>> Альфа-, бета- и гамма-излучения

§ 99 АЛЬФА-, БЕТА- И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

После открытия радиоактивных элементов началось исследование физической природы их излучения. Кроме Беккереля и супругов Кюри, этим занялся Резерфорд.

Классический опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения, состоял в следующем. Препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находилась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало сильное магнитное поле , линии индукции которого перпендикулярны лучу (рис. 13.6). Вся установка размещалась в вакууме.

В отсутствие магнитного поля на фотопластинке после проявления обнаруживалось одно темное пятно точно напротив канала. В магнитном поле пучок распадался на три пучка. Две составляющие первичного потока отклонялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклонялся магнитным полем гораздо сильнее, чем положительный. Третья составляющая совсем не отклонялась магнитным полем. Положительно заряженный компонент получил название альфа-лучей, отрицательно заряженный - бета-лучей и нейтральный - гамма-лучей (-лучи, -лучи, -лучи).

Эти три вида излучения очень сильно различаются по проникающей способности, т. е. по тому, насколько интенсивно они поглощаются различными веществами. Наименьшей проникающей способностью обладают -лучи. Слой бумаги толщиной около 0,1 мм для них уже непрозрачен. Если прикрыть отверстие в свинцовой пластинке листочком бумаги, то на фотопластинке не обнаружится пятна, соответствующего -излучению.

Гораздо меньше поглощаются при прохождении через вещество -лучи . Алюминиевая пластинка полностью их задерживает только при толщине в несколько миллиметров. Наибольшей проникающей способностью обладают .-лучи.

Интенсивность поглощения -лучей усиливается с увеличением атомного номера вещества-поглотителя. Но и слой свинца толщиной в 1 см не является для них непреодолимой преградой. При прохождении -лучей через такой слой свинца их интенсивность ослабевает лишь вдвое. Физическая природа -, - и -лучей, очевидно, различна.

Гамма-лучи. По своим свойствам -лучи очень сильно напоминают рентгеновские , но только их проникающая способность гораздо больше, чем у рентгеновских лучей. Это наводило на мысль, что -лучи представляют собой электромагнитные волны. Все сомнения в этом отпали после того, как была обнаружена дифракция -лучей на кристаллах и измерена их длина волны. Она оказалась очень малой - от 10 -8 до 10 -11 см.

На шкале электромагнитных волн -лучи непосредственно следуют за рентгеновскими. Скорость распространения у -лучей такая же, как у всех электромагнитных волн, - около 300 000 км/с.

Бета-лучи. С самого начала - и -лучи рассматривались как потоки заряженных частиц. Проще всего было экспериментировать c -лучами, так как они сильнее отклоняются как в магнитном, так и в электрическом поле.

Основная задача экспериментаторов состояла в определении заряда и массы частиц. При исследовании отклонения -частиц в электрических и магнитных полях было установлено, что они представляют собой не что иное, как электроны, движущиеся со скоростями, очень близкими к скорости света. Существенно, что скорости -частиц, испущенных каким-либо радиоактивным элементом, неодинаковы. Встречаются частицы с самыми различными скоростями. Это и приводит к расширению пучка -частиц в магнитном поле (см. рис. 13.6).

Альфа-частицы. Труднее было выяснить природу -частиц, так как они слабее отклоняются магнитным и электрическим полями. Окончательно эту задачу удалось решить Резерфорду . Он измерил отношение заряда q частицы к ее массе m по отклонению в магнитном поле. Оно оказалось примерно в 2 раза меньше, чем у протона - ядра атома водорода. Заряд протона равен элементарному, а его масса очень близка к атомной единице массы 1 . Следовательно, у -частицы на один элементарный заряд приходится масса, равная двум атомным единицам массы.

Но заряд -частицы и ее масса оставались, тем не менее, неизвестными. Следовало измерить либо заряд, либо массу -частицы. С появлением счетчика Гейгера стало возможным проще и точнее измерить заряд. Сквозь очень тонкое окошко - частицы могут проникать внутрь счетчика и регистрироваться им.

Резерфорд поместил на пути -частиц счетчик Гейгера, который измерял число чacтиц, испускавшихся радиоактивным препаратом за определенное время. Затем он поставил на место счетчика металлический цилиндp, соединенный с чувствительным электрометром (рис. 13.7). Электрометром Резерфорд измерял заряд - частиц испущенных источником внутрь цилиндра за такое же время (радиоактивность многих веществ почти не меняется со временем). Зная суммарный заряд -частиц и их число, Гезерфод определил отношение этих величин, т. е. заряд одной -частицы. Этот заряд оказался равным двум элементарным.

