Ionizáló sugárzás- minden olyan sugárzás, amely a közeg ionizációját okozza , azok. az elektromos áram áramlása ebben a környezetben, beleértve az emberi testet is, ami gyakran sejtpusztuláshoz, a vér összetételének megváltozásához, égési sérülésekhez és más súlyos következményekhez vezet.

Az ionizáló sugárzás forrásai

Az ionizáló sugárzás forrásai a radioaktív elemek és izotópjaik, az atomreaktorok, a töltött részecskegyorsítók stb. A röntgensugárzás forrásai a röntgenberendezések és a nagyfeszültségű egyenáramú források. Itt kell megjegyezni, hogy normál működés közben a sugárzás veszélye jelentéktelen. Vészhelyzet esetén fordul elő, és hosszú ideig megnyilvánulhat a terület radioaktív szennyeződése esetén.

A lakosság jelentős részét természetes sugárforrások érik: az űrből és a földkéregben található radioaktív anyagokból. A csoport legjelentősebb a radon radioaktív gáz, amely szinte minden talajban előfordul, és folyamatosan a felszínre kerül, és ami a legfontosabb, behatol az ipari és lakóhelyiségekbe. Alig mutatkozik meg, mivel szagtalan és színtelen, ami megnehezíti az észlelést.

Az ionizáló sugárzást két típusra osztják: elektromágneses (gammasugárzás és röntgen) és korpuszkuláris, azaz a- és béta-részecskék, neutronok stb.

Az ionizáló sugárzás fajtái

Az ionizáló sugárzást sugárzásnak nevezzük, amelynek a környezettel való kölcsönhatása különböző előjelű ionok képződéséhez vezet. E sugárzások forrásait széles körben használják az atomenergiában, a technológiában, a kémiában, az orvostudományban, a mezőgazdaságban stb. A radioaktív anyagokkal és ionizáló sugárzás forrásaival végzett munka potenciális veszélyt jelent a használatukban részt vevő emberek egészségére és életére.

Az ionizáló sugárzásnak két típusa van:

1) korpuszkuláris (α- és β-sugárzás, neutronsugárzás);

2) elektromágneses (γ-sugárzás és röntgensugarak).

Alfa sugárzás egy anyag által radioaktív bomlás vagy magreakciók során kibocsátott hélium atommagok árama. Az α-részecskék jelentős tömege korlátozza sebességüket és növeli az anyagban bekövetkező ütközések számát, ezért az α-részecskék nagy ionizáló képességgel és alacsony áthatoló képességgel rendelkeznek. Az α-részecskék tartománya a levegőben eléri a 8÷9 cm-t, az élő szövetekben pedig több tíz mikrométert. Ez a sugárzás addig nem veszélyes, amíg a radioaktív anyagokat kibocsátják a- a részecskék nem jutnak be a szervezetbe seben, étellel vagy belélegzett levegővel; akkor rendkívül veszélyessé válnak.

Béta sugárzás az atommagok radioaktív bomlásából származó elektronok vagy pozitronok áramlása. Az α-részecskékkel összehasonlítva a β-részecskék lényegesen kisebb tömeggel és kisebb töltéssel rendelkeznek, így a β-részecskéknek nagyobb a behatolási erejük, mint az α-részecskéknek, és kisebb az ionizálóképességük. A β-részecskék tartománya a levegőben 18 m, élő szövetben - 2,5 cm.

Neutronsugárzás töltés nélküli nukleáris részecskék árama, amely bizonyos nukleáris reakciók során, különösen az urán- és plutóniummagok hasadása során bocsát ki az atommagokból. Attól függően, hogy milyen energiák vannak lassú neutronok(1 kEV-nél kisebb energiával), köztes energiájú neutronok(1-től 500 kEV-ig) és gyors neutronok(500 keV-tól 20 MeV-ig). A neutronok és a közegben lévő atommagok rugalmatlan kölcsönhatása során másodlagos sugárzás jelenik meg, amely töltött részecskékből és γ-kvantumokból is áll. A neutronok áthatoló képessége az energiájuktól függ, de lényegesen nagyobb, mint az α-részecskéké vagy a β-részecskéké. Gyors neutronok esetén az út hossza levegőben legfeljebb 120 m, biológiai szövetben pedig 10 cm.

Gamma sugárzás nukleáris átalakulások vagy részecskekölcsönhatások során kibocsátott elektromágneses sugárzás (10 20 ÷10 22 Hz). A gamma-sugárzás alacsony ionizáló hatású, de nagy áthatolóerővel rendelkezik, és fénysebességgel terjed. Szabadon áthalad az emberi testen és más anyagokon. Ezt a sugárzást csak vastag ólom- vagy betonlap blokkolja.

Röntgensugárzás az elektromágneses sugárzást is képviseli, amely akkor következik be, amikor az anyagban lévő gyors elektronok lelassulnak (10 17 ÷10 20 Hz).

