Doza de radiație absorbită este raportul dintre energia radiației care a fost absorbită de corp și masa acestuia. Se măsoară în gri (1 Gy = 1 J/kg).

2. Ce caracterizează coeficientul de activitate biologică relativă (coeficientul de calitate)?

Caracterizează diferențele de acțiune biologică diferite feluri radiatii.

3. Definiți doza echivalentă de radiație absorbită. In ce unitati se masoara?

Doza echivalentă de radiație absorbită este produsul dintre factorul de calitate și doza de radiație absorbită. Se măsoară în sieverți (1 Sv).

4. Ce fel de radiație ionizantă este fondul de radiație naturală? Care este valoarea medie a dozei echivalente de radiație absorbită datorată fondului natural de radiație?

Radonul radioactiv și produsele săi de descompunere au o contribuție mare la fondul natural de radiație. Valoarea medie a dozei echivalente de radiație absorbită, care se datorează fondului natural de radiație, este de aproximativ 2 mSv pe an.

5. Descrieți contribuția procentuală a diferitelor surse de radiații ionizante la fondul de radiație naturală.

Contribuția radonului la fondul de radiație naturală este de aproximativ 55%, razele X - 11%, hrana și respirația - 11%, scoarța terestră - 8%, razele cosmice - 8%, miere. examinări - 4%, mărfuri manufacturate -3%, alte surse - mai puțin de 1%.

Radioactivitate: dezintegrare radioactivă, fisiunea nucleară a atomilor

Radioactivitate- dezintegrare radioactivă, fisiunea nucleelor ​​atomilor, orice transformări radioactive (sau nucleare) - aceasta este capacitatea nucleelor ​​atomilor de diferite elemente chimice se descompun, se schimbă odată cu emisia de particule atomice și subatomice de înaltă energie. În majoritatea covârșitoare a cazurilor, nucleele de atomi (și, prin urmare, atomii înșiși) ale unor elemente chimice sunt convertite în nuclee de atomi (în atomi) ale altor elemente chimice sau (cel puțin) un izotop al unui element chimic este convertit. într-un alt izotop al aceluiași element.

Adică transformările radioactive sunt transformările atomilor unor elemente chimice (izotopi) în atomi ai altor elemente (izotopi).

În prezent, sunt cunoscuți atât radionuclizi naturali (naturali, existenți inițial în natură) - NRN (elemente și izotopi radioactivi), cât și un număr imens de cei artificiali (tehnogene).

Numărul total de radionuclizi naturali cunoscuți ajunge la 300. Dar numărul de importanță practică, care joacă un rol semnificativ în natură, printre aceștia este mic - nu mai mult de o duzină. Pentru a le număra, în principiu, destule degete pe două mâini.

Există mult mai mulți izotopi radioactivi artificiali, mii dintre ei au fost obținuți. În multe elemente chimice, numărul lor este mult mai mare de 10. În plus, s-au obținut elemente radioactive noi, necunoscute anterior și absente în natură, care nu au izotopi stabili deloc. În special după crearea reactoarelor nucleare și a testelor au apărut un număr mare de noi izotopi radioactivi și elemente care nu sunt disponibile în natură. bombe nucleare. Despre ele vom vorbi mai jos. Până în prezent, sunt cunoscuți aproximativ 2000 de radionuclizi artificiali.

Transformările radioactive (nucleare) pot fi naturale, spontane (spontane) și artificiale,

După cum știți, fiecare atom este format dintr-un nucleu și electroni care se mișcă în jurul lui. Nucleul este format din particule încărcate pozitiv - protoni și fără sarcină (particule neutre) - neutroni. Câți protoni sunt în nucleu, atât de mulți electroni se mișcă (se rotesc) în jurul nucleului. Același număr este egal cu numărul elementului din tabelul D.I. Mendeleev.

Proprietățile chimice ale unui atom al unui element chimic dat sunt determinate de numărul de protoni din nucleu și, în consecință, de numărul de electroni. Numărul de neutroni per Proprietăți chimice nu afectează și poate varia. Prin urmare, atomii aceluiași element chimic pot avea greutăți diferite: numărul de protoni este același, dar numărul de neutroni este diferit. Aceste tipuri de atomi se numesc izotopi.

Atomii (elemente, izotopi) ale căror nuclee sunt supuse dezintegrarii radioactive sau altor transformări radioactive se numesc radioactivi. Termenii atomi radioactivi (elemente, izotopi), radionuclizi, radioizotopi sunt sinonimi.

Toate tipurile de transformări radioactive spontane (spontane) sunt un proces aleator, statistic.

Toate varietățile de transformări radioactive sunt însoțite, de regulă, cu rare excepții, de eliberarea de energie în exces din nucleul unui atom sub formă de radiație electromagnetică - radiație gamma. Radiația gamma este un flux de quanta gamma (quanta gamma) - porțiuni de energie (un cuantic este o porțiune) care au energie mare și putere de penetrare.

În plus, transformările radioactive pot fi însoțite de eliberarea de raze X. Razele X sunt, de asemenea radiatie electromagnetica, acesta este, de asemenea, un flux de particule (porțiuni de energie) - fotoni - de obicei cu mai puțină energie. Numai „locul de naștere” al razelor X nu este nucleul, dar învelișuri de electroni. Fluxul principal de radiație cu raze X are loc în substanță atunci când „particulele radioactive” trec prin ea.

Există două tipuri principale de transformări radioactive, două foarte diferite proces fizic(fenomene): dezintegrarea radioactivă și fisiunea nucleelor ​​atomice.

Izotopii sunt varietăți de atomi ai aceluiași element chimic, care diferă doar prin numărul de neutroni din nucleu și deci prin greutatea lor.

Chiar și primul din tabelul periodic și cel mai ușor atom - hidrogenul, în nucleul căruia există un singur proton (și un electron se rotește în jurul lui), are trei izotopi. Primul este hidrogenul obișnuit, sau protium, al cărui nucleu este format doar dintr-un proton; greutatea sa atomică este una, simbolul chimic este H (sau H-1). Al doilea este deuteriu, sau hidrogen greu, al cărui nucleu este format dintr-un proton și un neutron; greutate atomică - doi, simbol chimic D (sau H-2). Și tritiu, în nucleul căruia există un proton și doi neutroni; greutate atomică - trei, simbol chimic T (sau H-3).

Primii doi izotopi sunt stabili, al treilea - tritiu - este radioactiv.

Marea majoritate natural(disponibili inițial și disponibili în natură) izotopii sunt stabili. Dar există și radioactive. Aceștia sunt radionuclizi naturali (NRN). Nu sunt foarte mulți dintre ei.

Pe lângă izotopii radioactivi, există și elemente radioactive. Acestea sunt cele în care nu există izotopi stabili deloc - toți izotopii sunt radioactivi. Acestea sunt elemente naturale: uraniu, toriu și produse ale transformărilor lor (degradare) - radiu, radon, poloniu și unele altele, până la talie inclusiv.

Și printre artificial nu există izotopi și elemente stabile deloc. Toți izotopii și elementele artificiale sunt radioactive. Aceștia sunt izotopi artificiali ai oricăror elemente cunoscute de mult timp și care apar în mod natural și elemente artificiale, care nu exista în natură înainte de apariția energiei nucleare. Acestea din urmă, în primul rând, includ actinide transuraniu, precum și toate elementele ulterioare ale perioadei a 7-a a tabelului periodic.

dezintegrare radioactivă

dezintegrare radioactivă- aceasta este emisia, ejectia cu viteze mari din nucleele atomilor de particule "elementare" (atomice, subatomice), care sunt numite in mod obisnuit particule radioactive sau radiatii radioactive. În acest caz, așa cum sa menționat deja, în majoritatea covârșitoare a cazurilor, nucleul unui atom (și, prin urmare, atomul însuși) al unui element chimic se transformă în nucleul unui atom (într-un atom) al altui element chimic; sau un izotop al unui element chimic dat este transformat într-un alt izotop al aceluiași element.

Dezintegrarea radioactivă, ca toate celelalte tipuri de transformări radioactive, poate fi naturală (spontană, spontană) și artificială, cauzată de pătrunderea unei particule din exterior în nucleul unui atom stabil.

Pentru radionuclizii naturali (naturali), principalele tipuri de dezintegrare radioactivă sunt degradarea alfa și beta minus (deși se găsesc și altele). Denumirile alfa și beta au fost date de Ernest Rutherford în 1900 în timp ce studia radiațiile radioactive.

Pentru radionuclizii artificiali (tehnogene), în plus, sunt caracteristice neutroni, protoni, pozitroni (beta-plus) și tipuri mai rare de dezintegrare și transformări nucleare (mezon, K-capture, tranziție izomeră, „divizare”, etc.).

Dezintegrarea alfa

Desintegrarea alfa (desintegrarea alfa) este un tip caracteristic de descompunere radioactivă pentru elementele radioactive naturale din perioadele a șasea și a șaptea din tabelul periodic al lui D. I. Mendeleev (uraniu, toriu și produsele lor de descompunere până la bismut inclusiv) și în special pentru artificial - transuraniu - elemente. Adică, izotopii individuali ai tuturor elementelor grele, începând cu bismutul, sunt supuși acestui tip de degradare.

Dezintegrarea alfa- aceasta este emisia din nucleul unui atom a unei particule alfa (particulă alfa), care constă din 2 protoni și 2 neutroni. O particulă alfa are o masă de 4 unități, o sarcină de +2 și este nucleul unui atom de heliu.

Ca urmare a emisiei unei particule alfa, se formează un nou element, care este situat la 2 celule la stânga în tabelul periodic, deoarece numărul de protoni din nucleu și, prin urmare, sarcina nucleară și numărul elementului, au deveniți cu două unități mai puțin. Și masa izotopului rezultat este cu 4 unități mai mică.

De exemplu, descompunerea alfa a uraniului produce întotdeauna toriu, descompunerea alfa a toriu întotdeauna produce radiu, degradarea radiului produce întotdeauna radon, apoi poloniu și, în final, plumb. În acest caz, toriu-234 este format dintr-un izotop specific de uraniu-238, apoi radiu-230, radon-226 etc.

Dezintegrarea radioactivă este ejecția unei particule din nucleul unui atom, în urma căreia un atom al unui element chimic (izotop) se transformă într-un atom al altui element (izotop).

Dezintegrarea alfa este ejecția (emisia) unei particule alfa din nucleul unui atom.

o particulă alfa este 2 protoni și 2 neutroni, adică nucleul unui atom de heliu cu o masă de 4 unități și o sarcină de +2.

Viteza unei particule alfa când părăsește nucleul este de la 12.000 la 20.000 km/s.

În vid, o particulă alfa ar putea înconjura globul la ecuator în 2 secunde.

dezintegrare beta

dezintegrare beta(dezintegrare beta) - cel mai comun tip de dezintegrare radioactivă (și transformări radioactive în general), în special printre radionuclizii artificiali. Se observă în aproape toate elementele chimice cunoscute astăzi. Aceasta înseamnă că fiecare element chimic are cel puțin un izotop beta-activ, adică un izotop de descompunere beta. În acest caz, dezintegrarea beta-minus apare cel mai adesea.

beta minus dezintegrare(beta-) este ejecția (emisia) din nucleul unei particule beta-minus - un electron, care s-a format ca urmare a transformării spontane a unuia dintre neutroni într-un proton și un electron. În acest caz, protonul greu rămâne în nucleu, iar electronul ușor - o particulă beta-minus - zboară din nucleu cu mare viteză. Și deoarece mai există un proton în nucleu, nucleul acestui element se transformă în nucleul elementului vecin din dreapta - cu un număr mai mare.

Deci, de exemplu, în timpul dezintegrarii beta-minus, izotopul radioactiv al potasiului - potasiu-40 - se transformă într-un izotop stabil de calciu (stă în următoarea celulă din dreapta) - calciu-40. Și calciul radioactiv-47 - în scandiu-47 (de asemenea, radioactiv) în dreapta acestuia, care, la rândul său, se transformă și în titan-47 stabil prin degradare beta-minus.

Denumirea de particulă beta a fost păstrată istoric. Diferența dintre o particulă beta-minus și un electron obișnuit este doar în „locul nașterii”: nucleul atomului, și nu învelișurile de electroni din jurul nucleului, precum și în viteza (energia) evadării. Viteza de evacuare a unei particule beta este de 9/10 din viteza luminii, adică 270.000 km/sec.

Nu există foarte mulți radionuclizi beta-activi naturali. Și printre cei semnificativi și mai puțin. Acestea includ, în primul rând, potasiul-40 (T 1/2 \u003d 1,3 10 9 ani), deși conține doar 0,0119% în amestecul natural de izotopi de potasiu.

Pe lângă K-40, toți produșii de descompunere ai uraniului și toriu sunt, de asemenea, radionuclizi naturali beta-minus-activi semnificativi.

Faptul este că, de exemplu, toriu-234, care se formează în timpul dezintegrarii alfa, se transformă în protactiniu-234, care, la rândul său, în mod similar din nou în uraniu, dar într-un alt izotop - uraniu-234. Și uraniu-234 (din nou prin descompunere alfa) - din nou în toriu, dar deja în toriu-230. În plus, toriu-230 prin dezintegrare alfa - în radiu-226, radiu - în radon.

Astfel, K-40 și toate elementele de la taliu la uraniu pot fi atribuite unor radionuclizi activi beta-minus naturali semnificativi.

beta plus dezintegrare(- aceasta este ejecția (emisia) din nucleul unei particule beta-plus - un pozitron (un „electron”) încărcat pozitiv, care s-a format ca urmare a transformării spontane a unuia dintre protoni într-un neutron și un pozitron.Ca urmare a acestui fapt (deoarece sunt mai puțini protoni), acest element se întoarce spre stânga adiacent (cu un număr mai mic, cel anterior).

Deci, de exemplu, în timpul dezintegrarii beta-plus, izotopul radioactiv al magneziu-magneziu-23 se transformă într-un izotop stabil de sodiu (în stânga) - sodiu-23, iar izotopul radioactiv al europiului europium-150 se transformă într-un izotop stabil. de samariu - samariu-150.

dezintegrarea beta este emisia de particule beta sau beta +, adică electroni obișnuiți cu o sarcină de -1 (e -) sau pozitroni - „electroni” cu o sarcină de +1 (e +).

Viteza de evacuare a particulelor beta din nucleu este de 9/10 din viteza luminii - 270.000 km/sec.

Alte tipuri de dezintegrare radioactivă

Pe lângă aceste dezintegrari alfa și beta, există și alte tipuri de descompunere radioactivă care sunt mai puțin comune și mai caracteristice radionuclizilor artificiali.

dezintegrarea neutronilor- emisia din nucleul unui atom a unui neutron (n) - o particulă neutră cu masa de 1 unitate. Când este emis un neutron, un izotop al unui element chimic dat se transformă într-un altul cu o greutate mai mică. Deci, de exemplu, în timpul dezintegrarii neutronilor, izotopul radioactiv al litiului litiu-9 se transformă în litiu-8, heliul radioactiv-5 în heliu-4 stabil.

Dacă izotopul stabil de iod iod-127 este iradiat cu cuante gamma, atunci acesta devine radioactiv, emite un neutron și se transformă într-un alt izotop radioactiv iod-126.

dezintegrarea protonilor- un tip extrem de rar de dezintegrare este emisia unui proton (p) din nucleul unui atom - o particulă cu masa de 1 unitate. și încărcați +1. Când este emis un proton, acest element chimic se transformă în următorul din stânga (cu un număr mai mic, cel anterior), iar greutatea atomică scade cu unu.

După cum sa menționat deja, toate transformările radioactive, inclusiv toate tipurile de dezintegrare radioactivă, sunt însoțite, de regulă, cu rare excepții, de eliberarea de energie în exces sub formă de radiații gamma - cuante gamma și uneori și radiații cu raze X ( fotoni) cu mai puțină energie.

Radiația gamma- acesta este un flux de raze gamma, aceasta este radiație electromagnetică, mai „dure” decât razele X medicale obișnuite.

Denumirea de „radiație gamma” a fost, de asemenea, păstrată istoric. Diferența dintre radiațiile gamma și razele X (ca și în cazul radiațiilor b) este, de asemenea, doar în „locul nașterii”: nucleul atomului, și nu învelișurile de electroni.

radiații gamma - radiații electromagnetice, „mai dure” decât razele X convenționale.

razele gamma sunt particule electromagnetice- portiuni de energie.

„Locul de naștere” al quantelor gamma este nucleul unui atom.

Radiația cu raze X este, de asemenea, radiație electromagnetică, dar „locul de naștere” al radiației cu raze X este învelișul de electroni a atomilor.

Principalele caracteristici ale dezintegrarii radioactive

Toate tipurile de transformări radioactive spontane (spontane) (atât dezintegrarea, cât și fisiunea) sunt un proces aleator, statistic.

Toate tipurile de dezintegrare radioactivă spontană sunt caracterizate de durata de viață a radionuclidului și de activitatea acestuia, adică de rata de dezintegrare. Un indicator al duratei de viață a unui radionuclid, rata dezintegrarii acestuia este timpul de înjumătățire. Se folosește și constanta radioactivă sau constanta (constanta) dezintegrarii.

Jumătate de viață(T 1/2) - timpul în care jumătate din atomii radioactivi se descompun și numărul lor scade de 2 ori. Timpurile de înjumătățire ale tuturor radionuclizilor sunt diferite - de la fracțiuni de secundă (radionuclizi cu viață scurtă) la miliarde de ani (de viață lungă).

Activitate- acesta este numărul de acte de dezintegrare (în cazul general, acte de radioactive, transformări nucleare) pe unitatea de timp (de obicei pe secundă). Unitățile de activitate sunt becquerel și curie.

becquerel(Bq) este un act de dezintegrare pe secundă (1 dezintegrare/sec). Unitatea este numită după fizicianul francez, laureat Premiul Nobel Antoine Henri Becquerel.

Curie(Ki) - 3,7 10 10 Bq (dispersie / sec). Această unitate a apărut istoric: 1 gram de radiu-226 în echilibru cu produsele de descompunere fiice are o astfel de activitate. Cu radium-226 au lucrat mulți ani, câștigătorii Premiului Nobel, oamenii de știință francezi Pierre Curie și Marie Sklodowska-Curie.

