Navigare articol:

Radiațiile și tipurile de radiații radioactive, compoziția radiațiilor radioactive (ionizante) și principalele sale caracteristici. Efectul radiațiilor asupra materiei.

Ce este radiația

Mai întâi, să definim ce este radiația:

În procesul de dezintegrare a unei substanțe sau sinteza acesteia, elementele unui atom (protoni, neutroni, electroni, fotoni) sunt eliberate, altfel putem spune apar radiatii aceste elemente. O astfel de radiație se numește - radiatii ionizante sau ce este mai comun radiatii radioactive, sau chiar mai simplu radiatii . Radiațiile ionizante includ, de asemenea, razele X și radiațiile gamma.

Radiația este procesul de emisie a particulelor elementare încărcate de către materie, sub formă de electroni, protoni, neutroni, atomi de heliu sau fotoni și muoni. Tipul de radiație depinde de ce element este emis.

Ionizare este procesul de formare a ionilor încărcați pozitiv sau negativ sau a electronilor liberi din atomi sau molecule încărcate neutru.

Radiații radioactive (ionizante). poate fi împărțit în mai multe tipuri, în funcție de tipul de elemente din care constă. Tipuri diferite radiațiile sunt cauzate de microparticule diferite și, prin urmare, au efecte energetice diferite asupra materiei, abilități diferite de a pătrunde prin ea și, în consecință, efecte biologice diferite ale radiațiilor.

Radiația alfa, beta și neutronă- Acestea sunt radiații formate din diferite particule de atomi.

Gamma și raze X este emisia de energie.

Radiația alfa

• emis: doi protoni și doi neutroni
• capacitate de penetrare: scăzut
• iradiere de la sursa: pana la 10 cm
• viteza de emisie: 20.000 km/s
• ionizare: 30.000 de perechi de ioni pe 1 cm de călătorie
• înalt

Radiația alfa (α) apare în timpul dezintegrarii instabilului izotopi elemente.

Radiația alfa- aceasta este radiația particulelor alfa grele, încărcate pozitiv, care sunt nucleele atomilor de heliu (doi neutroni și doi protoni). Particulele alfa sunt emise în timpul dezintegrarii nucleelor ​​mai complexe, de exemplu, în timpul dezintegrarii atomilor de uraniu, radiu și toriu.

Particulele alfa au o masă mare și sunt emise la o viteză relativ mică, în medie de 20 de mii de km/s, care este de aproximativ 15 ori mai mică decât viteza luminii. Deoarece particulele alfa sunt foarte grele, la contactul cu o substanță, particulele se ciocnesc cu moleculele acestei substanțe, încep să interacționeze cu ele, pierzându-și energia și, prin urmare, capacitatea de penetrare a acestor particule nu este mare și chiar o simplă foaie de hârtie le poate reține.

Cu toate acestea, particulele alfa transportă multă energie și, atunci când interacționează cu materia, provoacă ionizare semnificativă. Și în celulele unui organism viu, pe lângă ionizare, radiația alfa distruge țesutul, ducând la diferite daune celulelor vii.

Dintre toate tipurile de radiații, radiația alfa are cea mai puțină capacitate de penetrare, dar consecințele iradierii țesuturilor vii cu acest tip de radiații sunt cele mai severe și semnificative în comparație cu alte tipuri de radiații.

Expunerea la radiațiile alfa poate apărea atunci când elementele radioactive pătrund în corp, de exemplu prin aer, apă sau alimente, sau prin tăieturi sau răni. Odată ajunse în organism, aceste elemente radioactive sunt transportate prin fluxul sanguin în tot organismul, se acumulează în țesuturi și organe, exercitând asupra lor un efect energetic puternic. Deoarece unele tipuri de izotopi radioactivi care emit radiații alfa au o durată de viață lungă, atunci când intră în organism, ei pot provoca modificări grave în celule și pot duce la degenerarea țesuturilor și mutații.

Izotopii radioactivi de fapt nu sunt eliminați din organism pe cont propriu, așa că odată ce ajung în interiorul corpului, ei vor iradia țesuturile din interior timp de mulți ani până când vor duce la schimbări grave. Corpul uman nu este capabil să neutralizeze, să proceseze, să asimileze sau să utilizeze majoritatea izotopilor radioactivi care intră în organism.

Radiația neutronică

• emis: neutroni
• capacitate de penetrare: înalt
• iradiere de la sursa: kilometri
• viteza de emisie: 40.000 km/s
• ionizare: de la 3000 la 5000 de perechi de ioni pe 1 cm de rulare
• Efectele biologice ale radiațiilor: înalt

Radiația neutronică- aceasta este radiația creată de om care apare în diferite reactoare nucleare și în timpul exploziilor atomice. Radiația neutronică este emisă și de stelele în care au loc reacții termonucleare active.

Neavând încărcătură, radiația neutronică care se ciocnește cu materia interacționează slab cu elementele atomilor la nivel atomic și, prin urmare, are o putere mare de penetrare. Puteți opri radiația neutronică folosind materiale cu un conținut ridicat de hidrogen, de exemplu, un recipient cu apă. De asemenea, radiația neutronică nu penetrează bine polietilena.

Radiația neutronică, atunci când trece prin țesuturile biologice, provoacă daune grave celulelor, deoarece are o masă semnificativă și o viteză mai mare decât radiația alfa.