Nuklidok és radionuklidok fogalma

A kémiai elemek valamennyi izotópjának magja „nuklidok” csoportot alkot. A legtöbb nuklid instabil, pl. folyamatosan más nuklidokká alakulnak. Például egy urán-238 atom időnként két protont és két neutront (a részecskéket) bocsát ki. Az urán tórium-234-vé alakul, de a tórium is instabil. Végül ez az átalakulási lánc egy stabil ólomnukliddal végződik.

Egy instabil nuklid spontán bomlását radioaktív bomlásnak nevezzük, magát az ilyen nuklidot pedig radionuklidnak.

Minden bomláskor energia szabadul fel, amely sugárzás formájában továbbadódik. Ezért azt mondhatjuk, hogy a két protonból és két neutronból álló részecske mag általi emissziója bizonyos mértékig a-sugárzás, az elektron emissziója β-sugárzás, és bizonyos esetekben g-sugárzás. bekövetkezik.

A radionuklidok képződése és szétszóródása a levegő, a talaj és a víz radioaktív szennyeződését okozza, ami tartalmuk folyamatos ellenőrzését és semlegesítési intézkedések meghozatalát igényli.

Az ionizáló sugárzás a sugárzó energia egy speciális fajtája, amely a besugárzott közegben gerjeszti az ionizációs folyamatot. Az ionizáló sugárzás forrásai röntgencsövek, nagy feszültségű nagyfeszültségű és gyorsítóberendezések, de főleg radioaktív anyagok - természetes (urán, tórium, rádium) és mesterséges (izotópok).

A radioaktivitás az atommagok spontán bomlásának folyamata, amelynek eredményeként sugárzás keletkezik - elektromágneses és korpuszkuláris.

Az ionizáló sugárzás forrásaival kapcsolatos főbb munkatípusok: fémek és termékek gammahiba-detektálása, röntgengépeken végzett munka egészségügyi intézményekben és műszaki laboratóriumokban, izotópok alkalmazása a gyártási folyamatok szabályozására, ipari és tudományos magas- nagyfeszültségű és gyorsító berendezések, atomreaktorok használata, radioaktív anyagok és sugárzás alkalmazása egészségügyi intézményekben diagnosztikai és terápiás célokra, radioaktív ércek bányászata.

Radioaktív anyagokkal végzett munka során a külső besugárzás mellett a tüdőn (radioaktív por vagy gázok belélegzése) és a gyomor-bél traktuson keresztül radioaktív elemek is bejuthatnak a szervezetbe. Egyes anyagok behatolhatnak a bőrbe.

A szervezetben visszamaradt radioaktív anyagokat a vér a különböző szövetekbe és szervekbe juttatja, ez utóbbiakban belső sugárzás forrásává válik. A radioaktív anyagok szervezetből való eltávolításának sebessége változó; A jól oldódó anyagok gyorsabban szabadulnak fel. A hosszú élettartamú izotópok különösen veszélyesek, mivel a szervezetbe jutva ionizáló sugárzás forrásai lehetnek az áldozat egész életében.

A sugárzás típusai

Amikor a radioaktív anyagok magjai bomlanak, 4 típusú sugárzást bocsátanak ki: a-, b-, y-sugarakat és neutronokat.

Az a-sugarak nagy tömegű pozitív töltésű részecskék (hélium atommagok) áramlása. Az α-részecskékkel történő külső besugárzás csekély veszélyt jelent, mivel ezek sekélyen hatolnak be a szövetekbe, és a bőrhám stratum corneumában szívódnak fel. Az a-kibocsátók szervezetbe jutása nagy veszélyt jelent, mivel a sejteket közvetlenül nagy teljesítményű energiával sugározzák be.

A B-sugarak negatív töltésű részecskék (elektronok) áramlása. A B-sugarak áthatoló ereje nagyobb, mint az A-sugarak; hatótávolságuk levegőben az energiától függően egy centimétertől 10-15 m-ig terjed, vízben, szövetekben - millimétertől 1 cm-ig.

Az Y-sugárzás nagyfrekvenciás elektromágneses sugárzás. Tulajdonságaik hasonlóak a röntgensugárzáséhoz, de hullámhosszuk rövidebb.

Az y-sugarak energiája széles skálán mozog. Az energiától függően az y-sugarakat hagyományosan lágyra (0,1-0,2 MeV), közepesen keményre (0,2-1 MeV), keményre (1-10 MeV) és szuperkeményre (10 MeV felett) osztják.

Ez a fajta sugárzás a legáthatóbb és a legveszélyesebb, ha külső sugárzásnak van kitéve.

A neutronok olyan részecskék, amelyeknek nincs töltésük. Nagy áthatoló erejük van. A neutronbesugárzás hatására a szöveteket alkotó elemek (például foszfor stb.) radioaktívvá válhatnak.

Biológiai hatás

Az ionizáló sugárzás összetett funkcionális és morfológiai változásokat okoz a szövetekben és szervekben. Hatása alatt a szöveteket, szerveket alkotó vízmolekulák szabad atomok és gyökök képződésével bomlanak fel, amelyek nagy oxidációs képességgel rendelkeznek. A víz radiolízis termékei a fehérjeszerkezetek aktív szulfhidril-csoportjaira (SH) hatnak, és inaktívakká - biszulfidokká - alakítják át. Emiatt a szintetikus folyamatokért felelős különböző enzimrendszerek működése megzavarodik, utóbbiak elnyomódnak és torzulnak. Az ionizáló sugárzás közvetlenül a fehérje- és lipidmolekulákra is hat, denaturáló hatású. Az ionizáló sugárzás helyi (égési sérüléseket) és általános (sugárbetegség) károsodást okozhat a szervezetben.

Legnagyobb megengedhető dózis

A teljes testre kiható maximális sugárzási dózis (MAD) (ha közvetlenül ionizáló sugárforrással dolgozunk) 0,05 J/kg (5 rem) egy évre. Egyes esetekben egy negyedéven belül legfeljebb 0,03 J/kg, azaz 3 rem dózist kaphat (a teljes sugárdózis egész éven át 0,05 J/kg, azaz 5 rem értéken tartása mellett). Ez a dózisemelés nem megengedett 30 év alatti nők számára (náluk a negyedév során a maximális sugárdózis 0,013 J/kg, azaz 1,3 rem).

Ionizáló sugárzás (IR) - elemi részecskék (elektronok, pozitronok, protonok, neutronok) és elektromágneses energiakvantumok áramlásai, amelyeknek az anyagon való áthaladása ionizációhoz (ellentétes poláris ionok képződéséhez) és atomjainak, molekuláinak gerjesztéséhez vezet. Ionizáció - semleges atomok vagy molekulák átalakulása elektromosan töltött részecskévé - ionokká. A bII kozmikus sugárzás formájában éri el a Földet, az atommagok radioaktív bomlása következtében keletkezik (απ β-részecskék, γ- és röntgensugárzás), mesterségesen, a töltött részecskék gyorsítóinál jönnek létre. Gyakorlatilag érdekesek az IR leggyakoribb típusai - az a- és β-részecskék fluxusai, a γ-sugárzás, a röntgensugarak és a neutronfluxusok.

Alfa sugárzás(a) – pozitív töltésű részecskék áramlása – héliummagok. Jelenleg több mint 120 mesterséges és természetes alfa radioaktív atommag ismeretes, amelyek egy alfa-részecske kibocsátásakor 2 protont és 2 neutront veszítenek. A részecskék sebessége a bomlás során 20 ezer km/s. Ugyanakkor az α-részecskék a legkisebb áthatoló képességgel rendelkeznek, úthosszuk (a forrástól az abszorpcióig terjedő távolság) a testben 0,05 mm, levegőben - 8-10 cm. Még egy papírlapon sem tudnak áthaladni , de az egységenkénti ionizációs sűrűség A hatótávolság igen nagy (1 cm-rel akár több tízezer párig), így ezek a részecskék rendelkeznek a legnagyobb ionizáló képességgel és veszélyesek a szervezeten belül.

Béta sugárzás(β) – negatív töltésű részecskék áramlása. Jelenleg körülbelül 900 béta-radioaktív izotóp ismeretes. A β-részecskék tömege több tízezerszer kisebb, mint az α-részecskéké, de áthatoló erejük nagyobb. Sebességük 200-300 ezer km/s. Az áramlás úthossza a forrásból levegőben 1800 cm, emberi szövetben – 2,5 cm A β-részecskéket szilárd anyagok (3,5 mm-es alumíniumlemez, szerves üveg) teljes mértékben visszatartják; ionizáló képességük 1000-szer kisebb, mint az α részecskéké.

Gamma sugárzás(γ) – 1 · 10 -7 m és 1 · 10 -14 m közötti hullámhosszú elektromágneses sugárzás; akkor bocsát ki, amikor az anyagban lévő gyors elektronok lelassulnak. A legtöbb radioaktív anyag bomlása során fordul elő, és nagy áthatoló ereje van; fénysebességgel halad. Elektromos és mágneses mezőben a γ-sugarak nem térnek el. Ennek a sugárzásnak kisebb az ionizáló képessége, mint az a- és béta-sugárzásnak, mivel az egységnyi hosszúságra eső ionizációs sűrűség nagyon kicsi.

Röntgensugárzás speciális röntgencsövekben, elektrongyorsítókban, az anyagban lévő gyors elektronok lassulása során és az elektronok átmenete során az atom külső elektronhéjairól a belső elektronhéjakra, amikor ionok keletkeznek. A röntgensugárzásnak a γ-sugárzáshoz hasonlóan alacsony az ionizáló képessége, de nagy a behatolási mélysége.

