„Джерела іонізуючого випромінювання.”
|
|
Скачати 1.37 Mb.
|
|
Тема: „Види випромінювання. Дози. Системні та позасистемні одиниці виміру доз.” План. 1. Корпускулярне та фотонне іонізуюче випромінювання. 2. Поняття радіоактивності. 3. Альфа, бета, гамма та нейтронне випромінювання. 4. Основні характеристики іонізуючого випромінювання. 5. Одиниці виміру енергії іонізуючого випромінювання. Іонізуюче випромінювання - потоки електромагнітних хвиль або частинок речовини, що здатні при взаємодії з речовиною утворювати в ній позитивні та негативні іони. Поняття «іонізуюче випромінювання» об'єднує різні за своєю фізичною природою види випромінювання. Подібність між ними полягає в тому, що всі вони характеризуються високою енергією, реалізують свою біологічну дію через ефекти іонізації, що в біологічних структурах призводить до загибелі клітин. IB не сприймається органами чуття людини: ми не бачимо його, не чуємо і не відчуваємо впливу на наш організм. Фотонне і корпускулярне випромінювання. Усі види IB можна розділити на дві групи - корпускулярне і фотонне (електромагнітне). Корпускулярне IB - це потік частинок з масою спокою, відмінною від нуля, які утворюються при радіоактивному розпаді або ядерних перетвореннях. До нього належать альфа- і бета-частинки, нейтрони, електрони, протони, мезони та ін. Корпускулярне випромінювання, яке складається з потоків заряджених частинок (альфа-, бета-частинок, протонів, електронів) належить до класу безпосередньо IB. Корпускулярне випромінювання, що являє собою потоки незаряджених частинок {нейтрони й інші елементарні частинки), називають непрямим IB. Фотонне IB - це короткохвильова ділянка електромагнітного випромінювання, до якого належать рентгенівське і гамма-випромінювання, а також хвильова компонента космічного випромінювання. Радіоізотопи (радіонукліди). Відомо, що в природі існують елементи, атоми яких, маючи однакові хімічні властивості, відрізняються масою. Наприклад, є три види водню: звичайний водень з масовим числом 1 -  (протій), водень з масовим числом 2 -  (дейтерій) і водень з масовим числом З -  (тритій).Атом — найдрібніша частинка хімічного елемента, яка зберігає всі його властивості. Він складається з позитивно зарядженого ядра, що знаходиться в центрі атома, і негативно заряджених електронів, які обертаються навколо ядра на різних орбітах. Якщо негативний заряд електронів дорівнює позитивному заряду ядра, атом стає електрично нейтральним. Атомне ядро складається з протонів і нейтронів, які називають нуклонами (від лат. nucleus - «ядро»). Кількість протонів (електронів) визначає хімічні властивості елементів, а нейтронів - впливає тільки на масу атома. Отже, можуть бути елементи, однакові за своїми хімічними властивостями, але різні за атомною масою. Атоми, що мають ядра з однаковою кількістю протонів, але розрізняються за кількістю нейтронів, є різновидами одного й того ж хімічного елемента і називаються його ізотопами (нуклідами) (грец. isos - «однаковий», topos - «місце». Такі елементи мають однаковий номер у таблиці Менделєєва, але різне масове число. Для позначення ізотопу прийнята спеціальна символіка. Цифра внизу позначає атомний номер (він дорівнює кількості протонів у ядрі або електронів на оболонці), цифра зверху показує величину атомної маси, тобто суму протонів і нейтронів. У ядрі атом урану  містить 92 протони і 146 нейтронів. Більшість (71 з 90 природних елементів ) являють собою суміш 2—10 ізотопів.За фізичними властивостями всі нукліди поділяються на 2 групи - стійкі (стабільні) і нестійкі (радіоактивні). Найважливіша властивість нестійких нуклідів - це внутрішньоядерні перетворення, внаслідок яких відбувається спонтанне випромінювання частинок і променів, що іонізують навколишнє середовище. Радіоактивність. Між елементами, що входять до складу ядра, діють ядерні сили притягання, які проявляються на дуже малих відстанях (до 10-15 м). Крім ядерних сил притягання, між однойменно зарядженими частинками ядра - протонами - діють кулонівські сили відштовхування. У важких елементів, ядра яких складаються з великої кількості частинок, ядерні сили притягання вже не спроможні компенсувати кулонівські сили відштовхування. У цьому разі починається внутрішня перебудова ядер і спонтанний перехід ядер від менш стійкого стану до більш стійкого. Це явище одержало назву радіоактивності. Радіоактивність — це здатність ядер деяких хімічних елементів спонтанно перетворюватися в ядра інших хімічних елементів з виділенням енергії у вигляді іонізуючого випромінювання. Альфа (  ), бета ( ) гамма ( ) і нейтронне (n°) випромінювання. Основними видами випромінювання, що виникають при розпаді різних нуклідів,  випромінювання. Альфа-випромінювання являє собою потік позитивно заряджених частинок, що мають масове число 4 і заряд, який дорівнює 2. За своєю фізичною природою де ядра атома гелію. Тепер відомо близько 40 природних і понад 200 штучних -активних ядер, тобто ядер, здатних до -розпаду.