Monoenergetisk ioniserende stråling- ioniserende stråling, bestående af fotoner af samme energi eller partikler af samme type med samme kinetiske energi.

Blandet ioniserende stråling- ioniserende stråling, bestående af partikler af forskellige typer eller af partikler og fotoner.

Direkte ioniserende stråling ioniserende stråling med en valgt udbredelsesretning.

Naturlig stråling baggrund- ioniserende stråling skabt af kosmisk stråling og stråling fra naturligt fordelte naturlige radioaktive stoffer (på jordens overflade, i overfladeatmosfæren, i mad, vand, i menneskekroppen osv.).

Baggrund - ioniserende stråling, bestående af en naturlig baggrund og ioniserende stråling fra fremmede kilder.

Kosmisk stråling- ioniserende stråling, som består af primær stråling, der kommer fra det ydre rum, og sekundær stråling, der stammer fra primær strålings interaktion med atmosfæren.

Smal strålestråle- en strålingsgeometri, hvor detektoren kun registrerer uspredt stråling fra kilden.

Bred strålestråle- sådan en strålingsgeometri, hvor detektoren registrerer uspredt og spredt stråling fra kilden.

Ioniserende strålingsfelt- spatiotemporal fordeling af ioniserende stråling i det pågældende medium.

Flux af ioniserende partikler (fotoner)- forholdet mellem antallet af ioniserende partikler (fotoner) dN, der passerer gennem en given overflade i et tidsinterval dt og dette interval: F = dN/dt.

Partikel energi flow- forholdet mellem energien af ​​faldende partikler og tidsintervallet Ψ=dE/dt.

Fluxtæthed af ioniserende partikler (fotoner)- forholdet mellem fluxen af ​​ioniserende partikler (fotoner) dF

trænger ind i volumenet af en elementær kugle, til det centrale tværsnitsareal dS af denne kugle: φ = dF/dS = d 2 N/dtdS. (Partikelenergifluxtætheden bestemmes på samme måde).

Fluens (overførsel) af ioniserende partikler (fotoner)- forholdet mellem antallet af ioniserende partikler (fotoner) dN, der trænger ind i volumenet af en elementær kugle, og det centrale tværsnitsareal dS af denne kugle: Ф = dN/dS.

Energispektrum af ioniserende partikler- fordeling af ioniserende partikler efter deres energi. Effektiv fotonenergi- energi af fotoner af en sådan monoenergetisk foton

stråling, hvis relative dæmpning i en absorber af en bestemt sammensætning og en vis tykkelse er den samme som for den ikke-monoenergetiske fotonstråling, der er på tale.

Grænsespektrum energiβ-stråling - den højeste energi af β-partikler i det kontinuerlige energispektrum af β-stråling af et givet radionuklid.

Strålingsalbedo- forholdet mellem antallet af partikler (fotoner) reflekteret fra grænsefladen mellem to medier og antallet af partikler (fotoner), der falder ind på grænsefladen.

Forsinket stråling: partikler, der udsendes af fissionsprodukter, i modsætning til partikler (neutroner og gammastråler), der produceres direkte på tidspunktet for fission.

Ionisering i gasser: fjernelse af en eller flere elektroner fra et atom eller gasmolekyle. Som et resultat af ionisering opstår der frie ladningsbærere (elektroner og ioner) i gassen, og den får evnen til at lede elektrisk strøm.

Udtrykket "stråling" dækker over en række elektromagnetiske bølger, herunder det synlige spektrum, infrarøde og ultraviolette områder, såvel som radiobølger, elektrisk strøm og ioniserende stråling. Al uligheden mellem disse fænomener skyldes kun strålingens frekvens (bølgelængde). Ioniserende stråling kan udgøre en risiko for menneskers sundhed. OG ioniserende stråling(stråling) - en type stråling, der ændrer den fysiske tilstand af atomer eller atomkerner, omdanner dem til elektrisk ladede ioner eller produkter af nukleare reaktioner. Under visse omstændigheder kan tilstedeværelsen af ​​sådanne ioner eller produkter af nukleare reaktioner i kroppens væv ændre forløbet af processer i celler og molekyler, og med akkumulering af disse hændelser kan det forstyrre forløbet af biologiske reaktioner i kroppen , dvs. udgøre en fare for menneskers sundhed.

2. TYPER AF STRÅLING

Der skelnes mellem korpuskulær stråling, bestående af partikler med en masse forskellig fra nul, og elektromagnetisk (foton) stråling.

2.1. Korpuskulær stråling

Korpuskulær ioniserende stråling omfatter alfastråling, elektron-, proton-, neutron- og mesonstråling. Korpuskulær stråling bestående af en strøm af ladede partikler (α-, β-partikler, protoner, elektroner), hvis kinetiske energi er tilstrækkelig til at ionisere atomer kl.

kollision, tilhører klassen af ​​direkte ioniserende stråling. Neutroner og andre elementære partikler producerer ikke direkte ionisering, men i vekselvirkningsprocessen med mediet frigiver de ladede partikler (elektroner, protoner), der er i stand til at ionisere atomer og molekyler i mediet, som de passerer igennem.

Korpuskulær stråling, der består af en strøm af uladede partikler, kaldes derfor indirekte ioniserende stråling.

Fig.1. Skema over forfaldet af 212 Bi.

2.1.1 Alfastråling

Alfa-partikler (α - partikler) er kernerne i et heliumatom, der udsendes under α - henfald af nogle radioaktive atomer. α - partikel består af to protoner og to neutroner.

Alfastråling er en strøm af kerner af heliumatomer (positivt ladede og

relativt tunge partikler).

Naturlig alfastråling som følge af radioaktivt henfald af kernen er karakteristisk for ustabile kerner af tunge grundstoffer, startende med atomnummer mere end 83, dvs. for naturlige radionuklider af uran- og thorium-serien, samt for kunstigt opnåede transuran-elementer.

Et typisk diagram over α-henfald af et naturligt radionuklid er vist i fig. 1, og energispektret af α-partikler dannet under henfaldet af et radionuklid er vist i

Fig.2.

Fig.2 Energispektrum for α-partikler

Muligheden for α-henfald skyldes, at massen (og derfor den samlede ionenergi) af den α-radioaktive kerne er større end summen af ​​masserne af α-partiklen og datterkernen dannet efter α -henfald. Overskydende energi af den oprindelige (moder) kerne frigives i form af kinetisk energi af α-partiklen og rekyl af datterkernen. α-partikler er positivt ladede heliumkerner - 2 He4 og flyver ud af kernen med en hastighed på 15-20 tusinde km/sek. På deres vej producerer de stærk ionisering af miljøet,

river elektroner ud af atomernes kredsløb.

Rækkevidden af ​​α-partikler i luft er omkring 5-8 cm, i vand - 30-50 mikron, i metaller - 10-20 mikron. Ved ionisering af α-stråler observeres kemiske ændringer i stoffet, og den krystallinske struktur af faste stoffer forstyrres. Da der er elektrostatisk frastødning mellem α-partiklen og kernen, er sandsynligheden for nukleare reaktioner under påvirkning af α-partikler af naturlige radionuklider (maksimal energi 8,78 MeV y214 Po) meget lille og observeres kun på lette kerner (Li) , Be, B, C, N, Na, Al) med dannelse af radioaktive isotoper og frie neutroner.

2.1.2 Protonstråling

Protonstråling– stråling genereret under det spontane henfald af neutrondeficiente atomkerner eller som udgangsstrålen fra en ionaccelerator (f.eks. et synkrophasothoron).

2.1.3 Neutronstråling

Neutronstråling - en strøm af neutroner, der omdanner deres energi i elastiske og uelastiske vekselvirkninger med atomkerner. Uelastiske interaktioner producerer sekundær stråling, som kan bestå af både ladede partikler og gamma-kvanter (gammastråling). I elastiske interaktioner er almindelig ionisering af et stof mulig.

Kilder til neutronstråling er: spontant fissile radionuklider; specielt fremstillede radionuklidneutronkilder; acceleratorer af elektroner, protoner, ioner; atomreaktorer; kosmisk stråling.

Fra et biologisk synspunkt Neutroner produceres i nukleare reaktioner (i atomreaktorer og i andre industri- og laboratorieinstallationer samt under nukleare eksplosioner).

Neutroner har ingen elektrisk ladning. Konventionelt er neutroner, afhængigt af deres kinetiske energi, opdelt i hurtige (op til 10 MeV), ultrahurtige, mellemliggende, langsom og termiske. Neutronstråling har stor gennemtrængende kraft. Langsomme og termiske neutroner indgår i nukleare reaktioner, som kan resultere i dannelsen af ​​stabile eller radioaktive isotoper.

En fri neutron er en ustabil, elektrisk neutral partikel med følgende

ejendomme:

Disse egenskaber ved neutronen gør det muligt at bruge den på den ene side som et objekt, der studeres, og på den anden side som et værktøj, hvormed der forskes. I det første tilfælde studeres neutronens unikke egenskaber, hvilket er relevant og gør det muligt mest pålideligt og præcist at bestemme de grundlæggende parametre for den elektrosvage interaktion og derved enten bekræfte eller afkræfte standardmodellen. Tilstedeværelsen af ​​et magnetisk moment i en neutron indikerer allerede dens komplekse struktur, dvs. dens "ikke-elementaritet". I det andet tilfælde gør interaktionen mellem upolariserede og polariserede neutroner af forskellige energier med kerner det muligt at bruge dem i fysikken af ​​kerner og elementarpartikler. Undersøgelsen af ​​virkningerne af krænkelse af rumlig paritet og invarians under tidsvending i forskellige processer - fra neutronoptik til nuklear fission af neutroner - er ikke en komplet liste over de mest aktuelle forskningsområder.

Det faktum, at termiske reaktorneutroner har bølgelængder, der kan sammenlignes med interatomiske afstande i stof, gør dem til et uundværligt værktøj til at studere kondenseret stof. Interaktionen mellem neutroner og atomer er relativt svag, hvilket gør det muligt for neutroner at trænge ret dybt ind i stoffet - dette er deres betydelige fordel sammenlignet med røntgenstråler og γ - stråler, såvel som stråler af ladede partikler. på grund af tilstedeværelsen af ​​masse har neutroner med samme momentum (derfor ved samme bølgelængde) betydeligt lavere energi end røntgenstråler og γ - stråler, og denne energi viser sig at være sammenlignelig med energien fra termiske vibrationer af atomer og molekyler i stof, hvilket gør det muligt at studere ikke kun den gennemsnitlige statiske atomstruktur af et stof, men også de dynamiske processer, der forekommer i det. Tilstedeværelsen af ​​et magnetisk moment i neutroner gør det muligt at bruge dem til at studere den magnetiske struktur og magnetiske excitationer af stof, hvilket er meget vigtigt for at forstå egenskaberne og naturen af ​​materialers magnetisme.