Neutronok - az atommag elemi részecskéi, tömegük 4-szer kisebb, mint az α-részecskék tömege. Élettartamuk körülbelül 16 perc. A neutronoknak nincs elektromos töltésük. A lassú neutronok úthossza levegőben körülbelül 15 m, biológiai környezetben - 3 cm; gyors neutronoknál - 120 m, illetve 10 cm Ez utóbbiak nagy áthatoló képességgel rendelkeznek és a legnagyobb veszélyt jelentik.

Az ionizáló sugárzásnak két típusa van:

Korpuszkuláris, nullától eltérő nyugalmi tömegű részecskékből áll (α-, β– és neutronsugárzás);

Elektromágneses (γ- és röntgensugárzás) - nagyon rövid hullámhosszú.

Az ionizáló sugárzás bármely anyagra és élő szervezetre gyakorolt ​​hatásának felmérésére speciális mennyiségeket használnak - sugárdózisok. Az ionizáló sugárzás és a környezet kölcsönhatásának fő jellemzője az ionizáló hatás. A sugárdozimetria fejlődésének kezdeti időszakában leggyakrabban a levegőben terjedő röntgensugárzással kellett foglalkozni. Ezért a röntgencsövekben vagy eszközökben lévő levegő ionizációs fokát használták a sugárzási tér mennyiségi mérésére. A száraz levegő normál légköri nyomáson történő ionizációs mértékén alapuló mennyiségi mérést, amelyet meglehetősen könnyű mérni, expozíciós dózisnak nevezünk.

Besugárzási dózis meghatározza a röntgen- és γ-sugarak ionizáló képességét, és kifejezi a töltött részecskék kinetikai energiájává alakított sugárzási energiát egységnyi légköri levegő tömegére vetítve. Az expozíciós dózis az elemi légtérfogatban lévő összes azonos előjelű ion teljes töltésének és az ebben a térfogatban lévő levegő tömegének az aránya. Az expozíciós dózis SI egysége a coulomb osztva kilogrammal (C/kg). A nem szisztémás egység a röntgen (R). 1 C/kg = 3880 R. Az ismert ionizáló sugárzás típusok körének és alkalmazási területeinek bővítésekor kiderült, hogy az ionizáló sugárzás anyagra gyakorolt ​​hatásának mértéke a komplexitás és a sokféleség miatt nem könnyen meghatározható. az ebben az esetben lezajló folyamatokról. Ezek közül a legfontosabb, amely a besugárzott anyagban fizikai-kémiai változásokat idéz elő, és bizonyos sugárzási hatáshoz vezet, az ionizáló sugárzás energiájának az anyag általi elnyelése. Ennek eredményeként felmerült az elnyelt dózis fogalma.

Elnyelt dózis megmutatja, hogy mennyi sugárzási energia nyelődik el egy egységnyi besugárzott anyag tömegére, és az ionizáló sugárzás elnyelt energiájának az anyag tömegéhez viszonyított aránya határozza meg. Az elnyelt dózis mértékegysége az SI rendszerben a szürke (Gy). 1 Gy az a dózis, amelynél 1 J ionizáló sugárzás energiája jut át ​​1 kg tömegre Az elnyelt dózis rendszeren kívüli egysége a rad. 1 Gy = 100 rad. Az élő szövetek besugárzásának egyedi következményeinek vizsgálata kimutatta, hogy azonos elnyelt dózisok mellett a különböző típusú sugárzások eltérő biológiai hatást fejtenek ki a szervezetben. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy egy nehezebb részecske (például egy proton) több iont termel egységnyi úton a szövetben, mint egy könnyebb részecske (például egy elektron). Azonos elnyelt dózis esetén minél nagyobb a radiobiológiai romboló hatás, annál sűrűbb a sugárzás által keltett ionizáció. Ennek a hatásnak a figyelembevétele érdekében bevezették az egyenértékű dózis fogalmát.

Egyenértékű adagúgy számítják ki, hogy az elnyelt dózis értékét megszorozzák egy speciális együtthatóval - a relatív biológiai hatékonyság együtthatójával (RBE) vagy minőségi együtthatóval. A különböző típusú sugárzások együtthatóit a táblázat tartalmazza. 7.

7. táblázat

Relatív biológiai hatékonysági együttható különféle típusú sugárzásokra

A dózisegyenérték SI egysége a sievert (Sv). Az 1 Sv értéke megegyezik az 1 kg biológiai szövetben elnyelt bármilyen típusú sugárzás egyenértékű dózisával, amely ugyanazt a biológiai hatást hozza létre, mint az 1 Gy fotonsugárzás elnyelt dózisa. Az egyenértékdózis nem szisztémás mértékegysége a rem (a rad biológiai egyenértéke). 1 Sv = 100 rem. Egyes emberi szervek és szövetek érzékenyebbek a sugárzás hatásaira, mint mások: például azonos ekvivalens dózis mellett nagyobb valószínűséggel fordul elő rák a tüdőben, mint a pajzsmirigyben, az ivarmirigyek besugárzása pedig különösen veszélyes a genetikai károsodás kockázata. Ezért a különböző szerveket és szöveteket érő sugárdózisokat különböző együtthatókkal kell figyelembe venni, amit sugárkockázati együtthatónak neveznek. Az ekvivalens dózisértéket megszorozva a megfelelő sugárkockázati együtthatóval és az összes szövetre és szervre összegezve azt kapjuk, hogy hatásos dózis, tükrözi a testre gyakorolt ​​teljes hatást. A súlyozott együtthatókat empirikusan állapítják meg, és úgy számítják ki, hogy az egész szervezetre vonatkozó összegük egység legyen. Az effektív dózisegységek megegyeznek az ekvivalens dózisegységekkel. Sivertben vagy remben is mérik.

