Ионизирующие излучения
Источники загрязнений.
Население Земли в течение тысячелетий подвергается облучению в естественных условиях от мало интенсивных источников, которые исключить невозможно. Так, среднегодовая эффективная эквивалентная доза, обусловленная космическим излучением, в средних широтах на открытой местности (на уровне моря) составляет 0,37 мЗв (37 мбэр), от внешних бета- и гамма источников земного происхождения, содержащихся в недрах земли, она равна 0,3 мЗв (30 мбэр), а от внутренних бета-, гамма- и альфа источников природного происхождения, находящихся в теле человека (в основном радионуклида калия – 40, присутствующего в мышечной ткани) и поступающих в организм с воздухом, водой, пищей – около 0,4 мЗв (40 мбэр).
Наиболее значительным источником внешнего облучения в эксплуатируемых зданиях является радон – 222 и 220. Он проникает из грунта через фундамент и пол или выделяется строительными материалами (гранитом, глиноземом, кирпичом из красной глины и др.). кроме того, он содержится в парах воды (из скважин) – в ванной комнате, на кухне- от газовой плиты. Основную часть эффективной эквивалентной дозы человек получает при нахождении в закрытом, непроветриваемом помещении. В среднем ежегодно от естественных источников излучения различных видов она составляет около 2,4 мЗВ (240 мбэр).
Значения естественного радиационного фона колеблются в зависимости от местности или района города. Он больше, где близко к поверхности земли подходят гранитные массивы, водные источники, содержащие повышенные концентрации радионуклидов, вблизи домов, облицованных гранитом, а также в высоких широтах и высокогорных районах.
Можно привести и такие данные:
В результате просмотра фильма или хоккейного матча по цветному телевизору человек получает эффективную эквивалентную дозу около 0,01мкЗв, при полете на самолете (с до звуковой скоростью) – 4 -7 мкЗв, при флюорографии – 0,1 -0,5 мЗв, рентгеноскопии грудной клетки – 2-4мЗв, желудка или кишечника – 0,1-0,25 Зв.
Источниками радиоактивных загрязнений являются:
урановая добыча;
радиохимическая промышленность;
ядерные реакторы разных типов (реакторы АЭС) – самые опасные т. к. на них накапливаются продукты деления ядерного топлива;
места переработки и захоронения радиоактивных отходов;
ядерные взрывы;
космические излучения и т.д.;
использование радиоактивных веществ в народном хозяйстве (в машиностроении и приборостроении для автоматического контроля технологических операций, дефектоскопии металлов, качества качества сварных швов, структуры металла, уровня агрессивных сред в замкнутых объемах, борьбы со статическим электричеством, в медицине, геологической разведке…).
Виды ионизирующих излучений.
К
ионизирующим относятся корпускулярные
( ,
,
n
(нейтронные)) и электромагнитные
(
,
рентгеновское) излучения, способные
при взаимодействии с веществом создавать
в нем заряженные атомы и молекулы –
ионы.
частицы – поток ядер гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде, это тяжелые, положительно заряженные частицы, движущиеся со скоростью около 109см/с и поглощающиеся алюминиевой фольгой толщиной несколько микрометров. Обладают большой ионизирующей способностью, малой проникающей способностью. Пробег - частиц в воздухе всего 10 см, в живой ткани несколько микрометров.
частицы – легкие, отрицательно заряженные частицы, движутся со скоростью близкой к скорости света. Поглощаются слоем аллюминия толщиной 1 мм (электроны). Обладают большей по сравнению с частицами проникающей, но меньшей ионизирующей способностью. В воздухе распространяются на десятки метров.
нейтроны
n
- поток частиц, которые преобразуют
свою энергию в упругих и неупругих
взаимодействиях с ядрами атомов; при
упругих взаимодействиях возмодна
обычная ионизация вещества, при неупругих
– возникает вторичное излучение, которое
может состоять из заряженных частиц
или
-
квантов. Проникающая способность зависит
от их энергии и состава атамов вещества
с которым они взаимодействуют.
лучи
– сильно проникающее излучение, не
отклоняющееся ни в электрическом ни в
магнитном поле. Природа
лучей
– жесткое ЭМИ, имеющее еще более короткую
волну, чем рентгеновское излучение.
Обладает большой проникающей и малой
ионизирующей способностью. Энергия
фотонов 0,01-3 МэВ.
рентгеновское излучение - возникает в среде, окружающей - источник, в рентгеновских трубах, в ускорителях электронов… и представляет собой совокупность тормозного и характеристического излучения с энергией фотонов не более 1 МэВ. Обладает большой проникающей и малой ионизирующей способностью.
Тормозное излучение – фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии заряженных частиц.
Характеристическое излучение – фотонное излучение с дискретным спектром, испускаемое при изменении энергетического состояния атома.
Самопроизвольное превращение ядер, сопровождающееся излучением называется РАДИОАКТИВНОСТЬЮ (Пьер и Мария Кюри).
Активность – мера количества вещества, равное числу распадов за единицу времени. Вводится для определения загрязненности продуктов, территории и т.д. радиоактивными веществами.
Единицами измерения активности радиоактивных веществ является Кюри (Ки) и Беккерель (Бк).
Численному значению активности 1 Ки приблизительно соответствует активность 1 г радия с продуктами его распада.
За 1 Бк взят 1 распад в 1 с.
1Кu=37 млрд. расп. в 1 с =37 109 Бк=3,7 1010 Бк
1Бк = 1расп/с=0,27 10-11 Кu
Активность данного радионуклида тем выше, чем больше постоянная распада и чем больше ядер данного радионуклида.
Так как при развитии дозиметрии не было стойной теории, утвержденных единиц, все приборы, терминалогия – во внесистемных единицах.
Различают поверхностную активность (судят о зараженности площади) - Кu / км2 , и объемную активность (о зараженности продуктов, воды) - Кu / кг, Кu / л.
Установлены контрольные уровни поступления РВ и содержание их в воздухе, воде, в сырье.
Если активность (А) > 1 10 –8 Кu / кг – зараженный материал;
(А) < 1 10 –8 Кu / кг – незараженный материал
Загрязненность в Воронеже в 1986 году 1-5 Кu / км2, сейчас остались только долгоживущие элементы: цезий (период полураспада 33 года), стронций (28 лет), радий (1620 лет).
Ионизационная способность радиоактивных излучений характеризуется дозой – энергией, переданной массе облучаемого вещества. Существуют различные виды доз.
Поглощенная доза – энергия, поглощаемая массой облучаемого вещества. Применяется для количественной оценки действия, производимого любыми ионизирующими излучениями в среде.
Дп = W / m, Дж / кг = 1Грей
где W – энергия ионизирующего излучения, поглощенная облученным веществом, Дж.
m – масса облученного вещества, кг.
Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1рад соответствует поглощению энергии 0,01 Дж веществом массой 1кг.
1Грей = 100 рад