Unitățile multiple pentru becquerel sunt mie (kilo-becquerel, kBq), milioane (megabecquerel, MBq) și miliarde (gigabecquerel, GBq).

Unitățile fracționale pentru curii sunt miimi de curii - milicuri (mCi) și părți pe milion - microcuri (mcCi, mCi):

1 mCi = 3,7 x 10 7 Bq; 1 μCi \u003d 3,7 x 10 4 Bq.

Există conceptul de „activitate specifică” (greutate sau volum) - aceasta este activitatea unei unități de masă (greutate) sau volum a unei substanțe. Sau, mai precis, activitatea unui radionuclid (sau a unui amestec de radionuclizi) pe unitatea de greutate sau de volum a unei substanțe. Uneori se folosește activitatea de suprafață: Bq sau Ki per m2 sau km2

În mod provizoriu, se poate considera că activitatea unei cantități mici (grame) și/sau cu o activitate inițială mică (mCi; μCi) a unui radionuclid scade la un nivel practic sigur (uneori aproape la zero) după 10 timpi de înjumătățire. În acest timp, numărul de atomi radioactivi și, prin urmare, actele de dezintegrare, adică activitatea, scade de 2 10 = 1024 ori.

Constanta radioactivă(constantă sau constantă de dezintegrare) l este fracția de atomi care se descompun în 1 secundă.

l \u003d 0,693 / T 1/2 (sec -1), unde

0,693 este ln 2 din legea dezintegrarii radioactive N t \u003d N 0 x e -lt, unde

N 0 și N t sunt numărul de atomi radioactivi la momentul inițial (zero) și numărul de atomi rămași până la momentul t;

t - timpul în secunde.

Întrucât pentru un timp egal cu o perioadă de înjumătățire, numărul de atomi radioactivi scade la jumătate, atunci la t = T 1/2 avem: N t = N 0 /2: e -lt = 1/2; e -lt \u003d 2 (unde t \u003d T 1/2) și ca rezultat ln2 \u003d l x T 1/2

Principalele caracteristici ale radiațiilor ionizante. Puterea de penetrare a radiațiilor

Toate particulele atomice și subatomice emise din nucleul unui atom în timpul dezintegrarii radioactive: alfa, beta, n, p, gamma etc. - se numesc particule radioactive, radiații radioactive sau ionizante (II), deoarece toate, la trecerea prin chestiune:

• - în primul rând, duc la ionizarea acestuia, la formarea de particule fierbinți (de înaltă energie) și extrem de reactive: ioni și radicali liberi (fragmente de molecule care nu au încărcătură) și
• - în al doilea rând, pot duce la activarea (activarea) unei substanţe, la apariţia aşa-numitei activităţi induse, adică la transformarea atomilor stabili în cei radioactivi - apariţia radionuclizilor de origine a activării.

Prin urmare, principalele caracteristici ale IA sunt energia particulelor, gama lor în diferite medii sau puterea de penetrare, precum și puterea lor de ionizare (în special în ceea ce privește pericolul pentru obiectele biologice).

Energia particulelor este măsurată în electroni volți (eV). Un electron volt este energia pe care o dobândește un electron sub influența unui câmp electric cu o diferență de potențial (tensiune) de 1 volt.

1 ev \u003d 1,6 x 10 -12 erg \u003d 1,6 x 10 -19 jouli \u003d 3,83 x 10 -20 calorii

Energia reală a particulelor AI variază într-o gamă largă și se ridică de obicei la mii și milioane de eV, prin urmare este exprimată în kilo și mega-electron-volți (keV și MeV).

1 kiloelectron volt (keV) = 10 3 eV.

1 megaelectron volt (MeV) = 10 6 eV.

Gama de particule alfa

În orice mediu, particulele alfa cu o masă mare (4 unități atomice), sarcină (+2) și energie se mișcă în linie dreaptă. De aceea spun ei despre gama de particule alfa.

Energia particulelor alfa în timpul dezintegrarii naturale este de 4-9 MeV, viteza de evacuare este de 12-20 mii km/sec.

Gama particulelor alfa depinde de energia inițială și variază, de obicei, de la 3 la 7 (rar până la 13) cm în aer, iar în mediile dense este de sutimi de mm (în sticlă - 0,04 mm). radiațiile alfa nu penetrează o foaie de hârtie și pielea umană.

Datorită masei și încărcăturii lor, particulele alfa au cea mai mare putere de ionizare, distrugând totul în calea lor. Și, prin urmare, radionuclizii alfa-activi sunt cei mai periculoși pentru oameni și animale atunci când sunt ingerați.

Puterea de penetrare a particulelor beta

Datorită masei mici (este de 1836 de ori mai mică decât masa unui proton) a sarcinii (-1) și dimensiunii particulelor beta, acestea interacționează mai slab cu substanța prin care trebuie să zboare, dar zboară mai departe. În același timp, calea unei particule beta într-o substanță nu este simplă. Prin urmare, ei vorbesc despre capacitatea lor de penetrare, care depinde și de energie.

Puterea de penetrare a particulelor beta formate în timpul dezintegrarii radioactive în aer atinge 2–3 m, în apă și alte lichide se măsoară în centimetri, în solide- fractii cm.radiatiile beta patrund in tesuturile corpului la o adancime de 1?2 cm.O buna protectie impotriva radiatiilor beta este un strat de apa de mai multe (pana la 10) cm.absorbit complet de straturi: aer - 4 m ; aluminiu - 2,16 cm; fier de călcat - 7,55 mm; plumb - 5,18 mm.

Datorită dimensiunii, masei și încărcăturii lor mici, particulele beta au o capacitate de ionizare mult mai mică decât particulele alfa, dar este firesc ca izotopii beta-activi să fie, de asemenea, mult mai periculoși atunci când intră în interior decât atunci când sunt expuși la radiații externe.

Multiplicitatea atenuării radiațiilor n- și gamma

Cele mai penetrante tipuri de radiații sunt neutronii și gama. Raza lor în aer poate ajunge la zeci și sute de metri (în funcție și de energie), dar cu o capacitate de ionizare mai mică.

Pentru majoritatea izotopilor, energia razelor gamma nu depășește 1?3 MeV, deși foarte rar poate atinge valori mari - 6?7 MeV. Prin urmare, straturi groase de beton, plumb, oțel etc. sunt folosite ca protecție împotriva radiațiilor n- și gamma și deja vorbim despre rapoarte de atenuare.

Deci, pentru o atenuare de 10 ori a radiației gamma de cobalt-60 (E = 1,17 și 1,33 MeV), este necesar un scut de plumb cu o grosime de aproximativ 5 cm, iar pentru o atenuare de 100 de ori - 9,5 cm; protecția betonului ar trebui să fie, respectiv, de aproximativ 33 și 55 cm, iar grosimea stratului de apă - 70 și 115 cm.

Puterea ionizantă a neutronilor este foarte dependentă de energia lor.

În orice caz, trebuie amintit că cea mai rațională „protecție” față de orice radiație este cea mai mare distanță posibilă de sursa de radiație (desigur, în limite rezonabile) și cea mai scurtă ședere posibilă în zona de radiație crescută.

fisiune atomică

Fisiunea nucleelor ​​atomilor este spontană, sau sub acțiunea neutronilor, împărțirea nucleului unui atom în 2 părți aproximativ egale, în două „fragmente”.

Cioburile sunt două izotop radioactiv elemente din partea centrală a tabelului lui D. I. Mendeleev, aproximativ de la cupru până la mijlocul elementelor lantanide (samarium, europium).

În timpul fisiunii, sunt emiși 2-3 neutroni în plus și un exces de energie este eliberat sub formă de cuante gamma, mult mai mult decât în ​​timpul dezintegrarii radioactive. Dacă un act de dezintegrare radioactivă reprezintă de obicei un gamma-cuantic, atunci pentru 1 act de fisiune există 8-10 gamma-quante! În plus, fragmentele zburătoare au o mare energie kinetică(viteza), care se transformă în căldură.

Neutronii emiși pot provoca fisiunea a două sau trei nuclee similare dacă sunt în apropiere și dacă neutronii îi lovesc.

Astfel, devine posibilă implementarea unei reacții în lanț de ramificare și accelerare a fisiunii nucleelor ​​atomice cu eliberarea unei cantități uriașe de energie.

În cazul în care un reacție în lanț tineti sub control, gestionati-i dezvoltarea, impiedica-l sa accelereze si indepartati constant energia degajata (caldura), atunci aceasta energie ("energie atomica") poate fi folosita fie pentru incalzire, fie pentru generarea de energie electrica. Aceasta se realizează în reactoare nucleare, la centralele nucleare.

Dacă reacția în lanț este lăsată să se dezvolte necontrolat, atunci va avea loc o explozie atomică (nucleară). Este deja o armă nucleară.

În natură, există un singur element chimic - uraniul, care are un singur izotop fisionabil - uraniu-235. aceasta uraniu de calitate pentru arme. Și acest izotop din uraniul natural este de 0,7%, adică doar 7 kg pe tonă! Restul de 99,3% (993 kg pe tonă) este un izotop nefisil - uraniu-238. Există, totuși, un alt izotop - uraniu-234, dar este de doar 0,006% (60 de grame pe tonă).