Az ionizáló sugárzás azokra a sugárzási energiafajtákra vonatkozik, amelyek bizonyos környezetekbe belépve vagy behatolva ionizációt idéznek elő. Ezekkel a tulajdonságokkal rendelkezik a radioaktív sugárzás, a nagy energiájú sugárzás, a röntgensugarak stb.

Az atomenergia békés célú elterjedt alkalmazása, a különféle gyorsítóberendezések és különféle célú röntgengépek meghatározták az ionizáló sugárzás nemzetgazdasági elterjedtségét és az ezen a területen dolgozók hatalmas, egyre növekvő kontingensét.

Az ionizáló sugárzás fajtái és tulajdonságaik

Az ionizáló sugárzás legkülönfélébb fajtái az úgynevezett radioaktív sugárzás, amely az elemek atommagjainak spontán radioaktív bomlása következtében jön létre, az utóbbiak fizikai és kémiai tulajdonságainak megváltozásával. Azokat az elemeket, amelyek képesek radioaktív bomlásra, radioaktívnak nevezzük; lehetnek természetesek, például urán, rádium, tórium stb. (összesen kb. 50 elem), és mesterségesek, amelyeknél mesterségesen nyernek radioaktív tulajdonságokat (több mint 700 elem).

A radioaktív bomlás során az ionizáló sugárzásnak három fő típusa van: alfa, béta és gamma.

Az alfa-részecske egy pozitív töltésű hélium ion, amely magok, általában nehéz természetes elemek (rádium, tórium stb.) bomlása során keletkezik. Ezek a sugarak nem hatolnak be mélyen sem szilárd, sem folyékony közegbe, így a külső behatások elleni védekezéshez elegendő bármilyen vékony réteggel, akár egy papírdarabbal is védekezni.

A béta-sugárzás egy elektronfolyam, amely mind a természetes, mind a mesterséges radioaktív elemek atommagjainak bomlása során keletkezik. A béta sugárzásnak nagyobb a behatoló ereje az alfa sugarakhoz képest, ezért sűrűbb és vastagabb képernyőkre van szükség az ellenük való védelemhez. Egyes mesterséges radioaktív elemek bomlása során keletkező béta-sugárzás egy fajtája. pozitronok. Csak pozitív töltésükben különböznek az elektronoktól, így amikor a sugárnyaláb mágneses térnek van kitéve, ellenkező irányban eltérülnek.

A gammasugárzás vagy energiakvantumok (fotonok) kemény elektromágneses rezgések, amelyek számos radioaktív elem atommagjának bomlása során keletkeznek. Ezeknek a sugaraknak sokkal nagyobb áthatoló erejük van. Ezért a velük szembeni árnyékoláshoz speciális eszközökre van szükség olyan anyagoktól, amelyek jól blokkolják ezeket a sugarakat (ólom, beton, víz). A gamma-sugárzás ionizáló hatását elsősorban mind a saját energia közvetlen felhasználása, mind a besugárzott anyagból kiütött elektronok ionizáló hatása okozza.

Röntgensugárzás keletkezik a röntgencsövek, valamint az összetett elektronikus berendezések (betatronok stb.) működése során. A röntgensugarak természetükben hasonlóak a gamma-sugarakhoz, de eredetükben és néha hullámhosszukban is különböznek: a röntgensugarak általában hosszabb hullámhosszúak és alacsonyabbak, mint a gamma-sugarak. A röntgensugárzásnak való kitettség miatti ionizáció nagyrészt az általuk kiütött elektronok miatt következik be, és csak kis mértékben a saját energiájuk közvetlen pazarlása miatt. Ezek a sugarak (különösen a kemények) szintén jelentős áthatolóerővel rendelkeznek.

A neutronsugárzás semleges, azaz töltetlen neutronrészecskék (n) árama, amelyek a hidrogénatom kivételével minden atommag szerves részét képezik. Nincsenek töltéseik, így önmagukban sincs ionizáló hatásuk, viszont igen jelentős ionizáló hatás lép fel a neutronok és a besugárzott anyagok atommagjai közötti kölcsönhatás miatt. A neutronok által besugárzott anyagok radioaktív tulajdonságokat szerezhetnek, azaz úgynevezett indukált radioaktivitást kaphatnak. Neutronsugárzás részecskegyorsítók, atomreaktorok stb. működése során keletkezik. A neutronsugárzásnak van a legnagyobb áthatoló ereje. A neutronokat olyan anyagok tartják vissza, amelyek molekuláiban hidrogént tartalmaznak (víz, paraffin stb.).

