Koje zračenje ima najveću ionizirajuću sposobnost? Nuklearni obrazovni program: ionizirajuće zračenje. Pitanje. Što je aktivnost

Slučajno se dogodilo da se nuklearna energija od samog početka stvarala u dubokoj tajnosti i tajnovitosti, pa i od svojih ljudi. U tom je stanju ostala mnogo godina. Što se tiče edukacije stanovništva o osnovama nuklearne ekologije i zaštite zdravlja od ionizirajućeg zračenja, nuklearni znanstvenici se tim pitanjima praktički nisu bavili. Uostalom, što se ljudi manje razumiju u te stvari, lakše ih je “isključiti” ili prevariti.

I nije slučajno da stanovništvo našeg kraja, koje živi uz veliki atomski istraživački centar RIAR, ima vrlo malo ili nimalo razumijevanja čak i za osnovna pitanja vezana uz ionizirajuće zračenje.

Kako bismo popravili situaciju, odlučili smo u ovom broju glasila “Građanske inicijative” otvoriti nuklearni obrazovni program i objaviti barem osnovne pojmove vezane uz ionizirajuće zračenje ili, kako se to u svakodnevnom životu kaže, zračenje. Morali smo sortirati mnogo relevantnog materijala kako bismo odabrali najjasnija i najjednostavnija objašnjenja. Na kraju smo odabrali informacije iz časopisa "Physics", uzimajući ih kao osnovu i dopunjujući ih iz drugih izvora, uključujući i iz dodatka knjizi "Atomska mitologija" dopisnog člana Ruske akademije znanosti A.V. Yablokova.

U nastavku donosimo odgovore na pitanja koja se pojavljuju u pismima naših čitatelja iu razgovorima sa stanovnicima regije.

Pitanje. Što je nuklid, radionuklid, izotop?

Odgovor. Nuklid naziva se atomska jezgra, karakterizirana, prvo, određenim nukleonskim sastavom (brojem protona i neutrona) i, drugo, određenim energetskim stanjem. Nazivaju se jezgre koje imaju isti nukleonski sastav, ali različita energetska stanja nuklearni izomeri. Jezgre koje neodređeno dugo zadržavaju svoj nukleonski sastav i energetsko stanje nazivamo stabilnima; inače govorimo o radioaktivnim nuklidima, o radionuklidi. Mogu postojati dva ili više nuklearnih izomera, ali samo je jedan od njih stabilan nuklid.

Radionuklidi se često nazivaju izotopi. To nije točno: koncept izotopi određuje se skup nuklida (i stabilnih i radioaktivnih) koji imaju isti broj protona (i stoga su kemijski identični, budući da ti nuklidi prirodno imaju isti atomski broj i vrste su istog elementa iz periodnog sustava).

Pitanje. Što je radioaktivnost i zračenje?

Odgovor. Radioaktivnost postoji svojstvo nekih radionuklida da tijekom vremena mijenjaju svoj nukleonski sastav i(li) energetsko stanje uz stvaranje novih nuklida (stabilnih ili opet radioaktivnih) i emisiju IONIZIRAJUĆEG ZRAČENJA s većim ili manjim PRODOROM. Ta se zračenja kolokvijalno nazivaju radijacija.

Pitanje. Što je aktivnost?

Odgovor. Aktivnost radionuklidnog izvora ili lijeka je broj radioaktivnih transformacija u njemu u jedinici vremena. Jedinica aktivnosti je bekerela(Bq) - aktivnost izvora u kojem se (u prosjeku, u statističkom smislu) dogodi 1 radioaktivna transformacija u 1 sekundi. U praktičnim mjerenjima zračenja često se koristi sljedeće:
kilobekerel (1 kBq = 10 3 Bq);
megabekerel (1 MBq = 10 6 Bq);
gigabekerel (1 GBq = 10 9 Bq).

Nesustavna jedinica aktivnosti i dalje se često koristi - curie(Ki). 1 Ci odgovara aktivnosti 1 g radija-226 u ravnoteži sa svojim produktima raspada kćeri. Naslov i semantički sadržaj odjeci su povijesti nuklearne fizike, čija je jedna od stranica bila izolacija radija iz uranove rude od strane Marie i Pierre Curie i proučavanje njegovih svojstava.

1 Ci = 3,7*10 10 Bq (37 GBq) je vrlo velika aktivnost (u svakodnevnom smislu) pa se u praksi često koristi:
milikuri (1 mCi = 10 -3 Ci);
mikrokiri (1 µCi = 10 -6 Ci);
nanokiri (1 nCi = 10 -9 Ci).

Pitanje. Jesu li sva zračenja ionizirajuća? Koje su ionizirajuće?

Odgovor. Ne, ne svi, već samo oni čija energija može izazvati ionizaciju. Na primjer, elektromagnetsko zračenje u području radio valova ili vidljive svjetlosti nije ionizirajuće zračenje. Nuklearno zračenje, koje karakterizira značajna energija svake pojedine čestice, druga je stvar.

Za razmatranje procesa i pojava vezanih uz nuklearnu tehnologiju i energetiku te radijacijsku sigurnost i radioekologiju bitne su sljedeće vrste nuklearnog ionizirajućeg zračenja:

1. Alfa (a) zračenje. To je emisija nuklearnih čestica od kojih se svaka sastoji od 2 protona i 2 neutrona (jezgra helija). Javlja se pri raspadu atomskih jezgri težih od olova (primjerice urana, torija, radija, plutonija), kao i u mnogim nuklearnim reakcijama. Ulazak alfa emitera u tijelo može izazvati biološka oštećenja njegovih stanica jer Alfa čestica nosi veliku količinu energije i njezina ionizirajuća sposobnost je vrlo visoka.

2. Beta (b) zračenje. To je emisija elektrona i pozitrona koji se kreću vrlo velikim brzinama. Nastaje uglavnom kao posljedica radioaktivnog raspada. Ionizirajuća sposobnost znatno je manja od sposobnosti a-zračenja. Međutim, beta čestice su opasne kada dospiju na površinu tijela ili unutar tijela.

3. Gama (g) zračenje- elektromagnetsko zračenje najkraće valne duljine visoke energije i ima najveću prodornu sposobnost. Stoga zaštita od vanjskog gama zračenja predstavlja najveći izazov.

Pitanje. Kolika je prodorna moć zračenja?

Odgovor. Prodorna moć zračenja određuje sastav i debljinu materijala koji ga učinkovito upija.

a-zračenje je najmanje prodorno. Učinkovito ga apsorbira sloj zraka debljine nekoliko centimetara, sloj vode debljine oko 0,1 mm ili, primjerice, list papira. b-zračenje ima znatno veću prodornu sposobnost; da biste ga zaustavili, potreban vam je, primjerice, sloj aluminija debeo nekoliko milimetara, a domet beta čestica u biološkom tkivu doseže nekoliko centimetara. Za g-zračenje sve su te barijere gotovo prozirne. Da biste ga zadržali, potreban vam je vrlo debeo (desetke centimetara, pa čak i metara) sloj tvari sa što većim atomskim brojem (primjerice, olovo).

Gore navedeno je ilustrirano slikom. Lako je vidjeti da se za a -, b - i g - zračenja uočava jednostavan obrazac: što je veća ionizirajuća sposobnost zračenja, to je manja sposobnost prodora. To nije nimalo slučajno - kada ta zračenja stupaju u interakciju s materijom, glavnina energije troši se na ionizaciju.

Pitanje. Što su "ekspozicijska doza", "apsorbirana doza", "ekvivalentna doza", "efektivna ekvivalentna doza" i koje su njihove mjerne jedinice?

Odgovor. Doza izloženosti- mjera energije gama zračenja određena ionizacijom zraka. Izraženo u rentgenima (R) po jedinici vremena: rendgeni po satu (R/h) ili mikrorendgeni po satu (µR/h), itd.

1 rendgen je jednak 1000 milirentgena ili 1.000.000 mikrorentgena.

Apsorbirana doza- količinu energije bilo koje vrste ionizirajućeg zračenja koju apsorbira jedinica mase ozračene tvari (glavna dozimetrijska veličina). Jedinica apsorbirane doze je 1 Gray (Gy).

Ekvivalentna doza- apsorbirana doza za različite vrste zračenja (tj. pomnožena s koeficijentom za različite vrste ionizirajućeg zračenja), koja izazivaju isti biološki učinak (glavna dozimetrijska vrijednost za procjenu oštećenja zdravlja ljudi od kronične izloženosti zračenju proizvoljnog sastava). Koeficijent za beta, gama i rendgensko zračenje je 1, a za alfa zračenje 20.

Prema SI sustavu, ekvivalentna doza se mjeri u sivertima (skraćeno Sv). Naziv ove mjerne jedinice dan je u znak sjećanja na Sieverta, švedskog radiologa. Ranije smo češće koristili drugu mjernu jedinicu - rem (biološki ekvivalent rendgenske zrake). 1 Sv je jednak 100 rema.

Derivat ekvivalentne doze je efektivna ekvivalentna doza- Sievert po jedinici vremena. Na primjer, milisivert/godina (skraćeno mSv/godina), mikrosivert/godina (skraćeno μSv/godina).

Pitanje. U kojim jedinicama se mjeri radijacijsko onečišćenje?

Odgovor. Kontaminacija područja zračenjem izražava se u Curiesima po kvadratnom kilometru ili Becquerelima po kvadratnom kilometru. Radioaktivna kontaminacija tekućina, proizvoda i drugih tvari izražava se u bekerelima po litri ili kilogramu (Bq/l, Bq/kg).

Za informaciju: Detaljnije informacije možete dobiti u našem Centru za promicanje građanskih inicijativa, gdje je dostupna relevantna literatura o ovoj problematici.

< Sadržaj >

Radioaktivno zračenje (ili ionizirajuće zračenje) je energija koju oslobađaju atomi u obliku čestica ili valova elektromagnetske prirode. Ljudi su izloženi takvoj izloženosti iz prirodnih i antropogenih izvora.

Korisna svojstva zračenja omogućila su njegovu uspješnu primjenu u industriji, medicini, znanstvenim pokusima i istraživanjima, poljoprivredi i drugim područjima. Međutim, širenjem ove pojave pojavila se prijetnja ljudskom zdravlju. Mala doza radioaktivnog zračenja može povećati rizik od dobivanja teških bolesti.

Razlika između zračenja i radioaktivnosti

Zračenje, u širem smislu, znači zračenje, odnosno širenje energije u obliku valova ili čestica. Radioaktivno zračenje se dijeli u tri vrste:

  • alfa zračenje – tok jezgri helija-4;
  • beta zračenje – protok elektrona;
  • Gama zračenje je tok fotona visoke energije.

Karakteristike radioaktivnog zračenja temelje se na njihovoj energiji, prijenosnim svojstvima i vrsti emitiranih čestica.

Alfa zračenje, koje je struja korpuskula s pozitivnim nabojem, može biti odgođeno gustim zrakom ili odjećom. Ova vrsta praktički ne prodire u kožu, ali kada uđe u tijelo, na primjer, kroz posjekotine, vrlo je opasno i ima štetan učinak na unutarnje organe.

Beta zračenje ima više energije – elektroni se kreću velikom brzinom i male su veličine. Stoga ova vrsta zračenja prodire kroz tanku odjeću i kožu duboko u tkivo. Beta zračenje može se zaštititi pomoću aluminijske ploče debljine nekoliko milimetara ili debele drvene ploče.

Gama zračenje je visokoenergetsko zračenje elektromagnetske prirode koje ima jaku prodornu sposobnost. Za zaštitu od njega potrebno je koristiti debeli sloj betona ili ploču od teških metala poput platine i olova.

Fenomen radioaktivnosti otkriven je 1896. godine. Do otkrića je došao francuski fizičar Becquerel. Radioaktivnost je sposobnost predmeta, spojeva, elemenata da emitiraju ionizirajuće zračenje, odnosno zračenje. Razlog fenomena je nestabilnost atomske jezgre koja pri raspadu oslobađa energiju. Postoje tri vrste radioaktivnosti:

  • prirodno – tipično za teške elemente čiji je redni broj veći od 82;
  • umjetno - inicirano posebno uz pomoć nuklearnih reakcija;
  • inducirano - svojstveno objektima koji sami postaju izvor zračenja ako su jako ozračeni.

Elementi koji su radioaktivni nazivaju se radionuklidi. Svaki od njih karakterizira:

  • Pola zivota;
  • vrsta emitiranog zračenja;
  • energija zračenja;
  • i druga svojstva.

Izvori zračenja

Ljudsko tijelo je redovito izloženo radioaktivnom zračenju. Otprilike 80% iznosa primljenog svake godine dolazi od kozmičkih zraka. Zrak, voda i tlo sadrže 60 radioaktivnih elemenata koji su izvori prirodnog zračenja. Glavnim prirodnim izvorom zračenja smatra se inertni plin radon koji se oslobađa iz zemlje i stijena. Radionuklidi u ljudski organizam ulaze i hranom. Dio ionizirajućeg zračenja kojem su ljudi izloženi dolazi iz izvora koje je stvorio čovjek, u rasponu od nuklearnih generatora električne energije i nuklearnih reaktora do zračenja koje se koristi za liječenje i dijagnostiku. Danas su uobičajeni umjetni izvori zračenja:

  • medicinska oprema (glavni antropogeni izvor zračenja);
  • radiokemijska industrija (vađenje, obogaćivanje nuklearnog goriva, obrada nuklearnog otpada i njegova oporaba);
  • radionuklidi koji se koriste u poljoprivredi i lakoj industriji;
  • nesreće u radiokemijskim postrojenjima, nuklearne eksplozije, ispuštanje zračenja
  • Građevinski materijali.

Prema načinu prodiranja u tijelo izloženost zračenju dijelimo na dvije vrste: unutarnju i vanjsku. Potonje je tipično za radionuklide raspršene u zraku (aerosol, prašina). Dospijevaju na vašu kožu ili odjeću. U tom slučaju izvore zračenja moguće je ukloniti ispiranjem. Vanjsko zračenje uzrokuje opekline sluznice i kože. Kod internog tipa radionuklid ulazi u krvotok, primjerice injekcijom u venu ili kroz ranu, te se uklanja izlučivanjem ili terapijom. Takvo zračenje izaziva maligne tumore.

Radioaktivna pozadina značajno ovisi o geografskom položaju - u nekim regijama razina zračenja može premašiti prosjek stotinama puta.

Utjecaj zračenja na ljudsko zdravlje

Radioaktivno zračenje, zbog svog ionizirajućeg djelovanja, dovodi do stvaranja slobodnih radikala u ljudskom tijelu – kemijski aktivnih agresivnih molekula koje uzrokuju oštećenje i smrt stanica.

Na njih su posebno osjetljive stanice gastrointestinalnog trakta, reproduktivnog i hematopoetskog sustava. Radioaktivno zračenje remeti njihov rad i uzrokuje mučninu, povraćanje, poremećaj rada crijeva i povišenu temperaturu. Utječući na tkiva oka, može dovesti do radijacijske katarakte. Posljedice ionizirajućeg zračenja su i oštećenja kao što su skleroza krvnih žila, pad imuniteta i oštećenja genetskog aparata.

Sustav prijenosa nasljednih podataka ima finu organizaciju. Slobodni radikali i njihovi derivati ​​mogu poremetiti strukturu DNK, nositelja genetske informacije. To dovodi do mutacija koje utječu na zdravlje sljedećih generacija.

Prirodu učinaka radioaktivnog zračenja na tijelo određuju brojni čimbenici:

  • vrsta zračenja;
  • intenzitet zračenja;
  • individualne karakteristike tijela.

Učinci radioaktivnog zračenja možda se neće pojaviti odmah. Ponekad njegove posljedice postaju vidljive nakon dužeg vremena. Štoviše, velika pojedinačna doza zračenja opasnija je od dugotrajne izloženosti malim dozama.

Količina apsorbiranog zračenja karakterizirana je vrijednošću koja se naziva Sievert (Sv).

  • Normalno pozadinsko zračenje ne prelazi 0,2 mSv/h, što odgovara 20 mikrorentgena na sat. Kod rendgenskog snimanja zuba čovjek dobije 0,1 mSv.
  • Letalna pojedinačna doza je 6-7 Sv.

Primjena ionizirajućeg zračenja

Radioaktivno zračenje ima široku primjenu u tehnologiji, medicini, znanosti, vojnoj i nuklearnoj industriji i drugim područjima ljudske djelatnosti. Fenomen je temelj uređaja kao što su detektori dima, generatori struje, alarmi za zaleđivanje i ionizatori zraka.

U medicini se radioaktivno zračenje koristi u terapiji zračenjem za liječenje raka. Ionizirajuće zračenje omogućilo je stvaranje radiofarmaka. Uz njihovu pomoć provode se dijagnostički pregledi. Instrumenti za analizu sastava spojeva i sterilizaciju izgrađeni su na bazi ionizirajućeg zračenja.

Otkriće radioaktivnog zračenja bilo je, bez pretjerivanja, revolucionarno - korištenje ovog fenomena dovelo je čovječanstvo na novu razinu razvoja. Međutim, to je također izazvalo opasnost za okoliš i zdravlje ljudi. U tom smislu, održavanje radijacijske sigurnosti važan je zadatak našeg vremena.

Gama zrake karakteriziraju najmanja ionizirajuća i najveća prodorna sposobnost. Ovo je visokofrekventni elektro-

Gama zrake karakteriziraju najniža ionizirajuća i najveća prodorna sposobnost. Gama zrake imaju znatno veću moć prodora od beta i alfa zraka. Prolaz gama zraka kroz materiju uopće se ne može karakterizirati njihovom duljinom puta. Slabljenje toka gama zraka pri prolasku kroz tvari slijedi eksponencijalni zakon i karakterizira ga koeficijent slabljenja μ>

Radioaktivna kontaminacija nastaje kao posljedica ispadanja radioaktivnih tvari (RS) iz oblaka nuklearne eksplozije. Glavni izvori radioaktivnosti tijekom nuklearnih eksplozija: produkti fisije tvari koje čine nuklearno gorivo (200 radioaktivnih izotopa 36 kemijskih elemenata); inducirana aktivnost koja je posljedica utjecaja neutronskog toka nuklearne eksplozije na neke kemijske elemente koji čine tlo (natrij, silicij, itd.); neki dio nuklearnog goriva koji ne sudjeluje u reakciji fisije i ulazi u produkte eksplozije u obliku sitnih čestica. Zračenje radioaktivnih tvari sastoji se od tri vrste zraka: alfa, beta i gama. Najveću moć prodora imaju gama-zrake (u zraku prijeđu udaljenost od nekoliko stotina metara), beta-čestice manju prodornost (nekoliko metara), a alfa-čestice neznatnu prodornost (nekoliko centimetara). Stoga je glavna opasnost za ljude u slučaju radioaktivne kontaminacije područja gama i beta zračenje.

Osim toga, učinak protoka topline na tijelo ovisi o spektralnim karakteristikama zračenja. Infracrvene zrake duljine od

A-, p-čestice i -y-zrake imaju ionizirajuću sposobnost. čestica ima manju brzinu u odnosu na )

Preporučamo čitanje