67.Іонізуючевипромінювання та джерела його виникнення.Класифікація

Іонізуюче випромінювання - це випромінювання, взаємодія якого з середовищем призводить до утворення електричних зарядів (іонів) різних знаків. Джерелом іонізуючого випромінювання є природні та штучні радіоактивні речовини та елементи (уран, радій, цезій, стронцій та ін.). Джерела іонізуючого випромінювання широко використовуються в атомній енергетиці, медицині (для діагностики та лікування) та в різних галузях промисловості (для дефектоскопії металів, контролю якості зварних з'єднань, визначення рівня агресивних середовищ у замкнутих об'ємах, боротьби з розрядами статичної електрики і т. ін.).

Природні джерела іонізуючого випромінювання є звичайним компонентом середовища проживання. Це завжди існуюче явище.  Природний радіоактивний фон складається з: - космічного випромінювання, яке приходить на Землю з Всесвіту. Воно було відкрито в 1912 році австрійським фізиком В.Гесом. До його складу входять протони, нейтрони, ядра атомів та інші частки. Вони мають виключно велику енергію (більш 1,02 МеВ), але завдяки наявності атмосфери (її маса близько  5 х 1015 т) витрачають її головним чином на взаємодію з атомами повітря. На поверхні Землі інтенсивність космічного випромінювання порівняно мала. - радіоактивних елементів, розподілених в земній корі. Основні радіоактивні ізотопи, які зустрічаються в гірських породах - калій-40, рубідій-87 та члени двох радіоактивних сімейств (урана-238 і торія-232). Найбільш радіоактивні граніти. В районах, де на поверхню виходять такі породи, радіаційний фон значно вище природного. Існує 5 таких основних місць на нашій планеті, де радіаційний фон складає від 40 до 400 мкР/годину: Бразилія, Індія (штат Керала і Тамілнад), Франція, Єгипет, острів Ніуе.

Вміст радіоактивних речовин в грунті впливає на рівень радіоактивності будівельних матеріалів, продуктів харчування рослинного і тваринного походження.

- інкорпорованих радіонуклідів, тобто тих, що потрапили в організм.

Штучними джерелами іонізуючого випромінювання являються технічні прилади, створені людиною. До них відносяться: рентгенівські трубки, радіоактивні нукліди та прискорювачі заряджених часток. Радіоактивні нукліди отримують в ядерних реакторах, на прискорювачах заряджених часток. Прискорювачі – це пристрої для отримання заряджених часток великих енергій за допомогою електричного поля. Рентгенівські трубки - джерела гальмівного випромінювання (рентгенівського).

Все те нове, що створено штучно людиною – є додатковим радіаційним навантаженням, якому підлягає все людство. Це польоти в реактивних літаках на великій висоті (за час перельоту в один кінець від Москви до Новосибірську пасажир отримує дозу космічного опромінення 25мЗв). Радіоактивні атмосферні опади після випробувань ядерної зброї, а також в результаті роботи (а тим паче аварій) атомних електростанцій. Крім того, додаткове випромінювання створюють і медичні обстеження - рентгенівські і радіонуклідні. Наприклад, в теперішній час в рентгенодіагностиці використовується більш ніж 150 видів досліджень: ангіографія, коронарографія, комп'ютерна томографія, тощо. Рентгенівське випромінювання використовується в променевій терапії багатьох захворювань. Для проведення цього виду лікування використовують також лінійні, циклічні прискорювачі, ?-випромінюючі установки та радіоактивні препарати (табл. 2.2)

До іонізуючих відносяться корпускулярні випромінювання, що складаються з частинок з масою спокою, котра відрізняється від нуля (альфа-, бета-частинки, нейтрони) та електромагнітні випромінювання (рентгенівське та гамма-випромінювання), котрі при взаємодії з речовинами можуть утворювати в них іони.

Альфа-випромінювання — це потік ядер гелія, що випромінюється речовиною при радіоактивному розпаді ядер з енергією, що не перевищує кількох мегаелектровольт (МеВ). Ці частинки мають високу іонізуючу та низьку проникну здатність.

Бета-частинки — це потік електронів та протонів. Проникна здатність (2,5 см в живих тканинах і в повітрі — до 18 м) бета-частинок вища, а іонізуюча — нижча, ніж у альфа-частинок.

Нейтрони викликають іонізацію речовини та вторинне випромінювання, яке складається із заряджених частинок і гамма-квантів. Проникна здатність залежить від енергії та від складу речовин, що взаємодіють.

Гамма-випромінювання — це електромагнітне (фотонне) випромінювання з великою проникною і малою іонізуючою здатністю з енергією 0,001—3 МеВ.

Рентгенівське випромінювання — випромінювання, яке виникає в середовищі, котре оточує джерело бета-випромінювання, в прискорювачах електронів і є сукупністю гальмівного та характеристичного випромінювань, енергія фотонів котрих не перевищує 1 МеВ. Характеристичним називають фотонне випромінювання з дискретним спектром, що виникає при зміні енергетичного стану атома.

Гальмівне випромінювання — це фотонне випромінювання з неперервним спектром, котре виникає при зміні кінетичної енергії заряджених частинок.

Активність А радіоактивної речовини — це кількість спонтанни ядерних перетворень dN в цій речовині за малий проміжок часу dl поділене на цей проміжок

Одиницею вимірювання активності є беккерель (Бк). 1 Бк — одн< ядерне перетворення за секунду. Кюрі (Кі) — спеціальна одиниці активності: 1 Кі= 3,7х1010 Бк .

Ступінь іонізації оцінюється за експозиційною дозою рентгенівською або гамма-випромінювання.

Експозиційною дозою називається повний заряд dQ іонів одног< знака, що виникають в повітрі при повному гальмуванні всіх вторинниз електронів, котрі були утворені фотонами в малому об'ємі повітря, поділений на масу повітря dm в цьому об'ємі:

Одиницею вимірювання експозиційноїдози є кулон на кілограк (Кл/кг). Позасистемна одиниця — рентген (Р); 1 Р=2,58x1 04 Кл/кг. ■

Потужність експозиційної' дози РКСП — це приріс експозиційної дози dX за малий проміжок часу dt, поділений на це* проміжок:

Одиниця вимірювання — Кл/кг с.

Поглинута доза 'D — це середня енергія d, що передаєтьс

випромінюванням речовині в деякому елементарному об'ємі, поділені

на масу речовини в цьому об'ємі:

Одиниця поглинутої дози грей (Гр), рівна 1 Дж/кг. Позасистемні одиниця — рад; 1 рад=0,01 Гр.                                                                                  '

В зв'язку з тим, що однакова поглинута доза різних виді] випромінювання викликає в організмі різний біологічний ефект, введені поняття еквівалентної дози Н, котра дозволяє визначати радіаційну небезпеку впливу випромінювання довільного складу і визначається за формулою:

де Кя — безрозмірний коефіцієнт

Одиницею вимірювання еквівалентної дози є зиверт (Зв); 1 Зв=100 бер (біологічний еквівалент рада) — спеціальна одиниця еквівалентної дози.

Згідно з нормами радіаційної безпеки НРБ 76/87 введено показник, що характеризує іонізуюче випромінювання — керма.

Керма К — це відношення суми початкових кінетичних енергій dK всіх заряджених іонізуючих частинок в елементарному об'ємі речовини, до маси dm речовини в цьому об'ємі

Керму вимірюють тими ж одиницями, що й поглинуту дозу) Грей, рад).

Експозиційна доза є мірою енергії, котра передається фотонами одиниці маси повітря в процесі взаємодії, тобто одночасно пов'язане з кермою фотонного випромінювання в повітрі К: