Promieniowanie jonizujące przemieszcza się z dużą prędkością. Pojęcie promieniowania jonizującego

„Postawa ludzi wobec określonego niebezpieczeństwa zależy od tego, jak dobrze go znają.”

Materiał ten stanowi uogólnioną odpowiedź na liczne pytania, które pojawiają się wśród użytkowników urządzeń do wykrywania i pomiaru promieniowania w warunkach domowych.
Minimalne użycie specyficznej terminologii fizyki jądrowej podczas prezentacji materiału ułatwi Państwu swobodne poruszanie się po tym materiale problem środowiskowy, nie popadając w radiofobię, ale też bez nadmiernego samozadowolenia.

Niebezpieczeństwo PROMIENIOWANIA, rzeczywiste i urojone

„Jednym z pierwszych odkrytych naturalnych pierwiastków promieniotwórczych był rad”.
- przetłumaczone z łaciny - emitujące promienie, promieniujące.

Każdy człowiek w otoczeniu narażony jest na działanie różnych zjawisk, które na niego wpływają. Należą do nich upał, zimno, burze magnetyczne i normalne, ulewne deszcze, obfite opady śniegu, silny wiatr, dźwięki, eksplozje itp.

Dzięki obecności przypisanych mu przez naturę narządów zmysłów może szybko zareagować na te zjawiska za pomocą np. baldachimu, ubrania, schronienia, lekarstw, parawanów, schronień itp.

Jednak w naturze istnieje zjawisko, na które człowiek z powodu braku niezbędnych narządów zmysłów nie może natychmiast zareagować - jest to radioaktywność. Radioaktywność nie jest zjawiskiem nowym; Radioaktywność i towarzyszące jej promieniowanie (tzw. jonizujące) istniały we Wszechświecie od zawsze. Materiały radioaktywne są częścią Ziemi i nawet ludzie są lekko radioaktywni, ponieważ... obecne w najmniejszych ilościach w każdej żywej tkance substancje radioaktywne.

Najbardziej nieprzyjemną właściwością promieniowania radioaktywnego (jonizującego) jest jego działanie na tkanki żywego organizmu, dlatego potrzebne są odpowiednie przyrządy pomiarowe, które pozwolą informacje operacyjne podjąć przydatne decyzje, zanim upłynie długi czas i pojawią się niepożądane, a nawet katastrofalne konsekwencje, że dana osoba nie zacznie odczuwać ich skutków natychmiast, ale dopiero po pewnym czasie. Dlatego informację o obecności promieniowania i jego mocy należy uzyskać jak najwcześniej.
Jednak dość tajemnic. Porozmawiajmy o tym, czym jest promieniowanie i promieniowanie jonizujące (czyli radioaktywne).

Promieniowanie jonizujące

Każde medium składa się z maleńkich, neutralnych cząstek - atomy, które składają się z dodatnio naładowanych jąder i otaczających je ujemnie naładowanych elektronów. Każdy atom jest jak miniaturowy układ słoneczny: „planety” poruszają się po orbicie wokół maleńkiego jądra - elektrony.
Jądro atomowe składa się z kilku cząstek elementarnych - protonów i neutronów, utrzymywanych razem przez siły jądrowe.

Protony cząstki posiadające ładunek dodatni równy w wartości bezwzględnej ładunkowi elektronów.

Neutrony cząstki neutralne, pozbawione ładunku. Liczba elektronów w atomie jest dokładnie równa liczbie protonów w jądrze, więc każdy atom jest ogólnie obojętny. Masa protonu jest prawie 2000 razy większa od masy elektronu.

Liczba cząstek obojętnych (neutronów) obecnych w jądrze może być różna, jeśli liczba protonów jest taka sama. Atomy takie, które mają jądra o tej samej liczbie protonów, ale różnią się liczbą neutronów, są odmianami tego samego pierwiastka chemicznego, zwanymi „izotopami” tego pierwiastka. Aby je od siebie odróżnić, symbolowi pierwiastka przypisuje się liczbę równą sumie wszystkich cząstek w jądrze danego izotopu. Zatem uran-238 zawiera 92 protony i 146 neutronów; Uran 235 ma również 92 protony, ale 143 neutrony. Wszystkie izotopy pierwiastka chemicznego tworzą grupę „nuklidów”. Niektóre nuklidy są stabilne, tj. nie ulegają żadnym przekształceniom, natomiast inne emitujące cząstki są niestabilne i zamieniają się w inne nuklidy. Jako przykład weźmy atom uranu - 238. Od czasu do czasu wybucha z niego zwarta grupa czterech cząstek: dwóch protonów i dwóch neutronów - „cząstka alfa (alfa)”. Uran-238 zamienia się w ten sposób w pierwiastek, którego jądro zawiera 90 protonów i 144 neutrony - tor-234. Ale tor-234 jest również niestabilny: jeden z jego neutronów zamienia się w proton, a tor-234 zamienia się w pierwiastek mający 91 protonów i 143 neutronów w jądrze. Transformacja ta wpływa także na elektrony (beta) poruszające się po swoich orbitach: jeden z nich staje się jakby zbędny, bez pary (proton), więc opuszcza atom. Łańcuch licznych przemian, któremu towarzyszy promieniowanie alfa lub beta, kończy się stabilnym nuklidem ołowiu. Oczywiście istnieje wiele podobnych łańcuchów spontanicznych przemian (rozpadów) różnych nuklidów. Okres półtrwania to okres czasu, podczas którego początkowa liczba jąder radioaktywnych zmniejsza się średnio o połowę.
Przy każdym akcie rozpadu uwalniana jest energia, która jest przekazywana w postaci promieniowania. Często niestabilny nuklid znajduje się w stanie wzbudzonym, a emisja cząstki nie prowadzi do całkowitego usunięcia wzbudzenia; następnie emituje część energii w postaci promieniowania gamma (kwant gamma). Podobnie jak w przypadku promieni rentgenowskich (które różnią się od promieni gamma jedynie częstotliwością), nie są emitowane żadne cząsteczki. Cały proces spontanicznego rozpadu niestabilnego nuklidu nazywa się rozpadem promieniotwórczym, a sam nuklid nazywa się radionuklidem.

Różnym rodzajom promieniowania towarzyszy wydzielanie różnej ilości energii i mają one różną siłę przenikania; dlatego mają różny wpływ na tkanki żywego organizmu. Promieniowanie alfa blokowane jest np. przez kartkę papieru i praktycznie nie jest w stanie przedostać się przez zewnętrzną warstwę skóry. Nie stwarza zatem zagrożenia, dopóki substancje promieniotwórcze emitujące cząstki alfa nie przedostaną się do organizmu przez otwartą ranę, wraz z jedzeniem, wodą lub wdychanym powietrzem lub parą, np. podczas kąpieli; stają się wtedy niezwykle niebezpieczne. Cząstka beta ma większą zdolność penetracji: wnika w tkankę ciała na głębokość od jednego do dwóch centymetrów lub więcej, w zależności od ilości energii. Przenikająca moc promieniowania gamma, które rozprzestrzenia się z prędkością światła, jest bardzo duża: może je zatrzymać tylko gruby ołów lub płyta betonowa. Promieniowanie jonizujące charakteryzuje się wieloma mierzalnymi parametrami wielkości fizyczne. Powinny one obejmować ilości energii. Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że są one wystarczające do rejestracji i oceny wpływu promieniowania jonizującego na organizmy żywe i człowieka. Jednak te wartości energii nie odzwierciedlają fizjologicznego wpływu promieniowania jonizującego na organizm ludzki i inne żywe tkanki, są subiektywne i różne dla różnych osób. Dlatego stosuje się wartości średnie.

Źródła promieniowania mogą być naturalne, występujące w przyrodzie i niezależne od człowieka.

