2.1 Виды ионизирующих излучений.

Эффективность защиты от ионизирующего излучения в значительной степени зависит от знания его видов и свойств. Излучения разных видов оказывают неодинаковое воздействие на организм, что объясняется разной их ионизирующей способностью (ионизация - превращение атомов и молекул в положительно и отрицательно заряженные частицы-ионы).

Гамма-излучение - это электромагнитное излучение с малой длиной волны, по своей природе и свойствам не отличается от рентгеновских лучей, γ-излучение обладает сравнительно небольшой ионизирующей, но большой проникающей способностью, может пройти через человеческое тело, что представляет большую опасность для человека. Пробег в воздухе может достигать до 1,5 км. В качестве защиты от γ-излучения эффективно используются свинец, бетон или иные материалы с высоким удельным весом.

Бета-излучение - это поток электронов и позитронов, β-частицы обладают элементарным отрицательным зарядом. Они возникают в ядрах атомов при радио­активном распаде и тотчас же излучаются оттуда. β-частицы могут проходить сквозь ткани организма на 1-2 см, пробег в воздухе до 1 метра. Для защиты от β-излучения, как правило, достаточно листа алюминия толщиной несколько миллиметров. При внешнем облучении β-частицами тела человека на открытых поверхностях кожи могут образовываться радиационные ожоги различной тяжести.

В случае поступления источников β-излучения в организм с пищей, водой и воздухом происходит внутреннее облучение организма, способное привести к тяжелому лучевому поражению.

Альфа-излучение - это поток тяжелых положительно заряженных частиц. При облучении человека α -частицы проникают лишь на глубину поверхностного слоя кожи, защититься от них можно листом обычной бумаги. Таким образом, в случае внешнего облучения защититься от неблагоприятного действия α -частиц достаточно просто и они, казалось бы, не представляют серьезной угрозы здоровью людей. Положение коренным образом меняется в случае поступления источников α -излучения в организм человека с пищей, водой или воздухом. В этом случае они будут чрезвычайно опасными облучателями организма изнутри.

Нейтроны - нейтральные, не несущие электрического заряда частицы - при оценке радиационной аварийной обстановки могут играть существенную роль. Нейтроны обладают высокой проникающей способностью. Отличительной особенностью нейтронного излучения является способность превращать атомы стабильных элементов в их радиоактивные изотопы, что резко повышает опасность нейтронного облучения. От нейтронного излучения хорошо защищают водородсодержащие материалы.

Вполне естественно, что все защитные мероприятия от воздействия ионизирующих излучений основаны на знании свойств каждого вида излучения, характеристики их проникающей способности, особенностей эффектов ионизации.

2.2 Единицы измерения ионизирующих излучений.

В природе существует некоторое количество химических элементов, ядра атомов которых самопроизвольно превращаются в ядра других элементов. Эти превращения сопровождаются излучением, которое назвали ионизирующим излучением, а само явление распада ядер - радиоактивностью.

Различают стабильные (устойчивые) и радиоактивные изотопы. Первые, без внешнего воздействия, не претерпевают никаких превращений. Вторые все время превращаются в другие радиоактивные изотопы или стабильные элементы.

Число ядерных превращений (распадов) в единицу времени называют активностью. За единицу активности радиоактивного вещества в Международной системе единиц (система СИ) принят беккерель (Бк). Один беккерель соответствует одному распаду в секунду для любого радиоактивного вещества. На практике часто используется внесистемная единица активности - кюри (Ки). Один кюри - такое количество вещества, в котором за одну секунду происходит 37 миллиардов актов распада.

Для оценки радиационной обстановки на местности, в рабочем или жилом помещениях, обусловленной воздействием рентгеновского или гамма-излучения, используют экспозиционную дозу облучения. В СИ единица экспозиционной дозы - кулон на килограмм (Кл/кг). Однако на практике чаще используют внесистемную единицу - рентген (Р).

Мерой поражающего действия ионизирующих излучений является доза этих излучений.

Поглощенная доза - количество энергии ионизирующих излучений, поглощенное веществом, в пересчете на единицу массы. Поглощенная доза в системе СИ измеряется в греях (Гр). Внесистемная единица - рад. Поглощенной дозе 1 рад соответствует экспозиционная доза, примерно равная 1 Р, т. е. 1рад примерно = 1 Р.

При переходе от внесистемных единиц к системным исходят из следующих соотношений: 100 рад = 1 Гр.

Для количественного учета неблагоприятного воздействия различных видов излучения используется понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза (Дэкв.) определяется путем умножения поглощенной дозы (Дпог.) на коэффициент качества излучения, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма. Для рентгеновского, гамма- и бета-излучения коэффициент качества равен 1, а для альфа-излучения - 20. В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв), внесистемная единица - бэр (биологический эквивалент рада).

Для оценки степени опасности пребывания на загрязненной радиоактивными веществами территории необходимо знать мощность дозы излучения на том или ином ее участке. Под мощностью дозы понимают величину дозы, отнесенную к единице времени. Единицы мощности дозы грей в секунду (Гр/сек) и внесистемная - рад в час (рад/час).

1 рад/час =2,77 10^-6 Гр/сек.

Степень загрязнения радиоактивными веществами местности (почвы) и различных объектов внешней среды оценивается активностью в Бк или Ки.

Мощность дозы естественного радиоактивного фона на территории РБ составляет 0,01-0,02 мР/ч (10-20 мкР/ч).

3. Методы обнаружения и измерения ионизирующих излучений.

Для обнаружения и измерения ионизирующих излучений – и дозиметрического контроля используются приборы, в которых ионизирующие излучения обнаруживаются по тем эффектам, которые проявляются при их взаимодействии с веществами.

Различают следующие методы обнаружения:

• физические методы: ионизационный, сцинтилляционный, люминесцентный, использование полупроводников.

• химические методы: фотографический, использование химических систем.

• биологические методы: выживаемость живых организмов, изменение химизма тканей, изменение морфологии тканей.

Ионизационный метод – в основе метода лежит явление ионизации газа в камере при воздействии ионизирующего излучения с веществом. Для измерения используется явление электропроводности ионизированного газа. Метод используется в приборах для измерения плотности потоков частиц (пропорциональные счетчики, счетчики Гейгера-Мюллера), для измерения мощности дозы (ДП-5В) и дозы излучения (ионизационные камеры).

Сцинтилляционный метод – основан на регистрации вспышек света, возникающих при взаимодействии излучения с некоторыми веществами (антраценом, стильбеном, сернистым цинком и др.) Метод используется в приборах предназначенных для измерения плотности потоков фотонов и частиц.

Люминесцентный метод – основан на том, что под действием ионизирующих излучений в некоторых твердотелых изоляторах (кристаллах, стеклах) носители электрических зарядов (электроны, и «дырки») изменяют свое положение. Это может отражаться в изменении оптических свойств (цвет, оптическая плотность), в появлении способности к люминесцентному возбуждению при воздействии видимого и ультрафиолетового света – радиофотолюминесценции. Интенсивность люминесценции пропорциональна дозе излучения. Метод применяется для измерения дозы излучения (ИД-11)

Метод, использующий возникновение под действием ионизирующих излучений тока в диэлектриках или изменение проводимости полупроводников.

Фотографический метод – является одной из разновидностей химических методов. В основе лежит фотохимическое действие излучений (восстановление атомов металлического серебра из галоидной соли). Плотность почернения фотопленки после проявления, зависит от дозы излучения.

Химические методы – основаны на измерении выхода радиационно-химических реакций, возникающих под действием ионизирующих излучений. Так, при воздействии излучений на воду происходит ее радиолиз с образованием радикалов Н и ОН. Продукты радиолиза могут взаимодействовать с растворенными в ней веществами и вызывать окислительно-восстановительные реакции. Эти реакции положены в основу ферросульфатных и нитратных измерителей дозы. Выход продуктов реакции, связанный прямой пропорциональностью с дозой излучения, оценивается по изменению цвета индикатора (например, реактива Грисса для нитратного метода). В химических методах дозиметрии в настоящее время шире применяются органические вещества, изменяющие цвет пленки. Химические методы используются, как правило, для измерения мощности дозы.

Биологические методы используются в специализированных лабораториях и учреждениях.