лекции Еко / радиац_Чорнобиль

радіохвилі – найчастіше це слово використовується для позначення "іонізуючого" випромінювання. "Іонізуюче" випромінювання змінює атоми речовини, на яку воно впливає, перетворюючи їх на електрично заряджені частинки.

До іонізуючого випромінювання належать рентгенівське і гамма'випромінювання. Це електромагнітні хвилі, тобто те ж саме, що і радіо' або світлові хвилі, тільки з дуже малою довжиною. Також до іонізуючого випромінювання належить випромінювання різних частинок: альфа'частинок (великих частинок, що складаються з двох протонів і двох нейтронів), бета'частинок (це випромінювання електронів), нейтронів та інших частинок.

Радіоактивність – це здатність ядер атомів різних хімічних елементів руйнуватися, видозмінюватися з випущенням атомних і субатомних частинок високих енергій.

Радіоактивний розпад – це випущення, викид з величезними швидкостями з ядер атомів "елементарних" (атомних, субатомних) частинок, що прийнято називати радіоактивними частинками або радіоактивним випромінюванням. У результаті радіоактивного розпаду атом одного хімічного елемента (ізотопу) перетворюється на атом іншого

елемента (ізотопу).

Таким чином, радіоактивність – це властивість ядер атомів, а радіоактивний розпад – це процес, при якому, у переважній більшості випадків, ядра атомів (а значить, і самі атоми) одних хімічних елементів перетворюються на ядра атомів (на атоми) інших хімічних елементів, або принаймні один ізотоп хімічного елемента перетворюється на інший ізотоп того ж елемента.

Атоми (елементи, ізотопи), ядра яких схильні до радіоактивного розпаду або до інших радіоактивних перетворень, називаються радіоактивними. Терміни "радіоактивні атоми" (елементи, ізотопи), "радіонукліди", "радіоізотопи" – синоніми.

Як відомо, кожен атом складається з ядра й електронів, що рухаються навколо нього. У свою чергу ядро складається з позитивно заряджених частинок – протонів, а також з не маючих заряду (нейтральних) частинок

нейтронів. Скільки в ядрі протонів, стільки й електронів обертається навколо ядра. Цьому ж числу дорівнює і номер елемента в таблиці Д.І. Менделєєва.

Хімічні властивості атома даного хімічного елемента визначаються кількістю протонів у ядрі та, відповідно, кількістю електронів. Кількість нейтронів на хімічні властивості не впливає і може бути різною. Тому атоми одного хімічного елемента можуть мати різну вагу: кількість протонів однакова, а нейтронів – різна. Такі різновиди атомів називаються ізотопами.

сонячної системи або Всесвіту), тому що вони мають великі періоди напіврозпаду, а, отже, – і великий термін життя. Природно, що їх залишилося набагато менше, ніж було спочатку. Їх вилучають із природної середовища.

Загальна кількість відомих природних радіонуклідів сягає 300. Але кількість тих, що мають практичне значення і відіграють помітну роль у природі, серед них невелике – не більше десятка.

4 Радіація: що це таке, як її виміряти і звідки вона береться?

Менделєєва знаходиться на 2 клітинки ліворуч, тому що кількість протонів у ядрі, а, отже, і заряд ядра, і номер елемента стали на дві одиниці менше. А маса ізотопу, що утворився, відповідно на 4 одиниці менша.

Бета'випромінювання – це викид (випущення) з ядра бета'частинки – електрона або позитрона. Швидкість вильоту бета'частинок з ядра складає 9/10 швидкості світла – 270 000 км/сек.

Бета'розпад – найбільш розповсюджений вид радіоактивного розпаду (і взагалі радіоактивних перетворень), особливо серед штучних радіонуклідів. Він спостерігається практично в усіх відомих на сьогодні хімічних елементах. Це означає, що кожний хімічний елемент має принаймні один бета'активний, тобто схильний до бета'розпаду, ізотоп.

Гамма'випромінювання – потік гамма'квантів (фотонів), що є електромагнітними частинками, порціями електромагнітного випромінювання. Це небезпечне "жорстке" випромінювання. Усі радіоактивні перетворення, за рідкісним винятком, супроводжуються виділенням надлишку енергії у вигляді гамма'випромінювання. "Місце народження" гамма'квантів – ядро атома.