Таким образом, он устаиовил, что у -частицы на каждый из двух элементарных зарядов приходится две атомные единицы массы. Следовательно, на два элементарных заряда приходится четыре атомные единицы массы. Такой же заряд и такую же относительную атомную массу имеет ядро гелия. Из этого следует, что - часчица - это ядро атома гелия.

Не довольствуясь достигнутым результатом, Резерфорд затем еще прямыми опытами доказал, что при радиоактивном -распаде образуется именно гелий. Собирая -частицы внутри специального резервуара на протяжении нескольких дней, он с помощью спектрального анализа убедился в том, что в сосуде накапливастся гелий (каждая -частица захватывала два электрона и превращалась в атом гелия).

1 Атомная единица массы (а. с. м.) рапиа 1/12 массы атома углерода ; 1 а. е. м. 1,66057 10 -27 кг.

При радиоактивном распаде возникают -лучи (ядра атома гелия), -лучи (электроны) и -лучи (коротковолновое электромагнитное излучение).

Почему выяснить природу -лучей оказалось гораздо сложнее, чем в случае -лучей?

Мякишев Г. Я., Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. - 17-е изд., перераб. и доп. - М. : Просвещение, 2008. - 399 с: ил.

Планирование уроков по физике онлайн , задачи и ответы по классам, домашнее задание по физике 11 класса скачать

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Навигация по статье:

Радиация и виды радиоактивных излучений, состав радиоактивного (ионизирующего) излучения и его основные характеристики. Действие радиации на вещество.

Что такое радиация

Для начала дадим определение, что такое радиация:

В процессе распада вещества или его синтеза происходит выброс элементов атома (протонов, нейтронов, электронов, фотонов), иначе можно сказать происходит излучение этих элементов. Подобное излучение называют - ионизирующее излучение или что чаще встречается радиоактивное излучение , или еще проще радиация . К ионизирующим излучениям относится так же рентгеновское и гамма излучение.

Радиация - это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атомов гелия или фотонов и мюонов. От того, какой элемент излучается, зависит вид радиации.

Ионизация - это процесс образования положительно или отрицательно заряженных ионов или свободных электронов из нейтрально заряженных атомов или молекул.

Радиоактивное (ионизирующее) излучение можно разделить на несколько типов, в зависимости от вида элементов из которого оно состоит. Разные виды излучения вызваны различными микрочастицами и поэтому обладают разным энергетическим воздействие на вещество, разной способностью проникать сквозь него и как следствие различным биологическим действием радиации.

Альфа, бета и нейтронное излучение - это излучения, состоящие из различных частиц атомов.

Гамма и рентгеновское излучение - это излучение энергии.

Альфа излучение

• излучаются: два протона и два нейтрона
• проникающая способность: низкая
• облучение от источника: до 10 см
• скорость излучения: 20 000 км/с
• ионизация: 30 000 пар ионов на 1 см пробега
• высокое

Альфа (α) излучение возникает при распаде нестабильных изотопов элементов.

Альфа излучение - это излучение тяжелых, положительно заряженных альфа частиц, которыми являются ядра атомов гелия (два нейтрона и два протона). Альфа частицы излучаются при распаде более сложных ядер, например, при распаде атомов урана, радия, тория.

Альфа частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с, что примерно в 15 раз меньше скорости света. Поскольку альфа частицы очень тяжелые, то при контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию и поэтому проникающая способность данных частиц не велика и их способен задержать даже простой лист бумаги.

Однако альфа частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. А в клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток.

Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей данным видом радиации наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения.

Облучение радиацией в виде альфа излучения может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма, например, с воздухом, водой или пищей, а также через порезы или ранения. Попадая в организм, данные радиоактивные элементы разносятся током крови по организму, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие. Поскольку некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни, то попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения и привести к перерождению тканей и мутациям.

Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно, поэтому попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, пока не приведут к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать, большинство радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма.

Нейтронное излучение

• излучаются: нейтроны
• проникающая способность: высокая
• облучение от источника: километры
• скорость излучения: 40 000 км/с
• ионизация: от 3000 до 5000 пар ионов на 1 см пробега
• биологическое действие радиации: высокое

Нейтронное излучение - это техногенное излучение, возникающие в различных ядерных реакторах и при атомных взрывах. Также нейтронная радиация излучается звездами, в которых идут активные термоядерные реакции.

Не обладая зарядом, нейтронное излучение сталкиваясь с веществом, слабо взаимодействует с элементами атомов на атомном уровне, поэтому обладает высокой проникающей способностью. Остановить нейтронное излучение можно с помощью материалов с высоким содержанием водорода, например, емкостью с водой. Так же нейтронное излучение плохо проникает через полиэтилен.

Нейтронное излучение при прохождении через биологические ткани, причиняет клеткам серьезный ущерб, так как обладает значительной массой и более высокой скоростью чем альфа излучение.

Бета излучение

• излучаются: электроны или позитроны
• проникающая способность: средняя
• облучение от источника: до 20 м
• скорость излучения: 300 000 км/с
• ионизация: от 40 до 150 пар ионов на 1 см пробега
• биологическое действие радиации: среднее

Бета (β) излучение возникает при превращении одного элемента в другой, при этом процессы происходят в самом ядре атома вещества с изменением свойств протонов и нейтронов.

При бета излучении, происходит превращение нейтрона в протон или протона в нейтрон, при этом превращении происходит излучение электрона или позитрона (античастица электрона), в зависимости от вида превращения. Скорость излучаемых элементов приближается к скорости света и примерно равна 300 000 км/с. Излучаемые при этом элементы называются бета частицы.

Имея изначально высокую скорость излучения и малые размеры излучаемых элементов, бета излучение обладает более высокой проникающей способностью чем альфа излучение, но обладает в сотни раз меньшей способность ионизировать вещество по сравнению с альфа излучением.

Бета радиация с легкостью проникает сквозь одежду и частично сквозь живые ткани, но при прохождении через более плотные структуры вещества, например, через металл, начинает с ним более интенсивно взаимодействовать и теряет большую часть своей энергии передавая ее элементам вещества. Металлический лист в несколько миллиметров может полностью остановить бета излучение.

Если альфа радиация представляет опасность только при непосредственном контакте с радиоактивным изотопом, то бета излучение в зависимости от его интенсивности, уже может нанести существенный вред живому организму на расстоянии несколько десятков метров от источника радиации.

Если радиоактивный изотоп, излучающий бета излучение попадает внутрь живого организма, он накапливается в тканях и органах, оказывая на них энергетическое воздействие, приводя к изменениям в структуре тканей и со временем вызывая существенные повреждения.

Некоторые радиоактивные изотопы с бета излучением имеют длительный период распада, то есть попадая в организм, они будут облучать его годами, пока не приведут к перерождению тканей и как следствие к раку.

Гамма излучение

• излучаются: энергия в виде фотонов
• проникающая способность: высокая
• облучение от источника: до сотен метров
• скорость излучения: 300 000 км/с
• ионизация:
• биологическое действие радиации: низкое

Гамма (γ) излучение - это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов.

Гамма радиация сопровождает процесс распада атомов вещества и проявляется в виде излучаемой электромагнитной энергии в виде фотонов, высвобождающихся при изменении энергетического состояния ядра атома. Гамма лучи излучаются ядром со скоростью света.

Когда происходит радиоактивный распад атома, то из одних веществ образовываются другие. Атом вновь образованных веществ находятся в энергетически нестабильном (возбужденном) состоянии. Воздействую друг на друга, нейтроны и протоны в ядре приходят к состоянию, когда силы взаимодействия уравновешиваются, а излишки энергии выбрасываются атомом в виде гамма излучения

Гамма излучение обладает высокой проникающей способностью и с легкостью проникает сквозь одежду, живые ткани, немного сложнее через плотные структуры вещества типа металла. Чтобы остановить гамма излучение потребуется значительная толщина стали или бетона. Но при этом гамма излучение в сто раз слабее оказывает действие на вещество чем бета излучение и десятки тысяч раз слабее чем альфа излучение.

Основная опасность гамма излучения - это его способность преодолевать значительные расстояния и оказывать воздействие на живые организмы за несколько сотен метров от источника гамма излучения.

Рентгеновское излучение

• излучаются: энергия в виде фотонов
• проникающая способность:высокая
• облучение от источника: до сотен метров
• скорость излучения: 300 000 км/с
• ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
• биологическое действие радиации: низкое

Рентгеновское излучение - это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов, возникающие при переходе электрона внутри атома с одной орбиты на другую.

Рентгеновское излучение сходно по действию с гамма излучением, но обладает меньшей проникающей способностью, потому что имеет большую длину волны.

Рассмотрев различные виды радиоактивного излучения, видно, что понятие радиация включает в себя совершенно различные виды излучения, которые оказывают разное воздействие на вещество и живые ткани, от прямой бомбардировки элементарными частицами (альфа, бета и нейтронное излучение) до энергетического воздействия в виде гамма и рентгеновского излечения.

Каждое из рассмотренных излучений опасно!

Сравнительная таблица с характеристиками различных видов радиации

характеристика	Вид радиации
	Альфа излучение	Нейтронное излучение	Бета излучение	Гамма излучение	Рентгеновское излучение
излучаются	два протона и два нейтрона	нейтроны	электроны или позитроны	энергия в виде фотонов	энергия в виде фотонов
проникающая способность	низкая	высокая	средняя	высокая	высокая
облучение от источника	до 10 см	километры	до 20 м	сотни метров	сотни метров
скорость излучения	20 000 км/с	40 000 км/с	300 000 км/с	300 000 км/с	300 000 км/с
ионизация, пар на 1 см пробега	30 000	от 3000 до 5000	от 40 до 150	от 3 до 5	от 3 до 5
биологическое действие радиации	высокое	высокое	среднее	низкое	низкое

Как видно из таблицы, в зависимости от вида радиации, излучение при одной и той же интенсивности, например в 0.1 Рентген, будет оказать разное разрушающее действие на клетки живого организма. Для учета этого различия, был введен коэффициент k, отражающий степень воздействия радиоактивного излучения на живые объекты.

Коэффициент k
Вид излучения и диапазон энергий	Весовой множитель
Фотоны всех энергий (гамма излучение)	1
Электроны и мюоны всех энергий (бета излучение)	1
Нейтроны с энергией < 10 КэВ (нейтронное излучение)	5
Нейтроны от 10 до 100 КэВ (нейтронное излучение)	10
Нейтроны от 100 КэВ до 2 МэВ (нейтронное излучение)	20
Нейтроны от 2 МэВ до 20 МэВ (нейтронное излучение)	10
Нейтроны > 20 МэВ (нейтронное излучение)	5
Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи)	5
Альфа-частицы , осколки деления и другие тяжелые ядра (альфа излучение)	20

Чем выше "коэффициент k" тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.

Видео:

Альфа-излучение (альфа-лучи) - один из видов ионизирующих излучений; представляет собой поток быстро движущихся, обладающих значительной энергией, положительно заряженных частиц (альфа-частиц). Основным источником альфа-излучения служат альфа-излучатели - радиоактивные изотопы, испускающие альфа-частицы в процессе распада. Особенностью альфа-излучений является его малая проникающая способность. Пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким (сотые доли миллиметра в биологических средах, 2,5-8 см в воздухе). Однако вдоль короткого пути альфа-частицы создают большое число ионов, то есть обусловливают большую линейную плотность ионизации. Это обеспечивает выраженную относительную биологическую эффективность, в 10 раз большую, чем при воздействии рентгеновского и гамма-излучений. При внешнем облучении тела альфачастицы могут (при достаточно большой поглощенной дозе излучения) вызывать сильные, хотя и поверхностные (короткий пробег) ожоги; при попадании через рот долгоживущие альфа-излучатели разносятся по телу током крови и депонируются в органах ретикулоэндотелиальной системы и др., вызывая внутреннее облучение организма. Альфа-излучение применяют для лечения некоторых заболеваний.

7.Краткая характеристика бета-излучения . Бета-излучение (бета-лучи) - поток электронов или позитронов, испускаемых при бета-радиоактивном распаде атомов. Радиоактивные изотопы, распад которых сопровождается бета-излучением, называют бета-излучателями. Если такому распаду не сопутствует гамма-излучение, говорят о чистом бета-излучателе. К ним относятся радиоактивные изотопы фосфора (Р32), серы (S35), кальция (Са45) и др. При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки. Путь, проходимый бета-частицей в веществе, называется ее пробегом. Пробег бета-частиц выражают обычно в граммах на квадратный сантиметр (г/см2). В ткани организма бета-излучение проникает на глубину от десятых долей миллиметра до 1-2 см. Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла. На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии. Многие бета-излучатели (С14, Р32, S35, Са45 и др.) нашли применение в качестве метки для экспериментальных целей и радиоизотопной диагностики. Для измерения бета-излучения служат специальные бета-счетчики, бета-спектрометры, ионизационные камеры также дозиметры ионизирующих излучений, излучения ионизирующие, лучевая терапия, счетчики ядерных излучен.

8. Характеристика нейтронного излучения, понятие о наведенной радиоактивности. Нейтронное облучение – представляет собой нейтральное не несущие электрического заряда частицы. Нейтронное излучение непосредственно взаимодействует с ядрами атомов и вызывает ядерную реакцию. Оно обладает большой проникающей способность, которая в воздухе может составлять 1 000 м. Нейтроны глубоко проникают в организм человека.Отличительной особенностью нейтронного излучения является их способность превращать атомы стабильных элементов в их радиоактивные изотопы. Это называется наведенной радиоактивностью.Для защиты от нейтронного облучения используется специализированное убежище или укрытия, построенные из бетона и свинца.

9. Радиочувствительность живых организмов, органов, клеток, тканей. Понятие радиочувствительности – определяет собой способность организма проявить наблюдаемую реакцию при малых дозах ионизирующей радиации. Радиочувствительность - каждому биологическому виду свойственна своя мера чувствительности к действию ионизирующей радиации. Степень радиочувствительности сильно варьирует и в пределах одного вида - индивидуальная радиочувствительность, а для определенного индивидуума зависит также от возраста и пола.Понятие радиоустойчивости (радиорезистентности) – подразумевает способность организма выжить при облучении в определенных дозах или проявить ту или иную реакцию на облучение.

Радиочувствительность различных органов и тканей: В общем случае радиочувствительность органов зависит не только от радиочувствительности тканей, которые оставляют орган, но и от его функций. Желудочно-кишечный синдром, приводящий к гибели при облучении дозами 10–100 Гр, обусловлен в основном радиочувствительностью тонкого кишечника.Легкие являются наиболее чувствительным органом грудной клетки. Радиационные пневмониты (воспалительная реакция легкого на действие ионизирующего излучения) сопровождаются потерей эпителиальных клеток, которые выстилают дыхательные пути и легочные альвеолы, воспалением дыхательных путей, легочных альвеол и кровеносных сосудов, приводя к фиброзам. Эти эффекты могут вызывать легочную недостаточность и даже гибель в течение нескольких месяцев после облучения грудной клетки.В течение интенсивного роста кости и хрящи более радиочувствительны. После его окончания облучение приводит к омертвению участков кости - остеонекрозу - и возникновению спонтанных переломов в зоне облучения. Другим проявлением радиационного поражения является замедленное заживление переломов и даже образование ложных суставов.

Эмбрион и плод. Наиболее серьезные последствия облучения - гибель до или во время родов, задержка развития, аномалии многих тканей и органов тела, возникновение опухолей в первые годы жизни.

Органы зрения. Известны 2 вида поражения органов зрения – воспалительн6ые процессы в кнъюктевите и катаракта при дозе 6 Гр у человека.

Репродуктивные органы. При 2 Гр и более наступает полная стерилизация. Острые дозы порядка 4 Гр приводят к бесплодию.

Органы дыхания, ЦНС, эндокринные железы, органы выделения относятся к довольно устойчивы тканям. Исключение составляет щитовидная железа при облучении ее J131.

Очень высокая устойчивость костей, сухожилий, мышц. Абсолютно устойчива жировая ткань.

Радиочувствительность определяется, как правило, по отношению к острому облучению, притом однократному. Поэтому получается, что системы, состоящие из быстро обновляющихся клеток, более радиочувствительны.

10. Понятие радиационной безопасности. Задачи радиационной безопасности. Радиационная безопасность - это состояние защищенности настоящего и будущего поколения людей от вредного воздействия ионизирующего излучения.Радионуклиды - это изотопы, ядра которых способны самопроизвольно распадаться. Период полураспада радионуклида – это промежуток времени, в течение которого количество исходных атомных ядер уменьшается вдвое.Ионизирующее излучение – это излучение, которое создается при радиоактивном распаде ядерных превращений торможения заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков. Сходство между разными излучениями состоит в том, что все они обладают высокой энергией и осуществляют свое действие через эффекты ионизации и последующее развитие химических реакций в биологических структурах клетки. Что может привести к ее гибели. Ионизирующее излучение не воспринимается органами чувств человека, мы не чувствуем его воздействия на наше тело.

11.Особенности аварий на атомных электростанциях (внешнее и внутреннее облучение). Аварийные ситуации: ДляАС с реакторами с водой под давлением наиболее тяжелыми могут стать аварии, связанные с разрывом трубопроводов контура теплоносителя первого контура, оголением активной зоны; разгерметизацией всех оболочек твэлов и оплавлением активной зоны. При проектировании АС должны быть предусмотрены противоаварийные меры безопасности. Система безопасности АС, обеспечивающая защиту населения при максимальной проектной аварии, должна быть спроектирована так, чтобы рассчитанная при наихудших погодных условиях на границе санитарно-защитной зоны и за ее пределами ожидаемая индивидуальная доза на щитовидную железу детей, обусловленная изотопами йода, не превосходила 30 бэр, а ожидаемая доза от внешнего излучения на все тело и любые другие органы (за исключением щитовидной железы) не превосходила 10 бэр.

Основными факторами радиационного воздействия на население при аварии на АС являются р*- и у-излучения продуктов деления. Вклад в дозу а-излучателей при поступлении радиоактивных веществ внутрь организма должен учитываться, если из-за особенностей реактора и аварии происходит выброс значительных количеств плутония. При поступлении во внешнюю среду только ИРГ (криптона и ксенона) радиационная опасность обусловлена одним внешним излучением при прохождении радиоактивного облака.

В случае выброса смеси продуктов деления наиболее вероятно, что основным компонентом, в первую очередь обуславливающим наибольшую опасность внутреннего облучения, явится 131I, особенно в первые несколько недель после аварии.

