№1 Основные представления о радиоактивности

Атом – мельчайшая частица химического элемента (хэ), сохраняющая его свойства. Он состоит из ядра и окружающих его электронов (е^-), имеющих отрицательный заряд.

Ядро, в свою очередь, состоит из положительно заряженных протонов (р) и не имеющих заряда нейтронов (п), масса которых приблизительно равна.

Общее число р и п (их называют нуклонами) является массовым числом А. Заряд ядра или количество п обозначают буквой Z и называют зарядовым числом или атомным номером, который и определяет место хэ в таблице Менделеева.

В ядрах одного и того же элемента число п может быть различным, а число р всегда одинаковое. Такие ядра называют изотопами. Изотопы одного и того хэ располагаются в одной клетке таблицы Менделеева.

Изотопы обладают одинаковыми химическими свойствами и отличаются главным образом продолжительностью жизни.

Различные типы ядер часто называют нуклидами. Неустойчивые ядра называют радионуклидами (рн).

Большинство ядер имеют устойчивый характер. Однако при определенных условиях эта устойчивость теряется, например, когда соотношение протонов и нейтронов отличается от оптимального.

Если р>n, p способен превращаться в п и наоборот, если n>p, то n превращается в p. И в том и другом случае ядро переходит в соседнюю клетку периодической системы, образуя новый хэ.

Этот процесс называется радиоактивным (р/а) распадом. Почему р/а? – Потому что он сопровождается выделением энергии. В данном случае в виде B-частицы. И этот вид распадом называется В-распадом. Другим видом р/а распада является А-распад, он происходит не по причине отсутствия оптимального соотношения между р и п, а по причине избытка энергии в ядрах тяжелых элементов.

При р/а А- и В-распаде могут выделяться также и У-кванты, роль которых сводится также к выносу из ядра избыточной энергии.

Радиоактивный распад – процесс превращения ядер неустойчивых хэ в ядра других, более устойчивых хэ (дочерние ядра), который сопровождается выделением энергии в виде А- и В-частиц и У-квантов, то есть радиацией.

Время Т, в течение которого распадается половина исходного количество рн, называется периодом полураспада Т_1/2. Временем полного распада принято считать десять периодов полураспада, то есть Т_1/2 *10=Т_п .

В зависимости от длительности распада рн бывают:

1. Короткоживущие (н-р, I-131 с Т_1/2 =8 суток);

2. Долгоживущие (н-р, Рu-239 с Т_1/2 = 24 тысяч лет).

Т_1/2 и Т_п рн ЧАЭС

Йод-131 = 80 суток;

Цезий-137 = 300 лет;

Цезий-134 = 25 лет;

Стронций-90 = 290 лет;

Плутоний-239 = 243900 лет.

Единицами измерениями радиоактивности являются:

• Системная единица Беккерель (Бк), обозначающая 1 распад в секунду. Единица названа в честь французского учёного Антуана Анри Беккереля. Название принято XV Генеральной конференцией по мерам и весам в 1975 году^[1]. В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы беккерель пишется со строчной буквы, а её обозначение «Бк» — с заглавной.

• Внесистемная единица Кюри. 1 Кюри равен 37 млрд распадов/сек. Таким образом 1 Ки = 3,7*10¹⁰ Бк. Единица названа в честь французских учёных Пьера Кюри и Марии Склодовской-Кюри.

Для измерения активности в твердых веществах, на почве, в воде и жидких продуктах питания используется физическая величина – удельная активность, то есть концентрация р/а веществ соответственно в единице массы (Бк/кг, Ки/кг), на единице площади (Бк/м² , Ки/км²), в единице объема (Бк/л, м³ , Ки\л, м³).

Виды р/а распадов, виды и свойства ии

Все рн чернобыльского выброса, которые присутствуют или присутствовали на загрязненной территории, обладают А-распадом или электронным В-распадом.

А-распад характерен для рн с массовым числом А>200 и Z>82, то есть для тяжелых ядер. Например, Рu-239, находящийся в 94-ой клетке таблицы, испускает А-частицы, которые представляют собой ядро атома гелия, состоящее из двух р и двух п, и превращается в ²³⁵₉₂U, то есть у нового хэ масса меньше на 4 ед, а заряд на 2 ед, чем у Pu-239.

В-распад характерен для более легких хэ (например для I-131 или Cs-137) и сопровождается испусканием В-частиц, представляющих собой либо электрон, либо позитрон. Вылет В-частицы происходит в момент превращения п в р или р в п. В обоих случаях новая частица остается в ядре и заряд нового хэ либо увеличивается, либо уменьшается на единицу, а количество нуклонов или атомная масса остается прежним.

А-, В- и У-излучения называется ионизирующим, так как при взаимодействии со средой они ионизируют нейтральные атомы, в которых количество протонов в ядре равно кол раичеству электронов в атомной оболочке, и превращает их в положительно или отрицательно заряженные ионы. ИИ подразделяются на:

1. Корпускулярные;

2. Фотонные.

Корпускулярное излучение - поток частиц (корпускул). К нему относится А-, В-нейтронное и протонное излучения.

К фотонным излучениям относятся электромагнитные, волновые излучения. Это У-излучение, рентгеновское, УФЛ и инфракрасное излучения.

Основными свойствами ИИ являются способность проникать через материалы различной толщины (проникающая способность) и способность ионизировать воздух, воду и атомы живых организмов.

Количество пар ионов, образующихся на единице пути взаимодействия ИИ с атомами (плотность ионизации), зависит от плотности среды, энергии, массы частицы и скорости ее движения. Чем больше плотность среды, энергия и масса частицы, тем больше плотность ионизации, и наоборот, чем меньше скорость движения частицы, а значит – больше времени на взаимодействие и отдачу всей энергии, тем больше плотность ионизации.

Краткая характеристика а-, в- и у-излучений

А-излучение – поток тяжелых положительно заряженных частиц обладает большой ионизирующей способностью, что обусловлено большой массой, большой энергией и относительно малой скоростью перемещения в среде.

Проникающая способность – незначительная (пробег в воздухе – 11 см, в биоткани – 10^-3). Особо опасно при попадании внутрь организма с воздухом, водой, пищей, через поры кожи, открытые раны. Внешнее воздействие особой опасности не представляет, защитой может служить лист бумаги и обычная одежда.

В-излучение – поток легких частиц. Ионизирующая способность в 100 раз меньше, чем у А-излучения (большая скорость=скорости света, небольшая масса, меньшая чем у А-частиц энергия). Проникающая способность намного больше за счет небольшой массы и большой скорости (в воздухе до 2-х метров, в биоткани до 1,5 см). Наибольшая опасность В-излучения представляет при попадании внутрь организма, так как энергия В-частиц рн чернобыльского выброса не превышает 700 кило-электронвольт и примерно одинакова, а В-частицы с энергией менее 1000 Кэв при действии извне полностью поглощаются обувью и одеждой.

БЖЧ ЛЕКЦИЯ 2

Гамма- излучение это электромагнитное коротковолновое излучение с очень которой длиной волны. Ионизирующая способность намного меньше чем у альфа и бета излучений. Проникающая способность очень большая. Защитным материалом полностью не поглащается, но можно уменьшить интенсивность гамма излучения в любое заданное число раз, что зависит от структуры и толщины поглотителя. Особо опасное излучение при воздействии извне. При попадании внутрь организма гамма квант не представляет собой опасности. Виды излучений р.н. Чернобыльского выброса I-131 - бета и гамма - излучатель Cs-134,137 - бета и гамма - излучатели Sr-90 - только бета излучатель Pu-239 - только альфа излучатель Основные пути поступления р.н в организм: - через ЖКТ с пищей и водой - ингаляционный, т.е через лёгкие - через поры кожи и открытые раны В настоящее время основной путь поступления через ЖКТ Этапы воздействия на организм: 1й - радиационный физико- химический этап 2й - биологический этап Наиболее чувствительны к радиации быстро делящиеся клетки. Поэтому наибольшую опасность радиация имеет для плода и растущего детского организма. Органы в организме взрослого человека, обладающие наиболее повышенной чувствительности к радиации: - половые железы (однократное облучение семенников дозой 0.1 Гр (10 бэр) - временная стерильность, > 2 Гр - постоянная. Стерильность яичников наступает при дозе > 3 Гр);

- красный костный мозг - фабрика крови;

- Эпителий ЖКТ

- Лимфоидные ткани

- Молочные железы

- Легкие и хрусталик глаза, не имеющие быстроделящихся клеток.