атомів розпадається і їх кількість зменшується вдвічі. Періоди напіврозпаду радіонуклідів різні – від частинок секунди (короткоживучі радіонукліди) до мільярдів років (довгоживучі).

Активність – це кількість розпадів (в основному – актів радіоактивних, ядерних перетворень) на одиницю часу (як правило, на секунду). Одиницями виміру активності є Беккерель і Кюрі.

Беккерель (Бк) – це один розпад на секунду (1 розп/сек). Одиницю названо на честь французького фізика, лауреата Нобелівської премії Антуана Анрі Беккереля.

Кюрі (Кі) – 3,7х1010 Бк (розп/сек). Ця одиниця виникла історично і є позасистемною: таку активність має 1 грам радію'226 у рівновазі з дочірніми продуктами розпаду. Саме з радієм'226 багато років працювали лауреати Нобелівської премії французькі вчені подружжя П'єр Кюрі та Марія Склодовська'Кюрі.

Кратними одиницями для Беккереля є тисяча (кілоБеккерель, кБк), мільйон (мегаБеккерель, мБк) і мільярд (гігаБеккерель, гБк).

Дільними одиницями для Кюрі є тисячна частка Кюрі – міліКюрі (мКі), і мільйонна частка – мікроКюрі (мкКі, мКі):

1 мКі = 3,7х107 Бк; 1мкКі = 3,7 х 104 Бк.

Існує поняття "питома активність" (вагова або об'ємна) – це активність одиниці маси (ваги) або об'єму речовини. Точніше, активність радіонукліда в одиниці ваги чи об'єму речовини.

Чим

Радіоактивним або іонізуючим випромінюванням (ІВ) називають всі

елементарні частинки, що вилітають з ядра атома під час радіоактивного характеризуєть! розпаду – альфа, бета, n, p, гамма і т.д., тому що усі вони під час ся радіоактивне проходження через речовину:

випромінюва!

ння? ' по'перше, призводять до її іонізації, до утворення гарячих (високоенергетичних) і винятково реакційноздатних частинок: іонів і

вільних радикалів (осколків молекул, що не мають заряду)

' по'друге, можуть призводити до активації речовини і появі так званої наведеної

активності, тобто до перетворення стабільних атомів у радіоактивні – появі радіонуклідів активаційного походження.

Тому основними характеристиками ІВ є енергія частинок, їхній пробіг у різних середовищах або проникаюча здатність, а також їхня іонізуюча здатність (особливо в контексті небезпеки для біологічних об'єктів).

Енергію частинок вимірюють в електрон'Вольтах (еВ). Електрон'Вольт – це енергія, яку здобуває електрон під дією електричного поля з різницею потенціалів (напругою) у

1Вольт.

1еВ = 1,6 х 10'12 ерг = 1,6 х 10'19 Дж = 3,83 х 10'20 Кал

Реальна енергія частинок ІВ коливається в широких межах і складає зазвичай тисячі та мільйони еВ, тому її виражають у кіло' і мегаелектрон'Вольтах (кеВ і МеВ).

1 кілоелектрон'Вольт (кеВ) = 103 еВ.

1 мегаелектрон'Вольт (МеВ) = 106 еВ.

У відношенні альфа'частинок говорять про пробіг, оскільки вони мають велику масу (4 атомні одиниці), заряд (+2) і енергію, та у будь'якому середовищі рухаються прямолінійно.

Енергія альфа'частинок під час природного розпаду складає 4–9 МеВ, швидкість вильоту – 12–20 тис. км/сек.

Пробіг альфа'частинок залежить від початкової енергії і зазвичай коливається в межах від 3 до 7 (рідко – до 13) см у повітрі, а в щільних середовищах складає соті частини мм (у склі – 0,04 мм). Альфа'випромінювання не пробиває лист паперу та шкіру людини.

Через свою масу та заряд альфа'частинки мають найбільшу іонізуючою здатність, вони руйнують усе на своєму шляху. І тому альфа'активні радіонукліди є найбільш небезпечними для людини і тварин при потраплянні всередину.

Бета'частинки слабше взаємодіють із речовиною, через яку проходять, але рухаються далі. Обумовлено це малою масою (вона в 1836 разів менша за масу протону), зарядом ('1) і розміром, при цьому шлях бета'частинки в речовині не є прямолінійним. Тому говорять про їхню проникаючу здатність, що також залежить від енергії.

Проникаюча здатність бета'частинок, що утворилися під час радіоактивного розпаду, у повітрі сягає 2–3 м, у воді й інших рідинах вимірюється сантиметрами, у твердих тілах – міліметрами. У тканині організму бета'випромінювання проникає на глибину 1–2 см. Надійним захистом від бета'випромінювання є шар води в кілька (до 10) см. Потік бета'частинок з досить великою для природного розпаду енергією в 10 МеВ практично цілком поглинається шарами: повітря – 4 м; алюмінію – 2,16 см; заліза – 7,55 мм; свинцю – 5,18 мм.

Через малі розміри, масу і заряд бета'частинки мають набагато меншу іонізуючу здатність, ніж альфа'частинки, але природно, що за умови потрапляння усередину бета'активні ізотопи набагато небезпечніші, ніж при зовнішньому опроміненні.

Найбільш проникаючими видами випромінювання є нейтронне і гамма' випромінювання. Їхній пробіг у повітрі може сягати десятків і сотень метрів (також у залежності від енергії), але при меншій іонізуючій здатності.

У більшості ізотопів енергія гамма'квантів не перевищує 1–3 МеВ, хоча дуже рідко може сягати і великих величин – 6–7 МеВ. Як захист від n' і гамма'випромінювання застосовують товсті шари з бетону, свинцю, сталі й т.п., і мову ведуть уже про кратність ослаблення.

Так, для 10'кратного ослаблення гамма'випромінювання кобальту'60 потрібний захист зі свинцю товщиною близько 5 см, а для 100'кратного – 9,5 см; захист із бетону повинен бути відповідно близько 55 см, а товщина шару води – 115 см.

У будь'якому випадку потрібно пам'ятати, що найбільш раціональним "захистом" від будь'якого випромінювання є якомога більша відстань від джерела випромінювання (звісно, у розумних межах) і якомога менший час перебування в зоні підвищеної радіації.

як її виміряти і звідки вона береться?

Є спеціальні польові, або пошукові прилади, призначені для пошуку, виявлення джерел іонізуючого випромінювання, оцінки фону і т.п., здатні фіксувати гамма і бета' випромінювання й оцінювати його рівень (рентгенометри, радіометри і т.п.).

Існують індикаторні прилади, призначені тільки для одержання відповіді на питання, є чи немає випромінювання в даному місці, що часто працюють за принципом "більше

– менше".

Але, на жаль, випускається мало приладів, що відносяться до класу дозиметрів, тобто таких, що спеціально призначені для виміру дози або потужності дози.

Ще менше дозиметрів універсальних, за допомогою яких можна вимірювати різні види випромінювань – альфа', бета', гамма.

Основні вітчизняні дозиметри призначені для виміру потужності дози рентгенівського і гамма'випромінювання і можуть бути переносними або малогабаритними (кишеньковими). Тому виявлення з їхньою допомогою і замірювання потужності гамма'випромінювання зовсім не означає, що в цьому місці присутнє альфа і бета' випромінювання. І навпаки, відсутність рентгенівського і гамма'випромінювання зовсім не означає, що відсутні альфа' і бета'випромінювачі.

У будь'якому випадку, перш ніж використовувати якийсь прилад для виміру потужності або величини експозиційної дози, варто вивчити інструкцію і з'ясувати, для яких цілей він призначений. Можливо, виявиться, що для дозиметричних вимірів він не придатний. Завжди варто звертати увагу на те, в яких одиницях виміру проградуйовано прилад.

Крім зазначених приладів, існують також прилади (пристрої, касети, датчики і т.п.) для індивідуального дозиметричного контролю осіб, що безпосередньо працюють із джерелами іонізуючих випромінювань.

10 Радіація: що це таке, як її виміряти і звідки вона береться?