На первом этапе после аварии (от 0,5 ч до 1 сут) основной вклад в дозу облучения персонала и населения вносит поступление всех радиоизотопов йода с вдыхаемым воздухом, а доза внешнего облучения от облака будет примерно в 100 раз меньше дозы облучения щитовидной железы.

Радиационная обстановка на территории аварийной АС и степень радиационной опасности для населения обусловливаются количеством и радионуклидным составом выброшенных во внешнюю среду радиоактивных веществ, расстоянием от источника аварийного выброса до населенных пунктов, характером их застройки и плотностью заселения, метеорологическими, гидрологическими и почвенными характеристиками территории, метеорологическими условиями во время аварии, временем года, характером сельскохозяйственного использования территории, водоснабжения и питания населения.

В результате аварийного выброса в атмосферу возможны следующие виды радиационного воздействия на население (в порядке очередности): внешнее облучение при прохождении радиоактивного облака; внутреннее облучение при вдыхании радиоактивных продуктов деления; контактное облучение вследствие радиоактивного загрязнения кожных покровов и одежды; внешнее облучение, обусловленное радиоактивным загрязнением поверхности земли, зданий, сооружений и т. п.; внутреннее облучение в результате потребления загрязненных продуктов питания и воды.

В зависимости от складывающейся обстановки для защиты населения от радиационного воздействия могут быть приняты следующие меры: ограничение пребывания населения на открытой местности (укрытие в домах и убежищах); максимально возможная герметизация жилых и служебных помещений (плотное закрытие дверей, окон, дымоходов и вентиляционных отверстий) на время формирования радиоактивного загрязнения территории; применение лекарственных препаратов, препятствующих накоплению биологически опасных радионуклидов в организме (например, йодная профилактика-прием внутрь препаратов стабильногоиода); временная эвакуация населения; санитарная обработка лиц в случае загрязнения их одежды и кожных покровов радиоактивными веществами; исключение потребления пищевых продуктов местного производства.Ионизирующее излучение может двумя способами оказывать воздействие на человека. Первый способ -- внешнее облучение от источника, расположенного вне организма, которое в основном зависит от радиационного фона местности на которой проживает человек или от других внешних факторов. Второй -- внутреннее облучение, обусловленное поступлением внутрь организма радиоактивного вещества, главным образом с продуктами питания.

Продукты питания, не соответствующие радиационным нормам, имеют повышенное содержание радионуклидов, инкорпорируются с пищей и становятся источником излучения непосредственно внутри организма.

Большую опасность представляют продукты питания и воздух, содержащие изотопы плутония и америция, которые обладают высокой альфа активностью. Плутоний, выпавший в результате Чернобыльской катастрофы, является самым опасным канцерогенным веществом. Альфа излучение имеет высокую степень ионизации и, следовательно, большую поражающую способность для биологических тканей.

Попадание плутония, а также америция через дыхательные пути в организм человека вызывает онкологию легочных заболеваний. Однако следует учесть, что отношение общего количества плутония и его эквивалентов америция, кюрия к общему количеству плутония, попавшего в организм ингаляционным путем незначительно. Как установил Беннетт, при анализе ядерных испытаний в атмосфере, на территории США соотношение выпадения и ингаляции равно 2,4 млн. к 1, то есть подавляющее большинство альфа-содержащих радионуклидов от испытаний ядерного оружия ушли в землю не оказав влияния на человека. В выбросах Чернобыльского следа наблюдались также частицы ядерного топлива, так называемые горячие частицы размером около 0,1 микрона. Эти частицы также могут проникать ингаляционным путем в легкие и представлять серьезную опасность.

Внешнее облучение в основном создается гамма содержащими радионуклидами, а также рентгеновским излучением. Его поражающая способность зависит от:а) энергии излучения;б) продолжительности действия излучения;в) расстояния от источника излучения до объекта;г) защитных мероприятий.

В процессе распада атомов тяжелых химических элементов происходит излучение положительно заряженных α-частиц.

Эти частицы имеют массу равную 4 и заряд +2. Структура α-частиц аналогична строению ядер гелия 4 (4 Не). Она состоит из 2 нейронов и 2 протонов.

Тяжелые частицы оказывают интенсивное ионизирующее воздействие на среды, при котором образуется около 40000 пар ионов на каждый 1 см пробега.

При этом теряется значительная часть энергии и снижается проникающая способность.

Источником α-излучения являются элементы с большим порядковым номером (более 82) и малыми энергиями связей внутри молекулы.

Длина пробега α-частицы (расстояние от источника радиоактивного излучения до поглощающей среды) в воздухе составляет от 2 до 10 см, а в биологических тканях – несколько микрон.

