيطة نسبيًا، ورخيصة الثمن، وليست حاسمة لظروف التشغيل، مما أدى إلى استخدامها على نطاق واسع في معدات قياس الجرعات الاحترافية المصممة لاكتشاف وتقييم إشعاعات بيتا وغاما. عندما يكون المستشعر عبارة عن عداد جيجر-مولر، فإن أي جسيم مؤين يدخل إلى الحجم الحساس للعداد يسبب تفريغًا ذاتيًا. الوقوع على وجه التحديد في الحجم الحساس! لذلك، لا يتم تسجيل جسيمات ألفا، لأن لا يمكنهم الدخول إلى هناك. حتى عند تسجيل جسيمات بيتا، من الضروري تقريب الكاشف من الجسم للتأكد من عدم وجود إشعاع، لأن وفي الهواء قد تضعف طاقة هذه الجزيئات وقد لا تخترق جسم الجهاز ولن تدخل إلى العنصر الحساس ولن يتم اكتشافها.
دكتوراه في العلوم الفيزيائية والرياضية، أستاذ في MEPhI N.M. جافريلوف
تمت كتابة المقال لصالح شركة "كفارتا راد"
الإشعاع المؤين هو، بالمعنى العام للكلمة، أنواع مختلفة من المجالات الفيزيائية والجسيمات الدقيقة. وإذا نظرنا إليها من وجهة نظر أضيق، فهي لا تشمل الأشعة فوق البنفسجية والأشعة الضوئية المرئية، والتي يمكن أن تكون مؤينة في بعض الحالات. موجات الميكروويف والراديو غير مؤينة لأن طاقتها ليست كافية لتأين الجزيئات والذرات.
في العالم الحديثانتشر الإشعاع المؤين على نطاق واسع. هذه في الواقع طاقة مشعة تشكل عند تفاعلها مع البيئة شحنات كهربائية بعلامات مختلفة. يتم استخدامه للأغراض السلمية، على سبيل المثال، لمختلف منشآت التسريع. كما أنها تستخدم في زراعة.
أثناء حوادث محطات الطاقة النووية والانفجارات النووية والتحولات النووية المختلفة، تنشأ وتعمل الإشعاعات المؤينة التي لا يشعر بها الإنسان ولا يراها. الإشعاع النوويقد تكون ذات طبيعة كهرومغناطيسية أو قد تمثل تيارًا سريع الحركة من الجسيمات الأولية - البروتونات وجسيمات ألفا وبيتا والنيوترونات. عند التفاعل مع مواد مختلفةأنها تؤين الجزيئات والذرات. كلما زادت قوة جرعة الإشعاع المخترق، كلما كان تأين البيئة أقوى، وكذلك مدة التعرض والنشاط الإشعاعي للإشعاع.
يؤثر الإشعاع المؤين على البشر والحيوانات بطريقة تؤدي إلى تدمير خلايا الجسم الحية. وهذا يمكن أن يؤدي إلى درجات متفاوتة من المرض، وفي بعض الحالات (عند تناول جرعات عالية) الموت. لفهم ودراسة تأثيرها، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار خصائصها الرئيسية: القدرة على التأين والاختراق.
إذا نظرنا بالتفصيل في كل إشعاع مؤين على حدة (ألفا، بيتا، جاما، النيوترونات)، يمكننا أن نتوصل إلى استنتاج مفاده أن ألفا لديه قدرة عالية على التأين وقدرة اختراق ضعيفة. في هذه الحالة، الملابس يمكن أن تحمي الشخص تماما. وأخطر ما في الأمر أنه يدخل إلى الكائن الحي بالماء والغذاء والهواء. بيتا لديه تأين أقل، ولكن قوة اختراق أكبر. هنا الملابس ليست كافية؛ هناك حاجة إلى مأوى أكثر جدية. النيوترون أو لديه قدرة اختراق عالية جدًا، ويجب أن تكون الحماية على شكل قبو أو قبو موثوق.
دعونا نفكر في خصائصه وخصائصه المؤينة. الأكثر تنوعًا هي العناصر المشعة التي تتشكل فيما يتعلق بالعناصر غير المصرح بها من النوى الذرية، مع تغيير في خصائصها الكيميائية والفيزيائية. هذه العناصر مشعة. يمكن أن تكون إما طبيعية (على سبيل المثال، الراديوم، الثوريوم، اليورانيوم، إلخ) أو يتم الحصول عليها بشكل مصطنع.
الإشعاع المؤين. صِنف
تختلف الأنواع المختلفة عن بعضها البعض في الكتلة والطاقة والشحنات. توجد اختلافات داخل كل نوع - وهي قدرة أقل أو أكبر على التأين والاختراق، بالإضافة إلى ميزات أخرى. وتتناسب شدة هذا الإشعاع عكسيا مع مربع المسافة مباشرة من مصدر الطاقة. وكلما زادت المسافة عدة مرات، انخفضت شدتها تبعا لذلك. على سبيل المثال، إذا تضاعفت المسافة، انخفض التعرض للإشعاع بمقدار أربعة.
يمكن أن يكون وجود العناصر المشعة في الأجسام السائلة والصلبة، وكذلك في الغازات. لذلك، بالإضافة إلى خصائصه المحددة، فإن الإشعاع المؤين له نفس خصائص هذه الحالات الفيزيائية الثلاث. أي أنها يمكن أن تشكل أبخرة وهباء جوي، وتنتشر بسرعة في الهواء، وتلوث الجو، والأسطح المحيطة، والمعدات، جلدالعمال وملابسهم، تخترق الجهاز الهضمي، الخ.
