Безопасность жизнедеятельности / Дополнительные материалы / Ответы / Вопрос 16

16. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом.

Основными видами ионизи­рующих излучений являются -, -, -излучения и нейтроны.

-частицы представляют собой ядра атомов гелия ив своем составе имеют два нейтрона и два протона. Энергия от 4 до 10 МэВ, пробег в воз­духе 3—11 см, в биологической среде 30-130 мкм. Обладают высокой иони­зирующей способностью. Проходя через вещество -частицы взаимодейст­вуют с электронами и ионизируют атомы и молекулы. Проникающая спо­собность -частиц невелика, так как они задерживаются кожным покровом, листом бумаги и т. п. Опасность облучения наступает в тех случаях, когда -частицы поступают внутрь организма с воздухом, водой, пищей.

-частицы представляют собой поток электронов или протонов с энер­гией от 0,01 до 20 МэВ. Длина пробега этих частиц в воздухе достигает десятков метров, а в биологической среде до 1 см. Следовательно, прони­кающая способность у -частиц выше, чем у -частиц той же энергии. Взаимодействуя с веществом среды распространения, -частицы проходят вблизи ядер атомов. Под влиянием положительного заряда атомного ядра отрицательно заряженные -частицы тормозятся и теряют часть своей энергии, которая и излучается в виде рентгеновского излучения.

-кванты представляют собой поток корпускул лучистой энергии, не имеющих заряда, но обладающих значительной массой и энергией от 0,01 до 10 МэВ. Ионизирующая способность в тысячи раз меньше, чем у -частиц той же энергии, но -излучения обладают огромной проникающей способностью. Существует три вида взаимодействия -квантов с вещест­вом: фотоэлектрический эффект, когда -квант передает всю свою энергию электрону атома, что позволяет разорвать связь электрона с ядром. В ре­зультате появляется свободный электрон и положительно заряженный атом, т. е. происходит процесс ионизации вещества; комптоновское рассея­ние, когда -квант передает часть своей энергии электрону, изменяет свое направление и взаимодействует с электронами других атомов. В результате такого взаимодействия появляются свободные электроны и положительно заряженные атомы; образование электронно-позитронных пар, когда -квант, взаимодействуя с полем ядра, передает ему часть своей энергии и в результате образуется электронная пара— позитрон ⁺ и электрон -.

Итак, при взаимодействии -квантов с атомами вещества, т. е. с элек­тронами или полем ядра, происходит ионизация вещества.

Нейтроны представляют собой незаряженные частицы с высокой про­никающей способностью и взаимодействуют только с ядрами атомов. Су­ществует три вида взаимодействия нейтронов с ядрами атомов химических элементов:

упругое взаимодействие, при котором нейтрон сталкивается с ядром атома, передает ему часть своей энергии, изменяет свое направление движения и смещает ядро со своего места, что нарушает структуру кри­сталлических веществ— процесс необратимый;

неупругое взаимодейст­вие, при котором нейтрон проникает внутрь ядра, передает ему свою энер­гию и ядро само становится излучателем нового нейтрона с другой энерги­ей, -кванта и -частицы, которые взаимодействуют с другими атомами вещества; захватное взаимодействие, при котором с ядрами атомов взаимо­действуют медленные нейтроны. В этом случае ядро поглощает всю энер­гию нейтрона и излучает два новых нейтрона с другими энергиями, один -квант, один протон и одну -частицу.

Следовательно, при взаимодействии нейтронов с атомами вещества может изменяться структура кристаллических веществ и происходить ио­низация вещества.