Поэтому облучение α-частицами внешней поверхности тела не наносит выраженных повреждений, так как даже слой ороговевших клеток эпидермиса способен задержать проникновение частиц к живым клеткам тела.

Опасность для живых организмов представляют частицы радиоактивного вещества, испускающие α-излучение, попавшие внутрь организма с воздухом, жидкостью или зараженными продуктами питания. В биологических тканях частицы образуют около 40 тыс. пар ионов на 1-2 микрон длины пробега. Столь значительная степень ионизации представляет серьезную опасность для здоровья.

Низкая проникающая способность характерна для α- частиц с энергией менее 15 МэВ. Полученные на ускорителе α-частицы обладают гораздо большей энергией и способны вызвать значительное повреждение кожного покрова даже при минимальной дозе облучения.

Основным методом защиты от α–частиц является создание достаточного для их задержания барьера:

• слоя воздуха между телом и источником излучения – достаточно удалиться на 15-20 см;
• искусственного препятствия в виде защитного костюма, резиновых перчаток и изолирующих очков.

Но так как главную опасность представляет внутреннее облучение, то следует избегать попадания α–частиц внутрь дыхательной системы и желудочно-кишечного тракта. Для изолирования органов дыхания достаточно использовать респиратор.

Большую опасность для внутреннего α-облучения представляют изотопы плутония и америция, так как они обладают высокой α-активностью. Чтобы предупредить облучение α-частицами нельзя употреблять воду и продукты питания, зараженные изотопами тяжелых элементов.

Для исключения попадания радиоактивной пыли в органы дыхания проводят ежедневную влажную уборку помещения, а раз в месяц – с помощью мыльной воды моют все поверхности – двери, окна, полы, стены. Для очистки воды от радиоактивных веществ, обладающих α-активностью, используют методы:

• нанофильтрации;
• ионного обмена;
• обратного осмоса.

Источником α-частиц является газ радон, выделяющийся через геологические разломы в воздух, воду, из строительных материалов, содержащих радиоактивное семейство уран-радий. Радон оказывает повреждающее действие при вдыхании газа. Продукты распада вызывают микроожог ткани легких и приводят к раковым заболеваниям.

Для защиты от воздействия радона необходим мониторинг его содержания в помещениях. Для этого используют специальные измерительные приборы. При превышении допустимого уровня используют следующие методы защиты:

• проветривание жилых помещений;
• изоляцию подвального помещения с помощью листов пластика;
• оборудование вентиляции, выводящей радон наружу.

Наиболее действенным методом защиты жилых помещений от проникновения радона является изоляция подвальных помещений и отведение из них газа с помощью системы вентиляции с положительным давлением. Для очистки воды от растворенного в ней радона достаточно ее прокипятить.

Химические методы защиты

Организм человека на ¾ состоит из воды. В результате воздействия α- частиц на биологические жидкости происходит процесс разложения (радиолиз) воды с образованием свободных радикалов.

Отрицательные радикалы активно вступают в биохимические реакции, нарушая процессы биосинтеза и энергообмена, разрушая органеллы клеток из которых в цитоплазму высвобождаются протеолитические ферменты. Эти процессы обусловлены дезактивацией ферментов, имеющих в своем составе группу-SH (сульфгидрильную).

В середине XX века ученые приступили к разработке препаратов, защищающих организм от облучения. Наиболее эффективными оказались некоторые аминотиолы, например, Цистамин и Цистеамин. Они обладают выраженной антигемолитической активностью и, по сути, являются источником SH -групп и играют роль восстановителей в окислительных процессах, связывают свободные радикалы, нейтрализуют возбужденные молекулы, образующиеся в тканях организма под действием α-излучения, придают устойчивость некоторым ферментам.

Раньше в комплект антирадиационной аптечки входил препарат-радиопротектор Цистамин. В настоящее время он заменен более эффективным Б-190 (Индралин). Препарат имеет меньшую токсичность и оказывает радиопротекторное действие в течение 1 часа.

Повторный прием препарата возможен через 1 час после первого применения. Также радиопротекторными свойствами обладает Нафтизин, который выпускают в виде 0,1% раствора для внутримышечных инъекций.

Продукты с радиопротекторными свойствами

Некоторые продукты оказывают радиопротекторное действие. Употребление продуктов, содержащих витамины С и группы В, селен, снизят проникновение радиоактивных ионов в системный кровоток и накопление их в органах.

Эти вещества содержат:

• орехи;
• пшеница и изделия из пшеничной муки;
• редис;
• морская капуста.

Некоторые лекарственные растения тоже препятствуют α-облучению:

• женьшень;
• заманиха;
• левзея;
• элеутерококк;
• медуница.

Для частичного выведения из ЖКТ радиоактивных изотопов используют энтеросорбенты – активированный уголь, Смекту, Энтеросгель, Полисорб МП, Полифепан и Лиферан.

Человек не может почувствовать радиацию, для выявления α-излучения используют счетчик Гейгера. Период полураспада α-радиоактивных элементов составляет от нескольких миллисекунд до нескольких миллиардов лет, поэтому защита временем в этом случае маловероятна.

В настоящее время не существует эффективных методов защиты от внутреннего α-излучения, кроме барьерных средств защиты и исключения риска заражения через продукты или воду. Но ученые продолжают работать над созданием эффективных средств защиты.

Не нужно пугаться этого слова: оно обозначает попросту радиоактивные изотопы. Иногда в речи можно услышать слова «радионуклеид», или еще менее литературный вариант - «радионуклеотид». Правильный термин - именно радионуклид. Но что такое радиоактивный распад? Каковы свойства разных видов излучения и чем они отличаются? Обо всем - по порядку.

Определения в радиологии

С тех времен, когда произошел взрыв первой атомной бомбы, многие понятия из радиологии претерпели изменения. Вместо фразы «атомный котел» принято говорить «атомный реактор». Вместо словосочетания «радиоактивные лучи» пользуются выражением «ионизирующие излучения». Словосочетание «радиоактивный изотоп» заменено на «радионуклид».

Долгоживущие и короткоживущие радионуклиды

Альфа-, бета- и гамма-излучения сопровождают процесс распада атомного ядра. Что такое Ядра радионуклидов не являются стабильными - этим они и отличаются от других устойчивых изотопов. В определенный момент запускается процесс радиоактивного распада. Радионуклиды при этом превращаются в другие изотопы, в процессе чего испускаются альфа-, бета- и гамма-лучи. Радионуклиды имеют разный уровень нестабильности - некоторые из них распадаются в течение сотен, миллионов и даже миллиардов лет. К примеру, все изотопы урана, которые встречаются в природе, являются долгоживущими. Есть и такие радионуклиды, которые распадаются в течение секунд, дней, месяцев. Они зовутся короткоживущими.

Выброс альфа-, бета- и гамма-частиц сопровождает не любой распад. Но на самом деле радиоактивный распад сопровождается только выбросом альфа- или бета-частиц. В некоторых случаях этот процесс происходит в сопровождении гамма-лучей. Чистое гамма-излучение в природе не встречается. Чем больше скорость распада радионуклида, тем выше его уровень радиоактивности. Некоторые считают, что в природе существует альфа-, бета-, гамма- и дельта-распад. Это неверно. Дельта-распада не существует.

Единицы измерения радиоактивности

Однако в чем измеряется эта величина? Измерение радиоактивности позволяет выразить интенсивность распада в цифрах. Единица измерения активности радионуклида - беккерель. 1 беккерель (Бк) означает, что 1 распад происходит в 1 сек. Когда-то для этих измерений использовалась гораздо более крупная единица измерения - кюри (Ки): 1 кюри = 37 млрд беккерелей.

Естественно, сопоставлять необходимо одинаковые массы вещества, например 1 мг урана и 1 мг тория. Активность взятой единицы массы радионуклида называется удельной активностью. Чем больше период полураспада, тем меньше удельная радиоактивность.

Какие радионуклиды представляют собой большую опасность?

Свойства гамма-лучей

Этот вид излучения имеет ту же природу, что и ультрафиолетовое излучение, инфракрасные лучи или радиоволны. Гамма-лучи представляют собой фотонное излучение. Однако с чрезвычайно высокой скоростью фотонов. Этот тип излучения очень быстро проникает сквозь материалы. Чтобы задержать его, обычно используют свинец и бетон. Гамма-лучи способны преодолевать тысячи километров.

Миф об опасности

Сравнивая альфа-, гамма- и бета-излучение, люди обычно считают гамма-лучи наиболее опасными. Ведь они образуются при ядерных взрывах, преодолевают сотни километров и вызывают лучевую болезнь. Все это верно, однако не имеет непосредственного отношения к опасности лучей. Так как в этом случае говорят именно об их проникающей способности. Конечно, альфа-, бета- и гамма-лучи различаются в этом отношении. Однако опасность оценивается не проникающей способностью, а поглощенной дозой. Этот показатель высчитывается в джоулях на килограмм (Дж/кг).

Таким образом, измеряется дробью. В ее числителе находится не количество альфа-, гамма- и бета-частиц, а именно энергия. К может быть жестким и мягким. Последнее обладает меньшей энергией. Продолжая аналогию с оружием, можно сказать: значение имеет не только калибр пули, важно и то, из чего производится выстрел - из рогатки или из дробовика.