Các loại bức xạ ion hóa. Vật lý của bức xạ ion hóa

Bức xạ nguyên tử là một trong những chất nguy hiểm nhất. Hậu quả của nó là khó lường đối với con người. Ý nghĩa của khái niệm về độ phóng xạ là gì? Các từ "nhiều hơn" hoặc "ít hơn" độ phóng xạ có nghĩa là gì? Những hạt nào là một phần của các loại bức xạ nguyên tử?

Bức xạ phóng xạ là gì?

Các hạt khác nhau có thể được bao gồm trong thành phần của bức xạ phóng xạ. Tuy nhiên, cả ba loại bức xạ đều thuộc cùng một loại - chúng được gọi là ion hóa. không hạn này có nghĩa là gì? Năng lượng của bức xạ cao đến mức khó tin - đến mức khi bức xạ tới một nguyên tử nhất định, nó đánh bật một electron ra khỏi quỹ đạo của nó. Sau đó, nguyên tử, đã trở thành mục tiêu của bức xạ, biến thành một ion, mang điện tích dương. Đó là lý do tại sao bức xạ nguyên tử được gọi là ion hóa, bất kể nó thuộc loại nào. Công suất cao phân biệt bức xạ ion hóa với các loại khác, chẳng hạn như vi sóng hoặc tia hồng ngoại.

Quá trình ion hóa diễn ra như thế nào?

Để hiểu những gì có thể là một phần của bức xạ phóng xạ, cần phải xem xét chi tiết quá trình ion hóa. Nó xảy ra theo cách sau đây. Một nguyên tử khi được phóng đại trông giống như một hạt anh túc nhỏ (hạt nhân của một nguyên tử), được bao quanh bởi các quỹ đạo của các electron của nó, giống như một lớp vỏ của bong bóng xà phòng. Khi xảy ra phân rã phóng xạ, hạt nhỏ nhất - hạt alpha hoặc beta - bay ra khỏi hạt nhân này. Khi sự phát xạ của một hạt mang điện xảy ra, nó thay đổi, có nghĩa là một chất hóa học mới được hình thành.

Các hạt tạo nên bức xạ phóng xạ hoạt động như sau. Một hạt bay ra khỏi hạt nhân lao về phía trước với tốc độ khủng khiếp. Trên đường đi, nó có thể đâm vào vỏ của một nguyên tử khác và đánh bật một electron ra khỏi nó theo cách tương tự. Như đã đề cập, một nguyên tử như vậy sẽ biến thành một ion tích điện. Tuy nhiên, trong trường hợp này, chất sẽ không đổi, vì số proton trong hạt nhân không thay đổi.

Đặc điểm của quá trình phân rã phóng xạ

Kiến thức về các quá trình được liệt kê giúp bạn có thể đánh giá mức độ phân rã phóng xạ diễn ra mạnh mẽ như thế nào. Giá trị này được đo bằng becquerels. Ví dụ, nếu một phân rã diễn ra trong một giây, thì họ nói: "Hoạt động của đồng vị là 1 becquerel." Ngày xưa, thay vì đơn vị này, một đơn vị gọi là curie đã được sử dụng. Nó tương đương với 37 tỷ becquerels. Trong trường hợp này, cần phải so sánh hoạt độ của cùng một lượng của một chất. Hoạt độ của một đơn vị khối lượng nhất định của đồng vị được gọi là hoạt độ riêng. Giá trị này tỷ lệ nghịch với một hoặc một đồng vị khác.

Đặc điểm của bức xạ phóng xạ. Nguồn của họ

Bức xạ ion hóa có thể xảy ra không chỉ trong trường hợp phân rã phóng xạ. Chúng có thể đóng vai trò là nguồn phát ra bức xạ phóng xạ: phản ứng phân hạch (xảy ra do một vụ nổ hoặc bên trong lò phản ứng nguyên tử), sự tổng hợp của cái gọi là hạt nhân nhẹ (xảy ra trên bề mặt Mặt trời, các ngôi sao khác, và cả ở bom khinh khí), cũng như nhiều loại khác Tất cả các nguồn bức xạ này đều thống nhất với nhau một điểm chung là mức năng lượng mạnh nhất.

Những hạt nào trong bức xạ phóng xạ loại anpha?

Sự khác biệt giữa ba loại bức xạ ion hóa - alpha, beta và gamma - là về bản chất của chúng. Khi những bức xạ này được phát hiện, không ai biết chúng có thể là gì. Do đó, chúng được gọi đơn giản là các chữ cái trong bảng chữ cái Hy Lạp.

Đúng như tên gọi của chúng, tia alpha là tia đầu tiên được phát hiện. Chúng là một phần của bức xạ phóng xạ từ sự phân rã của các đồng vị nặng như uranium hoặc thorium. Bản chất của chúng đã được xác định theo thời gian. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng bức xạ alpha khá nặng. Trong không khí, nó thậm chí không thể vượt qua một vài cm. Hóa ra thành phần của bức xạ phóng xạ có thể bao gồm các hạt nhân của nguyên tử heli. Đây là những gì áp dụng cho bức xạ alpha.

Nguồn chính của nó là các đồng vị phóng xạ. Nói cách khác, nó là một "tập hợp" tích điện dương gồm hai proton và cùng số neutron. Trong trường hợp này, họ nói rằng thành phần của bức xạ phóng xạ bao gồm Một-particles, hoặc hạt alpha. Hai proton và hai neutron tạo thành hạt nhân heli, đặc trưng của bức xạ alpha. Lần đầu tiên trong nhân loại, E. Rutherford, người tham gia vào quá trình biến đổi hạt nhân nitơ thành hạt nhân oxy, đã có thể thu được phản ứng như vậy.

Bức xạ beta, được phát hiện muộn hơn, nhưng không kém phần nguy hiểm

Sau đó, hóa ra thành phần của bức xạ phóng xạ có thể không chỉ bao gồm hạt nhân heli, mà còn chỉ bao gồm các electron bình thường. Điều này đúng với bức xạ beta - nó bao gồm các electron. Nhưng tốc độ của chúng lớn hơn nhiều so với tốc độ của bức xạ alpha. Loại bức xạ này cũng được tích điện ít hơn bức xạ alpha. Các hạt beta "thừa hưởng" các điện tích và tốc độ khác nhau từ nguyên tử mẹ.

Nó có thể đạt vận tốc từ 100 nghìn km / giây với tốc độ ánh sáng. Nhưng ở ngoài trời, bức xạ beta có thể lan truyền tới vài mét. Khả năng xuyên thấu của chúng rất nhỏ. Tia beta không thể xuyên qua giấy, vải hoặc một tấm kim loại mỏng. Họ chỉ thâm nhập vào vấn đề này. Tuy nhiên, bức xạ không được bảo vệ có thể gây bỏng da hoặc mắt, như đối với tia cực tím.

Các hạt beta mang điện tích âm được gọi là electron, và các hạt mang điện tích dương được gọi là positron. Một lượng lớn bức xạ beta rất nguy hiểm đối với con người và có thể dẫn đến bệnh nhiễm xạ. Ăn phải hạt nhân phóng xạ có thể nguy hiểm hơn nhiều.

Bức xạ gamma: thành phần và tính chất

Bức xạ gamma được phát hiện tiếp theo. Trong trường hợp này, hóa ra thành phần của bức xạ phóng xạ có thể bao gồm các photon với một bước sóng nhất định. Tia gamma tương tự như tia cực tím, tia hồng ngoại và sóng vô tuyến. Nói cách khác, đó là bức xạ điện từ, nhưng năng lượng của các photon đi vào nó rất cao.

Loại bức xạ này có khả năng xuyên qua bất kỳ chướng ngại vật nào là cực kỳ cao. Vật liệu nằm trong đường đi của bức xạ ion hóa này càng dày đặc thì nó càng có thể chặn được các tia gamma nguy hiểm. Đối với vai trò này, chì hoặc bê tông thường được lựa chọn nhiều nhất. Ở ngoài trời, tia gamma có thể dễ dàng di chuyển hàng trăm, hàng nghìn km. Nếu nó ảnh hưởng đến một người, nó sẽ dẫn đến tổn thương da và các cơ quan nội tạng. Về tính chất của nó, bức xạ gamma có thể được so sánh với tia X. Nhưng chúng khác nhau về nguồn gốc. Rốt cuộc, tia X chỉ được nhận trong điều kiện nhân tạo.

Bức xạ nguy hiểm nhất là gì?

Nhiều người trong số những người đã nghiên cứu tia nào là một phần của bức xạ phóng xạ đều bị thuyết phục về sự nguy hiểm của tia gamma. Rốt cuộc, chính họ là những người có thể dễ dàng vượt qua nhiều km, phá hủy cuộc sống của con người và dẫn đến một căn bệnh phóng xạ khủng khiếp. Để bảo vệ mình khỏi tia gamma, các lò phản ứng hạt nhân được bao quanh bởi những bức tường bê tông khổng lồ. Các mảnh nhỏ của đồng vị luôn được đặt trong các vật chứa làm bằng chì. Tuy nhiên, mối nguy hiểm chính đối với con người là

Liều lượng là số lượng thường được tính toán dựa trên trọng lượng cơ thể của một người. Ví dụ, liều lượng 2 mg sẽ thích hợp cho một bệnh nhân. Đối với một loại thuốc khác, cùng một liều lượng có thể có tác dụng phụ. Liều lượng bức xạ phóng xạ cũng được đánh giá. Nguy cơ của nó được xác định bởi liều lượng hấp thụ. Để xác định nó, trước tiên hãy đo lượng bức xạ đã được cơ thể hấp thụ. Và sau đó lượng này được so sánh với trọng lượng cơ thể.

Liều bức xạ - tiêu chí về mức độ nguy hiểm của nó

Các loại bức xạ khác nhau có thể gây ra những tác hại khác nhau cho các cơ thể sống. Vì vậy, không nên nhầm lẫn giữa khả năng xuyên thấu của các loại bức xạ phóng xạ và tác hại của chúng. Ví dụ, khi một người không có khả năng tự bảo vệ mình khỏi bức xạ, bức xạ alpha trở nên nguy hiểm hơn nhiều so với tia gamma. Rốt cuộc, nó chứa các hạt nhân hydro nặng. Và một loại như bức xạ alpha chỉ cho thấy sự nguy hiểm của nó khi nó xâm nhập vào bên trong cơ thể. Sau đó, có một sự chiếu xạ bên trong.

Vì vậy, thành phần của bức xạ phóng xạ có thể bao gồm ba loại hạt: hạt nhân heli, electron thông thường và photon với một bước sóng nhất định. Mức độ nguy hiểm của một loại bức xạ cụ thể được xác định bởi liều lượng của nó. Nguồn gốc của những tia này là không liên quan. Đối với một sinh vật sống, hoàn toàn không có sự khác biệt nào về nguồn gốc của bức xạ: có thể là máy X-quang, Mặt trời, nhà máy điện hạt nhân, khu nghỉ dưỡng radon hay một vụ nổ. Điều quan trọng nhất là bao nhiêu hạt nguy hiểm đã được hấp thụ.

Bức xạ nguyên tử đến từ đâu?

Cùng với bức xạ phông tự nhiên, nền văn minh nhân loại buộc phải tồn tại giữa nhiều nguồn bức xạ ion hóa nguy hiểm được tạo ra nhân tạo. Thông thường nó là kết quả của những vụ tai nạn khủng khiếp. Ví dụ, thảm họa tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima-1 vào tháng 9 năm 2013 đã dẫn đến rò rỉ nước phóng xạ. Kết quả là hàm lượng các đồng vị stronti và xêzi trong môi trường đã tăng lên đáng kể.

Bức xạ ion hóa- Thông lượng của các photon, cũng như các hạt mang điện hoặc trung hòa, tương tác của chúng với chất của môi trường dẫn đến sự ion hóa của nó. Sự ion hóa đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của các hiệu ứng do bức xạ gây ra, đặc biệt là trong mô sống. Mức tiêu thụ năng lượng trung bình để hình thành một cặp ion phụ thuộc tương đối ít vào loại bức xạ ion hóa, từ đó có thể đánh giá mức độ ion hóa của chất về năng lượng truyền cho nó I. và. Để đăng ký và phân tích bức xạ ion hóa phương pháp công cụ cũng sử dụng ion hóa.

Nguồn bức xạ ion hóađược chia thành tự nhiên (tự nhiên) và nhân tạo. Nguồn tự nhiên bức xạ ion hóa là không gian và các chất phóng xạ (hạt nhân phóng xạ) phổ biến trong tự nhiên. Trong không gian, bức xạ vũ trụ được hình thành và đến Trái đất - các dòng bức xạ ion hóa dạng hạt. Bức xạ vũ trụ sơ cấp bao gồm các hạt và photon năng lượng cao. Trong bầu khí quyển của Trái đất, bức xạ vũ trụ sơ cấp bị hấp thụ một phần và bắt đầu các phản ứng hạt nhân, kết quả là các nguyên tử phóng xạ được hình thành, bản thân chúng phát ra I và. , do đó, bức xạ vũ trụ trên bề mặt Trái đất khác với bức xạ vũ trụ sơ cấp. Có ba loại bức xạ vũ trụ chính: bức xạ vũ trụ thiên hà, bức xạ vũ trụ mặt trời và các vành đai bức xạ của Trái đất. Bức xạ vũ trụ thiên hà là thành phần năng lượng cao nhất của dòng tiểu thể trong không gian liên hành tinh và đại diện cho hạt nhân của các nguyên tố hóa học (chủ yếu là hydro và heli), được gia tốc đến năng lượng cao; về khả năng xuyên thấu của nó, loại bức xạ vũ trụ này vượt qua tất cả các loại bức xạ ion hóa ngoại trừ neutrino. Việc hấp thụ hoàn toàn bức xạ vũ trụ thiên hà sẽ cần một màn chắn dẫn khoảng 15 m... Bức xạ vũ trụ mặt trời là một phần năng lượng cao của bức xạ phân tử mặt trời và xảy ra trong quá trình bùng phát sắc ký vào ban ngày. Trong thời kỳ bùng phát dữ dội của mặt trời, mật độ thông lượng của bức xạ vũ trụ mặt trời có thể cao hơn hàng nghìn lần so với mức thông thường của mật độ thông lượng của bức xạ vũ trụ thiên hà. Bức xạ vũ trụ mặt trời bao gồm các hạt proton, hạt nhân heli và các hạt nhân nặng hơn. Các proton năng lượng cao của mặt trời gây ra mối nguy hiểm lớn nhất cho con người trong điều kiện bay trong không gian (xem. Sinh học không gian và y học). Các vành đai bức xạ của Trái đất được hình thành trong không gian gần Trái đất do bức xạ vũ trụ sơ cấp và sự bắt giữ một phần thành phần tích điện của nó bởi từ trường Trái đất. Các vành đai bức xạ của Trái đất bao gồm các hạt mang điện: electron - trong vành đai electron và proton - trong một proton. Trường bức xạ được thiết lập trong các vành đai bức xạ. cường độ tăng, được tính đến khi phóng tàu vũ trụ có người lái.

