60. Естественные и искусственные источники излучения

Естественные источники излучения, производящие этот фон, разделяют на две категории: внешнего и внутреннего облучения. К внешним относятся космические излучения, солнечная радиация, излучения от горных пород земной коры и воздуха. Облучают нас даже собственные стены, то есть стройматериалы, из которых изготовлены здания и сооружения.

Внутреннее облучение человека обусловлено теми естественными радиоактивными веществами, которые попадают внутрь организма с воздухом, водой, продуктами питания. Это радиоактивные газы, которые поступают из глубины земных недр (радон, торон и др.), а также радиоактивный калий, уран, торий, рубидий, радий, которые входят в состав пищевых продуктов, растений и воды.

Космическое излучение состоит из галактического и солнечного, колебания которого связаны с солнечными вспышками. Интенсивность космического излучения зависит от высоты над уровнем моря, географической широты и солнечной активности.

Земными источниками излучений являются более 60 естественных радионуклидов, в том числе 32 радионуклида уранорадиевого и ториевого семейств, около 11 долгоживущих радионуклидов, но не входящих в эти семейства (калий-40, рубидий-87 и др.), имеющие периоды полураспада (Т 1/2) от 107 до 1015 лет, а также космогенные радионуклиды.

Технологически измененный Р. ф. формируется за счет природных источников ионизирующего излучения, например излучения рассеянных в окружающей среде естественных радионуклидов, извлеченных из недр Земли вместе с полезными ископаемыми или содержащихся в строительных материалах.

Искусственный Р. ф. — глобальное загрязнение окружающей среды образующимися при расщеплении ядер урана и плутония искусственными радионуклидами; возник после начала испытали ядерного оружия, а также частично за счет сброса атомными электростанциями благородных газов, углерода и трития. Искусственный Р. ф. в масштабах земного шара в среднем оставляет 1—3% естественного радиационного фона.

Биологическое действие ионизирующих излучений - изменения, вызываемые в жизнедеятельности и структуре живых организмов при воздействии коротковолновых электромагнитных волн (рентгеновского излучения и гамма-излучения) или потоков заряженных частиц (альфа-частиц, бета-излучения, Протонов) и Нейтронов.

Живая клетка — это сложный механизм, не способный продолжать нормальную деятельность даже при малых повреждениях отдельных его участков. Между тем даже слабые излучения способны нанести клеткам существенные повреждения и вызвать опасные заболевания (лучевая болезнь). При большой интенсивности излучения живые организмы погибают. Опасность излучений усугубляется тем„ что они не вызывают никаких болевых ощущений даже при смертельных дозах.

Радиочувствительность — восприимчивость клеток, тканей, органов или организмов к воздействию ионизирующего излучения (для молекул используют термин радиопоражаемость). Мерой радиочувствительности служит доза излучения, вызывающая определённый уровень гибели облучаемых объектов.

Отдалённые последствия облучения - проявляющиеся через длительное время (несколько месяцев или лет) после одноразового или в результате хронического облучения. Включают в себя: изменения в половой системе; склеротические процессы; лучевую катаракту; иммунные болезни; радиоканцерогенез; сокращение продолжительности жизни; генетические и тератогенные эффекты.

Искусственной радиоактивностью называется радио­активность изотопов (VI.4.1.2°), полученных в результате ядерных реакций (VI.4.8.Г). Искусственная радиоактив­ность связана с нарушением условия устойчивости (стабиль­ности) атомного ядра (VI.4.3.5°).

2°. Легкие ядра (Л<50), в которых искусственно соз­дано избыточное число нейтронов по сравнению с числом протонов, т. е. нарушено условие VI.4.3.5°, являются радноактивными. Обозначение указывает на то, что речь идет об испускании такими ядрами электронов. Типичным примером является превращение стабильного изотопа нат­рия u-Na под действием нейтронов в радиоактивный изотопnNa. Этот изотоп является ^.-радиоактивным и превра­щается в стабильный изотоп магния f|Mg:

!?Na-4!Mg + _»e + $v_e + Y.

Процесс происходит с выбросом электрона (_?е), антинейт­рино (jjv_e) (VI.4.7.6°) и у-кванта.

3°. Устойчивость стабильного ядра нарушается при вве­дении в него избыточных протонов. При этом возрастает энергия ядра, нарушается условие устойчивости ядра VI.4.3.5° и появляется искусственная радиоактивность. Так называется искусственная радиоактивность, связанная с выбросом из ядра позитрона (+?е). Позитрон имеет одина­ковую с электроном массу покоя, спин, равный %12 и поло­жительный элементарный заряд (111.1.1.3°).

Р₊-радиоактивный распад происходит в ядре при пре­вращении избыточного протона в нейтрон по схеме

iP-4-in + ₊!e + 8v,-

Реакция этого типа сопровождается выбрасыванием нейт­рино $v_e — незаряженной частицы с массой покоя, равной нулю. Необходимость существования такой частицы дик­туется теми же соображениями, которые определяют ос­новы теории -естественного радиоактивного распада (VI.4.7.3°—6°). р₊-радиоактивность энергетически оказы­вается возможной, хотя m_v<.m_B. Необходимую для реак­ции энергию протон 1р получает при взаимодействии с дру­гими нуклонами ядра.

Примеры искусственной р₊-радиоактивности: превра­щение алюминия ||А1 в радиоактивный фосфор (радиофос­фор) i°P:

Г.А1 + JHe ЦР + Jn, ЦР — f₄Si + ₊₁°е + gv_e;

образование радиоазота ^X,N из устойчивого изотопа бора 'SB:

^JfiB + |Не - »N + Jn, »N -* »JC + ₊Se + °v_e.