Az ionizáló sugárzás minden típusa különbözik egymástól különböző töltésekben, tömegekben és energiákban. Az egyes ionizáló sugárzásfajtákon belül is vannak eltérések, amelyek kisebb-nagyobb áthatoló és ionizáló képességet és egyéb jellemzőit okozzák. Minden típusú radioaktív sugárzás intenzitása, akárcsak a többi sugárzó energia esetében, fordítottan arányos a sugárforrástól való távolság négyzetével, vagyis ha a távolság megkétszereződik vagy háromszorosára nő, a sugárzás intenzitása 4-gyel és 9-cel csökken. alkalommal, ill.

A radioaktív elemek szilárd, folyékony és gáz alakban is jelen lehetnek, ezért sajátos sugárzási tulajdonságukon túlmenően e három állapotnak megfelelő tulajdonságokkal rendelkeznek; aeroszolokat, gőzöket képezhetnek, terjedhetnek a levegőben, szennyezhetik a környező felületeket, beleértve a berendezéseket, a munkaruházatot, a dolgozók bőrét stb., behatolhatnak az emésztőrendszerbe és a légzőszervekbe.

Cikk navigáció:

Sugárzás és a radioaktív sugárzás fajtái, a radioaktív (ionizáló) sugárzás összetétele és főbb jellemzői. A sugárzás hatása az anyagra.

Mi a sugárzás

Először is határozzuk meg, mi a sugárzás:

Egy anyag bomlása vagy szintézise során az atom elemei (protonok, neutronok, elektronok, fotonok) felszabadulnak, különben mondhatjuk sugárzás lép fel ezeket az elemeket. Az ilyen sugárzást - ionizáló sugárzás vagy mi a gyakoribb radioaktív sugárzás, vagy még egyszerűbb sugárzás . Az ionizáló sugárzás magában foglalja a röntgen- és a gamma-sugárzást is.

Sugárzás a töltött elemi részecskék anyag általi kibocsátásának folyamata elektronok, protonok, neutronok, héliumatomok vagy fotonok és müonok formájában. A sugárzás típusa a kibocsátott elemtől függ.

Ionizálás pozitív vagy negatív töltésű ionok vagy szabad elektronok keletkezésének folyamata semleges töltésű atomokból vagy molekulákból.

Radioaktív (ionizáló) sugárzás több típusra osztható, attól függően, hogy milyen elemekből áll. A különböző típusú sugárzásokat különböző mikrorészecskék okozzák, ezért eltérő energetikai hatást fejtenek ki az anyagra, eltérő áthatolási képességekkel és ennek következtében a sugárzás eltérő biológiai hatásaival.

Alfa-, béta- és neutronsugárzás- Ezek különböző atomrészecskékből álló sugárzások.

Gamma és röntgen az energiakibocsátás.

Alfa sugárzás

• bocsátanak ki: két proton és két neutron
• áthatoló képesség: alacsony
• forrásból származó besugárzás: 10 cm-ig
• kibocsátási sebesség: 20.000 km/s
• ionizálás: 30 000 ionpár 1 cm utazásonként
• magas

Az alfa (α) sugárzás az instabil bomlása során lép fel izotópok elemeket.

Alfa sugárzás- ez a nehéz, pozitív töltésű alfa részecskék sugárzása, amelyek a hélium atomok (két neutron és két proton) magjai. Az alfa-részecskéket bonyolultabb atommagok bomlása során bocsátják ki, például az urán-, rádium- és tóriumatomok bomlásakor.

Az alfa-részecskék nagy tömegűek, és viszonylag alacsony, átlagosan 20 ezer km/s sebességgel bocsátódnak ki, ami körülbelül 15-ször kisebb, mint a fénysebesség. Mivel az alfa-részecskék nagyon nehezek, egy anyaggal érintkezve a részecskék összeütköznek ennek az anyagnak a molekuláival, kölcsönhatásba lépnek velük, elveszítik az energiájukat, ezért ezeknek a részecskéknek a behatolási képessége nem nagy, sőt egy egyszerű lap a papír visszatarthatja őket.

Az alfa-részecskék azonban sok energiát hordoznak, és az anyaggal való kölcsönhatás során jelentős ionizációt okoznak. Az élő szervezet sejtjeiben pedig az ionizáció mellett az alfa-sugárzás roncsolja a szöveteket, ami az élő sejtek különféle károsodásához vezet.

Minden típusú sugárzás közül az alfa-sugárzásnak van a legkisebb áthatolóereje, de az élő szövetek ilyen típusú sugárzással történő besugárzásának következményei a legsúlyosabbak és legjelentősebbek más típusú sugárzásokhoz képest.