Ustalono, że ze wszystkich naturalnych źródeł promieniowania największym zagrożeniem jest radon, ciężki gaz pozbawiony smaku i zapachu, a jednocześnie niewidoczny; z produktami zależnymi.

Radon jest uwalniany skorupa ziemska wszędzie, ale jego stężenie w powietrzu zewnętrznym różni się znacznie w różnych punktach glob. Choć na pierwszy rzut oka może się to wydawać paradoksalne, człowiek otrzymuje główne promieniowanie radonu, przebywając w zamkniętym, niewentylowanym pomieszczeniu. Radon koncentruje się w powietrzu w pomieszczeniach tylko wtedy, gdy jest ono wystarczająco odizolowane środowisko zewnętrzne. Radon przenikając przez fundament i podłogę z gruntu lub rzadziej uwalniając się z materiałów budowlanych, radon gromadzi się w pomieszczeniach zamkniętych. Uszczelnianie pomieszczeń w celu izolacji tylko pogarsza sytuację, ponieważ jeszcze bardziej utrudnia to ucieczkę radioaktywnego gazu z pomieszczenia. Problem radonu jest szczególnie istotny w przypadku niskich budynków, w których znajdują się starannie uszczelnione pomieszczenia (w celu zatrzymania ciepła) i stosowania tlenku glinu jako dodatku do materiałów budowlanych (tzw. „problem szwedzki”). Najpopularniejsze materiały budowlane – drewno, cegła i beton – emitują stosunkowo mało radonu. Granit, pumeks, produkty wytwarzane z surowców tlenku glinu i fosfogips mają znacznie większą radioaktywność właściwą.

Innym, zwykle mniej istotnym źródłem radonu przedostającego się do pomieszczeń jest woda i gaz ziemny, używany do gotowania i ogrzewania domów.

Stężenie radonu w powszechnie używanej wodzie jest niezwykle niskie, ale woda ze studni głębinowych lub studni artezyjskich zawiera bardzo duże ilości radonu. Jednak głównym zagrożeniem nie jest woda pitna, nawet z dużą zawartością radonu. Zazwyczaj ludzie zużywają większość wody w jedzeniu i gorących napojach, a podczas gotowania wody lub gotowania gorącego jedzenia radon jest prawie całkowicie rozpraszany. Znacznie większym zagrożeniem jest przedostawanie się do płuc pary wodnej o dużej zawartości radonu wraz z wdychanym powietrzem, co najczęściej ma miejsce w łazience lub łaźni parowej (łaźnia parowa).

Radon przedostaje się do gazu ziemnego pod ziemią. W wyniku wstępnej obróbki oraz podczas magazynowania gazu przed dotarciem do odbiorcy większość radonu odparowuje, jednak stężenie radonu w pomieszczeniu może zauważalnie wzrosnąć, jeżeli kuchenki kuchenne i inne urządzenia grzewcze na gaz nie zostaną wyposażone w okap wyciągowy . W obecności wentylacji nawiewno-wywiewnej, która łączy się z powietrzem zewnętrznym, w tych przypadkach nie dochodzi do stężenia radonu. Dotyczy to także całego domu – na podstawie odczytów detektorów radonu można ustawić taki tryb wentylacji pomieszczenia, który całkowicie wyeliminuje zagrożenie dla zdrowia. Biorąc jednak pod uwagę, że uwalnianie radonu z gleby ma charakter sezonowy, należy trzy do czterech razy w roku monitorować skuteczność wentylacji, unikając przekraczania norm stężeń radonu.

Inne źródła promieniowania, które niestety niosą ze sobą potencjalne zagrożenia, są tworzone przez samego człowieka. Źródłami sztucznego promieniowania są sztuczne radionuklidy, wiązki neutronów i naładowanych cząstek powstające za pomocą reaktorów jądrowych i akceleratorów. Nazywa się je sztucznymi źródłami promieniowania jonizującego. Okazało się, że promieniowanie, mimo swojej niebezpiecznej dla człowieka natury, może służyć człowiekowi. To nie jest pełna lista obszarów zastosowania promieniowania: medycyna, przemysł, rolnictwo, chemia, nauka itp. Czynnikiem uspokajającym jest kontrolowany charakter wszelkich działań związanych z wytwarzaniem i wykorzystaniem sztucznego promieniowania.

Testy broni jądrowej w atmosferze, wypadki w elektrowniach jądrowych i reaktorach jądrowych oraz wyniki ich pracy objawiające się opadem promieniotwórczym i odpadami promieniotwórczymi wyróżniają się pod względem oddziaływania na człowieka. Jednak tylko sytuacje awaryjne, takie jak Wypadek w Czarnobylu może mieć niekontrolowany wpływ na ludzi.
Pozostałą część pracy można łatwo kontrolować na profesjonalnym poziomie.

Kiedy w niektórych obszarach Ziemi dochodzi do opadu radioaktywnego, promieniowanie może przedostać się do organizmu ludzkiego bezpośrednio poprzez produkty rolne i żywność. Zabezpieczenie siebie i swoich bliskich przed tym niebezpieczeństwem jest bardzo proste. Kupując mleko, warzywa, owoce, zioła i inne produkty, nie jest zbyteczne włączanie dozymetru i doprowadzanie go do zakupionego produktu. Promieniowania nie widać – ale urządzenie błyskawicznie wykryje obecność skażenia radioaktywnego. Takie jest nasze życie w trzecim tysiącleciu – dozymetr staje się atrybutem życie codzienne jak chusteczka szczoteczka do zębów, mydło.

WPŁYW PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO NA TKANKĘ CIAŁA

Uszkodzenia wyrządzone w żywym organizmie przez promieniowanie jonizujące będą tym większe, im więcej energii przekaże tkankom; ilość tej energii nazywana jest dawką, analogicznie do każdej substancji wchodzącej do organizmu i całkowicie przez nią wchłanianej. Organizm może otrzymać dawkę promieniowania niezależnie od tego, czy radionuklid znajduje się na zewnątrz ciała, czy w jego wnętrzu.

Ilość energii promieniowania pochłoniętej przez napromieniowane tkanki ciała, obliczona na jednostkę masy, nazywana jest dawką pochłoniętą i mierzona jest w grejach. Wartość ta nie uwzględnia jednak faktu, że przy tej samej pochłoniętej dawce promieniowanie alfa jest znacznie bardziej niebezpieczne (dwadzieścia razy) niż promieniowanie beta czy gamma. Tak obliczoną dawkę nazywa się dawką równoważną; mierzy się go w jednostkach zwanych siwertami.

Należy również wziąć pod uwagę, że niektóre części ciała są bardziej wrażliwe niż inne: np. przy tej samej równoważnej dawce promieniowania prawdopodobieństwo wystąpienia nowotworu w płucach jest większe niż w tarczycy, a napromienianie gonad jest szczególnie niebezpieczne ze względu na ryzyko uszkodzeń genetycznych. Dlatego dawki promieniowania człowieka należy uwzględniać przy różnych współczynnikach. Mnożąc dawki równoważne przez odpowiednie współczynniki i sumując je po wszystkich narządach i tkankach, otrzymujemy skuteczną dawkę równoważną, odzwierciedlającą całkowity wpływ promieniowania na organizm; mierzy się go również w siwertach.

Naładowane cząstki.

Cząsteczki alfa i beta przenikające do tkanek organizmu tracą energię w wyniku oddziaływań elektrycznych z elektronami atomów, w pobliżu których przechodzą. (Promienie gamma i promieniowanie rentgenowskie przenoszą swoją energię do materii na kilka sposobów, co ostatecznie prowadzi również do oddziaływań elektrycznych.)

Oddziaływania elektryczne.

W ciągu około dziesięciu bilionowych sekundy od chwili, gdy przenikliwe promieniowanie dotrze do odpowiedniego atomu w tkance ciała, elektron zostaje oderwany od tego atomu. Ten ostatni jest naładowany ujemnie, więc reszta początkowo obojętnego atomu zostaje naładowana dodatnio. Proces ten nazywa się jonizacją. Odłączony elektron może dalej jonizować inne atomy.