Dar într-un reactor nuclear obișnuit cu uraniu, din uraniu-238 nefisil ("non-weapon-grade"), sub acțiunea neutronilor (activarea neutronilor!) Se formează un nou izotop de uraniu - uraniu-239 și din acesta ( prin dezintegrare dublă beta-minus) - un nou element artificial, plutoniu, care apare în mod natural. În acest caz, se formează imediat un izotop fisionabil de plutoniu - plu-toniu-239. aceasta plutoniu de calitate pentru arme.

Fisiunea nucleelor ​​atomice este esența, baza armelor atomice și a energiei atomice.

Masa critică este cantitatea de izotop al unei arme la care neutronii eliberați în timpul fisiunii spontane a nucleelor ​​nu zboară, ci cad în nucleele învecinate și provoacă fisiunea lor artificială.

Masa critică a uraniului metalic-235 este ЎЦ 52 kg. Aceasta este o minge cu un diametru de 18 cm.

Masa critică a plutoniului metalic-239 este ЎЦ 11 kg (și conform unor publicații - 9 sau chiar 6 kg). Aceasta este o minge cu un diametru de aproximativ 9-10 cm.

Astfel, acum omenirea are doi izotopi fisionali, de calitate pentru arme: uraniu-235 și plutoniu-239. Singura diferență dintre ele este că uraniul, în primul rând, este mai potrivit pentru utilizarea în energia nucleară: vă permite să-i controlați reacția în lanț și, în al doilea rând, este mai puțin eficient pentru o reacție în lanț necontrolată - explozie atomică: are o rată mai mică de fisiune nucleară spontană și o masă critică mai mare. Și plutoniul de calitate pentru arme, dimpotrivă, este mai potrivit pentru arme nucleare: are o rată mare de fisiune nucleară spontană și o masă critică mult mai mică. Plutoniul-239 nu permite controlul fiabil al reacției sale în lanț și, prin urmare, nu și-a găsit încă o aplicație largă în ingineria energiei nucleare, în reactoarele nucleare.

De aceea, toate problemele cu uraniul de calitate pentru arme au fost rezolvate în câțiva ani, iar încercările de a folosi plutoniul în energia nucleară continuă până în prezent - de mai bine de 60 de ani.

Așadar, la doi ani de la descoperirea fisiunii uraniului, a fost lansat primul reactor nuclear cu uraniu din lume (decembrie 1942, Enrico Fermi, SUA), iar doi ani și jumătate mai târziu (în 1945) americanii au detonat prima bombă cu uraniu.

Și cu plutoniu... Prima bombă cu plutoniu a fost detonată în 1945, adică la aproximativ patru ani de la descoperirea sa ca element chimic și descoperirea fisiunii sale. Mai mult, pentru aceasta a fost necesar să se construiască mai întâi un reactor nuclear cu uraniu, să se producă plutoniu în acest reactor din uraniu-238, apoi să-l separă de uraniul iradiat, să-i studieze bine proprietățile și să se facă o bombă. Dezvoltat, izolat, fabricat. Dar discuțiile despre posibilitatea utilizării plutoniului ca combustibil nuclear în reactoarele nucleare cu plutoniu au rămas în discuție și au rămas așa de mai bine de 60 de ani.

Procesul de fisiune poate fi caracterizat printr-o „jumătate de perioadă”.

Pentru prima dată, perioadele de înjumătățire au fost estimate de K. A. Petrzhak și G. I. Flerov în 1940.

Atât pentru uraniu, cât și pentru plutoniu, acestea sunt extrem de mari. Deci, conform diferitelor estimări, pentru uraniu-235, timpul de înjumătățire este de aproximativ 10 17 (sau 10 18 ani (Dicționar enciclopedic fizic); conform altor surse - 1,8 10 17 ani. Și pentru plutoniu-239 (conform același dicționar) semnificativ mai puțin - aproximativ 10 15,5 ani; conform altor surse - 4 10 15 ani.

Pentru comparație, să ne amintim timpii de înjumătățire (T 1/2). Deci pentru U-235 este „doar” 7.038 10 8 ani, în timp ce pentru Pu-239 este și mai puțin - 2.4 10 4 ani

În general, nucleele multor atomi grei se pot diviza, începând cu uraniu. Dar vorbim despre două principale, care au o mare importanță practică de mai bine de 60 de ani. Altele sunt mai mult de interes pur științific.

De unde provin radionuclizii

Radionuclizii sunt obținuți din trei surse (trei căi).

Prima sursă este natura. aceasta radionuclizi naturali, care au supraviețuit, au supraviețuit până în vremea noastră din momentul formării lor (eventual, din momentul formării sistem solar sau Universul), deoarece au timpi de înjumătățire lung, ceea ce înseamnă că au o viață lungă. Desigur, sunt mult mai puțini decât era la început. Sunt extrase din materii prime naturale.

A doua și a treia sursă sunt artificiale.

Radionuclizii artificiali se formează în două moduri.

În primul rând - radionuclizi de fragmentare, care se formează ca urmare a fisiunii nucleelor ​​atomilor. Acestea sunt „fragmente de fisiune”. Desigur, majoritatea sunt formate în reactoare nucleareîn diverse scopuri, în care se efectuează o reacție în lanț controlată, precum și în testarea armelor nucleare (reacție în lanț necontrolată). Se găsesc în uraniul iradiat extras din reactoarele militare (din „reactoarele industriale”) și în cantități uriașe în combustibilul nuclear uzat (SNF) extras din reactoarele de putere ale centralelor nucleare.

Anterior, au intrat în mediul natural în timpul testelor nucleare și al procesării uraniului iradiat. Acum ei continuă să obțină în timpul procesării (regenerarii) combustibilului nuclear uzat, precum și în timpul accidentelor la centralele nucleare, la reactoare. Dacă era necesar, au fost extrase din uraniu iradiat, iar acum din combustibil nuclear uzat.

Al doilea sunt radionuclizi de origine activare. Ele sunt formate din izotopi stabili obișnuiți ca urmare a activării, adică atunci când o particulă subatomică intră în nucleul unui atom stabil, în urma căruia atomul stabil devine radioactiv. În marea majoritate a cazurilor, o astfel de particulă proiectil este un neutron. Prin urmare, pentru a obține radionuclizi artificiali, se folosește de obicei metoda de activare a neutronilor. Constă în faptul că un izotop stabil al oricărui element chimic sub orice formă (metal, sare, component chimic) este plasat în miezul reactorului pt anumit timp. Și, deoarece un număr mare de neutroni sunt produși în miezul reactorului în fiecare secundă, prin urmare, toate elementele chimice care se află în miez sau în apropierea acestuia devin treptat radioactive. Sunt activate și acele elemente care sunt dizolvate în apa de răcire a reactorului.

Metoda de bombardare a unui izotop stabil în acceleratoare este mai puțin utilizată. particule elementare protoni, electroni etc.

Radionuclizii sunt naturali - de origine naturală și artificiali - de origine fragmentare și activare. O cantitate neglijabilă de radionuclizi de origine fragmentară a fost întotdeauna prezentă în mediul natural, deoarece se formează ca urmare a fisiunii spontane a nucleelor ​​de uraniu-235. Dar sunt atât de puține, încât nu este posibil să le detectăm cu mijloace moderne de analiză.

Numărul de neutroni din miezul diferitelor tipuri de reactoare este astfel încât aproximativ 1014 neutroni zboară prin orice secțiune de 1 cm2 în orice punct al miezului într-o secundă.

Măsurarea radiațiilor ionizante. Definiții

Nu este întotdeauna convenabil și oportun să se caracterizeze doar sursele de radiații ionizante (SIR) și doar activitatea acestora (numărul de evenimente de dezintegrare). Și ideea nu este doar că activitatea poate fi măsurată, de regulă, doar în condiții staționare la instalații foarte complexe. Principalul lucru este că într-un singur act de descompunere a diferiților izotopi se pot forma particule de natură diferită, se pot forma simultan mai multe particule și cuante gamma. În acest caz, energia și, în consecință, capacitatea de ionizare a diferitelor particule vor fi diferite. Prin urmare, principalul indicator pentru caracterizarea IRS este evaluarea capacității lor ionizante, adică (în final) energia pe care o pierd la trecerea printr-o substanță (mediu) și care este absorbită de această substanță.

La măsurarea radiațiilor ionizante se utilizează conceptul de doză, iar la evaluarea efectului acestora asupra obiectelor biologice se folosesc factori de corecție. Să le numim, să dăm o serie de definiții.

Doza, doză absorbită (din greacă - cotă, porție) - energia radiațiilor ionizante (II) absorbită de substanța iradiată și adesea calculată pe unitatea de masă a acesteia (vezi „rad”, „Gray”). Adică, doza se măsoară în unități de energie care este eliberată în substanță (absorbită de substanță) atunci când radiația ionizantă trece prin aceasta.

Există mai multe tipuri de doze.

Doza de expunere(pentru raze X și radiații gamma) - determinată de ionizarea aerului. Unitatea de măsură în sistemul SI este „coulomb pe kg” (C/kg), care corespunde formării unui astfel de număr de ioni în 1 kg de aer, a căror sarcină totală este de 1 C (din fiecare semn) . Unitatea de măsură non-sistemică este „roentgen” (vezi „C/kg” și „roentgen”).

Pentru a evalua impactul AI asupra oamenilor, folosim factori de corecție.

Până de curând, la calcularea „dozei echivalente” se foloseau „factori de calitate a radiațiilor”(K) - factori de corecție luând în considerare influență diferită pe obiecte biologice (capacitate diferită de a deteriora țesuturile corpului) de diferite radiații la aceeași doză absorbită. Folosit la calculul „dozei echivalente”. Acum, acești coeficienți din Standardele de siguranță a radiațiilor (NRB-99) sunt numiți într-un mod foarte „științific” - „Coeficienți de cântărire pentru anumite tipuri radiații la calcularea dozei echivalente (W R)”.

Acești coeficienți sunt, respectiv:

Raze X, radiații gamma, beta, electroni și pozitroni - 1
protoni cu E mai mare de 2 MeV - 5
neutroni cu E mai mic de 10 keV) - 5
neutroni cu E de la 10 keV la 100 keV - 10
particule alfa, fragmente de fisiune, nuclee grele - 20

Echivalent de doză- doza calculata pentru obiectele biologice (umane) tinand cont de factorul de calitate a radiatiei; este egal cu produsul dozei absorbite cu K. Doza echivalentă poate fi măsurată în aceleași unități ca și doza absorbită (vezi „rem” și „Sievert”).

Doza echivalentă eficientă- doza echivalentă, calculată ținând cont de sensibilitatea diferită a diferitelor țesuturi ale corpului la radiații; egală cu doza echivalentă primită de un anumit organ, țesut (ținând cont de greutatea acestora), înmulțită cu doza corespunzătoare „factor de risc de radiații”. Acum, acești coeficienți sunt, de asemenea, foarte „științific” în aceleași Norme NRB-99 numite „Coeficienți de cântărire pentru țesuturi și organe la calcularea dozei efective (multiplicatorii W ai ​​dozei echivalente în organe și țesuturi utilizate în protecția împotriva radiațiilor pentru a lua în considerare sensibilitate diferită a diferitelor organe și țesuturi în apariția efectelor stocastice ale radiațiilor”.

Pentru organism în ansamblu, acest coeficient este luat egal cu 1, iar pentru unele organe are următoarele valori:

măduvă osoasă (roșu) - 0,12
glanda tiroidă - 0,05
plămâni, stomac, intestin gros - 0,12
gonade (ovare, testicule) - 0,20
piele - 0,01

Pentru a estima doza echivalentă efectivă totală primită de o persoană, calculați și însumați dozele indicate pentru toate organele.

Rata dozei- doza primită pe unitatea de timp (sec., oră).

fundal- rata dozei de expunere a radiațiilor ionizante într-un loc dat.

fundal natural- rata dozei de expunere a radiațiilor ionizante, creată de toate sursele naturale de IR (vezi „Fondul de radiații”).

Unități de bază de măsură ale radiațiilor ionizante

Doza de expunere (două unități)

raze X(P) - unitate de doză de expunere în afara sistemului. Aceasta este cantitatea de radiații gamma sau de raze X, care în 1 cm 3 de aer uscat (având în condiții normale o greutate de 0,001293 g) formează 2,082 x 10 9 perechi de ioni. Acești ioni poartă o sarcină de 1 unitate electrostatică a fiecărui semn (în sistemul CGS), care în unități de lucru și energie (în sistemul CGS) va fi de aproximativ 0,114 erg din energia absorbită de aer (6,77 x 10 4 MeV). ). (1 erg = 10 -7 J = 2,39 x 10 -8 cal). Când este transformat în 1 g de aer, acesta va fi 1,610 x 10 12 perechi de ioni sau 85 erg/g de aer uscat. Astfel, echivalentul de energie fizică al unei raze X este de 85 erg/g pentru aer. (După unele surse, este de 83,8, conform altora - 88,0 erg / g).

1 C/kg- unitatea de doză de expunere în sistemul SI. Aceasta este cantitatea de radiații gamma sau de raze X, care în 1 kg de aer uscat formează 6,24 x 10 18 perechi de ioni, care poartă o sarcină de 1 pandantiv din fiecare semn. (1 pandantiv = 3 x 109 unități CGSE = 0,1 unități CGSM). Echivalentul fizic de 1 C/kg este 33 J/kg (pentru aer).

Relația dintre raze X și C/kg este următoarea:

1 P \u003d 2,58 x 10 -4 C / kg - exact.

1 C/kg = 3,88 x 10 3 R - aproximativ.

Doza absorbita (doua unitati)

bucuros- unitate de doză absorbită în afara sistemului. Corespunde energiei de radiație de 100 erg, absorbită de o substanță care cântărește 1 gram (a suta parte din „Gray” - vezi).

1 rad = 100 erg/g = 0,01 J/kg = 0,01 Gy = 2,388 x 10 -6 cal/g

Cu o doză de expunere de 1 roentgen, doza absorbită în aer va fi de 0,85 rad (85 erg/g).

gri(Gy) - unitate de doză absorbită în sistemul SI de unități. Corespunde energiei de radiație de 1 J absorbită de 1 kg de materie.

1 gr. \u003d 1 J / kg \u003d 10 4 erg / g \u003d 100 rad.

Doza echivalenta (doua unitati)

Baer- echivalentul biologic al unei radiografii (în unele cărți - bucuros). Unitate nesistemică de doză echivalentă. În general:

1 rem = 1 rad * K = 100 erg/g * ​​​​K = 0,01 Gy * K = 0,01 J/kg * K = 0,01 Sievert

Cu un factor de calitate a radiației K = 1, adică pentru radiații X, gamma, beta, electroni și pozitroni, 1 rem corespunde unei doze absorbite de 1 rad.

1 rem = 1 rad = 100 erg/g = 0,01 Gy = 0,01 J/kg = 0,01 Sievert

Trebuie remarcat în mod deosebit următorul fapt. În anii 50, s-a constatat că dacă la o doză de expunere de 1 roentgen aerul absoarbe 83,8? . Prin urmare, rezultă că la evaluarea dozelor, putem presupune (cu o eroare minimă) că o doză de expunere de 1 roentgen pentru țesutul biologic corespunde (echivalent) unei doze absorbite de 1 rad și unei doze echivalente de 1 rem (la K. = 1), adică aproximativ spunând că 1 R, 1 rad și 1 rem sunt același lucru.

Sievert(Sv) este unitatea SI a dozelor echivalente și efective echivalente. 1 Sv este egal cu doza echivalentă la care produsul dintre doza absorbită în Gray (în țesutul biologic) și coeficientul K va fi egal cu 1 J/kg. Cu alte cuvinte, aceasta este o astfel de doză absorbită la care se eliberează energie de 1 J în 1 kg de substanță.

În general:

1 Sv = 1 Gy. K = 1 J/kg. K = 100 rad. K = 100 rem

La K=1 (pentru raze X, gamma, radiații beta, electroni și pozitroni) 1 Sv corespunde unei doze absorbite de 1 Gy:

1 Sv \u003d 1 Gy \u003d 1 J / kg \u003d 100 rad \u003d 100 rem.

În concluzie, reamintim încă o dată că pentru radiații X, gamma, beta, electroni și pozitroni, valorile razelor X, rad și rem, precum și (separat!) Valorile Gray și Sievert sunt echivalente atunci când se evaluează expunerea umană.

Exemplu.

Dacă în orice loc este înregistrat un fond (din radiații gamma) de 25 μR/oră (25 μrad/oră; 0,25 μGy/oră; 0,25 μSv/oră), atunci pentru 1 oră de ședere în acest loc o persoană va primi o doză echivalentă (ED) de 25 μrem (0,25 μSv). Timp de o săptămână, respectiv:

ED \u003d 25 microR / oră * 168 ore \u003d 4200 microrem \u003d 4,2 mrem \u003d 42 microSv sau 0,042 mSv,

ED \u003d 25 microR / oră * 8760 ore \u003d 219000 microrem \u003d 219 mrem \u003d 2,19 mSv.

Dar dacă aceeași doză absorbită este creată de radiația alfa (de exemplu, cu expunere internă), atunci, ținând cont de factorul de calitate (20), doza echivalentă pentru 1 oră va fi:

ED \u003d 25 microR / oră * 20 * 1 oră \u003d 500 microR \u003d 500 microrem \u003d 0,5 mrem \u003d 5 microSv,

adică va fi echivalent cu o doză absorbită din raze X, gamma, radiații beta, 500 microrad (5 microGy).

Dar vreau să atrag atenția în mod deosebit cititorului asupra discrepanței puternice dintre doza primită, adică energia eliberată în organism, și efectul biologic. Cu atâta timp în urmă a devenit evident că aceleași doze primite de o persoană din radiații externe și interne, precum și dozele primite de la diferite tipuri de radiații ionizante, de la diferiți radionuclizi (când intră în organism) provoacă efecte diferite! Și o doză absolut letală pentru o persoană de 1000 de roentgens în unități de energie termică este de doar 0,0024 calorii. Această cantitate de energie termică poate încălzi doar 1 ° C aproximativ 0,0024 ml de apă (0,0024 cm 3 0,0024 g), adică doar 2,4 mg de apă. Cu un pahar de ceai fierbinte, primim de o mie de ori mai mult. În același timp, medicii, oamenii de știință, oamenii de știință nucleari operează cu doze de mili- și chiar micro-roentgeni. Adică indică o acuratețe care nu există de fapt.

Efectul radiațiilor asupra corpului uman. Efectele radiațiilor

Radiațiile radioactive se numesc radiații ionizante, iar particulele radioactive sunt numite particule ionizante.

După cum sa menționat deja, particulele radioactive, având o energie enormă, viteze enorme, la trecerea prin orice substanță se ciocnesc cu atomii și moleculele acestei substanțe și duc la distrugerea lor, ionizare, la formarea de „fierbinți” (de energie înaltă) și extrem de reactive. particule - fragmente de molecule: ioni și radicali liberi.

Același lucru se întâmplă și în țesuturile obiectelor biologice. În același timp, deoarece țesuturile biologice umane sunt 70% apă, atunci în într-o mare măsură Moleculele de apă sunt primele care sunt ionizate. Din fragmente de molecule de apă - din ioni și radicali liberi - se formează compuși peroxidici extrem de nocivi și reactivi, care declanșează un întreg lanț de reacții biochimice succesive și duc treptat la distrugerea membranelor celulare (pereții celulari și alte structuri).

În general, impactul radiațiilor asupra obiectelor biologice și, în primul rând, asupra corpului uman provoacă trei efecte negative diferite.

• Primul- aceasta este efect genetic pentru ereditar(genital) celule organism. Se poate manifesta și se poate manifesta numai în urmași. Este vorba despre nașterea copiilor cu diverse abateri de la normă (malformații de diferite grade, demență etc.), sau nașterea unui făt complet neviabil - cu abateri incompatibile cu viața.

  În mare măsură, „furnizorii” de astfel de copii ai spitalelor respective sunt centralele nucleare și zonele lor de influență.

• Al doilea- este prea efect genetic, dar pentru aparat ereditar celule somatice - celulele corpului. Se manifestă în timpul vieții unei anumite persoane sub forma diferitelor boli (în principal canceroase). „Furnizorii” bolnavilor de cancer sunt, de asemenea, în mare măsură centrale nucleare și zonele lor de influență.
• Al treilea efectul este Efect somatic, sau mai bine zis imun. Aceasta este o slăbire a forțelor de protecție, a sistemului imunitar

organism datorită distrugerii membranelor celulare și a altor structuri. Se manifestă sub forma unei varietăți de boli, inclusiv aparent complet fără legătură cu expunerea la radiații, printr-o creștere a numărului și severității cursului bolilor, în complicații, precum și în slăbirea memoriei, a abilităților intelectuale etc. Imunitatea slăbită provoacă apariția oricărei boli, inclusiv a cancerului.

Trebuie remarcat în special că toate abaterile fizice vizibile de la normă, toate bolile sunt însoțite de o slăbire a abilităților mentale, a memoriei și a inteligenței.

Analiză și studiu retrospectiv de ultimă oră sănătatea populației din zona de influență a combinației miniere și chimice Krasnoyarsk a arătat că aici creșterea unei varietăți de boli, atât la copii, cât și la adulți, este de multe ori mai mare decât în ​​zonele de control. O imagine similară este tipică pentru zonele de influență ale tuturor instalațiilor nucleare din întreaga lume.

Trebuie să rețineți întotdeauna că cea mai bună protecție împotriva radiațiilor, împotriva oricărei radiații, este distanța și timpul:

• - cu cât mai departe - cu atât mai bine,
• - cu cât timpul petrecut în zona de radiații este mai scurt, cu atât mai bine.

Radiațiile afectează oamenii în mod diferit în funcție de sex și vârstă, starea organismului, sistemul imunitar etc., dar sunt deosebit de puternice asupra sugarilor, copiilor și adolescenților.

Când este expusă la radiații (în special pe fundal scăzut), perioada de latentă (incubație, latentă), adică timpul de întârziere înainte de apariția unui efect vizibil, poate dura ani și chiar decenii.

(din cartea lui Ralph Grabe „Efectul Petco: Efectele dozelor scăzute de radiații asupra oamenilor, animalelor și copacilor”)

Efectul Petko: o nouă dimensiune a amenințării radiațiilor?

În 1972, Abram Petko de la Whiteshell Nuclear Research Establishment al Comisiei Canadei pentru Energie Atomică din Manitoba a făcut descoperire accidentală, care a meritat (după Ralph Grabe) Premiul Nobel. El a descoperit că în timpul iradierii pe termen lung, membranele celulare s-au rupt la o doză totală semnificativ mai mică decât dacă această doză ar fi administrată printr-o scurtă fulgerare, ca într-un studiu cu raze X.

Astfel, iradierea cu o intensitate de 26 rad/min a distrus membrana celulară în 130 de minute la o doză totală de 3500 rad. Când a fost iradiat cu o intensitate de 0,001 rad/min (26.000 de ori mai puțin), 0,7 rad a fost suficient (timp aproximativ 700 min). Adică, pentru același efect, era suficientă o doză de 5000 de ori mai mică.

S-a ajuns la concluzia că cu cât perioada de expunere este mai lungă, cu atât doza totală necesară este mai mică.

A fost o descoperire. Dozele mici de expunere cronică s-au dovedit a fi mai periculoase din punct de vedere al consecințelor decât dozele mari de expunere pe termen scurt (acută). Această nouă descoperire revoluționară este în contrast puternic cu efectul genetic al iradierii asupra nucleului celular. În toate aceste studii, nu a fost găsită nicio diferență de efect între doza totală administrată pe o perioadă scurtă de timp sau pe o perioadă lungă. Aproape acţiune permanentă 1 este rad pentru o gamă de intensități de doză care variază de la cea mai mică la cea mai mare. Multă vreme s-a crezut că molecula de ADN, care poartă informații genetice, este direct distrusă în nucleele celulelor sub influența radiațiilor. Petko, pe de altă parte, a descoperit că, în cazul membranelor celulare, funcționează un mecanism diferit care produce daune indirecte.

Cum pot fi mai periculoase dozele mici decât cele mari?

Există multă apă în celule. Sub influența radiațiilor, apar forme instabile de oxigen extrem de toxice - radicali liberi, compuși peroxid. Ele reacționează cu membrana celulară unde încep o reacție în lanț transformări chimice- oxidarea moleculelor membranei, în urma căreia este distrusă. Adică nu există un efect direct al radiațiilor, ci consecințele.

Citate

„Daune severe cauzate de doze mici de radiații pe termen lung sau cronice: cu cât sunt mai puțini radicali liberi în plasma celulară, cu atât eficiența lor este mai mare în a provoca daune. Acest lucru se datorează faptului că radicalii liberi se pot dezactiva reciproc pentru a forma o moleculă de oxigen obișnuită sau altele (recombinare). Cu cât sunt creați mai puțini radicali liberi de radiație într-un anumit volum pe unitate de timp (la intensități mai mici de radiație), cu atât este mai puțin probabil ca aceștia să ajungă în peretele celular.

„Mai puține daune cauzate de doze mari de radiații pe termen scurt: cu cât se formează mai mulți radicali liberi într-un anumit volum (la doze mari pe unitatea de timp), cu atât se recombină mai repede și devin ineficienți înainte să ajungă și să lovească membrana”.

În plus, există un efect pe rază lungă. Membranele celulare creează un câmp electric în plasma celulei care atrage molecule încărcate negativ, cum ar fi un radical liber extrem de toxic. Calculele computerizate au arătat că cu cât concentrația de radicali liberi este mai mare, cu atât atracția este mai slabă. câmp electric. Prin urmare, dacă concentrația de radicali este mare, este mai puțin probabil ca aceștia să ajungă la membrană decât dacă sunt puțini.

Astfel, spre deosebire de nucleii celulari, membrana celulară este mai puțin grav deteriorată (pe unitate de doză absorbită) cu o doză scurtă, dar puternică (radiații alfa, expunere intensă la raze X etc.) decât cu expunerea prelungită sau cronică la fundal de radiații nivel scăzut, de la precipitații radioactive, emisii de la centralele nucleare.

Fondul de radiații

Sursele de radiații ionizante (IRS) sunt împărțite în naturale (naturale) și artificiale (fabricate de om, produse de om).

Sursele naturale de radiații includ tipuri diferite radiatiile cosmice si radionuclizii naturali continuti in scoarta terestra, in mediu inconjurator la plante și animale, inclusiv în corpul uman.

Potrivit ONU, contribuția diferitelor IRS la doza medie anuală efectivă echivalentă de radiații la o persoană medie este următoarea. Ponderea IRS naturală este de 2 mSv (sau 82,61%), iar ponderea tehnologică - 0,421 mSv (17,39%); în total 2.421 mSv.

În același timp, iradierea naturală (naturală) constă din cele „terestre” și „cosmice”. Ponderea „terestrelor” este de 1,675 mSv (69,186%), inclusiv ponderea expunerii interne - 1,325 mSv (54,729%), ponderea externă - 0,35 mSv (14,457%). Și pentru ponderea spațiului - 0,315 mSv (13,011%). Toate % sunt date dintr-un total de 2,421 mSv.

Expunerea tehnogenă constă în expunerea în timpul examinărilor și tratamentului medical (0,4 mSv; 16,522%), expunerea la precipitații radioactive (0,02 mSv; 0,826%) și la energie nucleară (0,001 mSv; 0,041%).

Fondul natural al radiațiilor externe pe teritoriul URSS variază foarte mult, dar se crede că în medie creează o rată a dozei de expunere de 4,20 mR/oră (40,200 mR/an). doza echivalenta din sursele naturale AI este, de asemenea, 40-200 mrem/an (0,05-0,2 μSv/oră; 0,4-2,0 mSv/an) și este considerat absolut sigur.

Dar toate acestea sunt date medii, medii. Deci (doar în scop ilustrativ) iată câteva fapte și cifre mai specifice.

Deci, un pasager al unei aeronave cu reacție primește o doză medie de 0,027 mSv (2,7 mrem) pentru 4 ore de zbor, deoarece nivelul (sau fundalul) radiației cosmice din cabină ajunge la 200 microR/h și mai mult, în funcție de zbor. altitudine. La o altitudine de 12 mii de metri deasupra nivelului mării, nivelul radiației cosmice atinge 5 μSv/oră (500 μR/oră). Oamenii care trăiesc la o altitudine de 2000 m deasupra nivelului mării primesc o doză de 3-4 ori mai mare decât cei care trăiesc la nivelul mării (excluzând radiațiile „terestre”, deoarece la nivelul mării fondul „cosmic” este de 0,03 μSv/h (3 μR). /oră), iar la înălțimea indicată - 0,1 μSv/oră (10 μR/oră). Cei care trăiesc pe ecuator primesc o doză mai mică decât cei din nord etc.

Imaginea radiațiilor pur „terestre” este, de asemenea, variată.

95% din populația Franței, Germaniei, Italiei, Japoniei și Statelor Unite (conform ONU) trăiește în locuri în care rata anuală a dozei variază de la 0,3 la 0,6 mSv (fond de la 3-5 la 8-10 microR/h). ) ; 3% din populație primește în medie 1 mSv (11-15 microR/h); 1,5% - mai mult de 1,4 mSv (18-20 microR/h). Există însă zone de teren (inclusiv stațiuni) cu reședință permanentă a populației, unde nivelul radiațiilor „terestre” este de 600-800 de ori mai mare decât media. Grupuri separate de oameni primesc mai mult de 17 mSv pe an numai din expunerea externă la radiații „terestre”, ceea ce este de 50 de ori mai mult decât doza medie anuală de expunere externă; deseori locuiesc (se locuiesc temporar) în zone în care nivelul de radiație ajunge la 175 mSv / an (227 μR / oră), etc.

Rocile de granit, de exemplu, pot da un fundal de până la 30-40 sau mai mult μR/oră.

Deșeurile (zgură, cenușă, funingine, praf de cărbune) de la centralele termice pe cărbune, centralele raionale de stat, cazanele etc., au radioactivitate crescută.

Estimarea cantității de radiu și toriu din unele materiale de construcție (efectuată într-un număr de țări) oferă următoarea imagine (în Bq/kg):

După cum puteți vedea, nisipul și pietrișul obișnuit sunt de zece ori mai active, iar cărămida, granitul și frasinul sunt de sute de ori mai active decât lemnul.

arbore (Finlanda) - 1.1
nisip și pietriș (Germania) - 30
caramida (Germania) - 126
granit (Marea Britanie) - 170
cenușă zburătoare (Germania) - 341
alumină (Suedia) - 500-1400
zgură de silicat de calciu (SUA) - 2140
deșeuri de la instalațiile de îmbogățire a uraniului (SUA) - 4625

Expunerea internă a unei persoane este mai mare decât cea externă și, în medie, este de 2/3 din doza echivalentă efectivă pe care o primește o persoană din surse naturale de radiații. Este creat de radionuclizi care intră în organism cu alimente, apă, aer.

Acestea includ radioizotopul potasiu-40 și nuclizii din seria de dezintegrare radioactivă a uraniului-238 și toriu-232. Acestea sunt, în primul rând, plumb-210, poloniu-210 și, cel mai important, radon-222 și 220.

Plumbul și poloniul sunt concentrate în pește și crustacee, precum și în carnea de ren (care le obține prin hrănirea cu lichen). Dar principala contribuție la expunerea internă a unei persoane o are radonul. Reprezintă 3/4 din doză din sursele „terestre” de radiații și aproximativ jumătate din toate cele naturale.

Partea principală a dozei de radiații „radon”, în mod paradoxal, o persoană o primește în camere închise, neaerisite. În zonele cu climă temperată, concentrația de radon în astfel de încăperi este în medie de 8 ori mai mare decât în ​​aerul exterior. Dar aceasta este o medie. Și dacă camera este puternic etanșă (de exemplu, în scopul izolației) și rar ventilată, atunci concentrația de radon poate fi de zeci și sute de ori mai mare, ceea ce se observă în unele ţările din nord. Sursele de radon sunt fundațiile de construcții, materialele de construcție (în special cele pregătite cu deșeurile de la centrale termice, cazane, zgură, cenușă, roci sterile și haldele unor mine, mine, uzine de procesare etc.), precum și apa, gaze naturale și sol. Fiind un gaz inert, pătrunde cu ușurință în încăpere prin toate crăpăturile, porii din sol, subsoluri (mai ales iarna), pereți, precum și cu praf, funingine, cenușă de la centralele termice pe cărbune etc.

În general, sursele „terestre” de radiații dau un total de aproximativ 5/6 din doza anuală efectivă echivalentă din toate sursele naturale.

Acum câteva exemple privind sursele artificiale de IA. După cum s-a arătat deja, contribuția lor la doza totală este, conform estimărilor ONU, de 0,421 mSv (17,39%), ponderea principală cade pe expunerea în timpul examinărilor și tratamentului medical - 0,4 mSv (sau 95% din această cifră). Desigur, pentru o anumită persoană care nu a vizitat niciodată o cameră de raze X etc., nu se poate vorbi despre vreo doză „din medicină”. Pe de altă parte, doza primită de o persoană ca urmare a unui accident la o centrală nucleară, a testării armelor nucleare etc., poate fi de sute și mii de ori mai mare decât în ​​orice control medical. Prin urmare, expunerea anumitor grupuri de oameni în timpul accidentelor, testelor etc., este luată în considerare în cifrele de mai sus doar în forma medie pentru întreaga populație a Pământului.

Cu toate acestea, merită citate câteva cifre orientative (conform datelor dinainte de 1990).

Radiografia stomacului dă o doză locală echivalentă de - 30 rem (0,3 Sv).
Radiografia dinților - 3 rem (0,03 Sv)
Fluorografie - 0,37 rem (3,7 mSv)
Vizionarea TV (3 ore zilnic) - 0,5 mrem/an.

Ordinul Ministerului Sănătății al URSS nr. 129 din 29 martie 1990 „Cu privire la eficientizarea examinărilor cu raze X” oferă valori ușor diferite pentru dozele primite de o persoană.

În concluzie, prezentăm valorile dozelor maxime admise și câteva date oficiale privind consecințele expunerii la om.

2 rem (20 mSv)	- doza maximă admisibilă (MPD) - cea mai mare valoare a dozei echivalente individuale pentru personalul instalațiilor din industria nucleară care lucrează direct cu surse de radiații (categoria A a persoanelor expuse) pe un an calendaristic. Cu o astfel de doză anuală, iradierea uniformă timp de 50 de ani nu poate provoca modificări adverse ale stării de sănătate care pot fi detectate prin metode moderne. Această doză este echivalentă cu faptul că o persoană a (traiește) în mod constant timp de 50 de ani pe un fundal de 570 h 650 mcR / oră.
0,5 rem (5 mSv)	- limită de doză (DL) - doza individuală echivalentă admisibilă de expunere a populației care locuiește în zone de protecție sanitară, zone de observare a instalațiilor din industria nucleară (categoria B de persoane expuse) pe un an calendaristic. Cu o astfel de doză anuală, expunerea uniformă timp de 70 de ani nu provoacă modificări ale stării de sănătate detectate prin metodele moderne de diagnosticare. Pe baza acestei doze, fondul sigur admis este de 55h65 μR/oră (0,6 μSv/oră).
0,05 rem (0,5 mSv)	- conform normelor existente anterior, doza echivalentă individuală maximă anuală admisibilă pentru expunerea externă și internă a întregii populații. În prezent, această doză nu este reglementată. Corespunde unui fond de 5-7 μR/oră (0,06 μSv/oră).
10 rem (0,1 Sv)	- în timpul anului - nu există modificări vizibile în țesuturi și organe.
75 rem (0,75 Sv)	- modificări minore ale sângelui.
100 rem (1 Sv)	- limita inferioară a debutului bolii de radiații.
300-500 rem(3-5 Sv)	- un grad sever de radiație, 50% dintre cei iradiați mor.

