Глава 5. Влияние на деятельность человека ионизирующих излучений

Виды ионизирующих излучений. Активность. Дозовые характеристики ионизирующих излучений. Связь активности и мощности дозы. Фоновое облучение человека. Требования к ограничению облучения.

5.1. Виды ионизирующих излучений

Под термином «радиация» обычно понимают ионизирующее излучение, способное вызывать определенные изменения в живой и неживой материи.

Ионизирующим излучением (ИИ) считается любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков.

Ионизирующее излучение состоит из ионизирующих частиц. К ионизирующим частицам относят корпускулы и фотоны.

Корпускулы - частицы с массой покоя отличной от нуля.

Фотоны - кванты электромагнитного излучения с нулевой массой покоя.

Корпускулярное излучение – ионизирующее излучение, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля. К корпускулярному ионизирующему излучению относятся альфа-излучение, бета-излучение, протонное, нейтронное излучения.

Альфа-излучение – корпускулярное излучение, состоящее из ядер атомов гелия.

Бета-излучение – излучение, состоящее из электронов или позитронов.

р-излучение – излучение, состоящее из протонов.

n-излучение – излучение, состоящее из нейтронов.

К фотонному ионизирующему излучению относят гамма-, характеристическое, тормозное и рентгеновское излучения.

Гамма-излучение. Электромагнитное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер, при ядерных превращениях или при аннигиляции частиц. Длина волны 1Ǻ и короче (1 Ǻ = 10^-10 м). Энергия гамма-излучения природных радионуклидов – до 5 Мэв, при искусственных ядерных реакциях – до 20 Мэв.

Характеристическое излучение. Электромагнитное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния электрона атома. Имеет дискретный энергетический спектр.

Тормозное излучение. Электромагнитное излучение, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. Имеет непрерывный энергетический спектр.

Рентгеновское излучение. Электромагнитное излучение, состоящее из тормозного и характеристического излучений. Природа рентгеновских лучей относительно проста: это электромагнитные колебания с длиной волны от 10^-4 до 1000 Å (от 10^-14 до 10^-7 м)

5.2. Активность

Источниками ионизирующих излучений (ИИИ) называют вещества или установки, при использовании которых возникают ионизирующие излучения. Мощность источника ионизирующих излучений характеризуется его активностью (А).

Под активностью (А) понимается среднее число атомов радиоактивного вещества распадающихся в единицу времени:

А = dN/dt,

(5.1)

где dN – число атомов РВ, распавшееся за интервал времени dt.

Удельная активность радионуклида – отношение активности радионуклида в образце к массе образца: А_m = А/m.

Объемная активность радионуклида – отношение активности радионуклида в образце к объему образца: А_V = А/V.

Поверхностная активность радионуклида – отношение активности радионуклида содержащегося на поверхности образца к площади поверхности этого образца: А_S = А/S.

Линейная активность радионуклида – отношение активности радионуклида содержащейся на длине образца к его длине: А_L = А/L

Изменение активности во времени описывается экспоненциальной зависимостью получившей название Закон радиоактивного распада:

Аt = A0×exp(-λ·t),

(5.2)

где A₀ – активность источника в начальный момент времени (t=0);

λ – постоянная распада (отношение доли ядер радионуклида, распадающихся за интервал времени dt, к этому интервалу).

На практике часто вместо экспоненциального закона изменение активности во времени определяется степенной зависимостью предложенной Вигнером и Веем:

,

(5.3)

где A₀ – активность осколков деления в момент времени t₀;

A_t – активность осколков деления в момент времени t;

n – коэффициент, зависящий от изотопного состава источника ионизирующего излучения и от времени прошедшего после аварийного выброса или ядерного взрыва. Для практических расчетов принимают:

n = 0,4 (для радиационной аварии); n = 1,2 (для ядерного взрыва).

Единица активности радионуклида – беккерель (Бк).

1Бк = 1распад/с.

Беккерель равен активности источника в котором за время 1 сек происходит одно спонтанное ядерное превращение. Внесистемная единица активности – кюри (Ки).

Кюри – это активность источника в котором за время 1 сек происходит 37 миллиардов спонтанных ядерных превращений

(1 Ки = 3,7·10¹⁰ Бк) (1 Ки/км² = 37000 Бк/м²).