Zmiany fizykochemiczne.

Zarówno wolny elektron, jak i zjonizowany atom zwykle nie mogą długo przebywać w tym stanie i w ciągu kolejnych dziesięciu miliardowych sekundy uczestniczą w złożonym łańcuchu reakcji, w wyniku których powstają nowe cząsteczki, w tym tak niezwykle reaktywne jak „ wolne rodniki.”

Zmiany chemiczne.

W ciągu kolejnych milionowych części sekundy powstałe wolne rodniki reagują zarówno między sobą, jak i z innymi cząsteczkami i poprzez łańcuch reakcji, który nie jest jeszcze w pełni poznany, mogą powodować chemiczną modyfikację biologicznie ważnych cząsteczek niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania komórki.

Efekty biologiczne.

Zmiany biochemiczne mogą nastąpić w ciągu kilku sekund lub dziesięcioleci po napromienianiu i spowodować natychmiastową śmierć komórek lub ich zmiany.

JEDNOSTKI MIARY PROMIENIOWANIA
Becquerel (Bq, Bq); Curie (Ci, Cu)	1 Bq = 1 rozpad na sekundę. 1 Ci = 3,7 x 10 10 Bq	Jednostki aktywności radionuklidów. Reprezentują liczbę rozpadów w jednostce czasu.
Szary (Gr, Gu); Cieszę się (rad, rad)	1 Gy = 1 J/kg 1 rad = 0,01 Gy	Jednostki dawki pochłoniętej. Stanowią one ilość energii promieniowania jonizującego pochłoniętego przez jednostkę masy ciała fizycznego, np. przez tkanki ciała.
Sievert (Sv, Sv) Rem (ber, rem) - „biologiczny odpowiednik prześwietlenia rentgenowskiego”	1 Sv = 1 Gy = 1 J/kg (dla beta i gamma) 1 µSv = 1/1000000 Sv 1 ber = 0,01 Sv = 10 mSv Równoważne jednostki dawki.	Równoważne jednostki dawki. Stanowią jednostkę dawki pochłoniętej pomnożoną przez współczynnik uwzględniający nierówne ryzyko różne typy promieniowanie jonizujące.
Szary na godzinę (Gy/h); Siwert na godzinę (Sv/h); Roentgen na godzinę (R/h)	1 Gy/h = 1 Sv/h = 100 R/h (dla beta i gamma) 1 μSv/h = 1 μGy/h = 100 μR/h 1 μR/h = 1/1000000 R/h	Jednostki dawki. Stanowią one dawkę otrzymywaną przez organizm w jednostce czasu.

Dla informacji, a nie dla zastraszenia, szczególnie osób, które decydują się poświęcić pracy z promieniowaniem jonizującym, należy znać maksymalne dopuszczalne dawki. Jednostki miary radioaktywności podano w tabeli 1. Zgodnie z wnioskami Międzynarodowej Komisji ds. Ochrony Przed Promieniowaniem z 1990 r. szkodliwe skutki mogą wystąpić przy równoważnych dawkach co najmniej 1,5 Sv (150 rem) otrzymanych w ciągu roku oraz w przypadkach krótkotrwałego narażenia - przy dawkach wyższych 0,5 Sv (50 rem). Kiedy narażenie na promieniowanie przekracza określony próg, pojawia się choroba popromienna. Istnieją przewlekłe i ostre (z pojedynczą masową ekspozycją) formy tej choroby. Ostra choroba popromienna dzieli się na cztery stopnie w zależności od nasilenia, od dawki 1-2 Sv (100-200 rem, 1 stopień) do dawki większej niż 6 Sv (600 rem, 4 stopień). Etap 4 może być śmiertelny.

Dawki otrzymane w normalnych warunkach są znikome w porównaniu do wskazanych. Równoważna moc dawki wytwarzana przez promieniowanie naturalne waha się od 0,05 do 0,2 μSv/h, tj. od 0,44 do 1,75 mSv/rok (44-175 mrem/rok).
Do medycznych procedur diagnostycznych - prześwietlenia rentgenowskie itp. - osoba otrzymuje około kolejne 1,4 mSv/rok.

Ponieważ pierwiastki promieniotwórcze występują w małych dawkach w cegle i betonie, dawka wzrasta o kolejne 1,5 mSv/rok. Wreszcie, w wyniku emisji z nowoczesnych elektrowni cieplnych opalanych węglem oraz podczas lotu samolotem człowiek otrzymuje do 4 mSv/rok. W sumie istniejące tło może osiągnąć 10 mSv/rok, ale średnio nie przekracza 5 mSv/rok (0,5 rem/rok).

Takie dawki są całkowicie nieszkodliwe dla człowieka. Dawkę graniczną, oprócz istniejącego tła, dla ograniczonej części populacji na obszarach o podwyższonym napromieniowaniu ustalono na 5 mSv/rok (0,5 rem/rok), tj. z 300-krotną rezerwą. Dla personelu pracującego ze źródłami promieniowania jonizującego maksymalna dopuszczalna dawka wynosi 50 mSv/rok (5 rem/rok), tj. 28 µSv/h przy 36-godzinnym tygodniu pracy.

Zgodnie z normami higienicznymi NRB-96 (1996) dopuszczalne poziomy mocy dawki dla zewnętrznego napromieniowania całego ciała ze źródeł sztucznych w przypadku stałego pobytu personelu wynoszą 10 μGy/h dla pomieszczeń mieszkalnych i obszarów, w których przebywają osoby postronne. umiejscowiony na stałe - 0,1 µGy/h (0,1 µSv/h, 10 µR/h).

JAK MIERZYĆ PROMIENIOWANIE?

Kilka słów o rejestracji i dozymetrii promieniowania jonizującego. Istnieją różne metody rejestracji i dozymetrii: jonizacja (związana z przejściem promieniowania jonizującego w gazach), półprzewodnikowa (w której gaz zostaje zastąpiony ciałem stałym), scyntylacyjna, luminescencyjna, fotograficzna. Metody te stanowią podstawę pracy dozymetry promieniowanie. Wypełnione gazem czujniki promieniowania jonizującego obejmują komory jonizacyjne, komory rozszczepienia, liczniki proporcjonalne i Liczniki Geigera-Mullera. Te ostatnie są stosunkowo proste, najtańsze i niekrytyczne dla warunków pracy, co spowodowało ich szerokie zastosowanie w profesjonalnej aparaturze dozymetrycznej przeznaczonej do wykrywania i oceny promieniowania beta i gamma. Gdy czujnikiem jest licznik Geigera-Mullera, każda cząstka jonizująca, która przedostanie się do wrażliwej objętości licznika, powoduje samorozładowanie. Precyzyjnie wpadając w czułą objętość! Dlatego cząstki alfa nie są rejestrowane, ponieważ nie mogą tam wejść. Nawet przy rejestracji cząstek beta konieczne jest zbliżenie detektora do obiektu, aby upewnić się, że nie ma tam promieniowania, ponieważ w powietrzu energia tych cząstek może zostać osłabiona, mogą one nie przedostać się do korpusu urządzenia, nie przedostać się do czułego elementu i nie zostaną wykryte.

Doktor nauk fizycznych i matematycznych, profesor MEPhI N.M. Gawriłow
Artykuł został napisany dla firmy „Kvarta-Rad”

Promieniowanie jonizujące to w ogólnym tego słowa znaczeniu różnego rodzaju pola fizyczne i mikrocząstki. Jeśli spojrzeć na to z węższego punktu widzenia, nie obejmuje ono promieniowania ultrafioletowego i światła widzialnego, które w niektórych przypadkach może mieć działanie jonizujące. Fale mikrofalowe i radiowe są niejonizujące, ponieważ ich energia nie jest wystarczająca do zjonizowania cząsteczek i atomów.

W współczesny świat Promieniowanie jonizujące stało się powszechne. W rzeczywistości jest to energia promienista, która w interakcji z otoczeniem tworzy ładunki elektryczne o różnych znakach. Wykorzystuje się go w celach pokojowych, np. do różnych instalacji akceleratorów. Stosowany jest także w rolnictwo.

Podczas wypadków w elektrowniach jądrowych, wybuchów jądrowych i różnych przemian jądrowych powstaje i działa promieniowanie jonizujące, które nie jest ani odczuwalne, ani widoczne dla człowieka. Promieniowanie jądrowe może mieć charakter elektromagnetyczny lub może reprezentować szybko poruszający się strumień cząstek elementarnych - protonów, cząstek alfa i beta, neutronów. Podczas interakcji z różne materiały jonizują cząsteczki i atomy. Im większa jest moc dawki promieniowania przenikliwego, tym silniejsza jest jonizacja środowiska, a także czas trwania ekspozycji i radioaktywność promieniowania.

Promieniowanie jonizujące oddziałuje na ludzi i zwierzęta w taki sposób, że niszczy żywe komórki organizmu. Może to prowadzić do różnego stopnia choroby, a w niektórych przypadkach (przy dużych dawkach) do śmierci. Aby zrozumieć i zbadać jego wpływ, należy wziąć pod uwagę jego główne cechy: zdolność jonizującą i penetrującą.

Jeśli szczegółowo rozważymy każde promieniowanie jonizujące z osobna (alfa, beta, gamma, neutrony), możemy dojść do wniosku, że alfa ma wysoką zdolność jonizującą i słabą zdolność penetracji. W takim przypadku odzież może doskonale chronić osobę. Najbardziej niebezpieczne jest to, że przedostaje się do żywego organizmu wraz z wodą, pożywieniem i powietrzem. Beta ma mniejszą jonizację, ale większą siłę penetracji. Tutaj ubranie nie wystarczy; potrzebne jest poważniejsze schronienie. Neutron lub ma bardzo wysoką zdolność penetracji, ochrona musi mieć formę niezawodnej piwnicy lub piwnicy.

Rozważmy jego właściwości i właściwości jonizujące. Najbardziej różnorodne są radioaktywne; powstają w związku z niedozwolonymi elementami jąder atomowych, ze zmianą ich właściwości chemicznych i fizycznych. Takie pierwiastki są radioaktywne. Mogą być naturalne (na przykład rad, tor, uran itp.) lub otrzymywane sztucznie.

Promieniowanie jonizujące. Gatunek

Różne typy różnią się między sobą masą, energią i ładunkami. W obrębie każdego typu istnieją różnice - są to mniejsza lub większa zdolność jonizacyjna i penetracyjna, a także inne cechy. Natężenie tego promieniowania jest odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości bezpośrednio od źródła energii. Gdy odległość zwiększa się kilkukrotnie, jej intensywność odpowiednio maleje. Na przykład, jeśli odległość została podwojona, narażenie na promieniowanie zmniejszyło się o cztery.

Pierwiastki promieniotwórcze mogą występować w ciałach ciekłych i stałych, a także w gazach. Dlatego też, poza swoimi specyficznymi właściwościami, promieniowanie jonizujące ma te same właściwości, co te trzy stany fizyczne. Oznacza to, że może tworzyć pary i aerozole, szybko rozprzestrzeniać się w powietrzu, zanieczyszczać atmosferę, otaczające powierzchnie, sprzęt, skóra pracowników i ich ubrań, przedostają się do przewodu pokarmowego itp.

Promieniowanie jonizujące- rodzaj promieniowania, który każdemu kojarzy się wyłącznie z eksplozjami bomby atomowe i wypadki w elektrowniach jądrowych.

Jednak w rzeczywistości promieniowanie jonizujące otacza człowieka i stanowi naturalne promieniowanie tła: powstaje w urządzeniach gospodarstwa domowego, na słupach elektrycznych itp. Osoba wystawiona na działanie źródeł promieniowania jest narażona na działanie tego promieniowania.

Czy powinienem się obawiać poważnych konsekwencji - choroby popromiennej lub uszkodzenia narządów?

Siła promieniowania zależy od czasu kontaktu ze źródłem i jego promieniotwórczości. Urządzenia gospodarstwa domowego wytwarzające niewielki „hałas” nie są niebezpieczne dla człowieka.

Ale niektóre rodzaje źródeł mogą powodować poważne szkody dla organizmu. Aby zapobiec negatywny wpływ, trzeba znać podstawowe informacje: czym jest promieniowanie jonizujące, skąd pochodzi i jaki ma wpływ na człowieka.

Promieniowanie jonizujące występuje podczas rozpadu izotopów promieniotwórczych.

Istnieje wiele takich izotopów; są one stosowane w elektronice, przemyśle nuklearnym i produkcji energii:

uran-238;
tor-234;
uran-235 itp.

Izotopy promieniotwórcze rozkładają się naturalnie z biegiem czasu. Szybkość rozpadu zależy od rodzaju izotopu i jest obliczana na podstawie okresu półtrwania.

Po pewnym czasie (dla niektórych pierwiastków może to być kilka sekund, dla innych setki lat) liczba radioaktywnych atomów zmniejsza się dokładnie o połowę.

Energia uwalniana podczas rozpadu i niszczenia jąder jest uwalniana w postaci promieniowania jonizującego. Wnika w różne struktury wybijając z nich jony.

Fale jonizujące opierają się na promieniowaniu gamma, mierzonym w promieniach gamma. Podczas przekazywania energii nie są uwalniane żadne cząstki: atomy, cząsteczki, neutrony, protony, elektrony czy jądra. Efekt promieniowania jonizującego jest czysto falowy.

Przenikliwa moc promieniowania

Wszystkie typy różnią się zdolnością penetracji, to znaczy zdolnością do szybkiego pokonywania dystansów i przenikania przez różne bariery fizyczne.

Promieniowanie alfa ma najniższy współczynnik, a promieniowanie jonizujące opiera się na promieniach gamma – najbardziej przenikliwym z trzech rodzajów fal. W tym przypadku najbardziej negatywny wpływ ma promieniowanie alfa.

Co wyróżnia promieniowanie gamma?

Jest niebezpieczny ze względu na następujące cechy:

podróżuje z prędkością światła;
przechodzi przez miękkie tkaniny, drewno, papier, płyty gipsowo-kartonowe;
zatrzymywana jedynie przez grubą warstwę betonu i blachę.

Aby opóźnić fale propagujące to promieniowanie, w elektrowniach jądrowych instaluje się specjalne skrzynki. Dzięki nim promieniowanie nie może jonizować żywych organizmów, czyli zakłócać struktury molekularnej człowieka.

Zewnętrzna strona skrzynek wykonana jest z grubego betonu, wnętrze wyłożone jest blachą z czystego ołowiu. Ołów i beton odbijają promienie lub zatrzymują je w swojej strukturze, zapobiegając ich rozprzestrzenianiu się i szkodzeniu środowisku życia.

Rodzaje źródeł promieniowania

Błędny jest pogląd, że promieniowanie powstaje wyłącznie w wyniku działalności człowieka. Prawie wszystkie żywe obiekty i sama planeta mają słabe promieniowanie tła. Dlatego bardzo trudno jest uniknąć promieniowania jonizującego.

Ze względu na charakter występowania wszystkie źródła dzielimy na naturalne i antropogeniczne. Do najniebezpieczniejszych należą te antropogeniczne, takie jak przedostawanie się odpadów do atmosfery i zbiorników wodnych, sytuacja awaryjna czy działanie urządzenia elektrycznego.

Niebezpieczeństwo związane z tym drugim źródłem jest kontrowersyjne: małe urządzenia emitujące nie są uważane za stanowiące poważne zagrożenie dla ludzi.

Działanie jest indywidualne: ktoś może odczuć pogorszenie stanu zdrowia na tle słabego promieniowania, inny zaś będzie zupełnie niewrażliwy na naturalne tło.

Naturalne źródła promieniowania

Głównym zagrożeniem dla człowieka są skały mineralne. W ich jamach gromadzi się największa ilość radioaktywnego gazu, radonu, niewidocznego dla ludzkich receptorów.

Jest on naturalnie uwalniany ze skorupy ziemskiej i jest słabo rejestrowany przez przyrządy badawcze. Przy dostarczaniu materiałów budowlanych możliwy jest kontakt ze skałami radioaktywnymi i w efekcie proces jonizacji organizmu.

Powinieneś uważać na:

granit;
pumeks;
marmur;
fosfogips;
glinka

Są to najbardziej porowate materiały, które najlepiej zatrzymują radon. Gaz ten jest uwalniany z materiałów budowlanych lub gleby.

Jest lżejszy od powietrza, dlatego wznosi się na duże wysokości. Jeśli zamiast otwartego nieba znajdzie się przeszkoda nad ziemią (baldachim, dach pomieszczenia), gaz będzie się gromadził.

Wysokie nasycenie powietrza pierwiastkami prowadzi do napromieniowania ludzi, co można zrekompensować jedynie poprzez usuwanie radonu z obszarów mieszkalnych.

Aby pozbyć się radonu, musisz rozpocząć prostą wentylację. Należy starać się nie wdychać powietrza z pomieszczenia, w którym doszło do infekcji.

Rejestracja występowania nagromadzonego radonu odbywa się wyłącznie za pomocą specjalistycznych objawów. Bez nich wniosek o akumulacji radonu można wyciągnąć jedynie na podstawie niespecyficznych reakcji organizmu ludzkiego (ból głowy, nudności, wymioty, zawroty głowy, ciemnienie oczu, osłabienie i pieczenie).

W przypadku wykrycia radonu wzywany jest zespół Ministerstwa Sytuacji Nadzwyczajnych, którego zadaniem jest eliminacja promieniowania i sprawdzenie skuteczności wykonanych procedur.

Źródła pochodzenia antropogenicznego

Inna nazwa źródeł sztucznych to sztuczne. Głównym źródłem promieniowania są elektrownie jądrowe zlokalizowane na całym świecie. Przebywanie na terenie stacji bez odzieży ochronnej grozi wystąpieniem poważnych chorób i śmiercią.

W odległości kilku kilometrów od elektrowni jądrowej ryzyko spada do zera. Przy odpowiedniej izolacji całe promieniowanie jonizujące pozostaje wewnątrz stacji, a Ty możesz znajdować się w bliskiej odległości od miejsca pracy, nie otrzymując żadnej dawki promieniowania.

We wszystkich sferach życia możesz spotkać się ze źródłem promieniowania, nawet jeśli nie mieszkasz w mieście położonym w pobliżu elektrowni jądrowej.

Sztuczne promieniowanie jonizujące znajduje szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu:

medycyna;
przemysł;
rolnictwo;
branże wymagające dużej wiedzy.

Niemożliwy jest jednak odbiór promieniowania z urządzeń produkowanych dla tych gałęzi przemysłu.

Jedyne, co jest dopuszczalne, to minimalna penetracja fal jonowych, która nie powoduje szkód w krótkim czasie ekspozycji.

Opad

Poważnym problemem naszych czasów, związanym z niedawnymi tragediami w elektrowniach jądrowych, jest rozprzestrzenianie się radioaktywnych opadów. Emisje promieniowania do atmosfery powodują akumulację izotopów w cieczy atmosferycznej – chmurach. W przypadku nadmiaru cieczy rozpoczynają się opady atmosferyczne, które stanowią poważne zagrożenie dla upraw i ludzi.

Ciecz wchłania się na tereny rolne, gdzie rośnie ryż, herbata, kukurydza i trzcina cukrowa. Uprawy te są typowe dla wschodniej części planety, gdzie problem opadów radioaktywnych jest najbardziej palący.

Promieniowanie jonowe ma mniejszy wpływ na inne części świata, ponieważ opady nie docierają do Europy i krajów wyspiarskich na obszarze Wielkiej Brytanii. Jednak w USA i Australii deszcz czasami wykazuje właściwości radiacyjne, dlatego należy zachować ostrożność przy zakupie stamtąd owoców i warzyw.

Opad radioaktywny może spaść na zbiorniki wodne, a następnie ciecz przedostanie się do budynków mieszkalnych poprzez kanały uzdatniania wody i systemy zaopatrzenia w wodę. Zakłady lecznicze nie posiadają sprzętu wystarczającego do ograniczenia promieniowania. Zawsze istnieje ryzyko, że pobierana woda jest jonowa.

Jak chronić się przed promieniowaniem

Urządzenie mierzące, czy w tle produktu występuje promieniowanie jonowe, jest powszechnie dostępne. Można go kupić za niewielkie pieniądze i wykorzystać do sprawdzania zakupów. Nazwa urządzenia testującego to dozymetr.

Jest mało prawdopodobne, aby gospodyni domowa sprawdzała zakupy bezpośrednio w sklepie. Nieśmiałość przed nieznajomymi zwykle przeszkadza. Ale przynajmniej w domu należy sprawdzić produkty pochodzące z obszarów narażonych na radioaktywne deszcze. Wystarczy zbliżyć licznik do obiektu, a on wskaże poziom emisji niebezpiecznych fal.

Wpływ promieniowania jonizującego na organizm człowieka

Udowodniono naukowo, że promieniowanie ma negatywny wpływ na człowieka. Okazało się to również z prawdziwego doświadczenia: niestety wypadki Elektrownia jądrowa w Czarnobylu w Hiroszimie itp. udowodnione biologiczne i radiacyjne.

Skutki promieniowania opierają się na otrzymanej „dawce” – ilości przekazanej energii. Radionuklid (element emitujący fale) może oddziaływać zarówno na organizm, jak i na zewnątrz.

Otrzymaną dawkę mierzy się w jednostkach konwencjonalnych – szarościach. Należy wziąć pod uwagę, że dawka może być równa, ale efekt promieniowania może być inny. Wynika to z faktu, że różne promieniowanie powoduje reakcje o różnej sile (najbardziej widoczne dla cząstek alfa).

Na siłę uderzenia wpływa również to, w którą część ciała uderzają fale. Najbardziej podatne na zmiany strukturalne są narządy płciowe i płuca, mniej podatna jest tarczyca.

Wynik wpływu biochemicznego

Promieniowanie wpływa na strukturę komórek organizmu, powodując zmiany biochemiczne: zaburzenia w obiegu substancji chemicznych i funkcjonowaniu organizmu. Wpływ fal pojawia się stopniowo, a nie natychmiast po napromieniowaniu.

Jeśli dana osoba zostanie narażona na dopuszczalną dawkę (150 rem), wówczas negatywne skutki nie będą wyraźne. Przy większym napromieniowaniu zwiększa się efekt jonizacji.

Promieniowanie naturalne wynosi około 44 rem rocznie, maksymalnie 175. Maksymalna liczba tylko nieznacznie wykracza poza normalny zakres i nie powoduje negatywnych zmian w organizmie, z wyjątkiem bólów głowy lub łagodnych nudności u osób nadwrażliwych.

Promieniowanie naturalne opiera się na promieniowaniu tła Ziemi, spożyciu skażonych produktów i wykorzystaniu technologii.

Jeśli proporcja zostanie przekroczona, rozwijają się następujące choroby:

zmiany genetyczne w organizmie;
dysfunkcja seksualna;
nowotwory mózgu;
dysfunkcja tarczycy;
rak płuc i układu oddechowego;
choroba popromienna.

Choroba popromienna jest skrajnym stadium wszystkich chorób związanych z radionuklidami i objawia się tylko u osób znajdujących się w strefie wypadku.

Promieniowanie - promieniowanie (od radiare - emitować promienie) - rozprzestrzenianie się energii w postaci fal lub cząstek. Światło, promienie ultrafioletowe, promieniowanie cieplne w podczerwieni, kuchenki mikrofalowe, fale radiowe są rodzajem promieniowania. Niektóre rodzaje promieniowania nazywane są jonizującymi ze względu na ich zdolność do powodowania jonizacji atomów i cząsteczek napromienianej substancji.

Promieniowanie jonizujące - promieniowanie, którego oddziaływanie z ośrodkiem prowadzi do powstawania jonów o różnych znakach. Jest to strumień cząstek lub kwantów, który może bezpośrednio lub pośrednio powodować jonizację środowiska. Promieniowanie jonizujące łączy odmienność natura fizyczna rodzaje promieniowania. Wśród nich wyróżniają się cząstki elementarne (elektrony, pozytony, protony, neutrony, mezony itp.), cięższe zwielokrotniać naładowane jony (cząstki a, jądra berylu, litu i innych cięższych pierwiastków); promieniowanie posiadające charakter elektromagnetyczny (promieniowanie rentgenowskie, rentgenowskie).

Wyróżnia się dwa rodzaje promieniowania jonizującego: korpuskularny i elektromagnetyczny.

Promieniowanie korpuskularne - to przepływ cząstek (cząsteczek), które charakteryzują się określoną masą, ładunkiem i prędkością. Są to elektrony, pozytony, protony, neutrony, jądra atomów helu, deuter itp.

Promieniowanie elektromagnetyczne - strumień kwantów lub fotonów (promieniowanie g, promieniowanie rentgenowskie). Nie ma masy ani ładunku.

Wyróżnia się bezpośrednie i pośrednie promieniowanie jonizujące.

Bezpośrednio promieniowanie jonizujące - promieniowanie jonizujące, składające się z naładowanych cząstek posiadających energię kinetyczną wystarczającą do jonizacji po zderzeniu (cząstka itp.).

Pośrednie promieniowanie jonizujące - promieniowanie jonizujące, składające się z nienaładowanych cząstek i fotonów, które mogą bezpośrednio wytwarzać promieniowanie jonizujące i (lub) powodować przemiany jądrowe (neutrony, promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie g).

Główny właściwości promieniowanie jonizujące to zdolność, gdy przechodzi przez dowolną substancję, do powodowania powstawania dużych ilości wolne elektrony i naładowany dodatnio jony(tj. zdolność jonizująca).

Cząstki lub kwanty o wysokiej energii zwykle wybijają jeden z elektronów atomu, zabierając ze sobą pojedynczy ładunek ujemny. W tym przypadku pozostała część atomu lub cząsteczki, po uzyskaniu ładunku dodatniego (z powodu niedoboru cząstki naładowanej ujemnie), staje się jonem naładowanym dodatnio. Jest to tzw jonizacja pierwotna.

Elektrony wytrącone podczas pierwotnej interakcji, posiadające pewną energię, same oddziałują z nadjeżdżającymi atomami, zamieniając je w ujemnie naładowany jon (dzieje się to jonizacja wtórna ). Elektrony, które utraciły energię w wyniku zderzeń, pozostają wolne. Pierwsza opcja (tworzenie jonów dodatnich) zachodzi najlepiej w przypadku atomów, które mają 1-3 elektrony na powłoce zewnętrznej, a druga (tworzenie jonów ujemnych) zachodzi najlepiej w przypadku atomów, które mają 5-7 elektronów na powłoce zewnętrznej.

Zatem efekt jonizujący jest głównym przejawem działania promieniowania wysokoenergetycznego na materię. Dlatego promieniowanie nazywa się promieniowaniem jonizującym (promieniowaniem jonizującym).

Jonizacja zachodzi zarówno w cząsteczkach materia nieorganiczna oraz w układach biologicznych. Do jonizacji większości pierwiastków wchodzących w skład biosubstratów (czyli do utworzenia jednej pary jonów) wymagana jest absorpcja energii o wartości 10-12 eV (elektronowoltów). Jest to tzw potencjał jonizacyjny . Potencjał jonizacji powietrza wynosi średnio 34 eV.

Zatem promieniowanie jonizujące charakteryzuje się pewną energią promieniowania, mierzoną w eV. Elektronowolt (eV) to pozaukładowa jednostka energii, którą cząstka o elementarnym ładunku elektrycznym uzyskuje, poruszając się w polu elektrycznym między dwoma punktami o różnicy potencjałów wynoszącej 1 wolt.

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

1 keV (kiloelektronowolt) = 103 eV.

1 MeV (megaelektronowolt) = 106 eV.

Znając energię cząstek, można obliczyć, ile par jonów są one w stanie utworzyć na swojej drodze. Długość ścieżki to całkowita długość trajektorii cząstki (bez względu na to, jak złożona może być). Zatem jeśli cząstka ma energię 600 keV, to może uformować w powietrzu około 20 000 par jonowych.

W przypadkach, gdy energia cząstki (fotonu) nie jest wystarczająca, aby pokonać przyciąganie jądra atomowego i wylecieć z atomu (energia promieniowania jest mniejsza niż potencjał jonizacji), jonizacja nie zachodzi. , pozyskując nadmiar energii (tzw podekscytowany ), na ułamek sekundy przechodzi na wyższy poziom energetyczny, po czym gwałtownie wraca na swoje pierwotne miejsce i oddaje nadmiar energii w postaci kwantu luminescencji (ultrafioletowego lub widzialnego). Przejściu elektronów z orbit zewnętrznych na wewnętrzne towarzyszy promieniowanie rentgenowskie.

Jednak rola podniecenie w skutkach promieniowania jest drugorzędna w porównaniu z jonizacja atomy, dlatego ogólnie przyjęta nazwa promieniowania wysokoenergetycznego brzmi: „ jonizujący ", co podkreśla jego główną właściwość.

Druga nazwa promieniowania to „ przenikliwy „ – charakteryzuje zdolność promieniowania wysokoenergetycznego, przede wszystkim rentgenowskiego i
promienie g wnikają głęboko w materię, w szczególności w ciało człowieka. Głębokość penetracji promieniowania jonizującego zależy z jednej strony od charakteru promieniowania, ładunku jego cząstek i energii, z drugiej zaś od składu i gęstości napromienianej substancji.

Promieniowanie jonizujące ma określoną prędkość i energię. Zatem promieniowanie b i g rozchodzi się z prędkością bliską prędkości światła. Na przykład energia cząstek a waha się w granicach 4-9 MeV.

Jeden z ważne cechy Biologiczne skutki promieniowania jonizującego są niewidoczne i niezauważalne. Na tym polega ich niebezpieczeństwo; człowiek nie może wykryć skutków promieniowania ani wizualnie, ani organoleptycznie. W przeciwieństwie do promieni optycznych, a nawet fal radiowych, które w pewnych dawkach powodują nagrzewanie tkanek i uczucie ciepła, promieniowanie jonizujące, nawet w dawkach śmiertelnych, nie jest wykrywane przez nasze zmysły. To prawda, że astronauci zaobserwowali pośrednie objawy działania promieniowania jonizującego - uczucie błysków przy zamkniętych oczach - z powodu masywnej jonizacji w siatkówce. Zatem jonizacja i wzbudzenie są głównymi procesami, w których wydawana jest energia promieniowania pochłonięta w napromienianym obiekcie.

Powstałe jony zanikają w procesie rekombinacji, czyli ponownego zjednoczenia jonów dodatnich i ujemnych, w wyniku czego powstają atomy obojętne. Z reguły procesowi towarzyszy powstawanie wzbudzonych atomów.

Reakcje z udziałem jonów i wzbudzonych atomów są niezwykle ważne. Leżą u podstaw wielu procesy chemiczne, w tym biologicznie ważne. Przebieg tych reakcji wiąże się z negatywnym wpływem promieniowania na organizm ludzki.

Jonizujący nazywa się promieniowaniem, które przechodząc przez ośrodek powoduje jonizację lub wzbudzenie cząsteczek ośrodka. Promieniowanie jonizujące, podobnie jak promieniowanie elektromagnetyczne, nie jest odbierane przez ludzkie zmysły. Dlatego jest to szczególnie niebezpieczne, ponieważ dana osoba nie wie, że jest na nią narażona. Promieniowanie jonizujące nazywane jest inaczej promieniowaniem.

Promieniowanie to strumień cząstek (cząstki alfa, cząstki beta, neutrony) lub energia elektromagnetyczna o bardzo wysokich częstotliwościach (promieniowanie gamma lub rentgenowskie).

Skażenie środowiska pracy substancjami będącymi źródłem promieniowania jonizującego nazywa się skażeniem radioaktywnym.

Skażenie radioaktywne to forma skażenia fizycznego (energetycznego) związana z przekroczeniem naturalnego poziomu substancji promieniotwórczych w środowisku na skutek działalności człowieka.

Substancje składają się z drobnych cząstek pierwiastków chemicznych - atomów. Atom jest podzielny i ma złożoną budowę. W centrum atomu pierwiastka chemicznego znajduje się cząstka materialna zwana jądrem atomowym, wokół której krążą elektrony. Większość atomów pierwiastków chemicznych ma dużą stabilność, tj. stabilność. Jednak w wielu pierwiastkach znanych w przyrodzie jądra samoistnie rozpadają się. Takie elementy nazywane są radionuklidy. Ten sam pierwiastek może mieć kilka radionuklidów. W tym przypadku są to tzw radioizotopy pierwiastek chemiczny. Spontanicznemu rozpadowi radionuklidów towarzyszy promieniowanie radioaktywne.

Nazywa się spontanicznym rozpadem jąder niektórych pierwiastków chemicznych (radionuklidów). radioaktywność.

Promieniowanie radioaktywne mogą być różnego rodzaju: strumienie cząstek wysokoenergetycznych, fala elektromagnetyczna o częstotliwości większej niż 1,5 ,10 17 Hz.

Emitowane cząstki dzielą się na różne rodzaje, ale najczęściej emitowane są cząstki alfa (promieniowanie α) i cząstki beta (promieniowanie β). Cząstka alfa jest ciężka i ma wysoką energię; jest jądrem atomu helu. Cząstka beta jest około 7336 razy lżejsza od cząstki alfa, ale może być również bardzo energetyczna. Promieniowanie beta to strumień elektronów lub pozytonów.

Radioaktywny promieniowanie elektromagnetyczne(nazywa się to także promieniowaniem fotonowym) w zależności od częstotliwości fali może to być promieniowanie rentgenowskie (1,5...1017...5...1019 Hz) i promieniowanie gamma (ponad 5...1019 Hz) ). Promieniowanie naturalne to tylko promieniowanie gamma. Promieniowanie rentgenowskie jest sztuczne i występuje w lampach katodowych przy napięciu dziesiątek i setek tysięcy woltów.

Radionuklidy, emitując cząstki, przekształcają się w inne radionuklidy i pierwiastki chemiczne. Radionuklidy rozpadają się z różną szybkością. Szybkość rozpadu radionuklidów nazywa się działalność. Jednostką miary aktywności jest liczba rozpadów w jednostce czasu. Jeden rozpad na sekundę jest specjalnie nazywany bekerelem (Bq). Inną jednostką często używaną do pomiaru aktywności jest curie (Ku), 1 Ku = 37,10 · 9 Bq. Jednym z pierwszych szczegółowo zbadanych radionuklidów był rad-226. Po raz pierwszy zbadali go Curie, od których nazwano jednostkę miary aktywności. Liczba rozpadów na sekundę występujących w 1 g radu-226 (aktywność) wynosi 1 Ku.

Czas, w którym rozpada się połowa radionuklidu, nazywa się okres półtrwania(T 1/2). Każdy radionuklid ma swój własny okres półtrwania. Zakres zmian T 1/2 dla różnych radionuklidów jest bardzo szeroki. Waha się od sekund do miliardów lat. Na przykład najsłynniejszy naturalnie występujący radionuklid, uran-238, ma okres półtrwania wynoszący około 4,5 miliarda lat.

Podczas rozpadu ilość radionuklidu maleje, a jego aktywność maleje. Schemat spadku aktywności jest zgodny z prawem rozpadu promieniotwórczego:

Gdzie A 0 — aktywność początkowa, A- aktywność w pewnym okresie czasu T.

Rodzaje promieniowania jonizującego

Promieniowanie jonizujące występuje podczas pracy urządzeń opartych na izotopach promieniotwórczych, podczas pracy elektrycznych urządzeń próżniowych, wyświetlaczy itp.

Promieniowanie jonizujące obejmuje korpuskularny(alfa, beta, neutron) i elektromagnetyczny promieniowanie (gamma, rentgenowskie), zdolne do tworzenia naładowanych atomów i cząsteczek jonów podczas interakcji z materią.

Promieniowanie alfa to strumień jąder helu emitowany przez substancję podczas rozpadu radioaktywnego jąder lub podczas reakcji jądrowych.

Im większa energia cząstek, tym większa jest całkowita jonizacja przez nią spowodowana w substancji. Zasięg cząstek alfa emitowanych przez substancję radioaktywną sięga w powietrzu 8-9 cm, a w żywej tkance – kilkudziesięciu mikronów. Mając stosunkowo dużą masę, cząstki alfa szybko tracą energię podczas oddziaływania z materią, co decyduje o ich małej zdolności penetracji i wysokiej jonizacji właściwej, wynoszącej kilkadziesiąt tysięcy par jonów w powietrzu na 1 cm drogi.

Promieniowanie beta - przepływ elektronów lub pozytonów powstały w wyniku rozpadu promieniotwórczego.

Maksymalny zasięg cząstek beta w powietrzu wynosi 1800 cm, a w tkankach żywych - 2,5 cm. Zdolność jonizacyjna cząstek beta jest mniejsza (kilkadziesiąt par na 1 cm drogi), a zdolność penetracji jest większa niż w przypadku cząstek beta. cząstki alfa.

Neutrony, których strumień się tworzy promieniowanie neutronowe, przekształcają swoją energię w oddziaływaniach sprężystych i niesprężystych z jądrami atomowymi.

Podczas oddziaływań nieelastycznych powstaje promieniowanie wtórne, które może składać się zarówno z naładowanych cząstek, jak i kwanty gamma(promieniowanie gamma): podczas oddziaływań sprężystych możliwa jest normalna jonizacja materii.

Zdolność penetracji neutronów w dużej mierze zależy od ich energii i składu substancji atomów, z którymi oddziałują.

Promieniowanie gamma - promieniowanie elektromagnetyczne (fotonowe) emitowane podczas przemian jądrowych lub interakcji cząstek.

Promieniowanie gamma ma wysoką siłę penetracji i niski efekt jonizujący.

Promieniowanie rentgenowskie zachodzi w otoczeniu źródła promieniowania beta (w lampach rentgenowskich, akceleratorach elektronów) i jest połączeniem promieniowania bremsstrahlung i charakterystycznego. Bremsstrahlung to promieniowanie fotonowe o widmie ciągłym, emitowane przy zmianie energii kinetycznej naładowanych cząstek; promieniowanie charakterystyczne to promieniowanie fotonowe o dyskretnym widmie, emitowane przy zmianie stanu energetycznego atomów.

Podobnie jak promieniowanie gamma, promieniowanie rentgenowskie ma niską zdolność jonizacji i dużą głębokość penetracji.

Źródła promieniowania jonizującego

Rodzaj uszkodzeń radiacyjnych osoby zależy od charakteru źródeł promieniowania jonizującego.

Naturalne promieniowanie tła składa się z promieniowania kosmicznego i promieniowania pochodzącego od naturalnie rozmieszczonych substancji radioaktywnych.

Oprócz promieniowania naturalnego osoba jest narażona na promieniowanie z innych źródeł, na przykład: podczas wykonywania zdjęć rentgenowskich czaszki - 0,8-6 R; kręgosłup - 1,6-14,7 R; płuca (fluorografia) - 0,2-0,5 R: klatka piersiowa podczas fluoroskopii - 4,7-19,5 R; przewód pokarmowy z fluoroskopią - 12-82 R: zęby - 3-5 R.

Pojedyncze napromieniowanie 25-50 rem prowadzi do niewielkich, przejściowych zmian we krwi; przy dawkach promieniowania 80-120 rem pojawiają się objawy choroby popromiennej, ale bez śmierci. Ostra choroba popromienna rozwija się po jednorazowym narażeniu na 200-300 rem, a śmierć jest możliwa w 50% przypadków. Śmiertelny skutek w 100% przypadków występuje przy dawkach 550-700 rem. Obecnie istnieje wiele leków przeciwradiacyjnych. osłabienie działania promieniowania.

Przewlekła choroba popromienna może rozwinąć się w wyniku ciągłego lub powtarzanego narażenia na dawki znacznie niższe niż te, które powodują ostrą postać. Najbardziej charakterystycznymi objawami przewlekłej postaci choroby popromiennej są zmiany we krwi, zaburzenia układu nerwowego, miejscowe zmiany skórne, uszkodzenie soczewki oka i obniżona odporność.

Stopień zależy od tego, czy ekspozycja jest zewnętrzna, czy wewnętrzna. Narażenie wewnętrzne możliwe jest poprzez wdychanie, spożycie radioizotopów i ich przenikanie do organizmu człowieka przez skórę. Niektóre substancje są wchłaniane i gromadzone w określonych narządach, co skutkuje wysokimi lokalnymi dawkami promieniowania. Na przykład izotopy jodu gromadzące się w organizmie mogą powodować uszkodzenie tarczycy, pierwiastki ziem rzadkich- nowotwory wątroby, izotopy cezu, rubidu - nowotwory tkanek miękkich.

Sztuczne źródła promieniowania

Oprócz narażenia od naturalnych źródeł promieniowania, które były, są zawsze i wszędzie, w XX wieku pojawiły się dodatkowe źródła promieniowania związane z działalnością człowieka.

Przede wszystkim jest to wykorzystanie promieni rentgenowskich i promieniowania gamma w medycynie w diagnostyce i leczeniu pacjentów. , uzyskane podczas odpowiednich zabiegów, mogą być bardzo duże, zwłaszcza przy leczeniu nowotworów złośliwych radioterapią, gdy bezpośrednio w obszarze nowotworu mogą osiągnąć 1000 rem lub więcej. Podczas badań rentgenowskich dawka jest uzależniona od czasu badania i diagnozowanego narządu i może być bardzo zróżnicowana – od kilku remów przy wykonywaniu zdjęcia stomatologicznego do kilkudziesięciu remów przy badaniu przewodu pokarmowego i płuc. Obrazy fluorograficzne zapewniają minimalną dawkę i w żadnym wypadku nie należy odmawiać profilaktycznych corocznych badań fluorograficznych. Średnia dawka, jaką ludzie otrzymują w wyniku badań medycznych, wynosi 0,15 rem rocznie.

W drugiej połowie XX wieku ludzie zaczęli aktywnie wykorzystywać promieniowanie do celów pokojowych. Stosowane są różne radioizotopy badania naukowe, w diagnostyce obiektów technicznych, w aparaturze kontrolno-pomiarowej itp. I wreszcie – energetyka jądrowa. Elektrownie jądrowe są wykorzystywane w elektrowniach jądrowych, lodołamaczach, statkach i łodziach podwodnych. Obecnie w samych elektrowniach jądrowych pracuje ponad 400 reaktorów jądrowych o łącznej mocy elektrycznej ponad 300 mln kW. Aby uzyskać i przetworzyć paliwo jądrowe, utworzono cały kompleks przedsiębiorstw zjednoczonych cykl paliwa nuklearnego(NFC).

Cykl paliwa jądrowego obejmuje przedsiębiorstwa zajmujące się wydobyciem uranu (kopalnie uranu), jego wzbogacaniem (zakłady wzbogacania), produkcją elementów paliwowych, same elektrownie jądrowe, przedsiębiorstwa zajmujące się recyklingiem wypalonego paliwa jądrowego (zakłady radiochemiczne), tymczasowe składowanie i przetwarzanie odpadów promieniotwórczych powstałych w jądrowym cyklu paliwowym i wreszcie wskazuje na wieczne zakopywanie odpadów promieniotwórczych (cmentarze). Na wszystkich etapach NFC substancje radioaktywne w większym lub mniejszym stopniu oddziałują na personel obsługujący. Na wszystkich etapach może nastąpić uwolnienie (normalne lub awaryjne) radionuklidów do środowiska, które wytworzy dodatkową dawkę dla ludności, zwłaszcza zamieszkującej obszary; obszar przedsiębiorstw NFC.

Skąd pochodzą radionuklidy podczas normalnej pracy elektrowni jądrowej? Promieniowanie wewnątrz reaktor jądrowy ogromny. Fragmenty rozszczepienia paliwa i różne cząstki elementarne mogą przedostać się przez powłoki ochronne, mikropęknięcia i przedostać się do płynu chłodzącego i powietrza. Szereg operacji technologicznych podczas wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych może prowadzić do zanieczyszczenia wody i powietrza. Dlatego elektrownie jądrowe są wyposażone w system oczyszczania wody i gazu. Emisje do atmosfery prowadzone są wysoką rurą.

Podczas normalnej pracy elektrowni jądrowej emisje do środowiska są niewielkie i mają niewielki wpływ na pobliską ludność.

Największe zagrożenie z punktu widzenia bezpieczeństwa radiacyjnego stwarzają zakłady przerobu wypalonego paliwa jądrowego, które charakteryzują się bardzo dużą aktywnością. Przedsiębiorstwa te wytwarzają duże ilości odpadów płynnych o wysokiej radioaktywności i istnieje niebezpieczeństwo samoistnej reakcji łańcuchowej (zagrożenie nuklearne).

Problem postępowania z odpadami promieniotwórczymi, będącymi bardzo istotnym źródłem skażenia promieniotwórczego biosfery, jest bardzo trudny.

Jednak złożone i kosztowne cykle paliwa jądrowego od promieniowania w przedsiębiorstwach pozwalają zapewnić ochronę ludzi i środowiska do bardzo małych wartości, znacznie mniejszych niż istniejące tło technogeniczne. Inna sytuacja ma miejsce w przypadku odchyleń od normalnego trybu pracy, a zwłaszcza podczas wypadków. I tak wypadek, który miał miejsce w 1986 r. (który można zakwalifikować jako katastrofę globalną - największą awarię w przedsiębiorstwach jądrowego cyklu paliwowego w całej historii rozwoju energetyki jądrowej) w elektrowni jądrowej w Czarnobylu doprowadził do uwolnienia zaledwie 5 % całego paliwa do środowiska. W efekcie do środowiska przedostały się radionuklidy o łącznej aktywności 50 milionów Ci. Uwolnienie to doprowadziło do napromieniowania dużej liczby osób, dużej liczby zgonów, skażenia bardzo dużych obszarów i konieczności masowego przesiedlania ludzi.

Awaria w elektrowni jądrowej w Czarnobylu wyraźnie pokazała, że nuklearna metoda wytwarzania energii jest możliwa tylko wtedy, gdy zasadniczo wykluczy się wypadki na dużą skalę w przedsiębiorstwach jądrowego cyklu paliwowego.