2. Основы дозиметрии

   1. Виды ионизирующих излучений

Значение термина "излучение" весьма широко: оно охватывает излучение видимого спектра, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, а также радиоволны (рис.2.1).

Рис. 2.1. Спектр электромагнитных волн

Ионизирующее излучение – излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разного знака. Ионизирующее излучение может состоять из заряженных (-частицы, электроны, протоны и др.) и незаряженных частиц (нейтроны, -кванты).

Наиболее распространенные виды ионизирующих излучений:

-излучение – состоит из ядер гелия, возникающих при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях;

-излучение – состоит из электронов или позитронов, образующихся при радиоактивном распаде;

-излучение – фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер, при ядерных превращениях или аннигиляции частиц;

рентгеновское излучение возникает при торможении электронов в веществе (в рентгеновских аппаратах), либо при изменении энергетического состояния атомов (характеристическое излучение).

нейтронное излучение возникает при делении ядер или при ядерных реакциях.

2. Основные понятия радиоактивности

2.2.1 Закон радиоактивного распада

Радиоактивный распад приводит к непрерывному уменьшению числа ядер исходного радионуклида. Уменьшение числа исходных ядер для всех радионуклидов происходит по одному и тому же экспоненциаль­ному закону:

N = N_o e^-λt

где N₀ — число радиоактивных атомов в начальный момент времени t = 0; N — число оставшихся радиоактивных атомов в момент времени t, λ — коэффициент, называемый постоянной распада. Постоянная рас­пада показывает долю ядер, распадающихся в единицу времени. Закон радиоактивного распада применим как для естественных, так и для ис­кусственных радионуклидов.

Для характеристики скорости радиоактивного распада пользуются периодом полураспада Т_1/2, т. е. временем, в течение которого число ядер радионуклида в результате радиоактивного распада уменьшается в два раза. Если принять, что N = 0,5N₀, т. е. N/N₀=e^-λT1/2 = 1/2, то получим соотношение, которым постоянная распада связана с периодом полураспада:

λТ_1/2 = In 2 = 0,693 или Т_1/2 = 0,693/λ

Период полураспада - величина строго постоянная для каждого радио­нуклида и практически не зависит от внешних условий, таких как тем­пература, давление, а также от магнитных и электрических полей, хими­ческого состояния вещества и т. д.

Численные значения периода для различных радионуклидов могут иметь самые различные значения - от долей секунды до многих милли­ардов лет, причем у одного и того же элемента могут быть радиоизотопы с различными периодами полураспада.

Закон радиоактивного распада применим только к большому числу радиоактивных атомов (при небольшом числе атомов наблюдаются ста­тистические колебания около среднего значения).

2.2.2 Активность

При работе с радиоактивными веществами более важно знать не массо­вое количество радионуклида, а его активность.

Активность радионуклида — это отношение числа dN спонтанных ядерных переходов из определенного ядерно-энергетического состояния радионуклида, происходящих в данном его количестве за интервал вре­мени dt, к этому интервалу:

А = dN/dt.

За единицу активности радионуклидов в СИ принимается активность нуклида в радиоактивном источнике, в котором за время 1 с происходит один спонтанный переход из определенного ядерно-энергетического со­стояния или 1 акт распада (расп./с). Эту единицу называют беккерель (Бк).

Внесистемной единицей активности является кюри (Ки). Кюри — это активность радионуклида, при которой в 1 с происходит 3,7 • 10¹⁰ актов распада. Такое число распадов в 1 с дает 1 г ²²⁶Ra.

Внесистемная единица активности кюри связана с беккерелем следую­щим образом: 1 Ки = 3,7 • 10¹⁰ Бк.

Активность может быть удельной, объемной, поверхностной.

Отношение активности радионуклида в источнике (образце) к массе и объему источника (образца) называется удельной и объемной актив­ностью радионуклида соответственно. Единицами измерения удельной и объемной активности в СИ являются соответственно Бк/кг и Бк/м³, а внесистемными единицами, часто встречающимися на практике, Ки/кг и Ки/л.

Учитывая, что единица Бк/м³ крайне неудобна для характеристики объемной активности радиоактивных жидкостей, предлагается в каче­стве предпочтительных пользоваться единицами Бк/мл, Бк/л и кратными единицами.

Основная характеристика радиоактивных газов - объемная актив­ность, выражается в Бк/м³. Эта же единица применяется и для измерения объемной активности радиоактивных аэрозолей.

Отношение активности радионуклида в источнике (образце), распре­деленной на поверхности источника, к площади этой поверхности назы­вается поверхностной активностью источника. Единицей поверхностной активности в СИ является Бк/м². Предпочтительными единицами по­верхностной активности являются Бк/см² и кБк/см², а для измерения поверхностной активности больших территорий - МБк/км² и ГБк/км².