Radiația beta

• emis: electroni sau pozitroni
• capacitate de penetrare: in medie
• iradiere de la sursa: pana la 20 m
• viteza de emisie: 300.000 km/s
• ionizare: de la 40 la 150 de perechi de ioni pe 1 cm de călătorie
• Efectele biologice ale radiațiilor: in medie

Radiația beta (β). apare atunci când un element se transformă în altul, în timp ce procesele au loc chiar în nucleul atomului substanței cu o modificare a proprietăților protonilor și neutronilor.

Cu radiația beta, un neutron este transformat într-un proton sau un proton într-un neutron în timpul acestei transformări, este emis un electron sau pozitron (antiparticulă de electroni), în funcție de tipul de transformare. Viteza elementelor emise se apropie de viteza luminii și este aproximativ egală cu 300.000 km/s. Elementele emise în timpul acestui proces se numesc particule beta.

Având o viteză inițial mare de radiație și dimensiuni reduse ale elementelor emise, radiația beta are o capacitate de penetrare mai mare decât radiația alfa, dar are o capacitate de sute de ori mai mică de a ioniza materia în comparație cu radiația alfa.

Radiația beta pătrunde cu ușurință prin îmbrăcăminte și parțial prin țesutul viu, dar atunci când trece prin structuri mai dense ale materiei, de exemplu, prin metal, începe să interacționeze cu ea mai intens și își pierde cea mai mare parte a energiei, transferând-o elementelor substanței. . O foaie de metal de câțiva milimetri poate opri complet radiația beta.

Dacă radiația alfa prezintă un pericol numai în contact direct cu un izotop radioactiv, atunci radiația beta, în funcție de intensitatea sa, poate provoca deja un prejudiciu semnificativ unui organism viu la o distanță de câteva zeci de metri de sursa de radiație.

Dacă un izotop radioactiv care emite radiații beta pătrunde într-un organism viu, acesta se acumulează în țesuturi și organe, exercitând asupra acestora un efect energetic, ducând la modificări ale structurii țesutului și, în timp, provocând daune semnificative.

Unii izotopi radioactivi cu radiații beta au o perioadă lungă de dezintegrare, adică odată ce intră în organism, îl vor iradia ani de zile până duc la degenerarea țesuturilor și, ca urmare, la cancer.

Radiația gamma

• emis: energie sub formă de fotoni
• capacitate de penetrare: înalt
• iradiere de la sursa: până la sute de metri
• viteza de emisie: 300.000 km/s
• ionizare:
• Efectele biologice ale radiațiilor: scăzut

Radiație gamma (γ). este radiația electromagnetică energetică sub formă de fotoni.

Radiația gamma însoțește procesul de dezintegrare a atomilor materiei și se manifestă sub formă de energie electromagnetică emisă sub formă de fotoni, eliberată atunci când starea energetică a nucleului atomic se modifică. Razele gamma sunt emise din nucleu cu viteza luminii.

Când are loc dezintegrarea radioactivă a unui atom, dintr-o substanță se formează alte substanțe. Atom din nou substanțe formate sunt într-o stare de instabilitate energetică (excitată). Prin influențarea reciprocă, neutronii și protonii din nucleu ajung într-o stare în care forțele de interacțiune sunt echilibrate, iar excesul de energie este emis de atom sub formă de radiație gamma.

Radiația gamma are o capacitate mare de penetrare și pătrunde cu ușurință în îmbrăcăminte, țesut viu și puțin mai dificil prin structuri dense de substanțe precum metalul. Pentru a opri radiațiile gamma, va fi necesară o grosime semnificativă de oțel sau beton. Dar, în același timp, radiația gamma are un efect de o sută de ori mai slab asupra materiei decât radiația beta și de zeci de mii de ori mai slab decât radiația alfa.

Principalul pericol al radiațiilor gamma este capacitatea sa de a parcurge distanțe semnificative și de a afecta organismele vii la câteva sute de metri de sursa de radiații gamma.

radiații cu raze X

• emis: energie sub formă de fotoni
• capacitate de penetrare: înalt
• iradiere de la sursa: până la sute de metri
• viteza de emisie: 300.000 km/s
• ionizare: de la 3 la 5 perechi de ioni pe 1 cm de parcurs
• Efectele biologice ale radiațiilor: scăzut

radiații cu raze X- aceasta este radiația electromagnetică energetică sub formă de fotoni care apar atunci când un electron din interiorul unui atom se deplasează de pe o orbită pe alta.

Radiația de raze X este similară ca efect cu radiația gamma, dar are o putere de penetrare mai mică, deoarece are o lungime de undă mai mare.

Având în vedere tipuri diferite radiații radioactive, este clar că conceptul de radiație include complet diferite tipuri de radiații care au impact diferit asupra materiei și țesuturilor vii, de la bombardarea directă cu particule elementare (radiații alfa, beta și neutroni) până la efectele energetice sub formă de vindecare gamma și cu raze X.

Fiecare dintre radiațiile discutate este periculoasă!

Tabel comparativ cu caracteristicile diferitelor tipuri de radiații

După cum se poate observa din tabel, în funcție de tipul de radiație, radiația la aceeași intensitate, de exemplu 0,1 Roentgen, va avea un efect distructiv diferit asupra celulelor unui organism viu. Pentru a lua în considerare această diferență, a fost introdus un coeficient k, care reflectă gradul de expunere la radiații radioactive asupra obiectelor vii.

Cu cât „coeficientul k” este mai mare, cu atât efectul unui anumit tip de radiație este mai periculos asupra țesuturilor unui organism viu.