Hạt nhân phóng xạ tự nhiên, hoặc tự nhiên, có nhiều nguồn gốc khác nhau; một số trong số chúng thuộc họ phóng xạ, tổ tiên của chúng (uranium, thorium) là một phần của các loại đá tạo nên hành tinh của chúng ta, từ thời kỳ hình thành của nó; một số phần của hạt nhân phóng xạ tự nhiên là sản phẩm của sự hoạt hóa các đồng vị ổn định bởi bức xạ vũ trụ. Tính chất đặc biệt của hạt nhân phóng xạ là tính phóng xạ, tức là sự biến đổi tự phát (phân rã) của các hạt nhân nguyên tử, dẫn đến sự thay đổi số lượng nguyên tử và (hoặc) số khối của chúng. Tốc độ phân rã phóng xạ, đặc trưng cho hoạt động của một hạt nhân phóng xạ, bằng số lần biến đổi phóng xạ trong một đơn vị thời gian.

Hệ thống Đơn vị Quốc tế (SI) định nghĩa becquerel ( Bq); 1 Bq bằng một phân rã mỗi giây. Trong thực tế, đơn vị ngoài hệ thống của hoạt động curie cũng được sử dụng ( Chìa khóa); 1 Chìa khóa tương đương với 3,7 × 10 10 phân rã mỗi giây, tức là 3,7 × 10 10 Bq... Kết quả của sự biến đổi phóng xạ, các hạt mang điện và trung hòa xuất hiện, tạo thành trường I. và I.

Theo loại hạt tạo nên bức xạ ion hóa, phân biệt giữa bức xạ alpha, bức xạ beta, bức xạ gamma, bức xạ tia X, bức xạ neutron, bức xạ proton, v.v. Bức xạ tia X và gamma được gọi là quang tử, hoặc điện từ, bức xạ ion hóa và tất cả các loại khác bức xạ ion hóa- đến tiểu thể. Các photon là "phần" (lượng tử) của bức xạ điện từ. Năng lượng của chúng được biểu thị bằng vôn điện tử. Nó gấp hàng vạn lần năng lượng của một lượng tử ánh sáng khả kiến.

Bức xạ alpha là một dòng hạt alpha, hay hạt nhân của nguyên tử heli, mang điện tích dương bằng hai đơn vị điện tích cơ bản. Hạt alpha là những hạt có tính ion hóa cao, nhanh chóng mất năng lượng khi tương tác với vật chất. Vì lý do này, bức xạ alpha có tính xuyên thấu yếu và trong thực hành y tế được sử dụng để chiếu xạ bề mặt của cơ thể hoặc một hạt nhân phóng xạ phát ra alpha được tiêm trực tiếp vào tiêu điểm bệnh lý trong quá trình xạ trị kẽ.

Bức xạ beta là một dòng electron mang điện tích âm hoặc positron tích điện dương được phát ra trong quá trình phân rã beta. Hạt beta là các hạt ion hóa yếu; tuy nhiên, so với các hạt alpha ở cùng năng lượng, chúng có sức đâm xuyên cao hơn.

Bức xạ neutron là dòng các hạt trung hòa về điện (neutron) phát sinh trong một số phản ứng hạt nhân trong quá trình tương tác của các hạt cơ bản năng lượng cao với vật chất, cũng như trong quá trình phân hạch của các hạt nhân nặng. Nơtron truyền một phần năng lượng của chúng cho hạt nhân nguyên tử của môi trường và bắt đầu phản ứng hạt nhân. Kết quả là, các hạt mang điện của nhiều loại khác nhau xuất hiện trong chất bị chiếu xạ bởi thông lượng nơtron, làm ion hóa chất của môi trường, và hạt nhân phóng xạ cũng có thể được hình thành. Các đặc tính của bức xạ neutron và bản chất của sự tương tác của nó với mô sống được xác định bởi năng lượng neutron.

Một số loài bức xạ ion hóa phát sinh trong các cơ sở lắp đặt điện hạt nhân và vật lý hạt nhân; lò phản ứng hạt nhân, máy gia tốc hạt tích điện, máy tia X và hạt nhân phóng xạ nhân tạo được tạo ra với sự trợ giúp của những phương tiện này.

bức xạ proton được tạo ra trong các máy gia tốc đặc biệt. Mắt là một dòng proton - những hạt mang điện tích dương đơn vị và có khối lượng gần bằng khối lượng của neutron. Proton là những hạt có tính ion hóa cao; được tăng tốc đến năng lượng cao, chúng có thể thâm nhập tương đối sâu vào chất của môi trường. Điều này làm cho nó có thể sử dụng hiệu quả bức xạ proton từ xa xạ trị.

Bức xạ electron được tạo ra bởi các máy gia tốc electron đặc biệt (ví dụ, betatron, máy gia tốc tuyến tính) nếu một chùm electron được gia tốc bị đẩy ra bên ngoài. Các máy gia tốc giống nhau có thể là nguồn phát ra bức xạ photon - một loại bức xạ photon xảy ra khi các electron được gia tốc bị giảm tốc trong chất của một mục tiêu máy gia tốc đặc biệt. Tia X, được sử dụng trong X quang y tế, cũng bị nhiễu bởi các electron được gia tốc trong ống tia X.

Bức xạ gamma là một dòng các photon năng lượng cao được phát ra trong quá trình phân rã của các hạt nhân phóng xạ; được sử dụng rộng rãi trong xạ trị ung thư ác tính. Phân biệt giữa được định hướng và vô hướng Và. Và. Nếu tất cả các hướng phân phối bức xạ ion hóa là tương đương, sau đó chúng nói về đẳng hướng I. và. Theo tính chất của phân phối trong thời gian I. và. có thể liên tục và xung.

Để mô tả trường I. và. sử dụng các đại lượng vật lý xác định sự phân bố bức xạ theo không gian và thời gian trong môi trường. Các đặc điểm quan trọng nhất của trường I. và. là mật độ thông lượng của hạt và mật độ thông lượng năng lượng. Trong trường hợp tổng quát, mật độ thông lượng của hạt là số hạt xuyên qua trong một đơn vị thời gian vào một quả cầu cơ bản, được gọi là diện tích mặt cắt ngang của quả cầu này. Mật độ thông lượng năng lượng I. và. đồng nghĩa với thuật ngữ thường được sử dụng "cường độ bức xạ". Nó bằng mật độ thông lượng của hạt, nhân với năng lượng trung bình của một hạt và đặc trưng cho tốc độ truyền năng lượng I. và. Đơn vị đo cường độ I. và. trong SI là J / m 2 × s.

Tác động sinh học của bức xạ ion hóa... Dưới tác dụng sinh học của I. và. Họ hiểu các phản ứng đa dạng xảy ra trong đối tượng sinh học được chiếu xạ, từ các quá trình cơ bản của sự trao đổi năng lượng bức xạ đến các hiệu ứng biểu hiện lâu sau khi tiếp xúc với bức xạ. Kiến thức về cơ chế hoạt động sinh học bức xạ ion hóa cần áp dụng khẩn cấp các biện pháp thích hợp để đảm bảo an toàn bức xạ cho nhân viên và dân cư trong trường hợp xảy ra sự cố tại nhà máy điện hạt nhân và các doanh nghiệp khác của ngành công nghiệp hạt nhân. Để ion hóa hầu hết các nguyên tố tạo nên chất nền sinh học, cần một lượng năng lượng đủ lớn - 10-15 eVđược gọi là thế ion hóa. Kể từ khi các hạt và photon bức xạ ion hóa có năng lượng từ hàng chục đến hàng triệu eV, cao hơn nhiều so với năng lượng của các liên kết trong và giữa các phân tử của các phân tử và chất tạo nên bất kỳ chất nền sinh học nào, khi đó tất cả các sinh vật đều phải chịu tác động bức xạ gây hại.

Sơ đồ đơn giản nhất về các giai đoạn ban đầu của tổn thương bức xạ như sau. Theo sau và về cơ bản đồng thời với sự truyền năng lượng I. và. các nguyên tử và phân tử của môi trường được chiếu xạ (giai đoạn vật lý của hoạt động sinh học của I. và.) trong đó, các quá trình bức xạ-hóa học sơ cấp phát triển, dựa trên hai cơ chế: trực tiếp, khi các phân tử của một chất trải qua những thay đổi trực tiếp. tương tác với bức xạ ion hóa và gián tiếp, trong đó các phân tử biến đổi không trực tiếp hấp thụ năng lượng bức xạ ion hóa, nhưng nhận được nó bằng cách chuyển từ các phân tử khác. Kết quả của các quá trình này, các gốc tự do và các sản phẩm phản ứng cao khác được hình thành, dẫn đến sự thay đổi các đại phân tử quan trọng, và cuối cùng là tạo ra hiệu ứng sinh học cuối cùng. Khi có oxy, các quá trình bức xạ-hóa học được tăng cường (hiệu ứng oxy), mà tất cả những thứ khác bằng nhau, sẽ tăng cường hoạt động sinh học của I. và. (cm. Giải phóng xạ, Các tác nhân bức xạ). Cần lưu ý rằng những thay đổi trong chất nền được chiếu xạ không nhất thiết là cuối cùng và không thể đảo ngược. Theo quy luật, kết quả cuối cùng trong từng trường hợp cụ thể không thể dự đoán được, vì cùng với sự phá hủy bức xạ, việc khôi phục lại trạng thái ban đầu cũng có thể xảy ra.

Va chạm bức xạ ion hóa trên một cơ thể sống, người ta thường gọi nó là bức xạ, mặc dù điều này không hoàn toàn chính xác, vì cơ thể có thể bị chiếu xạ bởi bất kỳ loại bức xạ không ion hóa nào khác (ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, tia cực tím, bức xạ tần số cao, v.v.) . Hiệu quả của chiếu xạ phụ thuộc vào yếu tố thời gian, được hiểu là sự phân bố liều bức xạ ion hóađúng giờ. Hiệu quả nhất là chiếu xạ cấp tính đơn lẻ ở suất liều cao I. và. Chiếu xạ kéo dài mãn tính hoặc gián đoạn (phân đoạn) trong một liều lượng nhất định có ít tác dụng sinh học hơn do các quá trình phục hồi sau bức xạ.

Phân biệt giữa phơi nhiễm bên ngoài và bên trong. Với sự chiếu xạ bên ngoài, nguồn của I. và. nằm bên ngoài cơ thể, và khi ở bên trong (hợp nhất), nó được thực hiện bởi các hạt nhân phóng xạ đã xâm nhập vào cơ thể qua hệ hô hấp, đường tiêu hóa hoặc qua da bị tổn thương.

Hành động sinh học bức xạ ion hóa phần lớn phụ thuộc vào chất lượng của nó, chủ yếu được xác định bằng truyền năng lượng tuyến tính (LET) - năng lượng bị mất đi bởi một hạt trên một đơn vị chiều dài đường đi của nó trong môi trường. Tùy thuộc vào giá trị của LET, tất cả bức xạ ion hóađược chia thành ion hóa hiếm (LET nhỏ hơn 10 keV / μm) và ion hóa dày đặc (LET hơn 10 keV / μm). Tác động bởi các loại khác nhau bức xạ ion hóa với liều lượng hấp thụ bằng nhau dẫn đến các hiệu ứng khác nhau về độ lớn. Để đánh giá định lượng chất lượng bức xạ, khái niệm hiệu quả sinh học tương đối (RBE) đã được đưa ra, thường được ước tính bằng cách so sánh liều lượng của I được nghiên cứu và. , gây ra một hiệu ứng sinh học nhất định, với liều lượng tiêu chuẩn Và. và. gây ra hiệu ứng tương tự. Thông thường, có thể giả định rằng RBE chỉ phụ thuộc vào LET và tăng khi mức tăng sau này.

Ở bất kỳ cấp độ nào - mô, cơ quan, hệ thống hoặc sinh vật, hoạt động sinh học của I. và. Không được xem xét. , tác dụng của nó luôn được xác định bởi hành động của I. và. ở cấp độ tế bào. Nghiên cứu chi tiết về các phản ứng bắt đầu trong tế bào bức xạ ion hóa, là chủ đề của nghiên cứu cơ bản sinh học phóng xạ... Cần lưu ý rằng hầu hết các phản ứng kích thích bức xạ ion hóa, bao gồm cả một phản ứng phổ biến như sự chậm trễ trong quá trình phân chia tế bào, là tạm thời, thoáng qua và không ảnh hưởng đến khả năng tồn tại của tế bào được chiếu xạ. Các phản ứng có thể đảo ngược của loại này cũng bao gồm các rối loạn chuyển hóa khác nhau, incl. ức chế chuyển hóa axit nucleic và quá trình phosphoryl hóa oxy hóa, sự kết dính của nhiễm sắc thể, vv Tính năng đảo ngược của loại phản ứng bức xạ này được giải thích bởi thực tế là chúng là kết quả của sự phá hủy một phần của nhiều cấu trúc, sự mất mát này sẽ được bổ sung rất nhanh. hoặc đơn giản là vẫn chưa được chú ý. Do đó tính năng đặc trưng của các phản ứng này: với sự gia tăng liều lượng của I. và. không phải tỷ lệ các cá thể (tế bào) phản ứng tăng lên, mà là cường độ, mức độ phản ứng (ví dụ, thời gian chậm phân chia) của mỗi tế bào được chiếu xạ.

Các tác động dẫn đến cái chết của một tế bào được chiếu xạ - phản ứng bức xạ gây chết người - có bản chất khác biệt đáng kể. Trong sinh học phóng xạ, chết tế bào được hiểu là sự mất khả năng phân chia của tế bào. Ngược lại, “những người sống sót” là những tế bào vẫn giữ được khả năng sinh sản (nhân bản).

