انواع تشعشعات یونیزان فیزیک پرتوهای یونیزان

تشعشعات اتمی یکی از خطرناک ترین آنهاست. عواقب آن برای شخص غیرقابل پیش بینی است. منظور از اصطلاح رادیواکتیویته چیست؟ معنی کلمات "بیشتر" یا "کمتر" رادیواکتیویته چیست؟ چه ذراتي در انواع مختلف تشعشعات اتمي وجود دارند؟

تشعشعات رادیواکتیو چیست؟

ترکیب تشعشعات رادیواکتیو می تواند شامل ذرات مختلفی باشد. با این حال، هر سه نوع تشعشع متعلق به یک دسته هستند - به آنها یونیزه می گویند. این اصطلاح به چه معناست؟ انرژی تشعشعات فوق العاده زیاد است - به حدی که وقتی تابش به یک اتم خاص می رسد، یک الکترون را از مدار خود خارج می کند. سپس اتمی که هدف تابش قرار گرفت به یونی تبدیل می شود که بار مثبت دارد. به همین دلیل است که تشعشعات اتمی را یونیزه می نامند، صرف نظر از اینکه به چه نوع تعلق دارد. قدرت بالا تشعشعات یونیزان را از انواع دیگر مانند مایکروویو یا مادون قرمز متمایز می کند.

یونیزاسیون چگونه انجام می شود؟

برای درک آنچه می تواند در ترکیب تشعشعات رادیواکتیو گنجانده شود، لازم است فرآیند یونیزاسیون را با جزئیات در نظر بگیریم. به صورت زیر اتفاق می افتد. یک اتم، وقتی بزرگ‌نمایی می‌شود، مانند یک دانه کوچک خشخاش (هسته اتم) به نظر می‌رسد که توسط مدارهای الکترون‌هایش احاطه شده است، مانند پوسته حباب صابون. هنگامی که فروپاشی رادیواکتیو رخ می دهد، کوچکترین دانه - یک ذره آلفا یا بتا - از این هسته خارج می شود. هنگامی که یک ذره باردار منتشر می شود، تغییر می کند، به این معنی که یک ماده شیمیایی جدید تشکیل می شود.

ذرات تشکیل دهنده تشعشعات رادیواکتیو به شرح زیر عمل می کنند. دانه ای که از هسته دور شده است با سرعتی عظیم به جلو می رود. در مسیر خود، می تواند به پوسته اتم دیگری برخورد کند و به همین ترتیب یک الکترون را از آن خارج کند. همانطور که قبلا ذکر شد، چنین اتمی به یک یون باردار تبدیل می شود. با این حال، در این مورد، موضوع ثابت می ماند، زیرا تعداد پروتون های هسته بدون تغییر باقی می ماند.

ویژگی های فرآیند واپاشی رادیواکتیو

آگاهی از این فرآیندها به ما امکان می دهد تا میزان واپاشی رادیواکتیو شدید را تخمین بزنیم. این مقدار با بکرل اندازه گیری می شود. به عنوان مثال، اگر یک فروپاشی در یک ثانیه رخ دهد، می گویند: "فعالیت ایزوتوپ 1 بکرل است." روزگاری به جای این واحد از واحدی به نام کوری استفاده می شد. برابر با 37 میلیارد بکرل بود. در این صورت لازم است فعالیت همان مقدار یک ماده را با هم مقایسه کرد. به فعالیت واحد جرم معین ایزوتوپ، فعالیت خاص می گویند. این مقدار با این یا ایزوتوپ دیگر نسبت معکوس دارد.

ویژگی های انتشارات رادیواکتیو. منابع آنها

تشعشعات یونیزه می تواند نه تنها در مورد واپاشی رادیواکتیو رخ دهد. موارد زیر می توانند به عنوان منابع تشعشعات رادیواکتیو عمل کنند: واکنش شکافت (در نتیجه یک انفجار یا در یک راکتور هسته ای رخ می دهد)، همجوشی هسته های به اصطلاح نور (روی سطح خورشید، سایر ستارگان، و همچنین در یک بمب هیدروژنی) و همچنین انواع مختلف همه این منابع تشعشعی یک ویژگی مشترک را با هم ترکیب می کنند - سطح قدرتمند انرژی.

تشعشع آلفا از چه ذراتی تشکیل شده است؟

تفاوت بین سه نوع پرتوهای یونیزان - آلفا، بتا و گاما - در ماهیت آنهاست. وقتی این تشعشعات کشف شدند، هیچ کس نمی دانست که آنها چه می توانند باشند. بنابراین، آنها را به سادگی حروف الفبای یونانی می نامیدند.

همانطور که از نام آنها پیداست، پرتوهای آلفا اولین کسانی بودند که کشف شدند. آنها بخشی از انتشار رادیواکتیو در طول تجزیه ایزوتوپ های سنگین مانند اورانیوم یا توریم بودند. ماهیت آنها در طول زمان مشخص شد. دانشمندان دریافته اند که تابش آلفا بسیار سنگین است. در هوا نمی تواند بر چند سانتی متر هم غلبه کند. معلوم شد که هسته اتم های هلیوم را می توان در ترکیب تشعشعات رادیواکتیو گنجاند. این دقیقاً همان چیزی است که در مورد تابش آلفا صدق می کند.

منبع اصلی آن ایزوتوپ های رادیواکتیو است. به عبارت دیگر، این یک "مجموعه" با بار مثبت از دو پروتون و به همان تعداد نوترون است. در این صورت می گوییم که ترکیب تشعشعات رادیواکتیو شامل ولیذرات یا ذرات آلفا دو پروتون و دو نوترون یک هسته هلیوم را تشکیل می دهند که مشخصه تابش آلفا است. برای اولین بار در بشر، ای رادرفورد که درگیر تبدیل هسته های نیتروژن به هسته های اکسیژن بود، توانست چنین واکنشی را به دست آورد.

تشعشعات بتا، بعداً کشف شد، اما کمتر خطرناک نیست

سپس معلوم شد که ترکیب تشعشعات رادیواکتیو می تواند نه تنها هسته های هلیوم، بلکه فقط الکترون های معمولی را شامل شود. این در مورد تابش بتا صادق است - از الکترون تشکیل شده است. اما سرعت آنها بسیار بیشتر از سرعت تابش آلفا است. این نوع تابش نسبت به تابش آلفا بار کمتری نیز دارد. ذرات بتا بار متفاوت و سرعت متفاوتی از اتم مادر به ارث می برند.

می تواند از 100 هزار کیلومتر در ثانیه به سرعت نور برسد. اما در هوای آزاد، تابش بتا می تواند تا چند متر گسترش یابد. قدرت نفوذ آنها بسیار کم است. پرتوهای بتا نمی توانند به کاغذ، پارچه یا ورق فلزی نازک نفوذ کنند. آنها فقط در این موضوع نفوذ می کنند. با این حال، تابش محافظت نشده می تواند باعث سوختگی پوست یا چشم شود، مانند اشعه ماوراء بنفش.

ذرات بتا با بار منفی الکترون و ذرات با بار مثبت پوزیترون نامیده می شوند. مقدار زیاد پرتوهای بتا برای انسان بسیار خطرناک است و می تواند منجر به بیماری اشعه شود. مصرف رادیونوکلئید بسیار خطرناک تر است.

تابش گاما: ترکیب و خواص

تابش گاما در مرحله بعد کشف شد. در این مورد، معلوم شد که ترکیب تشعشعات رادیواکتیو می تواند شامل فوتون هایی با طول موج مشخص باشد. پرتوهای گاما مشابه پرتوهای فرابنفش، مادون قرمز، امواج رادیویی هستند. به عبارت دیگر، تابش الکترومغناطیسی است، اما انرژی فوتون های وارد شده به آن بسیار زیاد است.

این نوع تابش توانایی فوق العاده بالایی در نفوذ به هر مانعی دارد. هر چه ماده ای که در مقابل این اشعه یونیزان قرار می گیرد چگال تر باشد، بهتر می تواند اشعه های گاما خطرناک را متوقف کند. برای این نقش، سرب یا بتن اغلب انتخاب می شود. در هوای آزاد، پرتوهای گاما می توانند صدها و هزاران کیلومتر را به راحتی طی کنند. اگر فرد را تحت تاثیر قرار دهد، منجر به آسیب به پوست و اندام های داخلی می شود. تابش گاما را از نظر خواص می توان با اشعه ایکس مقایسه کرد. اما آنها در منشأ خود متفاوت هستند. از این گذشته، اشعه ایکس فقط در شرایط مصنوعی به دست می آید.

چه تشعشعی خطرناک ترین است؟

بسیاری از کسانی که قبلاً مطالعه کرده اند که چه پرتوهایی بخشی از تشعشعات رادیواکتیو هستند، در مورد خطرات پرتوهای گاما متقاعد شده اند. از این گذشته، این آنها هستند که می توانند به راحتی بر بسیاری از کیلومترها غلبه کنند و زندگی مردم را نابود کنند و به بیماری تشعشع وحشتناکی منجر شوند. به منظور محافظت از خود در برابر پرتوهای گاما است که راکتورهای هسته ای با دیوارهای بتنی عظیم احاطه شده اند. قطعات کوچک ایزوتوپ همیشه در ظروف ساخته شده از سرب قرار می گیرند. با این حال، خطر اصلی برای انسان است

دوز مقداری است که معمولاً بر اساس وزن بدن فرد محاسبه می شود. به عنوان مثال، دوز 2 میلی گرم برای یک بیمار مناسب است. برای دیگری، همان دوز ممکن است اثر نامطلوبی داشته باشد. دوز تشعشعات رادیواکتیو نیز تخمین زده می شود. خطر آن با دوز جذب شده مشخص می شود. برای تعیین آن ابتدا میزان تابش جذب شده توسط بدن را اندازه گیری کنید. و سپس این مقدار با وزن بدن مقایسه می شود.

دوز تشعشع - معیاری برای خطر آن

انواع مختلف تشعشعات می توانند آسیب های مختلفی به موجودات زنده وارد کنند. بنابراین، نباید توانایی نفوذ انواع پرتوهای رادیواکتیو و تأثیر مخرب آنها را اشتباه گرفت. به عنوان مثال، وقتی فردی راهی برای محافظت از خود در برابر تشعشعات نداشته باشد، تشعشعات آلفا بسیار خطرناکتر از پرتوهای گاما هستند. از این گذشته ، حاوی هسته های هیدروژن سنگین است. و نوعی مانند تشعشع آلفا خطر خود را فقط زمانی نشان می دهد که وارد بدن شود. سپس تشعشع داخلی رخ می دهد.

بنابراین، ترکیب تشعشعات رادیواکتیو می تواند شامل سه نوع ذره باشد: اینها هسته هلیوم، الکترون های معمولی و همچنین فوتون هایی با طول موج مشخص هستند. خطر نوع خاصی از تابش با دوز آن تعیین می شود. منشا این پرتوها بی ربط است. برای یک موجود زنده، مطلقاً هیچ تفاوتی وجود ندارد که تشعشع از کجا آمده است: دستگاه اشعه ایکس، خورشید، نیروگاه هسته ای، استراحتگاه رادون یا انفجار. مهمترین چیز این است که چند ذره خطرناک جذب شده است.

تشعشعات اتمی از کجا می آید؟

در کنار پس‌زمینه تابش طبیعی، تمدن بشری مجبور است در میان بسیاری از منابع مصنوعی تشعشعات یونیزان خطرناک وجود داشته باشد. بیشتر اوقات نتیجه تصادفات وحشتناک است. به عنوان مثال، فاجعه در نیروگاه هسته ای فوکوشیما-1 در سپتامبر 2013 منجر به نشت آب رادیواکتیو شد. در نتیجه، محتوای ایزوتوپ های استرانسیوم و سزیم در محیط به طور قابل توجهی افزایش یافت.

تابش یونیزه کننده- جریانهای فوتون و همچنین ذرات باردار یا خنثی که برهمکنش آنها با ماده محیط منجر به یونیزاسیون آن می شود. یونیزاسیون نقش مهمی در ایجاد اثرات ناشی از تشعشع به ویژه در بافت زنده دارد. میانگین مصرف انرژی برای تشکیل یک جفت یون نسبتا کمی به نوع آن بستگی دارد تابش یونیزه کننده، که امکان قضاوت با درجه یونیزاسیون یک ماده در مورد انرژی منتقل شده به آن را فراهم می کند. و. جهت ثبت نام و تحلیل تابش یونیزه کنندهروش های ابزاری نیز از یونیزاسیون استفاده می کنند.

منابع تابش یونیزه کنندهبه طبیعی (طبیعی) و مصنوعی تقسیم می شود. منابع طبیعی تابش یونیزه کنندهفضا و مواد رادیواکتیو رایج در طبیعت (رادیونوکلئیدها) هستند. در فضا، تابش کیهانی تشکیل می شود و به زمین می رسد - جریان های جسمی پرتوهای یونیزان. تشعشعات اولیه کیهانی از ذرات باردار و فوتون های پرانرژی تشکیل شده است. در جو زمین، تشعشعات اولیه کیهانی تا حدی جذب می شود و واکنش های هسته ای را آغاز می کند که منجر به تشکیل اتم های رادیواکتیو می شود که خود تشعشع می کنند. بنابراین تابش کیهانی نزدیک سطح زمین با تابش اولیه کیهانی متفاوت است. سه نوع اصلی تشعشعات کیهانی وجود دارد: تابش کیهانی کهکشانی، تابش کیهانی خورشیدی و کمربندهای تشعشعی زمین. تشعشعات کیهانی کهکشانی پرانرژی ترین جزء جریان جسمی در فضای بین سیاره ای است و نشان دهنده هسته عناصر شیمیایی (عمدتاً هیدروژن و هلیوم) است که تا انرژی های بالا شتاب می گیرند. این نوع تابش کیهانی در توانایی نفوذ خود از همه انواع پیشی می گیرد تابش یونیزه کنندهبه جز نوترینوها جذب کامل تشعشعات کیهانی کهکشانی به سپر سربی حدود 15 نیاز دارد متر. تشعشعات کیهانی خورشیدی بخشی پر انرژی از تشعشعات هسته ای خورشیدی است و در طی شعله های کروموسفری در طول روز رخ می دهد. در طول شراره های شدید خورشیدی، چگالی شار تابش کیهانی خورشیدی می تواند هزاران بار بیشتر از سطح معمول چگالی شار تابش کیهانی کهکشانی باشد. تابش کیهانی خورشیدی از پروتون ها، هسته های هلیوم و هسته های سنگین تر تشکیل شده است. پروتون های پرانرژی خورشیدی بزرگترین خطر را برای انسان در طول پرواز فضایی ایجاد می کنند. زیست شناسی و پزشکی فضایی). کمربندهای تشعشعی زمین در فضای نزدیک به زمین به دلیل تابش اولیه کیهانی و جذب جزئی جزء باردار آن توسط میدان مغناطیسی زمین شکل گرفتند. کمربند تابشی زمین از ذرات باردار تشکیل شده است: الکترون ها در کمربند الکترونی و پروتون ها در کمربند پروتون. در کمربندهای تشعشعی میدان و برقرار است. شدت افزایش یافته است که هنگام پرتاب فضاپیمای سرنشین دار در نظر گرفته می شود.