Video:

Particulă alfa
Particulă alfa

Particulă alfa(sau particulă α) este nucleul unui atom de heliu, format din doi protoni și doi neutroni legați împreună. De obicei notat cu α sau , unde indicele superior este numărul total de protoni și neutroni din nucleul de heliu, iar indicele inferior este numărul de protoni. O particulă alfa are o sarcină de +2е, unde e este valoarea sarcinii elementare și are stabilitate și densitate crescute. Este un obiect simetric sferic cu o rază de aproximativ 2·10 -13 cm. Densitatea materiei și a sarcinii electrice este maximă în centrul particulei alfa și scade spre periferia acesteia.
În ceea ce privește prevalența în natură (aproximativ 9% din toate nucleele), nucleele de heliu sunt pe locul doi după nucleele de hidrogen (aproximativ 90%). Masa unei particule alfa este de 4,0015 unități de masă atomică sau 6,645·10 -27 kg. Energia necesară pentru a împărți o particulă alfa în protoni și neutroni constituenți este de aproximativ 28,3 MeV (sau 4,53·10 -13 J). Particulele alfa sunt emise spontan în timpul dezintegrarii multor nuclee grele. Tipul de descompunere (radioactivitate) rezultat al nucleelor ​​atomice se numește descompunere alfa sau radioactivitate alfa.
După ce a emis din nucleu, o particulă α zboară pe o distanță de câțiva centimetri în aer și se oprește ca urmare a frânării. Pentru a proteja împotriva particulelor alfa, este suficient un strat de aer de câțiva centimetri sau o foaie de hârtie absorbantă.

Cuvântul radiație, tradus din engleză „radiation” înseamnă radiație și este folosit nu numai în legătură cu radioactivitate, ci și cu o serie de alte fenomene fizice, de exemplu: radiația solară, radiația termică etc. Prin urmare, în raport cu radioactivitatea, ICRP (Comisia Internațională pentru Protecția împotriva Radiațiilor) și Standardele de siguranță împotriva radiațiilor, conceptul de „radiații ionizante”.

radiații ionizante ( RADIAȚII IONIZANTE)?

Radiația ionizantă este radiația (electromagnetică, corpusculară), care, atunci când interacționează cu o substanță, provoacă direct sau indirect ionizarea și excitarea atomilor și moleculelor acesteia. Energia radiațiilor ionizante este suficient de mare încât, atunci când interacționează cu materia, creează o pereche de ioni de semne diferite, adică. ionizează mediul în care au căzut aceste particule sau raze gamma.

Radiația ionizantă este formată din particule încărcate și neîncărcate, care includ și fotoni.

Ce este radioactivitatea?

Radioactivitatea este transformarea spontană a nucleelor ​​atomice în nucleele altor elemente. Însoțită de radiații ionizante. Există patru tipuri cunoscute de radioactivitate:

• dezintegrare alfa - o transformare radioactivă a unui nucleu atomic în timpul căreia este emisă o particulă alfa;
• dezintegrarea beta este o transformare radioactivă a unui nucleu atomic în care sunt emise particule beta, adică electroni sau pozitroni;
• fisiunea spontană a nucleelor ​​atomice - fisiunea spontană a nucleelor ​​atomice grele (toriu, uraniu, neptuniu, plutoniu și alți izotopi ai elementelor transuranice). Timpurile de înjumătățire pentru nucleele fisionabile spontan variază de la câteva secunde până la 1020 pentru Toriu-232;
• radioactivitatea protonilor este o transformare radioactivă a unui nucleu atomic în care sunt emiși nucleoni (protoni și neutroni).

Ce sunt izotopii?

Izotopii sunt variații ale atomilor acelorași element chimic, având numere de masă diferite, dar având aceeași sarcină electrică a nucleelor ​​atomice și deci ocupând tabelul periodic elementele D.I. Mendeleev are același loc. De exemplu: 55Cs131, 55Cs134m, 55Cs134, 55Cs135, 55Cs136, 55Cs137. Există izotopi stabili (stabili) și izotopi instabili - cei care se descompun spontan prin dezintegrare radioactivă, așa-numiții izotopi radioactivi. Sunt cunoscuți aproximativ 250 de izotopi radioactivi stabili și aproximativ 50 naturali. Un exemplu de izotop stabil este Pb206, Pb208, care este produsul final de descompunere al elementelor radioactive U235, U238 și Th232.

DISPOZITIVE PENTRU măsurarea radiațiilor și a radioactivității.

Pentru a măsura nivelurile de radiație și conținutul de radionuclizi la diferite obiecte, se folosesc instrumente speciale de măsurare:

• pentru măsurarea ratei de expunere a dozei de radiații gamma, radiații cu raze X, densitatea fluxului de radiații alfa și beta, neutroni, dozimetre pentru diverse scopuri;
• Pentru determinarea tipului de radionuclid și a conținutului acestuia în obiectele din mediul înconjurător se folosesc căi spectrometrice, constând dintr-un detector de radiații, un analizor și un computer personal cu un program adecvat de procesare a spectrului de radiații.

În prezent, puteți cumpăra diverse tipuri din magazine. contoare de radiații de diferite tipuri, scopuri și cu capacități largi. De exemplu, iată câteva modele de dispozitive care sunt cele mai populare în activitățile profesionale și casnice:

Un dozimetru-radiometru profesional a fost dezvoltat pentru monitorizarea radiațiilor bancnotelor de către casierii băncii, pentru a se conforma „Instrucțiunii Băncii Rusiei din 4 decembrie 2007 N 131-I „Cu privire la procedura de identificare, depozitare temporară, anulare și distrugerea bancnotelor cu contaminare radioactivă.”