Az alfa-sugárzásnak való kitettség akkor fordulhat elő, amikor radioaktív elemek jutnak be a szervezetbe, például levegőn, vízzel vagy élelmiszerrel, vagy vágások vagy sebek révén. A szervezetbe jutva ezek a radioaktív elemek a véráramon keresztül eljutnak az egész testbe, felhalmozódnak a szövetekben és szervekben, és erőteljes energetikai hatást fejtenek ki rájuk. Mivel az alfa-sugárzást kibocsátó radioaktív izotópok bizonyos típusai hosszú élettartamúak, a szervezetbe kerülve komoly elváltozásokat okozhatnak a sejtekben, és szöveti degenerációhoz, mutációkhoz vezethetnek.

A radioaktív izotópok valójában nem ürülnek ki maguktól a szervezetből, így a szervezetbe jutva hosszú éveken keresztül belülről sugározzák be a szöveteket, amíg komoly változásokhoz nem vezetnek. Az emberi szervezet nem képes semlegesíteni, feldolgozni, asszimilálni vagy hasznosítani a szervezetbe kerülő radioaktív izotópok többségét.

Neutronsugárzás

• bocsátanak ki: neutronok
• áthatoló képesség: magas
• forrásból származó besugárzás: kilométerre
• kibocsátási sebesség: 40.000 km/s
• ionizálás: 3000-5000 ionpár 1 cm futásonként
• A sugárzás biológiai hatásai: magas

Neutronsugárzás- ez a különféle atomreaktorokban és atomrobbanások során keletkező ember által előidézett sugárzás. Ezenkívül a neutronsugárzást olyan csillagok bocsátják ki, amelyekben aktív termonukleáris reakciók mennek végbe.

Az anyaggal ütköző neutronsugárzás töltés nélküli, gyengén kölcsönhatásba lép az atomok elemeivel atomi szinten, ezért nagy a behatolóképessége. A neutronsugárzást megállíthatja magas hidrogéntartalmú anyagokkal, például egy tartály vízzel. Ezenkívül a neutronsugárzás nem hatol át jól a polietilénen.

A neutronsugárzás a biológiai szöveteken áthaladva komoly károsodást okoz a sejtekben, mivel jelentős tömeggel és nagyobb sebességgel rendelkezik, mint az alfa-sugárzás.

Béta sugárzás

• bocsátanak ki: elektronok vagy pozitronok
• áthatoló képesség: átlagos
• forrásból származó besugárzás: 20 m-ig
• kibocsátási sebesség: 300.000 km/s
• ionizálás: 40-150 ionpár 1 cm utazásonként
• A sugárzás biológiai hatásai: átlagos

Béta (β) sugárzás akkor fordul elő, amikor az egyik elem átalakul egy másikká, miközben a folyamatok az anyag atommagjában mennek végbe a protonok és neutronok tulajdonságainak megváltozásával.

A béta-sugárzás során a neutron protonná, a proton neutronná alakul, az átalakulás során az átalakulás típusától függően elektron vagy pozitron (elektron antirészecske) bocsát ki. A kibocsátott elemek sebessége megközelíti a fénysebességet, és körülbelül 300 000 km/s. A folyamat során kibocsátott elemeket béta-részecskéknek nevezzük.

A kezdetben nagy sugárzási sebesség és a kibocsátott elemek kis mérete miatt a béta-sugárzás nagyobb áthatolóképességgel rendelkezik, mint az alfa-sugárzás, de az alfa-sugárzáshoz képest több százszor kisebb az anyag ionizációs képessége.

A béta-sugárzás könnyen áthatol a ruházaton és részben az élő szöveteken, de sűrűbb anyagszerkezeteken, például fémen áthaladva intenzívebben kezd kölcsönhatásba lépni vele, és energiája nagy részét elveszíti, átadva azt az anyag elemeinek. . Egy néhány milliméteres fémlemez teljesen megállíthatja a béta-sugárzást.

Ha az alfa-sugárzás csak radioaktív izotóppal közvetlenül érintkezve jelent veszélyt, akkor a béta-sugárzás intenzitásától függően már a sugárforrástól több tíz méteres távolságban is jelentős károkat okozhat egy élő szervezetben.

Ha egy béta-sugárzást kibocsátó radioaktív izotóp egy élő szervezetbe kerül, az felhalmozódik a szövetekben, szervekben, energetikai hatást fejt ki rájuk, ami a szövet szerkezetének megváltozásához vezet, és idővel jelentős károsodást okoz.

Egyes béta-sugárzású radioaktív izotópok hosszú lebomlási periódusúak, azaz a szervezetbe jutva évekig besugározzák azt, mígnem szöveti degenerációhoz és ennek következtében rákos megbetegedésekhez vezetnek.

Gamma sugárzás

• bocsátanak ki: energia fotonok formájában
• áthatoló képesség: magas
• forrásból származó besugárzás: akár több száz méter
• kibocsátási sebesség: 300.000 km/s
• ionizálás:
• A sugárzás biológiai hatásai: alacsony

Gamma (γ) sugárzás energikus elektromágneses sugárzás fotonok formájában.

