Лекция № 15. Основы радиационной гигиены
Все излучения делятся на ионизирующие и неионизирующие. Понятно, что вторые, в отличие от первых при взаимодействии со средой не вызывают ионизации атомов. К числу неионизирующих излучений принадлежит: тепловое/инфракрасное, резонансное (МРТ), ультразвуковые волны. Все ионизирующие излучения делятся на квантовые (состоящие из фотонов) -тормозное, в частности рентгеновское и гамма-излучение и корпускулярные -пучки электронов, протонов, нейтронов, мезонов.
Естественные и искусственные источники ионизирующих излучений. Естественные: космическое излучение (протоны, нейтроны, атомные ядра), благодаря наличию атмосферы интенсивность космического излучения на земле мала: излучение радиоактивными элементами, распределенными в земной породе, воде, воздухе, живых организмах. Естественные источники определяют радиоактивность ОС — естественный/природный радиационный фон. Естественные источники дают 125мбэр в год. Искусственные источники — технические устройства, созданные человеком. В радиологии это рентгеновские трубки, радиоактивные нуклиды, ускорители заряженных частиц. 1934 г. Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность:
Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, называющихся нуклонами. Масса покоя свободного нуклона близка к 1 а.е.м. Протон имеет положительный заряд, число их в ядре - Z, равное атомному номеру элемента. А - число нуклонов, определяется массовым числом (это целое число, ближайшее к атомной массе элемента, выраженной в а.е.м.).
N=A-Z Да
Большинство химических элементов имеют изотопы, то есть ядра изотопов имеют один атомный номер, но различаются по атомной массе (содержат одно число протонов и различное число нейтронов Нуклоны связаны ядерными силами, сейчас признана мезонная теория ядерных сил - нуклоны взаимодействуют между собой путем обмена элементарными частицами — мезонами. Свойства ядерных сил:
1) Короткодействующие (R= 10~ь)
2) Сильнодействующие (сильнее всех известных сил)
3) Действуют независимо от электронного заряда частиц (зарядовая независимость) ;
4) Свойство насыщения (каждый нуклон взаимодействует с ограниченным числом окружающих его нуклонов).
Наиболее прочны легкие ядра. Чем больше нуклонов в ядре, тем слабее устойчивость ядра, вследствие чего и происходит радиоактивный распад. Радиоактивность - свойство ядер определенных элементов самопроизвольно превращаться в ядра других элементов, с испусканием определенного вида излучения, называемого радиоактивным.
Радионуклиды — это нуклиды (атомы, содержащие протоны и нейтроны), способные к активному распаду.
Закон радиоактивного распада:за равные промежутки времени распадается одинаковая доля наличных ядер данного элемента. Исходя из этого, следует, что для каждою радиоактивного изогона распад в единицу времени величина постоянная.
N = N« * е-™"6""*1 N - общее число ядер no - начальное число ядер t - время распада Лямбда - коэффициент распада, постоянная, зависит от природы элемента.
Период полураспадаг.ремя, в течение которого распадается половина исходных ядер. В зависимости от периода полураспада все радиоактивные изотопы делятся на короткоживущие - секунды, часы, дни; долгоживущие - от нескольких месяцев до миллиардов лет.
Т = 0,693/лямбда
Известны виды ионизирующего излучения альфа, бета, гамма; излучение: спонтанное деление; протонное и двупротонное излучение, нейтронное. Все они обладают следующими свойствами:
1) Фотохимическое действие
2) Ионизация газов и веществ
3) Вызывают свечение ряда твердых тел
4) Сопровождаются выделением энергии
Удельная ионизация- пары ионов, образующихся на одном сантиметре пробега частицы в воздухе.
Спектр радиоактивного излучения- распределение испускаемых частиц по энергиям
Альфа-излучение- положительно заряженные ядра атомов гелия, обладает высокой ионизирующей способностью и низкой проникающей. Проникают на глубину несколько микрон. 88Ra226 = 86Rn222 + 2He4
Бета-излучениеэлектроны или позитроны, ионизирующая способность ниже, чем у альфа-излучения, а проникающая выше -- до нескольких миллиметров.
Бета-излучение - внутриядерное взаимное превращение нейтронов и протонов. Выделяют следующие виды:
1 ) Электронный распад
2) Бета" распад
| 3 |
| 3) Позитронный |
v (on1 - ,р'+ .,е° + v)
4) Электронный захват
jBe7 + .|e(1 = 3Li7 + v
Гамма-излучение- ядро, которое образуется в результате альфа и бета распада находится в возбужденном состоянии и сопровождается гамма-излучением,которое излучается единым переходом или ступенчато. Это электромагнитное излучение, которое возникает при изменении энергетического состояния атомного ядра. Проникающая способность высока.