Cel mai bun dozimetru de uz casnic de la un producător de frunte, acest contor portabil de radiații s-a dovedit de-a lungul timpului. Datorită utilizării ușoare, dimensiunilor mici și prețului mic, utilizatorii l-au numit popular și îl recomandă prietenilor și cunoscuților fără teama de recomandare.

SRP-88N (radiometru de căutare cu scintilație) - un radiometru profesional conceput pentru a căuta și detecta sursele de radiații fotonice. Are indicatori digitale și cadran, capacitatea de a seta pragul de alarmă, ceea ce facilitează foarte mult munca la inspectarea teritoriilor, verificarea fier vechi etc. Unitatea de detectare este la distanță. Un cristal de scintilație NaI este folosit ca detector. Alimentare autonomă 4 elemente F-343.

DBG-06T - conceput pentru a măsura rata dozei de expunere (EDR) a radiației fotonice. Sursa de alimentare este un element galvanic de tip „Corindon”.

DRG-01T1 - conceput pentru a măsura rata dozei de expunere (EDR) a radiației fotonice.

DBG-01N - conceput pentru a detecta contaminarea radioactivă și pentru a evalua nivelul de putere al dozei echivalente de radiații fotonice folosind o alarmă sonoră. Sursa de alimentare este un element galvanic de tip „Corindon”. Interval de măsurare de la 0,1 mSv*h-1 până la 999,9 mSv*h-1

RKS-20.03 „Pripyat” - conceput pentru a monitoriza situația radiațiilor în locurile de reședință, ședere și muncă.

Dozimetrele vă permit să măsurați:

• magnitudinea fondului gamma extern;
• nivelurile de contaminare radioactivă a spațiilor rezidențiale și publice, a teritoriului și a diferitelor suprafețe
• conținutul total de substanțe radioactive (fără a se determina compoziția izotopică) din alimente și alte obiecte Mediul extern(lichid și vrac)
• nivelurile de contaminare radioactivă a spațiilor rezidențiale și publice, a teritoriului și a diferitelor suprafețe;
• conținutul total de substanțe radioactive (fără a se determina compoziția izotopică) din alimente și alte obiecte din mediu (lichid și vrac).

Cum să alegi un radiometruși alte instrumente pentru măsurarea radiațiilor puteți citi în articolul „ Dozimetru de uz casnic și indicator de radioactivitate. cum sa aleg?"

Ce tipuri de radiații ionizante există?

Tipuri de radiații ionizante. Principalele tipuri de radiații ionizante pe care le întâlnim cel mai des sunt:

Desigur, există și alte tipuri de radiații (neutroni), dar le întâlnim în Viata de zi cu zi mult mai rar. Diferența dintre aceste tipuri de radiații constă în caracteristicile lor fizice, originea, proprietățile, radiotoxicitatea și efectele dăunătoare asupra țesuturilor biologice.

Sursele de radioactivitate pot fi naturale sau artificiale. Sursele naturale de radiații ionizante sunt elemente radioactive naturale situate în scoarța terestră și care creează o radiație naturală de fond, aceasta este radiația ionizantă care vine la noi din spațiu. Cu cât o sursă este mai activă (adică, cu cât se descompun mai mulți atomi în ea pe unitate de timp), cu atât emite mai multe particule sau fotoni pe unitate de timp.

Sursele artificiale de radioactivitate pot conține substanțe radioactive produse în mod specific în reactoare nucleare sau care sunt produse secundare ale reacțiilor nucleare. Diverse dispozitive fizice electrovacuum, acceleratoare de particule încărcate etc. pot fi surse artificiale de radiații ionizante De exemplu: un tub de imagine TV, un tub cu raze X, un kenotron etc.

Principalii furnizori de radiu-226 pentru mediu sunt întreprinderile angajate în extracția și prelucrarea diferitelor materiale fosile:

• exploatarea și prelucrarea minereurilor de uraniu;
• Ulei si gaz; industria cărbunelui;
• industria materialelor de constructii;
• întreprinderi din industria energetică etc.

Radiul-226 se pretează bine la leșierea din minerale care conțin uraniu, această proprietate explică prezența unor cantități semnificative de radiu în unele tipuri de apă subterană (apa radon folosită în practica medicală) și în apele de mină. Intervalul de conținut de radiu din apele subterane variază de la câteva până la zeci de mii de Bq/l. Conținutul de radiu din apele naturale de suprafață este mult mai mic și poate varia de la 0,001 la 1-2 Bq/l. O componentă esențială a radioactivității naturale este produsul de descompunere a radiului-226 - radiu-222 (Radon). Radon- un gaz inert, radioactiv, cel mai longeviv (timp de înjumătățire 3,82 zile) izotop al emanației*, emițător alfa. Este de 7,5 ori mai greu decât aerul, deci se acumulează în principal în pivnițe, subsoluri, parter ale clădirilor, în minele etc. * - emanație - proprietatea substanțelor care conțin izotopi de radiu (Ra226, Ra224, Ra223), de a elibera emanații (gaze inerte radioactive) formate în timpul dezintegrarii radioactive.

Se crede că până la 70% din expunerea nocivă a populației se datorează radonului din clădirile rezidențiale (vezi graficul). Principalele surse de radon care intră în clădirile rezidențiale sunt (pe măsură ce importanța lor crește):

• apă de la robinet și gaz menajer;
• materiale de construcție (piatră zdrobită, argilă, zgură, cenușă etc.);
• sol sub clădiri.

