Известно, что источником радиации являются радиоактивные ядра, способные самопроизвольно распадаться. Само слово «радиоактивный» вызывает страх и неприятие, в то время как оно означает лишь нестабильность отдельных изотопов различных элементов. Отметим, что естественные радиоактивные ядра существовали всегда, до и после появления ядерной энергетики. Любая вещь, любой материальный предмет из тех, которые нас окружают, содержит определенную долю радионуклидов (не имеющих никакого отношения к ядерной отрасли), способных распадаться и испускать ионизирующее излучение - пресловутую радиацию. Установлено, что в более ранние геологические периоды естественный радиационный фон на нашей планете был гораздо выше, чем сейчас.
Известны три основных вида радиации, испускаемой радиоактивными ядрами
Самая маленькая проникающая способность у альфа-частиц: пробег в воздухе составляет несколько сантиметров, в биологической ткани - доли миллиметра. Поэтому плотная одежда обеспечивает необходимую и достаточную степень защиты от внешнего альфа-излучения. Бета-частицы (поток электронов) обладают большей проникающей способностью: пробег в воздухе - несколько метров, в биологической ткани - до нескольких сантиметров. Поэтому при работе с источниками жесткого бета-излучения возникает необходимость в использовании дополнительной защиты (защитные экраны, контейнеры). Наконец, наибольшей проникающей способностью обладает гамма-излучение: электромагнитные волны способны проходить тело насквозь. Для источников мощного гамма-излучения требуется более тяжелая защита: свинцовые экраны, толстостенные бетонные конструкции.
Вообще, важно понимать, что источниками радиации являются не только радионуклиды. В частности, проходя ежегодное флюорографическое обследование или делая компьютерную томографию, мы подвергаемся действию рентгеновского излучения, которое (как и гамма-излучение) представляет собой поток квантов. Это означает, что два типа излучения, имея различное происхождение, в равной степени относятся к проникающей радиации. Иными словами, хотя в рентгеновской трубке не используются радионуклиды, она также является источником ионизирующего излучения.
Другим источником радиации, не связанным с естественными и искусственными радионуклидами, является космическое излучение. В открытом космосе это излучение обладает огромной энергией, но, проходя сквозь атмосферу, в значительной степени ослабляется и не оказывает значимого влияния на человека. По мере увеличения высоты возрастает и радиационный фон - поэтому люди, часто совершающие авиаперелеты, получают повышенную дозу радиации; еще большую дозу получают космонавты, выходящие в открытый космос.
Если сопоставить вклад различных источников в дозу, получаемую средним россиянином, то получится следующая картина: около 84,4% дозы он получит от природных источников, 15,3% - от медицинских источников, 0,3% - от техногенных источников (АЭС и других предприятий ядерной отрасли, сюда же включены последствия ядерных взрывов). В структуре природных источников можно выделить радон (50,9% от суммарной дозы), терригенное излучение, обусловленное радионуклидами, находящимися в земле (15,6%), космическое излучение (9,8%), и, наконец, внутреннее облучение за счет радионуклидов, находящихся в теле человека (калий-40, а также радионуклиды, поступающие с водой, воздухом, пищей) - 8,1%. Конечно, эти цифры условны и меняются в зависимости от региона, но общее соотношение всегда остается постоянным.
Так уж получилось, что с самого начала ядерная энергетика создалась в глубокой тайне и в секрете, в том числе от собственного народа. В подобном состоянии она пребывала долгие годы. Что же касается просвещения населения по основам ядерной экологии и охраны здоровья от ионизирующих излучений, то этими вопросами атомщики практически не занимались. Ведь чем меньше люди понимают в этих делах, тем проще их "отшить" или обмануть.
И не случайно население нашего региона, проживающее рядом с крупным атомным исследовательским центром НИИАР, очень плохо или совсем не разбирается даже в элементарных вопросах, связанных с ионизирующим излучением.
Для того, чтобы поправить положение, мы решили в данном номере информационного бюллетеня "Гражданская инициатива", открыть ядерный ликбез и опубликовать сведения хотя бы по основным понятиям, связанным с ионизирующими излучениями или, как говорят в обиходе, с радиацией. Нам пришлось перебрать много соответствующих материалов, чтобы отобрать четкие и наиболее простые объяснения. В конце концов мы остановили свой выбор на информации из журнала "Физика", взяв ее за основу и дополнив из других источников, в том числе из приложения к книге члена-корреспондента Российской Академии наук А.В.Яблокова "Атомная мифология".
Ниже даются ответы на вопросы, которые встречаются и в письмах наших читателей, и в разговорах с жителями региона.
Вопрос. Что такое нуклид, радионуклид, изотоп?