رادیونوکلئیدهای طبیعی یا طبیعی منشأهای مختلفی دارند. برخی از آنها متعلق به خانواده های رادیواکتیو هستند که اجداد آنها (اورانیوم، توریم) بخشی از سنگ هایی بوده اند که سیاره ما را از دوره شکل گیری آن تشکیل می دهند. بخشی از رادیونوکلئیدهای طبیعی محصول فعال شدن ایزوتوپ های پایدار توسط تشعشعات کیهانی است. یکی از ویژگی های متمایز رادیونوکلئیدها رادیواکتیویته است، به عنوان مثال. تبدیل (واپاشی) خود به خودی هسته های اتمی، که منجر به تغییر در تعداد اتمی و (یا) عدد جرمی آنها می شود. سرعت واپاشی رادیواکتیو، که مشخصه فعالیت یک رادیونوکلئید است، برابر است با تعداد تبدیلات رادیواکتیو در واحد زمان.

سیستم بین المللی واحدها (SI) بکرل را به عنوان واحد رادیواکتیویته تعریف می کند. Bq); 1 Bqبرابر با یک فروپاشی در ثانیه است. در عمل از واحد خارج از سیستم فعالیت کوری نیز استفاده می شود ( کلید); 1 کلیدبرابر است با 3.7 × 10 10 فروپاشی در ثانیه، یعنی. 3.7×10 10 Bq. در نتیجه تبدیلات رادیواکتیو، ذرات باردار و خنثی بوجود می آیند که میدان تابش را تشکیل می دهند.

با توجه به نوع ذرات تشکیل دهنده تابش یونیزه کنندهتابش آلفا، تابش بتا، تابش گاما، تابش اشعه ایکس، تابش نوترون، تابش پروتون و غیره را تشخیص دهد. تابش یونیزه کننده، و انواع دیگر تابش یونیزه کننده- به جسمی. فوتون ها "بخش هایی" (کوانتوم) از تابش الکترومغناطیسی هستند. انرژی آنها با الکترون ولت بیان می شود. این انرژی ده ها هزار بار بیشتر از انرژی کوانتومی نور مرئی است.

تابش آلفا جریانی از ذرات آلفا یا هسته های اتم هلیوم است که حامل بار مثبت برابر با دو واحد بار اولیه است. ذرات آلفا ذرات بسیار یونیزه ای هستند که در تعامل با ماده به سرعت انرژی خود را از دست می دهند. به همین دلیل، اشعه آلفا ضعیف است و در عمل پزشکی یا برای تابش سطح بدن استفاده می شود، یا یک رادیونوکلئید ساطع کننده آلفا مستقیماً به کانون پاتولوژیک در طول پرتودرمانی بینابینی تزریق می شود.

تابش بتا - جریانی از الکترون های با بار منفی یا پوزیترون های با بار مثبت که در طی واپاشی بتا ساطع می شود. ذرات بتا ذرات یونیزه کننده ضعیفی هستند. اما در مقایسه با ذرات آلفا با انرژی یکسان، قدرت نفوذ بیشتری دارند.

تشعشعات نوترونی جریانی از ذرات خنثی الکتریکی (نوترون ها) است که در برخی از واکنش های هسته ای در طی برهم کنش ذرات بنیادی پرانرژی با ماده و همچنین در طی شکافت هسته های سنگین به وجود می آیند. نوترون ها بخشی از انرژی خود را به هسته اتم های ماده محیط منتقل می کنند و واکنش های هسته ای را آغاز می کنند. در نتیجه، ذرات باردار از انواع مختلف در ماده تابیده شده توسط شار نوترون ظاهر می شوند که ماده محیط را یونیزه می کند؛ رادیونوکلئیدها نیز می توانند تشکیل شوند. خواص تابش نوترون و ماهیت برهمکنش آن با بافت زنده توسط انرژی نوترون تعیین می شود.

برخی از گونه ها تابش یونیزه کنندهدر نیروگاه های هسته ای و تاسیسات فیزیک هسته ای بوجود می آیند. راکتورهای هسته ای، شتاب دهنده های ذرات، ماشین های اشعه ایکس و رادیونوکلئیدهای مصنوعی نیز با کمک این ابزارها ایجاد می شوند.

تشعشعات پروتون در شتاب دهنده های ویژه تولید می شود. چشم جریانی از پروتون ها است - ذراتی که بار واحد مثبت را حمل می کنند و جرمی نزدیک به جرم نوترون دارند. پروتون ها ذرات بسیار یونیزه کننده هستند. با شتاب به انرژی های بالا، آنها قادر به نفوذ نسبتا عمیق به ماده محیط هستند. این امکان استفاده موثر از تشعشعات پروتون را در کنترل از راه دور فراهم می کند. رادیوتراپی.

اگر پرتوی از الکترون‌های شتاب‌دار بیرون بیاید، تشعشعات الکترونی توسط شتاب‌دهنده‌های الکترونی ویژه (به عنوان مثال، بتاترون، شتاب‌دهنده‌های خطی) ایجاد می‌شود. همین شتاب‌دهنده‌ها می‌توانند منبع bremsstrahlung باشند - نوعی تابش فوتون که زمانی رخ می‌دهد که الکترون‌های شتاب‌دار در مواد یک هدف شتاب‌دهنده ویژه کاهش می‌یابند. تابش اشعه ایکس که در رادیولوژی پزشکی استفاده می‌شود، از الکترون‌هایی است که در یک لوله پرتو ایکس شتاب گرفته‌اند.

تابش گاما - جریانی از فوتون های پرانرژی که در طی واپاشی رادیونوکلئیدها ساطع می شود. به طور گسترده در پرتودرمانی نئوپلاسم های بدخیم استفاده می شود. تشخیص کارگردانی و بی جهت I. و. اگر تمام جهات انتشار تابش یونیزه کنندهمعادل هستند، سپس از I. و همسانگرد صحبت می کنند. در مورد شخصیت توزیع در زمان I. و. می تواند پیوسته و پالسی باشد.

برای توضیح فیلد I. و. از کمیت های فیزیکی استفاده کنید که توزیع مکانی- زمانی تابش را در ماده محیط تعیین می کند. مهمترین ویژگی های رشته I. و. چگالی شار ذرات و چگالی شار انرژی هستند. در حالت کلی، چگالی شار ذرات، تعداد ذراتی است که در واحد زمان به یک کره ابتدایی نفوذ می کنند، تقسیم بر سطح مقطع این کره. چگالی شار انرژی I. و. مترادف اصطلاح "شدت تابش" رایج در عمل است. برابر است با چگالی شار ذره ضرب در انرژی متوسط ​​یک ذره و مشخص کننده سرعت انتقال انرژی I. و. واحد اندازه گیری شدت و. و. در سیستم SI است J/m 2 × s.

اثر بیولوژیکی پرتوهای یونیزان. تحت عمل بیولوژیکی و. و. واکنش‌های متنوعی را که در یک شی بیولوژیکی تحت تابش رخ می‌دهد، از فرآیندهای اولیه تبادل انرژی تشعشع تا اثراتی که مدت‌ها پس از قرار گرفتن در معرض تابش ظاهر می‌شوند، درک کنید. آشنایی با مکانیسم های بیولوژیکی تابش یونیزه کنندهبرای اتخاذ فوری اقدامات کافی برای اطمینان از ایمنی پرتوی پرسنل و مردم در صورت بروز حوادث در نیروگاه های هسته ای و سایر شرکت های صنعت هسته ای ضروری است. برای یونیزاسیون بیشتر عناصر تشکیل دهنده بستر بیولوژیکی، مقدار نسبتاً زیادی انرژی مورد نیاز است - 10-15 eVپتانسیل یونیزاسیون نامیده می شود. زیرا ذرات و فوتون ها تابش یونیزه کنندهاز ده ها تا میلیون ها انرژی دارند eV، که بسیار بیشتر از انرژی پیوندهای درون و بین مولکولی مولکول ها و موادی است که هر بستر بیولوژیکی را می سازند ، پس همه موجودات زنده در معرض اثرات مخرب تشعشع هستند.

ساده ترین طرح مراحل اولیه آسیب تشعشع به شرح زیر است. به دنبال و اساساً همزمان با انتقال انرژی I. و. اتم‌ها و مولکول‌های محیط تابش‌شده (مرحله فیزیکی عمل بیولوژیکی I. و.)، فرآیندهای اولیه تشعشع-شیمیایی در آن ایجاد می‌شوند که بر اساس دو مکانیسم است: مستقیم، زمانی که مولکول‌های یک ماده در طول مستقیم تغییر می‌کنند. تعامل با تابش یونیزه کنندهو غیرمستقیم که در آن مولکول های اصلاح شده مستقیماً انرژی جذب نمی کنند تابش یونیزه کننده، و آن را با انتقال از مولکول های دیگر دریافت می کنند. در نتیجه این فرآیندها، رادیکال های آزاد و سایر محصولات بسیار واکنش پذیر تشکیل می شوند که منجر به تغییر در ماکرومولکول های حیاتی و در نهایت به اثر بیولوژیکی نهایی می شود. در حضور اکسیژن، فرآیندهای تابشی-شیمیایی تشدید می شود (اثر اکسیژن)، که ceteris paribus، عمل بیولوژیکی I. و را افزایش می دهد. (سانتی متر. اصلاح رادیویی, عوامل تغییر دهنده رادیو). باید در نظر داشت که تغییرات در بستر تابش شده لزوما نهایی و غیر قابل برگشت نیست. به عنوان یک قاعده، نتیجه نهایی در هر مورد خاص قابل پیش بینی نیست، زیرا همراه با آسیب تشعشع، بازیابی حالت اولیه نیز می تواند رخ دهد.

تأثیر تابش یونیزه کنندهروی یک موجود زنده معمولاً تابش نامیده می شود، اگرچه این کاملاً دقیق نیست، زیرا تابش بدن می تواند توسط هر نوع دیگر از تشعشعات غیریونیزان (نور مرئی، مادون قرمز، فرابنفش، تابش با فرکانس بالا و غیره) انجام شود. .). اثربخشی تابش به عامل زمان بستگی دارد که به عنوان توزیع درک می شود دوزهای پرتوهای یونیزانبه موقع. پرتودهی حاد منفرد در سرعت دوز بالا و. و. تابش طولانی مدت مزمن یا متناوب (تجزیه شده) در دوز معین اثر بیولوژیکی کمتری دارد، به دلیل فرآیندهای بازیابی پس از تشعشع.

تشعشعات خارجی و داخلی را تشخیص دهید. در منبع تابش خارجی و. و. در خارج از بدن قرار دارد و با داخلی (تلفیق شده) توسط رادیونوکلئیدهایی که از طریق سیستم تنفسی، دستگاه گوارش یا از طریق پوست آسیب دیده وارد بدن می شوند، انجام می شود.

عمل بیولوژیکی تابش یونیزه کنندهتا حد زیادی به کیفیت آن بستگی دارد، که عمدتاً با انتقال انرژی خطی (LET) تعیین می شود - انرژی از دست رفته توسط یک ذره در واحد طول مسیر خود در ماده محیط. بسته به مقدار LET، همه تابش یونیزه کنندهبه یونیزان نادر (LET کمتر از 10) تقسیم می شود keV/μm) و یونیزه کننده متراکم (بیش از 10 باشد keV/μm). تاثیر توسط انواع مختلف تابش یونیزه کنندهدر دوزهای مساوی جذب شده منجر به اثراتی در ابعاد مختلف می شود. برای ارزیابی کمی کیفیت تابش، مفهوم اثربخشی بیولوژیکی نسبی (RBE) معرفی شده است که معمولاً با مقایسه دوز I. و مورد مطالعه ارزیابی می شود. ، ایجاد یک اثر بیولوژیکی خاص، با دوز استاندارد و. ، باعث همین اثر می شود. می توان به طور مشروط در نظر گرفت که RBE فقط به LET بستگی دارد و با افزایش دومی افزایش می یابد.

در هر سطح - بافت، اندام، سیستمیک یا ارگانیسمیک، عمل بیولوژیکی I. و. ، تأثیر آن همیشه با عمل I. و تعیین می شود. در سطح سلولی مطالعه دقیق واکنش های آغاز شده در سلول تابش یونیزه کننده، موضوع تحقیق بنیادی است رادیوبیولوژی. لازم به ذکر است که بیشتر واکنش ها هیجان انگیز بود تابش یونیزه کنندهاز جمله واکنش جهانی مانند تاخیر در تقسیم سلولی، موقتی، گذرا است و بر روی زنده ماندن سلول تحت تابش تأثیر نمی گذارد. واکنش های این نوع - واکنش های برگشت پذیر - همچنین شامل اختلالات متابولیک مختلف، از جمله. مهار متابولیسم اسید نوکلئیک و فسفوریلاسیون اکسیداتیو، چسبندگی کروموزوم ها و غیره. برگشت پذیری این نوع واکنش های تشعشعی با این واقعیت توضیح داده می شود که آنها در نتیجه آسیب به بخشی از ساختارهای متعدد هستند که از دست دادن آنها خیلی سریع دوباره پر می شود. یا به سادگی مورد توجه قرار نمی گیرد. از اینجا و ویژگی بارز این واکنش ها: با افزایش دوز و. و. این نسبت افراد (سلول‌ها) واکنش‌دهنده نیست که افزایش می‌یابد، بلکه بزرگی، درجه واکنش (مثلاً مدت تأخیر در تقسیم) هر سلول تابیده شده افزایش می‌یابد.

به طور قابل توجهی ماهیت متفاوت اثراتی است که سلول تحت تابش را به سمت مرگ سوق می دهد - واکنش های تشعشعی کشنده. در رادیوبیولوژی، مرگ سلولی به عنوان از دست دادن توانایی سلول برای تقسیم شناخته می شود. در مقابل، "بازمانده ها" سلول هایی هستند که توانایی تولید مثل (کلون) را حفظ کرده اند.