Radonul se răspândește în adâncurile Pământului extrem de neuniform. Se caracterizează prin acumularea sa în perturbații tectonice, unde pătrunde prin sisteme de fisuri din pori și microfisuri în roci. Intră în pori și crăpă prin procesul de emanare, formându-se în substanța rocilor în timpul descompunerii radiului-226.

Emisia de radon din sol este determinată de radioactivitatea rocilor, de emanația lor și de proprietățile rezervorului. Astfel, rocile relativ slab radioactive, fundațiile clădirilor și structurilor pot prezenta un pericol mai mare decât cele mai radioactive dacă sunt caracterizate de emanație mare sau sunt tăiate de perturbații tectonice care acumulează radon. Cu un fel de „respirație” a Pământului, radonul vine din roci în atmosferă. Mai mult, în cele mai mari cantitati- din zonele în care există rezervoare de radon (deplasări, fisuri, defecte etc.), i.e. tulburări geologice. Observațiile noastre proprii asupra situației radiațiilor din minele de cărbune din Donbass au arătat că în minele caracterizate prin condiții miniere și geologice complexe (prezența unor falii și fisuri multiple în rocile gazdă a cărbunelui, conținut ridicat de apă etc.), de regulă, concentrația de radon în aerul lucrărilor miniere depășește semnificativ standardele stabilite.

Construcția clădirilor rezidențiale și publice direct deasupra falilor și fisurilor din roci, fără determinarea prealabilă a emisiilor de radon din sol, duce la faptul că aerul de la sol care conține concentrații mari de radon pătrunde în ele din intestinele Pământului, care se acumulează în aerul din interior și creează un pericol de radiații.

Radioactivitatea artificială apare ca urmare a activității umane în timpul căreia au loc redistribuirea și concentrarea radionuclizilor. Radioactivitatea artificială include extracția și prelucrarea mineralelor, arderea cărbunelui și a hidrocarburilor, acumularea deșeurilor industriale și multe altele. Nivelurile de expunere umană la diferiți factori tehnologici sunt ilustrate în Diagrama 2 (A.G. Zelenkov „Expunerea umană comparativă la diverse surse de radiații”, 1990)

Ce sunt „nisipurile negre” și ce pericol reprezintă acestea?

Nisipurile negre sunt mineralul monazit - un fosfat anhidru al elementelor din grupul toriu, în principal ceriu și lantan (Ce, La)PO4, care sunt înlocuite cu toriu. Monazit conține până la 50-60% oxizi de elemente de pământuri rare: oxid de ytriu Y2O3 până la 5%, oxid de toriu ThO2 până la 5-10%, uneori până la 28%. Greutatea specifică a monazitului este de 4,9-5,5. Cu o creștere a conținutului de toriu, greutatea crește. Se găsește în pegmatite, uneori în granite și gneisuri. Când rocile, inclusiv monazite, sunt distruse, se acumulează în plaseri, care sunt depozite mari.

Astfel de depozite sunt observate și în sudul regiunii Donețk.

Placerii de nisipuri monazite situate pe uscat, de regulă, nu modifică semnificativ situația actuală a radiațiilor. Dar depozitele de monazit situate în apropierea fâșiei de coastă a Mării Azov (în regiunea Donețk) creează o serie de probleme, în special odată cu debutul sezonului de înot.

Cert este că, ca urmare a surfului mării în perioada toamnă-primăvară, pe coastă se acumulează o cantitate semnificativă de „nisip negru” ca urmare a flotației naturale, caracterizată printr-un conținut ridicat de toriu-232 (până la 15 -20 mii Bq*kg-1 și mai mult), care creează niveluri de radiații gamma de aproximativ 300 sau mai mult microR*h-1 în zonele locale. Desigur, odihna în astfel de zone este riscantă, prin urmare, acest nisip este colectat anual, se pun semne de avertizare, iar anumite porțiuni ale litoralului sunt închise. Dar toate acestea nu împiedică o nouă acumulare de „nisip negru”.

Permiteți-mi să-mi exprim punctul de vedere personal asupra acestei chestiuni. Motivul care contribuie la îndepărtarea „nisipului negru” de pe coastă poate fi faptul că dragele lucrează în mod constant pe șenalul portului Mariupol pentru a curăța canalul de transport maritim. Solul ridicat de pe fundul canalului este aruncat la vest de canalul de transport maritim, la 1-3 km de coastă (vezi harta amplasării locurilor de deversare a solului), și cu valuri mari puternice, cu o avansare pe fâșia de coastă, solul care conține nisip monazit este dus la coastă, unde se îmbogățește și se acumulează. Cu toate acestea, toate acestea necesită o verificare și un studiu atent. Și dacă acesta este cazul, atunci ar putea fi posibil să se reducă acumularea de „nisip negru” pe coastă pur și simplu prin mutarea depozitului de pământ în altă locație.

Reguli de bază pentru efectuarea măsurătorilor dozimetrice.

Atunci când se efectuează măsurători dozimetrice, în primul rând, este necesar să se respecte cu strictețe recomandările prevăzute în documentația tehnică a dispozitivului.

La măsurarea ratei dozei de expunere la radiații gamma sau a dozei echivalente de radiații gamma, trebuie respectate următoarele reguli:

• la efectuarea oricăror măsurători dozimetrice, dacă se presupune că acestea sunt efectuate în mod continuu în scopul monitorizării situației radiațiilor, este necesar să se respecte cu strictețe geometria măsurării;
• pentru a crește fiabilitatea rezultatelor monitorizării radiațiilor, se efectuează mai multe măsurători (dar nu mai puțin de 3) și se calculează media aritmetică;
• la efectuarea măsurătorilor pe teritoriu, selectați zone departe de clădiri și structuri (2-3 înălțimi); - măsurătorile pe teritoriu se efectuează la două niveluri, la o înălțime de 0,1 și 1,0 m față de suprafața solului;
• la măsurarea în spații rezidențiale și publice, măsurătorile se fac în centrul încăperii la o înălțime de 1,0 m de podea.

