Глава 20. Защита от ионизирующих излучений

Ионизация – образование положительных и отрицательных ионов и свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул под воздействием излучений.

Ионизирующее излучение – излучение, приводящее к образованию ионов. Для ионизации среды необходима энергия. Энергию излу­чения, которая расходуется на ионизацию, измеряют в джоулях (Дж). Внесис­темная единица – электрон-вольт (эВ). Энергию в 1 электрон-вольт приобретает электрон с зарядом минус 1 при прохождении уско­ряющей разности потенциалов в 1 вольт. 1 эВ равен 1,6·10^–19 Дж.

20.1. Виды ионизирующих излучений

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде ядер или ядерных реакциях. Этот вид излучения наблюдается преимуще­ственно у естественных радиоактивных элементов (радий, торий, уран и др.). Их энергия не превышает несколько мегаэлектроновольт (МэВ). Длина пробега в воздухе 2,5–9 см, в биологических тканях – несколько десятков микрометров. Обладая сравнительно большой массой, альфа-частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обусловливает их низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию.

Бета-излучение – поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. Энергия бета-частиц не превышает нескольких мегаэлектроновольт (МэВ). Максимальный пробег в воздухе составляет около 1700 см, в тканях – 2,5 мм. Ионизирующая способность бета-частиц ниже, а проникающая способность выше, чем альфа-частиц, так как они обладают значительно меньшей массой и при равной с альфа-частицами энергией имеют меньший заряд.

Гамма-излучение относится к электромагнитному излучению и представляет собой поток квантов энергии, распространяющихся со скоростью света. Проникающая способность гамма-излучения очень высокая и находится в прямой зависимости от энергии, находящейся в пределах 0,01–10 МэВ.

Рентгеновское излучение – электромагнитное излучение с длиной волны 0,006–2 нм. Важнейшее свойство – большая проникающая способность при незначительной ионизации среды.

Нейтронное излучение – поток нейтронов. В свободном состоянии нейтрон нестабилен и распадается, прев­ращаясь в протон, электрон и нейтрино. Среднее время жизни нейтрона приблизительно 1000 сек. Период полураспада потока нейтронов около 14 минут. Нейтроны обладают большой проникающей способностью. Биологическое действие потока нейтронов в зависимо­сти от их энергии в 3–10 раз превышает действие гамма-излучения. Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, они вза­имодействуют не с электронами электронной оболочки, а с ядрами атомов. Характер этого взаимодействия определяется энергией нейтрона и составом атома вещества, с которым взаимодействует нейтрон. При ионизации атомы и молекулы клеток живой ткани за счет нарушения химических связей и распада жизненно важных веществ погибают или теряют способность к жизнедеятельности. В зависимости от энергий нейтроны принято делить на группы: быстрые нейтроны – 15–0,5 Мэв; промежуточные – 0,5Мэв–100 эв; медленные – 100–1 эв; тепловые – 0,2–0,025 эв. Поток нейтронов измеряется числом нейтронов, приходящихся на квадратный метр поверхности – нейтрон/м². Плотность потока – нейтрон/(м²·с).