Atomernes spredning af neutroner skyldes hovedsageligt kernekræfter; derfor er tværsnittene af deres sammenhængende spredning på ingen måde relateret til atomnummeret (i modsætning til røntgenstråler og γ-stråler). Derfor gør bestråling af materialer med neutroner det muligt at skelne mellem positionerne af atomer af lys (brint, oxygen osv.) elementer, hvis identifikation er næsten umulig ved hjælp af røntgenstråler og γ - stråler. Af denne grund er neutroner med succes brugt i studiet af biologiske objekter, i materialevidenskab, i medicin og andre områder. Derudover gør forskellen i neutronspredningstværsnit for forskellige isotoper det muligt ikke kun at skelne grundstoffer i et materiale med lignende atomnumre, men også at studere deres isotopsammensætning. Tilstedeværelsen af ​​isotoper med en negativ sammenhængende spredningsamplitude giver en unik mulighed for at kontrastere de undersøgte medier, som også meget ofte bruges i biologi og medicin.

Sammenhængende spredning- spredning af stråling med bevarelse af frekvens og med en fase, der adskiller sig med π fra fasen af ​​den primære stråling. Den spredte bølge kan interferere med den indfaldende bølge eller andre sammenhængende spredte bølger.

En vigtig egenskab ved radioaktivitet er ioniserende stråling. Forskere opdagede faren ved dette fænomen for en levende organisme lige fra begyndelsen af ​​opdagelsen af ​​radioaktivitet. Således modtog A. Becquerel og M. Curie-Sklodowska, som studerede radioaktive grundstoffers egenskaber, alvorlige hudforbrændinger fra radiumstråling.

Ioniserende stråling er enhver stråling, hvis interaktion med et medium fører til dannelsen af ​​elektriske ladninger af forskellige tegn. Der skelnes mellem følgende typer af ioniserende stråling: α-, β-stråling, foton- og neutronstråling. Ultraviolet stråling og den synlige del af lysspektret er ikke klassificeret som ioniserende stråling. Ovenstående strålingstyper har forskellige gennemtrængende kræfter (fig. 3.6), afhængig af bærer og strålingsenergi.

Strålingsenergi måles i elektronvolt (eV). Den energi, som en elektron får, når den bevæger sig i et accelererende elektrisk felt med en potentialforskel på 1 V, tages som 1 eV. I praksis bruges decimalmultipler oftere: kiloelektron-volt (1 keV = 103 eV) og megaelektronvolt (1 MeV = 10 eV). Forholdet mellem elektronvolt og systemenheden for energi J er givet ved udtrykket: 1 eV = 1,6 10 -19 J.

Alfastråling (α-stråling) er ioniserende stråling, som er en strøm af relativt tunge partikler (heliumkerner bestående af to protoner og to neutroner), der udsendes under nukleare transformationer. Energien af ​​α-partikler er i størrelsesordenen adskillige megaelektronvolt og varierer for forskellige radionuklider. I dette tilfælde udsender nogle radionuklider α-partikler af flere energier.

Denne type stråling, der har en kort vejlængde af partikler, er kendetegnet ved svag gennemtrængende evne, selv forsinket af et stykke papir. For eksempel er rækkevidden af ​​alfapartikler med en energi på 4 MeV i luft 2,5 cm, men i biologisk væv er den kun 31 mikron. Stråling er praktisk talt ude af stand til at trænge igennem det ydre hudlag, der er dannet af døde celler. Derfor er alfastråling ikke farligt, før radioaktive stoffer, der udsender alfapartikler, kommer ind i kroppen gennem åndedrætssystemet, fordøjelsen eller gennem åbne sår og forbrændingsflader. Graden af ​​fare for et radioaktivt stof afhænger af energien af ​​de partikler, det udsender. Da ioniseringsenergien af ​​et atom er et par til titusinder af elektronvolt, er hver α-partikel i stand til at ionisere op til 100.000 molekyler inde i kroppen.

Betastråling er en strøm af β-partikler (elektroner og positroner), som har større gennemtrængende kraft sammenlignet med α-stråling. De udsendte partikler har et kontinuerligt energispektrum, fordelt i energi fra nul til en vis maksimumværdi, der er karakteristisk for et givet radionuklid. Den maksimale energi af β-spektret af forskellige radionuklider ligger i området fra flere keV til flere MeV.

Rækkevidden af ​​β-partikler i luften kan nå flere meter, og i biologisk væv flere centimeter. Således er rækkevidden af ​​elektroner med en energi på 4 MeV i luft 17,8 m, og i biologisk væv 2,6 cm.De tilbageholdes dog let af en tynd metalplade. Ligesom α-strålingskilder er β-aktive radionuklider farligere, når de indtages.

Fotonstråling omfatter røntgenstråler og gammastråling (γ-stråler). Efter radioaktivt henfald fremstår atomkernen af ​​det endelige produkt ofte i en ophidset tilstand. Overgangen af ​​kernen fra denne tilstand til et lavere energiniveau (til den normale tilstand) sker med emission af gammakvanter. Således er γ-stråling af intranukleær oprindelse og er en ret hård elektromagnetisk stråling med en bølgelængde på 10 -8 –10 -11 nm.

Energien af ​​et γ-strålingskvantum E (i eV) er relateret til bølgelængden ved relationen

hvor λ er udtrykt i nanometer (1 nm = 10 -9 m).

Forplanter sig med lysets hastighed, γ-stråler har en høj gennemtrængende evne, meget større end α- og β-partikler. De kan kun stoppes af en tyk bly eller betonplade. Jo højere energien af ​​γ-stråling er og følgelig jo kortere dens bølgelængde, desto højere penetreringsevne. Typisk ligger energien af ​​gammastråler i området fra flere keV til flere MeV.

I modsætning til γ-stråler er røntgenstråler af atomisk oprindelse. Den dannes i exciterede atomer under overgangen af ​​elektroner fra fjerne baner til en bane tættere på kernen eller opstår, når ladede partikler i stoffet decelererer. Følgelig har den første et diskret energispektrum og kaldes karakteristisk, den anden har et kontinuerligt spektrum og kaldes bremsstrahlung. Røntgenenergiområdet er fra hundredvis af elektronvolt til titusinder af kiloelektronvolt. På trods af disse strålingers forskellige oprindelse er deres natur den samme, og derfor kaldes røntgen- og γ-stråling fotonstråling.

Under påvirkning af fotonstråling bestråles hele kroppen. Det er den vigtigste skadelige faktor, når kroppen udsættes for stråling fra eksterne kilder.

Neutronstråling opstår under fission af tunge kerner og i andre nukleare reaktioner. Kilder til neutronstråling ved atomkraftværker er atomreaktorer, hvor neutronfluxtætheden er 10 10 –10 14 neutroner/(cm s); isotopkilder, der indeholder naturlige eller kunstige radionuklider blandet med et stof, der udsender neutroner under påvirkning af bombardement af dets α-partikler eller γ-kvanter. Sådanne kilder bruges til kalibrering af kontrol- og måleudstyr. De producerer fluxer i størrelsesordenen 10 7 -10 8 neutroner/s.

Afhængigt af energien er neutroner opdelt i følgende typer: langsom eller termisk (med gennemsnitlig energi ~ 0,025 eV); resonans (med energi op til 0,5 keV); mellemliggende (med energi fra 0,5 keV til 0,5 MeV); hurtig (med energi fra 0,5 til 20 MeV); ultrahurtig (med energi over 20 MeV).

Når neutroner interagerer med stof, observeres to typer processer: neutronspredning og nukleare reaktioner, herunder tvungen fission af tunge kerner. Det er den sidstnævnte type interaktioner, der er forbundet med forekomsten af ​​en kædereaktion, der opstår under en atomeksplosion (ukontrolleret kædereaktion) og i atomreaktorer (kontrolleret kædereaktion) og er ledsaget af frigivelse af enorme mængder energi.

Den gennemtrængende kraft af neutronstråling er sammenlignelig med γ-stråling. Termiske neutroner absorberes effektivt af materialer, der indeholder bor, grafit, bly, lithium, gadolinium og nogle andre stoffer; Hurtige neutroner bremses effektivt af paraffin, vand, beton mv.

Grundlæggende begreber for dosimetri. Med forskellige gennemtrængende evner har forskellige typer ioniserende stråling forskellige virkninger på en levende organismes væv. I dette tilfælde, jo mere skade forårsaget af stråling vil være, jo større er energien, der påvirker det biologiske objekt. Mængden af ​​energi, der overføres til kroppen under ioniserende eksponering, kaldes dosis.

Det fysiske grundlag for dosis af ioniserende stråling er transformationen af ​​strålingsenergi i processen med dens interaktion med atomer eller deres kerner, elektroner og molekyler i det bestrålede medium, som et resultat af hvilken en del af denne energi absorberes af stoffet. Absorberet energi er hovedårsagen til de processer, der fører til de observerede strålingsinducerede effekter, og derfor er dosimetriske mængder relateret til den absorberede strålingsenergi.

Stråledosis kan modtages fra ethvert radionuklid eller fra en blanding af dem, uanset om de befinder sig uden for eller inde i kroppen som følge af eksponering for mad, vand eller luft. Doser beregnes forskelligt afhængigt af størrelsen af ​​det bestrålede område, og hvor det er placeret, om en person eller en gruppe mennesker blev eksponeret, og hvor længe.

Mængden af ​​absorberet energi pr. masseenhed af den bestrålede organisme kaldes den absorberede dosis og måles i SI-enheder i gråtoner (Gy). Enheden for grå er joule divideret med kilogram masse (J/kg). Den absorberede dosisværdi tager dog ikke højde for, at α-stråling og neutronstråling ved samme absorberede dosis er meget farligere end β-stråling eller γ-stråling. Derfor, for en mere nøjagtig vurdering af graden af ​​skade på kroppen, skal den absorberede dosis øges med en vis koefficient, hvilket afspejler evnen af ​​stråling af en given type til at beskadige biologiske objekter. Denne faktor kaldes strålingsvægtningsfaktoren. Dens værdi for β- og γ-stråling tages lig med 1, for α-stråling - 20, for neutronstråling varierer i området 5-20 afhængigt af neutronenergien.

Dosis omregnet på denne måde kaldes ækvivalent dosis, som måles i sievert (Sv) i SI-systemet. Dimensionen af ​​en sievert er den samme som for en grå – J/kg. Den modtagne dosis pr. tidsenhed klassificeres i SI-systemet som dosishastighed og har dimensionen Gy/s eller Sv/s. I SI-systemet er det tilladt at bruge ikke-systemmæssige tidsenheder, såsom time, dag, år, derfor anvendes dimensioner som Sv/h, Sv/dag, Sv/år ved beregning af doser.

Indtil nu har man inden for geofysik, geologi og til dels radioøkologi brugt en ikke-systemisk dosisenhed - røntgen. Denne værdi blev indført ved begyndelsen af ​​atomæraen (i 1928) og blev brugt til at måle eksponeringsdosis. Røntgenstråler er lig med den dosis af γ-stråling, der i en kubikcentimeter tør luft skaber en samlet ladning af ioner svarende til en enhed elektrisk ladning. Ved måling af eksponeringsdosis af γ-stråling i luft anvendes forholdet mellem røntgenstråler og gråt: 1 P = 8,77 mJ/kg eller 8,77 mGy. Følgelig er 1 Gy = 114 R.