La măsurarea nivelurilor de contaminare cu radionuclizi a diferitelor suprafețe, este necesar să plasați senzorul de la distanță sau dispozitivul în ansamblu, dacă nu există senzor de la distanță, într-o pungă de plastic (pentru a preveni posibila contaminare) și să efectuați măsurarea la distanța cât mai apropiată de suprafața măsurată.

Am menționat deja numeroase încercări de a influența capacitatea radiului de a emite raze radioactive. Aceste încercări nu au dus la niciun rezultat. Cu toate acestea, când au încercat să influențeze radiul cu un câmp magnetic, Pierre și Marie Curie au descoperit că, deși emisivitatea radiului nu se modifică atunci când este plasat într-un câmp magnetic (intensitatea radiației rămâne aceeași), razele radioactive în sine suferă o schimbare puternică. la trecerea printr-un câmp magnetic. Un fascicul care este uniform înainte de a intra într-un câmp magnetic este împărțit de câmp în două fascicule. Una dintre aceste raze se propagă de parcă câmpul magnetic nu ar fi avut niciun efect asupra ei; celălalt fascicul, sub influența câmpului, își schimbă brusc direcția de mișcare.

În momentul experimentelor lui Becquerel, fizicienii știau deja despre razele care puteau fi deviate într-un câmp magnetic. Acestea erau raze formate de un flux de particule încărcate electric care se mișcau într-o direcție. Din direcția de deviere, puteți determina semnul sarcinii, adică să determinați dacă sarcina particulei este pozitivă sau negativă. Informații mai detaliate ar putea fi obținute prin observarea mișcării acestor particule în câmpuri magnetice și electrice. După cum vom vedea mai târziu, în acest caz este posibil să se determine nu numai sarcina, ci și raportul acesteia la masa particulei în mișcare. Din experimentele lui Curie a rezultat că sarcinile în mișcare sunt negative, iar raportul măsurat sarcină-masă s-a dovedit a fi de 5,3-10 17 unități electrostatice pe gram. Electronii cu sarcină electrică negativă au același raport sarcină-masă. Din această comparație s-ar putea concluziona că cel puțin o parte din razele emise de radiu sunt un flux de electroni în mișcare.

S-a măsurat viteza electronilor emiși de radiu. S-a dovedit a fi destul de mare. Unii dintre electroni aveau o viteză apropiată de viteza luminii, adică aproximativ 3.00.000. km pe secunda.

Aceste studii au dezvăluit ușor vălul misterios care învăluie razele radioactive - s-a dovedit că o parte din ele este un flux de electroni în mișcare. Dar care este cealaltă parte a razelor care nu este deviată de câmpul magnetic?

Rutherford a preluat studiul. El a observat că partea de raze radioactive care nu a fost deviată într-un câmp magnetic avea aceleași caracteristici ciudate de absorbție ca și întregul fascicul. Era bine cunoscut înainte că atunci când razele radioactive trec prin materie de grosime variabilă, acestea sunt absorbite mai întâi foarte puternic și apoi încet, astfel încât, în general, pot trece prin grosimi semnificative de materie. Prin urmare, s-ar putea crede că razele radioactive sunt eterogene și reprezintă un „amestec” de raze diferite, dintre care unele sunt absorbite puternic, iar altele slab. Această idee nu fusese exprimată de nimeni înainte de experimentele lui Pierre și Marie Curie. Cu toate acestea, când experimentele lui Curie au confirmat complexitatea compoziției radiațiilor radioactive, era firesc să presupunem că partea puternic absorbită a radiației este un flux de electroni, iar cealaltă parte a acestor raze, care, ca și razele X, este nedeviat de un magnet, la fel ca razele X, este relativ slab absorbit de substanță. Totuși, experiența a arătat că această parte a razelor radioactive se comportă în ceea ce privește absorbția la fel ca întregul fascicul. Straturile deja foarte subțiri de materie își slăbesc brusc intensitatea și apoi chiar și straturile relativ groase de materie absorb ușor razele rămase.

Această diferență l-a determinat pe Rutherford să continue cercetări.

Ce se întâmplă dacă acea parte a razelor de radiu pe care Pierre și Marie Curie nu le-au putut devia cu un câmp magnetic este, de asemenea, neuniformă? Dacă ar folosi un câmp magnetic slab? Poate un câmp magnetic puternic va avea un efect diferit? Și Rutherford repetă experimentele lor, dar în același timp creează un câmp magnetic mult mai puternic decât în ​​experimentele lor.

Rezultatul experimentelor lui Rutherford a fost uimitor. Fasciculul de raze, care în experimentele lui Curie nu a fost deviat de câmpul magnetic, la rândul său, s-a împărțit în două părți în câmpul magnetic al lui Rutherford. Unul dintre ei încă nu a fost deviat de câmpul magnetic, iar cealaltă parte, sub influența unui câmp magnetic puternic, a deviat ușor de la direcția inițială. S-a dovedit a fi foarte interesant faptul că aceste raze au fost deviate în direcția opusă deviației electronilor. În consecință, această parte a razelor radioactive este un flux de particule încărcate (deoarece câmpul magnetic nu afectează mișcarea particulelor neîncărcate) și, în plus, cele încărcate pozitiv. Experiența a arătat că noile componente ale razelor radioactive s-au comportat într-un mod foarte definit în ceea ce privește absorbția.