دو شکل از واکنش های کشنده وجود دارد که برای سلول های در حال تقسیم و تمایز ضعیف کشنده است: اینترفاز، که در آن سلول اندکی پس از تابش، حداقل قبل از شروع اولین میتوز می میرد، و تولید مثل، زمانی که سلول آسیب دیده بلافاصله پس از آن نمی میرد. قرار گرفتن در معرض تابش ، اما در روند تقسیم. شایع ترین شکل تولید مثلی واکنش های کشنده. علت اصلی مرگ سلولی در آن آسیب ساختاری کروموزوم ها است که تحت تأثیر تابش رخ می دهد. این ضایعات به راحتی در بررسی سیتولوژیک سلول ها در مراحل مختلف میتوز شناسایی می شوند و به شکل بازآرایی های کروموزومی یا انحرافات کروموزومی هستند. به دلیل اتصال نادرست کروموزوم ها و از بین رفتن ساده قطعات انتهایی آنها در حین تقسیم، فرزندان چنین سلول آسیب دیده ای بدون شک بلافاصله پس از این تقسیم یا در نتیجه دو یا سه میتوز بعدی (بسته به اهمیت از دست رفته) خواهند مرد. مواد ژنتیکی برای زنده ماندن سلول). وقوع آسیب ساختاری به کروموزوم ها یک فرآیند احتمالی است که عمدتاً با تشکیل شکستگی های مضاعف در مولکول DNA همراه است. با آسیب جبران ناپذیر به ماکرومولکول های حیاتی سلولی. در این راستا، بر خلاف واکنش های سلولی برگشت پذیر که در بالا ذکر شد، با افزایش دوز و. تعداد (نسبت) سلول‌های با آسیب ژنوم کشنده افزایش می‌یابد، که به طور دقیق برای هر نوع سلول در مختصات «دوز-اثر» توضیح داده شده است. در حال حاضر روش‌های خاصی برای جداسازی سلول‌های کلونوژن از بافت‌های مختلف در شرایط in vivo و رشد آن‌ها در شرایط آزمایشگاهی ابداع شده است که به کمک آن پس از ایجاد منحنی‌های بقای دوز مناسب، حساسیت پرتویی اندام‌های مورد مطالعه و امکان تغییر آن در جهت مورد نظر اندازه گیری می شود. علاوه بر این، شمارش تعداد سلول‌های دارای ناهنجاری‌های کروموزومی بر روی آماده‌سازی‌های ویژه برای دزیمتری بیولوژیکی برای ارزیابی وضعیت تشعشع، به عنوان مثال، در یک فضاپیما، و همچنین برای تعیین شدت و پیش آگهی بیماری تشعشع حاد استفاده می‌شود.

واکنش‌های تشعشعی سلول‌ها زیربنای تأثیرات فوری است که در اولین ساعت‌ها، روزها، هفته‌ها و ماه‌های اول پس از تابش عمومی بدن یا تابش موضعی بخش‌های منفرد بدن ظاهر می‌شود. اینها شامل، برای مثال، اریتم، درماتیت پرتو، تظاهرات مختلف بیماری حاد تشعشع (لکوپنی، آپلازی مغز استخوان، سندرم هموراژیک، ضایعات روده)، عقیمی (موقت یا دائمی، بسته به دوز) است. تابش یونیزه کننده).

پس از مدت زمان طولانی (ماهها و سالها) پس از قرار گرفتن در معرض، پیامدهای طولانی مدت قرار گرفتن در معرض تابش موضعی و عمومی ایجاد می شود. این موارد شامل کاهش امید به زندگی، بروز نئوپلاسم های بدخیم و آب مروارید پرتوی است. پاتوژنز اثرات بلندمدت تابش تا حد زیادی با آسیب به بافت هایی همراه است که با سطح پایین فعالیت تکثیری مشخص می شود، که بیشتر اندام های حیوانات و انسان ها را تشکیل می دهد. دانش عمیق مکانیسم های عمل بیولوژیکی تابش یونیزه کنندهاز یک طرف برای توسعه روش ها ضروری است حفاظت در برابر اشعهو درمان پاتوژنتیک صدمات ناشی از تشعشع، و از سوی دیگر، یافتن راه‌هایی برای افزایش قرار گرفتن در معرض پرتو در کار ژنتیکی پرتو و سایر جنبه‌های بیوتکنولوژی پرتو یا در پرتودرمانی نئوپلاسم‌های بدخیم با استفاده از عوامل رادیو اصلاح‌کننده. علاوه بر این، درک مکانیسم های عمل بیولوژیکی تابش یونیزه کنندهدر صورت اتخاذ فوری اقدامات کافی برای اطمینان از ایمنی پرتوی پرسنل و مردم در صورت بروز حوادث در نیروگاه های هسته ای و سایر شرکت های صنعت هسته ای برای پزشک ضروری است.

کتابشناسی - فهرست کتب:گوزنبوک V.L. و دیگران بار دوز بر روی یک فرد در زمینه تابش گاما نوترون، M.، 1978; ایوانف V.I. دوره دزیمتری، م.، 1367; Keirim-Markus I.B. Equidosimetry, M., 1980; Komar V.E. و Hanson K.P. ماکرومولکول های اطلاعاتی در آسیب تشعشع به سلول ها، M.، 1980; موسیف A.A. و ایوانف V.I. کتاب مرجع دزیمتری و بهداشت پرتو، م.، 1363; Yarmonenko S.P. رادیوبیولوژی انسان و حیوانات، م.، 1367.

تابش یونیزه کننده- نوعی تشعشع که همه آن را منحصراً با انفجار بمب های اتمی و حوادث در نیروگاه های هسته ای مرتبط می دانند.

با این حال، در واقعیت، پرتوهای یونیزان فرد را احاطه می کند و یک پس زمینه تابش طبیعی است: در لوازم خانگی، برج های برق و غیره تشکیل می شود. وقتی فرد در معرض منابع قرار می گیرد، در معرض این اشعه قرار می گیرد.

آیا باید از عواقب جدی ترس داشته باشیم - بیماری تشعشع یا آسیب اندام؟

قدرت تابش به مدت زمان تماس با منبع و رادیواکتیویته آن بستگی دارد. لوازم خانگی که کمی "صدا" ایجاد می کنند برای انسان خطرناک نیستند.

اما برخی از انواع منابع می توانند آسیب جدی به بدن وارد کنند. برای جلوگیری از تأثیر منفی، باید اطلاعات اولیه را بدانید: تشعشعات یونیزان چیست و از کجا می آیند، و همچنین چگونه بر شخص تأثیر می گذارد.

تشعشعات یونیزان زمانی رخ می دهد که ایزوتوپ های رادیواکتیو تجزیه می شوند.

بسیاری از این ایزوتوپ ها وجود دارد، آنها در الکترونیک، صنعت هسته ای، تولید انرژی استفاده می شوند:

1. اورانیوم-238;
2. توریم-234;
3. اورانیوم 235 و غیره

ایزوتوپ های رادیواکتیو به طور طبیعی در طول زمان تجزیه می شوند. نرخ واپاشی به نوع ایزوتوپ بستگی دارد و در نیمه عمر محاسبه می شود.

پس از یک دوره زمانی معین (برای برخی از عناصر این ممکن است چند ثانیه و برای برخی دیگر صدها سال باشد)، تعداد اتم های رادیواکتیو دقیقاً به نصف کاهش می یابد.

انرژی ای که در هنگام فروپاشی و نابودی هسته ها آزاد می شود به صورت پرتوهای یونیزان آزاد می شود. به ساختارهای مختلف نفوذ می کند و یون ها را از آنها خارج می کند.

امواج یونیزان بر اساس تشعشعات گاما هستند که در کوانتوم های گاما اندازه گیری می شوند. در طول انتقال انرژی، هیچ ذره ای آزاد نمی شود: اتم، مولکول، نوترون، پروتون، الکترون یا هسته. تأثیر تشعشعات یونیزان کاملاً موجی است.

قدرت نفوذ تشعشع

همه گونه ها در توانایی نفوذ، یعنی توانایی غلبه بر فواصل و عبور از موانع مختلف فیزیکی متفاوت هستند.

کوچکترین شاخص تابش آلفا است و تابش یونیزان بر اساس پرتوهای گاما - نافذترین امواج در بین سه نوع امواج است. در این حالت تابش آلفا بیشترین تأثیر منفی را دارد.

چه چیزی پرتو گاما را متمایز می کند؟

به دلیل ویژگی های زیر خطرناک است:

• با سرعت نور منتشر می شود؛
• از بافت های نرم، چوب، کاغذ، دیوار خشک عبور می کند.
• فقط با یک لایه ضخیم بتن و یک ورق فلزی متوقف می شود.

برای به تاخیر انداختن امواجی که این تشعشعات را منتشر می کنند، جعبه های مخصوصی در نیروگاه های هسته ای نصب می شود. به لطف آنها، تابش نمی تواند موجودات زنده را یونیزه کند، یعنی ساختار مولکولی افراد را مختل کند.

در خارج، جعبه ها از بتن ضخیم ساخته شده اند، داخل آن با ورقه ای از سرب خالص پوشیده شده است. سرب و بتن پرتوها را منعکس می کنند یا در ساختار خود به دام می اندازند و از پخش شدن آنها و آسیب رساندن به محیط زندگی جلوگیری می کنند.

انواع منابع تشعشعی

این عقیده که تشعشعات فقط در نتیجه فعالیت انسان رخ می دهد اشتباه است. تقریباً همه اجرام زنده و خود سیاره به ترتیب دارای پس زمینه تابشی ضعیف هستند. بنابراین، اجتناب از تشعشعات یونیزان بسیار دشوار است.

بر اساس ماهیت وقوع، همه منابع به طبیعی و انسان زا تقسیم می شوند. خطرناک ترین آنها انسان زا هستند، مانند انتشار زباله در جو و بدنه های آبی، شرایط اضطراری یا عملکرد یک وسیله الکتریکی.

خطر منبع دوم قابل بحث است: اعتقاد بر این است که دستگاه های ساطع کننده کوچک خطر جدی برای انسان ایجاد نمی کنند.

این عمل فردی است: ممکن است فردی در پس زمینه تابش ضعیف احساس بدتر شدن رفاه کند، در حالی که فرد دیگر کاملاً تحت تأثیر پس‌زمینه طبیعی قرار نمی‌گیرد.

منابع طبیعی تابش

سنگ های معدنی خطر اصلی برای انسان هستند. در حفره های آنها بیشترین مقدار گاز رادیواکتیو نامرئی برای گیرنده های انسانی - رادون - جمع می شود.

به طور طبیعی از پوسته زمین آزاد می شود و توسط ابزارهای آزمایشی ضعیف ثبت می شود. هنگام تامین مصالح ساختمانی، تماس با سنگ های رادیواکتیو و در نتیجه فرآیند یونیزاسیون بدن امکان پذیر است.

باید ترسید:

1. گرانیت؛
2. سنگ پا
3. سنگ مرمر؛
4. فسفوژیپس؛
5. آلومینا

اینها متخلخل ترین موادی هستند که رادون را بهتر از همه حفظ می کنند. این گاز از مصالح ساختمانی یا خاک متصاعد می شود.

از هوا سبک تر است، بنابراین به ارتفاع بیشتری می رسد. اگر به جای آسمان باز، مانعی در بالای زمین (سایبان، سقف اتاق) پیدا شود، گاز جمع می شود.

اشباع زیاد هوا از عناصر آن منجر به قرار گرفتن در معرض افراد می شود که تنها با حذف رادون از مناطق مسکونی جبران می شود.

برای خلاص شدن از شر رادون، باید یک تهویه ساده را شروع کنید. باید سعی کنید هوای اتاقی را که عفونت در آن رخ داده است، استنشاق نکنید.

ثبت وقوع رادون انباشته شده تنها با کمک علائم تخصصی انجام می شود. بدون آنها می توان تنها بر اساس واکنش های غیر اختصاصی بدن انسان (سردرد، تهوع، استفراغ، سرگیجه، سیاهی چشم، ضعف و احساس سوزش) در مورد تجمع رادون نتیجه گیری کرد.

هنگامی که رادون شناسایی می شود، تیمی از وزارت موقعیت های اضطراری فراخوانی می شود که تشعشعات را از بین می برد و اثربخشی روش های انجام شده را بررسی می کند.

منابع منشا انسان زایی

نام دیگر منابع دست ساز، تکنولوژیک است. منبع اصلی تشعشع نیروگاه های هسته ای هستند که در سراسر جهان واقع شده اند. قرار گرفتن در مناطق ایستگاه ها بدون لباس محافظ مستلزم شروع بیماری جدی و مرگ است.

در فاصله چند کیلومتری از نیروگاه هسته ای، خطر به صفر می رسد. با ایزولاسیون مناسب، تمام تشعشعات یونیزان در داخل ایستگاه باقی می ماند و می توان در مجاورت محل کار قرار گرفت، در حالی که هیچ دز تابشی دریافت نکرد.

در تمام حوزه های زندگی، حتی بدون زندگی در شهری نزدیک نیروگاه هسته ای، می توانید با منبع تشعشع مواجه شوید.

پرتوهای یونیزان مصنوعی به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود:

• پزشکی؛
• صنعت؛
• کشاورزی؛
• صنایع دانش بر

اما دریافت تشعشعات از دستگاه هایی که برای این صنایع ساخته می شوند غیرممکن است.

تنها چیزی که قابل قبول است، حداقل نفوذ امواج یونی است که برای مدت کوتاهی از قرار گرفتن در معرض آسیبی ایجاد نمی کند.

Fallout

یکی از مشکلات جدی زمان ما که با تراژدی های اخیر در نیروگاه های هسته ای همراه است، گسترش باران های رادیواکتیو است. انتشار تشعشعات به اتمسفر با تجمع ایزوتوپ ها در مایع اتمسفر - ابرها پایان می یابد. با بیش از حد مایع، بارش شروع می شود که تهدیدی جدی برای محصولات و انسان است.

این مایع به زمین کشاورزی جذب می شود، جایی که برنج، چای، ذرت و نیشکر رشد می کنند. این فرهنگ‌ها برای بخش شرقی سیاره، جایی که مشکل باران رادیواکتیو بسیار ضروری است، معمول هستند.

تشعشعات یونی تأثیر کمتری بر سایر نقاط جهان دارد زیرا بارندگی به اروپا و کشورهای جزیره ای در منطقه بریتانیا نمی رسد. با این حال، در ایالات متحده آمریکا و استرالیا، باران گاهی اوقات خاصیت تشعشعی از خود نشان می دهد، بنابراین هنگام خرید سبزیجات و میوه ها از آنجا باید مراقب باشید.

ریزش رادیواکتیو می تواند بر روی توده های آب بیفتد و سپس مایع از طریق کانال های تصفیه آب و سیستم های تامین آب وارد ساختمان های مسکونی شود. مراکز درمانی تجهیزات کافی برای کاهش تشعشع ندارند. همیشه این خطر وجود دارد که آب دریافتی یونی باشد.

چگونه از خود در برابر تشعشعات محافظت کنیم

دستگاهی که اندازه گیری وجود تشعشعات یونی در پس زمینه یک محصول را به صورت رایگان در دسترس است. می توان آن را با پول کمی خریداری کرد و برای تأیید خرید استفاده کرد. نام دستگاه تأیید دزیمتر است.

بعید است که یک زن خانه دار خریدها را درست در فروشگاه بررسی کند. معمولاً خجالتی بودن در مقابل افراد خارجی دخالت می کند. اما حداقل در خانه، آن دسته از محصولاتی که از مناطق مستعد باران رادیواکتیو می آیند باید بررسی شوند. کافی است شمارنده را به جسم بیاورید و میزان انتشار امواج خطرناک را نشان می دهد.

تأثیر پرتوهای یونیزان بر بدن انسان

از نظر علمی ثابت شده است که تشعشعات بر روی انسان تأثیر منفی می گذارد. این نیز با تجربه واقعی روشن شد: متأسفانه، حوادث در نیروگاه هسته ای چرنوبیل، در هیروشیما و غیره. بیولوژیکی و تشعشعی را ثابت کرد.

اثر تابش بر اساس "دوز" دریافتی - مقدار انرژی منتقل شده است. یک رادیونوکلئید (عناصر ساطع کننده موج) می تواند هم از داخل و هم از خارج بدن تأثیر بگذارد.

دوز دریافتی در واحدهای معمولی - خاکستری اندازه گیری می شود. باید در نظر داشت که دوز ممکن است برابر باشد، اما اثر تابش ممکن است متفاوت باشد. این به دلیل این واقعیت است که تابش های مختلف باعث واکنش هایی با قدرت متفاوت (بارزترین در ذرات آلفا) می شوند.

همچنین قدرت ضربه نیز تحت تأثیر امواج به کدام قسمت از بدن است. مستعدترین تغییرات ساختاری اندام تناسلی و ریه ها هستند، کمتر - غده تیروئید.

نتیجه قرار گرفتن در معرض بیوشیمیایی

تابش بر ساختار سلول های بدن تأثیر می گذارد و باعث تغییرات بیوشیمیایی می شود: اختلال در گردش مواد شیمیایی و در عملکرد بدن. تأثیر امواج به تدریج و نه بلافاصله پس از تابش ظاهر می شود.

اگر فردی زیر دوز مجاز (150 rem) قرار گرفته باشد، اثرات منفی نشان داده نخواهد شد. با تابش بیشتر، اثر یونیزاسیون افزایش می یابد.

تابش طبیعی حدود 44 رم در سال است، حداکثر - 175. حداکثر تعداد فقط کمی خارج از حد معمول است و تغییرات منفی در بدن ایجاد نمی کند، به جز سردرد یا حالت تهوع خفیف در افراد حساس.

تشعشعات طبیعی بر اساس پس زمینه تشعشع زمین، استفاده از محصولات آلوده، استفاده از فناوری شکل می گیرد.

اگر این نسبت بیش از حد باشد، بیماری های زیر ایجاد می شود:

1. تغییرات ژنتیکی در بدن؛
2. اختلال عملکرد جنسی؛
3. سرطان های مغز؛
4. اختلال عملکرد تیروئید؛
5. سرطان ریه و سیستم تنفسی؛
6. بیماری تشعشع

بیماری تشعشع آخرین مرحله از همه بیماری های مرتبط با رادیونوکلئیدها است و فقط در افرادی که وارد منطقه حادثه شده اند ظاهر می شود.

نگرش مردم به این یا آن خطر با میزان آشنایی آنها مشخص می شود.»

این ماده پاسخی کلی به سوالات متعددی است که از سوی کاربران دستگاه های تشخیص و اندازه گیری تشعشعات در خانه ایجاد می شود.
استفاده حداقلی از اصطلاحات خاص فیزیک هسته ای در ارائه مطالب به شما کمک می کند تا آزادانه این مشکل زیست محیطی را بدون تسلیم شدن در برابر رادیوفوبیا، بلکه بدون رضایت بیش از حد، بررسی کنید.

خطر تابش واقعی و خیالی است

"یکی از اولین عناصر رادیواکتیو طبیعی کشف شده "رادیوم" نام داشت.
- ترجمه از لاتین - پرتوهای ساطع، تابش.

هر فردی در محیط در کمین پدیده های مختلفی است که بر او تأثیر می گذارد. اینها عبارتند از گرما، سرما، طوفان های مغناطیسی و معمولی، باران های شدید، بارش های سنگین برف، بادهای شدید، صداها، انفجارها و غیره.

به دلیل وجود اندام های حسی که طبیعت به او اختصاص داده است، می تواند به سرعت به این پدیده ها به کمک آفتابگیر، لباس، مسکن، داروها، پرده ها، سرپناه ها و غیره پاسخ دهد.

با این حال ، در طبیعت پدیده ای وجود دارد که فرد به دلیل عدم وجود اندام های حسی لازم نمی تواند فوراً واکنش نشان دهد - این رادیواکتیویته است. رادیواکتیویته پدیده جدیدی نیست. رادیواکتیویته و تشعشعات همراه آن (به اصطلاح تشعشعات یونیزان) همیشه در کیهان وجود داشته است. مواد رادیواکتیو بخشی از زمین هستند و حتی یک فرد کمی رادیواکتیو است، زیرا. هر بافت زنده حاوی مقادیر کمی از مواد رادیواکتیو است.

ناخوشایندترین خاصیت پرتوهای رادیواکتیو (یونیزان) تأثیر آن بر بافتهای موجود زنده است، بنابراین ابزار اندازه گیری مناسبی مورد نیاز است که اطلاعات عملیاتی را برای تصمیم گیری مفید قبل از گذشت زمان طولانی و ظهور عواقب نامطلوب یا حتی کشنده ارائه دهد. بلافاصله شروع به احساس نخواهد کرد، اما فقط پس از گذشت مدتی. بنابراین، اطلاعات مربوط به حضور تشعشع و قدرت آن باید در اسرع وقت به دست آید.
اما راز بس است. بیایید در مورد تابش و تشعشعات یونیزه کننده (یعنی رادیواکتیو) صحبت کنیم.

تابش یونیزه کننده

هر محیطی از کوچکترین ذرات خنثی تشکیل شده است - اتم هاکه از هسته هایی با بار مثبت و الکترون هایی با بار منفی در اطراف آنها تشکیل شده است. هر اتم مانند یک منظومه شمسی مینیاتوری است: در اطراف یک هسته کوچک، "سیاره ها" در مدارها حرکت می کنند - الکترون ها.
هسته اتمشامل چندین ذره بنیادی - پروتون ها و نوترون هایی است که توسط نیروهای هسته ای نگهداری می شوند.

پروتون هاذرات با بار مثبت برابر با بار الکترونها.

نوترون هاذرات خنثی و بدون بار تعداد الکترون‌های یک اتم دقیقاً برابر با تعداد پروتون‌های هسته است، بنابراین هر اتم در کل خنثی است. جرم یک پروتون تقریبا 2000 برابر جرم یک الکترون است.

تعداد ذرات خنثی (نوترون) موجود در هسته می تواند برای همان تعداد پروتون متفاوت باشد. چنین اتم هایی که هسته هایی با تعداد پروتون یکسان دارند، اما از نظر تعداد نوترون ها متفاوت هستند، انواعی از همان عنصر شیمیایی هستند که "ایزوتوپ" این عنصر نامیده می شوند. برای تشخیص آنها از یکدیگر، عددی برابر با مجموع تمام ذرات موجود در هسته یک ایزوتوپ معین به نماد عنصر اختصاص داده می شود. بنابراین اورانیوم 238 حاوی 92 پروتون و 146 نوترون است. اورانیوم 235 نیز 92 پروتون دارد اما 143 نوترون. همه ایزوتوپ های یک عنصر شیمیایی گروهی از "نوکلیدها" را تشکیل می دهند. برخی از نوکلیدها پایدار هستند، به عنوان مثال. تحت هیچ گونه دگرگونی قرار نمی گیرند، در حالی که سایر ذرات منتشر کننده ناپایدار هستند و به هسته های دیگر تبدیل می شوند. به عنوان مثال، بیایید یک اتم اورانیوم را در نظر بگیریم - 238. هر از گاهی، یک گروه فشرده از چهار ذره از آن فرار می کند: دو پروتون و دو نوترون - "ذره آلفا (آلفا)". بنابراین اورانیوم 238 به عنصری تبدیل می شود که هسته آن 90 پروتون و 144 نوترون دارد - توریم-234. اما توریم-234 نیز ناپایدار است: یکی از نوترون های آن به پروتون تبدیل می شود و توریم-234 به عنصری با 91 پروتون و 143 نوترون در هسته خود تبدیل می شود. این دگرگونی همچنین بر الکترون‌هایی که در مدارهایشان حرکت می‌کنند (بتا) تأثیر می‌گذارد: یکی از آنها بدون جفت (پروتون) اضافی می‌شود، بنابراین اتم را ترک می‌کند. زنجیره ای از دگرگونی های متعدد، همراه با تابش آلفا یا بتا، با یک هسته سرب پایدار به پایان می رسد. البته، زنجیره های مشابه بسیاری از تبدیلات خود به خودی (واپاشی) هسته های مختلف وجود دارد. نیمه عمر دوره زمانی است که در طی آن تعداد اولیه هسته های رادیواکتیو به طور متوسط ​​به نصف کاهش می یابد.
با هر عمل پوسیدگی، انرژی آزاد می شود که به شکل تابش منتقل می شود. اغلب یک هسته ناپایدار در حالت برانگیخته است و انتشار یک ذره منجر به حذف کامل تحریک نمی شود. سپس بخشی از انرژی را به شکل تابش گاما (کوانتوم گاما) به بیرون پرتاب می کند. همانند پرتوهای ایکس (که تنها از نظر فرکانس با پرتوهای گاما متفاوت است)، هیچ ذره ای ساطع نمی شود. کل فرآیند فروپاشی خود به خودی یک هسته ناپایدار را واپاشی رادیواکتیو و خود هسته را رادیونوکلئید می نامند.

انواع مختلف تابش با آزاد شدن مقادیر مختلف انرژی همراه بوده و قدرت نفوذ متفاوتی دارند. بنابراین، آنها تأثیر متفاوتی بر بافت های یک موجود زنده دارند. تابش آلفا، به عنوان مثال، توسط یک ورق کاغذ به تأخیر می افتد و عملاً قادر به نفوذ به لایه بیرونی پوست نیست. بنابراین، تا زمانی که مواد رادیواکتیو که ذرات آلفا را ساطع می‌کنند، از طریق یک زخم باز، با غذا، آب یا هوا یا بخار استنشاقی، مثلاً در حمام، وارد بدن نشود، خطری ندارد. سپس آنها به شدت خطرناک می شوند. یک ذره بتا قدرت نفوذ بیشتری دارد: بسته به مقدار انرژی، تا عمق یک یا دو سانتی متری یا بیشتر به بافت های بدن می رود. قدرت نفوذ تابش گاما که با سرعت نور منتشر می شود بسیار زیاد است: فقط می توان آن را با یک دال ضخیم سرب یا بتنی متوقف کرد. تشعشعات یونیزان با تعدادی از کمیت های فیزیکی اندازه گیری شده مشخص می شود. اینها شامل مقادیر انرژی است. در نگاه اول ممکن است به نظر برسد که برای ثبت و ارزیابی اثرات پرتوهای یونیزان بر موجودات زنده و انسان کافی است. با این حال، این مقادیر انرژی منعکس کننده اثرات فیزیولوژیکی پرتوهای یونیزان بر بدن انسان و سایر بافت های زنده نیستند، آنها ذهنی هستند و برای افراد مختلف متفاوت هستند. بنابراین از مقادیر متوسط ​​استفاده می شود.

منابع تابش طبیعی هستند، در طبیعت وجود دارند و به انسان وابسته نیستند.

مشخص شده است که از همه منابع طبیعی تشعشع، رادون، گازی سنگین، بی مزه، بی بو و نامرئی، بیشترین خطر را به همراه دارد. با محصولات کودک خود

رادون در همه جا از پوسته زمین آزاد می شود، اما غلظت آن در هوای بیرون برای مناطق مختلف کره زمین به طور قابل توجهی متفاوت است. ممکن است در نگاه اول متناقض به نظر برسد، اما یک فرد پرتو اصلی رادون را در حالی که در یک اتاق بسته و بدون تهویه است دریافت می کند. رادون تنها زمانی در هوای داخل خانه متمرکز می شود که به اندازه کافی از محیط خارجی جدا شده باشند. رادون با تراوش در فونداسیون و کف از خاک یا در موارد کمتری که از مصالح ساختمانی آزاد می شود، در اتاق تجمع می یابد. آب بندی اتاق ها به منظور عایق کاری فقط موضوع را تشدید می کند، زیرا خروج گاز رادیواکتیو از اتاق را دشوارتر می کند. مشکل رادون به ویژه برای ساختمان های کم ارتفاع با آب بندی دقیق محل ها (به منظور حفظ گرما) و استفاده از آلومینا به عنوان یک افزودنی به مصالح ساختمانی (به اصطلاح "مشکل سوئدی") مهم است. رایج ترین مصالح ساختمانی - چوب، آجر و بتن - رادون نسبتا کمی منتشر می کنند. گرانیت، پوکه، محصولات ساخته شده از مواد خام آلومینا و فسفوژیپس دارای رادیواکتیویته ویژه بسیار بالاتری هستند.

منبع دیگر، معمولاً کمتر مهم، رادون داخلی، آب و گاز طبیعی است که برای پخت و پز و گرمایش خانه استفاده می شود.

غلظت رادون در آب معمولی بسیار کم است، اما آب چاه های عمیق یا چاه های آرتزین حاوی مقدار زیادی رادون است. با این حال، خطر اصلی از نوشیدن آب نیست، حتی با محتوای بالای رادون در آن. معمولا مردم بیشتر آب موجود در غذا و به صورت نوشیدنی های گرم مصرف می کنند و هنگام جوشاندن آب یا پختن غذاهای داغ، رادون تقریباً به طور کامل از بین می رود. خطر بسیار بیشتر، ورود بخار آب با محتوای زیاد رادون به ریه ها همراه با هوای استنشاقی است که اغلب در حمام یا اتاق بخار (اتاق بخار) رخ می دهد.