Instrumente dozimetrice

Pentru măsurarea radiațiilor ionizante au fost create multe instrumente și instalații diferite, care, în principiu, sunt împărțite în trei tipuri.

radiometre- concepute pentru a măsura densitatea fluxului IR și activitatea radionuclizilor.

Spectrometre- să studieze distribuția radiațiilor după energie, sarcină, mase de particule IR (adică să analizeze mostre de orice materiale, surse IR).

Dozimetre- pentru a măsura dozele, ratele de doză și intensitatea IR.

Printre listate se numără dispozitive universale care combină anumite funcții. Există dispozitive pentru măsurarea activității unei substanțe (adică numărul de dispersate / sec), dispozitive pentru înregistrarea radiațiilor alfa, beta și a altor radiații etc. Acestea sunt, de regulă, instalații staționare.

Există dispozitive speciale de câmp, sau de căutare, concepute pentru căutarea, detectarea IRS, evaluarea fondului etc., capabile să detecteze radiațiile gamma și beta și să estimeze nivelul acesteia (contoare cu raze X, radiometre etc.).

Există dispozitive indicatoare concepute doar pentru a obține un răspuns la întrebarea dacă există sau nu radiații într-un anumit loc, adesea funcționând pe principiul „mai mult - mai puțin”.

Dar, din păcate, sunt produse puține dispozitive care aparțin clasei de dozimetre, adică cele care sunt special concepute pentru a măsura doza sau debitul dozei.

Există și mai puține dozimetre universale, cu care puteți măsura diferite tipuri de radiații - alfa, beta, gamma.

Principalele dozimetre interne au abrevierea „DRG” ​​- „Dozimetrul cu raze X gamma” în numele lor, pot fi portabile sau de dimensiuni mici (de buzunar) și sunt concepute pentru a măsura rata dozei de raze X și radiații gamma. . Prin urmare, detectarea cu ajutorul lor și măsurarea puterii radiațiilor gamma nu înseamnă deloc că radiațiile alfa și beta sunt prezente în acest loc. Dimpotrivă, absența radiațiilor X și gamma nu înseamnă deloc că nu există emițători alfa și beta.

Ministerul Sănătăţii al URSS, prin scrisoarea nr. 129-4/428-6 din 1 septembrie 1987, a interzis folosirea instrumentelor de căutare de prospectare geologică de tip SRP-68-01 şi altele asemenea ca aparate dozimetrice de măsurare. rata dozei de expunere. Pentru a măsura mărimea ratei dozei de expunere a radiațiilor gamma și cu raze X, trebuie utilizate numai dozimetre de tip DRG-3-01 (0,2; 03); DRG-05; DRG-01; DRG-01T și analogii lor.

Dar, în orice caz, înainte de a utiliza orice dispozitiv pentru a măsura puterea sau mărimea dozei de expunere, ar trebui să studiați instrucțiunile și să aflați în ce scop este destinat. Se poate dovedi că nu este potrivit pentru măsurători dozimetrice. Ar trebui să fiți întotdeauna atenți la unitățile în care instrumentul este calibrat.

Pe lângă aceste dispozitive, există și dispozitive (dispozitive, casete, senzori etc.) pentru controlul dozimetric individual al persoanelor care lucrează direct cu surse de radiații ionizante.

Introducere

Mediul natural este acum conservat doar acolo unde nu a fost disponibil oamenilor pentru transformarea lui. Mediu urban sau urban? este o lume artificială creată de om, care nu are analogi în natură și poate exista doar cu reînnoire constantă.

Mediul social este greu de integrat cu oricare mediul uman mediul și toți factorii fiecăruia dintre medii sunt „strâns interconectați și experimentează aspectele obiective și subiective ale „calității mediului de viață”.

Această multiplicitate de factori ne face să fim mai precauți în aprecierea calității mediului de viață al unei persoane în ceea ce privește sănătatea sa. Este necesar să se abordeze cu atenție alegerea obiectelor și a indicatorilor care diagnostichează mediul.

Ele pot fi schimbări de scurtă durată în organism, care pot fi folosite pentru a judeca diferite medii? acasă, producție, transport și longevive în acest mediu urban particular, ? unele adaptări ale planului de aclimatizare etc. Influenţa mediului urban este destul de clar subliniată de anumite tendinţe ale stării actuale a sănătăţii umane.

> Setări pentru radiații

Radiația ionizantă se numește radiație, care, trecând prin mediu, provoacă ionizarea sau excitarea moleculelor mediului. Radiațiile ionizante, precum radiațiile electromagnetice, nu sunt percepute de simțurile umane. Prin urmare, este deosebit de periculos, deoarece o persoană nu știe că este expusă. Radiațiile ionizante se numesc altfel radiații.

Radiația este un flux de particule (particule alfa, particule beta, neutroni) sau energie electromagnetică de foarte înaltă frecvență (raze gamma sau X).

Substanțele sunt formate din particule minuscule de elemente chimice - atomi. Atomul este divizibil și are o structură complexă. În centrul unui atom al unui element chimic se află o particulă materială numită nucleul atomicîn jurul căruia se învârt electronii. Majoritatea atomilor elementelor chimice sunt foarte stabili, de exemplu. stabilitate. Cu toate acestea, într-un număr de elemente cunoscute în natură, nucleele se descompun spontan. Astfel de elemente se numesc radionuclizi. Același element poate avea mai mulți radionuclizi. În acest caz, se numesc radioizotopi ai elementului chimic. Dezintegrarea spontană a radionuclizilor este însoțită de radiații radioactive.

Dezintegrarea spontană a nucleelor ​​anumitor elemente chimice (radionuclizi) se numește radioactivitate.

Radiațiile radioactive pot fi de diferite tipuri: fluxuri de particule cu energie mare, o undă electromagnetică cu o frecvență mai mare de 1,5 - 10 17 Hz.

Particulele emise vin în multe forme, dar cele mai frecvent emise sunt particulele alfa (radiația alfa) și particulele beta (radiația alfa). Particula alfa este grea și are energie mare; este nucleul atomului de heliu. O particulă beta este de aproximativ 7336 de ori mai ușoară decât o particulă alfa, dar poate avea și energie mare. Radiația beta este un flux de electroni sau pozitroni.

Radiația electromagnetică radioactivă (se mai numește și radiație fotonică), în funcție de frecvența undei, este raze X (1,5 * 10 17 ... 5 * 10 19 Hz) și radiații gamma (mai mult de 5 * 10 19 Hz) . Radiația naturală este doar radiație gamma. Radiația cu raze X este artificială și apare în tuburile cu raze catodice la tensiuni de zeci și sute de mii de volți.

Radionuclizii, care emit particule, se transformă în alți radionuclizi și elemente chimice. Radionuclizii se descompun cu viteze diferite. Rata de dezintegrare a radionuclizilor se numește activitate. Unitatea de măsură a activității este numărul de dezintegrari pe unitatea de timp. O dezintegrare pe secundă se numește becquerel (Bq). Adesea, o altă unitate este utilizată pentru măsurarea activității - curie (Ci), 1 Ci = 37 * 10 9 Bq. Unul dintre primii radionuclizi studiați în detaliu a fost radiul-226. A fost studiat pentru prima dată de către Curies, după care poartă numele unității de măsură a activității. Numărul de dezintegrari pe secundă care apar în 1 g de radiu-226 (activitate) este de 1 Ku.

Se numește timpul necesar pentru ca jumătate dintr-un radionuclid să se descompună jumătate de viață(T 1/2). Fiecare radionuclid are propriul său timp de înjumătățire. Schimbați intervalul T 1/2 pentru diverși radionuclizi este foarte largă. Se schimbă de la secunde la miliarde de ani. De exemplu, cel mai cunoscut radionuclid natural, uraniul-238, are un timp de înjumătățire de aproximativ 4,5 miliarde de ani.

În timpul dezintegrarii, cantitatea de radionuclid scade și activitatea acestuia scade. Modelul prin care activitatea scade se supune legii dezintegrarii radioactive.

Impactul radiațiilor asupra unei persoane depinde de cantitatea de energie a radiațiilor ionizante care este absorbită de țesuturile umane. Se numește cantitatea de energie absorbită de o unitate de masă de țesut absorbit doza. Unitatea de unitate de doză absorbită este gri(1 Gy = 1 J/kg). Doza absorbită este adesea măsurată în termeni de radah(1 Gy = 100 rad).

Cu toate acestea, nu numai doza absorbită determină efectul radiațiilor asupra unei persoane. Consecințele biologice depind de tipul de radiație radioactivă. De exemplu, radiațiile alfa sunt de 20 de ori mai periculoase decât radiațiile gamma sau beta. Pericolul biologic al radiațiilor este determinat de factorul de calitate K. Atunci când doza absorbită este înmulțită cu factorul de calitate al radiației, se obține o doză care determină pericolul radiației pentru om, care se numește echivalent. Doza echivalentă are o unitate de măsură specială - sievert (Sv). Adesea, o unitate mai mică este utilizată pentru a măsura doza echivalentă - rem (echivalentul biologic al unui rad), 1 Sv = 100 rem. Deci, principalii parametri de radiație sunt următorii (Tabelul 1).

Tabelul 1. Principalii parametri ai radiației