I dosimetri er der bevaret en ekstra-systemisk enhed mere - rad, svarende til den absorberede strålingsdosis, hvor 1 kg af det bestrålede stof absorberer energi svarende til 0,01 J. Følgelig er I rad = 100 erg/g = 0,01 Gy. Denne enhed er i øjeblikket ved at være ude af brug.

Ved beregning af doser modtaget af kroppen, skal det tages i betragtning, at nogle dele af kroppen (organer, væv) er mere følsomme over for stråling end andre. Især med samme ækvivalente dosis er skader på lungerne mere sandsynlige end for eksempel på skjoldbruskkirtlen. Interna

Den russiske strålebeskyttelseskommission (ICRP) har udviklet konverteringsfaktorer, som anbefales til brug ved vurdering af strålingsdosis til forskellige menneskelige organer og biologiske væv (fig. 3.7).

Efter at gange den ækvivalente dosis for et givet organ med den tilsvarende koefficient og summere den over alle organer og væv, opnås en effektiv ækvivalent dosis, der afspejler den samlede effekt af stråling på kroppen. Denne dosis måles også i sievert. Det beskrevne dosiskoncept karakteriserer kun individuelt modtagne doser.

Når det er nødvendigt at studere effekterne af stråling på en gruppe mennesker, anvendes begrebet kollektiv effektiv ækvivalent dosis, som er lig med summen af ​​individuelle effektive ækvivalentdoser og måles i man-sievert (man-Sv).

Da mange radionuklider henfalder meget langsomt og vil påvirke befolkningen i en fjern fremtid, vil mange flere generationer af mennesker, der lever på planeten, modtage en samlet effektiv ækvivalent dosis fra sådanne kilder. For at vurdere den angivne dosis er konceptet med den forventede (totale) kollektive effektive ækvivalentdosis blevet indført, som gør det muligt at forudsige skaden på en gruppe mennesker fra påvirkningen af ​​konstante strålingskilder. For klarhedens skyld er begrebssystemet beskrevet ovenfor illustreret i fig. 3.8.

Alle atomer i en exciteret tilstand er i stand til at udsende elektromagnetiske bølger. For at gøre dette skal de gå til grundtilstanden, hvor deres indre energi erhverver sig. Processen med en sådan overgang er ledsaget af emissionen af ​​en elektromagnetisk bølge. Afhængigt af længden har den forskellige egenskaber. Der er flere typer af sådan stråling.

Synligt lys

Bølgelængden er den korteste afstand mellem en overflade med lige faser. Synligt lys er elektromagnetiske bølger, der kan opfattes af det menneskelige øje. Lysbølgelængder spænder fra 340 (violet lys) til 760 nanometer (rødt lys). Det menneskelige øje opfatter det gul-grønne område af spektret bedst.

Infrarød stråling

Alt, der omgiver en person, inklusive ham selv, er en kilde til infrarød eller termisk stråling (bølgelængde op til 0,5 mm). Atomer udsender elektromagnetiske bølger i dette område, når de kolliderer kaotisk med hinanden. Ved hver kollision bliver deres kinetiske energi til termisk energi. Atomet bliver ophidset og udsender bølger i det infrarøde område.

Kun en lille del af den infrarøde stråling når Jordens overflade fra Solen. Op til 80 % absorberes af luftmolekyler og især kuldioxid, som forårsager drivhuseffekten.

Ultraviolet stråling

Bølgelængden af ​​ultraviolet stråling er meget kortere end infrarød stråling. Solens spektrum indeholder også en ultraviolet komponent, men den er blokeret af Jordens ozonlag og når ikke dens overflade. Sådan stråling er meget skadelig for alle levende organismer.

Længden af ​​ultraviolet stråling ligger i området fra 10 til 740 nanometer. Den lille del af det, der når jordens overflade sammen med synligt lys, får folk til at blive brune som en beskyttende reaktion af huden på skadelige påvirkninger.

Radiobølger

Ved hjælp af radiobølger op til 1,5 km lange kan informationer transmitteres. Dette bruges i radioer og tv. En så lang længde giver dem mulighed for at bøje sig rundt om jordens overflade. De korteste radiobølger kan reflekteres fra de øverste lag af atmosfæren og nå stationer placeret på den modsatte side af kloden.

Gammastråler

Gammastråler er klassificeret som særlig hård ultraviolet stråling. De dannes under eksplosionen af ​​en atombombe, såvel som under processer på overfladen af ​​stjerner. Denne stråling er skadelig for levende organismer, men Jordens magnetosfære tillader dem ikke at passere igennem. Gammastrålefotoner har ultrahøj energi.

Radioaktiv stråling er en kraftig effekt på den menneskelige krop, der er i stand til at forårsage irreversible processer, der fører til tragiske konsekvenser. Afhængigt af kraften kan forskellige typer radioaktiv stråling forårsage alvorlige sygdomme, eller tværtimod helbrede en person. Nogle af dem bruges til diagnostiske formål. Alt afhænger med andre ord af processens styrbarhed, dvs. dens intensitet og varighed af påvirkning på biologiske væv.

Essensen af ​​fænomenet

Generelt refererer udtrykket stråling til frigivelsen af ​​partikler og deres udbredelse i form af bølger. Radioaktivitet involverer spontan opløsning af kernerne af atomer af visse stoffer med udseendet af en strøm af høj-effekt ladede partikler. Stoffer, der er i stand til et sådant fænomen, kaldes radionuklider.