در گاز طبیعی، رادون به زیر زمین نفوذ می کند. در نتیجه پردازش اولیه و در حین ذخیره سازی گاز قبل از ورود به مصرف کننده، بیشتر رادون خارج می شود، اما اگر اجاق ها و سایر وسایل گرمایش گاز مجهز به هود اگزوز نباشند، غلظت رادون در اتاق می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد. در صورت وجود تهویه تغذیه و خروجی که با هوای بیرون ارتباط برقرار می کند، غلظت رادون در این موارد رخ نمی دهد. این در کل خانه نیز صدق می کند - با تمرکز بر خوانش آشکارسازهای رادون، می توانید حالت تهویه محل را تنظیم کنید، که به طور کامل تهدید سلامتی را از بین می برد. اما با توجه به اینکه رهاسازی رادون از خاک فصلی است، لازم است سه تا چهار بار در سال کارایی تهویه را کنترل کرد و اجازه نداد غلظت رادون از حد نرمال بیشتر شود.

منابع دیگر تشعشع که متأسفانه دارای خطر بالقوه هستند توسط خود انسان ایجاد می شوند. منابع تابش مصنوعی رادیونوکلئیدهای مصنوعی، پرتوهای نوترون و ذرات باردار هستند که با کمک راکتورها و شتاب دهنده‌های هسته‌ای ایجاد می‌شوند. آنها را منابع دست ساز تشعشعات یونیزان می نامند. معلوم شد که در کنار یک شخصیت خطرناک برای شخص، تشعشعات را می توان در خدمت شخص قرار داد. در اینجا لیستی دور از کامل از زمینه های کاربرد پرتو وجود دارد: پزشکی، صنعت، کشاورزی، شیمی، علم و غیره. یک عامل آرام بخش، ماهیت کنترل شده کلیه فعالیت های مربوط به تولید و استفاده از تشعشع مصنوعی است.

آزمایش‌های تسلیحات هسته‌ای در جو، حوادث در نیروگاه‌های هسته‌ای و راکتورهای هسته‌ای و نتایج کار آن‌ها که در ریزش‌های رادیواکتیو و زباله‌های رادیواکتیو آشکار می‌شود، در تأثیر آنها بر انسان‌ها متفاوت است. با این حال، تنها موارد اضطراری، مانند حادثه چرنوبیل، می تواند تأثیر غیرقابل کنترلی بر روی یک فرد داشته باشد.
بقیه کارها به راحتی در سطح حرفه ای کنترل می شوند.

هنگامی که ریزش رادیواکتیو در برخی از مناطق زمین رخ می دهد، تشعشعات می توانند مستقیماً از طریق محصولات کشاورزی و مواد غذایی وارد بدن انسان شوند. محافظت از خود و عزیزانتان در برابر این خطر بسیار ساده است. هنگام خرید شیر، سبزیجات، میوه ها، سبزی ها و هر محصول دیگری، روشن کردن دزیمتر و آوردن آن به محصولات خریداری شده اضافی نخواهد بود. تشعشع قابل مشاهده نیست - اما دستگاه فوراً وجود آلودگی رادیواکتیو را تشخیص می دهد. زندگی ما در هزاره سوم چنین است - دزیمتر به یک ویژگی زندگی روزمره تبدیل می شود، مانند دستمال، مسواک، صابون.

تأثیر پرتوهای یونیزه کننده بر بافت های بدن

آسیب ناشی از تشعشعات یونیزان در یک موجود زنده هر چه بیشتر باشد، انرژی بیشتری به بافت ها منتقل می کند. مقدار این انرژی را به قیاس با هر ماده ای که وارد بدن شده و کاملاً جذب آن می شود، دوز می نامند. بدن بدون توجه به اینکه رادیونوکلئید خارج از بدن است یا داخل آن، می تواند دوز تابش را دریافت کند.

مقدار انرژی تابشی جذب شده توسط بافت های تحت تابش بدن که در واحد جرم محاسبه می شود، دوز جذبی نامیده می شود و با واحد خاکستری اندازه گیری می شود. اما این مقدار این واقعیت را در نظر نمی گیرد که با همان دوز جذب شده، تشعشع آلفا بسیار خطرناکتر (بیست برابر) از تابش بتا یا گاما است. دوز محاسبه شده به این روش دوز معادل نامیده می شود. در واحدهایی به نام Sieverts اندازه گیری می شود.

همچنین باید در نظر داشت که برخی از قسمت‌های بدن نسبت به سایرین حساس‌تر هستند: به عنوان مثال، با دوز مشابه پرتو، احتمال بروز سرطان در ریه‌ها بیشتر از غده تیروئید است و تابش اشعه غدد جنسی به دلیل خطر آسیب ژنتیکی بسیار خطرناک هستند. بنابراین، دوز قرار گرفتن در معرض انسان باید با ضرایب مختلف در نظر گرفته شود. با ضرب دوزهای معادل در ضرایب متناظر و جمع‌بندی روی همه اندام‌ها و بافت‌ها، دوز معادل مؤثر را به دست می‌آوریم که نشان‌دهنده اثر کلی تابش بر بدن است. آن را نیز در Sieverts اندازه گیری می شود.

ذرات باردار.

ذرات آلفا و بتا که به بافت‌های بدن نفوذ می‌کنند، به دلیل برهم‌کنش الکتریکی با الکترون‌های اتم‌هایی که از نزدیکی آنها عبور می‌کنند، انرژی خود را از دست می‌دهند. (پرتوهای گاما و اشعه ایکس انرژی خود را به روش های مختلفی به ماده منتقل می کنند که در نهایت منجر به فعل و انفعالات الکتریکی نیز می شود.)

فعل و انفعالات الکتریکی

به ترتیب ده تریلیونم ثانیه پس از رسیدن تابش نافذ به اتم مربوطه در بافت بدن، یک الکترون از این اتم جدا می شود. اتم دوم دارای بار منفی است، بنابراین بقیه اتم خنثی اولیه دارای بار مثبت می شود. این فرآیند یونیزاسیون نامیده می شود. الکترون جدا شده می تواند اتم های دیگر را یونیزه کند.

تغییرات فیزیکی و شیمیایی.

هم یک الکترون آزاد و هم یک اتم یونیزه معمولاً نمی توانند برای مدت طولانی در این حالت باقی بمانند و در طول ده میلیاردم ثانیه آینده، در زنجیره پیچیده ای از واکنش ها شرکت می کنند که منجر به تشکیل مولکول های جدید از جمله مولکول های بسیار واکنش پذیر می شود. "رادیکال های آزاد".

تغییرات شیمیایی

رادیکال‌های آزاد تشکیل‌شده در یک میلیونیم ثانیه، هم با یکدیگر و هم با مولکول‌های دیگر واکنش نشان می‌دهند و از طریق زنجیره‌ای از واکنش‌هایی که هنوز به طور کامل شناخته نشده‌اند، می‌توانند باعث اصلاح شیمیایی مولکول‌های مهم بیولوژیکی لازم برای عملکرد طبیعی سلول شوند.

اثرات بیولوژیکی

تغییرات بیوشیمیایی می تواند هم در چند ثانیه و هم چند دهه پس از تابش رخ دهد و باعث مرگ فوری سلول یا تغییر در آنها شود.

برای اطلاع، و نه برای ارعاب، به خصوص افرادی که تصمیم دارند خود را وقف کار با پرتوهای یونیزان کنند، باید حداکثر دوز مجاز را بدانید. واحدهای اندازه گیری رادیواکتیویته در جدول 1 آورده شده است. طبق نتیجه گیری کمیسیون بین المللی حفاظت در برابر تشعشعات برای سال 1990، اثرات مضر می تواند در دوزهای معادل حداقل 1.5 Sv (150 rem) دریافتی در طول سال و در مواردی رخ دهد. قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت - در دوزهای بالاتر از 0.5 Sv (50 rem). هنگامی که قرار گرفتن در معرض از یک آستانه خاص فراتر رود، بیماری تشعشع رخ می دهد. این بیماری دارای اشکال مزمن و حاد (با یک تاثیر گسترده) است. بیماری تشعشع حاد به چهار درجه شدت تقسیم می شود که از دوز 1-2 Sv (100-200 rem، درجه 1) تا دوز بیش از 6 Sv (600 rem، درجه 4) متغیر است. درجه چهارم می تواند کشنده باشد.

دوزهای دریافتی در شرایط عادی در مقایسه با موارد ذکر شده ناچیز است. نرخ دوز معادل تولید شده توسط تابش طبیعی از 0.05 تا 0.2 µSv/h متغیر است، یعنی. از 0.44 تا 1.75 mSv / سال (44-175 mrem / سال).
در روش های تشخیص پزشکی - اشعه ایکس و غیره. - یک فرد حدود 1.4 mSv / سال دریافت می کند.

از آنجایی که عناصر رادیواکتیو در آجر و بتن در دوزهای کوچک وجود دارند، دوز 1.5 mSv / سال دیگر افزایش می یابد. در نهایت، با توجه به انتشار گازهای گلخانه ای از نیروگاه های حرارتی مدرن با سوخت زغال سنگ و سفرهای هوایی، فرد تا 4 mSv / سال دریافت می کند. کل پس زمینه موجود می تواند به 10 mSv / سال برسد، اما به طور متوسط ​​از 5 mSv / سال (0.5 rem / سال) تجاوز نمی کند.

چنین دوزهایی برای انسان کاملاً بی ضرر هستند. حد دوز علاوه بر پس‌زمینه موجود برای بخش محدودی از جمعیت در مناطقی که تشعشعات افزایش یافته است، 5 mSv / سال (0.5 rem / سال) تعیین شده است. با حاشیه 300 برابری برای پرسنلی که با منابع پرتوهای یونیزان کار می کنند، حداکثر دوز مجاز 50 mSv/year (5 rem/year) است. 28 μSv/h برای یک هفته کاری 36 ساعته.

طبق استانداردهای بهداشتی NRB-96 (1996)، میزان دوز مجاز برای قرار گرفتن در معرض خارجی کل بدن از منابع مصنوعی برای سکونت دائمی پرسنل 10 میکروگری در ساعت است، برای اماکن مسکونی و مناطقی که اعضای عمومی به طور دائمی هستند - 0.1 µGy/h (0.1 µSv/h، 10 µR/h).

تشعشع اندازه گیری شده چیست؟

چند کلمه در مورد ثبت و دزیمتری پرتوهای یونیزان. روش های مختلفی برای ثبت و دزیمتری وجود دارد: یونیزاسیون (مرتبط با عبور پرتوهای یونیزان در گازها)، نیمه هادی (که در آن گاز با یک جامد جایگزین می شود)، سوسوزن، درخشندگی، عکاسی. این روش ها اساس کار را تشکیل می دهند دزیمترهاتابش - تشعشع. از سنسورهای پر از گاز پرتوهای یونیزان می توان به اتاقک های یونیزاسیون، اتاقک های شکافت، شمارنده های متناسب و شمارنده های گایگر مولر. دومی نسبتاً ساده، ارزان‌ترین و برای شرایط کاری حیاتی نیستند، که منجر به استفاده گسترده از آنها در تجهیزات دزیمتری حرفه‌ای طراحی‌شده برای تشخیص و ارزیابی تابش بتا و گاما شد. هنگامی که سنسور یک شمارنده گایگر مولر باشد، هر ذره یونیزه کننده که وارد حجم حساس شمارنده شود، باعث تخلیه خود می شود. دقیقا افتادن تو حجم حساس! بنابراین، ذرات آلفا ثبت نمی شوند، زیرا آنها نمی توانند وارد آنجا شوند حتی هنگام ثبت ذرات بتا، لازم است آشکارساز را به جسم نزدیک کنید تا مطمئن شوید که تشعشع وجود ندارد، زیرا. در هوا، انرژی این ذرات ممکن است ضعیف شود، ممکن است از بدنه دستگاه عبور نکنند، در عنصر حساس سقوط نکنند و شناسایی نشوند.

دکترای علوم فیزیک و ریاضی، استاد MEPhI N.M. گاوریلوف
مقاله برای شرکت "کوارتا راد" نوشته شده است

پروفسور داویدوف A.V.

1. اطلاعات عمومی و اصطلاحات.

تابش یونیزه کننده (تابش یونیزان) جریانی از ذرات بنیادی یا کوانتوم های تابش الکترومغناطیسی است که در هنگام واپاشی رادیواکتیو، دگرگونی های هسته ای، کاهش سرعت ذرات باردار در ماده ایجاد می شود و عبور آن از ماده منجر به یونیزه شدن و تحریک اتم ها یا مولکول های آن می شود. متوسط.

یونیزاسیون محیط را فقط می توان توسط ذرات باردار - الکترون ها، پروتون ها و دیگر ذرات بنیادی و هسته های عناصر شیمیایی تولید کرد. فرآیند یونیزاسیون به این معناست که یک ذره باردار، که انرژی جنبشی آن برای یونیزه کردن اتم‌ها کافی است، در حین حرکت در یک محیط با میدان الکتریکی اتم‌ها برهم‌کنش می‌کند و بخشی از انرژی خود را از دست می‌دهد تا الکترون‌ها را از لایه‌های الکترونی اتم‌ها خارج کند. . ذرات خنثی و تشعشعات الکترومغناطیسی یونیزه نمی شوند، بلکه به طور غیرمستقیم محیط را از طریق فرآیندهای مختلف انتقال انرژی خود به محیط با تولید تابش ثانویه به شکل ذرات باردار (الکترون ها، پروتون ها) یونیزه می کنند که باعث یونیزه شدن محیط می شود.

تشعشعات یونیزان به دو دسته فوتونی و جسمی تقسیم می شوند.

تابش یونیزان فوتون - اینها همه انواع تشعشعات الکترومغناطیسی هستند که از تغییر در وضعیت انرژی هسته اتم، الکترون اتم ها یا نابودی ذرات ناشی می شوند - تابش اشعه ماوراء بنفش و پرتو ایکس مشخصه، تابش ناشی از فروپاشی رادیواکتیو و سایر واکنش های هسته ای و هنگامی که ذرات باردار کاهش می یابند. در میدان الکتریکی یا مغناطیسی

تشعشعات یونیزان کورپوسکولار - جریان ذرات آلفا و بتا، پروتون‌ها، یون‌ها و الکترون‌های شتاب‌دار، نوترون‌ها، و غیره. تابش جسمی جریانی از ذرات بدون بار را تابش یونیزان غیرمستقیم می نامند.

منبع تشعشعات یونیزان (منبع تشعشعات یونیزان) - یک جسم حاوی مواد رادیواکتیو (رادیونوکلئید) یا یک وسیله فنی که تحت شرایط خاص تشعشعات یونیزان را ساطع می کند یا می تواند منتشر کند. طراحی شده برای به دست آوردن (تولید، القای) جریانی از ذرات یونیزه کننده با خواص معین.