Альфа-розпад характерний для важких елементів (урану, торію, плутонію та ін.). Унаслідок альфа-розпаду початкове ядро перетворюється в нове ядро з атомним номером на 2 одиниці і масовим числом на 4 одиниці менше початкового.  ;  .Проникаюча здатність альфа-частинок невелика. Довжина пробігу (при енергії 4 МеВ) у повітрі складає 2,5 см, у біологічній тканині - 0,003 мм, в алюмінію - 0,01 мм. При зовнішньому опроміненні значної небезпеки для людини вони не становлять. Однак небезпека ця стає великою в разі проникнення альфа-частинок всередину організму. Пов'язано це з тим, що частки мають високу густину іонізації. Бета-випромінювання являє собою негативно або позитивно заряджені частинки (потік електронів або позитронів). Вони у 7300 разів легші за альфа-частинки і мають проникаючу здатність значно вищу, ніж альфа-частинки. Довжина пробігу в повітрі (при енергії 4 МеВ) складає 17,8 м, у воді -до 2,6 мм, у м'якій тканині — до 2 см, в алюмінії - 9,8 мм. Однак густина іонізації значно менша. При електронному бета-розпаді відбувається перетворення нейтрона в протон, заряд ядра і його порядковий номер збільшуються на одиницю. При позитронному бета-розпаді відбувається перетворення протона в нейтрон, який супроводжується утворенням і викиданням з ядра позитрона, заряд ядра і його порядковий номер зменшуються на одиницю. Нейтронне випромінювання - потік нейтральних частинок, що не несуть електричних зарядів, проникаюча здатність яких дуже висока, вони можуть вільно проникати через тіло людини і більш щільне середовище. У повітрі довжина пробігу досягає декількох сотень метрів. Нейтрони взаємодіють тільки з ядрами атомів речовини, унаслідок чого атоми окремих елементів перетворюються в нестабільні, тобто в радіоактивні. Іншими словами, нейтрони самі по собі не викликають іонізації, але, вибиваючи атоми з їх стабільних станів, створюють наведену радіоактивність у матеріалах і тканинах, крізь які проходять: Гамма і рентгенівське випромінювання - це потоки електромагнітних хвиль. У спектрі електромагнітних коливань вони розташовуються за ультрафіолетовими променями. Чим менша довжина хвилі, тим вища енергія випромінювання і більша його проникаюча здатність (рис. 2). Рентгенівські промені можна розглядати як гамма-промені низьких енергій, які не виходять з радіоактивного атома, їх одержують штучно. Вважається, що електромагнітні коливання випромінюються у вигляді згустку енергії - квантів. Якщо енергія квантів видимого світла вимірюється 2-3 еВ, а ультрафіолетового випромінювання 3—6 еВ, то кванти радіації переносять її в сотні тисяч і мільйони разів більше. Джерелами гамма-випромінювання є ядерні реакції і розпад багатьох PP. Джерелами рентгенівського випромінювання є різні апарати і прилади, що використовуються в медицині та для інших цілей (апаратура зв'язку, яка потребує великої напруги), а також Сонце.  Рис. 2.1. Проникна здатність альфа-, бета- та гамма-випромінення. Кожний прилад, у якому електрони прискорюються напругою більше 5 кВ, слід розглядати як можливе джерело невикористаного рентгенівського випромінювання. Рентгенівське і гамма-випромінювання з однаковою довжиною хвилі, крім способу одержання, за характером впливу на живий організм нічим одне від одного не відрізняються. Іонізуюче випромінювання має ряд спільних ознак. За характером впливу на об'єкти навколишнього середовища найбільш цікавими є дві з них: здатність проникати через різні товщі матеріалів (проникаюча здатність) і здатність іонізувати атоми і молекули речовини, у якій вони поширюються (іонізуюча здатність) (табл. 2.1). Таблиця 2.1. Характеристика іонізуючого випромінювання