Có hai hình thức phản ứng gây chết người gây tử vong cho các tế bào đang phân chia và kém biệt hóa: giai đoạn xen kẽ, trong đó tế bào chết ngay sau khi bị chiếu xạ, ít nhất là trước khi bắt đầu lần nguyên phân đầu tiên và sinh sản, khi tế bào bị ảnh hưởng chết không ngay sau khi tiếp xúc cho tôi và. , và đang trong quá trình phân chia. Hình thức phổ biến nhất của phản ứng gây chết người sinh sản. Nguyên nhân chính gây ra cái chết của tế bào trong quá trình đó là sự phá hủy cấu trúc của nhiễm sắc thể phát sinh dưới ảnh hưởng của bức xạ. Các tổn thương này được phát hiện dễ dàng bằng xét nghiệm tế bào học ở các giai đoạn khác nhau của quá trình nguyên phân và có dạng sắp xếp lại nhiễm sắc thể, hoặc sai lệch nhiễm sắc thể. Do sự kết nối không chính xác của các nhiễm sắc thể và đơn giản là mất các đoạn cuối của chúng trong quá trình phân chia, con cái của một tế bào bị tổn thương như vậy chắc chắn sẽ chết ngay sau lần phân chia này hoặc do kết quả của hai hoặc ba lần nguyên phân tiếp theo (tùy thuộc vào mức độ quan trọng của sự mất đi vật chất di truyền cho khả năng tồn tại của tế bào). Sự xuất hiện của tổn thương cấu trúc đối với nhiễm sắc thể là một quá trình xác suất, chủ yếu liên quan đến sự hình thành các đoạn đứt đôi trong phân tử DNA, tức là với thiệt hại không thể khắc phục được đối với các đại phân tử tế bào quan trọng. Về vấn đề này, trái ngược với các phản ứng tế bào có thể đảo ngược được thảo luận ở trên, với việc tăng liều I. và. số lượng (tỷ lệ) tế bào bị thiệt hại gây chết bộ gen tăng lên, điều này được mô tả chặt chẽ cho từng loại tế bào trong tọa độ "liều lượng - hiệu ứng". Hiện nay, các phương pháp đặc biệt đã được phát triển để phân lập các tế bào nhân bản từ các mô khác nhau trong cơ thể sống và nuôi cấy chúng trong ống nghiệm, với sự trợ giúp của chúng, sau khi xây dựng các đường cong sống sót ở liều lượng thích hợp, độ nhạy phóng xạ của các cơ quan được nghiên cứu và khả năng thay đổi nó trong hướng mong muốn được ước lượng một cách định lượng. Ngoài ra, việc đếm số lượng tế bào có sai lệch nhiễm sắc thể trên các chế phẩm đặc biệt được sử dụng cho phép đo liều sinh học để đánh giá tình hình bức xạ, ví dụ, trên tàu vũ trụ, cũng như để xác định mức độ nghiêm trọng và tiên lượng của bệnh bức xạ cấp tính.

Các phản ứng bức xạ được mô tả của tế bào làm cơ sở cho các tác động trực tiếp xuất hiện trong những giờ, ngày, tuần và tháng đầu tiên sau khi chiếu xạ chung toàn bộ cơ thể hoặc chiếu xạ cục bộ từng phân đoạn của cơ thể. Chúng bao gồm, ví dụ, ban đỏ, viêm da bức xạ, các biểu hiện khác nhau của bệnh bức xạ cấp tính (giảm bạch cầu, bất sản tủy xương, hội chứng xuất huyết, tổn thương ruột), vô sinh (tạm thời hoặc vĩnh viễn, tùy thuộc vào liều lượng bức xạ ion hóa).

Thời gian dài (vài tháng và nhiều năm) sau khi chiếu xạ, hậu quả lâu dài của việc phơi nhiễm bức xạ cục bộ và nói chung sẽ phát triển. Chúng bao gồm giảm tuổi thọ, ung thư ác tính và đục thủy tinh thể do bức xạ. Cơ chế bệnh sinh của các tác động lâu dài của bức xạ phần lớn liên quan đến tổn thương các mô được đặc trưng bởi mức độ hoạt động tăng sinh thấp, vốn tạo nên hầu hết các cơ quan của động vật và con người. Kiến thức sâu sắc về cơ chế hoạt động sinh học bức xạ ion hóa một mặt nó cần thiết cho sự phát triển của các phương pháp Bảo vệ bức xạ và điều trị di truyền bệnh đối với chấn thương do bức xạ, và mặt khác, để tìm cách tăng cường có hướng tiếp xúc với bức xạ trong quá trình di truyền bức xạ và các khía cạnh khác của công nghệ sinh học bức xạ hoặc trong quá trình xạ trị các khối u ác tính bằng cách sử dụng các tác nhân phóng xạ. Ngoài ra, hiểu cơ chế hoạt động sinh học bức xạ ion hóa cần bác sĩ trong trường hợp khẩn cấp áp dụng các biện pháp thích hợp để đảm bảo an toàn bức xạ cho nhân viên và công chúng trong trường hợp xảy ra sự cố tại nhà máy điện hạt nhân và các doanh nghiệp khác của ngành công nghiệp hạt nhân.

Thư mục: Gozenbuk V.L. vv Tải liều lượng lên một người trong các lĩnh vực bức xạ gamma-neutron, M., 1978; Ivanov V.I. Khóa học Dosimetry, M., 1988; Keirim-Markus I.B. Equidosimetry, M., 1980; Komar V.E. và Hanson K.P. Thông tin đại phân tử với bức xạ gây hại cho tế bào, M., 1980; A.A. Moiseev và Ivanov V.I. Sổ tay đo liều lượng và vệ sinh bức xạ, M., 1984; Yarmonenko S.P. Sinh học phóng xạ của con người và động vật, M., 1988.

Bức xạ ion hóa- loại phóng xạ mà mọi người đều liên tưởng đến các vụ nổ bom nguyên tử và tai nạn tại các nhà máy điện hạt nhân.

Tuy nhiên, trên thực tế, bức xạ ion hóa bao quanh một người và đại diện cho bức xạ phông tự nhiên: nó được hình thành trong các thiết bị gia dụng, trên tháp điện, v.v. Khi tiếp xúc với các nguồn, một người bị nhiễm bức xạ này.

Bạn có nên sợ những hậu quả nghiêm trọng - say bức xạ hoặc tổn thương nội tạng?

Cường độ của hiệu ứng bức xạ phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc với nguồn và độ phóng xạ của nó. Các thiết bị gia dụng tạo ra “tiếng ồn” nhẹ không gây nguy hiểm cho con người.

Nhưng một số loại nguồn có thể gây hại nghiêm trọng cho cơ thể. Để ngăn chặn những tác động tiêu cực, bạn cần biết những thông tin cơ bản: bức xạ ion hóa là gì và nó đến từ đâu, cũng như cách nó ảnh hưởng đến con người.

Bức xạ ion hóa xảy ra khi các đồng vị phóng xạ phân rã.

Có rất nhiều đồng vị như vậy, chúng được sử dụng trong điện tử, công nghiệp hạt nhân, sản xuất năng lượng:

1. uranium-238;
2. thorium-234;
3. uranium-235, v.v.

Các đồng vị phóng xạ phân rã tự nhiên theo thời gian. Tốc độ phân rã phụ thuộc vào loại đồng vị và được tính theo chu kỳ bán rã.

Sau một khoảng thời gian nhất định (một số nguyên tố có thể có vài giây, những nguyên tố khác - hàng trăm năm), số nguyên tử phóng xạ giảm đi đúng một nửa.

Năng lượng được giải phóng trong quá trình phân rã và phá hủy hạt nhân được giải phóng dưới dạng bức xạ ion hóa. Nó thâm nhập vào các cấu trúc khác nhau, loại bỏ các ion ra khỏi chúng.

Sóng ion hóa dựa trên tia gamma và được đo bằng lượng tử gamma. Trong quá trình truyền năng lượng, không có hạt nào được giải phóng: nguyên tử, phân tử, nơtron, proton, electron hay hạt nhân. Tác dụng của bức xạ ion hóa hoàn toàn là sóng.

Thâm nhập bức xạ

Tất cả các loại đều khác nhau ở khả năng xuyên thấu, tức là khả năng nhanh chóng vượt qua khoảng cách và vượt qua các chướng ngại vật lý khác nhau.

Bức xạ alpha là bức xạ nhỏ nhất, và tia gamma là cơ sở của bức xạ ion hóa - bức xạ có độ xuyên thấu cao nhất trong ba loại sóng. Trong trường hợp này, bức xạ alpha có tác động tiêu cực nhất.

Sự khác biệt giữa bức xạ gamma là gì?

Nó nguy hiểm do các đặc điểm sau:

• lan truyền với tốc độ ánh sáng;
• đi qua vải mềm, gỗ, giấy, vách thạch cao;
• chỉ dừng lại ở một lớp bê tông dày và một tấm kim loại.

Để trì hoãn các sóng lan truyền bức xạ này, các hộp đặc biệt được lắp đặt tại các nhà máy điện hạt nhân. Nhờ chúng, bức xạ không thể ion hóa các cơ thể sống, tức là phá vỡ cấu trúc phân tử của con người.

Bên ngoài hộp làm bằng bê tông dày, bên trong lót một tấm chì nguyên chất. Chì và bê tông phản xạ hoặc bẫy các tia trong cấu trúc của chúng, ngăn chúng phát tán và gây hại cho môi trường sống.

Các loại nguồn bức xạ

Ý kiến ​​cho rằng bức xạ chỉ phát sinh do hoạt động của con người là sai lầm. Hầu hết tất cả các vật thể sống và bản thân hành tinh đều có bức xạ phông nền yếu. Do đó, rất khó tránh khỏi bức xạ ion hóa.

Dựa trên bản chất của sự xuất hiện, tất cả các nguồn được chia thành tự nhiên và nhân tạo. Nguy hiểm nhất là do con người gây ra, chẳng hạn như thải chất thải vào bầu khí quyển và các vùng nước, trường hợp khẩn cấp hoặc hoạt động của một thiết bị điện.

Sự nguy hiểm của nguồn thứ hai đang được tranh cãi: người ta tin rằng các thiết bị phát ra nhỏ không gây ra mối đe dọa nghiêm trọng cho con người.

Hành động mang tính cá nhân: một người nào đó có thể cảm thấy sức khỏe bị suy giảm so với nền bức xạ yếu, trong khi cá nhân khác sẽ hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi bối cảnh tự nhiên.

Nguồn bức xạ tự nhiên

Mối nguy hiểm chính đối với con người được đại diện bởi các loại đá khoáng. Các khoang của chúng tích tụ lượng khí phóng xạ lớn nhất mà cơ thể người không nhìn thấy được - radon.

Nó tự nhiên nổi bật so với vỏ trái đất và được ghi lại kém bằng các dụng cụ thử nghiệm. Khi cung cấp vật liệu xây dựng, có thể tiếp xúc với đá phóng xạ, và kết quả là - quá trình ion hóa cơ thể.

Bạn nên sợ:

1. đá hoa cương;
2. đá bọt;
3. đá hoa;
4. phốt pho;
5. alumin.

Đây là những vật liệu xốp nhất và có khả năng bẫy radon tốt nhất. Khí này được thải ra từ vật liệu xây dựng hoặc đất.

Nó nhẹ hơn không khí, do đó nó tăng lên một độ cao lớn. Thay vì bầu trời rộng mở trên mặt đất, phát hiện có chướng ngại vật (tán cây, nóc phòng), khí sẽ tích tụ.

Độ bão hòa cao của không khí với các yếu tố của nó dẫn đến việc con người bị chiếu xạ, điều này chỉ có thể được bù đắp bằng cách loại bỏ radon khỏi các khu dân cư.

Để loại bỏ radon, bạn cần bắt đầu thông gió đơn giản. Bạn nên cố gắng không hít phải không khí trong phòng đã xảy ra nhiễm trùng.

Việc đăng ký sự xuất hiện của radon tích lũy chỉ được thực hiện với sự trợ giúp của các triệu chứng chuyên biệt. Nếu không có chúng, chỉ có thể đưa ra kết luận về sự tích tụ radon trên cơ sở các phản ứng không đặc hiệu của cơ thể con người (nhức đầu, buồn nôn, nôn, chóng mặt, thâm quầng mắt, suy nhược và bỏng rát).

Khi phát hiện ra radon, một nhóm của Bộ Tình trạng khẩn cấp được gọi đến để loại bỏ bức xạ và kiểm tra tính hiệu quả của các quy trình được thực hiện.

Nguồn gốc nhân tạo

Một tên gọi khác của các nguồn nhân tạo là công nghệ. Trọng tâm chính của bức xạ là các nhà máy điện hạt nhân nằm trên khắp thế giới. Ở trong các khu vực nhà ga mà không có quần áo bảo hộ sẽ dẫn đến bệnh nặng và tử vong.

Ở khoảng cách vài km từ nhà máy điện hạt nhân, rủi ro giảm xuống bằng không. Với sự cách ly thích hợp, tất cả bức xạ ion hóa vẫn còn bên trong trạm, và bạn có thể ở ngay gần khu vực làm việc mà không phải nhận bất kỳ liều bức xạ nào.

Trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống, bạn có thể gặp một nguồn bức xạ, ngay cả khi không sống trong một thành phố gần nhà máy điện hạt nhân.

Bức xạ ion hóa nhân tạo được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau:

• thuốc;
• ngành công nghiệp;
• nông nghiệp;
• các ngành thâm dụng tri thức.

Tuy nhiên, không thể nhận bức xạ từ các thiết bị được sản xuất cho các ngành công nghiệp này.

Điều duy nhất được phép là sự xâm nhập tối thiểu của sóng ion, không gây hại trong thời gian ngắn tiếp xúc.

Ngã ra ngoài

Một vấn đề nghiêm trọng của thời đại chúng ta gắn liền với những thảm kịch gần đây tại các nhà máy điện hạt nhân là sự lây lan của các trận mưa phóng xạ. Việc phát bức xạ vào khí quyển kết thúc bằng sự tích tụ các đồng vị trong chất lỏng khí quyển - những đám mây. Khi lượng chất lỏng dư thừa sẽ bắt đầu xuất hiện, gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với cây trồng và con người.

Chất lỏng được hấp thụ vào đất nông nghiệp, nơi trồng lúa, chè, ngô và lau sậy. Những nền văn hóa này là điển hình cho phần phía đông của hành tinh, nơi mà vấn đề mưa phóng xạ là cấp bách nhất.

Bức xạ ion ảnh hưởng ít hơn đến các khu vực khác trên thế giới vì lượng mưa không đến châu Âu và các đảo quốc trong khu vực Vương quốc Anh. Tuy nhiên, ở Mỹ và Úc, mưa đôi khi thể hiện đặc tính bức xạ, vì vậy bạn cần phải cẩn thận khi mua rau và trái cây từ đó.