الإشعاع المؤين- نوع من الإشعاع يربطه الجميع حصريًا بالانفجارات القنابل الذريةوالحوادث في محطات الطاقة النووية.
ومع ذلك، في الواقع، يحيط الإشعاع المؤين بالشخص ويمثل إشعاع الخلفية الطبيعية: فهو يتشكل في الأجهزة المنزلية، على الأبراج الكهربائية، إلخ. وعندما يتعرض الإنسان للمصادر يتعرض لهذا الإشعاع.
هل يجب أن أخاف من العواقب الوخيمة - مرض الإشعاع أو تلف الأعضاء؟
تعتمد قوة الإشعاع على مدة الاتصال بالمصدر ونشاطه الإشعاعي. الأجهزة المنزلية التي تنتج "ضوضاء" بسيطة لا تشكل خطراً على البشر.
لكن بعض أنواع المصادر يمكن أن تسبب ضررا خطيرا للجسم. لمنع تأثير سلبي، أنت بحاجة إلى معرفة المعلومات الأساسية: ما هو الإشعاع المؤين ومن أين يأتي، وكذلك كيفية تأثيره على الإنسان.
يحدث الإشعاع المؤين عندما تتحلل النظائر المشعة.
هناك العديد من هذه النظائر المستخدمة في الإلكترونيات والصناعة النووية وإنتاج الطاقة:
- اليورانيوم 238؛
- الثوريوم-234؛
- اليورانيوم 235، الخ.
تتحلل النظائر المشعة بشكل طبيعي مع مرور الوقت. يعتمد معدل الاضمحلال على نوع النظير ويتم حسابه بعمر النصف.
بعد فترة معينة من الزمن (بالنسبة لبعض العناصر يمكن أن تكون عدة ثوان، وبالنسبة للبعض الآخر يمكن أن تكون مئات السنين)، يتم تقليل عدد الذرات المشعة بمقدار النصف بالضبط.
يتم إطلاق الطاقة المنطلقة أثناء تحلل وتدمير النوى على شكل إشعاعات مؤينة. يخترق الهياكل المختلفة، ويطرد الأيونات منها.
تعتمد الموجات المؤينة على إشعاع جاما، ويتم قياسه بأشعة جاما. أثناء نقل الطاقة، لا يتم إطلاق أي جسيمات: الذرات أو الجزيئات أو النيوترونات أو البروتونات أو الإلكترونات أو النوى. تأثير الإشعاع المؤين هو موجة بحتة.
قوة اختراق الإشعاع
وتختلف جميع الأنواع في القدرة على الاختراق، أي القدرة على قطع المسافات بسرعة والمرور عبر الحواجز المادية المختلفة.
يحتوي إشعاع ألفا على أدنى معدل، ويعتمد الإشعاع المؤين على أشعة جاما - الأكثر اختراقًا بين أنواع الموجات الثلاثة. في هذه الحالة، يكون لإشعاع ألفا التأثير الأكثر سلبية.
ما الذي يجعل أشعة جاما مختلفة؟
إنه خطير بسبب الخصائص التالية:
- يسافر بسرعة الضوء.
- يمر عبر الأقمشة الناعمة والخشب والورق والجدران الجافة.
- يتم إيقافه فقط بطبقة سميكة من الخرسانة والصفائح المعدنية.
ولتأخير الموجات التي تنشر هذا الإشعاع، يتم تركيب صناديق خاصة في محطات الطاقة النووية. بفضلهم، لا يمكن للإشعاع أن يؤين الكائنات الحية، أي تعطيل التركيب الجزيئي للأشخاص.
الجزء الخارجي للصناديق مصنوع من الخرسانة السميكة، والجزء الداخلي مبطن بطبقة من الرصاص النقي. يعكس الرصاص والخرسانة الأشعة أو يحبسها في هيكلها، مما يمنعها من الانتشار والإضرار بالبيئة المعيشية.
أنواع مصادر الإشعاع
إن الرأي القائل بأن الإشعاع يحدث فقط نتيجة للنشاط البشري هو رأي خاطئ. تتمتع جميع الكائنات الحية تقريبًا والكوكب نفسه بإشعاع خلفي ضعيف. لذلك، من الصعب جدًا تجنب الإشعاع المؤين.
بناءً على طبيعة حدوثها، تنقسم جميع المصادر إلى طبيعية وبشرية المنشأ. والأكثر خطورة هي تلك التي من صنع الإنسان، مثل إطلاق النفايات في الغلاف الجوي والمسطحات المائية، أو حالة الطوارئ أو عمل جهاز كهربائي.
إن خطر المصدر الأخير مثير للجدل: فالأجهزة الصغيرة التي تنبعث منها لا تعتبر تشكل تهديدًا خطيرًا للإنسان.
الإجراء فردي: قد يشعر شخص ما بتدهور صحته على خلفية الإشعاع الضعيف، بينما لن يتأثر فرد آخر تمامًا بالخلفية الطبيعية.
المصادر الطبيعية للإشعاع
تشكل الصخور المعدنية الخطر الرئيسي على البشر. تتراكم في تجاويفها أكبر كمية من الغاز المشع، الرادون، غير المرئي للمستقبلات البشرية.
يتم إطلاقه بشكل طبيعي من القشرة الأرضية ويتم تسجيله بشكل سيئ بواسطة أدوات الاختبار. عند توريد مواد البناء، من الممكن الاتصال بالصخور المشعة، ونتيجة لذلك، عملية تأين الجسم.
يجب أن تكون حذراً من:
- الجرانيت.
- الخفاف.
- رخام؛
- الجبس الفوسفوري.
- الألومينا
هذه هي المواد الأكثر مسامية التي تحتفظ بالرادون بشكل أفضل. يتم إطلاق هذا الغاز من مواد البناء أو التربة.
وهو أخف من الهواء، لذلك يرتفع إلى ارتفاعات كبيرة. إذا تم العثور على عائق فوق الأرض بدلاً من السماء المفتوحة (مظلة، سقف غرفة)، فسوف يتراكم الغاز.
يؤدي التشبع العالي للهواء بعناصره إلى تشعيع الأشخاص، وهو ما لا يمكن تعويضه إلا بإزالة غاز الرادون من المناطق السكنية.
للتخلص من الرادون، عليك أن تبدأ تهوية بسيطة. يجب أن تحاول عدم استنشاق الهواء الموجود في الغرفة التي حدثت فيها العدوى.
يتم تسجيل حدوث غاز الرادون المتراكم فقط بمساعدة الأعراض المتخصصة. بدونها، لا يمكن التوصل إلى استنتاج حول تراكم الرادون إلا على أساس ردود الفعل غير المحددة لجسم الإنسان (الصداع والغثيان والقيء والدوخة وتغميق العينين والضعف والحرقان).
في حالة اكتشاف غاز الرادون، يتم استدعاء فريق من وزارة حالات الطوارئ للقضاء على الإشعاع والتحقق من فعالية الإجراءات المتخذة.
مصادر من أصل بشري
اسم آخر للمصادر من صنع الإنسان هو من صنع الإنسان. المصدر الرئيسي للإشعاع هو محطات الطاقة النووية الموجودة في جميع أنحاء العالم. يؤدي البقاء في مناطق المحطات بدون ملابس واقية إلى ظهور أمراض خطيرة والوفاة.
وعلى مسافة عدة كيلومترات من محطة الطاقة النووية، يتم تقليل الخطر إلى الصفر. مع العزل المناسب، تبقى جميع الإشعاعات المؤينة داخل المحطة، ويمكنك أن تكون على مقربة من منطقة العمل دون تلقي أي جرعة إشعاعية.
في جميع مجالات الحياة، من الممكن أن تواجه مصدرًا للإشعاع، حتى لو كنت لا تعيش في مدينة بالقرب من محطة للطاقة النووية.
يستخدم الإشعاع المؤين الاصطناعي على نطاق واسع في مختلف الصناعات:
- الدواء؛
- صناعة؛
- زراعة؛
- الصناعات كثيفة المعرفة.
ومع ذلك، من المستحيل استقبال الإشعاع من الأجهزة التي يتم تصنيعها لهذه الصناعات.
الشيء الوحيد المقبول هو الحد الأدنى من اختراق الموجات الأيونية، والتي لا تسبب ضررا لمدة قصيرة من التعرض.
يسقط
من المشاكل الخطيرة في عصرنا، المرتبطة بالمآسي الأخيرة في محطات الطاقة النووية، انتشار الأمطار المشعة. تؤدي انبعاث الإشعاعات إلى الغلاف الجوي إلى تراكم النظائر في السائل الجوي - السحب. عندما يكون هناك فائض من السائل، يبدأ هطول الأمطار، مما يشكل تهديدا خطيرا للمحاصيل والبشر.
ويتم امتصاص السائل إلى الأراضي الزراعية التي ينمو فيها الأرز والشاي والذرة والقصب. تعتبر هذه المحاصيل نموذجية بالنسبة للجزء الشرقي من الكوكب، حيث تكون مشكلة الأمطار المشعة أكثر إلحاحا.
الإشعاع الأيوني له تأثير أقل على أجزاء أخرى من العالم لأن هطول الأمطار لا يصل إلى أوروبا والدول الجزرية في منطقة المملكة المتحدة. ومع ذلك، في الولايات المتحدة الأمريكية وأستراليا، يُظهر المطر أحيانًا خصائص إشعاعية، لذا عليك توخي الحذر عند شراء الفواكه والخضروات من هناك.
يمكن أن يسقط الغبار المشع فوق المسطحات المائية، ومن ثم يمكن أن يدخل السائل إلى المباني السكنية من خلال قنوات معالجة المياه وأنظمة إمدادات المياه. ولا تحتوي مرافق المعالجة على المعدات الكافية للحد من الإشعاع. هناك دائمًا خطر أن تكون المياه التي تتناولها أيونية.
كيف تحمي نفسك من الإشعاع
يتوفر مجانًا جهاز يقيس ما إذا كان هناك إشعاع أيوني في خلفية المنتج. يمكن شراؤها مقابل القليل من المال واستخدامها للتحقق من المشتريات. اسم جهاز الاختبار هو مقياس الجرعات.
من غير المرجح أن تقوم ربة المنزل بفحص المشتريات مباشرة في المتجر. عادة ما يعيق الخجل أمام الغرباء طريقهم. ولكن على الأقل في المنزل، يجب فحص تلك المنتجات التي تأتي من المناطق المعرضة للأمطار المشعة. يكفي إحضار العداد إلى الكائن، وسوف يظهر مستوى انبعاث الموجات الخطيرة.
تأثير الإشعاعات المؤينة على جسم الإنسان
لقد ثبت علميا أن للإشعاع تأثير سلبي على الإنسان. تم اكتشاف ذلك أيضًا من خلال تجربة حقيقية: لسوء الحظ، وقعت حوادث محطة تشيرنوبيل للطاقة النوويةوفي هيروشيما وغيرها. البيولوجية والإشعاعية المؤكدة.
تعتمد تأثيرات الإشعاع على "الجرعة" المتلقاة، أي كمية الطاقة المنقولة. يمكن للنويدات المشعة (العنصر الذي ينبعث من الموجات) أن يكون لها تأثير داخل الجسم وخارجه.
