Лекція 12
РАДІАЦІЙНІ МЕТОДИ КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ СІЛЬГОСППРОДУКЦІЇ
Аварія на Чорнобильській АЕС в 1986 р. сильно погіршила екологічний стан довкілля України. Радіонукліди потрапили на довготривалий час в природні середовища, звідки вони постійно мігрують в СГП і трофічними ланцюгами – в організм людини.
12.1. Види випромінювання, радіонукліди
Радіоактивність – довільне перетворення нестійких атомних ядер в ядра інших елементів, яке супроводжується альфа-випромінюванням (α-розпад), β-ви-промінюванням (β-розпад), протонів (протонна радіоактивність), а також поділом ядер.
Ізотопи – атоми того самого хімічного елемента, ядра яких мають однакову кількість протонів, але різне число нейтронів і різні атомні маси. Ізотопи мають однакові хімічні властивості, але відрізняються фізичними властивостями і, зокрема, стійкістю (стабільністю). Хімічні елементи, які виділяють α-, β-частинки і γ-кванти довільно (уран, полоній, плутоній та ін.), називають радіоактивними або радіонуклідами.
Тоді як α і γ-частинки мають дискретні спектри енергій, у β частинок спектр енергій безперервний. Разом з видом випромінювання слід враховувати енергію відповідного випромінювання, оскільки ця характеристика є важливим критерієм для застосування відповідної вимірювальної апаратури.
Тривалість життя радіоактивної речовини характеризується проміжком часу, протягом якого активність речовини зменшується удвічі
Величину Т1/2, називають періодом напіврозпаду. Періоди напіврозпаду радіонуклідів лежать в дуже широкому діапазоні від мільйонів років до долей секунди. Своєрідність радіоактивного розпаду полягає в тому, що окремі процеси підкоряються статистичним закономірностям і відбуваються не регулярно. Цей факт має велике значення в аналізі, оскільки ним обумовлені основні помилки визначення.
Сумарну питому активність радіонуклідів у продуктах виражають в одиницях кюрі (Кі). 1 Кі – одиниця активності радіонуклідів, означає активність препарату певного ізотопу, в якому за 1 сек. утворюється 3,7 · 1010 актів розпаду. За Міжнародною системою одиниць радіоактивність визначають у беккерелях (Бк). 1 Бк – це активність такої кількості радіоактивних речовин, в якій за І сек. утворюється один ядерний розпад, або 0,027 нКі.
1 бер – енергія випромінювання, увібрана 1 г тканини, при якій спостерігається той самий біологічний ефект, що і при поглиненій дозі в 1 рад випромінювання, що дорівнює 0,01 Дж/кг або 1рад = 0,01 Грей (Гр). В міжнародних одиницях використовують зіверт (Зв), 1 Зв = 100 бер.
12.2. Взаємодія ядерного випромінювання з речовиною
При розпаді радіоактивних елементів утворюються нові елементи, у т.ч. і небезпечні, і знання характеру випромінювання дає можливість обґрунтовано вибрати метод його вимірювання.
Ядро атома у збудженому стані (або що має надмірну енергією) при випромінюванні кванта або частинки віддає надмірну енергію і переходить в стан з меншим запасом енергії.
α-Випромінювання – це потік позитивно заряджених частинок ядра. Такий розпад (випромінювання) характерний для важких хімічних елементів, наприклад, урану, торію, радію. α -Частинки мають велику іонізуючу і малу проникну властивості. Так, відстань пробігу їх у повітрі не більше 11 см, а в м'яких тканинах організму – мікрони.
β-Випромінювання – це потік негативно заряджених частинок (електронів), які виділяються з ізотопів. β-Частинки в повітрі на своєму шляху утворюють у кілька сот менше іонів, ніж α-частинки, але вони більш проникливі, ніж α-частинки.
γ-Випромінювання – це електромагнітне випромінювання високої енергії (тисячі еВ), яке поширюється з швидкістю світла і має високу проникну властивість, але іонізуюча здатність його набагато менша, ніж α- і β-частинок.
При взаємодії радіоактивного випромінювання з речовиною відбуваються процеси іонізації і збудження атомів і молекул Фотони і частинки з достатньо високою енергією можуть викликати ядерні реакції. Проте переважаючий процес – взаємодія випромінювання з електронами атомних оболонок і електричним полем атомного ядра.
При подібній взаємодії частинки або фотони втрачають енергію або частину її. Деякі зіткнення приводять до зміни напряму руху частинки. Це значить, що радіоактивне випромінювання абсорбується і розсівається речовиною Вказані процеси взаємодії покладені в основу методів виявлення α і γ-випромінювання. На цьому ж принципі засновані методи радіометричного аналізу речовин без їх руйнування.