Så hvad er radioaktiv stråling? Typisk refererer dette udtryk til både radioaktive og strålingsemissioner. I sin kerne er det en rettet strøm af elementære partikler af betydelig kraft, der forårsager ionisering af ethvert medium, der kommer i deres vej: luft, væsker, metaller, mineraler og andre stoffer såvel som biologiske væv. Ionisering af ethvert materiale fører til en ændring i dets struktur og grundlæggende egenskaber. Biologiske væv, inkl. menneskekroppen udsættes for ændringer, der er uforenelige med deres livsaktivitet.

Forskellige typer radioaktiv stråling har forskellige gennemtrængende og ioniserende kræfter. De skadelige egenskaber afhænger af følgende hovedkarakteristika ved radionuklider: strålingstype, strømningseffekt, halveringstid. Ioniserende evne vurderes af en specifik indikator: antallet af ioner af det ioniserede stof dannet i en afstand på 10 mm langs strålingsgennemtrængningsvejen.

Negative virkninger på mennesker

Strålingseksponering hos mennesker fører til strukturelle ændringer i kroppens væv. Som et resultat af ionisering opstår der frie radikaler i dem, som er kemisk aktive molekyler, der beskadiger og dræber celler. De gastrointestinale, genitourinære og hæmatopoietiske systemer er de første og hårdest ramte. Alvorlige symptomer på deres dysfunktion vises: kvalme og opkastning, feber, tarmdysfunktion.

Helt typisk er stråling grå stær, forårsaget af eksponering for stråling på øjets væv. Andre alvorlige konsekvenser af strålingseksponering observeres også: vaskulær sklerose, et kraftigt fald i immunitet, hæmatogene problemer. Skader på den genetiske mekanisme er især farlig. De resulterende aktive radikaler er i stand til at ændre strukturen af ​​hovedbæreren af ​​genetisk information - DNA. Sådanne lidelser kan føre til uforudsigelige mutationer, der påvirker efterfølgende generationer.

Graden af ​​skade på den menneskelige krop afhænger af, hvilke typer radioaktiv stråling, der opstod, kroppens intensitet og individuelle modtagelighed. Hovedindikatoren er stråledosis, som viser, hvor meget stråling der er trængt ind i kroppen. Det er blevet fastslået, at en enkelt stor dosis er meget farligere end akkumulering af en sådan dosis under længere tids udsættelse for stråling med lav effekt. Mængden af ​​stråling absorberet af kroppen måles i everts (Ev).

Ethvert levende miljø har et vist niveau af stråling. Et baggrundsstrålingsniveau på ikke højere end 0,18-0,2 mEv/h eller 20 mikroroentgener anses for normalt. Det kritiske niveau, der fører til døden, anslås til 5,5-6,5 Ev.

Typer af stråling

Som nævnt kan radioaktiv stråling og dens typer påvirke den menneskelige krop på forskellige måder. Der kan skelnes mellem følgende hovedtyper af stråling.

Corpuscular-type stråling, som er en strøm af partikler:

1. Alfa-stråling. Dette er en strøm sammensat af alfapartikler, der har en enorm ioniserende evne, men indtrængningsdybden er lille. Selv et stykke tykt papir kan stoppe sådanne partikler. En persons tøj spiller rollen som beskyttelse ganske effektivt.
2. Beta-stråling er forårsaget af en strøm af beta-partikler, der rejser med hastigheder tæt på lysets hastighed. På grund af den enorme hastighed har disse partikler øget gennemtrængningsevne, men deres ioniseringsevne er lavere end i den tidligere version. Vinduesvinduer eller en metalplade 8-10 mm tyk kan tjene som en skærm mod denne stråling. Det er meget farligt for mennesker, hvis det kommer i direkte kontakt med huden.
3. Neutronstråling består af neutroner og har den største skadevirkning. Tilstrækkelig beskyttelse mod dem ydes af materialer, der indeholder brint i deres struktur: vand, paraffin, polyethylen osv.

Bølgestråling, som er den radiale udbredelse af energi:

1. Gammastråling er i sin kerne et elektromagnetisk felt, der skabes under radioaktive transformationer i atomer. Bølger udsendes i form af kvanter, impulser. Stråling har meget høj gennemtrængelighed, men lav ioniserende evne. For at beskytte mod sådanne stråler er der brug for skærme lavet af tungmetaller.
2. røntgenstråler eller røntgenstråler. Disse kvantestråler ligner på mange måder gammastråler, men deres gennemtrængende evner er noget reduceret. Denne type bølge produceres i vakuum røntgenstråleenheder ved at slå elektroner mod et specielt mål. Det diagnostiske formål med denne stråling er velkendt. Det skal dog huskes, at dets forlængede virkning kan forårsage alvorlig skade på menneskekroppen.

Hvordan kan en person blive bestrålet?

En person modtager radioaktiv stråling, hvis stråling trænger ind i hans krop. Det kan ske på 2 måder: ydre og indre påvirkning. I det første tilfælde er kilden til radioaktiv stråling placeret udenfor, og af forskellige årsager falder en person ind i området for sin aktivitet uden ordentlig beskyttelse. Intern eksponering opstår, når et radionuklid trænger ind i kroppen. Dette kan ske ved indtagelse af bestrålede fødevarer eller væsker, med støv og gasser, ved indånding af forurenet luft osv.

Eksterne strålingskilder kan opdeles i 3 kategorier:

1. Naturlige kilder: tunge kemiske grundstoffer og radioaktive isotoper.
2. Kunstige kilder: tekniske anordninger, der leverer stråling under passende nukleare reaktioner.
3. Induceret stråling: forskellige miljøer, efter at være blevet udsat for intens ioniserende stråling, bliver selv en kilde til stråling.

De farligste genstande med hensyn til mulig strålingseksponering omfatter følgende strålingskilder:

1. Industrier relateret til udvinding, forarbejdning, berigelse af radionuklider, produktion af nukleart brændsel til reaktorer, især uranindustrien.
2. Atomreaktorer af enhver type, inkl. i kraftværker og skibe.
3. Radiokemiske virksomheder beskæftiger sig med regenerering af nukleart brændsel.
4. Steder til opbevaring (bortskaffelse) af affald af radioaktive stoffer samt virksomheder til deres behandling.
5. Ved brug af stråling i forskellige brancher: medicin, geologi, landbrug, industri mv.
6. Afprøvning af atomvåben, atomeksplosioner til fredelige formål.

Manifestation af skade på kroppen

Karakteristikaene for radioaktiv stråling spiller en afgørende rolle for graden af ​​skade på den menneskelige krop. Som følge af eksponering udvikles strålesyge, som kan have to retninger: somatisk og genetisk skade. Baseret på manifestationstidspunktet skelnes tidlige og sene virkninger.

Den tidlige effekt afslører karakteristiske symptomer i perioden fra 1 time til 2 måneder. Følgende tegn anses for at være typiske: hudrødme og afskalning, uklarhed af øjenlinsen, forstyrrelse af den hæmatopoietiske proces. Den ekstreme mulighed med en stor dosis stråling er døden. Lokal skade er karakteriseret ved sådanne tegn som strålingsforbrændinger af huden og slimhinden.

Langsigtede manifestationer afsløres efter 3-5 måneder, eller endda efter flere år. I dette tilfælde noteres vedvarende hudlæsioner, ondartede tumorer af forskellige lokaliseringer, en kraftig forringelse af immunitet, ændringer i blodsammensætningen (et signifikant fald i niveauet af røde blodlegemer, leukocytter, blodplader og neutrofiler). Som følge heraf udvikles der ofte forskellige infektionssygdomme, og den forventede levetid reduceres betydeligt.

For at forhindre menneskers eksponering for ioniserende stråling anvendes forskellige former for beskyttelse, som afhænger af typen af ​​stråling. Derudover er der reguleret strenge standarder for den maksimale varighed af en persons ophold i strålingszonen, minimumsafstanden til strålingskilden, brugen af ​​personlige værnemidler og montering af beskyttelsesskærme.

Radioaktiv stråling kan have en stærk destruktiv effekt på alle væv i den menneskelige krop. Samtidig bruges det også til behandling af forskellige sygdomme. Det hele afhænger af strålingsdosis modtaget af en person i en enkelt eller langsigtet tilstand. Kun streng overholdelse af strålebeskyttelsesstandarder vil hjælpe med at opretholde sundheden, selvom du er inden for en strålekildes rækkevidde.

Radioaktivitet blev opdaget i 1896 af den franske videnskabsmand Antoine Henri Becquerel, mens han studerede luminescensen af ​​uransalte. Det viste sig, at uransalte uden ydre påvirkning (spontant) udsendte stråling af ukendt karakter, som oplyste fotografiske plader isoleret fra lys, ioniserede luften, trængte gennem tynde metalplader og forårsagede luminescens af en række stoffer. Stoffer indeholdende polonium 21084Po og radium 226 88Ra havde samme egenskab.

Endnu tidligere, i 1985, blev røntgenstråler ved et uheld opdaget af den tyske fysiker Wilhelm Roentgen. Marie Curie opfandt ordet "radioaktivitet".

Radioaktivitet er en spontan transformation (henfald) af kernen i et atom af et kemisk grundstof, hvilket fører til en ændring i dets atomnummer eller en ændring i massetal. Med denne transformation af kernen udsendes radioaktiv stråling.

Der skelnes mellem naturlig og kunstig radioaktivitet. Naturlig radioaktivitet er den radioaktivitet, der observeres i ustabile isotoper, der findes i naturen. Kunstig radioaktivitet er radioaktiviteten af ​​isotoper opnået som et resultat af nukleare reaktioner.

Der er flere typer radioaktiv stråling, der adskiller sig i energi og gennemtrængende evne, som har forskellige virkninger på en levende organismes væv.

Alfa-stråling er en strøm af positivt ladede partikler, som hver består af to protoner og to neutroner. Gennemtrængningsevnen af ​​denne type stråling er lav. Det tilbageholdes af et par centimeter luft, flere ark papir og almindeligt tøj. Alfastråling kan være farlig for øjnene. Den er stort set ude af stand til at trænge ind i det yderste hudlag og udgør ikke en fare, før radionuklider, der udsender alfapartikler, kommer ind i kroppen gennem et åbent sår, mad eller indåndet luft – så kan de blive ekstremt farlige. Som følge af bestråling med relativt tunge, positivt ladede alfapartikler kan der opstå alvorlige skader på celler og væv i levende organismer over en vis periode.

