Ионизирующие излучения
Ионизирующим излучением (ИИ) называют потоки частиц и электромагнитных квантов, образующихся при ядерных превращениях, т.е. в результате радиоактивного распада. Ионизирующее излучение состоит из заряженных и незаряженных частиц, к которым относятся также фотоны. Энергию частиц ионизирующего излучения измеряют в электрон-вольтах (1эв = 1,6*10-19 Дж). В безопасности жизнедеятельности ионизирующее излучение и радиоактивное загрязнениеокружающей среды часто отождествляют, что недопустимо.
Корпускулярное ионизирующее излучение- поток элементарных частиц, образующихся при радиоактивном распаде, ядерных превращениях либо генерируемых на ускорителях. К нему относятся альфа-частицы(поток ядер атомов гелия, энергия которых находится в пределах от 2 до 8 МэВ); бета-частицы(поток электронов или позитронов с энергией около 3 МэВ); нейтроны - нейтральные элементарные частицы, которые при прохождении через вещество взаимодействуют только с ядрами атомов (именно потому, что не имеют электрического заряда). По характеру взаимодействия со средой и величине энергии нейтроны условно разделены на четыре группы: тепловые - до 0,5 кэВ, промежуточные _ 0,5-200 кэВ, быстрые - 200 кэВ -20 МэВ, релятивистские - свыше 20 МэВ. К корпускулярному виду излучения относятся также некоторые другие ядерные частицы и космические лучи.
Фотонное излучение- поток электромагнитных колебаний, распространяющийся в вакууме с постоянной скоростью (300 000 км/с). К нему относятся гамма-излучение- электромагнитное излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц, и рентгеновское излучение, которое возникает в среде, окружающей источник бета-излучения (в рентгеновских трубках, в ускорителях электронов), и представляет собой совокупность тормозного и характеристического излучения.
Тормозное излучение- фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии заряженных частиц.
Характеристическое излучение- это фотонное излучение с дискретным спектром, испускаемое при изменении энергетического состояния атомов.
Все излучения характеризуются по их ионизирующейи проникающей способности. Ионизирующая способность излучения определяется удельной ионизацией, т. е. числом пар ионов, создаваемых частицей в единице объема, единице массы среды или на единице длины пути. Проникающая способность излучений или глубина проникновения излучения в живой организм зависит от его природы и определяется величиной пробега, т. е. расстоянием, пройденным частицей в веществе до ее полной остановки (это, в свою очередь, обусловлено тем или иным видом взаимодействия.
Альфа-частицы обладают наибольшей ионизирующей способностью, но наименьшей проникающей способностью (причем длина пробега этих частиц составляет в воздухе несколько сантиметров, а в мягкой биологической ткани - несколько десятков микрон). Их удельная ионизация изменяется от 25 до 60 тыс. пар ионов на 1 см пути в воздух.
Бета-частицы имеют существенно меньшую ионизирующую способность, но большую проникающую способность. Средняя величина удельной ионизации в воздухе составляет около 100 пар ионов на 1 см пути, а максимальный пробег достигает нескольких метров при больших энергиях.
Наименьшей ионизирующей способностью и наибольшей проникающей способностью обладают фотонные излучения (рентгеновское и гамма-излучения). Кроме того, нужно иметь в виду, что во всех процессах взаимодействия электромагнитного излучения со средой часть энергии преобразуется в кинетическую энергию вторичных электронов, которые, проходя через вещество, также производят ионизацию.
Действие ионизирующих излучений на вещество определяется коэффициентом ослабления, величина которого зависит от энергии излучения и свойств вещества. Однако при любой толщине слоя вещества нельзя полностью поглотить поток фотонного излучения, а можно только ослабить его интенсивность в любое число раз (в связи с экспоненциальным законом ослабления потока энергии излучения). Именно в этом и состоит существенное отличие характера ослабления фотонного (электромагнитного) излучения от ослабления заряженных частиц (корпускулярного излучения), для которых существует минимальная толщина слоя вещества поглотителя (пробег), где происходит полное поглощение потока заряженных частиц.
Процесс превращения одних элементов в другие, сопровождающийся ионизирующим излучением, называется радиоактивностью (Мария Кюри, 1898). Естественной радиоактивностью обладают элементы с нестабильными ядрами. Однако в 1934 г. французские ученые установили, что, воздействуя нейтронами на ядра стабильных элементов, можно получить изотопы с искусственной радиоактивностью.
Известно, что ядро атома состоит из положительных протонов и нейтральных нейтронов. Вокруг ядра вращаются по своим орбитам отрицательно заряженные электроны. Заряд ядра равен суммарному заряду электронов, т. е. атом электрически нейтрален.
Ядра атомов одного и того же элемента всегда содержат одинаковое число протонов, но количество нейтронов в них может быть разным.
Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разновидностям одного и того же химического элемента и называются изотопами. Чтобы отличить их друг от друга, к символу элемента приписывают число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Так, уран-238 содержит 92 протона и 238 - 92 = 46 нейтронов; в уране-235 тоже 92 протона, но 235 - 92 = 143 нейтрона. Протоны и нейтроны имеют общее название «нуклоны». Полное число нуклонов называется массовым числом и является мерой стабильности ядра. Чем ближе к концу Периодической таблицы Менделеева
расположен элемент, тем больше массовое число, тем больше нейтронов в ядре и тем менее устойчивы эти ядра.
Ядра всех изотопов образуют группу «нуклидов», некоторые из которых стабильны, но большинство - нестабильны и постоянно превращаются в другие нуклиды. Процесс самопроизвольного распада нуклида называется радиоактивным распадом, а сам нуклид - радионуклидом. В настоящее время известно около 50 естественных и более 200 искусственных радиоактивных нуклидов. Уровень нестабильности радионуклидов неодинаков: одни распадаются очень быстро, другие - медленно. Время, в течение которого распадаются половина всех радионуклидов данного типа, называется периодом полураспада. Эта величина для разных веществ весьма сильно различается, например, период полураспада аргона-41 составляет 2 часа, а урана-238 - 4,5 млрд. лет.
Знание периодов полураспада необходимо для оценки радиационной обстановки.
Дата добавления: 2016-01-20; просмотров: 1167;