За даними таблиці проникаюча та іонізуюча здатність різних видів радіоактивного випромінювання неоднакова. Чим більша маса частинок, тим більша їх іонізуюча здатність і тим менша довжина пробігу в навколишньому середовищі, тобто менша проникаюча здатність. Отже, альфа-частинки мають найбільшу іонізуючу і найменшу проникаючу здатність, а гамма-промені, нейтрони мають найбільшу проникаючу і найменшу іонізуючу здатність. ОДИНИЦІ ВИМІРУ ЕНЕРГІЇ ІОНІЗУЮЧОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ У результаті взаємодії випромінювання з біологічним середовищем живому організму передається певна величина енергії. Для вимірювання кількості поглинутої енергії введено поняття «доза випромінювання». Розрізняють такі дози випромінювання. Поглинута доза - основна фізична величина, прийнята для оцінки впливу IB на об'єкти живої і неживої природи; характеризує енергію будь-якого виду випромінювання, поглинутого одиницею маси опроміненого середовища. За одиницю поглинутої дози в системі СІ прийнято грей (Гр). Це така доза, за якої 1 кг опроміненої речовини поглинає енергію в 1 джоуль, 1 Гр = 1 Дж * кг-1 - Позасистемною одиницею є рад- така поглинута доза, при якій 1 г речовини поглинає енергію в 100 ергів незалежно від виду енергії випромінювання. 1 рад = 100 ерг*г-1; 1 Гр = 100 рад . Експозиційна доза характеризує іонізуючу здатність фотонного випромінювання в повітрі (гамма- і рентгенівського випромінювання). За одиницю експозиційної дози в системі СІ прийнято кулон на кілограм. (Кл * кг-1). Це така доза рентгенівського і гамма-випромінювання, при якій в 1 кг сухого атмосферного повітря утворюються іони, що несуть позитивний чи негативний електричний заряд, який дорівнює 1 кулону. Позасистемною одиницею є рентген (Р). Це така доза рентгенівського і гамма-випромінювання, яка зумовлює виникнення в 1 см3 сухого атмосферного повітря за нормальних умов (t = 0°С і Р = 101,3 кПа) 2,08 мільярда пар іонів: 1Р = 2,58 10*Кл*кг-1. Відомо, що на утворення однієї пари іонів у повітрі витрачається в середньому 34 еВ, отже, при дозі в 1 Р енергія складає Е = 2,08*109 * 34 = 7,07 * 1010еВ . Оскільки і еВ = 1,6 * 10-12 ерг, Е = 7,07 * 1010 * 1,6 * 1012 = 0,113 ерг * см-3. Оскільки 1 см3 = 0,001293 г , то для одержання експозиційної дози в1Р необхідно витратити енергію Е = 0,113/0,001293 = 87,7 ерг * г-1 . Величини 0,113 ерг см-3 і 87,7ерг*г-1 називаються енергетичними еквівалентами рентгена, тобто 1 Р = 87,7 ерг * г-1. Між поглинутою і експозиційною дозами також існують співвідношення: для повітря – Дексп [P] = 0.877 Д погл [рад], Дпогл [рад] = 1,14 Дексп [Р], для біологічної Дексп [P] = 0.93 Д погл [рад], тканини - Дпогл [рад] = 1,07 Дексп [Р], Тому з високою точністю (похибка не більше 7%) чисельні значення експозиційної дози в рентгенах і поглинутої дози в тканині (тілі людини) у радах можна вважати подібними, тобто про уражувальну дію IB на живі тканини організму можна судити з ефекту іонізації повітря гамма-випромінюванням. Детальні дослідження біологічних ефектів, які викликаються різними видами IB, показали, що ушкодження тканини пов'язане не тільки з кількістю поглиненої енергії, але і з її просторовим розподілом. Чим вища лінійна густина іонізації (кількість пар іонів, які утворюються випромінюванням на одиниці довжини шляху в середовищі), тим більший ступінь біологічного ушкодження. Для порівняння різних видів IB за їх біологічною дією введено поняття відносної біологічної ефективності (ВБЕ). ВБЕ може бути охарактеризована за допомогою коефіцієнта якості випромінювання - Q (для малих рівнів опромінення), який показує, у скільки разів ефективність біологічного впливу даного виду випромінювання більша за ефективність біологічного впливу гамма-випромінювання при однаковій поглинутій дозі. Щоб урахувати цей ефект, уведено поняття еквівалентної дози. Поняття «еквівалентна доза» використовується для визначення рівня радіаційної небезпеки при тривалому опроміненні людини в малих дозах. Вона визначається як добуток поглиненої дози даного виду випромінювання на коефіцієнт якості ІВ, У системі СІ за одиницю еквівалентної дози прийнято зіверт (Зв). Зіверт дорівнює еквівалентній дозі випромінювання будь-якого виду, яке створює такий же біологічний ефект, як і поглинена доза в 1 Гр рентгенівського або гамма-випромінювання. Отже, 1 Зв = 1 Гр * Q-1. Позасистемною одиницею еквівалентної дози є бер - біологічний еквівалент рада. Один бер - це поглинена доза будь-якого виду випромінювання, яка викликає той же біологічний ефект, що і один рад гамма-випромінювання, тобто 1 бер = 1 рад * Q-1; 1 Зв = 100 бер. Дози опромінення різних ділянок тіла або органів можуть бути неоднаковими, особливо при внутрішньому опроміненні. Це пояснюється тим, що різні органи мають свою чутливість до опромінення. Для оцінки нерівномірного опромінювання тіла користуються поняттям ефективної еквівалентної дози - ДЕЕД- Ефективна еквівалентна доза (ЕЕД) - сума середніх еквівалентних доз ДЕКВТ. У різних органах, порівняно з коефіцієнтом WT: ДЕДД =  WT * ДЕКВТ.