Ответ. Нуклидом называется атомное ядро, характеризующееся, во-первых, некоторым нуклонным составом (количеством протонов и нейтронов) и, во-вторых, определенным энергетическим состоянием. Ядра, имеющие одинаковый нуклонный состав, но разные энергетические состояния, называются ядерными изомерами . Ядра, сохраняющие нуклонный состав и энергетическое состояние в течение неограниченно долгого времени, называются стабильными; в противном случае речь идет о радиоактивных нуклидах, о радионуклидах . Ядерных изомеров может быть два или более, но лишь один из них является стабильным нуклидом.
Радионуклиды часто называют изотопами. Это неверно: понятием изотопы определяется совокупность нуклидов (как стабильных, так и радиоактивных), обладающих одинаковым числом протонов (и вследствие этого тождественных химически, поскольку эти нуклиды имеют, естественно, одинаковый атомный номер и являются видами одного и того же элемента из таблицы Менделеева).
Вопрос. Что такое радиоактивность и радиация?
Ответ. Радиоактивность есть свойство некоторых радионуклидов изменять со временем свой нуклонный состав и (или) энергетическое состояние с образованием новых нуклидов (стабильных или опять-таки радиоактивных) и испусканием ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ с большей или меньшей ПРОНИКАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ. Эти излучения и называются в обиходе радиацией .
Вопрос. Что такое активность?
Ответ. Активность
радионуклидного источника или препарата есть количество радиоактивных превращений в нем в единицу времени. Единицей активности является беккерель
(Бк) - активность источника, в котором происходит (в среднем, в статистическом смысле) 1 радиоактивное превращение за 1 секунду. В практических радиационных измерениях часто используют:
килобеккерель (1 кБк = 10 3 Бк);
мегабеккерель (1 МБк = 10 6 Бк);
гигабеккерель (1ГБк = 10 9 Бк).
До сих пор часто используется внесистемная единица активности - кюри (Ки). 1 Ки соответствует активности 1 г радия-226 в равновесии с дочерними продуктами распада. Название и смысловое содержание - отголоски истории ядерной физики, одной из страниц которой было выделение Марией и Пьером Кюри радия из урановой руды и исследование его свойств.
1 Ки = 3,7*10 10 Бк (37 ГБк) - весьма большая (в житейских масштабах) активность, поэтому на практике часто используют:
милликюри (1 мКи = 10 -3 Ки);
микрокюри (1 мкКи = 10 -6 Ки);
нанокюри (1 нКи = 10 -9 Ки).
Вопрос. Все ли излучения являются ионизирующими? Какие именно являются ионизирующими?
Ответ. Нет не все, а лишь такие, энергия которых способна вызвать ионизацию. Например, электромагнитное излучение в диапазоне радиоволн или видимого света ионизирующим излучением не является. Иное дело ядерные излучения, характеризующиеся значительной энергией каждой из отдельных частиц.
Для рассмотрения процессов и явлений, связанных с атомной техникой и энергетикой, а также радиационной безопасностью и радиоэкологией, существенны следующие типы ядерных ионизирующих излучений:
1. Альфа (a )-излучение. Это - испускание ядерных частиц, каждая из которых состоит из 2 протонов и 2 нейтронов (ядро гелия). Оно возникает при распаде атомных ядер тяжелей свинца (например, урана, тория, радия, плутония), а также во многих ядерных реакциях. Поступление альфа-излучателя внутрь организма может вызвать биологические поражения его клеток, т.к. альфа-частица несет большое количество энергии и ее ионизирующая способность очень велика.
2. Бета (b )-излучение. Это - испускание электронов и позитронов, движущихся с очень высокими скоростями. Оно возникает в основном в результате радиоактивного распада. Ионизирующая способность существенно ниже, чем у a -излучения. Однако бета-частицы опасны при попадании и на поверхность тела, и внутрь организма.
3. Гамма (g )-излучение - самое коротковолновое электромагнитное излучение высокой энергии и обладает наибольшей проникающей способностью. Соответственно, защита от внешнего гамма-излучения представляет наибольшие проблемы.
Вопрос. Что такое проникающая способность излучения?
Ответ. Проникающая способность излучения определяет состав и толщину эффективно поглощающего его материала.
a -излучение - наименее проникающее. Оно эффективно поглощается слоем воздуха толщиной несколько сантиметров, слоем воды толщиной около 0,1 мм или, например, листом бумаги. b -излучение обладает существенно большей проникающей способностью; чтобы его задержать, нужен, например, слой алюминия толщиной в несколько миллиметров, а пробег b -частиц в биологической ткани достигает нескольких сантиметров. Для g -излучения все эти преграды почти прозрачны. Чтобы его задержать, нужен очень толстый (десятки сантиметров и даже метры) слой вещества, при этом обладающего как можно большим атомным номером (например, свинца).
