Нейонизиращи лъчения. Видове и характеристики на радиацията. Ползите и вредите от радиоактивното излъчване

Въведение…………………………………………………………………………………..3

1. Видове радиация………………………………………………………………….5

2. Регулиране на радиационната безопасност…………………………………10

3. Основни граници на дозата ............................................. ........................................................13

4. Допустими и контролни нива на експозиция……………………………18

Заключение…………………………………………………………………………………….26

Списък на използваните източници…………………………………………….28

ВЪВЕДЕНИЕ

Сред въпросите от научен интерес малцина привличат толкова голямо обществено внимание и предизвикват толкова много противоречия, колкото въпросът за ефектите на радиацията върху хората и околната среда.

За съжаление надеждната научна информация по този въпрос много често не достига до населението, което следователно използва всякакви слухове. Твърде често аргументите на противниците на ядрената енергия се основават единствено на чувства и емоции, точно както често изказванията на поддръжниците на нейното развитие се свеждат до слабо обосновани успокояващи уверения.

Научният комитет на ООН за въздействието на атомната радиация събира и анализира цялата налична информация за източниците на радиация и нейното въздействие върху хората и околната среда. Той изучава широк спектър от естествени и създадени от човека източници на радиация и откритията му могат да изненадат дори онези, които следят отблизо публичния дискурс по темата.

Радиацията е наистина смъртоносна. В големи дози причинява тежки тъканни увреждания, а в малки дози може да причини рак и да предизвика генетични дефекти, които могат да се появят при децата и внуците на облъчения или при неговите по-далечни потомци.

Но за по-голямата част от населението най-опасните източници на радиация не са тези, за които се говори най-много. Човек получава най-високата доза от естествени източници на радиация. Радиацията, свързана с развитието на ядрената енергия, е само малка част от радиацията, генерирана от човешката дейност; Ние получаваме значително по-големи дози от други форми на тази дейност, които предизвикват много по-малко критики, например от използването на рентгенови лъчи в медицината. В допълнение, форми на ежедневна дейност, като изгаряне на въглища и използване на въздушен транспорт, особено постоянното излагане на добре затворени помещения, могат да доведат до значително повишаване на нивата на експозиция поради естествената радиация. Най-големите резерви за намаляване на облъчването на населението се крият именно в такива „безспорни” форми на човешка дейност.

Тази работа обхваща различни видове радиация, както от естествени, така и от изкуствени източници, засягащи хората и околната среда, предоставя регулаторни източници на информация за радиационна безопасност, граници на дозите на експозиция и техните допустими и контролни нива.

ВИДОВЕ ИЗЛЪЧВАНЕ

Проникващата радиация представлява голяма опасност за здравето и живота на хората. В големи дози причинява сериозни увреждания на телесните тъкани, развива се остра лъчева болест, в малки дози причинява рак и провокира генетични дефекти. В природата има редица елементи, чиито атомни ядра се превръщат в ядра на други елементи. Тези трансформации са придружени от радиация - радиоактивност. Йонизиращото лъчение е поток от елементарни частици и кванти на електромагнитното лъчение, които могат да причинят йонизация на атомите и молекулите на средата, в която се разпространяват.

Различните видове радиация се придружават от освобождаване на различно количество енергия и имат различни проникващи способности, така че имат различен ефект върху тъканите на живия организъм (фиг. 1). Алфа радиацията, която представлява поток от тежки частици, състоящ се от неутрони и протони, се блокира например от лист хартия и практически не може да проникне през външния слой на кожата, образуван от мъртви клетки. Следователно, той не представлява опасност, докато радиоактивни вещества, излъчващи α-частици, не попаднат в тялото през отворена рана, с храна или с вдишван въздух; тогава стават изключително опасни. Бета радиацията има по-голяма проникваща способност: тя прониква в телесната тъкан на дълбочина от един до два сантиметра. Проникващата способност на гама-лъчението, което се разпространява със скоростта на светлината, е много висока: само дебело олово или бетонна плоча може да го спре. Поради много високата си проникваща способност, гама-лъчението представлява голяма опасност за хората. Особеността на йонизиращото лъчение е, че човек ще започне да усеща ефекта му едва след известно време.

Ориз. 1. Три вида радиация и тяхната проникваща способност

Източниците на радиация могат да бъдат естествени, налични в природата и независими от хората.

Населението на земното кълбо получава по-голямата част от облъчването от естествени източници на радиация (фиг. 2).

Ориз. 2. Средногодишни ефективни еквивалентни дози радиация от естествени и създадени от човека източници на радиация (цифрите показват дозата в милисиверти)

Повечето от тях са такива, че е абсолютно невъзможно да се избегне излагането на радиация от тях. През цялата история на Земята различни видове радиация попадат на земната повърхност от космоса и идват от радиоактивни вещества, намиращи се в земната кора. Човек е изложен на радиация по два начина. Радиоактивните вещества могат да бъдат извън тялото и да го облъчват отвън; в този случай говорим за външно облъчване. Или могат да попаднат във въздуха, който човек диша, в храната или водата и да попаднат в тялото. Този метод на облъчване се нарича вътрешен.

Всеки жител на Земята е изложен на радиация от естествени източници на радиация, но някои от тях получават по-високи дози от други. Това зависи отчасти от това къде живеят. Нивото на радиация на някои места по земното кълбо, където се срещат особено радиоактивни скали, се оказва значително по-високо от средното, а на други места е съответно по-ниско. Дозата на радиация зависи и от начина на живот на хората. Използването на определени строителни материали, използването на газ за готвене, открити мангали на дървени въглища, запечатване на стаи и дори летене със самолети увеличават експозицията чрез естествени източници на радиация.

Наземните източници на радиация са колективно отговорни за по-голямата част от експозицията, на която хората са изложени чрез естествена радиация. Средно те осигуряват над 5/6 от годишната ефективна еквивалентна доза, получена от населението, основно поради вътрешно облъчване. Останалата част се дължи на космическите лъчи, главно чрез външно облъчване (фиг. 3).

Ориз. 3. Средни годишни ефективни еквивалентни дози радиация от естествени източници на радиация (цифрите показват дозата в милисиверти)

Според някои данни средната ефективна еквивалентна доза външна радиация, която човек получава годишно от наземни източници на естествена радиация, е приблизително 350 микросиверта, т.е. малко повече от средната индивидуална доза облъчване поради фоновата радиация, създадена от космическите лъчи на морското равнище.

Средно приблизително 2/3 от ефективната еквивалентна доза радиация, която човек получава от естествени източници на радиация, идва от радиоактивни вещества, които влизат в тялото чрез храната, водата и въздуха.

Установено е, че от всички естествени източници на радиация най-голяма опасност представлява радонът - тежък газ без цвят и мирис. Той се отделя от земната кора навсякъде, но концентрацията му във външния въздух се различава значително за различните точки на земното кълбо. Човек получава основната радиация от радон, докато е на закрито. Радонът се концентрира във въздуха на закрито само когато те са достатъчно изолирани от външната среда. Прониквайки през основата и пода от почвата или по-рядко от строителните материали, радонът се натрупва в затворени помещения. Най-разпространените строителни материали - дърво, тухла и бетон - излъчват относително малко радон. Гранитът, пемзата, продуктите от суровини от алуминиев оксид и фосфогипсът имат много по-голяма специфична радиоактивност.