Betastråling er en strøm af negativt ladede elektroner, der bevæger sig med enorm hastighed, hvis størrelse og masse er meget mindre end alfapartikler. Denne stråling har større gennemtrængende kraft sammenlignet med alfastråling. Du kan beskytte dig mod det med en tynd metalplade såsom aluminium eller et trælag på 1,25 cm.Hvis en person ikke har tykt tøj på, kan beta-partikler trænge ind i huden i en dybde på flere millimeter. Hvis kroppen ikke er dækket af tøj, kan betastråling skade huden, den passerer ind i kropsvævet i en dybde på 1-2 centimeter.

gammastråling, ligesom røntgenstråler er det elektromagnetisk stråling af ultrahøje energier. Dette er stråling med meget korte bølgelængder og meget høje frekvenser. Enhver, der har gennemgået en lægeundersøgelse, er bekendt med røntgen. Gammastråling har en høj gennemtrængende evne, du kan kun beskytte dig mod den med et tykt lag bly eller beton. Røntgen- og gammastråler bærer ikke en elektrisk ladning. De kan beskadige alle organer.

Alle typer radioaktiv stråling kan ikke ses, mærkes eller høres. Stråling har ingen farve, ingen smag, ingen lugt. Rate af henfald af radionuklider kan praktisk talt ikke ændres ved kendte kemiske, fysiske, biologiske og andre metoder. Jo mere energistråling der overføres til væv, jo mere skade vil den forårsage i kroppen. Mængden af ​​energi, der overføres til kroppen, kaldes dosis. Kroppen kan modtage en stråledosis fra enhver form for stråling, herunder radioaktiv. I dette tilfælde kan radionuklider være placeret uden for kroppen eller inde i den. Mængden af ​​strålingsenergi, der absorberes pr. masseenhed af det bestrålede legeme, kaldes den absorberede dosis og måles i SI-systemet i gråtoner (Gy).

For den samme absorberede dosis er alfastråling meget farligere end beta- og gammastråling. Graden af ​​eksponering for forskellige typer stråling på en person vurderes ved at bruge en sådan karakteristik som ækvivalent dosis. beskadige kropsvæv på forskellige måder. I SI-systemet måles det i enheder kaldet sieverts (Sv).

Radioaktivt henfald er den naturlige radioaktive transformation af kerner, der sker spontant. Den kerne, der gennemgår radioaktivt henfald, kaldes moderkernen; den resulterende datterkerne viser sig som regel at være exciteret, og dens overgang til grundtilstanden er ledsaget af emissionen af ​​en γ-foton. At. Gammastråling er den vigtigste form for reduktion af energien i exciterede produkter fra radioaktive transformationer.

Alfa henfald. β-stråler er en flux af helium He-kerner. Alfa-henfald er ledsaget af afgang af en alfa-partikel (He) fra kernen, som oprindeligt omdannes til kernen af ​​et atom af et nyt kemisk element, hvis ladning er 2 mindre og massetallet er 4 enheder mindre.

Hastigheden, hvormed α-partikler (dvs. He-kerner) flyver ud af den henfaldende kerne, er meget høje (~106 m/s).

Når en α-partikel flyver gennem stof, mister den gradvist sin energi, bruger den på at ionisere stoffets molekyler og stopper til sidst. En alfapartikel danner cirka 106 par ioner på sin vej pr. 1 cm vej.

Jo større massefylde stoffet har, jo kortere rækkevidde af α-partikler, før det stopper. I luft ved normalt tryk er rækkevidden flere cm, i vand, i humant væv (muskler, blod, lymfe) 0,1-0,15 mm. α-partikler er fuldstændig blokeret af et almindeligt stykke papir.

α-partikler er ikke særlig farlige i tilfælde af ekstern bestråling, pga kan blive forsinket af tøj og gummi. Men α-partikler er meget farlige, når de kommer ind i menneskekroppen, på grund af den høje ioniseringstæthed, de producerer. Skader i væv er ikke reversibel.

Beta-henfald findes i tre varianter. Den første - kernen, som har gennemgået en transformation, udsender en elektron, den anden - en positron, den tredje - kaldes elektronfangst (e-capture), kernen absorberer en af ​​elektronerne.

Den tredje type henfald (elektronfangst) er, når en kerne absorberer en af ​​elektronerne i sit atom, som et resultat af hvilket en af ​​protonerne bliver til en neutron, der udsender en neutrino:

Bevægelseshastigheden af ​​β-partikler i et vakuum er 0,3 – 0,99 lysets hastighed. De er hurtigere end alfapartikler, flyver gennem modkørende atomer og interagerer med dem. β-partikler har en mindre ioniseringseffekt (50-100 par ioner pr. 1 cm bane i luften), og når en β-partikel kommer ind i kroppen, er de mindre farlige end α-partikler. Imidlertid er β-partiklernes gennemtrængningsevne høj (fra 10 cm til 25 m og op til 17,5 mm i biologiske væv).

Gammastråling er elektromagnetisk stråling, der udsendes af atomkerner under radioaktive transformationer, og som forplanter sig i et vakuum med en konstant hastighed på 300.000 km/s. Denne stråling ledsager sædvanligvis β-henfald og, sjældnere, α-henfald.

γ-stråler ligner røntgenstråler, men har meget højere energi (ved en kortere bølgelængde). γ-stråler, der er elektrisk neutrale, afbøjes ikke i magnetiske og elektriske felter. I stof og vakuum forplanter de sig retlinet og jævnt i alle retninger fra kilden uden at forårsage direkte ionisering; når de bevæger sig i mediet, slår de elektroner ud og overfører en del af eller hele deres energi til dem, som producerer ioniseringsprocessen. For 1 cm vandring danner γ-stråler 1-2 par ioner. I luften rejser de fra flere hundrede meter og endda kilometer, i beton - 25 cm, i bly - op til 5 cm, i vand - snesevis af meter, og de trænger gennem levende organismer.

γ-stråler udgør en betydelig fare for levende organismer som en kilde til ekstern stråling.