Bụi phóng xạ có thể rơi xuống các vùng nước, sau đó chất lỏng qua các kênh xử lý nước và hệ thống đường ống dẫn nước có thể xâm nhập vào các tòa nhà dân cư. Các cơ sở điều trị không có đủ trang thiết bị để giảm bức xạ. Luôn có rủi ro rằng nước bạn nhận được là nước ion.

Làm thế nào để bảo vệ bạn khỏi bức xạ

Một thiết bị đo lường liệu có bức xạ ion trong nền của sản phẩm hay không được cung cấp miễn phí. Nó có thể được mua với số tiền nhỏ và được sử dụng để kiểm tra các giao dịch mua. Tên của thiết bị xác minh là liều kế.

Không chắc một bà nội trợ sẽ kiểm tra hàng mua ngay trong cửa hàng. Sự nhút nhát trước người lạ thường gây trở ngại. Nhưng ít nhất ở nhà, những sản phẩm đến từ các khu vực dễ bị mưa phóng xạ cần phải được kiểm tra. Đưa máy đếm đến đối tượng là đủ, nó sẽ hiển thị mức độ phát ra sóng nguy hiểm.

Ảnh hưởng của bức xạ ion hóa đối với cơ thể con người

Nó đã được khoa học chứng minh rằng bức xạ có ảnh hưởng tiêu cực đến một người. Điều này cũng được phát hiện qua kinh nghiệm thực tế: không may là tai nạn ở nhà máy điện hạt nhân Chernobyl, ở Hiroshima, v.v. sinh học và bức xạ đã được chứng minh.

Hiệu quả của bức xạ dựa trên "liều lượng" nhận được - lượng năng lượng được truyền đi. Một hạt nhân phóng xạ (phát ra các phần tử dưới dạng sóng) có thể có tác động cả từ bên trong và bên ngoài cơ thể.

Liều nhận được được đo bằng đơn vị quy ước - Màu xám. Cần lưu ý rằng liều lượng có thể bằng nhau, nhưng tác dụng của bức xạ là khác nhau. Điều này là do thực tế là các bức xạ khác nhau gây ra các phản ứng có cường độ khác nhau (rõ rệt nhất ở các hạt alpha).

Ngoài ra, sức mạnh của tác động cũng bị ảnh hưởng bởi phần nào của cơ thể mà sóng đánh. Bộ phận sinh dục và phổi dễ bị thay đổi cấu trúc nhất, tuyến giáp ít bị hơn.

Kết quả của tiếp xúc sinh hóa

Bức xạ ảnh hưởng đến cấu trúc của các tế bào trong cơ thể, gây ra những thay đổi sinh hóa: rối loạn lưu thông hóa chất và các chức năng của cơ thể. Ảnh hưởng của sóng xuất hiện dần dần, và không phải ngay sau khi chiếu xạ.

Nếu một người dùng dưới liều lượng cho phép (150 rem), thì các tác động tiêu cực sẽ không được thể hiện. Ở mức chiếu xạ cao hơn, hiệu ứng ion hóa tăng lên.

Bức xạ tự nhiên tương đương khoảng 44 rem mỗi năm, tối đa là 175. Con số tối đa chỉ nằm ngoài giới hạn bình thường một chút và không gây ra những thay đổi tiêu cực cho cơ thể, ngoại trừ đau đầu hoặc buồn nôn nhẹ ở những người quá mẫn cảm.

Bức xạ tự nhiên được hình thành trên cơ sở bức xạ nền của Trái đất, việc sử dụng các sản phẩm bị ô nhiễm, sử dụng công nghệ.

Nếu vượt quá tỷ lệ này, các bệnh sau sẽ phát triển:

1. thay đổi di truyền trong cơ thể;
2. rối loạn chức năng tình dục;
3. ung thư não;
4. rối loạn chức năng của tuyến giáp;
5. ung thư phổi và hệ hô hấp;
6. Bệnh tật phóng xạ.

Bệnh phóng xạ là một giai đoạn cực đoan của tất cả các bệnh liên quan đến hạt nhân phóng xạ và chỉ biểu hiện ở những người ở trong vùng tai nạn.

"Thái độ của mọi người đối với một mối nguy hiểm cụ thể được xác định bởi mức độ quen thuộc của họ với nó."

Tài liệu này là một câu trả lời tổng quát cho nhiều câu hỏi phát sinh từ người sử dụng thiết bị phát hiện và đo bức xạ trong môi trường trong nước.
Việc sử dụng tối thiểu các thuật ngữ cụ thể của vật lý hạt nhân khi trình bày tài liệu sẽ giúp bạn tự do điều hướng vấn đề sinh thái này, không khuất phục trước chứng sợ phóng xạ, nhưng cũng không tự mãn quá mức.

Sự nguy hiểm của BỨC XẠ, có thật và được nhận thức

"Một trong những nguyên tố phóng xạ tự nhiên được phát hiện đầu tiên được đặt tên là" radium "
- dịch từ tiếng Latinh - tia phát ra, phát ra ”.

Mỗi người trong môi trường bị mắc kẹt bởi các hiện tượng khác nhau ảnh hưởng đến anh ta. Chúng bao gồm nhiệt, lạnh, bão từ và bão bình thường, mưa xối xả, tuyết rơi dày, gió mạnh, âm thanh, vụ nổ, v.v.

Nhờ sự hiện diện của các giác quan do thiên nhiên ban tặng, anh ta có thể nhanh chóng phản ứng với những hiện tượng này với sự trợ giúp của, ví dụ như tán cây từ mặt trời, quần áo, nhà ở, thuốc men, màn che, nơi trú ẩn, v.v.

Tuy nhiên, trong tự nhiên có một hiện tượng mà một người, do thiếu các cơ quan giác quan cần thiết, không thể phản ứng ngay lập tức - đây là hiện tượng phóng xạ. Phóng xạ không phải là một hiện tượng mới; phóng xạ và bức xạ đi kèm (cái gọi là ion hóa) luôn tồn tại trong Vũ trụ. Các chất phóng xạ là một phần của Trái đất và ngay cả một người cũng bị phóng xạ nhẹ, bởi vì bất kỳ mô sống nào chứa lượng chất phóng xạ nhỏ nhất.

Đặc tính khó chịu nhất của bức xạ phóng xạ (ion hóa) là ảnh hưởng của nó đối với các mô của cơ thể sống, do đó, cần có các dụng cụ đo lường thích hợp để cung cấp thông tin vận hành để đưa ra các quyết định hữu ích trước khi một thời gian dài trôi qua và hậu quả không mong muốn hoặc thậm chí tai hại xuất hiện. sẽ bắt đầu cảm thấy không ngay lập tức mà chỉ sau một thời gian. Do đó, thông tin về sự có mặt của bức xạ và công suất của nó phải được thu thập càng sớm càng tốt.
Tuy nhiên, đủ các câu đố. Hãy nói về bức xạ và bức xạ ion hóa (tức là phóng xạ) là gì.

Bức xạ ion hóa

Môi trường bất kỳ bao gồm các hạt trung tính nhỏ nhất - nguyên tử, được cấu tạo bởi các hạt nhân mang điện tích dương và các electron mang điện tích âm xung quanh. Mỗi nguyên tử giống như một hệ mặt trời thu nhỏ: xung quanh một hạt nhân nhỏ bé, các "hành tinh" chuyển động theo quỹ đạo - điện tử.
Hạt nhân nguyên tử bao gồm một số hạt cơ bản, proton và neutron, bị giới hạn bởi lực hạt nhân.

Proton hạt mang điện tích dương có giá trị tuyệt đối bằng điện tích của êlectron.

Nơtron hạt trung hòa, không mang điện. Số electron trong nguyên tử chính xác bằng số proton trong hạt nhân, vì vậy mỗi nguyên tử nói chung là trung hòa. Khối lượng của một proton gần 2000 lần khối lượng của một electron.

Số hạt trung hòa (nơtron) có trong hạt nhân có thể khác nhau đối với cùng số proton. Những nguyên tử như vậy, có hạt nhân với cùng số proton, nhưng khác về số nơtron, thuộc về các giống của cùng một nguyên tố hóa học, được gọi là "đồng vị" của nguyên tố này. Để phân biệt chúng với nhau, một số được gán cho ký hiệu của nguyên tố, bằng tổng tất cả các hạt trong hạt nhân của một đồng vị nhất định. Vì vậy, uranium-238 chứa 92 proton và 146 neutron; uranium 235 cũng có 92 proton, nhưng 143 neutron. Tất cả các đồng vị của một nguyên tố hóa học tạo thành một nhóm "nuclêôtit". Một số nuclêôtit ổn định, tức là không trải qua bất kỳ sự biến đổi nào, trong khi các hạt phát ra khác không ổn định và biến đổi thành các nuclôn khác. Ví dụ, chúng ta hãy lấy một nguyên tử uranium - 238. Thỉnh thoảng, một nhóm nhỏ gồm bốn hạt thoát ra khỏi nó: hai proton và hai neutron - một "hạt alpha (alpha)". Do đó, Uranium-238 được biến đổi thành một nguyên tố, hạt nhân của nó chứa 90 proton và 144 neutron - thorium-234. Nhưng thorium-234 cũng không ổn định: một trong số các neutron của nó biến thành một proton, và thorium-234 biến thành một nguyên tố có 91 proton và 143 neutron trong hạt nhân của nó. Sự biến đổi này cũng ảnh hưởng đến các điện tử (beta) chuyển động trong quỹ đạo của chúng: một trong số chúng trở nên thừa, như nó vốn có, không có một cặp (proton), vì vậy nó rời khỏi nguyên tử. Một chuỗi nhiều phép biến đổi, kèm theo bức xạ alpha hoặc beta, kết thúc bằng một nuclide chì ổn định. Tất nhiên, có nhiều chuỗi biến đổi tự phát (phân rã) tương tự của các nuclêôtit khác nhau. Chu kỳ bán rã là khoảng thời gian mà trung bình số hạt nhân phóng xạ ban đầu giảm đi một nửa.
Với mỗi hành động phân rã, năng lượng được giải phóng, được truyền dưới dạng bức xạ. Thường thì một nuclide không ổn định hóa ra ở trạng thái kích thích, và sự phát xạ của một hạt không dẫn đến việc loại bỏ hoàn toàn kích thích; sau đó anh ta ném ra một phần năng lượng dưới dạng bức xạ gamma (lượng tử gamma). Như trong trường hợp tia X (chỉ khác tia gamma về tần số), không có bất kỳ hạt nào phát ra. Toàn bộ quá trình phân rã tự phát của một nuclit không ổn định được gọi là phân rã phóng xạ, và bản thân nuclit đó được gọi là hạt nhân phóng xạ.

Các loại bức xạ khác nhau đi kèm với việc giải phóng các lượng năng lượng khác nhau và có sức đâm xuyên khác nhau; do đó, chúng có ảnh hưởng khác nhau đến các mô của cơ thể sống. Ví dụ, bức xạ alpha bị giữ lại bởi một tờ giấy và thực tế không thể xuyên qua lớp ngoài của da. Do đó, nó không gây nguy hiểm miễn là các chất phóng xạ phát ra các hạt alpha không xâm nhập vào cơ thể qua vết thương hở, với thức ăn, nước uống hoặc với không khí hoặc hơi nước hít vào, ví dụ, trong bồn tắm; thì chúng trở nên cực kỳ nguy hiểm. Beta - một hạt có khả năng xuyên thấu lớn hơn: nó thâm nhập vào các mô của cơ thể đến độ sâu một hoặc hai cm hoặc hơn, tùy thuộc vào lượng năng lượng. Sức mạnh xuyên qua của tia gamma, truyền với tốc độ ánh sáng, rất cao: chỉ có một tấm chì hoặc bê tông dày mới có thể ngăn cản nó. Bức xạ ion hóa được đặc trưng bởi một số đại lượng vật lý có thể đo được. Chúng bao gồm các đại lượng năng lượng. Thoạt nhìn, có vẻ như chúng đủ để ghi lại và đánh giá tác động của bức xạ ion hóa đối với cơ thể sống và con người. Tuy nhiên, những giá trị năng lượng này không phản ánh tác động sinh lý của bức xạ ion hóa trên cơ thể con người và các mô sống khác, mang tính chủ quan và khác nhau đối với những người khác nhau. Do đó, các giá trị trung bình được sử dụng.

Nguồn bức xạ là tự nhiên, có trong tự nhiên và không phụ thuộc vào con người.

Người ta đã xác định rằng trong tất cả các nguồn bức xạ tự nhiên, mối nguy hiểm lớn nhất là radon, một loại khí nặng không có vị, không có mùi, đồng thời không nhìn thấy được; với các sản phẩm con gái của họ.

Radon được giải phóng từ vỏ trái đất ở khắp mọi nơi, nhưng nồng độ của nó trong không khí bên ngoài khác nhau đáng kể ở các điểm khác nhau trên thế giới. Thật là nghịch lý khi thoạt nhìn có vẻ như một người nhận được bức xạ chính từ radon khi ở trong một căn phòng kín, không được thông gió. Radon chỉ tập trung trong không khí trong nhà khi chúng được cách ly đủ với môi trường bên ngoài. Thoát khỏi nền móng và sàn nhà từ mặt đất hoặc ít thường xuyên hơn, thoát ra từ vật liệu xây dựng, radon tích tụ trong phòng. Việc niêm phong cơ sở với mục đích cách nhiệt chỉ làm trầm trọng thêm vấn đề, vì nó khiến khí phóng xạ thoát ra khỏi phòng càng khó khăn hơn. Vấn đề radon đặc biệt quan trọng đối với các tòa nhà thấp tầng với việc niêm phong cẩn thận mặt bằng (để giữ nhiệt) và sử dụng alumin làm chất phụ gia cho vật liệu xây dựng (cái gọi là "vấn đề Thụy Điển"). Các vật liệu xây dựng phổ biến nhất - gỗ, gạch và bê tông - phát ra tương đối ít radon. Các sản phẩm đá granit, đá bọt, alumin và photphogypsum có hoạt độ phóng xạ riêng cao hơn nhiều.

Một nguồn khác, thường ít quan trọng hơn, là nguồn radon xâm nhập vào cơ sở là nước và khí đốt tự nhiên được sử dụng để nấu nướng và sưởi ấm trong nhà.

Nồng độ radon trong nước được sử dụng phổ biến là cực kỳ thấp, nhưng nước giếng sâu hoặc giếng khoan lại chứa rất nhiều radon. Tuy nhiên, mối nguy hiểm chính không đến từ nước uống, ngay cả khi có hàm lượng radon cao trong đó. Thông thường, mọi người tiêu thụ phần lớn nước trong thực phẩm và dưới dạng đồ uống nóng, và khi đun sôi nước hoặc chế biến các món ăn nóng, radon gần như bay hơi hoàn toàn. Một mối nguy hiểm lớn hơn nhiều là sự xâm nhập của hơi nước với hàm lượng radon cao vào phổi cùng với không khí hít vào, điều này thường xảy ra nhất trong phòng tắm hoặc phòng xông hơi ướt (phòng xông hơi ướt).

Radon thâm nhập vào khí tự nhiên dưới lòng đất. Kết quả của quá trình sơ chế và trong quá trình lưu trữ khí trước khi đi vào người tiêu dùng, hầu hết radon bay hơi, nhưng nồng độ radon trong phòng có thể tăng lên đáng kể nếu bếp và các thiết bị sử dụng khí đốt nóng khác không được trang bị hệ thống hút khói. Trong điều kiện cung cấp và thông gió thải, thông với không khí bên ngoài, nồng độ radon trong những trường hợp này không xảy ra. Điều này cũng áp dụng cho toàn bộ ngôi nhà - tập trung vào các chỉ số của máy dò radon, bạn có thể đặt chế độ thông gió cho ngôi nhà, điều này giúp loại bỏ hoàn toàn các mối đe dọa đối với sức khỏe. Tuy nhiên, do việc giải phóng radon từ đất là theo mùa nên cần phải theo dõi hiệu quả thông gió từ ba đến bốn lần một năm, không để nồng độ radon vượt quá.

Các nguồn bức xạ khác, không may có khả năng nguy hiểm, lại do chính con người tạo ra. Các nguồn bức xạ nhân tạo là các hạt nhân phóng xạ nhân tạo, chùm neutron và các hạt mang điện được tạo ra bằng cách sử dụng lò phản ứng hạt nhân và máy gia tốc. Chúng được gọi là các nguồn bức xạ ion hóa công nghệ. Nó chỉ ra rằng cùng với một đặc tính nguy hiểm cho con người, bức xạ có thể được đưa vào phục vụ con người. Dưới đây là danh sách đầy đủ về các lĩnh vực ứng dụng bức xạ: y học, công nghiệp, nông nghiệp, hóa học, khoa học, v.v. Yếu tố làm dịu là bản chất được kiểm soát của tất cả các hoạt động liên quan đến việc tiếp nhận và sử dụng bức xạ nhân tạo.

Các cuộc thử nghiệm vũ khí hạt nhân trong khí quyển, tai nạn tại nhà máy điện hạt nhân và lò phản ứng hạt nhân và kết quả công việc của chúng, được thể hiện bằng bụi phóng xạ và chất thải phóng xạ, khác nhau về tác động của chúng đối với con người. Tuy nhiên, chỉ những trường hợp khẩn cấp, chẳng hạn như tai nạn Chernobyl, có thể gây ra tác động không thể kiểm soát đối với con người.
Phần còn lại của công việc được giám sát dễ dàng ở mức độ chuyên nghiệp.

Khi bụi phóng xạ xảy ra ở một số khu vực trên Trái đất, bức xạ có thể xâm nhập trực tiếp vào cơ thể con người thông qua các sản phẩm nông nghiệp và thực phẩm. Rất đơn giản để bảo vệ bạn và những người thân yêu của bạn khỏi mối nguy hiểm này. Khi mua sữa, rau, trái cây, thảo mộc và bất kỳ sản phẩm nào khác, sẽ không thừa nếu bật máy đo liều và mang nó đến sản phẩm đã mua. Không có bức xạ nào được nhìn thấy - nhưng thiết bị sẽ ngay lập tức phát hiện sự hiện diện của ô nhiễm phóng xạ. Đây là cuộc sống của chúng ta trong thiên niên kỷ thứ ba - máy đo liều đang trở thành một thuộc tính của cuộc sống hàng ngày, giống như khăn tay, bàn chải đánh răng hoặc xà phòng.

ẢNH HƯỞNG CỦA BỨC XẠ ION HÓA ĐỐI VỚI NHIỆM VỤ CỦA CƠ THỂ

Thiệt hại đối với một cơ thể sống do bức xạ ion hóa sẽ càng lớn, năng lượng nó truyền đến các mô càng nhiều; lượng năng lượng này được gọi là liều lượng, tương tự với bất kỳ chất nào đi vào cơ thể và được nó đồng hóa hoàn toàn. Cơ thể có thể nhận một liều bức xạ bất kể hạt nhân phóng xạ ở bên ngoài cơ thể hay bên trong nó.

Lượng năng lượng bức xạ được hấp thụ bởi các mô được chiếu xạ của cơ thể, được tính trên một đơn vị khối lượng, được gọi là liều hấp thụ và được đo bằng Grays. Nhưng giá trị này không tính đến thực tế là với cùng một liều lượng hấp thụ, bức xạ alpha nguy hiểm hơn nhiều (hai mươi lần) so với bức xạ beta hoặc gamma. Liều được tính toán lại như vậy được gọi là liều tương đương; nó được đo bằng đơn vị gọi là Sieverts.

Cũng cần lưu ý rằng một số bộ phận của cơ thể nhạy cảm hơn những bộ phận khác: ví dụ, ở cùng một liều lượng bức xạ tương đương, sự xuất hiện của ung thư ở phổi dễ xảy ra hơn ở tuyến giáp, và sự chiếu xạ của tuyến sinh dục đặc biệt nguy hiểm do nguy cơ bị tổn thương di truyền. Do đó, liều bức xạ của con người cần được tính đến với các hệ số khác nhau. Nhân các liều lượng tương đương với các hệ số thích hợp và tổng hợp trên tất cả các cơ quan và mô, chúng ta thu được liều lượng tương đương hiệu quả, phản ánh tổng tác dụng của bức xạ đối với cơ thể; nó cũng được đo bằng Sievert.

Hạt tích điện.

Các hạt alpha và beta thâm nhập vào các mô của cơ thể sẽ mất năng lượng do tương tác điện với các điện tử của các nguyên tử gần nơi chúng đi qua. (Tia gamma và tia X truyền năng lượng của chúng cho vật chất theo một số cách, điều này cuối cùng cũng dẫn đến tương tác điện.)

Tương tác điện.

Trong khoảng thời gian mười phần nghìn tỷ giây sau khi bức xạ xuyên qua đến nguyên tử tương ứng trong mô của cơ thể, một điện tử tách ra khỏi nguyên tử này. Phần sau mang điện tích âm, do đó phần còn lại của nguyên tử trung hòa ban đầu trở nên tích điện dương. Quá trình này được gọi là quá trình ion hóa. Electron tách ra có thể tiếp tục ion hóa các nguyên tử khác.

Các biến đổi lý hóa.

Cả một điện tử tự do và một nguyên tử bị ion hóa thường không thể ở trạng thái này trong một thời gian dài và trong mười phần tỷ giây tiếp theo, chúng tham gia vào một chuỗi phản ứng phức tạp, kết quả là các phân tử mới được hình thành, bao gồm cả phản ứng cực mạnh như vậy. những cái như "gốc tự do".

Thay đổi hóa học.

Trong một phần triệu giây tiếp theo, các gốc tự do được hình thành phản ứng với nhau và với các phân tử khác và thông qua một chuỗi phản ứng chưa được hiểu đầy đủ, có thể gây ra sự biến đổi hóa học của các phân tử quan trọng về mặt sinh học cần thiết cho hoạt động bình thường của tế bào.

Tác dụng sinh học.

Những thay đổi sinh hóa có thể xảy ra trong vài giây và nhiều thập kỷ sau khi chiếu xạ và gây ra cái chết hoặc thay đổi tế bào ngay lập tức.

Để biết thông tin, và không phải để đe dọa, đặc biệt là những người đã quyết định cống hiến hết mình để làm việc với bức xạ ion hóa, bạn nên biết liều lượng tối đa cho phép. Các đơn vị đo độ phóng xạ được nêu trong Bảng 1. Theo kết luận của Ủy ban Quốc tế về Bảo vệ Bức xạ năm 1990, các tác động có hại có thể xảy ra với liều lượng tương đương ít nhất 1,5 Sv (150 rem) nhận được trong năm, và trong các trường hợp phơi nhiễm ngắn hạn ở liều cao hơn 0,5 Sv (50 rem). Khi sự tiếp xúc với bức xạ vượt quá một ngưỡng nhất định, bệnh nhiễm xạ xảy ra. Phân biệt giữa các dạng mãn tính và cấp tính (chỉ với một lần phơi nhiễm lớn) của bệnh này. Về mức độ nghiêm trọng, bệnh bức xạ cấp tính được chia thành bốn độ, từ liều 1-2 Sv (100-200 rem, độ 1) đến liều trên 6 Sv (600 rem, độ 4). Mức độ thứ tư có thể gây tử vong.

Liều nhận được trong điều kiện bình thường là không đáng kể so với những người được chỉ định. Suất liều tương đương do bức xạ tự nhiên tạo ra nằm trong khoảng từ 0,05 đến 0,2 μSv / h, tức là từ 0,44-1,75 mSv / năm (44-175 mrem / năm).
Đối với các thủ tục chẩn đoán y tế - chụp X-quang, v.v. - một người nhận được khoảng 1,4 mSv / năm.

Vì liều lượng nhỏ các nguyên tố phóng xạ có trong gạch và bê tông, liều lượng tăng thêm 1,5 mSv / năm. Cuối cùng, do khí thải từ các nhà máy nhiệt điện chạy than hiện đại và khi đi máy bay, một người nhận được tới 4 mSv / năm. Tổng cộng, nền hiện có có thể đạt 10 mSv / năm, nhưng trung bình không vượt quá 5 mSv / năm (0,5 rem / năm).

Liều lượng như vậy hoàn toàn vô hại đối với con người. Giới hạn liều bổ sung cho nền hiện có đối với một bộ phận dân cư hạn chế ở các khu vực có bức xạ cao là 5 mSv / năm (0,5 rem / năm), tức là với lợi nhuận gấp 300 lần. Đối với nhân viên làm việc với nguồn bức xạ ion hóa, liều tối đa cho phép là 50 mSv / năm (5 rem / năm), tức là 28 μSv / h ở tuần làm việc 36 giờ.

Theo tiêu chuẩn vệ sinh NRB-96 (1996), các mức suất liều cho phép để chiếu xạ bên ngoài toàn bộ cơ thể từ các nguồn nhân tạo đối với cơ sở thường trú của nhân viên là 10 μGy / h, đối với cơ sở dân cư và khu vực có người từ quần thể liên tục hiện diện - 0, 1 μGy / h (0,1 μSv / h, 10 μR / h).

CÁCH ĐO BỨC XẠ

Vài lời về đăng ký và đo liều lượng bức xạ ion hóa. Có nhiều phương pháp đăng ký và đo liều khác nhau: ion hóa (liên quan đến việc truyền bức xạ ion hóa trong chất khí), chất bán dẫn (trong đó chất khí được thay thế bằng chất rắn), phương pháp soi, phát quang, chụp ảnh. Những phương pháp này là cơ sở của công việc. liều kế sự bức xạ. Trong số các cảm biến bức xạ ion hóa chứa đầy khí, người ta có thể lưu ý đến các buồng ion hóa, buồng phân hạch, bộ đếm tỷ lệ và Quầy Geiger-Muller... Loại thứ hai tương đối đơn giản, rẻ nhất, không quan trọng đến điều kiện hoạt động, dẫn đến việc chúng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị đo liều chuyên nghiệp được thiết kế để phát hiện và đánh giá bức xạ beta và gamma. Khi bộ đếm Geiger-Müller được sử dụng làm cảm biến, bất kỳ hạt ion hóa nào đi vào vùng nhạy cảm của bộ đếm sẽ gây ra hiện tượng tự phóng điện. Chính xác là rơi vào âm lượng nhạy cảm! Do đó, các hạt alpha không được đăng ký, bởi vì họ không thể đến đó. Ngay cả khi đăng ký các hạt beta, cần phải đưa máy dò đến gần đối tượng hơn để đảm bảo rằng không có bức xạ, bởi vì trong không khí, năng lượng của các hạt này có thể bị suy yếu, chúng có thể không đi qua vỏ thiết bị, không rơi vào phần tử nhạy cảm và sẽ không bị phát hiện.

Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học, Giáo sư MEPhI N.M. Gavrilov
bài báo được viết cho công ty "Kvarta-Rad"

GS. Davydov A.V.

1. Thông tin chung và thuật ngữ.

Bức xạ ion hóa (bức xạ ion hóa) là một dòng các hạt hoặc lượng tử cơ bản của bức xạ điện từ, được tạo ra trong quá trình phân rã phóng xạ, biến đổi hạt nhân, sự giảm tốc của các hạt mang điện trong một chất, và sự truyền qua chất đó dẫn đến sự ion hóa và kích thích các nguyên tử hoặc các phân tử của môi trường.

Sự ion hóa của môi trường chỉ có thể được tạo ra bởi các hạt mang điện - electron, proton và các hạt cơ bản khác và hạt nhân của các nguyên tố hóa học. Quá trình ion hóa bao gồm thực tế là một hạt mang điện, có động năng đủ để ion hóa nguyên tử, khi chuyển động trong môi trường tương tác với điện trường của nguyên tử và mất một phần năng lượng của nó để đánh bật các electron ra khỏi vỏ electron của các nguyên tử. Các hạt trung tính và bức xạ điện từ không ion hóa mà ion hóa môi trường một cách gián tiếp, thông qua các quá trình truyền năng lượng của chúng sang môi trường khác nhau với việc tạo ra bức xạ thứ cấp dưới dạng các hạt mang điện (electron, proton), làm ion hóa môi trường.

Bức xạ ion hóa được chia thành quang tử và thể tích.

Bức xạ ion hóa photon - đây là tất cả các loại bức xạ điện từ phát sinh từ sự thay đổi trạng thái năng lượng của hạt nhân nguyên tử, electron của nguyên tử hoặc sự tiêu diệt các hạt - bức xạ tia cực tím và tia X đặc trưng, ​​bức xạ phát sinh từ sự phân rã phóng xạ và các phản ứng hạt nhân khác và khi các hạt mang điện là giảm tốc trong điện trường hoặc từ trường.

Bức xạ ion hóa cơ thể - Dòng hạt alpha và beta, proton, ion gia tốc và electron, nơtron, v.v ... Bức xạ phân tử của dòng hạt mang điện thuộc loại bức xạ ion hóa trực tiếp. Bức xạ tập thể của một dòng hạt không tích điện được gọi là bức xạ ion hóa gián tiếp.

Nguồn bức xạ ion hóa (nguồn bức xạ ion hóa) - một vật thể chứa chất phóng xạ (hạt nhân phóng xạ), hoặc một thiết bị kỹ thuật phát ra hoặc có khả năng phát ra bức xạ ion hóa trong những điều kiện nhất định. Được thiết kế để thu được (tạo ra, tạo ra) một dòng các hạt ion hóa với các đặc tính nhất định.

Nguồn bức xạ được sử dụng trong các thiết bị như thiết bị trị liệu gamma y tế, máy dò lỗ hổng gamma, máy đo mật độ, máy đo độ dày, thiết bị trung hòa điện tĩnh, thiết bị chuyển tiếp đồng vị phóng xạ, máy đo tro than, báo động đóng băng, thiết bị đo liều lượng có nguồn tích hợp, v.v.

Trên cơ sở vật lý của sự tạo ra bức xạ nguồn hạt nhân phóng xạ riêng biệt dựa trên các đồng vị phóng xạ tự nhiên và nhân tạo, và các nguồn vật lý và kỹ thuật (nơtron và ống tia X, máy gia tốc hạt tích điện, v.v.).

Đối với nguồn hạt nhân phóng xạ, người ta phân biệt được nguồn bức xạ đóng và mở.

Nguồn bức xạ ion hóa mở(nguồn không kín) - khi sử dụng, việc giải phóng các chất phóng xạ có trong nó ra môi trường là có thể xảy ra.

Nguồn bức xạ ion hóa kín(nguồn kín) - trong đó chất phóng xạ được bao bọc trong một vỏ bọc (ống hoặc lớp phủ bảo vệ) để ngăn nhân viên tiếp xúc với chất phóng xạ và sự thải ra môi trường trên mức cho phép trong các điều kiện sử dụng và hao mòn mà nó được thiết kế .

Theo loại bức xạ phát ra nguồn bức xạ gamma, nguồn hạt mang điện và nguồn nơtron. Đối với các nguồn hạt nhân phóng xạ, sự phân tách này không phải là tuyệt đối, vì trong phản ứng hạt nhân gây ra bức xạ, loại bức xạ chính từ nguồn có thể kèm theo sự đóng góp đáng kể của các loại bức xạ đi kèm.

Theo cuộc hẹn phân bổ các nguồn hiệu chuẩn (mẫu mực), điều khiển (làm việc) và công nghiệp (công nghệ).

Nguồn bức xạ công nghiệp Chúng được sử dụng trong các quy trình sản xuất và lắp đặt công nghiệp khác nhau (phương pháp khai thác hạt nhân, phương pháp không tiếp xúc để theo dõi quy trình công nghệ, phương pháp phân tích chất, phát hiện lỗ hổng, v.v.).

Kiểm soát nguồnđược sử dụng để kiểm tra và điều chỉnh các thiết bị và lắp đặt vật lý hạt nhân (máy đo phổ, máy đo bức xạ, máy đo liều, v.v.) bằng cách theo dõi độ ổn định và độ lặp lại của các kết quả đọc trên thiết bị theo một dạng hình học nhất định của vị trí nguồn so với máy dò bức xạ.

Nguồn hiệu chuẩnđược sử dụng để hiệu chuẩn và kiểm định đo lường thiết bị vật lý hạt nhân.

Đặc tính kỹ thuật của nguồn bức xạ:

1. 1. Loại bức xạ (đối với hạt nhân phóng xạ - loại chính cho mục đích).
2. 2. Hình học của nguồn (hình dạng và kích thước). Về mặt hình học, các nguồn có thể là điểm và mở rộng. Nguồn mở rộng có thể là tuyến tính, bề mặt hoặc thể tích.
3. 3. Hoạt động (số lần phân rã trên một đơn vị thời gian) và sự phân bố của nó theo nguồn đối với các nguồn hạt nhân phóng xạ. Công suất hoặc mật độ thông lượng bức xạ đối với các nguồn vật lý và kỹ thuật.
4. 4. Thành phần năng lượng. Phổ năng lượng của các nguồn có thể là đơn năng (các hạt của một năng lượng cố định được phát ra), rời rạc (các hạt đơn năng của một số năng lượng được phát ra) hoặc liên tục (các hạt có năng lượng khác nhau được phát ra trong một phạm vi năng lượng nhất định).
5. 5. Sự phân bố góc của bức xạ. Trong số nhiều dạng phân bố góc của các nguồn bức xạ, để giải quyết hầu hết các vấn đề thực tế, đẳng hướng, cosin hoặc đơn hướng thường được chỉ định.

GOST R 51873-2002 - Các nguồn bức xạ ion hóa kín. Yêu cầu kỹ thuật chung. Nó có hiệu lực vào năm 2003. Tiêu chuẩn áp dụng cho các nguồn hạt nhân phóng xạ kín của bức xạ alpha, beta, gamma, tia X và neutron. Không áp dụng cho các nguồn mẫu và nguồn kiểm soát, cũng như các nguồn, hoạt tính của hạt nhân phóng xạ trong đó không vượt quá mức đáng kể tối thiểu, được thiết lập bởi "Tiêu chuẩn An toàn Bức xạ".

Theo tiêu chuẩn, các nguồn phải được niêm phong, với các cấp độ bền được thiết lập, ảnh hưởng khí hậu và cơ học cho phép phù hợp với GOST 25926 (nhưng không dưới phạm vi từ -50 đến +50 o C và độ ẩm không dưới 98% ở +40 o C). Tuổi thọ sử dụng của nguồn ít nhất phải:

• - hai chu kỳ bán rã - đối với nguồn có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 0,5 năm;
• - một thời gian bán thải (nhưng không dưới 1 năm) - với thời gian bán thải từ 0,5 năm đến 5 năm;
• - 5 năm - đối với nguồn bức xạ gamma và nơtron có chu kỳ bán rã từ 5 năm trở lên. Đối với các nguồn bức xạ tia alpha, beta và tia X có chu kỳ bán rã từ 5 năm trở lên, tuổi thọ sử dụng được thiết lập trong tài liệu quy định cho một loại nguồn cụ thể.

Nguồn là sản phẩm công nghiệp không thể khôi phục và không thể sửa chữa. Nếu các thông số bức xạ được giữ trong giới hạn thỏa mãn người sử dụng, độ kín được duy trì và không có khuyết tật, tuổi thọ của nguồn có thể được kéo dài. Thủ tục đổi mới được thiết lập bởi các cơ quan quản lý nhà nước đối với việc sử dụng năng lượng nguyên tử.

Đơn vị đo hoạt độ phóng xạ và liều bức xạ.

Một thước đo độ phóng xạ của một hạt nhân phóng xạ là hoạt độ của nó, được đo bằng Becquerels (Bq). Một Bq tương đương với 1 độ biến đổi hạt nhân trong một giây. Đơn vị phi hệ thống - Curie (Ci), hoạt độ của 1 g radium (Ra). 1 Curie = 3,7 * 10 10 Bq.

Liều bức xạ - lượng năng lượng của bức xạ ion hóa được một môi trường nhất định cảm nhận trong một khoảng thời gian nhất định.

Liều hấp thụ là năng lượng được hấp thụ bởi một đơn vị khối lượng của chất bị chiếu xạ. Đơn vị của liều bức xạ hấp thụ là màu xám (Gy) = 1 jun trên kilogam (J / kg).

Liều hấp thụ của các loại bức xạ khác nhau gây ra hiệu ứng sinh học khác nhau trên một đơn vị khối lượng mô sinh học. Liều tương đương bằng tích của liều hấp thụ và hệ số chất lượng bức xạ trung bình so với bức xạ gamma. Các giá trị hệ số: tia X, electron, positron, bức xạ beta -1, neutron nhiệt - 3, proton, neutron nhanh - 10, hạt alpha và hạt nhân giật - 20. Sievert (Sv) - liều lượng bức xạ bất kỳ được hấp thụ bởi 1 kg sinh học mô và gây ra tác hại sinh học tương tự như liều bức xạ photon được hấp thụ trong 1 Gy. Đơn vị phi hệ thống là rem. 1 Sv = 100 rem.

Liều lượng phơi nhiễm (D exp) dùng để mô tả đặc điểm của bức xạ photon và xác định mức độ ion hóa không khí dưới ảnh hưởng của các tia này. Nó bằng liều bức xạ mà tại đó các ion xuất hiện trong 1 kg không khí, mang điện tích bằng 1 coulomb (C). D exp = Cl / kg. Đơn vị phi hệ thống - X-ray (R). 1 Р = 2,58 · 10 -4 C / kg.

Hạt nhân phóng xạ chính để giám sát môi trường. Bảng dưới đây trình bày dữ liệu ngắn gọn về các đặc tính hạt nhân-vật lý của hạt nhân phóng xạ, hàm lượng của chúng trong môi trường, trong vật liệu xây dựng, trong cơ sở làm việc và hộ gia đình và đặc biệt là trong các sản phẩm nông nghiệp, có thể đáng kể về nguy cơ bức xạ đối với sức khỏe con người.

Radon-222, một sản phẩm phân rã của Ra-226, đáng được quan tâm đặc biệt. Nó là một khí trơ, được giải phóng từ bất kỳ phương tiện và vật thể nào (đất, vật liệu xây dựng, v.v.), hầu như luôn chứa uranium và các sản phẩm phân rã của nó. Nồng độ trung bình của radon ở mặt đất ngoài trời là 8 Bq / m 3. Radon có chu kỳ bán rã là 3,824 ngày và có thể tích tụ ở những khu vực kín và thông gió kém.

Dân cư trên Trái đất nhận phần chính của sự phơi nhiễm từ các nguồn bức xạ tự nhiên. Đây là các hạt nhân phóng xạ tự nhiên và các tia vũ trụ. Tổng liều do các nguồn bức xạ tự nhiên trung bình khoảng 2,4 mSv mỗi năm.

2. Nguồn hạt mang điện.

Hàng chục hạt mang điện cơ bản đã được biết đến, nhưng thời gian tồn tại của hầu hết chúng không vượt quá micro giây. Các hạt mang điện cơ bản tham gia phản ứng hạt nhân bao gồm hạt beta (electron và positron), proton và hạt alpha (hạt nhân heli 4 He, điện tích +2, khối lượng 4).

Tương tác của hạt mang điện với vật chất. Các hạt tích điện được phân loại là loại bức xạ ion hóa có độ xuyên thấu thấp. Khi chuyển động trong vật chất, chúng tương tác với điện trường của các nguyên tử của môi trường. Kết quả của sự tương tác, các electron của nguyên tử của môi trường nhận thêm năng lượng và chuyển đến các mức năng lượng xa hạt nhân hơn (quá trình kích thích) hoặc hoàn toàn rời khỏi nguyên tử (quá trình ion hóa). Khi đi qua gần hạt nhân nguyên tử, một hạt trải qua sự giảm tốc trong điện trường của nó, kéo theo sự phát ra bức xạ gamma bremsstrahlung.

Độ dài đường đi của một hạt trong một chất phụ thuộc vào điện tích, khối lượng, động năng ban đầu và vào các tính chất của môi trường. Khoảng cách tăng lên khi năng lượng của hạt tăng lên và khối lượng riêng của môi trường giảm. Các hạt khối lượng lớn có vận tốc thấp hơn các hạt nhẹ, tương tác với các nguyên tử hiệu quả hơn và mất năng lượng nhanh hơn.

Phạm vi của các hạt beta trong không khí lên đến vài mét, tùy thuộc vào năng lượng. Một lớp nhôm có độ dày 3,5 mm, sắt - 1,2 mm, chì - 0,8 mm bảo vệ hoàn toàn khỏi thông lượng của các hạt beta có năng lượng cực đại là 2 MeV. Quần áo hấp thụ tới 50% các hạt beta. Với sự chiếu xạ bên ngoài cơ thể, 20-25% hạt beta xuyên qua độ sâu hơn 1 mm.

Các hạt anpha có khối lượng lớn khi va chạm với các electron của vỏ nguyên tử sẽ bị lệch rất nhỏ so với hướng ban đầu và chuyển động gần như tuyến tính. Phạm vi của các hạt alpha trong vật chất là rất nhỏ. Ví dụ, một hạt alpha có năng lượng 4 MeV có đường đi dài khoảng 2,5 cm trong không khí và phần trăm mm trong nước hoặc trong mô mềm của động vật và con người.

Các nguồn bức xạ beta.

Bức xạ beta- bức xạ ion hóa tiểu thể, dòng electron hoặc positron xảy ra trong quá trình phân rã beta của hạt nhân nguyên tử với sự phóng electron hoặc positron ra khỏi hạt nhân với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng.

Sự phân rã beta của hạt nhân phóng xạ đi kèm với sự phát xạ của neutrino, trong khi sự phân tách năng lượng phân rã giữa một điện tử và một neutrino là ngẫu nhiên. Điều này dẫn đến sự phân bố năng lượng của các hạt beta phát ra là liên tục từ 0 đến năng lượng cực đại E max xác định cho mỗi đồng vị, chế độ phân bố được chuyển sang vùng năng lượng thấp và giá trị trung bình của năng lượng hạt là theo thứ tự của (0,25-0,45) E swing. Một ví dụ về sự phân bố năng lượng của bức xạ beta được trình bày trong Hình. một.

Hình 1. Một ví dụ về sự phân bố của bức xạ beta theo năng lượng

Chu kỳ bán rã của hạt nhân phóng xạ càng ngắn thì năng lượng cực đại của các hạt beta phát ra càng lớn. Phạm vi giá trị E max cho các hạt nhân phóng xạ khác nhau trải dài từ hàng chục keV đến hàng chục MeV, nhưng chu kỳ bán rã của các nuclêôtit trong trường hợp thứ hai là rất ngắn, điều này làm phức tạp việc sử dụng chúng cho các mục đích công nghệ.

Đặc tính của sức xuyên thủng của bức xạ thường được cho bằng giá trị trung bình của sự hấp thụ năng lượng bức xạ khi bức xạ đi qua một lớp vật chất có mật độ bề mặt 1 g / cm 2. Sự hấp thụ năng lượng của các hạt beta khi đi qua một chất có bậc là 2 MeV trên 1 g / cm 2, và việc bảo vệ khỏi bức xạ từ các nguồn hạt nhân phóng xạ không gây ra vấn đề gì. Lớp chì dày 1 mm gần như hấp thụ hoàn toàn bức xạ có năng lượng đến 2,5 MeV.

Các nguồn bức xạ beta (đĩa và điểm) được tạo ra ở dạng lớp mỏng trên các chất nền đặc biệt, vật liệu của chúng phụ thuộc đáng kể vào hệ số phản xạ của các hạt beta từ chất nền (nó tăng lên khi số nguyên tử của vật liệu tăng lên , và có thể lên tới hàng chục phần trăm đối với kim loại nặng). Độ dày của lớp hoạt động và sự hiện diện của lớp phủ bảo vệ trên lớp hoạt động phụ thuộc vào mục đích của nguồn và năng lượng bức xạ. Đối với phép đo phổ, sự hấp thụ năng lượng của các hạt trong lớp hoạt tính và lớp phủ bảo vệ không được vượt quá 2-3%. Phạm vi hoạt động của các nguồn là từ 0,3 đến 20 GBq.

Các nguồn mạnh được chế tạo dưới dạng viên nang bằng thép không gỉ hoặc titan kín với cửa sổ thoát đặc biệt cho bức xạ beta. Vì vậy, việc lắp đặt đồng vị "SIRIUS-3200" trên hỗn hợp các đồng vị Sr-Y với hoạt độ 3200 Ci sẽ cung cấp mật độ thông lượng điện tử đầu ra lên đến 10 8 electr · cm -2 · s -1.

Bảng 1 liệt kê các nguồn hạt beta phóng xạ phổ biến nhất.

Bảng 1. Nguồn hạt nhân phóng xạ của hạt beta.

Sự phân rã beta đối với hầu hết các hạt nhân phóng xạ đi kèm với bức xạ gamma mạnh. Điều này là do hạt nhân phân rã cuối cùng được hình thành ở trạng thái kích thích, năng lượng của nó bị loại bỏ bởi sự phát xạ lượng tử gamma. Ngoài ra, khi các hạt beta bị giảm tốc trong môi trường đậm đặc, bức xạ gamma bremsstrahlung xảy ra, và sự sắp xếp lại lớp vỏ electron của một nguyên tử mới kèm theo sự xuất hiện của bức xạ tia X đặc trưng.

Nguồn vật chất kỹ thuật công nghiệp các hạt mang điện - máy gia tốc electron (microtron, betatron, máy gia tốc sóng tuyến tính) được sử dụng để thu được thông lượng electron năng lượng cao (hơn 3-5 MeV).

Không giống như các nguồn đồng vị có quang phổ liên tục của các điện tử, máy gia tốc tạo ra một chùm điện tử có năng lượng cố định, và thông lượng và năng lượng của các điện tử có thể thay đổi trong một phạm vi rộng.

Hình 2. Máy gia tốc ELV-8 (Novosibirsk)

Tại Nga, các máy gia tốc công nghiệp thuộc dòng ELV có năng lượng (0,2-2,5) MeV, công suất đến 400 kW và dòng ILU với năng lượng (0,7-5) MeV, công suất lên đến 50 kW được sử dụng. Máy được thiết kế để hoạt động liên tục trong môi trường công nghiệp, được trang bị nhiều hệ thống quét tia điện tử để chiếu xạ các sản phẩm khác nhau. Chúng được sử dụng cho các công nghệ bức xạ-hóa học được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm cáp cách nhiệt chịu nhiệt, ống polyme cấp nước nóng, ống co nhiệt, polyme chịu lạnh, vật liệu composite cuộn polyme, v.v. Máy gia tốc xung RIUS-5 tạo ra dòng điện tử theo xung (0,02-2) μs lên đến 100 kA với năng lượng điện tử lên đến 14 MeV. Các betatron xung kích thước nhỏ kiểu MIB được sử dụng để kiểm tra chất lượng chụp ảnh phóng xạ của vật liệu và sản phẩm trong điều kiện không tĩnh.

Các nguồn bức xạ anpha.

Bức xạ alpha- đây là bức xạ ion hóa tiểu thể, là dòng hạt alpha (hạt nhân của nguyên tử heli) có năng lượng đến 10 MeV, tốc độ ban đầu khoảng 20 nghìn km / s. Các hạt này được phát ra trong quá trình phân rã của các hạt nhân phóng xạ có số nguyên tử lớn, chủ yếu là các nguyên tố transuranic có số nguyên tử trên 92. Khả năng ion hóa của chúng rất lớn và khả năng đâm xuyên là không đáng kể. Chiều dài đường truyền trong không khí là 3-11 cm (xấp xỉ bằng năng lượng của các hạt tính bằng MeV), trong môi trường lỏng và rắn - phần trăm milimét. Một lớp vật chất có mật độ bề mặt 0,01 g / cm 2 hấp thụ hoàn toàn bức xạ có năng lượng tới 10 MeV. Bức xạ alpha bên ngoài được hấp thụ trong lớp sừng của da người.

Trong các nguồn phóng xạ hạt nhân phóng xạ alpha, người ta sử dụng sự phân rã alpha của các hạt nhân không bền của cả đồng vị tự nhiên và đồng vị nhân tạo nặng. Phạm vi năng lượng chính của hạt alpha trong phân rã là từ 4 đến 8 MeV. Sự phân bố năng lượng của bức xạ là rời rạc và được biểu thị bằng các hạt alpha của một số nhóm năng lượng. Hiệu suất của các hạt alpha có năng lượng cực đại thường là cực đại, bề rộng của các vạch bức xạ năng lượng rất nhỏ. Để sản xuất nguồn hạt nhân phóng xạ alpha, các đồng vị có năng suất hạt alpha tối đa và với bức xạ gamma đi kèm tối thiểu được sử dụng. Nguồn được sản xuất dạng lớp mỏng trên nền kim loại.

Bảng 2. Các nguồn hạt nhân phóng xạ của hạt alpha.

Các chất phát alpha gần như tinh khiết (chẳng hạn như polonium-210) là nguồn năng lượng tuyệt vời. Công suất cụ thể của bộ phát dựa trên Ро-210 là hơn 1200 watt trên mỗi cm khối. Polonium-210 đóng vai trò là bộ gia nhiệt cho Lunokhod-2, duy trì các điều kiện nhiệt độ cần thiết cho hoạt động của thiết bị. Là một nguồn năng lượng, polonium-210 được sử dụng rộng rãi như một nguồn năng lượng cho các đèn hiệu từ xa. Nó cũng được sử dụng để loại bỏ tĩnh điện trong các nhà máy dệt, ion hóa không khí để đốt cháy nhiên liệu tốt hơn trong lò nung lộ thiên, và thậm chí để loại bỏ bụi khỏi phim ảnh.

Các nguồn cấp thấp cũng được sản xuất, được sử dụng làm tiêu chuẩn bức xạ để hiệu chuẩn máy đo bức xạ, liều kế và các thiết bị đo lường khác. Các nguồn bức xạ alpha mẫu được tạo ra trên cơ sở các đồng vị uranium-234 và 238, plutonium-239.

Các nguồn vật lý và kỹ thuật của chùm ion heli, proton hoặc ion nặng bao gồm cyclotron. Nó là một máy gia tốc proton (hoặc ion) trong đó tần số của điện trường gia tốc và từ trường không đổi theo thời gian. Các hạt chuyển động trong một cyclotron dọc theo một đường xoắn ốc phẳng. Năng lượng cực đại của proton được gia tốc là 20 MeV.

3. Nguồn bức xạ điện từ (photon).

Các nguồn bức xạ gamma.

Bức xạ gamma (bức xạ gamma) - bức xạ điện từ sóng ngắn có bước sóng nhỏ hơn 0,1 nm, xảy ra trong quá trình phân rã của hạt nhân phóng xạ, sự chuyển hạt nhân từ trạng thái kích thích sang trạng thái cơ bản, trong quá trình tương tác của các hạt mang điện nhanh với vật chất , hủy cặp electron-positron và các hạt biến đổi cơ bản khác. Theo quan điểm của thực tế là hạt nhân chỉ có một số mức năng lượng cho phép nhất định, phổ bức xạ gamma là rời rạc và theo quy luật, bao gồm một số nhóm năng lượng trong khoảng từ vài keV đến mười MeV. Đối với các hạt nhân phóng xạ có số hiệu nguyên tử lớn, số lượng nhóm năng lượng của lượng tử gamma có thể lên tới vài chục, nhưng chúng khác nhau rõ rệt về xác suất giải phóng và số vạch lượng tử có năng suất cao nhất thường nhỏ.

Thông lượng của lượng tử gamma có tính chất sóng và phân tử và lan truyền với tốc độ ánh sáng. Khả năng xuyên thấu cao của bức xạ gamma là do không có điện tích và năng lượng đáng kể. Cường độ tiếp xúc với tia gamma giảm tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn điểm.

Các lượng tử gamma tương tác chủ yếu với các lớp vỏ electron của nguyên tử, chuyển một phần năng lượng của chúng cho các electron trong quá trình hiệu ứng quang điện và hiệu ứng Compton. Trong hiệu ứng quang điện, một phôtôn bị nguyên tử của môi trường hấp thụ với sự phát xạ của một êlectron, và năng lượng của phôtôn trừ đi năng lượng liên kết của êlectron trong nguyên tử được chuyển cho êlectron được giải phóng. Xác suất của hiệu ứng quang điện là cực đại trong vùng có năng lượng photon dưới 200 keV và giảm nhanh khi năng lượng photon tăng dần. Trong trường hợp của hiệu ứng Compton, chỉ một phần năng lượng của photon được sử dụng để đánh bật một electron ra khỏi vỏ nguyên tử, và bản thân photon sẽ thay đổi hướng chuyển động. Sự tán xạ Compton chiếm ưu thế trong khoảng năng lượng (0,2-5) MeV và tỷ lệ với số nguyên tử của môi trường. Khi năng lượng photon cao hơn 1,022 MeV ở gần hạt nhân nguyên tử thì sự hình thành cặp electron-positron có thể xảy ra, xác suất của quá trình này tăng khi năng lượng photon tăng.

Đường đi của lượng tử gamma trong không khí được đo bằng hàng trăm mét, trong vật chất rắn - bằng hàng chục cm. Sức xuyên của bức xạ gamma tăng khi năng lượng của lượng tử gamma tăng lên và giảm khi mật độ của môi trường tăng lên. Sự suy giảm bức xạ ion hóa photon bởi một lớp vật chất xảy ra theo cấp số nhân. Đối với năng lượng bức xạ 1 MeV, độ dày của lớp suy giảm 10 lần là khoảng 30 g / cm 2 (2,5 cm chì, 4 cm sắt, hoặc 12-15 cm bê tông).

Nguồn phóng xạ của lượng tử gamma - đồng vị hoạt động beta tự nhiên và nhân tạo (bảng 3), rẻ và dễ sử dụng. Trong phân rã beta của các nuclôn, hạt nhân, một sản phẩm phân rã, được hình thành ở trạng thái kích thích. Sự chuyển đổi của một hạt nhân bị kích thích về trạng thái cơ bản xảy ra với sự phát xạ một hoặc một số lượng tử gamma liên tiếp, loại bỏ năng lượng kích thích. Nguồn phóng xạ là các ống thép không gỉ hoặc nhôm được hàn kín chứa đầy đồng vị hoạt động. Năng lượng của lượng tử gamma của nguồn hạt nhân phóng xạ không vượt quá 3 MeV.

Bảng 3. Các nguồn phóng xạ gamma của hạt nhân phóng xạ.

Hiện nay, các nguồn bức xạ gamma mạnh đã được ứng dụng trong y học (xạ trị, khử trùng dụng cụ và vật liệu), địa chất và khai thác mỏ (đo mật độ, tuyển quặng), trong hóa học bức xạ (biến đổi bức xạ-hóa học của vật liệu, tổng hợp polyme), và trong nhiều lĩnh vực khác. các ngành sản xuất công nghiệp và xây dựng (soi khuyết tật, đo khối lượng, đo độ dày của vật liệu và hơn thế nữa).

Trong các khoa X quang của bệnh viện ung thư, các nguồn hạt nhân phóng xạ kín với tổng hoạt độ lên đến 5 * 10 14 Bq được vận hành. Máy dò lỗ hổng tia gamma di động như "Gammarid" và "Stapel-5M" dựa trên iridium-192 có các nguồn có hoạt độ từ 85 đến 120 Bq.

Nguồn bức xạ vật lý và kỹ thuật là những máy gia tốc electron được sử dụng để tạo ra tia gamma. Trong các máy gia tốc này, dòng điện tử được tăng tốc đến năng lượng vài MeV và được hướng tới mục tiêu (zirconi, bari, bitmut, v.v.), trong đó dòng lượng tử gamma mạnh của bức xạ bremsstrahlung với phổ liên tục từ 0 đến năng lượng electron phát sinh cực đại.

Các thiết bị LIU-10, LIU-15, UIN-10, RIUS-5 được sử dụng để tạo ra thông lượng vi phạm tia gamma xung mạnh. Máy gia tốc xung RIUS-5 tạo ra dòng điện tử theo xung (0,02-2) μs lên đến 100 kA ở năng lượng điện tử lên đến 14 MeV, điều này có thể tạo ra tốc độ liều lượng điện tử lên đến 10 13 R / s với năng lượng trung bình của lượng tử gamma bậc 2 MeV.

Betatron xung kích thước nhỏ kiểu MIB được sử dụng để kiểm tra chất lượng bằng bức xạ của vật liệu và sản phẩm trong điều kiện không tĩnh tại: tại các công trường lắp ráp và xây dựng, khi kiểm tra các mối hàn và van của đường ống dẫn dầu và khí đốt, kiểm tra giá đỡ cầu và các công trình quan trọng khác kết cấu, cũng như kiểm tra các kết nối đúc và hàn có độ dày lớn. Năng lượng tối đa của bức xạ hãm của hệ thống lắp đặt lên đến 7,5 MeV, chiều dày tối đa của vật liệu truyền lên đến 300 mm.

Nguồn tia X.

Bức xạ tia X tính chất vật lý của nó tương tự như bức xạ gamma, nhưng bản chất của nó hoàn toàn khác. Đây là bức xạ điện từ năng lượng thấp (không quá 100 keV). Nó xảy ra khi nguyên tử của các nguyên tố bị kích thích bởi một dòng electron, hạt alpha hoặc lượng tử gamma, trong đó có sự phóng electron từ các lớp vỏ electron của nguyên tử. Sự phục hồi của các lớp vỏ electron của nguyên tử đi kèm với sự phát xạ lượng tử tia X và có một quang phổ vạch của năng lượng liên kết của các electron với hạt nhân trên các lớp vỏ electron.

Bức xạ tia X cũng đi kèm với sự phân rã beta của các hạt nhân phóng xạ, trong đó hạt nhân của một nguyên tố tăng điện tích của nó lên +1, và lớp vỏ điện tử của nó được tái cấu trúc. Quá trình này có thể tạo ra nguồn bức xạ tia X đủ mạnh và rẻ cho hạt nhân phóng xạ (Bảng 4). Đương nhiên, những nguồn như vậy đồng thời là nguồn bức xạ beta và gamma nhất định. Để sản xuất nguồn, các hạt nhân phóng xạ có năng lượng tối thiểu là các hạt beta phát ra và lượng tử gamma được sử dụng.

Bảng 4. Các nguồn hạt nhân phóng xạ của lượng tử năng lượng thấp.

Bảo vệ tia X đơn giản hơn nhiều so với bảo vệ tia gamma. Một lớp chì 1 mm cung cấp sự suy giảm gấp mười lần bức xạ 100 keV.

Nguồn vật chất và kỹ thuật Bức xạ tia X - Các ống tia X trong đó bức xạ được kích thích trong mục tiêu (cực dương của ống) dưới tác dụng của một dòng electron được gia tốc đến vài chục keV.

Ống tia X gồm một trụ chân không bằng thủy tinh có hàn các điện cực - cực âm nung đến nhiệt độ cao và cực dương. Các electron phát ra từ catốt được gia tốc trong không gian giữa các điện cực bằng điện trường mạnh (đến 500 kV đối với ống cực mạnh) và bắn phá anốt. Khi các electron đập vào cực dương, động năng của chúng được chuyển đổi một phần thành năng lượng của bức xạ đặc trưng và bức xạ hãm. Hiệu suất của ống tia X thường không vượt quá 3%. Vì phần lớn động năng của các electron được biến đổi thành nhiệt nên cực dương được làm bằng kim loại có độ dẫn nhiệt cao và mục tiêu làm bằng vật liệu có số nguyên tử lớn, chẳng hạn như vonfram, được áp dụng trên bề mặt của nó (ở 45 ° đối với dòng điện tử) trong vùng tập trung dòng. Đối với các ống tia X mạnh, người ta sử dụng phương pháp làm mát cưỡng bức cực dương (bằng nước hoặc dung dịch đặc biệt). Công suất cụ thể do cực dương tiêu tán trong các ống hiện đại là từ 10 đến 104 W / mm 2.

Hình 3. Quang phổ phát xạ ống tia X

Phổ bức xạ điển hình của ống tia X được thể hiện trong Hình. 3. Nó bao gồm một phổ liên tục của chùm tia điện tử và các vạch đặc trưng của bức xạ tia X (các đỉnh nhọn) khi kích thích các lớp vỏ điện tử bên trong của các nguyên tử mục tiêu.

4. Nguồn nơtron.

Bức xạ neutron là dòng các hạt trung hòa có khối lượng xấp xỉ bằng khối lượng của proton. Những hạt này được phát ra từ hạt nhân của nguyên tử trong một số phản ứng hạt nhân, đặc biệt, trong phản ứng phân hạch của hạt nhân uranium và plutonium. Do nơtron không mang điện nên bức xạ nơtron chỉ tương tác với hạt nhân nguyên tử của môi trường và có khả năng đâm xuyên đủ lớn. Tùy thuộc vào động năng (so với năng lượng trung bình của chuyển động nhiệt E t ≈ 0,025 eV), neutron được quy ước chia thành nhiệt (E ~ E t), chậm (E t< E < 1 кэВ), промежуточные (1 < E < 500 кэВ) и быстрые (E >500 keV).

Quá trình suy giảm bức xạ nơtron khi đi qua một chất bao gồm các quá trình làm chậm các nơtron nhanh và trung gian, sự khuếch tán của các nơtron nhiệt và sự bắt giữ chúng bởi các hạt nhân của môi trường.

Trong các quá trình làm chậm neutron nhanh và trung gian, vai trò chính được thực hiện bởi sự truyền năng lượng của neutron cho các hạt nhân của môi trường khi va chạm trực tiếp với chúng (tán xạ không đàn hồi và đàn hồi). Trong tán xạ không đàn hồi, một phần năng lượng neutron được sử dụng cho sự kích thích của hạt nhân, phần năng lượng này bị loại bỏ bởi bức xạ gamma. Trong tán xạ đàn hồi, hạt nhân có khối lượng càng nhỏ và góc tán xạ càng lớn thì một phần năng lượng của nó được nơtron truyền cho hạt nhân càng lớn. Xác suất của tán xạ đàn hồi thực tế không đổi với năng lượng 200 keV và giảm đi một hệ số 3-5 khi năng lượng nơtron tăng lên.

Bất kỳ hạt nhân nào cũng có thể bắt được neutron bằng bức xạ, ngoại trừ hạt nhân heli. Trong quá trình bắt giữ, một hạt nhân bị kích thích được hình thành, chuyển sang trạng thái cơ bản với sự phát ra bức xạ gamma đặc trưng của mỗi nuclide, được sử dụng rộng rãi để phân tích kích hoạt neutron về thành phần hóa học của môi trường với mức độ chính xác cao nhất (lên đến 10 -số 8%). Phản ứng hạt nhân với sự phát xạ của các hạt proton và alpha được quan sát thấy trên các hạt nhân nhẹ. Các hạt nhân nặng trong quá trình bắt neutron được chia thành hai hạt nhân nhẹ hơn với năng lượng giải phóng tới 200 MeV, trong đó khoảng 160 MeV được chuyển thành các mảnh phân hạch. Xác suất bắt được phụ thuộc vào năng lượng nơtron, năng lượng riêng lẻ đối với các nuclôn, với các cực đại cộng hưởng và sự suy giảm về phía vùng năng lượng cao. Sự bắt giữ neutron chiếm ưu thế đối với các neutron chậm và nhiệt.

Bảo vệ neutron được thực hiện từ hỗn hợp (các lớp) các nguyên tố nặng (sắt, chì để tán xạ không đàn hồi), hydro nhẹ và các chất chứa carbon (nước, parafin, graphit - tán xạ đàn hồi) và các phần tử thu giữ neutron nhiệt (hydro, bo) . Với tỷ lệ trung bình của các nguyên tố nặng và nhẹ là 1: 4, sự suy giảm 10: 100: 1000 lần của thông lượng neutron đạt được trong các lớp xấp xỉ 20:32:40 cm.

Trong tất cả các loại ảnh hưởng bên ngoài đến con người, bức xạ neutron là nguy hiểm nhất, bởi vì làm chậm lại một cách mạnh mẽ và bị hấp thụ bởi môi trường chứa hydro của cơ thể và gây ra các phản ứng hạt nhân trong các cơ quan nội tạng của nó.

Nguồn neutron phóng xạ (Bảng 5) được thực hiện trên cơ sở kích thích các nguyên tố hóa học nhất định của phản ứng hạt nhân kiểu (a, n) - sự hấp thụ của một hạt alpha Þ sự phát xạ của một neutron, hoặc (g, n) - sự hấp thụ của một lượng tử gamma Þ phát xạ một nơtron. Theo quy luật, chúng là một hỗn hợp nén đồng nhất của một phần tử phát tia alpha hoặc tia gamma và một phần tử đích trong đó phản ứng hạt nhân được bắt đầu. Polonium, radium, plutonium, americium, curium được sử dụng làm bộ phát alpha, antimon, yttrium, radium, mesotorium được sử dụng làm bộ phát gamma. Các nguyên tố - mục tiêu cho bộ phát alpha - berili, boron, cho bộ phát gamma - berili, đơteri. Hỗn hợp các nguyên tố được đóng kín trong ống thép không gỉ.

Các nguồn ampoule nổi tiếng nhất là radium-beryllium và polonium-beryllium. Polonium-210 là chất phát alpha gần như tinh khiết. Sự phân rã của poloni đi kèm với tia gamma cường độ thấp. Nhược điểm chính là tuổi thọ ngắn được xác định bởi thời gian bán hủy của polonium.

Nguồn neutron Californium sử dụng phản ứng hạt nhân tự phát với sự giải phóng neutron từ hạt nhân, kèm theo bức xạ gamma mạnh. Mỗi lần phân hạch hạt nhân giải phóng 4 nơtron. 1 g nguồn mỗi giây phát ra 2,4 * 10 12 nơtron, tương ứng với thông lượng nơtron của một lò phản ứng hạt nhân trung bình. Các nguồn có thông lượng neutron không đổi (không cần theo dõi), bức xạ “giống điểm”, tuổi thọ dài (hơn ba năm) và chi phí tương đối thấp.

Các nguồn nơtron nhiệt được tạo ra theo cách tương tự và ngoài ra còn chứa một vỏ điều tiết bằng than chì.

Bảng 5. Các nguồn hạt nhân phóng xạ của neutron.

Phổ năng lượng của các nguồn alpha-neutron là liên tục, từ nhiệt đến 6-8 MeV, gamma-neutron - xấp xỉ đơn năng lượng, hàng chục hoặc hàng trăm keV. Năng suất của nguồn nơtron gamma thấp hơn 1–2 bậc độ lớn so với nguồn nơtron alpha và kèm theo bức xạ gamma mạnh. Trong các nguồn nơtron alpha, bức xạ gamma đi kèm thường có năng lượng thấp và khá yếu, ngoại trừ các nguồn có radium (bức xạ của radi và các sản phẩm phân rã của nó) và americium (bức xạ năng lượng thấp của americium).

Các nguồn nơtron alpha thường bị giới hạn sử dụng trong khoảng thời gian từ 5-10 năm, nguyên nhân là do khả năng làm giảm áp suất của ống khi heli tích tụ trong nó và áp suất bên trong tăng lên.

Nguồn neutron vật lý kỹ thuật là ống nơtron. Nó là một máy gia tốc tĩnh điện kích thước nhỏ của các hạt mang điện - deuteron (hạt nhân của nguyên tử đơteri 2 НºD), được gia tốc đến năng lượng hơn 100 keV, và hướng đến các mục tiêu mỏng làm bằng đơteri hoặc triti (3 НºT), trong đó phản ứng hạt nhân được gây ra:

d + D Þ 3 He + n + 3,3 MeV, d + T Þ 4 He + n + 14,6 MeV.

Phần lớn năng lượng giải phóng được mang đi bởi nơtron. Sự phân bố năng lượng neutron khá hẹp và thực tế là đơn năng trên các góc phát xạ. Năng suất của neutron có thứ tự là 10 8 trên mỗi hạt deuteron vi mô. Các ống nơtron hoạt động theo quy luật ở chế độ xung, trong khi công suất đầu ra có thể vượt quá 10 12 n / s.

Máy phát neutron di động thực tế không có nguy cơ bức xạ khi tắt, chúng có khả năng điều chỉnh chế độ bức xạ neutron. Những nhược điểm của máy phát điện bao gồm tuổi thọ hạn chế (100-300 giờ) và sự không ổn định của năng suất neutron từ xung này sang xung khác (lên đến 50%).

5. Kiểm kê và xử lý các nguồn

Các nguồn bức xạ ion hóa hạt nhân phóng xạ gây ra mối nguy hiểm tiềm tàng cho công chúng vì những lý do sau:

1. Chúng phổ biến trong nhiều tổ chức và vòng đời tiêu chuẩn của các nguồn không phải lúc nào cũng được thực hiện (mua lại - hạch toán - kiểm soát - sử dụng - thải bỏ).

2. Các nguồn bức xạ ion hóa không thể được bảo vệ một cách đáng tin cậy.

3. Việc thiết kế các nguồn bức xạ ion hóa sao cho nếu xử lý bất cẩn hoặc không đúng cách, chúng có thể gây hại cho sức khỏe con người.

Tại Nga, trên cơ sở Xí nghiệp Liên bang, Viện Nghiên cứu Công nghệ Hóa học toàn Nga (VNIIKhT) thuộc Rosatom, Trung tâm Kiểm toán và Kiểm soát Nhà nước về Chất phóng xạ và Chất thải đã được thành lập. Năm 2000-2001, theo quyết định của Chính phủ Liên bang Nga, việc kiểm kê Nhà nước đối với vật liệu phóng xạ, chất thải phóng xạ và nguồn bức xạ ion hóa được thực hiện. Các trung tâm phân tích và thông tin cấp bộ khu vực đã được thành lập và đang hoạt động. Họ thu thập, xử lý và phân tích thông tin về sự hình thành, di chuyển, xử lý và lưu trữ các chất phóng xạ.

Quy mô và phạm vi sử dụng của các nguồn hạt nhân phóng xạ có xu hướng tăng lên, và vấn đề an toàn của việc xử lý các nguồn ở tất cả các giai đoạn trong vòng đời của chúng đã và sẽ vẫn là một trong những vấn đề quan trọng nhất. Nga phải chịu trách nhiệm hình sự đối với việc thu mua, lưu trữ, sử dụng, chuyển giao hoặc tiêu hủy trái phép các chất phóng xạ.

Các nguồn hoạt động cao được xử lý tại PA Mayak. Các nguồn cấp thấp được xử lý tại các doanh nghiệp khu vực của NPO Radon.

Chứng sợ phóng xạ. Sự hoảng sợ sợ hãi trước bất kỳ bức xạ ion hóa nào với bất kỳ số lượng nào được gọi là chứng sợ phóng xạ. Không hợp lý khi chạy ra khỏi căn phòng mà bộ đếm Geiger đang làm việc và đăng ký nền phóng xạ tự nhiên. Bạn cần hiểu rằng khoảng 10 hạt ion hóa đi qua mỗi cm 2 da của bạn bên trong một người mỗi giây và khoảng 10 5 phân rã mỗi phút xảy ra trong cơ thể con người.

Chứng sợ phóng xạ hiện đã lan sang truyền hình, như một nguồn bức xạ tia X, và máy bay chở một người lên các tầng trên của khí quyển, nơi mức bức xạ vũ trụ cao hơn. Truyền hình thực sự là một nguồn bức xạ tia X, nhưng việc xem các chương trình truyền hình hàng ngày từ ba đến bốn giờ mỗi ngày sẽ nhận được liều lượng ít hơn 100-200 lần so với nền tự nhiên. Một chuyến bay trên một chiếc máy bay hiện đại trên khoảng cách 2000 km dẫn đến khoảng một phần trăm giá trị tiếp xúc tự nhiên trung bình mỗi năm. Có những khu vực trên Trái đất có mức bức xạ cao gấp hàng trăm lần mức trung bình (lên tới 250 mSv), nhưng không có tác động xấu nào đến sức khỏe của người dân sống ở đó.

Việc giảm liều bức xạ, nếu cần làm việc với nguồn bức xạ ion hóa, có thể tiến hành theo ba cách: tăng khoảng cách với nguồn, giảm thời gian ở gần nguồn, lắp màn hấp thụ bức xạ. . Với khoảng cách từ một nguồn điểm, liều bức xạ giảm tỷ lệ nghịch với bình phương của khoảng cách.