Orez. 1.

1 --substanță radioactivă; 2 -- o cutie de plumb cu un canal subțire în care este plasată o substanță radioactivă; 3 -- raze nedeviate de un câmp magnetic (raze gamma); 4 - razele slab deviate de un câmp magnetic (razele alfa); 5 -- raze puternic deviate de un câmp magnetic (raze beta); 6 --zonă în care este creat un câmp magnetic.

Acea parte a radiației radioactive care nu a fost deloc deviată de câmpul magnetic a fost absorbită foarte puțin. Aceeași porțiune de radiație radioactivă care

Rutherford a reușit să o respingă pentru prima dată; a fost absorbită extrem de puternic.

Se părea că razele observate inițial de Becquerel erau un amestec de trei tipuri de raze.

În fig. Figura 1 prezintă o reprezentare schematică a separării razelor radioactive printr-un câmp magnetic.

Razele radioactive constau din trei tipuri diferite de raze. Fiecare dintre ei a primit propriul nume și denumire specială. Au fost desemnați și numiți prin primele trei litere alfabet grecesc: alfa(), beta() și gamma(). Razele alfa sunt acele raze care sunt ușor deviate de un câmp magnetic și reprezintă un flux de particule încărcate pozitiv. Razele beta au început să fie numite acele raze care sunt relativ puternic deviate de un câmp magnetic și reprezintă un flux de electroni. Razele gamma au început să fie numite raze care nu sunt deloc deviate de un câmp magnetic. Trebuie remarcat faptul că razele alfa sunt deviate într-un câmp magnetic sub forma unui fascicul îngust, în timp ce razele beta sunt deviate de un câmp magnetic sub forma unui fascicul larg și difuz. Această circumstanță sugerează că razele alfa emise de radiu au aceeași energie, iar razele beta reprezintă un flux de electroni de energii diferite.

Împărțirea razelor radioactive în raze alfa, beta și gamma a făcut posibilă studierea proprietăților lor separat. Iată câteva dintre rezultatele acestor studii.

Razele alfa sunt absorbite cel mai puternic. O foaie subțire de mică sau aluminiu cu o grosime de numai 0,05 mm absoarbe aproape complet razele alfa. Este suficient să înfășurați radiul în hârtie de scris obișnuită pentru a absorbi toate razele alfa. Razele alfa sunt puternic absorbite de aer. Un strat de aer numai gros la 7 cm Absoarbe aproape complet razele de radiu alfa.

Razele beta sunt absorbite mult mai slab de materie. Ele sunt încă capabile să treacă printr-o placă de aluminiu grosime de câțiva milimetri în cantități vizibile.

Razele gamma sunt absorbite de multe ori mai slab decât razele beta. Trec printr-o placă de aluminiu de câteva zeci de centimetri grosime. Placă de plumb grosimea de 1,3 cm reduce intensitatea razelor gamma doar la jumătate.

Pe lângă diferența de grad de absorbție, există o mare diferență în natura absorbției între razele alfa, beta și gama. Se manifestă cel mai clar prin modificarea intensității acestor raze cu o creștere treptată a grosimii substanței absorbante.

Razele beta și gama sunt absorbite treptat. Chiar și cele mai mici straturi de materie absorb aceste raze într-o oarecare măsură. Numărul de electroni și intensitatea razelor gamma scad treptat odată cu creșterea grosimii stratului filtrant.

Razele alfa se comportă complet diferit. Când trece prin straturi mici de materie, numărul de particule alfa nu se modifică. Doar energia acestor particule scade. Pe măsură ce grosimea stratului absorbant crește, energia particulelor continuă să scadă, dar numărul lor rămâne același. Acest lucru se va întâmpla până când grosimea stratului absorbant va atinge o anumită valoare. Un filtru de această grosime va reține toate particulele alfa simultan.

Prin urmare, Fiecare particulă alfa parcurge o cale foarte specifică într-o anumită substanță. Această cale este de obicei numită calea unei particule alfa. Intervalul unei particule alfa depinde de energia ei și de natura substanței în care se mișcă. După ce a stabilit legătura dintre domeniul și energia particulelor alfa, este posibil să se determine în continuare energia particulelor alfa pe baza intervalului. Această metodă de măsurare a energiei particulelor alfa este utilizată pe scară largă în practică.

Absorbția puternică a particulelor alfa poate fi folosită pentru a studia proprietățile acestora.

Dacă luați o substanță radioactivă sub formă de minge, atunci razele alfa care emană din întregul volum al acestei mingi sunt absorbite în mingea însăși. Doar un strat de suprafață foarte subțire al acestei substanțe emite raze alfa care pot scăpa. Prin urmare, în afara unei astfel de mingi, trebuie observate în principal razele beta și gama. Dacă substanța radioactivă este distribuită într-un strat foarte subțire, atunci toate cele trei tipuri de raze vor acționa aproape în aceeași cantitate.

Comparând efectul razelor radioactive dintr-o sursă radioactivă groasă cu efectul unui medicament radioactiv distribuit sub formă de strat foarte subțire, s-a constatat că razele alfa sunt responsabile pentru faptul că razele radioactive provoacă fluorescență și fac aer un conductor de electricitate.

Este bine cunoscut faptul că aerul devine conductor de electricitate dacă în el se formează atomi încărcați - ioni. Razele alfa ionizează aerul de aproximativ o sută de ori mai puternic decât razele beta și gama de la aceeași sursă radioactivă. Dar formarea ionilor - ionizarea aerului - necesită energie. S-a constatat că formarea unei perechi de ioni în aer necesită o energie foarte specifică, egală cu 33 de electroni volți. În fizica nucleară, o unitate de energie foarte comună se numește electronvolt. Un electron volt este energia dobândită de un electron care trece printr-o diferență de potențial de 1 volt într-un câmp electric. Un electron volt este o unitate foarte mică de energie, egală cu doar 1,6-10-1 Oe joule. Deoarece particulele alfa formează mulți ioni, ei consumă o cantitate mare de energie atunci când se deplasează prin aer. Aceasta explică proprietatea descrisă anterior a razelor alfa de a fi puternic absorbite de diferite substanțe. Ulterior vom spune cum a fost măsurat numărul de perechi de ioni create de o particulă alfa. Acum ne vom limita la a indica doar această cifră. S-a dovedit că o particulă alfa creează aproximativ 200.000 de perechi de ioni în aer. Acest lucru ne permite să estimăm energia unei singure particule alfa. Energia particulei alfa s-a dovedit a fi aproximativ egală cu 6.000.000 de electroni volți.

§ 1. Radiaţiile ionizante, definiţia şi proprietăţile lor. Radioactivitate.

Raze alfa. Raze beta. Raze gamma. raze X.

Radioactivitatea este transformarea spontană a nucleelor ​​unor atomi în nucleele altor atomi, însoțită de emisia de radiații ionizante.

Radiația radioactivă se numește radiație ionizantă, deoarece atunci când interacționează cu o substanță, este capabilă să creeze direct sau indirect atomi și molecule (ioni) încărcate în ea. Radiațiile ionizante includ raze X, raze radio și gamma, raze alfa, raze beta, fluxuri de neutroni și alte particule nucleare și raze cosmice.

Raze alfa reprezintă un flux de particule α de nuclee încărcate pozitiv de atomi de heliu și se caracterizează prin abilități de ionizare ridicate și de penetrare scăzute. Datorită acestor proprietăți, particulele α nu pătrund în stratul exterior al pielii. Efectele nocive asupra corpului uman se manifestă atunci când se află în zonă acţiunea substanţei emitand particule α.

Raze beta reprezintă un flux de electroni sau pozitroni emis de nucleele atomilor de substanţe radioactive. În comparație cu particulele α, acestea au o putere de penetrare mai mare și, prin urmare, sunt la fel de periculoase atât la atingerea directă a substanței emițătoare, cât și la distanță.

Raze gamma caracterizat prin cea mai scăzută capacitate de ionizare și cea mai mare capacitate de penetrare. Aceasta este radiația electromagnetică de înaltă frecvență care apare în timpul reacțiilor nucleare sau al dezintegrarii radioactive.

raze X, care apar atunci când o substanță este bombardată de un flux de electroni, sunt, de asemenea radiatie electromagnetica. Ele pot apărea în orice instalații de electrovacuum au o capacitate de ionizare scăzută și o adâncime mare de penetrare.

Pentru a cuantifica efectul produs de orice radiație ionizantă în mediu, folosim conceptul de doză de radiație absorbită D p = W/m,

unde W este energia radiațiilor ionizante absorbită de substanța iradiată, J; m este masa substanței iradiate, kg. Unitatea extrasistemică de doză absorbită este rad. 1 rad corespunde absorbției de energie de 0,01 J de către o substanță cu greutatea de 1 kg.

O caracteristică cantitativă a radiațiilor X și gamma este doza de expunere (C/kg): D e = Q/m,

unde Q este sarcina electrică totală a ionilor de același semn, C; m - masa de aer, kg.

Unitatea de expunere a dozei de raze X și radiații gamma este considerată a fi un pandantiv pe kilogram (C/kg). Pandantiv pe kilogram- doza de expunere la radiații X sau gamma, la care emisia corpusculară asociată cu această radiație la 1 kg de uscat aerul atmosferic creează ioni în aer care poartă o sarcină de 1 C de electricitate a fiecărui semn.

Unitatea nesistemică a dozei de expunere a raze X și radiații gamma este razele X. Raze X este o doză de raze X sau radiații gamma la care emisia corpusculară asociată cu această radiație în 1,293 * 10 -6 g de aer uscat în condiții normale (la o temperatură de 0 ° C și o presiune de 760 mm Hg ) formează ioni care poartă 1 unitate taxa GHS pentru fiecare semn; 1 roentgen (R) = 103 milliroentgen (mR) = 106 microroentgen (pR).

Expunerea și dozele absorbite legate de timp sunt definite ca rate de doză și sunt măsurate, respectiv, ca roentgens pe secundă (R/s) și rads pe secundă (rad/s).

Impactul diferitelor radiații radioactive asupra țesutului viu depinde de capacitatea de penetrare și ionizare a radiației. Diferite tipuri de radiații cu aceeași doză absorbită provoacă efecte biologice diferite. Prin urmare, pentru a evalua pericolul de radiație, a fost introdus conceptul de doză echivalentă D eq, a cărei unitate este rem (echivalentul biologic al rad) *

D eq =D și /k,

* 1 rem este doza echivalentă a oricărei radiații ionizante din țesutul biologic, care creează același efect biologic ca o doză de 1 rad de raze X sau radiații gamma,

unde k este un coeficient calitativ care arată raportul dintre eficacitatea biologică a unui anumit tip de radiație și eficacitatea biologică a radiației cu raze X luate ca unitate.