A gammasugárzás az anyagatomok bomlási folyamatát kíséri, és fotonok formájában kibocsátott elektromágneses energia formájában nyilvánul meg, amely az atommag energiaállapotának megváltozásakor szabadul fel. A gamma sugarak fénysebességgel bocsátódnak ki az atommagból.

Amikor egy atom radioaktív bomlása következik be, egy anyagból más anyagok képződnek. Az újonnan képződött anyagok atomja energetikailag instabil (gerjesztett) állapotban van. Az atommagban a neutronok és protonok egymást befolyásolva olyan állapotba kerülnek, ahol a kölcsönhatási erők kiegyenlítődnek, és az atom többletenergiát bocsát ki gamma-sugárzás formájában.

A gammasugárzás nagy áthatoló képességgel rendelkezik, és könnyen áthatol a ruházaton, az élő szöveteken, és egy kicsit nehezebben áthatol az anyagok sűrű szerkezetein, például fémeken. A gamma-sugárzás megállításához jelentős vastagságú acél vagy beton szükséges. Ugyanakkor a gamma-sugárzás százszor gyengébb hatással van az anyagra, mint a béta-sugárzás, és több tízezerszer gyengébb, mint az alfa-sugárzás.

A gammasugárzás fő veszélye az, hogy jelentős távolságokat képes megtenni, és a gamma-sugárzás forrásától több száz méterre lévő élő szervezetekre is hatással lehet.

Röntgensugárzás

• bocsátanak ki: energia fotonok formájában
• áthatoló képesség: magas
• forrásból származó besugárzás: akár több száz méter
• kibocsátási sebesség: 300.000 km/s
• ionizálás: 3-5 pár ion 1 cm utazásonként
• A sugárzás biológiai hatásai: alacsony

Röntgensugárzás- ez energikus elektromágneses sugárzás fotonok formájában, amelyek akkor keletkeznek, amikor az atomon belüli elektron egyik pályáról a másikra mozog.

A röntgensugárzás hatásában hasonló a gamma-sugárzáshoz, de kisebb a behatoló ereje, mert hosszabb a hullámhossza.

A különböző típusú radioaktív sugárzások vizsgálata után egyértelmű, hogy a sugárzás fogalmába teljesen különböző típusú sugárzások tartoznak, amelyek eltérő hatással vannak az anyagra és az élő szövetekre, az elemi részecskékkel történő közvetlen bombázástól (alfa, béta és neutronsugárzás) az energiahatásokig. gamma- és röntgenkúra formájában.

A tárgyalt sugárzások mindegyike veszélyes!

Összehasonlító táblázat a különböző típusú sugárzások jellemzőivel

jellegzetes	A sugárzás típusa
	Alfa sugárzás	Neutronsugárzás	Béta sugárzás	Gamma sugárzás	Röntgensugárzás
bocsátanak ki	két proton és két neutron	neutronok	elektronok vagy pozitronok	energia fotonok formájában	energia fotonok formájában
átütő erő	alacsony	magas	átlagos	magas	magas
forrásból való kitettség	10 cm-ig	kilométerre	20 m-ig	több száz méter	több száz méter
sugárzási sebesség	20.000 km/s	40.000 km/s	300.000 km/s	300.000 km/s	300.000 km/s
ionizáció, gőz 1 cm utazásonként	30 000	3000-től 5000-ig	40-től 150-ig	3-tól 5-ig	3-tól 5-ig
a sugárzás biológiai hatásai	magas	magas	átlagos	alacsony	alacsony

Amint az a táblázatból látható, a sugárzás típusától függően az azonos intenzitású sugárzás, például 0,1 Röntgen, eltérő pusztító hatással lesz az élő szervezet sejtjeire. Ennek a különbségnek a figyelembevételére egy k együtthatót vezettek be, amely az élő tárgyak radioaktív sugárzásának való kitettség mértékét tükrözi.

K faktor
A sugárzás típusa és az energiatartomány	Súlyszorzó
Fotonok minden energia (gamma-sugárzás)	1
Elektronok és müonok minden energia (béta sugárzás)	1
Neutronok energiával < 10 КэВ (нейтронное излучение)	5
Neutronok 10-100 KeV (neutronsugárzás)	10
Neutronok 100 KeV-tól 2 MeV-ig (neutronsugárzás)	20
Neutronok 2 MeV-tól 20 MeV-ig (neutronsugárzás)	10
Neutronok> 20 MeV (neutronsugárzás)	5
Protonok 2 MeV-nál nagyobb energiákkal (kivéve a visszapattanó protonokat)	5
Alfa részecskék, hasadási töredékek és más nehéz magok (alfa-sugárzás)	20

Minél magasabb a „k” együttható, annál veszélyesebb egy bizonyos típusú sugárzás az élő szervezet szöveteire.

Videó: