1.2. Явление радиоактивности. Виды радиоактивных

излучений.

Радиоактивность самопроизвольное превращение атомов одного элемента в атомы других элементов, сопровождающееся испусканием частиц и жесткого электромагнитного излучения (называемое радиоактивным). (Рис. 2)

Радиоактивные элементы испускают три вида излучений: альфа, бета и гамма. В 1899 Резерфорд идентифицировал альфа- и бета-излучения; спустя год П.Вийар открыл гамма-излучение.

Альфа-излучение - представляет собой ядро гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. Имеет статический электрический заряд равный +2, массовое число равно 4. Альфа-излучение обладает малой проникающей способностью (всего несколько сантиметров в воздухе и десятки микрон в биологической ткани). Поток альфа-частиц легко остановит даже лист бумаги. Символ - частиц -.

Бета-излучение является потоком заряженных частиц малой массы электронов или позитронов. Позитрон - элементарная частица, имеющая массу электрона, но имеющая положительным элементарным зарядом. Символы электрона - , позитрона -.

Гамма-излучение было идентифицировано как жесткое (т.е. имеющее очень высокую энергию и короткую длину волны) электромагнитное излучение.

Все радиоактивные превращения всегда сопровождаются испусканием того или иного вида излучения, причем один акт распада дает только одну частицу – либо , либо, в результате чего данное ядро становиться ядром другого элемента. Образовавшееся ядро так же может быть радиоактивным и распадаться по тому или иному типу. Процесс последовательных ядерных превращений всегда заканчивается образованием стабильных изотопов.

Радионуклиды, имеющие - тип распада, называются-активными, а- тип распада --активными.

- излучение является сопутствующим- и- распаду излучением. Само по себе- излучение не вызывает ядерных превращений, а является результатом удаления избыточной энергии образовавшегося ядра. При этом дочернее ядро просто переходит в более выгодное энергетическое состояние испуская один или несколько- квантов с различной энергией.

Схематически этот процесс можно представить следующим образом:

Ядро А, испуская частицу, превращается в ядроВ*, обладающее избытком энергии, а уже за тем происходит выделение- излучения, а ядро переходит в основное состояниеВ.

Радионуклиды, не дающие - излучения при своем распаде, называются чистыми- и- излучателями, например,,,и некоторые другие. Однако они встречаются очень редко.

2.1. Природный радиационный фон и искусственные

источники ионизирующих излучений.

Все существующие источники ионизирующих излучений разделяются на две группы: естественные или природные, возникшие независимо от деятельности человека, и искусственные, появление которых связано с производственной и научной деятельностью человека.

К естественным источникам излучения относится космические лучи и природные радиоактивные вещества, воздействию которых в той иди иной степени подвергается каждый житель нашей планеты.

К искусственным источникам относятся продукты добычи и переработки различных полезных ископаемых, отходы производства ядерного топлива, продукты ядерных испытаний, выбросов атомных реакторов, отработанное ядерное топливо, тепловые электростанции, работающие на каменном угле, приборы медицинской рентгенодиагностики и лучевой терапии, строительные материалы и удобрения, содержащие природные радионуклиды, экраны телевизоров и ряд других.

Человек подвергается облучению двумя способами. Если радиоактивные вещества находятся вне организма, то он подвергается внешнему облучению. В том случае, когда они попадают внутрь организма и там распадаются, то речь идет уже о внутреннем облучении.

Естественные источники излучений.

Космическое излучение

Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации.

Космические лучи представляют собой поток частиц чрезвычайно высокой энергии, попадающих на Землю из космического пространства и поверхности Солнца, которые рождается во время солнечных вспышек, (первичное космическое излучение). В состав космического излучения входят протоны, нейтроны, - частицы, а также атомные ядра различных химических элементов. Все они обладают достаточно большой энергией (до 10⁹ МэВ).

Космические лучи могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с ее атмосферой, порождая вторичное излучение, и приводят к образованию ряда газообразных радионуклидов, которые называются космогенными. Состав вторичного космического излучения очень многообразен и содержит все известные в настоящее время элементарные частицы и излучения.

К космогенным радионуклидам относятся: тритий (), углерод - 14 (), бериллий (⁷Ве, ¹⁰Ве), натрий – 22 (), фосфор (,), сера – 35 (), хлор (,), аргон - 41 (), которые постоянно образуются в стратосфере под действием космического излучения, а затем с атмосферными осадками выпадают на поверхность Земли.

Так, например, тритий и углерод -14 образуются под действием свободных нейтронов по следующим схемам:

,

.

Ha 1 см² поверхности Земли за каждые (5 – 10) с образуется 1 атом трития. В результате его реакции с кислородом воздуха образуется окись трития , выпадающая с осадками. Углерод - 14 также вступает в реакцию с кислородом воздуха и образует СО₂. Углекислый газ усваивается растениями, в результате чего поступает в организм человека и животных.

Тритий и углерод - 14 самопроизвольно превращаются в ядра стабильных элементов по следующим схемам:

(Т = 12,3 лет),

(Т = 5730 лет).

Суммарная радиоактивность атмосферного воздуха оценивается в пределах от (2^.10^-14 – 4,4^.10^-13) Ки/л и зависит от места расположения на планете, времени года, погодных условий, а также от состояния магнитного поля Земли.

Одни участки земной поверхности более подвержены его действию, чем другие. Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области, из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из которых в основном и состоят космические лучи). Существеннее, однако, то, что уровень облучения растет с высотой, поскольку при этом над нами остается все меньше воздуха, играющего роль защитного экрана. Еще более интенсивному, хотя и относительно непродолжительному облучению, подвергаются экипажи и пассажиры самолетов.