منابع تشعشعی در دستگاه هایی مانند دستگاه های گاما درمانی پزشکی، ردیاب های عیب گاما، دانسیته متر، ضخامت سنج ها، خنثی کننده های الکتریسیته ساکن، دستگاه های رله ایزوتوپی رادیو ایزوتوپ، متر خاکستر زغال سنگ، آشکارسازهای یخ، تجهیزات دزیمتری با منابع داخلی و غیره استفاده می شود.

با توجه به مبنای فیزیکی تولید تشعشع آنها منابع رادیونوکلئیدی را بر اساس ایزوتوپ های رادیواکتیو طبیعی و مصنوعی و منابع فیزیکی و فنی (لوله های نوترونی و اشعه ایکس، شتاب دهنده های ذرات باردار و غیره) جدا می کنند.

برای منابع رادیونوکلئیدی، منابع باز و بسته تشعشع متمایز می شوند.

منبع باز پرتوهای یونیزان(منبع بدون مهر و موم) - هنگام استفاده از آن امکان ورود مواد رادیواکتیو موجود در آن به محیط وجود دارد.

منبع بسته تشعشعات یونیزان(منبع مهر و موم شده) - که در آن مواد رادیواکتیو در یک پوسته (آمپول یا پوشش محافظ) محصور شده است که از تماس پرسنل با مواد رادیواکتیو و انتشار آن در محیط بالاتر از حد مجاز تحت شرایط استفاده و سایش جلوگیری می کند. طراحی شده است.

بر اساس نوع تابش منابع تابش گاما، منابع ذرات باردار و منابع نوترون منتشر می کنند. برای منابع رادیونوکلئیدی، این تقسیم مطلق نیست، زیرا در واکنش‌های هسته‌ای که تشعشع را القا می‌کنند، نوع اصلی تابش منبع می‌تواند با سهم قابل توجهی از انواع تشعشعات همراه باشد.

با تعیین وقت قبلی منابع کالیبراسیون (نمونه)، کنترل (کار) و صنعتی (فناوری) را اختصاص دهید.

منابع تشعشع صنعتیدر فرآیندهای مختلف تولید و تاسیسات برای اهداف صنعتی (روش های ثبت هسته ای، روش های غیر تماسی برای کنترل فرآیندهای تکنولوژیکی، روش های تجزیه و تحلیل مواد، تشخیص عیب و غیره) استفاده می شود.

منابع مرجعبرای بررسی و تنظیم ابزارها و تأسیسات هسته ای-فیزیکی (طیف سنج ها، رادیومترها، دزیمترها و غیره) با نظارت بر پایداری و تکرارپذیری قرائت های ابزار در هندسه خاصی از موقعیت منبع نسبت به آشکارساز تشعشع استفاده می شود.

منابع کالیبراسیونبرای کالیبراسیون و تأیید اندازه‌شناسی تجهیزات هسته‌ای-فیزیکی استفاده می‌شود.

مشخصات فنی منابع تابش:

1. 1. نوع تابش (برای رادیونوکلئید - اصلی برای هدف مورد نظر).
2. 2. هندسه منبع (شکل و ابعاد). منابع هندسی می توانند نقطه ای و گسترده باشند. منابع توسعه یافته می توانند خطی، سطحی یا حجمی باشند.
3. 3. فعالیت (تعداد واپاشی در واحد زمان) و توزیع آن بر روی منبع برای منابع رادیونوکلئیدی. چگالی شار توان یا تشعشع برای منابع فیزیکی و فنی.
4. 4. ترکیب انرژی. طيف انرژي منابع مي تواند تک انرژيک (ذراتي از همان انرژي ثابت ساطع مي شوند)، گسسته (ذرات تک انرژيک چند انرژي ساطع مي شوند) يا پيوسته (ذرات انرژي هاي مختلف در محدوده انرژي معيني ساطع مي شوند).
5. 5. توزیع زاویه ای تابش. در میان انواع توزیع های زاویه ای منابع تابش برای حل اکثر مسائل عملی، معمولاً همسانگرد، کسینوس یا تک جهتی تنظیم می شود.

GOST R 51873-2002 - منابع پرتوهای یونیزان بسته رادیونوکلئید هستند. الزامات فنی عمومی این استاندارد در سال 2003 لازم الاجرا شد. این استاندارد برای منابع پرتوزای مهر و موم شده تابش آلفا، بتا، گاما، اشعه ایکس و نوترون اعمال می شود. برای منابع نمونه و کنترل و همچنین منابعی که فعالیت رادیونوکلئیدها در آنها از حداقل قابل توجه تعیین شده توسط "استانداردهای ایمنی پرتویی" تجاوز نمی کند، اعمال نمی شود.

طبق استاندارد، منابع باید با کلاس های قدرت تعیین شده، تأثیرات آب و هوایی و مکانیکی مجاز مطابق با GOST 25926 مهر و موم شوند (اما نه کمتر از محدوده -50 تا +50 درجه سانتیگراد و رطوبت حداقل 98٪ در +). 40 درجه سانتیگراد). طول عمر منبع باید حداقل باشد:

• - دو نیمه عمر - برای منابعی با نیمه عمر کمتر از 0.5 سال؛
• - یک نیمه عمر (اما نه کمتر از 1 سال) - با نیمه عمر 0.5 تا 5 سال.
• - 5 سال - برای منابع تابش گاما و نوترون با نیمه عمر 5 سال یا بیشتر. برای منابع تابش آلفا، بتا و اشعه ایکس با نیمه عمر 5 سال یا بیشتر، عمر مفید در سند نظارتی برای نوع خاصی از منبع تنظیم شده است.

سورس ها محصولات صنعتی غیر قابل تعمیر هستند و قابل تعمیر نیستند. با حفظ پارامترهای تابش در محدوده ای که کاربر را راضی می کند، حفظ سفتی و عدم وجود نقص، امکان افزایش طول عمر منبع وجود دارد. روش تمدید توسط مقامات دولتی برای استفاده از انرژی اتمی تعیین می شود.

واحدهای اندازه گیری رادیواکتیویته و دوز تشعشع.

اندازه گیری رادیواکتیویته یک رادیواکتیو فعالیت آن است که بر حسب بکرل (Bq) اندازه گیری می شود. یک Bq برابر با 1 تبدیل هسته ای در ثانیه است. واحد غیر سیستمی - کوری (Ci)، فعالیت 1 گرم رادیوم (Ra). 1 کوری = 3.7*10 10 Bq.

دوز تابش یونیزان (دوز تابش) - مقدار انرژی پرتوهای یونیزان که توسط یک محیط خاص برای مدت زمان معینی درک می شود.

دوز جذب شده انرژی جذب شده توسط یک واحد جرم از ماده تابیده شده است. خاکستری (Gy) = 1 ژول در هر کیلوگرم (J/kg) به عنوان واحد دز تابش جذب شده در نظر گرفته می شود.

دوز جذب شده انواع مختلف پرتوها باعث ایجاد اثرات بیولوژیکی متفاوتی در یک واحد جرم بافت بیولوژیکی می شود. دوز معادل برابر است با حاصل ضرب دوز جذب شده و متوسط ​​ضریب کیفیت تابش در مقایسه با تابش گاما. مقادیر ضرایب: اشعه ایکس، الکترون ها، پوزیترون ها، تابش بتا -1، نوترون های حرارتی - 3، پروتون ها، نوترون های سریع - 10، ذرات آلفا و هسته های عقب نشینی - 20. Sievert (Sv) - دوز هر تابش جذب شده توسط 1 کیلوگرم بیولوژیکی بافت و ایجاد آسیب بیولوژیکی مشابه با دوز جذب شده تابش فوتون در 1 گری. واحد خارج از سیستم رم است. 1 Sv = 100 رم.

دوز نوردهی (D exp) برای مشخص کردن تابش فوتون و تعیین درجه یونیزاسیون هوا تحت تأثیر این پرتوها عمل می کند. برابر است با دوز تابشی که در آن یونها در 1 کیلوگرم هوای جو ظاهر می شوند و بار الکتریکی 1 کولن (C) را حمل می کنند. D exp \u003d C / kg. واحد خارج از سیستم، رونتگن (R) است. 1 P \u003d 2.58 10 -4 C / kg.

رادیونوکلئیدهای اصلی پایش محیطی جدول زیر خصوصیات هسته ای-فیزیکی رادیونوکلئیدها را خلاصه می کند که محتوای آنها در محیط، مصالح ساختمانی، اماکن کاری و خانگی و به ویژه در محصولات غذایی کشاورزی می تواند از نظر خطر تشعشع برای سلامت انسان قابل توجه باشد. .

رادون-222، محصول فروپاشی Ra-226، شایسته توجه ویژه است. این گاز بی اثر است و از هر گونه مواد و اجسام (خاک، مصالح ساختمانی و غیره) که تقریباً همیشه حاوی اورانیوم و محصولات پوسیده آن هستند، آزاد می شود. میانگین غلظت رادون در سطح زمین در فضای باز 8 Bq/m3 است. نیمه عمر رادون 3.824 روز است و می تواند در مناطق بسته و دارای تهویه ضعیف تجمع یابد.

جمعیت زمین بیشتر در معرض قرار گرفتن خود را از منابع طبیعی تشعشع دریافت می کنند. اینها رادیونوکلئیدهای طبیعی و پرتوهای کیهانی هستند. دوز کل ناشی از منابع طبیعی تابش به طور متوسط ​​حدود 2.4 mSv در سال است.

2. منابع ذرات باردار.

ده ها ذره باردار اولیه شناخته شده است، اما طول عمر بیشتر آنها از میکروثانیه تجاوز نمی کند. ذرات باردار ابتدایی درگیر در واکنش های هسته ای شامل ذرات بتا (الکترون ها و پوزیترون ها)، پروتون ها و ذرات آلفا (هسته هلیوم 4 He، بار +2، جرم 4) هستند.

برهمکنش ذرات باردار با ماده. ذرات باردار از انواع پرتوهای یونیزان با نفوذ کم هستند. در طول حرکت خود در ماده، آنها با میدان های الکتریکی اتم های محیط تعامل دارند. در نتیجه برهمکنش، الکترون های اتم های محیط انرژی اضافی دریافت می کنند و به سطوح انرژی دورتر از هسته حرکت می کنند (فرایند تحریک) یا کاملاً اتم ها را ترک می کنند (فرایند یونیزاسیون). هنگام عبور از نزدیکی هسته اتم، ذره در میدان الکتریکی خود کاهش سرعت را تجربه می کند که با انتشار تشعشعات گاما برمسترالونگ همراه است.

طول مسیر یک ذره در یک ماده به بار، جرم، انرژی جنبشی اولیه و به خواص محیط بستگی دارد. دامنه با افزایش انرژی ذرات و کاهش چگالی محیط افزایش می یابد. ذرات پرجرم سرعت کمتری نسبت به ذرات سبک دارند، با اتم ها تعامل موثرتری دارند و انرژی خود را سریعتر از دست می دهند.

محدوده ذرات بتا در هوا بسته به انرژی تا چندین متر است. از جریان ذرات بتا با حداکثر انرژی 2 مگا ولت، لایه ای از آلومینیوم به ضخامت 3.5 میلی متر، آهن - 1.2 میلی متر، سرب - 0.8 میلی متر کاملا محافظت می کند. لباس تا 50 درصد ذرات بتا را جذب می کند. با تابش خارجی بدن، 20-25٪ از ذرات بتا به عمق بیش از 1 میلی متر نفوذ می کنند.

ذرات آلفا که جرم زیادی دارند، در برخورد با الکترون‌های پوسته اتمی، انحرافات بسیار جزئی را از جهت اصلی خود تجربه می‌کنند و تقریباً به صورت مستقیم حرکت می‌کنند. محدوده ذرات آلفا در ماده بسیار کوچک است. به عنوان مثال، برای یک ذره آلفا با انرژی 4 MeV، طول مسیر در هوا حدود 2.5 سانتی متر، در آب یا در بافت نرم حیوانات و انسان - صدم میلی متر است.

منابع پرتوهای بتا

تابش بتا- تشعشعات یونیزان جسمی، جریانی از الکترون ها یا پوزیترون ها که در حین واپاشی بتا هسته های اتمی با بیرون راندن یک الکترون یا پوزیترون از هسته با سرعتی نزدیک به سرعت نور رخ می دهد.

واپاشی بتا رادیونوکلئیدها با انتشار نوترینو همراه است، در حالی که جداسازی انرژی فروپاشی بین یک الکترون و یک نوترینو تصادفی است. این امر منجر به این واقعیت می شود که توزیع انرژی ذرات بتا ساطع شده از 0 تا حداکثر انرژی E max تعیین شده برای هر ایزوتوپ پیوسته است، حالت توزیع به منطقه کم انرژی منتقل می شود و مقدار متوسط ​​انرژی ذرات برابر است. ترتیب (0.25-0.45) E max. نمونه ای از توزیع انرژی تابش بتا در شکل 1 نشان داده شده است. یکی

عکس. 1.نمونه ای از توزیع انرژی تابش بتا

هر چه نیمه عمر رادیونوکلئید کمتر باشد، حداکثر انرژی ذرات بتا ساطع شده بیشتر است. محدوده مقادیر E max برای رادیونوکلئیدهای مختلف از ده‌ها کو تا ده‌ها مگا الکترون ولت گسترش می‌یابد، اما نیمه‌عمر هسته‌ها در مورد دوم بسیار کوچک است، که استفاده از آنها را برای اهداف تکنولوژیکی دشوار می‌کند.

مشخصه قدرت نفوذ تشعشع معمولاً با مقدار متوسط ​​جذب انرژی تابش در هنگام عبور تابش از لایه ای ماده با چگالی سطحی 1 گرم بر سانتی متر مربع به دست می آید. جذب انرژی ذرات بتا هنگام عبور از ماده حدود 2 مگا ولت در هر 1 گرم بر سانتی متر مربع است و محافظت در برابر تشعشعات منابع رادیونوکلئیدی مشکلی ندارد. یک لایه سربی با ضخامت 1 میلی متر تقریباً به طور کامل تابش را با انرژی تا 2.5 مگا ولت جذب می کند.

منابع تابش بتا (دیسک و نقطه) به صورت لایه نازک بر روی بسترهای ویژه ساخته می شوند که مواد آن به طور قابل توجهی بر ضریب بازتاب ذرات بتا از بستر تأثیر می گذارد (با افزایش تعداد اتمی ماده افزایش می یابد و می تواند به ده ها برسد. درصد برای فلزات سنگین). ضخامت لایه فعال و وجود پوشش محافظ روی لایه فعال به هدف منبع و انرژی تابش بستگی دارد. در طول اندازه گیری های طیف سنجی، جذب انرژی ذرات در لایه فعال و پوشش محافظ نباید از 2-3٪ تجاوز کند. محدوده فعالیت منبع از 0.3 تا 20 GBq است.

منابع قدرتمند به شکل کپسول های هرمتیک ساخته شده از تیتانیوم یا فولاد ضد زنگ با پنجره خروجی ویژه برای تابش بتا ساخته می شوند. بنابراین، تأسیسات ایزوتوپ SIRIUS-3200 روی مخلوطی از ایزوتوپ‌های Sr-Y با فعالیت 3200 Ci، چگالی شار الکترون خروجی تا 108 electrcm -2 s -1 را فراهم می‌کند.

جدول 1 رایج ترین منابع رادیونوکلئیدی ذرات بتا را فهرست می کند.

جدول 1. منابع رادیونوکلئیدی ذرات بتا.

واپاشی بتا برای بیشتر رادیونوکلئیدها با تشعشعات گامای قوی همراه است. این با این واقعیت توضیح داده می شود که هسته فروپاشی نهایی در حالت برانگیخته تشکیل می شود که انرژی آن با انتشار پرتوهای گاما حذف می شود. علاوه بر این، هنگامی که ذرات بتا در یک محیط متراکم کاهش می‌یابند، تابش گاما برمسترالونگ رخ می‌دهد، و بازآرایی پوسته الکترونی یک اتم جدید با ظهور تابش پرتو ایکس مشخصه همراه است.

منابع فیزیکی و فنی صنعتی ذرات باردار - شتاب دهنده های الکترونی (میکروترون ها، بتاترون ها، شتاب دهنده های موج خطی) برای به دست آوردن جریان های الکترونی با انرژی بالا (بیش از 3-5 مگا ولت) استفاده می شود.

برخلاف منابع ایزوتوپی با طیف پیوسته از الکترون‌ها، شتاب‌دهنده‌ها پرتوی از الکترون‌ها با انرژی ثابت تولید می‌کنند و شار و انرژی الکترون‌ها می‌تواند در محدوده‌های وسیعی متفاوت باشد.

شکل 2.شتاب دهنده ELV-8 (نووسیبیرسک)

در روسیه از شتاب دهنده های صنعتی سری ELV با انرژی (0.2-2.5) MeV، توان تا 400 کیلو وات و سری ILU با انرژی (0.7-5) MeV، توان تا 50 کیلو وات استفاده می شود. این ماشین ها برای کار مداوم در شرایط صنعتی، مجهز به انواع سیستم های اسکن پرتو الکترونی برای تابش محصولات مختلف طراحی شده اند. آنها برای فناوری های تشعشع شیمیایی مورد استفاده در تولید محصولات کابلی با عایق های مقاوم در برابر حرارت، لوله های آب گرم پلیمری، لوله های گرما انقباض پذیر، پلیمرهای مقاوم در برابر سرما، مواد کامپوزیت رول پلیمری و غیره استفاده می شوند. شتاب دهنده پالس RIUS-5 یک جریان الکترونی در پالس (0.02-2) میکرو ثانیه تا 100 کیلو آمپر با انرژی الکترونی تا 14 مگا ولت ایجاد می کند. بتاترون های پالسی کوچک از نوع MIB برای کنترل کیفیت رادیوگرافی مواد و محصولات در شرایط غیر ساکن استفاده می شود.

منابع تابش آلفا

تابش آلفا- این تابش یونیزه گلدار است، این جریانی از ذرات آلفا (هسته اتم های هلیوم) با انرژی تا 10 مگا ولت است، سرعت اولیه حدود 20 هزار کیلومتر در ثانیه است. این ذرات از تجزیه رادیونوکلئیدهای با عدد اتمی بالا، عمدتاً عناصر ترانس اورانیوم با اعداد اتمی بیش از 92، ساطع می‌شوند. قدرت یونیزاسیون آنها زیاد است، اما قدرت نفوذ آنها ناچیز است. طول مسیر در هوا 3-11 سانتی متر است (تقریباً برابر با انرژی ذرات در MeV)، در محیط مایع و جامد - صدم میلی متر. لایه ای از ماده با چگالی سطحی 0.01 گرم بر سانتی متر مربع، تابش را با انرژی تا 10 مگا ولت به طور کامل جذب می کند. اشعه آلفای خارجی در لایه شاخی پوست انسان جذب می شود.

منابع رادیونوکلئیدی تابش آلفا از واپاشی آلفای هسته های ناپایدار هم ایزوتوپ های طبیعی و هم ایزوتوپ های مصنوعی سنگین استفاده می کنند. محدوده انرژی اصلی ذرات آلفا در هنگام واپاشی از 4 تا 8 مگا ولت است. توزیع انرژی تابش گسسته است و با ذرات آلفا از چندین گروه انرژی نشان داده می شود. خروجی ذرات آلفا با حداکثر انرژی معمولا حداکثر است، عرض خطوط انتشار انرژی بسیار کم است. برای ساخت منابع آلفا رادیونوکلئیدی، ایزوتوپ هایی با حداکثر بازده ذرات آلفا و با حداقل تشعشع گاما همراه استفاده می شود. منابع به صورت لایه نازک بر روی بسترهای فلزی ساخته می شوند.

جدول 2. منابع رادیونوکلئیدی ذرات آلفا.

ساطع کننده های آلفای تقریبا خالص (مانند پلونیوم-210) منابع انرژی عالی هستند. توان ویژه امیتر مبتنی بر Ro-210 بیش از 1200 وات بر سانتی متر مکعب است. Polonium-210 به عنوان یک بخاری برای Lunokhod-2 عمل کرد و شرایط دمایی لازم برای عملکرد تجهیزات را حفظ کرد. به عنوان یک منبع انرژی، پلونیوم-210 به طور گسترده ای به عنوان منبع انرژی برای چراغ های راه دور استفاده می شود. همچنین برای حذف الکتریسیته ساکن در کارخانجات نساجی، برای یونیزه کردن هوا برای احتراق بهتر سوخت در کوره های اجاق باز و حتی برای حذف گرد و غبار از فیلم های عکاسی استفاده می شود.

همچنین منابع سطح پایینی وجود دارد که به عنوان استانداردهای تابش برای کالیبره کردن رادیومترها، دزیمترها و سایر تجهیزات اندازه گیری استفاده می شود. منابع نمونه تابش آلفا بر اساس ایزوتوپ های اورانیوم-234 و 238، پلوتونیوم-239 ساخته شده اند.

سیکلوترون متعلق به منابع فیزیکی و فنی پرتوهای یون هلیوم، پروتون یا یون های سنگین است. این یک شتاب دهنده پروتون (یا یون) است که در آن فرکانس میدان الکتریکی شتاب دهنده و میدان مغناطیسی در زمان ثابت هستند. ذرات در یک سیکلوترون در امتداد یک مارپیچ صاف در حال باز شدن حرکت می کنند. حداکثر انرژی پروتون های شتاب گرفته 20 مگا ولت است.

3. منابع تابش الکترومغناطیسی (فوتون).

منابع تابش گاما

تابش گاما (تابش گاما) - تابش الکترومغناطیسی موج کوتاه با طول موج کمتر از 0.1 نانومتر، که در هنگام فروپاشی هسته های رادیواکتیو، انتقال هسته ها از حالت برانگیخته به حالت پایه، برهمکنش ذرات باردار سریع با ماده رخ می دهد. نابودی جفت الکترون-پوزیترون و دیگر تبدیلات ذرات بنیادی. با توجه به این واقعیت که هسته ها فقط سطوح مجاز خاصی از حالت انرژی دارند، طیف تابش گاما گسسته است و معمولاً از چندین گروه انرژی در محدوده چند کو تا ده ها مگا الکترون ولت تشکیل شده است. برای رادیونوکلئیدهای با اعداد اتمی بزرگ، تعداد گروه‌های انرژی پرتوهای گاما می‌تواند به چندین ده برسد، اما در احتمال تسلیم به شدت متفاوت هستند و تعداد خطوط کوانتومی با بالاترین تسلیم معمولاً کم است.

جریان گاما کوانتوم دارای خواص موجی و جسمی است و با سرعت نور منتشر می شود. قدرت نفوذ بالای تابش گاما به دلیل عدم وجود بار الکتریکی و مقدار قابل توجهی انرژی است. شدت قرار گرفتن در معرض پرتوهای گاما برعکس با مجذور فاصله از یک منبع نقطه ای کاهش می یابد.

پرتوهای گاما عمدتاً با لایه‌های الکترونی اتم‌ها تعامل دارند و بخشی از انرژی خود را در فرآیند اثر فوتوالکتریک و اثر کامپتون به الکترون‌ها منتقل می‌کنند. در اثر فوتوالکتریک، یک فوتون توسط اتم محیط با گسیل یک الکترون جذب می شود و انرژی فوتون، منهای انرژی اتصال الکترون در اتم، به الکترون آزاد شده منتقل می شود. احتمال اثر فوتوالکتریک در ناحیه انرژی‌های فوتون زیر 200 کو حداکثر است و با افزایش انرژی فوتون به سرعت کاهش می‌یابد. در مورد اثر کامپتون، تنها بخشی از انرژی فوتون صرف خروج یک الکترون از پوسته اتمی می شود و خود فوتون جهت حرکت را تغییر می دهد. پراکندگی کامپتون در محدوده انرژی (0.2-5) MeV غالب است و با عدد اتمی محیط متناسب است. در انرژی فوتون بالای 1.022 مگا ولت، تشکیل جفت الکترون-پوزیترون در نزدیکی هسته اتم امکان پذیر می شود، احتمال این فرآیند با افزایش انرژی فوتون افزایش می یابد.

مسیرهای کوانتوم گاما در هوا در صدها متر، در ماده جامد - در ده ها سانتی متر اندازه گیری می شود. قدرت نفوذ تابش گاما با افزایش انرژی پرتوهای گاما افزایش و با افزایش چگالی محیط کاهش می یابد. تضعیف تابش یونیزه فوتون توسط لایه ای از ماده طبق یک قانون نمایی رخ می دهد. برای انرژی تابشی 1 مگا ولت، ضخامت لایه تضعیف ده برابری حدود 30 گرم بر سانتی متر مربع (2.5 سانتی متر سرب، 4 سانتی متر آهن یا 12-15 سانتی متر بتن) است.

منابع رادیونوکلئیدی پرتوهای گاما - ایزوتوپ های بتا فعال طبیعی و مصنوعی (جدول 3)، ارزان و آسان برای استفاده. در فروپاشی بتا نوکلیدها، هسته، محصول فروپاشی، در حالت برانگیخته تشکیل می شود. انتقال یک هسته برانگیخته به حالت پایه با انتشار یک یا چند کوانتوم گاما متوالی رخ می دهد که انرژی تحریک را حذف می کند. منابع رادیونوکلئیدی آمپول های فولادی ضد زنگ یا آلومینیوم مهر و موم شده هستند که با یک ایزوتوپ فعال پر شده اند. انرژی پرتوهای گاما از منابع رادیونوکلئیدی بیش از 3 مگا ولت نیست.

جدول 3. منابع رادیونوکلئیدی تابش گاما.

در حال حاضر، منابع قدرتمند تابش گاما در پزشکی (رادیوتراپی، عقیم سازی ابزار و مواد)، در زمین شناسی و معدن (اندازه گیری چگالی، طبقه بندی سنگ معدن)، در شیمی پرتو (تغییر شیمیایی مواد، سنتز پلیمر)، و در بسیاری دیگر، صنایع تولید صنعتی و ساخت و ساز (عیب سنجی، اندازه گیری جرم، اندازه گیری ضخامت مواد و موارد دیگر).

بخش های رادیولوژی انکولوژیک از منابع رادیونوکلئید مهر و موم شده با فعالیت کل تا 5*1014 Bq استفاده می کنند. آشکارسازهای عیب گامای قابل حمل مانند "Gammarid" و "Stapel-5M" بر پایه ایریدیوم-192 دارای منابع با فعالیت 85 تا 120 Bq هستند.

منابع فیزیکی و فنی تشعشعات شتاب دهنده های الکترونی هستند که برای تولید پرتوهای گاما استفاده می شوند. در این شتاب‌دهنده‌ها، جریان الکترون به انرژی‌های چند مگا الکترونی شتاب می‌گیرد و به سمت هدف (زیرکونیوم، باریم، بیسموت و غیره) هدایت می‌شود، که در آن جریان قدرتمندی از پرتوهای گامای برمسترالونگ با طیف پیوسته از صفر تا حداکثر انرژی الکترونی وجود دارد. ناشی می شود.

تاسیسات LIU-10، LIU-15، UIN-10، RIUS-5 برای ایجاد شارهای bremsstrahlung پالسی قدرتمند استفاده می شود. شتاب دهنده پالس RIUS-5 یک جریان الکترونی در پالس های (0.02-2) میکرو ثانیه تا 100 کیلو آمپر با انرژی الکترونی تا 14 مگا ولت تولید می کند، که امکان ایجاد نرخ دوز برمسترالونگ تا 1013 R/s را ممکن می سازد. با انرژی گاما کوانتومی متوسط ​​حدود 2 مگا ولت.

بتاترون های پالسی کوچک از نوع MIB برای کنترل کیفیت رادیوگرافی مواد و محصولات در شرایط غیر ثابت استفاده می شود: در محل های مونتاژ و ساخت و ساز، در کنترل اتصالات جوشی و دریچه های قطع خطوط لوله نفت و گاز، در کنترل تکیه گاه های پل و سایر سازه های مهم ساختمان و همچنین در کنترل ریخته گری و اتصالات ضخیم جوش داده شده. حداکثر انرژی bremsstrahlung تاسیسات تا 7.5 مگا ولت است، حداکثر ضخامت نوردهی مواد تا 300 میلی متر است.

منابع اشعه ایکس

تابش اشعه ایکس از نظر خواص فیزیکی شبیه به تابش گاما است، اما ماهیت آن کاملاً متفاوت است. این تابش الکترومغناطیسی کم انرژی (بیشتر از 100 کیلو ولت) است. زمانی اتفاق می‌افتد که اتم‌های عناصر توسط جریانی از الکترون‌ها، ذرات آلفا یا کوانتوم‌های گاما برانگیخته می‌شوند که در آن الکترون‌ها از لایه‌های الکترونی اتم خارج می‌شوند. بازسازی لایه های الکترونی یک اتم با انتشار کوانتوم های پرتو ایکس همراه است و دارای یک طیف خطی از انرژی های اتصال الکترون ها با هسته روی پوسته های الکترونی است.

تشعشعات پرتو ایکس همچنین با واپاشی بتا رادیونوکلئیدها همراه است که در آن هسته یک عنصر بار خود را 1+ افزایش می دهد و پوسته الکترونی آن بازسازی می شود. این فرآیند امکان ایجاد منابع پرتوزای پرتوهای ایکس به اندازه کافی قدرتمند و ارزان را فراهم می کند (جدول 4). به طور طبیعی، چنین منابعی به طور همزمان منابع خاصی از تابش بتا و گاما هستند. برای ساخت منابع از رادیونوکلئیدها با حداقل انرژی ذرات بتا و اشعه گاما استفاده می شود.

جدول 4. منابع رادیونوکلئیدی فوتون های کم انرژی.

محافظت در برابر اشعه ایکس بسیار ساده تر از محافظت در برابر اشعه گاما است. یک لایه سربی 1 میلی متری با انرژی 100 کو ولتاژ 10 برابر تشعشع را تضعیف می کند.

منابع فیزیکی و فنی تابش اشعه ایکس - لوله های اشعه ایکس که در آنها تحت تأثیر جریانی از الکترون ها که تا چندین ده کو شتاب می گیرند، تابش در هدف (آند لوله ای) برانگیخته می شود.

لوله اشعه ایکس از یک ظرف خلاء شیشه ای با الکترودهای لحیم کاری - یک کاتد گرم شده تا دمای بالا و یک آند تشکیل شده است. الکترون های ساطع شده از کاتد در فضای بین الکترودها توسط یک میدان الکتریکی قوی (تا 500 کیلو ولت برای لوله های قدرتمند) شتاب می گیرند و آند را بمباران می کنند. هنگامی که الکترون ها به آند برخورد می کنند، انرژی جنبشی آنها تا حدی به انرژی مشخصه و bremsstrahlung تبدیل می شود. راندمان لوله های اشعه ایکس معمولاً از 3٪ تجاوز نمی کند. از آنجایی که بیشتر انرژی جنبشی الکترون ها به گرما تبدیل می شود، آند از فلزی با رسانایی حرارتی بالا ساخته شده و هدفی از ماده ای با عدد اتمی بالا، مانند تنگستن، بر روی سطح آن رسوب می کند. 45 درجه نسبت به جریان الکترون) در ناحیه تمرکز جریان. برای لوله های پرقدرت اشعه ایکس، خنک کننده اجباری آند (با آب یا محلول مخصوص) استفاده می شود. توان ویژه ای که توسط آند در لوله های مدرن تلف می شود از 10 تا 10 4 وات بر میلی متر مربع است.

شکل 3.طیف انتشار لوله اشعه ایکس

یک طیف معمولی تابش لوله اشعه ایکس در شکل نشان داده شده است. 3. شامل طیف پیوسته ای از پرتوهای الکترونی برمسترالونگ و خطوط مشخصه اشعه ایکس (قله های تیز) برانگیختگی لایه های الکترونی داخلی اتم های هدف است.

4. منابع نوترون.

تابش نوترونی جریانی از ذرات خنثی با جرم تقریباً برابر با جرم یک پروتون است. این ذرات در برخی واکنش‌های هسته‌ای، به‌ویژه در واکنش‌های شکافت هسته‌های اورانیوم و پلوتونیوم، از هسته اتم‌ها به بیرون پرواز می‌کنند. با توجه به این واقعیت که نوترون ها بار الکتریکی ندارند، تابش نوترون فقط با هسته های اتمی محیط تعامل دارد و قدرت نفوذ نسبتا زیادی دارد. بسته به انرژی جنبشی (در مقایسه با میانگین انرژی حرکت حرارتی Et ≈ 0.025 eV)، نوترون ها به طور معمول به گرمایی (E ~ E t)، آهسته (Et) تقسیم می شوند.< E < 1 кэВ), промежуточные (1 < E < 500 кэВ) и быстрые (E >500 کو).

فرآیند تضعیف تابش نوترون هنگام عبور از ماده شامل فرآیندهای کاهش سرعت نوترون های سریع و متوسط، انتشار نوترون های حرارتی و گرفتن آنها توسط هسته های محیط است.

در فرآیندهای کاهش سرعت نوترون های سریع و میانی، نقش اصلی انتقال انرژی توسط نوترون ها به هسته های محیط در برخورد مستقیم با آنها (پراکندگی غیر کشسان و کشسان) است. در پراکندگی غیر ارتجاعی، بخشی از انرژی نوترون صرف تحریک هسته می شود که با تابش گاما حذف می شود. در پراکندگی الاستیک، هر چه جرم هسته کوچکتر و زاویه پراکندگی بزرگتر باشد، نوترون بخش بیشتری از انرژی آن را به هسته منتقل می کند. احتمال پراکندگی الاستیک عملا تا انرژی های 200 کیلو ولت ثابت است و با افزایش انرژی نوترون به میزان 3-5 کاهش می یابد.

گرفتن تابشی نوترون ها بر روی هر هسته ای امکان پذیر است، به استثنای هسته های هلیوم. به محض گرفتن، یک هسته برانگیخته تشکیل می شود که با انتشار تابش گاما مشخصه هر هسته به حالت پایه می رود، که به طور گسترده برای تجزیه و تحلیل فعال سازی نوترونی ترکیب شیمیایی محیط با بالاترین درجه دقت (تا 10) استفاده می شود. -8٪. در هسته های سبک، واکنش های هسته ای با گسیل پروتون ها و ذرات آلفا مشاهده می شود. هنگامی که نوترون ها گرفته می شوند، هسته های سنگین به دو هسته سبک تر با آزاد شدن انرژی تا 200 مگا ولت تقسیم می شوند که حدود 160 مگا ولت از آن به قطعات شکافت منتقل می شود. احتمال جذب یک وابستگی فردی برای هسته‌ها به انرژی نوترون دارد، با قله‌های تشدید و کاهش به سمت انرژی‌های بالا. جذب نوترون برای نوترون های آهسته و حرارتی غالب است.

حفاظت نوترونی از مخلوط (لایه) عناصر سنگین (آهن، سرب برای پراکندگی غیرالاستیک)، مواد سبک حاوی هیدروژن و کربن (آب، پارافین، گرافیت - پراکندگی الاستیک) و عناصر جذب نوترون حرارتی (هیدروژن، بور) ساخته شده است. ). با نسبت متوسط ​​عناصر سنگین و سبک 1:4، تضعیف شار نوترون با ضریب 10:100:1000 در لایه های تقریباً 20:32:40 سانتی متر حاصل می شود.

از بین انواع تأثیرات خارجی بر روی یک فرد، تابش نوترون خطرناک ترین است، زیرا. به شدت کند شده و توسط محیط حاوی هیدروژن بدن جذب می شود و باعث واکنش های هسته ای در اندام های داخلی آن می شود.

منابع نوترونی رادیونوکلئیدی (جدول 5) بر اساس تحریک در عناصر شیمیایی خاصی از واکنش های هسته ای از نوع (a, n) انجام می شود - جذب ذره آلفا Þ گسیل یک نوترون یا (g, n) - جذب کوانتوم گاما Þ گسیل یک نوترون. آنها معمولاً یک مخلوط فشرده همگن از یک عنصر ساطع کننده ذرات آلفا یا کوانتوم گاما و یک عنصر هدف هستند که در آن یک واکنش هسته ای برانگیخته می شود. پولونیوم، رادیوم، پلوتونیوم، آمریکیوم، کوریم به عنوان تابش کننده آلفا، آنتیموان، ایتریم، رادیوم، مزوتوریوم به عنوان تابنده گاما استفاده می شود. عناصر - اهداف برای انتشار دهنده های آلفا - بریلیم، بور، برای انتشار دهنده های گاما - بریلیم، دوتریوم. مخلوط عناصر در آمپول های فولادی ضد زنگ مهر و موم شده است.

شناخته شده ترین منابع آمپول رادیوم-بریلیم و پولونیوم-بریلیم هستند. Polonium-210 یک تابش آلفای تقریبا خالص است. پوسیدگی پلونیوم با تشعشعات گاما با شدت کم همراه است. نقطه ضعف اصلی عمر مفید کوتاه است که با نیمه عمر پولونیوم تعیین می شود.

منبع نوترونی کالیفرنیا از یک واکنش هسته ای خود به خود با بیرون راندن یک نوترون از هسته استفاده می کند که با تشعشعات گامای قوی همراه است. هر شکافت هسته ای چهار نوترون آزاد می کند. 1 گرم از منبع 2.4 * 10 12 نوترون در ثانیه ساطع می کند که مطابق با شار نوترونی یک راکتور هسته ای متوسط ​​است. این منابع دارای شار نوترونی ثابت (نظارت لازم نیست)، تابش "لکه ای"، عمر طولانی (بیش از سه سال) و هزینه نسبتا کم هستند.

منابع نوترونی حرارتی به روشی مشابه ساخته شده اند و علاوه بر این شامل یک حالت تعدیل کننده گرافیت هستند.

جدول 5. منابع نوترون رادیونوکلئیدی.

طیف انرژی منابع آلفا-نوترون پیوسته است، از حرارتی تا 6-8 مگا ولت، منابع گاما-نوترون تقریباً تک انرژی هستند، ده ها یا صدها کو. خروجی منابع نوترون گاما 1-2 مرتبه قدر کمتر از منابع آلفا نوترون است و با تشعشعات گامای قوی همراه است. در منابع آلفا نوترون، تابش گامای همراه معمولاً کم انرژی و نسبتاً ضعیف است، به استثنای منابع دارای رادیوم (تابش رادیوم و محصولات فروپاشی آن) و آمریکیوم (تابش کم انرژی آمریکیوم).

منابع آلفا نوترون معمولاً در کاربرد خود به فاصله 5 تا 10 سال محدود می شوند که به دلیل احتمال کاهش فشار آمپول در هنگام تجمع هلیوم در آن و افزایش فشار داخلی ایجاد می شود.

منبع فیزیکی و فنی نوترون ها یک لوله نوترونی است. این یک شتاب‌دهنده الکترواستاتیک کوچک از ذرات باردار - دوترون‌ها (هسته‌های اتم دوتریوم 2 HºD) است که تا انرژی بیش از 100 کیلو ولت شتاب می‌گیرند و به اهداف نازکی از دوتریوم یا تریتیوم (3 HºT) ارسال می‌شوند. کدام واکنش های هسته ای القا می شوند:

d + D Þ 3 He + n + 3.3 MeV، d + T Þ 4 He + n + 14.6 MeV.

بیشتر انرژی آزاد شده توسط نوترون منتقل می شود. توزیع انرژی نوترون از نظر زوایای انتشار کاملاً باریک و عملاً تک انرژی است. بازده نوترون حدود 108 در هر 1 میکرو کولن دوترون است. به عنوان یک قاعده، لوله های نوترونی در حالت پالسی کار می کنند، در حالی که توان خروجی می تواند از 1012 n/s تجاوز کند.

ژنراتورهای نوترون قابل حمل عملاً در حالت خاموش خطر تشعشع ندارند، آنها توانایی کنترل حالت تابش نوترونی را دارند. معایب ژنراتورها شامل عمر مفید محدود (100-300 ساعت) و ناپایداری بازده نوترون از پالس به پالس (تا 50٪) است.

5. موجودی و دفع منابع

منابع رادیونوکلئیدی تشعشعات یونیزان به دلایل زیر یک خطر بالقوه برای عموم هستند:

1. آنها در بسیاری از سازمان ها توزیع می شوند و چرخه زندگی منظم منابع (اکتساب - حسابداری - کنترل - استفاده - دفع) در همه جا انجام نمی شود.

2. منابع تشعشعات یونیزان را نمی توان با حفاظت قابل اطمینان ارائه کرد.

3. طراحی منابع تشعشعات یونیزان به گونه ای است که در صورت بی احتیاطی یا عدم استفاده از آنها می تواند به سلامت انسان آسیب برساند.

در روسیه، بر اساس شرکت فدرال واحد ایالتی موسسه تحقیقاتی همه روسی فناوری شیمیایی (VNIIKhT) Rosatom، مرکز حسابداری دولتی و کنترل مواد رادیواکتیو و ضایعات ایجاد شده است. در سال 2000-2001، مطابق با تصمیم دولت فدراسیون روسیه، فهرست دولتی مواد رادیواکتیو، زباله های رادیواکتیو و منابع پرتوهای یونیزان انجام شد. مراکز اطلاعاتی و تحلیلی ادارات منطقه ای ایجاد شده و در حال فعالیت هستند. آنها اطلاعات مربوط به شکل گیری، حرکت، پردازش و ذخیره سازی RV را جمع آوری، پردازش و تجزیه و تحلیل می کنند.

مقیاس و دامنه استفاده از منابع رادیونوکلئیدی رو به افزایش است و مشکل جابجایی ایمن منابع در تمام مراحل چرخه حیات آنها یکی از مهمترین آنها بوده و خواهد بود. روسیه کسب، ذخیره، استفاده، انتقال یا تخریب غیرقانونی مواد رادیواکتیو را جرم انگاری می کند.

منابع سطح بالا در انجمن تولید مایاک دفع می شوند و منابع سطح پایین در شرکت های منطقه ای رادون NPO دفن می شوند.

رادیوفوبیا ترس هراس از هر گونه تشعشعات یونیزه کننده به هر مقدار رادیوفوبیا نامیده می شود. خارج شدن از اتاقی که شمارنده گایگر در آن کار می کند و پس زمینه رادیواکتیو طبیعی را ثبت می کند، غیرمنطقی است. باید بدانید که در هر ثانیه حدود 10 ذره یونیزه کننده از هر سانتی متر مربع از پوست شما در داخل یک فرد عبور می کند و حدود 105 پوسیدگی در دقیقه در بدن انسان رخ می دهد.

رادیوفوبیا در حال حاضر به تلویزیون، به عنوان منبع اشعه ایکس، و به هواپیمایی که فرد را به لایه های بالایی جو می برد، جایی که سطح تشعشعات کیهانی بالاتر است، گسترش یافته است. دستگاه تلویزیون در واقع منبع تابش اشعه ایکس است، اما با تماشای روزانه برنامه های تلویزیونی به مدت سه تا چهار ساعت در روز به مدت یک سال، دوز 100-200 برابر کمتر از پس زمینه طبیعی دریافت می شود. پرواز با یک هواپیمای مدرن در مسافت 2000 کیلومتر تقریباً یک صدم میانگین قرار گرفتن در معرض طبیعی در سال را به همراه دارد. مناطقی روی زمین وجود دارد که سطح تشعشع صدها برابر بیشتر از حد متوسط ​​است (تا 250 mSv)، اما اثرات نامطلوب بر سلامت افراد ساکن در آنجا مشاهده نشده است.

کاهش دوز تشعشع در صورت نیاز به کار با منبع پرتوهای یونیزان به سه روش انجام می شود: افزایش فاصله از منبع، کاهش زمان سپری شده در نزدیکی منبع، نصب صفحه نمایشی که تابش را جذب می کند. هنگام دور شدن از یک منبع نقطه ای، دوز تابش به طور معکوس با مجذور فاصله کاهش می یابد.