Сказанное иллюстрируется рисунком. Нетрудно видеть, что для a -, b - и g -излучений наблюдается простая закономерность: чем выше ионизирующая способность излучения, тем ниже способность проникающая. Это вовсе не случайно - при взаимодействии этих излучений с веществом основная часть энергии расходуется именно на ионизацию.
Вопрос. Что такое "экспозиционная доза", "поглощенная доза", "эквивалентная доза", "эффективная эквивалентная доза" и какие у них единицы измерения?
Ответ. Экспозиционная доза - мера энергии гамма-излучения, определяемая по ионизации воздуха. Выражается Рентгенами (Р) в единицу времени: Рентген в час (Р/ч) или микроРентген в час (мкР/ч) и т.п.
1 Рентген равен 1000 миллиРентгенам или 1 000 000 микроРентгенам.
Поглощенная доза - количество энергии любого вида ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы облучаемого вещества (основная дозиметрическая величина). Единица поглощенной дозы 1 Грей (Гр).
Эквивалентная доза - поглощенная доза для разных видов излучения (т.е. умноженная на коэффициент для разных видов ионизирующего излучения), вызывающая тот же биологический эффект (основная дозиметрическая величина для оценки ущерба здоровью человека от хронического воздействия излучения произвольного состава). Коэффициент для бета-, гамма-, и рентгеновского излучения равен 1, для альфа-излучения - 20.
По системе СИ эквивалентная доза измеряется в Зивертах (сокращенно - Зв). Название этой единице измерения дано в память о Зиверте, шведском радиологе. Прежде у нас чаще использовалась другая единица измерения - бэр (биологический эквивалент рентгена). 1 Зв равен 100 бэрам.
Производной от эквивалентной дозы является эффективная эквивалентная доза - Зиверт в единицу времени. Например, миллиЗиверт/год (сокращенно - мЗв/год), микроЗиверт/год (сокращенно мкЗв/год).
Вопрос. В каких единицах измеряется радиационное загрязнение?
Ответ. Радиационное загрязнение территории выражается в Кюри на квадратный километр или в Беккерелях на квадратный километр. Радиоактивное загрязнение жидкости, продуктов и других веществ выражается в Беккерелях на литр или килограмм (Бк/л, Бк/кг).
Для сведения: Более подробную информацию вы можете получить в нашем "Центре содействия гражданским инициативам", где по данным вопросам имеется соответствующая литература.
| < | Содержание | > |
Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов, излучаемых ядрами атомов радиоактивных веществ при радиоактивном распаде. Максимальный пробег в воздухе составляет 1800 см, а в живых тканях - 2,5 см. Ионизирующая способность р-частиц ниже, а проникающая способность выше, чем ос-частиц, так как они обладают значительно меньшей массой и при одинаковой с а-частицами энергии имеют меньший заряд.
Нейтронное излучение - поток нейтронов, которые преобразуют свою энергию в упругих и неупрутах взаимодействиях с ядрами атомов. При неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как ич заряженных частиц, так и из гамма-квантов (гамма-излучения). При упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов большая.
Вода является наиболее широко применяемым средством тушения. Она обладает значительной теплоемкостью и весьма высокой теплотой испарения (-2,22 кДж/г), благодаря чему она оказывает сильное охлаждающее действие на очаг пожара. К наиболее существенным недостаткам воды относятся ее недостаточная смачивающая (и, следовательно, проникающая) способность при тушении волокнистых материалов (древесина, хлопок и др.) и высокая подвижность, ведущая к большим потерям воды и порче окружающих предметов. Для преодоления этих недостатков к воде добавляют вещества поверхностноактивные (смачиватели) и повышающие вязкость (натрийкарбоксиметилцеллюлоза).
Во взрывоопасных помещениях применяют радиоизотопные нейтрализаторы, действие которых основано на ионизации воздуха альфа-излучением плутония-239 и бета-излучением прометия- 147. Проникающая способность альфа-частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, поэтому применение альфа-источника безопасно для персонала.
В зависимости от размера капель струи бывают капельные (диаметр капель>0,4 мм), распыленные (диаметр капель 0,2- 0,4 мм) и мелкораспыленные (ту-манообразные, диаметр капель
При тушении водяными струями существенное значение имеет их проникающая способность, которая определяется напором
Напор водяной струи определяется экспериментально по скорости движения капель и увлекаемого ими потока воздуха. Проникающая способность убывает с уменьшением напора струи и размера капель. При диаметре капель более 0,8 мм проникающая способность не зависит от напора струи.
Радиоактивные изотопы выделяют невидимые глазом излучения различного вида: а-лучи (альфа-лучи), 3-лучи (бета-лучи), улучи (гамма-лучи) и нейтроны. Они способны проникать через твердые, жидкие и газообразные тела, причем для различных видов излучений проникающая способность неодинакова: наибольшей проникающей способностью обладают улучи. Для того чтобы их задержать, необходим слой свинца толщиной приблизительно 15 см. }