Друг източник на навлизане на радон в жилищните помещения е водата и природният газ. Концентрацията на радон в често използваната вода е изключително ниска, но водата от дълбоки или артезиански кладенци съдържа много високи нива на радон. Основната опасност обаче не идва от пиенето, дори и при високи нива на радон. Обикновено хората пият преварена вода или под формата на топли напитки, а при варене радонът почти напълно изчезва. Голяма опасност е навлизането на водни пари с високо съдържание на радон в белите дробове заедно с вдишания въздух, което най-често се случва в банята или в парната баня. Радонът влиза в природния газ под земята. В резултат на предварителната обработка и по време на съхранението на газа, преди да достигне до потребителя, по-голямата част от радона се изпарява, но концентрацията на радон може да се увеличи, ако готварските печки не са оборудвани с аспиратор. Следователно радонът е особено опасен за нискоетажни сгради с внимателно затворени помещения (за запазване на топлината) и при използване на алуминиев оксид като добавка към строителни материали.

Други източници на радиация, които представляват опасност, за съжаление, са създадени от самия човек. Понастоящем радиацията се използва широко в различни области: медицина, промишленост, селско стопанство, химия, наука и др. Източниците на изкуствена радиация са изкуствени радионуклиди, създадени с помощта на ядрени реактори и ускорители, лъч от неутрони и заредени частици. Те се наричат изкуствени източници на йонизиращо лъчение. Всички дейности, свързани с производството и използването на изкуствена радиация, са строго контролирани. Тестовете на ядрени оръжия в атмосферата, аварии в атомни електроцентрали и ядрени реактори и резултатите от тяхната работа, изразяващи се в радиоактивни утайки и радиоактивни отпадъци, се открояват особено по отношение на тяхното въздействие върху човешкия организъм. Когато се появят радиоактивни утайки в някои райони на Земята, радиацията може да навлезе в човешкото тяло директно чрез селскостопански продукти и храна.

Важно свойство на радиоактивността е йонизиращото лъчение. Изследователите откриха опасността от това явление за живия организъм от самото начало на откриването на радиоактивността. Така А. Бекерел и М. Кюри-Склодовска, които изучават свойствата на радиоактивните елементи, получават тежки кожни изгаряния от радиево лъчение.

Йонизиращо лъчение е всяко лъчение, чието взаимодействие със среда води до образуване на електрически заряди с различен знак. Различават се следните видове йонизиращо лъчение: α-, β-лъчение, фотонно и неутронно лъчение. Ултравиолетовото лъчение и видимата част от светлинния спектър не се класифицират като йонизиращо лъчение. Горните видове радиация имат различна проникваща способност (фиг. 3.6), в зависимост от носителя и енергията на излъчване.

Енергията на излъчване се измерва в електронволтове (eV). Енергията, която електрон придобива при движение в ускоряващо електрическо поле с потенциална разлика от 1 V, се приема за 1 eV. На практика по-често се използват десетични кратни: килоелектрон-волт (1 keV = 103 eV) и мегаелектронволт (1. MeV = 10 eV). Връзката между електронволта и системната единица енергия J се дава от израза: 1 eV = 1,6 · 10 -19 J.

Алфа-лъчението (α-лъчение) е йонизиращо лъчение, което представлява поток от относително тежки частици (хелиеви ядра, състоящи се от два протона и два неутрона), излъчвани по време на ядрени трансформации. Енергията на α частиците е от порядъка на няколко мегаелектронволта и варира за различните радионуклиди. В този случай някои радионуклиди излъчват α-частици с няколко енергии.

Този вид радиация, имаща къс път на частиците, се характеризира със слаба проникваща способност, забавя се дори от лист хартия. Например обхватът на алфа частиците с енергия 4 MeV във въздуха е 2,5 cm, но в биологичната тъкан е само 31 микрона. Радиацията практически не може да проникне през външния слой на кожата, образуван от мъртви клетки. Следователно алфа лъчението не е опасно, докато радиоактивните вещества, излъчващи алфа частици, не навлязат в тялото през дихателната система, храносмилането или през отворени рани и повърхности от изгаряния. Степента на опасност на радиоактивното вещество зависи от енергията на частиците, които излъчва. Тъй като йонизационната енергия на един атом е от няколко до десетки електронволта, всяка α частица е способна да йонизира до 100 000 молекули в тялото.

Бета лъчението е поток от β-частици (електрони и позитрони), които имат по-голяма проникваща способност в сравнение с α-лъчението. Излъчваните частици имат непрекъснат енергиен спектър, разпределен по енергия от нула до определена максимална стойност, характерна за даден радионуклид. Максималната енергия на β спектъра на различни радионуклиди е в диапазона от няколко keV до няколко MeV.

Обхватът на β-частиците във въздуха може да достигне няколко метра, а в биологичната тъкан няколко сантиметра. Така обхватът на електроните с енергия 4 MeV във въздуха е 17,8 m, а в биологичната тъкан 2,6 cm, но те лесно се задържат от тънък лист метал. Подобно на източниците на α-радиация, β-активните радионуклиди са по-опасни при поглъщане.

Фотонното лъчение включва рентгеново лъчение и гама лъчение (γ-лъчи). След радиоактивен разпад атомното ядро на крайния продукт често се появява във възбудено състояние. Преходът на ядрото от това състояние към по-ниско енергийно ниво (към нормално състояние) става с излъчване на гама-кванти. По този начин γ-лъчението има вътрешноядрен произход и е доста твърдо електромагнитно излъчване с дължина на вълната 10 -8 -10 -11 nm.

Енергията на кванта на γ-лъчение E (в eV) е свързана с дължината на вълната чрез съотношението

където λ е изразено в нанометри (1 nm = 10 -9 m).

Разпространявайки се със скоростта на светлината, γ-лъчите имат висока проникваща способност, много по-голяма от α и β частиците. Те могат да бъдат спрени само от дебела оловна или бетонна плоча. Колкото по-висока е енергията на γ-лъчението и съответно колкото по-къса е неговата дължина на вълната, толкова по-висока е проникващата способност. Обикновено енергията на гама лъчите е в диапазона от няколко keV до няколко MeV.

За разлика от γ-лъчите, рентгеновите лъчи са от атомен произход. Образуват се във възбудени атоми по време на прехода на електрони от далечни орбити към орбита, по-близка до ядрото, или възникват, когато заредените частици в материята се забавят. Съответно първият има дискретен енергиен спектър и се нарича характеристика, вторият има непрекъснат спектър и се нарича спирачно лъчение. Рентгеновият енергиен диапазон е от стотици електронволта до десетки килоелектронволта. Въпреки различния произход на тези лъчения, тяхната природа е една и съща и затова рентгеновото и γ-лъчението се наричат фотонно лъчение.

Под въздействието на фотонно лъчение се облъчва цялото тяло. Това е основният увреждащ фактор, когато тялото е изложено на радиация от външни източници.

Неутронното лъчение възниква по време на деленето на тежки ядра и при други ядрени реакции. Източници на неутронно лъчение в атомни електроцентрали са ядрени реактори, плътността на неутронния поток в които е 10 10 -10 14 неутрона / (cm s); изотопни източници, съдържащи естествени или изкуствени радионуклиди, смесени с вещество, което излъчва неутрони под въздействието на бомбардиране от неговите α-частици или γ-кванти. Такива източници се използват за калибриране на контролно-измервателна апаратура. Те произвеждат потоци от порядъка на 10 7 –10 8 неутрона/s.

В зависимост от енергията неутроните се делят на следните видове: бавни или топлинни (със средна енергия ~0,025 eV); резонансни (с енергия до 0,5 keV); междинни (с енергия от 0,5 keV до 0,5 MeV); бърз (с енергия от 0,5 до 20 MeV); свръхбързи (с енергия над 20 MeV).

Когато неутроните взаимодействат с материята, се наблюдават два вида процеси: разсейване на неутрони и ядрени реакции, включително принудително делене на тежки ядра. Именно с последния тип взаимодействия се свързва възникването на верижна реакция, която възниква по време на атомна експлозия (неконтролирана верижна реакция) и в ядрени реактори (контролирана верижна реакция) и е съпроводена с освобождаване на огромно количество енергия.

Проникващата способност на неутронното лъчение е сравнима с γ лъчение. Топлинните неутрони се абсорбират ефективно от материали, съдържащи бор, графит, олово, литий, гадолиний и някои други вещества; Бързите неутрони се забавят ефективно от парафин, вода, бетон и др.

Основни понятия на дозиметрията. Имайки различни проникващи способности, различните видове йонизиращи лъчения имат различен ефект върху тъканите на живия организъм. В този случай, колкото по-големи са щетите, причинени от радиацията, толкова по-голяма е енергията, която засяга биологичния обект. Количеството енергия, предадено на тялото по време на йонизиращо излагане, се нарича доза.

Физическата основа на дозата на йонизиращото лъчение е трансформацията на радиационната енергия в процеса на нейното взаимодействие с атоми или техните ядра, електрони и молекули на облъчената среда, в резултат на което част от тази енергия се абсорбира от веществото. Погълнатата енергия е основната причина за процесите, водещи до наблюдаваните ефекти, предизвикани от радиация, и следователно дозиметричните количества са свързани с погълнатата радиационна енергия.

Дозата на облъчване може да бъде получена от всеки радионуклид или от смес от тях, независимо дали са извън тялото или вътре в него в резултат на излагане на храна, вода или въздух. Дозите се изчисляват по различен начин в зависимост от размера на облъчената зона и къде се намира, дали един човек или група хора са били облъчени и за колко време.

Количеството енергия, погълната от единица маса на облъчения организъм, се нарича погълната доза и се измерва в SI единици в грейове (Gy). Единицата за грей е джаул, разделен на килограм маса (J/kg). Стойността на погълнатата доза обаче не отчита факта, че при една и съща погълната доза α-лъчението и неутронното лъчение са много по-опасни от β-лъчението или γ-лъчението. Следователно, за по-точна оценка на степента на увреждане на организма, погълнатата доза трябва да се увеличи с определен коефициент, отразяващ способността на радиацията от даден вид да уврежда биологични обекти. Този фактор се нарича коефициент на радиационно тегло. Стойността му за β и γ лъчение се приема равна на 1, за α лъчение – 20, за неутронно лъчение варира в диапазона 5–20 в зависимост от енергията на неутрона.

Преизчислената по този начин доза се нарича еквивалентна доза, която се измерва в сиверти (Sv) в системата SI. Размерът на сиверт е същият като този на грея – J/kg. Получената доза за единица време се класифицира в системата SI като мощност на дозата и има измерението Gy/s или Sv/s. В системата SI е допустимо да се използват извънсистемни единици за време, като час, ден, година, следователно при изчисляване на дозите се използват размери като Sv/h, Sv/ден, Sv/година.

Досега в геофизиката, геологията и отчасти в радиоекологията се използва несистемна дозова единица - рентгеновото лъчение. Тази стойност е въведена в зората на атомната ера (през 1928 г.) и се използва за измерване на експозиционната доза. Рентгеновите лъчи са равни на дозата γ-лъчение, която създава в един кубичен сантиметър сух въздух общ заряд от йони, равен на една единица електрически заряд. При измерване на експозиционната доза на γ-лъчение във въздуха се използва връзката между рентгеновите лъчи и сивото: 1 P = 8,77 mJ/kg или 8,77 mGy. Съответно 1 Gy = 114 R.

В дозиметрията е запазена още една извънсистемна единица - rad, равна на погълнатата радиационна доза, при която 1 kg облъчено вещество поглъща енергия, равна на 0,01 J. Съответно I rad = 100 erg/g = 0,01 Gy. В момента това устройство излиза от употреба.

При изчисляване на дозите, получени от тялото, трябва да се има предвид, че някои части на тялото (органи, тъкани) са по-чувствителни към радиация от други. По-специално, при една и съща еквивалентна доза, увреждането на белите дробове е по-вероятно отколкото, например, на щитовидната жлеза. Интерна

Руската комисия по радиационна защита (ICRP) разработи коефициенти на преобразуване, които се препоръчват за използване при оценка на дозата на радиация за различни човешки органи и биологични тъкани (фиг. 3.7).

След умножаване на еквивалентната доза за даден орган по съответния коефициент и сумирането му по всички органи и тъкани се получава ефективна еквивалентна доза, отразяваща общото въздействие на радиацията върху организма. Тази доза също се измерва в сиверти. Описаното понятие доза характеризира само индивидуално получените дози.

Когато е необходимо да се изследва въздействието на радиацията върху група хора, се използва понятието колективна ефективна еквивалентна доза, която е равна на сумата от индивидуалните ефективни еквивалентни дози и се измерва в мансиверти (man-Sv).

Тъй като много радионуклиди се разпадат много бавно и ще засегнат населението в далечното бъдеще, още много поколения хора, живеещи на планетата, ще получат колективна ефективна еквивалентна доза от такива източници. За оценка на посочената доза е въведена концепцията за очакваната (обща) колективна ефективна еквивалентна доза, която позволява да се предвиди увреждането на група хора от действието на постоянни източници на радиация. За по-голяма яснота описаната по-горе система от понятия е илюстрирана на фиг. 3.8.

Преди това хората, за да обяснят това, което не разбират, измисляха различни фантастични неща - митове, богове, религия, магически създания. И въпреки че голяма част от хората все още вярват в тези суеверия, сега знаем, че за всичко има обяснение. Една от най-интересните, мистериозни и удивителни теми е радиацията. Какво е? Какви видове съществуват? Какво е радиация във физиката? Как се усвоява? Възможно ли е да се предпазите от радиация?

Главна информация

И така, разграничават се следните видове радиация: вълново движение на средата, корпускулярно и електромагнитно. На последното ще се обърне най-голямо внимание. По отношение на вълновото движение на средата можем да кажем, че то възниква в резултат на механично движение на определен обект, което предизвиква последователно разреждане или компресия на средата. Примерите включват инфразвук или ултразвук. Корпускулярното излъчване е поток от атомни частици като електрони, позитрони, протони, неутрони, алфа, който е придружен от естествен и изкуствен разпад на ядрата. Нека засега поговорим за тези двама.

Влияние

Нека разгледаме слънчевата радиация. Това е мощен лечебен и превантивен фактор. Съвкупността от съпътстващи физиологични и биохимични реакции, протичащи с участието на светлина, се нарича фотобиологични процеси. Те участват в синтеза на биологично важни съединения, служат за получаване на информация и ориентация в пространството (зрение), а също така могат да причинят вредни последици, като поява на вредни мутации, разрушаване на витамини, ензими и протеини.

За електромагнитното излъчване

В бъдеще статията ще бъде посветена изключително на него. Какво прави радиацията във физиката, как ни влияе? ЕМР са електромагнитни вълни, които се излъчват от заредени молекули, атоми и частици. Големите източници могат да бъдат антени или други излъчващи системи. Дължината на вълната на излъчването (честотата на трептене) заедно с източниците е от решаващо значение. И така, в зависимост от тези параметри се разграничават гама, рентгеново и оптично лъчение. Последният е разделен на редица други подвидове. И така, това е инфрачервено, ултравиолетово, радио лъчение, както и светлина. Диапазонът е до 10 -13. Гама лъчението се генерира от възбудени атомни ядра. Рентгеновите лъчи могат да се получат чрез забавяне на ускорените електрони, както и чрез прехода им от несвободни нива. Радиовълните оставят своя отпечатък, докато движат променливи електрически токове по проводниците на излъчващи системи (например антени).

За ултравиолетовото лъчение

Биологично UV лъчите са най-активни. Ако влязат в контакт с кожата, те могат да причинят локални промени в тъканите и клетъчните протеини. Освен това се записва ефектът върху кожните рецептори. Въздейства рефлекторно на целия организъм. Тъй като е неспецифичен стимулатор на физиологичните функции, той има благоприятен ефект върху имунната система на организма, както и върху минералния, протеиновия, въглехидратния и мастния метаболизъм. Всичко това се проявява под формата на общо укрепващо, тонизиращо и профилактично действие на слънчевата радиация. Струва си да се споменат някои специфични свойства, които има определен вълнов диапазон. По този начин въздействието на радиацията върху човек с дължина от 320 до 400 нанометра допринася за ефекта на еритема-тен. В диапазона от 275 до 320 nm се регистрират слабо бактерицидни и антирахитични ефекти. Но ултравиолетовото лъчение от 180 до 275 nm уврежда биологичната тъкан. Следователно трябва да се внимава. Продължителното пряко слънчево облъчване, дори и в безопасния спектър, може да доведе до тежка еритема с подуване на кожата и значително влошаване на здравето. До увеличаване на вероятността от развитие на рак на кожата.

Реакция на слънчева светлина

На първо място трябва да се спомене инфрачервеното лъчение. Има термичен ефект върху тялото, който зависи от степента на поглъщане на лъчите от кожата. Думата "изгаряне" се използва за описание на неговия ефект. Видимият спектър влияе върху зрителния анализатор и функционалното състояние на централната нервна система. И през централната нервна система и върху всички човешки системи и органи. Трябва да се отбележи, че ние се влияем не само от степента на осветеност, но и от цветовата гама на слънчевата светлина, тоест от целия спектър на излъчване. По този начин цветоусещането зависи от дължината на вълната и влияе върху нашата емоционална активност, както и върху функционирането на различни системи на тялото.

Червеният цвят възбужда психиката, засилва емоциите и дава усещане за топлина. Но бързо се уморява, допринася за мускулно напрежение, учестено дишане и повишено кръвно налягане. Оранжевото предизвиква усещане за благополучие и бодрост, докато жълтото повдига настроението и стимулира нервната система и зрението. Зеленото действа успокояващо, полезно при безсъние, умора, подобрява общия тонус на организма. Виолетовият цвят действа релаксиращо на психиката. Синьото успокоява нервната система и поддържа мускулите в тонус.

Малко отстъпление

Защо, когато разглеждаме какво е радиация във физиката, говорим най-вече за ЕМР? Факт е, че именно това се има предвид в повечето случаи, когато се засяга темата. Същото корпускулярно излъчване и вълново движение на средата е с порядък по-малък по мащаб и известен. Много често, когато говорят за видове радиация, те имат предвид изключително тези, на които се разделя EMR, което е фундаментално погрешно. В крайна сметка, когато говорим за това какво е радиация във физиката, трябва да се обърне внимание на всички аспекти. Но в същото време акцентът се поставя върху най-важните точки.

За източниците на радиация

Продължаваме да разглеждаме електромагнитното излъчване. Знаем, че представлява вълни, които възникват, когато електрическо или магнитно поле е нарушено. Този процес се интерпретира от съвременната физика от гледна точка на теорията за двойствеността на вълната и частицата. По този начин се признава, че минималната част от EMR е квант. Но в същото време се смята, че той има и честотно-вълнови свойства, от които зависят основните характеристики. За да се подобри способността за класифициране на източниците, се разграничават различни емисионни спектри на EMR честотите. Така че това:

Твърда радиация (йонизирана);
Оптичен (видим за окото);
Термичен (известен още като инфрачервен);
Радио честота.

Някои от тях вече са разгледани. Всеки спектър на излъчване има свои уникални характеристики.

Същност на източниците

В зависимост от техния произход, електромагнитните вълни могат да възникнат в два случая:

Когато има смущение от изкуствен произход.
Регистрация на радиация, идваща от естествен източник.

Какво можете да кажете за първите? Изкуствените източници най-често представляват страничен ефект, който възниква в резултат на работата на различни електрически устройства и механизми. Радиацията от естествен произход генерира магнитното поле на Земята, електрическите процеси в атмосферата на планетата и ядрения синтез в дълбините на слънцето. Степента на напрегнатост на електромагнитното поле зависи от нивото на мощност на източника. Условно радиацията, която се записва, се разделя на ниско ниво и високо ниво. Първите включват:

Почти всички устройства, оборудвани с CRT дисплей (като компютър).
Различни домакински уреди, от климатични системи до ютии;
Инженерни системи, които осигуряват електрозахранване на различни обекти. Примерите включват захранващи кабели, контакти и електромери.

Електромагнитното излъчване с високо ниво се произвежда от:

Електропроводи.
Целият електрически транспорт и неговата инфраструктура.
Радио и телевизионни кули, както и мобилни и мобилни комуникационни станции.
Асансьори и друго подемно оборудване, използващо електромеханични електроцентрали.
Устройства за преобразуване на мрежово напрежение (вълни, излъчвани от разпределителна подстанция или трансформатор).

Отделно има специална апаратура, която се използва в медицината и излъчва твърда радиация. Примерите включват MRI, рентгенови апарати и други подобни.

Влиянието на електромагнитното излъчване върху човека

В хода на многобройни изследвания учените стигнаха до печалното заключение, че продължителното излагане на ЕМР допринася за истинска експлозия от заболявания. Много нарушения обаче възникват на генетично ниво. Следователно защитата от електромагнитно излъчване е от значение. Това се дължи на факта, че EMR има високо ниво на биологична активност. В този случай резултатът от въздействието зависи от:

Естеството на радиацията.
Продължителност и интензивност на въздействието.

Специфични моменти на влияние

Всичко зависи от локализацията. Абсорбцията на радиация може да бъде локална или обща. Пример за втория случай е ефектът, който имат електропроводите. Пример за локално излагане са електромагнитните вълни, излъчвани от цифров часовник или мобилен телефон. Трябва да се споменат и термичните ефекти. Благодарение на вибрациите на молекулите енергията на полето се превръща в топлина. Микровълновите излъчватели работят на този принцип и се използват за нагряване на различни вещества. Трябва да се отбележи, че при въздействие върху човек топлинният ефект винаги е отрицателен и дори вреден. Трябва да се отбележи, че ние сме постоянно изложени на радиация. На работа, у дома, в движение из града. С течение на времето негативният ефект само се засилва. Поради това защитата срещу електромагнитно излъчване става все по-важна.

Как можете да се защитите?

Първоначално трябва да знаете с какво си имате работа. Специално устройство за измерване на радиация ще помогне за това. Това ще ви позволи да оцените ситуацията със сигурността. В производството се използват абсорбиращи екрани за защита. Но, уви, те не са предназначени за използване у дома. За да започнете, ето три съвета, които можете да следвате:

Трябва да стоите на безопасно разстояние от устройствата. За електропроводи, телевизионни и радио кули това е най-малко 25 метра. При CRT мониторите и телевизорите са достатъчни тридесет сантиметра. Електронните часовници не трябва да са на по-малко от 5 см. И не се препоръчва да доближавате радиостанции и мобилни телефони на по-малко от 2,5 сантиметра. Можете да изберете място с помощта на специално устройство - измервател на потока. Допустимата доза радиация, регистрирана от него, не трябва да надвишава 0,2 µT.
Опитайте се да намалите времето, през което трябва да бъдете изложени на радиация.
Винаги трябва да изключвате електрическите уреди, когато не ги използвате. В крайна сметка, дори когато са неактивни, те продължават да излъчват EMR.

За тихия убиец

И ще завършим статията с една важна, макар и доста слабо известна в широките кръгове, тема - радиацията. През целия си живот, развитие и съществуване човекът е бил облъчван от естествения фон. Естественото лъчение може грубо да се раздели на външно и вътрешно облъчване. Първият включва космическата радиация, слънчевата радиация, влиянието на земната кора и въздуха. Дори строителните материали, от които са създадени къщите и конструкциите, създават определен фон.

Радиацията има значителна проникваща сила, така че спирането й е проблематично. Така че, за да изолирате напълно лъчите, трябва да се скриете зад оловна стена с дебелина 80 сантиметра. Вътрешното облъчване възниква, когато естествените радиоактивни вещества навлизат в тялото заедно с храната, въздуха и водата. Радон, торон, уран, торий, рубидий и радий могат да бъдат намерени в недрата на земята. Всички те се абсорбират от растенията, могат да бъдат във вода - и когато се ядат, влизат в тялото ни.

Йонизиращото лъчение е комбинация от различни видове микрочастици и физически полета, които имат способността да йонизират дадено вещество, тоест да образуват в него електрически заредени частици - йони.

РАЗДЕЛ III. УПРАВЛЕНИЕ НА БЕЗОПАСНОСТТА НА ЖИВОТА И ИКОНОМИЧЕСКИ МЕХАНИЗМИ ЗА НЕЙНОТО ОСИГУРЯВАНЕ

Има няколко вида йонизиращо лъчение: алфа, бета, гама лъчение и неутронно лъчение.

Алфа радиация

Образуването на положително заредени алфа частици включва 2 протона и 2 неутрона, които са част от хелиевите ядра. Алфа частиците се образуват по време на разпадането на атомно ядро и могат да имат първоначална кинетична енергия от 1,8 до 15 MeV. Характерни особености на алфа лъчението са висока йонизираща и ниска проникваща способност. Когато се движат, алфа частиците губят енергията си много бързо и това води до факта, че тя не е достатъчна дори за преодоляване на тънки пластмасови повърхности. Като цяло външното излагане на алфа частици, ако не вземете предвид високоенергийните алфа частици, получени с помощта на ускорител, не причинява никаква вреда на хората, но проникването на частици в тялото може да бъде опасно за здравето, тъй като алфа радионуклиди Имат дълъг полуживот и имат силна йонизация. Ако бъдат погълнати, алфа частиците често могат да бъдат дори по-опасни от бета и гама радиацията.

Бета радиация

В резултат на бета разпада се образуват заредени бета частици, чиято скорост е близка до скоростта на светлината. Бета лъчите имат по-голяма проникваща способност от алфа лъчите - те могат да предизвикат химични реакции, луминесценция, йонизират газове и да имат ефект върху фотографските плаки. Като защита срещу поток от заредени бета-частици (с енергия не повече от 1 MeV) ще бъде достатъчно да се използва обикновена алуминиева плоча с дебелина 3-5 mm.

Фотонно лъчение: гама лъчение и рентгенови лъчи

Фотонното лъчение включва два вида лъчение: рентгеново (може да бъде спирачно и характеристично) и гама лъчение.

Най-често срещаният тип фотонно лъчение са гама частици с много висока енергия и ултракъса дължина на вълната, които представляват поток от високоенергийни фотони без заряд. За разлика от алфа и бета лъчите, гама частиците не се отклоняват от магнитни и електрически полета и имат значително по-голяма проникваща способност. В определени количества и за определена продължителност на експозиция, гама-лъчението може да причини лъчева болест и да доведе до различни видове рак. Само тежки химически елементи като олово, обеднен уран и волфрам могат да предотвратят разпространението на потока от гама частици.

Неутронно лъчение

Източник на неутронно лъчение могат да бъдат ядрени експлозии, ядрени реактори, лабораторни и промишлени съоръжения.

Самите неутрони са електрически неутрални, нестабилни (времето на полуразпад на свободен неутрон е около 10 минути) частици, които поради факта, че нямат заряд, се характеризират с висока проникваща способност със слаба степен на взаимодействие с материята. Неутронното лъчение е много опасно, затова за защита срещу него се използват редица специални, предимно съдържащи водород материали. Неутронното лъчение се абсорбира най-добре от обикновена вода, полиетилен, парафин и разтвори на хидроксиди на тежки метали.

Как йонизиращото лъчение влияе върху веществата?

Всички видове йонизиращи лъчения имат в една или друга степен ефект върху различни вещества, но най-силно това е изразено при гама частиците и неутроните. По този начин, при продължителна експозиция, те могат значително да променят свойствата на различни материали, да променят химичния състав на веществата, да йонизират диелектриците и да имат разрушителен ефект върху биологичните тъкани. Естественото фоново лъчение няма да причини много вреда на човек, но когато работите с изкуствени източници на йонизиращо лъчение, трябва да бъдете много внимателни и да вземете всички необходими мерки, за да сведете до минимум нивото на излагане на радиация върху тялото.

Видове йонизиращи лъчения и техните свойства

Йонизиращо лъчение е името, дадено на потоците от частици и електромагнитни кванти, в резултат на които върху средата се образуват йони с различен заряд.

Различните видове радиация се съпровождат от отделяне на определено количество енергия и имат различна проникваща способност, така че имат различен ефект върху тялото. Най-голяма опасност за хората представляват радиоактивните лъчения, като y-, рентгеново, неутронно, a- и b-лъчение.

Рентгеновите и у-лъчите са потоци от квантова енергия. Гама радиацията има по-къси дължини на вълните от рентгеновите лъчи. По своя характер и свойства тези лъчения се различават малко помежду си, имат висока проникваща способност, праволинейност на разпространение и способност да създават вторично и разсеяно лъчение в средата, през която преминават. Въпреки това, докато рентгеновите лъчи обикновено се произвеждат с помощта на електронно устройство, y-лъчите се излъчват от нестабилни или радиоактивни изотопи.

Останалите видове йонизиращо лъчение са бързо движещи се частици материя (атоми), някои от които носят електрически заряд, други не.

Неутроните са единствените незаредени частици, произведени от радиоактивна трансформация, с маса, равна на тази на протона. Тъй като тези частици са електрически неутрални, те проникват дълбоко във всяко вещество, включително жива тъкан. Неутроните са основните частици, които изграждат ядрата на атомите.

При преминаване през материята те взаимодействат само с ядрата на атомите, предават им част от енергията си и сами променят посоката на своето движение. Ядрата на атомите „изскачат“ от електронната обвивка и, преминавайки през материята, предизвикват йонизация.

Електроните са леки, отрицателно заредени частици, които съществуват във всички стабилни атоми. Електроните се използват много често по време на радиоактивния разпад на материята и тогава се наричат бета-частици. Те могат да бъдат получени и в лабораторни условия. Енергията, загубена от електроните при преминаване през материята, се изразходва за възбуждане и йонизация, както и за образуване на спирачно лъчение.

Алфа частиците са ядрата на хелиевите атоми, лишени от орбитални електрони и състоящи се от два протона и два неутрона, свързани заедно. Те имат положителен заряд, относително тежки са и докато преминават през вещество, те предизвикват йонизация на вещество с висока плътност.

Обикновено алфа частиците се излъчват по време на радиоактивния разпад на естествени тежки елементи (радий, торий, уран, полоний и др.).

Заредените частици (електрони и ядра на атоми на хелий), преминавайки през веществото, взаимодействат с електроните на атомите, губейки съответно 35 и 34 eV. В този случай половината от енергията се изразходва за йонизация (отделяне на електрон от атом), а другата половина за възбуждане на атоми и молекули на средата (прехвърляне на електрон към обвивка, по-отдалечена от ядрото) .

Броят на йонизираните и възбудени атоми, образувани от a-частица на единица дължина на пътя в среда, е стотици пъти по-голям от този на p-частица (Таблица 5.1).

Таблица 5.1. Диапазон от а- и b-частици с различни енергии в мускулната тъкан

Енергия на частиците, MeV	Пробег, микрони	Енергия на частиците, MeV	Пробег, микрони	Енергия на частиците, MeV	Пробег, микрони


	—

Това се дължи на факта, че масата на a-частицата е приблизително 7000 пъти по-голяма от масата на b-частицата, следователно при същата енергия нейната скорост е значително по-малка от тази на b-частицата.

Алфа-частиците, излъчвани по време на радиоактивен разпад, имат скорост от около 20 хил. km/s, докато скоростта на бета-частиците е близка до скоростта на светлината и възлиза на 200...270 хил. km/s. Очевидно, колкото по-ниска е скоростта на една частица, толкова по-голяма е вероятността за нейното взаимодействие с атомите на средата и следователно, толкова по-голяма е загубата на енергия на единица път в средата - което означава по-малък пробег. От масата 5.1 следва, че обхватът на а-частиците в мускулната тъкан е 1000 пъти по-малък от обхвата на бета-частиците със същата енергия.

Когато йонизиращото лъчение преминава през живите организми, то предава енергията си неравномерно на биологичните тъкани и клетки. В резултат на това, въпреки малкото количество енергия, погълната от тъканите, някои клетки на живата материя ще бъдат значително увредени. Общият ефект на йонизиращото лъчение, локализирано в клетките и тъканите, е представен в табл. 5.2.

Таблица 5.2. Биологични ефекти на йонизиращото лъчение

Характер на въздействието		Ударен ефект
Пряк ефект на радиация	10 -24 … 10 -4 s 10 16 … 10 8 s	Усвояване на енергия. Първоначални взаимодействия. Рентгеново и y-лъчение, неутрони Електрони, протони, алфа частици
	10 -12 … 10 -8 s	Физико-химичен етап. Пренос на енергия под формата на йонизация по първичната траектория. Йонизирани и електронно възбудени молекули
	10 7…10 5 s, няколко часа	Химически щети. С моето действие. Непряко действие. Свободни радикали, образувани от водата. Възбуждане на молекула до термично равновесие
Косвени ефекти на радиацията	Микросекунди, секунди, минути, няколко часа	Биомолекулно увреждане. Промени в протеиновите молекули и нуклеиновите киселини под влияние на метаболитните процеси
	Минути, часове, седмици	Ранни биологични и физиологични ефекти. Биохимично увреждане. Клетъчна смърт, смърт на отделни животни
	Години, векове	Дългосрочни биологични ефекти Устойчива дисфункция. Йонизиращо лъчение Генетични мутации, ефекти върху потомството. Соматични ефекти: рак, левкемия, намалена продължителност на живота, смърт на тялото

Първичните радиационно-химични промени в молекулите могат да се основават на два механизма: 1) директно действие, когато дадена молекула претърпява промени (йонизация, възбуждане) директно при взаимодействие с радиация; 2) непряко действие, когато една молекула не абсорбира директно енергията на йонизиращото лъчение, а я получава чрез прехвърляне от друга молекула.

Известно е, че в биологичната тъкан 60...70% от масата е вода. Затова нека разгледаме разликата между преките и косвените ефекти на радиацията, като използваме примера с облъчването на водата.

Да приемем, че една водна молекула е йонизирана от заредена частица, което я кара да загуби електрон:

H2O -> H20+e - .

Йонизирана водна молекула реагира с друга неутрална водна молекула, за да образува силно реактивен хидроксилен радикал OH":

H2O+H2O -> H3O+ + OH*.

Изхвърленият електрон също така много бързо пренася енергия към околните водни молекули, което води до силно възбудена водна молекула H2O*, която се дисоциира, за да образува два радикала, H* и OH*:

H2O+e- -> H2O*H’ + OH’.

Свободните радикали съдържат несдвоени електрони и са изключително реактивни. Времето им на живот във вода е не повече от 10-5 s. През това време те или се рекомбинират един с друг, или реагират с разтворения субстрат.

В присъствието на разтворен във вода кислород се образуват и други продукти на радиолизата: свободният радикал на хидропероксида HO2, водородния пероксид H2O2 и атомарния кислород:

H*+ O2 -> HO2;
HO*2 + HO2 -> H2O2 +20.

В клетката на живия организъм ситуацията е много по-сложна, отколкото при облъчване с вода, особено ако абсорбиращата субстанция е голяма и многокомпонентна биологична молекула. В този случай се образуват органични радикали D*, които също се характеризират с изключително висока реактивност. Притежавайки голямо количество енергия, те лесно могат да доведат до разкъсване на химични връзки. Именно този процес най-често се случва в интервала между образуването на йонни двойки и образуването на крайните химични продукти.

В допълнение, биологичният ефект се засилва от влиянието на кислорода. Силно реактивният продукт DO2* (D* + O2 -> DO2*), образуван в резултат на взаимодействието на свободния радикал с кислорода, води до образуването на нови молекули в облъчената система.

Свободните радикали и окислителните молекули, получени в резултат на процеса на радиолиза на водата, притежаващи висока химическа активност, влизат в химични реакции с молекули на протеини, ензими и други структурни елементи на биологичната тъкан, което води до промени в биологичните процеси в организма. В резултат на това се нарушават метаболитните процеси, активността на ензимните системи се потиска, растежът на тъканите се забавя и спира, появяват се нови химични съединения, които не са характерни за организма - токсини. Това води до нарушаване на жизнените функции на отделни системи или на организма като цяло.

Химичните реакции, предизвикани от свободните радикали, включват много стотици и хиляди молекули, незасегнати от радиацията. Това е спецификата на действието на йонизиращите лъчения върху биологични обекти. Никоя друга енергия (топлинна, електрическа и др.), погълната от биологичен обект в същото количество, не води до такива промени, каквито причинява йонизиращото лъчение.

Нежеланите радиационни ефекти на радиацията върху човешкото тяло условно се разделят на соматични (сома - „тяло“ на гръцки) и генетични (наследствени).

Соматичните ефекти се проявяват директно в облъчения човек, а генетичните - в неговото потомство.

През последните десетилетия човекът създаде голям брой изкуствени радионуклиди, чието използване е допълнително натоварване на естествения радиационен фон на Земята и увеличава дозата на радиация за хората. Но, насочено изключително към мирни цели, йонизиращото лъчение е полезно за хората и днес е трудно да се идентифицира област на знанието или национална икономика, която не използва радионуклиди или други източници на йонизиращо лъчение. До началото на 21-ви век „мирният атом“ намери своето приложение в медицината, промишлеността, селското стопанство, микробиологията, енергетиката, изследването на космоса и други области.

Видове лъчения и взаимодействие на йонизиращото лъчение с веществото

Използването на ядрена енергия се превърна в жизненоважна необходимост за съществуването на съвременната цивилизация и в същото време в огромна отговорност, тъй като този източник на енергия трябва да се използва възможно най-рационално и внимателно.

Полезна характеристика на радионуклидите

Благодарение на радиоактивното разпадане радионуклидът „подава сигнал“, като по този начин определя местоположението си. Използвайки специални инструменти, които откриват сигнала от разпада дори на единични атоми, учените са се научили да използват тези вещества като индикатори, за да помогнат при изучаването на голямо разнообразие от химични и биологични процеси, протичащи в тъканите и клетките.

Видове изкуствени източници на йонизиращи лъчения

Всички изкуствени източници на йонизиращо лъчение могат да бъдат разделени на два вида.

Медицински - използвани както за диагностициране на заболявания (например рентгенови и флуорографски устройства), така и за провеждане на лъчетерапевтични процедури (например лъчетерапевтични единици за лечение на рак). Медицинските източници на ИИ включват и радиофармацевтици (радиоактивни изотопи или техни съединения с различни неорганични или органични вещества), които могат да се използват както за диагностициране на заболявания, така и за тяхното лечение.
Индустриални - произведени от човека радионуклиди и генератори:
- в енергетиката (реактори на атомни електроцентрали);
- в селското стопанство (за развъждане и изследване на ефективността на торовете)
- в сектора на отбраната (гориво за атомни кораби);
- в строителството (безразрушителен контрол на метални конструкции).

Според статистическите данни обемът на производството на радионуклидни продукти на световния пазар през 2011 г. е 12 милиарда долара, а до 2030 г. се очаква тази цифра да нарасне шест пъти.

Най-разнообразните видове йонизиращи лъчения са така наречените радиоактивни лъчения, които се образуват в резултат на спонтанен радиоактивен разпад на атомните ядра на елементите с промяна на физичните и химичните свойства на последните. Елементите, които имат способността да се разпадат радиоактивно, се наричат радиоактивни; те могат да бъдат естествени, като уран, радий, торий и др. (общо около 50 елемента), и изкуствени, за които радиоактивните свойства се получават изкуствено (повече от 700 елемента).

По време на радиоактивното разпадане има три основни типа йонизиращо лъчение: алфа, бета и гама.

Алфа-частицата е положително зареден хелиев йон, образуван при разпадането на ядра, обикновено на тежки природни елементи (радий, торий и др.). Тези лъчи не проникват дълбоко в твърди или течни среди, така че за защита от външни влияния е достатъчно да се предпазите с всеки тънък слой, дори лист хартия.

Бета радиацията е поток от електрони, получен от разпадането на ядрата както на естествени, така и на изкуствени радиоактивни елементи. Бета радиацията има по-голяма проникваща способност в сравнение с алфа лъчите, поради което са необходими по-плътни и по-дебели екрани за защита срещу тях. Вид бета радиация, получена по време на разпадането на някои изкуствени радиоактивни елементи. позитрони. Те се различават от електроните само по положителния си заряд, така че когато снопът от лъчи е изложен на магнитно поле, те се отклоняват в обратната посока.

Гама-лъчението или енергийните кванти (фотони) са силни електромагнитни вибрации, произведени по време на разпадането на ядрата на много радиоактивни елементи. Тези лъчи имат много по-голяма проникваща сила. Следователно, за да се предпазят от тях, са необходими специални устройства от материали, които могат да блокират добре тези лъчи (олово, бетон, вода). Йонизиращият ефект на гама лъчението се дължи главно както на директната консумация на собствена енергия, така и на йонизиращия ефект на електрони, избити от облъченото вещество.

Рентгеновото лъчение се генерира при работата на рентгенови тръби, както и сложни електронни инсталации (бетатрони и др.). Рентгеновите лъчи са подобни по природа на гама лъчите, но се различават по произход и понякога дължина на вълната: рентгеновите лъчи обикновено имат по-дълги дължини на вълните и по-ниски честоти от гама лъчите. Йонизацията, дължаща се на излагане на рентгенови лъчи, възниква до голяма степен поради електроните, които те избиват, и само в малка степен поради директната загуба на собствената им енергия. Тези лъчи (особено твърдите) също имат значителна проникваща сила.

Неутронното лъчение е поток от неутрални, тоест незаредени частици от неутрони (n), които са неразделна част от всички ядра, с изключение на водородния атом. Те нямат заряди, така че самите те нямат йонизиращ ефект, но много значителен йонизиращ ефект възниква поради взаимодействието на неутроните с ядрата на облъчените вещества. Веществата, облъчени от неутрони, могат да придобият радиоактивни свойства, тоест да получат така наречената индуцирана радиоактивност. Неутронното лъчение се генерира при работа на ускорители на частици, ядрени реактори и др. Неутронното лъчение има най-голяма проникваща способност. Неутроните се задържат от вещества, съдържащи водород в молекулите си (вода, парафин и др.).

Всички видове йонизиращи лъчения се различават един от друг по различни заряди, маса и енергия. Съществуват и разлики в рамките на всеки тип йонизиращо лъчение, причиняващи по-голяма или по-малка проникваща и йонизираща способност и други техни характеристики. Интензитетът на всички видове радиоактивно лъчение, както и при другите видове лъчиста енергия, е обратно пропорционален на квадрата на разстоянието от източника на лъчение, тоест, когато разстоянието се удвои или утрои, интензитетът на лъчение намалява с 4 и 9 пъти, съответно.

Експозиционна доза (X).Като количествена мярка за рентгенови лъчи и радиация е обичайно да се използва експозиционната доза в извънсистемни единици, определена от заряда на вторичните частици (dQ), образувани в масата на материята (dm) с пълно инхибиране на всички заредени частици:

Единицата за експозиционна доза е рентген (R). Рентгеново лъчение е експозиционната доза на рентгеновите лъчи и
- радиация, създадена в 1 кубичен см въздух при температура O°C и налягане 760 mm Hg. общият заряд на йони със същия знак в една електростатична единица електричество. Експозиционна доза 1 R
съответства на 2,08·10 9 двойки йони (2,08·10 9 = 1/(4,8·10 -10)). Ако вземем средната енергия на образуване на 1 двойка йони във въздуха, равна на 33,85 eV, тогава при доза на експозиция от 1 P, енергията се прехвърля на един кубичен сантиметър въздух, равна на:
(2,08·10 9)·33,85·(1,6·10 -12) = 0,113 erg,
и за един грам въздух:
0,113/въздух = 0,113/0,001293 = 87,3 ерг.

Мощност на дозата(интензитет на облъчване) - увеличението на съответната доза под въздействието на дадено лъчение за единица време. Той има размерността на съответната доза (погълната, експозиция и т.н.), разделена на единица време. Разрешено е използването на различни специални единици (например Sv/час, rem/min, sSv/година и др.).

Интензивността на гама-лъчението се характеризира с нивото на радиация. Тя е равна на дозата

създадени за единица време, т.е. характеризира скоростта на натрупване на дозата. Ниво

Радиацията се измерва в рентгени на час (r/h).

Еквивалентна доза (N). За да се оцени възможното увреждане на човешкото здраве при условия на хронично облъчване в областта на радиационната безопасност, концепцията за еквивалентна доза H, равна на произведението на погълнатата доза D r, създадена от радиация - r и осреднена за анализирания орган или върху цялото тяло, беше въведен от тегловния коефициент w r (наричан още коефициент на радиационно качество)
(Таблица 11).

Единицата за еквивалентна доза е джаул на килограм. Има специално име Sievert (Sv).

гол(биологичен еквивалент на рентген), англ. rem(рентген еквивалентен човек ) - остаряла несистемна единица за измерване на еквивалентна доза. До 1963 г. тази единица се разбира като „биологичен еквивалент на рентген“, в който случай 1 rem съответства на излагането на жив организъм на този вид радиация, което води до същия биологичен ефект, както при експозиционна доза гама радиация от 1 рентген. В системата SI rem има същото измерение и стойност като rad - и двете единици са равни на 0,01 J/kg за радиация с качествен фактор, равен на единица.

100 rem се равняват на 1 сиверт.

Тъй като rem е голяма мерна единица, еквивалентната доза обикновено се измерва в милиреми (mrem, 10-3 rem) или микросиверти (μSv, 10-6 Sv). 1 mrem = 10 µSv.

Въпрос 36.

Погълната доза (D)- основна дозиметрична величина. Тя е равна на отношението на средната енергия dE, предадена от йонизиращо лъчение на вещество в елементарен обем, към масата dm на веществото в този обем:

Единицата за погълната доза е Грей (Gy). Извънсистемната единица Rad се определя като абсорбираната доза от всяко йонизиращо лъчение, равна на 100 erg на 1 грам облъчено вещество.

За количествена и качествена оценка на йонизиращите лъчения, необходими за осигуряване на радиационна безопасност, се използват радиометри, дозиметри и спектрометри.
Радиометрите са предназначени за определяне на количеството радиоактивни вещества (радионуклиди) или радиационния поток (например газоразрядни броячи на Geimer-Muller).
Дозиметрите ви позволяват да измервате мощността на абсорбираната или експозиционната доза.
Спектрометрите се използват за записване и анализ на енергийния спектър и на тази основа за идентифициране на излъчващи радионуклиди.
Всички устройства за измерване и записване на проникваща радиация използват един и същ принцип, което прави възможно измерването на ефектите, които възникват при взаимодействието на радиацията с материята.
Най-често срещаният метод за регистриране на йонизиращо лъчение е йонизационният метод, който се основава на измерване на степента на йонизация на средата, през която преминава лъчението. Този метод се реализира с помощта на йонизационни камери или броячи, които служат като сензори. Йонизационната камера е кондензатор, състоящ се от два електрода, между които има газ. Електрическото поле между електродите се създава от външен източник. При липса на радиоактивен източник йонизация в камерата не настъпва и уредът за измерване на ток показва липсата му. Под въздействието на йонизиращо лъчение в газа на камерата се появяват положителни и отрицателни йони. Под въздействието на електрическо поле отрицателните йони се придвижват към положително заредения електрод, а положителните йони се придвижват към отрицателния електрод. В резултат на това възниква ток, който се записва от измервателния уред.
Сцинтилационният метод за записване на радиация се основава на измерване на интензитета на светлинните проблясъци, които възникват в луминесцентно вещество, когато йонизиращото лъчение преминава през него. Фотоумножителните тръби се използват за запис на светлинни проблясъци.
Сцинтилационните броячи се използват за измерване на броя на замърсените частици, гама лъчи, бързи и бавни неутрони, както и за измерване на мощността на дозата от бета, гама и неутронно лъчение. В допълнение, такива броячи се използват за изследване на спектрите на гама и неутронно лъчение.
Фотографският метод се основава на фотохимични процеси, които възникват, когато фотографски филм или плака са изложени на радиация. Способността на фотографската емулсия да открива радиация позволява да се установи връзка между степента на потъмняване на филма и погълнатата доза. Най-често този метод се използва за индивидуален контрол на дозата рентгеново, гама, бета и неутронно лъчение.
За измерване на големи дози се използват по-малко чувствителни методи, като например химически системи, в които под въздействието на радиация настъпват промени в оцветяването на разтвори и твърди вещества, утаяване на колоиди и освобождаване на газове от съединения. За същата цел се използват различни стъкла, които променят цвета си под въздействието на радиация, както и калориметрични методи, базирани на измерване на топлината, отделена в абсорбиращото вещество.
Напоследък полупроводниковите, фото- и термолуминесцентните детектори на йонизиращи лъчения стават все по-широко разпространени.

Въпрос 38-39

Естествен радиационен фон на Земята. Космическа радиация.

Всеки жител на Земята е изложен на радиация от естествени източници на радиация, но някои от тях получават по-високи дози от други. Дозата на радиация зависи и от начина на живот на хората. Някои строителни материали, газ за готвене, открити мангали на въглища, запечатващи помещения и дори летенето със самолети увеличават експозицията поради естествените източници на радиация. Наземните източници на радиация са колективно отговорни за по-голямата част от експозицията, на която хората са изложени чрез естествена радиация. Останалото се дължи на космическите лъчи, главно чрез външно облъчване. Естественото йонизиращо лъчение (NIR) възниква в космоса и достига до Земята под формата на космически лъчи. На самата Земя източниците на EIR са почвата, въздухът, водата, храната и тялото. Дозите на облъчване на човека от EIR имат най-голям принос към колективната ефективна доза, получена от населението. Магнитното поле на Земята създава 2 радиационни пояса: външен - на разстояние от 1 до 8 земни радиуса и вътрешен - на разстояние 100-10 000 км. Те се създават от заредени частици, които се движат по спирални линии на магнитното поле. Радиационните пояси на Земята улавят протоните и тяхната енергия.

Космическите частици предизвикват така нареченото първично лъчение. Преобладава на надморска височина от 45 km. Космическите лъчи също се поглъщат от земната атмосфера  вторично лъчение, съдържащо почти всички известни частици и фотони (-кванти, неутрони, мезони, - и други частици със значително по-ниска енергия от протоните). Вторичната радиация достига макс. стойности на височини 20–25 km. По пътя към земната повърхност това вторично лъчение също се поглъща. Почти никога не достига Земята. Но във високите планини, където въздухът е разреден, интензивността на космическите лъчи е висока. В резултат на това много нехомогенна радиация, състояща се от мезони, електрони, позитрони и високоенергийни фотони, достига земната повърхност. Това лъчение с много ниска интензивност е част от естествения радиационен фон на Земята.

Земна радиация. Радионуклидите винаги се намират в земната кора. Повечето от тях се намират в гранити, алуминий, пясъчници и варовици.

Основните радиоактивни изотопи, открити в скалите, почвите и водите на Земята, принадлежат към серията уран, торий и актиний, както и калий-40 и рубидий-87.

Ураново семейство (уран-238 с T=4,5 милиарда години и др.).

Семейство Торий (торий-232 T=10 милиарда години и т.н.).

Семейство актиний (уран-235 T=700 години).

Всички тези радионуклиди са източници на външно лъчение.

Средната ефективна еквивалентна доза външна радиация, която човек получава годишно от наземни източници на естествена радиация, е приблизително 350 μSv, т.е. малко повече от средната индивидуална доза облъчване поради фоновата радиация, създадена от космическите лъчи на морското равнище.

Естествените източници представляват 85% от човешката доза поради:

радон в сгради - 50%,

-лъчи от земята и сградите - 14%,

храни и напитки - 11,5%,

космически лъчи - 10%.