يتم قياس الجرعة المستلمة بالوحدات التقليدية - غرايز. ويجب الأخذ في الاعتبار أن الجرعة قد تكون متساوية ولكن تأثير الإشعاع قد يكون مختلفا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الإشعاعات المختلفة تسبب تفاعلات ذات قوى مختلفة (الأكثر وضوحًا بالنسبة لجسيمات ألفا).
وتتأثر قوة التأثير أيضًا بجزء الجسم الذي تضربه الأمواج. الأعضاء التناسلية والرئتان هي الأكثر عرضة للتغيرات الهيكلية، والغدة الدرقية أقل عرضة.
نتيجة التأثير البيوكيميائي
يؤثر الإشعاع على بنية خلايا الجسم، مما يسبب تغيرات كيميائية حيوية: اضطرابات في دوران المواد الكيميائية وفي وظائف الجسم. يظهر تأثير الأمواج تدريجيا، وليس مباشرة بعد التشعيع.
وإذا تعرض الإنسان للجرعة المسموح بها (150 ريم) فلن تظهر التأثيرات السلبية. مع زيادة التعرض، يزيد تأثير التأين.
يبلغ الإشعاع الطبيعي ما يقرب من 44 ريم سنويًا، بحد أقصى 175. الحد الأقصى للعدد هو خارج النطاق الطبيعي قليلاً فقط ولا يسبب تغيرات سلبية في الجسم، باستثناء الصداع أو الغثيان الخفيف لدى الأشخاص شديدي الحساسية.
يعتمد الإشعاع الطبيعي على إشعاع الخلفية للأرض، واستهلاك المنتجات الملوثة، واستخدام التكنولوجيا.
وفي حالة تجاوز النسبة تتطور الأمراض التالية:
- التغيرات الجينية في الجسم.
- العجز الجنسي.
- سرطانات الدماغ.
- خلل الغدة الدرقية.
- سرطان الرئتين والجهاز التنفسي.
- مرض الإشعاع.
مرض الإشعاع هو المرحلة القصوى من جميع الأمراض المرتبطة بالنويدات المشعة ولا يظهر إلا في أولئك الذين هم في منطقة الحادث.
إشعاع - الإشعاع (من الإشعاع - لإصدار الأشعة) - انتشار الطاقة على شكل موجات أو جسيمات. الضوء والأشعة فوق البنفسجية والإشعاع الحراري بالأشعة تحت الحمراء وأجهزة الميكروويف وموجات الراديو هي نوع من الإشعاع. وتسمى بعض الإشعاعات بالتأين، وذلك لقدرتها على إحداث تأين للذرات والجزيئات الموجودة في المادة المشععة.
الإشعاع المؤين - الإشعاع الذي يؤدي تفاعله مع الوسط إلى تكوين أيونات ذات علامات مختلفة. هذا عبارة عن تيار من الجسيمات أو الكميات التي يمكن أن تسبب بشكل مباشر أو غير مباشر تأين البيئة. الإشعاعات المؤينة تتحد بشكل مختلف الطبيعة الجسديةأنواع الإشعاع. من بينها تبرز الجسيمات الأولية (الإلكترونات، البوزيترونات، البروتونات، النيوترونات، الميزونات، الخ)، أثقل مضاعفة الأيونات المشحونة (أ-الجسيمات ونواة البريليوم والليثيوم وعناصر أثقل أخرى)؛ وجود الإشعاع الطبيعة الكهرومغناطيسية (الأشعة السينية، الأشعة السينية).
هناك نوعان من الإشعاعات المؤينة: الإشعاع الجسيمي والكهرومغناطيسي.
الإشعاع الجسيمي - هو تدفق الجسيمات (الجسيمات) التي تتميز بكتلة وشحنة وسرعة معينة. هذه هي الإلكترونات والبوزيترونات والبروتونات والنيوترونات ونواة ذرات الهيليوم والديوتيريوم وما إلى ذلك.
الإشعاع الكهرومغناطيسي - تيار الكميات أو الفوتونات (الأشعة السينية والأشعة السينية). ليس له كتلة ولا شحنة.
هناك أيضًا إشعاعات مؤينة مباشرة وغير مباشرة.
الإشعاع المؤين مباشرة - الإشعاع المؤين، الذي يتكون من جسيمات مشحونة لها طاقة حركية كافية للتأين عند الاصطدام (، الجسيم، وما إلى ذلك).
الإشعاع المؤين بشكل غير مباشر - الإشعاعات المؤينة، التي تتكون من جسيمات وفوتونات غير مشحونة يمكنها أن تولد مباشرة إشعاعات مؤينة و (أو) تسبب تحولات نووية (النيوترونات والأشعة السينية والإشعاع g).
رئيسي ملكياتالإشعاع المؤين هو القدرة، عند المرور عبر أي مادة، على التسبب في تكوين كميات كبيرة الإلكترونات الحرة ومشحونة بشكل إيجابي الأيونات(أي القدرة المؤينة).
عادة ما تقوم الجسيمات أو الكم عالي الطاقة بضرب أحد إلكترونات الذرة، مما يأخذ معه شحنة سالبة واحدة. في هذه الحالة، الجزء المتبقي من الذرة أو الجزيء، بعد أن اكتسب شحنة موجبة (بسبب عدم وجود جسيم سالب الشحنة)، يصبح أيون موجب الشحنة. هذا هو ما يسمى التأين الأولي.
تتفاعل الإلكترونات التي تم طردها أثناء التفاعل الأولي، والتي تتمتع بطاقة معينة، مع الذرات القادمة، وتحولها إلى أيون سالب الشحنة (يحدث هذا التأين الثانوي ). تظل الإلكترونات التي فقدت طاقتها نتيجة الاصطدامات حرة. الخيار الأول (تكوين الأيونات الموجبة) يحدث بشكل أفضل مع الذرات التي تحتوي على 1-3 إلكترونات في غلافها الخارجي، والثاني (تكوين الأيونات السالبة) يحدث بشكل أفضل مع الذرات التي تحتوي على 5-7 إلكترونات في غلافها الخارجي.
وبالتالي، فإن التأثير المؤين هو المظهر الرئيسي لعمل الإشعاع عالي الطاقة على المادة. ولهذا السبب يسمى الإشعاع بالإشعاع المؤين (الإشعاع المؤين).
يحدث التأين في كل من الجزيئات مادة غير عضوية، وفي النظم البيولوجية. لتأين معظم العناصر التي تشكل جزءًا من الركائز الحيوية (وهذا يعني تكوين زوج واحد من الأيونات)، يلزم امتصاص طاقة بمقدار 10-12 فولت (إلكترون فولت). هذا هو ما يسمى إمكانات التأين . تبلغ قدرة التأين للهواء في المتوسط 34 فولت.
وهكذا، يتميز الإشعاع المؤين بطاقة إشعاعية معينة، تقاس بالإلكترون فولت. الإلكترون فولت (eV) هو وحدة طاقة خارج النظام يكتسبها الجسيم ذو الشحنة الكهربائية الأولية عند التحرك في مجال كهربائي بين نقطتين بفارق محتمل قدره 1 فولت.
1 فولت = 1.6 × 10-19 ي = 1.6 × 10-12 إرج.
1 كيلو إلكترون فولت (كيلو إلكترون فولت) = 103 فولت.
1 ميجا إلكترون فولت (ميجا إلكترون فولت) = 106 فولت.
بمعرفة طاقة الجسيمات، من الممكن حساب عدد أزواج الأيونات القادرة على تكوينها على طول طريقها. طول المسار هو الطول الإجمالي لمسار الجسيم (بغض النظر عن مدى تعقيده). لذلك، إذا كان للجسيم طاقة تبلغ 600 كيلو إلكترون فولت، فيمكنه تكوين حوالي 20000 زوج أيوني في الهواء.
في الحالات التي تكون فيها طاقة الجسيم (الفوتون) غير كافية للتغلب على جاذبية النواة الذرية والخروج من الذرة (طاقة الإشعاع أقل من إمكانات التأين)، لا يحدث التأين. ، بعد أن اكتسبت طاقة زائدة (ما يسمى ب متحمس )، لجزء من الثانية يتحرك إلى مستوى طاقة أعلى، ثم يعود فجأة إلى مكانه الأصلي ويطلق طاقة زائدة على شكل كم ضيائي (فوق بنفسجي أو مرئي). يصاحب انتقال الإلكترونات من المدارات الخارجية إلى المدارات الداخلية إشعاع الأشعة السينية.
ومع ذلك الدور الإثارة في آثار الإشعاع ثانوي بالمقارنة مع التأين الذرات، وبالتالي فإن الاسم المقبول عمومًا للإشعاع عالي الطاقة هو: " المؤينة "، مما يؤكد على ممتلكاتها الرئيسية.
الاسم الثاني للإشعاع هو " اختراق
" - يتميز بقدرة الإشعاع عالي الطاقة، وفي المقام الأول الأشعة السينية و
تخترق أشعة g عمق المادة، وخاصة جسم الإنسان. ويعتمد عمق اختراق الإشعاع المؤين، من ناحية، على طبيعة الإشعاع وشحنة الجزيئات والطاقة المكونة له، ومن ناحية أخرى، على تكوين المادة المشععة وكثافتها.
الإشعاع المؤين له سرعة وطاقة معينة. وبالتالي، ينتشر الإشعاع b والإشعاع g بسرعة قريبة من سرعة الضوء. تتراوح الطاقة، على سبيل المثال، لجسيمات-A بين 4-9 MeV.
واحد من ميزات مهمةالآثار البيولوجية للإشعاع المؤين غير مرئية وغير محسوسة. وهذا هو خطرهم؛ إذ لا يستطيع الإنسان اكتشاف آثار الإشعاع بصريًا أو حسيًا. على عكس الأشعة الضوئية وحتى موجات الراديو، التي تسبب في جرعات معينة تسخين الأنسجة والشعور بالدفء، فإن الإشعاعات المؤينة، حتى في الجرعات المميتة، لا تكتشفها حواسنا. صحيح أن رواد الفضاء لاحظوا مظاهر غير مباشرة لتأثيرات الإشعاع المؤين - الإحساس بالومضات وأعينهم مغلقة - بسبب التأين الهائل في شبكية العين. وبالتالي، فإن التأين والإثارة هما العمليتان الرئيسيتان اللتان يتم من خلالهما إنفاق الطاقة الإشعاعية الممتصة في الجسم المشعع.
وتختفي الأيونات الناتجة أثناء عملية إعادة التركيب، مما يعني إعادة توحيد الأيونات الموجبة والسالبة، والتي تتشكل فيها الذرات المحايدة. وكقاعدة عامة، تكون العملية مصحوبة بتكوين ذرات مثارة.
التفاعلات التي تنطوي على الأيونات والذرات المثارة مهمة للغاية. أنها تكمن وراء الكثير العمليات الكيميائية، بما في ذلك تلك ذات الأهمية البيولوجية. ويرتبط مسار هذه التفاعلات بالآثار السلبية للإشعاع على جسم الإنسان.
المؤينيسمى الإشعاع الذي يمر عبر وسط ما يسبب تأين أو إثارة جزيئات الوسط. الإشعاع المؤين، مثل الإشعاع الكهرومغناطيسي، لا يمكن إدراكه بالحواس البشرية. ولذلك فهو خطير بشكل خاص لأن الشخص لا يعلم أنه يتعرض له. الإشعاع المؤين يسمى الإشعاع.
إشعاعهو تيار من الجسيمات (جسيمات ألفا، وجسيمات بيتا، والنيوترونات) أو طاقة كهرومغناطيسية ذات ترددات عالية جدًا (أشعة جاما أو الأشعة السينية).
يسمى تلوث بيئة العمل بالمواد التي تشكل مصادر للإشعاع المؤين بالتلوث الإشعاعي.
التلوث الإشعاعيهو شكل من أشكال التلوث الفيزيائي (الطاقي) المرتبط بتجاوز المستوى الطبيعي للمواد المشعة في البيئة نتيجة النشاط البشري.
تتكون المواد من جزيئات صغيرة من العناصر الكيميائية - الذرات. الذرة قابلة للقسمة ولها بنية معقدة. يوجد في مركز ذرة العنصر الكيميائي جسيم مادي يسمى النواة الذرية، تدور حوله الإلكترونات. تتمتع معظم ذرات العناصر الكيميائية بثبات كبير، أي الثبات. ومع ذلك، في عدد من العناصر المعروفة في الطبيعة، تتفكك النوى تلقائيا. تسمى هذه العناصر النويدات المشعة.يمكن أن يحتوي نفس العنصر على عدة نويدات مشعة. في هذه الحالة يتم استدعاؤهم النظائر المشعةعنصر كيميائي. يصاحب التحلل التلقائي للنويدات المشعة إشعاع مشع.
يسمى التحلل التلقائي لنواة بعض العناصر الكيميائية (النويدات المشعة). النشاط الإشعاعي.
الإشعاع المشعيمكن أن تكون من أنواع مختلفة: تيارات من الجسيمات عالية الطاقة، الموجة الكهرومغناطيسيةبتردد أكثر من 1.5 .10 17 هرتز.
تأتي الجسيمات المنبعثة في أنواع مختلفة، ولكن الجسيمات المنبعثة الأكثر شيوعًا هي جسيمات ألفا (إشعاع ألفا) وجسيمات بيتا (إشعاع بيتا). جسيم ألفا ثقيل وله طاقة عالية وهو نواة ذرة الهيليوم. جسيم بيتا أخف بحوالي 7336 مرة من جسيم ألفا، ولكنه يمكن أن يكون أيضًا عالي الطاقة. إشعاع بيتا هو تيار من الإلكترونات أو البوزيترونات.
مشعة الإشعاع الكهرومغناطيسي(ويسمى أيضًا إشعاع الفوتون)، اعتمادًا على تردد الموجة، يمكن أن يكون أشعة سينية (1.5...1017...5...1019 هرتز) وأشعة جاما (أكثر من 5...1019) هرتز). الإشعاع الطبيعي هو فقط إشعاع غاما. إشعاع الأشعة السينية اصطناعي ويحدث في أنابيب أشعة الكاثود عند جهد يصل إلى عشرات ومئات الآلاف من الفولتات.
النويدات المشعة، التي تنبعث منها جزيئات، تتحول إلى نويدات مشعة أخرى و العناصر الكيميائية. تتحلل النويدات المشعة بمعدلات مختلفة. يسمى معدل اضمحلال النويدات المشعة نشاط. وحدة قياس النشاط هي عدد الاضمحلالات لكل وحدة زمنية. يُطلق على الاضمحلال الواحد في الثانية اسم بيكريل (Bq). وحدة أخرى تستخدم غالبًا لقياس النشاط هي الكوري (Ku)، 1 Ku = 37.10 9 Bq. كانت إحدى النويدات المشعة الأولى التي تمت دراستها بالتفصيل هي الراديوم 226. تمت دراستها لأول مرة من قبل عائلة كوري، وبعد ذلك تم تسمية وحدة قياس النشاط. عدد الاضمحلالات في الثانية التي تحدث في 1 جرام من الراديوم 226 (النشاط) هو 1 Ku.
يسمى الوقت الذي يتحلل فيه نصف النويدة المشعة نصف الحياة(ت1/2). كل نويدات مشعة لها نصف عمر خاص بها. نطاق التغيرات في T 1/2 لمختلف النويدات المشعة واسع جدًا. ويتراوح من ثانية إلى مليارات السنين. على سبيل المثال، أشهر النويدات المشعة الموجودة طبيعيا، اليورانيوم 238، يبلغ نصف عمره حوالي 4.5 مليار سنة.
أثناء الاضمحلال، تقل كمية النويدات المشعة وينخفض نشاطها. النمط الذي يتناقص بموجبه النشاط يطيع قانون التحلل الإشعاعي:
أين أ 0 — النشاط الأولي، أ- النشاط على مدى فترة من الزمن ر.
أنواع الإشعاعات المؤينة
يحدث الإشعاع المؤين أثناء تشغيل الأجهزة القائمة على النظائر المشعة، أثناء تشغيل أجهزة الفراغ الكهربائية، وشاشات العرض، وما إلى ذلك.
تشمل الإشعاعات المؤينة جسيمي(ألفا، بيتا، النيوترون) و الكهرومغناطيسي(جاما، الأشعة السينية) قادرة على تكوين ذرات مشحونة وجزيئات أيونية عند التفاعل مع المادة.
إشعاع ألفاهو تيار من نوى الهيليوم المنبعثة من مادة أثناء التحلل الإشعاعي للنواة أو أثناء التفاعلات النووية.
كلما زادت طاقة الجزيئات، زاد التأين الكلي الناتج عنها في المادة. يصل نطاق جزيئات ألفا المنبعثة من مادة مشعة إلى 8-9 سم في الهواء، وفي الأنسجة الحية - عدة عشرات من الميكرونات. نظرًا لوجود كتلة كبيرة نسبيًا، تفقد جسيمات ألفا طاقتها بسرعة عند التفاعل مع المادة، مما يحدد قدرتها المنخفضة على الاختراق والتأين النوعي العالي، الذي يصل إلى عدة عشرات الآلاف من أزواج الأيونات في الهواء لكل 1 سم من المسار.
إشعاع بيتا -تدفق الإلكترونات أو البوزيترونات الناتجة عن الاضمحلال الإشعاعي.
أقصى مدى لجسيمات بيتا في الهواء هو 1800 سم، وفي الأنسجة الحية - 2.5 سم. القدرة المؤينة لجسيمات بيتا أقل (عدة عشرات من الأزواج لكل 1 سم من المسار)، والقدرة على الاختراق أعلى من قدرة جسيمات بيتا. جسيمات ألفا.
النيوترونات، التي يتشكل تدفقها الإشعاع النيوتروني,تحويل طاقتها في تفاعلات مرنة وغير مرنة مع النوى الذرية.
أثناء التفاعلات غير المرنة، ينشأ الإشعاع الثانوي، والذي يمكن أن يتكون من جسيمات مشحونة و كمات جاما(أشعة جاما): مع التفاعلات المرنة، يكون التأين العادي للمادة ممكنًا.
تعتمد قدرة النيوترونات على الاختراق إلى حد كبير على طاقتها وتكوين مادة الذرات التي تتفاعل معها.
إشعاع جاما -الإشعاع الكهرومغناطيسي (الفوتون) المنبعث أثناء التحولات النووية أو تفاعلات الجسيمات.
يتمتع إشعاع جاما بقدرة اختراق عالية وتأثير مؤين منخفض.
الأشعة السينيةيحدث في البيئة المحيطة بمصدر إشعاع بيتا (في أنابيب الأشعة السينية، ومسرعات الإلكترونات) وهو عبارة عن مزيج من الإشعاع الإشعاعي والإشعاع المميز. Bremsstrahlung هو إشعاع فوتوني ذو طيف مستمر، ينبعث عندما تتغير الطاقة الحركية للجسيمات المشحونة؛ الإشعاع المميز هو إشعاع الفوتون ذو الطيف المنفصل المنبعث عندما تتغير حالة الطاقة للذرات.
مثل أشعة جاما، تتمتع الأشعة السينية بقدرة تأين منخفضة وعمق اختراق كبير.
مصادر الإشعاع المؤين
يعتمد نوع الضرر الإشعاعي الذي يلحق بالشخص على طبيعة مصادر الإشعاع المؤين.
يتكون إشعاع الخلفية الطبيعية من الإشعاع الكوني والإشعاع الناتج عن المواد المشعة الموزعة بشكل طبيعي.
بالإضافة إلى الإشعاع الطبيعي، يتعرض الشخص للإشعاع من مصادر أخرى، على سبيل المثال: عند أخذ الأشعة السينية للجمجمة - 0.8-6 ر؛ العمود الفقري - 1.6-14.7 ص؛ الرئتين (التصوير الفلوري) - 0.2-0.5 ر: الصدر أثناء التنظير الفلوري - 4.7-19.5 ر؛ الجهاز الهضمي بالتنظير الفلوري - 12-82 ر: الأسنان - 3-5 ر.
يؤدي تشعيع واحد من 25 إلى 50 ريم إلى تغيرات طفيفة عابرة في الدم؛ وعند جرعات إشعاعية من 80 إلى 120 ريم تظهر علامات مرض الإشعاع ولكن دون الوفاة. يتطور مرض الإشعاع الحاد عند التعرض لمرة واحدة إلى 200-300 ريم، وقد يؤدي إلى الوفاة في 50% من الحالات. تحدث النتيجة المميتة في 100٪ من الحالات عند تناول جرعات تتراوح بين 550-700 ريم. يوجد حاليًا عدد من الأدوية المضادة للإشعاع. إضعاف تأثير الإشعاع.
يمكن أن يتطور مرض الإشعاع المزمن مع التعرض المستمر أو المتكرر لجرعات أقل بكثير من تلك التي تسبب الشكل الحاد. أكثر العلامات المميزة للشكل المزمن من مرض الإشعاع هي التغيرات في الدم، واضطرابات الجهاز العصبي، والآفات الجلدية المحلية، وتلف عدسة العين، وانخفاض المناعة.
تعتمد الدرجة على ما إذا كان التعرض خارجيًا أم داخليًا. ويمكن التعرض الداخلي من خلال الاستنشاق وابتلاع النظائر المشعة واختراقها إلى جسم الإنسان عن طريق الجلد. يتم امتصاص بعض المواد وتراكمها في أعضاء معينة، مما يؤدي إلى جرعات محلية عالية من الإشعاع. على سبيل المثال، يمكن لنظائر اليود التي تتراكم في الجسم أن تسبب ضرراً للغدة الدرقية، العناصر الأرضية النادرة- أورام الكبد، نظائر السيزيوم، الروبيديوم - أورام الأنسجة الرخوة.
مصادر الإشعاع الاصطناعية
بالإضافة إلى التعرض من مصادر الإشعاع الطبيعية، التي كانت ولا تزال موجودة دائمًا وفي كل مكان، ظهرت مصادر إضافية للإشعاع مرتبطة بالنشاط البشري في القرن العشرين.
بادئ ذي بدء، هذا هو استخدام الأشعة السينية وأشعة جاما في الطب في تشخيص وعلاج المرضى. يمكن أن تكون كبيرة جدًا، والتي يتم الحصول عليها أثناء الإجراءات المناسبة، خاصة عند علاج الأورام الخبيثة بالعلاج الإشعاعي، عندما تكون مباشرة في منطقة الورم يمكن أن تصل إلى 1000 ريم أو أكثر. أثناء فحوصات الأشعة السينية، تعتمد الجرعة على وقت الفحص والعضو الذي يتم تشخيصه، ويمكن أن تختلف بشكل كبير - من عدد قليل من العينات عند التقاط صورة للأسنان إلى عشرات من العينات عند فحص الجهاز الهضمي والرئتين. توفر الصور الفلوروغرافية الحد الأدنى من الجرعة، ولا ينبغي بأي حال من الأحوال رفض الفحوصات الفلوروغرافية السنوية الوقائية. متوسط الجرعة التي يتلقاها الأشخاص من الأبحاث الطبية هو 0.15 ريم سنويًا.
في النصف الثاني من القرن العشرين، بدأ الناس في استخدام الإشعاع بنشاط للأغراض السلمية. يتم استخدام النظائر المشعة المختلفة في البحث العلمي، في تشخيص الأشياء التقنية، في معدات التحكم والقياس، إلخ. وأخيرا - الطاقة النووية. تُستخدم محطات الطاقة النووية في محطات الطاقة النووية (NPPs)، وكاسحات الجليد، والسفن، والغواصات. وفي الوقت الحالي، يعمل أكثر من 400 مفاعل نووي بقدرة كهربائية إجمالية تزيد عن 300 مليون كيلووات في محطات الطاقة النووية وحدها. للحصول على الوقود النووي ومعالجته، تم إنشاء مجموعة كاملة من المؤسسات، متحدة في دورة الوقود النووي(إن إف سي).
تشمل دورة الوقود النووي مؤسسات استخراج اليورانيوم (مناجم اليورانيوم)، وتخصيبه (محطات التخصيب)، وإنتاج عناصر الوقود، ومحطات الطاقة النووية نفسها، ومؤسسات المعالجة الثانوية للوقود النووي المستهلك (محطات الكيمياء الإشعاعية)، التخزين المؤقت ومعالجة النفايات المشعة المتولدة من دورة الوقود النووي، وأخيرا نقاط الدفن الأبدي للنفايات المشعة (أماكن الدفن). في جميع مراحل NFC، تؤثر المواد المشعة على العاملين بدرجة أكبر أو أقل، وفي جميع المراحل، يمكن أن يحدث إطلاق (عادي أو طارئ) للنويدات المشعة في البيئة ويخلق جرعة إضافية على السكان، وخاصة أولئك الذين يعيشون في المنطقة؛ مجال الشركات NFC.
من أين تأتي النويدات المشعة أثناء التشغيل العادي لمحطة الطاقة النووية؟ الإشعاع في الداخل مفاعل نوويضخم. يمكن لشظايا انشطار الوقود والجزيئات الأولية المختلفة أن تخترق الأصداف الواقية والشقوق الدقيقة وتدخل المبرد والهواء. يمكن أن يؤدي عدد من العمليات التكنولوجية أثناء إنتاج الطاقة الكهربائية في محطات الطاقة النووية إلى تلوث الماء والهواء. ولذلك فإن محطات الطاقة النووية مجهزة بنظام تنقية المياه والغاز. يتم تنفيذ الانبعاثات في الغلاف الجوي من خلال أنبوب مرتفع.
أثناء التشغيل العادي لمحطة الطاقة النووية، تكون الانبعاثات في البيئة صغيرة ويكون تأثيرها ضئيلًا على السكان الذين يعيشون بالقرب منها.
الخطر الأكبر من وجهة نظر السلامة الإشعاعية هو محطات إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك، والتي لها نشاط مرتفع للغاية. تنتج هذه المؤسسات كميات كبيرة من النفايات السائلة ذات النشاط الإشعاعي العالي، وهناك خطر حدوث تفاعل متسلسل تلقائي (خطر نووي).
إن مشكلة التعامل مع النفايات المشعة، والتي تعتبر مصدرا هاما جدا للتلوث الإشعاعي للمحيط الحيوي، هي مشكلة صعبة للغاية.
ومع ذلك، فإن دورات الوقود النووي المعقدة والمكلفة الناتجة عن الإشعاع في المؤسسات تجعل من الممكن ضمان حماية البشر والبيئة بقيم صغيرة جدًا، أقل بكثير من الخلفية التكنولوجية الحالية. ويحدث موقف مختلف عندما يكون هناك انحراف عن وضع التشغيل العادي، وخاصة أثناء الحوادث. وهكذا فإن الحادث الذي وقع عام 1986 (والذي يمكن تصنيفه ككارثة عالمية - وهو أكبر حادث تتعرض له مؤسسات دورة الوقود النووي في كامل تاريخ تطور الطاقة النووية) في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية أدى إلى إطلاق 5 فقط % من إجمالي الوقود المتسرب إلى البيئة. ونتيجة لذلك، تم إطلاق النويدات المشعة التي يبلغ إجمالي نشاطها 50 مليون Ci في البيئة. أدى هذا الإطلاق إلى تشعيع عدد كبير من الأشخاص، وعدد كبير من الوفيات، وتلوث مناطق كبيرة جدًا، والحاجة إلى إعادة توطين جماعي للأشخاص.
أظهر الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية بوضوح أن الطريقة النووية لإنتاج الطاقة لا يمكن تحقيقها إلا إذا تم استبعاد الحوادث واسعة النطاق في مؤسسات دورة الوقود النووي بشكل أساسي.