Коефіцієнти порівняння WT дозволяють вирівнювати ризик наслідків опромінення незалежно від того, рівномірно чи нерівномірно опромінюється тіло. Коефіцієнти WT характеризують відношення ризику опромінення даного органу до сумарного ризику при рівномірному опроміненні всього тіла (табл. 2.2). Наприклад, доза опромінення щитовидної залози в 100 бер відповідає ЕЕД = 5 бер, тобто приймається, що при рівномірному опроміненні всього тіла дозою 5 бер імовірність ушкодження організму така сама, як і при опроміненні дозою 100 бер лише щитовидної залози. Таблиця 2.2 Значення коефіцієнтів WT для різних органів і тканин організму людини
При широкому використанні атомної енергії значні контингенти людей можуть зазнавати впливу IB, тоді для оцінки використовується колективна еквівалентна доза – ДКЕД . Колективна еквівалентна доза - сума індивідуальних доз даного контингенту людей за даний проміжок часу. Одиницею колективної дози є люд. * бер. Потужність дози Р (поглинутої, експозиційної, еквівалентної) характеризує ступінь зараження місцевості РР і являє собою приріст дози за одиницю часу. Якщо за якийсь проміжок часу  t приріст дози дорівнює Д, то середнє значення потужності дози:Р =  .Згідно з законом зміни потужності дози з часом P(t) доза за час t визначається за формулою: Д=  .Іншими словами, потужність дози (рівень радіації) показує, яку дозу може одержати людина за одиницю часу, перебуваючи на зараженій території. Одиниці виміру потужності дози є частками від ділення одиниць вимірювання доз на одиниці часу (рад*год-1, бер * год-1, Р * год-1). Потужність експозиційної дози гамма-випромінювання можна визначити за таким виразом: Р=  [P/год],де А - активність джерела випромінювання, мКі; R - відстань до джерела випромінювання, cm; K8 - іонізаційна гамма-стала, характеризує даний радіонуклід, Р * см2/год. *мКі (значення K8 наведені в довіднику з радіаційної безпеки). Лекція 3 </300000> |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Схожі:
|
ЗАТВЕРДЖУЮ” Начальник Управління цивільного захисту ГУМНС України... Вимірник потужності дози ДП-5В призначений для виміру рівнів гамма-радіації і радіоактивного забруднення різних поверхонь по гамма-випромінюванню... |
Рентгенівське та радіоактивне випромінювання Історія відкриття х променів Рентгенівське випромінювання – це електромагнітні хвилі з довжиною хвилі від 80 нм до нм і займає спектральну область між гамма і... |
|
Рентге́нівське випромі́нювання Рентге́нівське випромі́нювання, - пулюївське випромінюванняабо Х-промені — короткохвильове електромагнітне випромінювання з довжиною... |
Тема: «Джерела електричного струму». Варіант №1 При зарядці акумуляторів позитивний полюс акумулятора з’єднають з … полюсом джерела струму, а від’ємний полюс – з … полюсом джерела... |
|
Розділ Проектування та виготовлення комплексного виробу Джерела та споживачі електричної енергії. Альтернативні джерела електричної енергії |
Тема: 3 Джерела фінансового права. Фінансове законодавство Традиційно джерелами права вважаються нормативно-правові акти, санкціоновані звичаї, прецеденти (судові чи адміністративні), міжнародні... |
|
Тема: «КВАНТОВІ ВЛАСТИВОСТІ ВИПРОМІНЮВАННЯ» Фотоефект. Дослідження О. Г. Столєтова. Квантова теорія фотоефекту. Фотоелементи та їх застосування |
Тест з охорони праці Метеорологічні умови (температура, вологість, швидкість руху повітря, теплове випромінювання) внутрішнього середовища приміщень |
|
Закон України про загальнообов’язкове соціальне страхування від нещасного випадку Характеристики впливу рентгенівського випромінювання на організм людини. Принципи нормування |
Випуску: Іонізуюче випромінювання ефективний засіб лікування злоякісних пухлин 13 Українське незалежне інформаційне агентство новин (УНІАН). Засновано в березні 1993 року |
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua