Виды радиационного излучения: Основы радиационной безопасности

Содержание

Всё, что вы должны знать о радиации

26 апреля Ликбез Выживание

Совсем избежать облучения не получится, и это нормально.

Что такое радиация и откуда она берётся

Радиация — довольно широкое понятие. В общем смысле под ней понимают любое излучение, то есть поток энергии в виде частиц или волн, — даже солнечный свет.

Излучение бывает неионизирующим и ионизирующим. Неионизирующее отличается более низкой энергией, которой недостаточно, чтобы отделять электроны от атомов или молекул. Но его мощности хватает, чтобы заставить молекулы вибрировать и выделять тепло. Оно, например, греет еду в микроволновке.

Ионизирующее излучение достаточно мощное для того, чтобы вызывать изменения на атомном уровне. В результате образуются ионы — электрически заряженные частицы, отсюда и название. В больших дозах этот вид излучения повреждает живые клетки и влияет на ДНК. Именно о нём идёт речь, когда в обычной жизни мы говорим о радиации.

Ионизирующее излучение может исходить от нестабильных атомов, когда они переходят в более стабильное состояние, высвобождая при этом энергию. Эта способность ядер называется радиоактивностью. В зависимости от вида частиц или волн, которые излучает ядро, чтобы стать стабильным, выделяют разные виды радиоактивного излучения. Например:

Альфа‑излучение. Оно отличается маленькой проникающей способностью, поэтому от него может защитить даже обычная бумага. Такое излучение представляет опасность только при внутреннем воздействии на органы и ткани, если альфа‑частицы попадают в организм с едой, воздухом или через повреждения кожи.
Бета‑излучение. У него средняя проникающая способность, и преградой для него может стать слой одежды или тонкий лист алюминия. Это излучение используют в медицинских целях, например для лечения некоторых злокачественных опухолей.
Гамма‑излучение. Оно представляет собой электромагнитную волну, которая распространяется со скоростью света и имеет самую большую проникающую способность. Остановить его может только внушительное препятствие, например толстая бетонная стена. Гамма‑излучение применяют для лучевой терапии, при консервации продуктов и в космической отрасли.

Источники радиации разделяют на естественные и искусственные. К естественным относят космическое излучение, солнечную радиацию и радиоактивность земной коры, к искусственным — остаточные явления ядерных испытаний, атомную энергетику и медицинские радиологические процедуры, например рентген.

С точки зрения воздействия на человека излучение бывает внешним и внутренним. Внутреннее появляется из‑за радиоактивных изотопов, которые мы получаем с водой и едой. Например, в бананах и бразильских орехах содержится радиоактивный калий‑40. Изнутри на нас воздействует и радиоактивный газ радон, вдыхаемый с воздухом. Тем не менее все эти вещества поступают в организм в малых дозах, поэтому не представляют серьёзной опасности. Настоящую угрозу несут в себе только большие дозы радиации.

Как и в чём измеряют радиацию

В Международной системе единиц приняты три единицы измерения радиоактивности: беккерель, грей и зиверт. В беккерелях измеряют активность радиоактивных источников. В греях выражается поглощённая доза облучения, в зивертах — эквивалентная, которая характеризует биологическое воздействие на организм с учётом вида излучения и чувствительности тканей и органов. В зивертах на единицу времени фиксируют уровень радиационного фона.

Для измерения уровня радиации и контроля дозы облучения применяют спектрометры, радиометры и дозиметры. Профессиональными дозиметрами пользуется персонал, который работает с источниками излучения. Бытовые дозиметры могут пригодиться только в случае сильного радиоактивного загрязнения, что встречается редко. И почти бессмысленно измерять с их помощью радиоактивность продуктов или стройматериалов — для этого нужны другие методы и знания специалистов.

Какие дозы радиационного облучения допустимы

Согласно санитарно‑эпидемиологическим правилам и нормам в России безопасной дозой облучения считается 1 миллизиверт в год. Максимально допустимая доза — 5 миллизивертов в год.

Доза, которую мы получаем от естественного радиационного фона, колеблется в пределах 2–4 миллизиверта в год. При авиаперелёте на высоте 10 км, например, мы в среднем подвергаемся облучению, равному 0,003 миллизиверта в час, — это меньше, чем при рентгене грудной клетки.

Как радиация влияет на здоровье

Вероятность появления серьёзных проблем зависит от дозы облучения: чем она выше, тем выше риск. Если доза низкая и воздействует длительное время, вред для здоровья может уменьшаться, поскольку наш организм способен восстанавливать повреждённые клетки.

Однако даже незначительное облучение в некоторых случаях противопоказано. Это касается прежде всего беременных женщин и детей младше 14 лет. Согласно санитарным правилам и нормам они не подлежат рентгенологическим исследованиям в целях профилактики. Такие исследования проводятся только по клиническим показаниям.

Высокие дозы радиации вызывают появление острых симптомов: тошноты, рвоты, покраснения кожи, выпадения волос, лучевых ожогов и лучевой болезни, которая часто приводит к летальному исходу.

После атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки случаи лучевой болезни в основном фиксировали во время радиационных аварий — таких, как авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году. Кроме промышленных катастроф к источникам высоких доз облучения, достаточных для развития лучевой болезни, относят детонацию ядерного оружия, небольшого радиоактивного или обычного взрывного устройства, которое рассеивает радиоактивный материал, например «грязной бомбы».

Превышение допустимой дозы облучения в долгосрочной перспективе может привести к развитию онкологических заболеваний.

В целом последствия для здоровья зависят от множества факторов: от типа излучения и продолжительности воздействия до возраста и пола человека. Поскольку радиация влияет на людей по‑разному, невозможно назвать точную смертельную дозу. Считается, что 50% пострадавших умрут в течение 30 дней, если получат дозу облучения всего тела от 3 500 до 5 000 миллизивертов за период от нескольких минут до нескольких часов.

Как защититься от радиации

Чтобы обезопасить себя от ионизирующего излучения, есть три способа:

Защита временем, когда чем меньше вы находитесь в зоне действия источника излучения, тем лучше.
Защита расстоянием, когда чем дальше вы находитесь от источника, тем меньше доза облучения.
Экранирование, когда между вами и источником есть барьер, например из свинца, бетона или воды, если речь идёт о защите от рентгеновских и гамма‑лучей.

В обычной жизни мы чаще всего подвергаемся воздействию радиации, когда обращаемся за медицинской помощью. Чтобы минимизировать все возможные риски, лучше проходить рентгенологические обследования только по назначению врача или при крайней необходимости. Также не стоит назначать несколько исследований на один день, например делать одновременно флюорографию и маммографию. Сведения о дозе облучения, полученной при каждой процедуре, должны заносить в вашу медкарту.

Что делать при радиационной опасности

Если вы находитесь в районе радиационной опасности, важно соблюдать три принципа: не выходить на улицу, быть в курсе актуальной информации и следовать инструкциям. Специалисты из МЧС дают такие рекомендации:

Укрыться в жилом доме. Стены деревянных домов ослабляют радиацию в 10–12 раз, каменных — в 10–15 раз, а подвалы — до 100 раз.
Исключить приток воздуха с улицы: закрыть все окна, двери и вентиляционные отверстия, заделать любые щели.
Собрать запасы питьевой воды, а затем перекрыть все краны и накрыть колодцы плёнкой или крышкой. В деревне это нужно сделать в первую очередь.
Подготовиться к возможной эвакуации. Собрать вещи, документы, ценности, лекарства и еду на 2–3 дня. Лучше брать консервы и продукты, которые хранились в закрытых помещениях.
Упаковать вещи в полиэтиленовые мешки, пакеты из плотной бумаги или ткани, а затем убрать в сумку или рюкзак.
Надеть верхнюю одежду, головной убор из плотной ткани и обувь с высокими голенищами.
Внимательно слушать официальные сообщения и следовать им.
Стараться не покидать укрытие без острой необходимости и ждать спасателей.

Если вы оказались в зоне поражения и получили дозу облучения из‑за аварии, прежде всего надо провести дезактивацию. Быстро и аккуратно снимите одежду и обувь с носителями радиации, сложите в герметичный полиэтиленовый пакет и уберите подальше. Затем примите душ. Если это невозможно, умойте лицо, руки и другие открытые участки тела большим количеством воды с мылом. В крайнем случае воспользуйтесь влажными салфетками. После переоденьтесь в чистую одежду. Если такой нет — прикрывая нос и рот, встряхните ту, в которой были, и снова её наденьте.

Негативный эффект от повышенного радиационного воздействия на организм могут снизить витамины E, C, A и D. По возможности стоит добавить в рацион больше продуктов, в которых они содержатся.

Пить йодистый калий, чтобы защититься от облучения не нужно. Он препятствует накоплению только радиоактивного йода и только в щитовидной железе.

Самостоятельное лечение можно проводить, когда нет никакой возможности обратиться к врачу и исключительно при реальном, а не выдуманном облучении.

Этот материал впервые был опубликован в 2016 году. В 2023‑м мы обновили текст.

Всё о радиации.

Как распознать и как бороться с радиацией!

Дозиметр-радиометр персональный МКС-03СА

Что такое радиация и радиоактивность?

Радиоактивностью называют неустойчивость ядер некоторых атомов, которая проявляется в их способности к самопроизвольному превращению (по научному — распаду), что сопровождается выходом ионизирующего излучения (радиации). Энергия такого излучения достаточно велика, поэтому она способна воздействовать на вещество, создавая новые ионы разных знаков. Вызывать радиацию с помощью химических реакций нельзя, это полностью физический процесс. Например, дозиметр-радиометр персональный МКС-03СА поможет измерить уровень радиации от любых объектов.

Различают несколько видов радиации:

Альфа-частицы — это относительно тяжелые частицы, заряженные положительно, представляют собой ядра гелия.
Бета-частицы — обычные электроны.
Гамма-излучение — имеет ту же природу, что и видимый свет, однако гораздо большую проникающую способность.
Нейтроны — это электрически нейтральные частицы, возникающие в основном рядом с работающим атомным реактором, доступ туда должен быть ограничен.
Рентгеновские лучи — похожи на гамма-излучение, но имеют меньшую энергию. Кстати, Солнце — один из естественных источников таких лучей, но защиту от солнечной радиации обеспечивает атмосфера Земли.

Виды радиационного излучения.

Наиболее опасно для человека Альфа, Бета и Гамма излучение, которое может привести к серьезным заболеваниям, генетическим нарушения и даже смерти. Степень влияния радиации на здоровье человека зависит от вида излучения, времени и частоты. Таким образом, последствия радиации, которые могут привести к фатальным случаям, бывают как при однократном пребывании у сильнейшего источника излучения (естественного или искусственного), так и при хранении слаборадиоактивных предметов у себя дома (антиквариата, обработанных радиацией драгоценных камней, изделий из радиоактивного пластика).

Заряженные частицы очень активны и сильно взаимодействуют с веществом, поэтому даже одной альфа-частицы может хватить, чтобы уничтожить живой организм или повредить огромное количество клеток. Впрочем, по этой же причине достаточным средством защиты от радиации данного типа является любой слой твердого или жидкого вещества, например, обычная одежда.

По мнению специалистов www.dozimetr.biz, ультрафиолетовое излучение или излучение лазеров нельзя считать радиоактивным. Чем же отличается радиация и радиоактивность?

Источники радиации — ядерно-технические установки (ускорители частиц, реакторы, рентгеновское оборудование) и радиоактивные вещества. Они могут существовать значительное время, никак не проявляя себя, и Вы можете даже не подозревать, что находитесь рядом с предметом сильнейшей радиоактивности.

Единицы измерения радиоактивности

Радиоактивность измеряется в Беккерелях (БК), что соответствует одному распаду в секунду. Содержание радиоактивности в веществе также часто оценивают на единицу веса — Бк/кг, или объема — Бк/куб.м. Иногда встречается такая единица как Кюри (Ки). Это огромная величина, равная 37 миллиардам Бк. При распаде вещества источник испускает ионизирующее излучение, мерой которого является экспозиционная доза. Её измеряют в Рентгенах (Р). 1 Рентген величина достаточно большая, поэтому на практике используют миллионную (мкР) или тысячную (мР) долю Рентгена.

Бытовые дозиметры измеряют ионизацию за определенное время, то есть не саму экспозиционную дозу, а её мощность. Единица измерения — микроРентген в час. Именно этот показатель наиболее важен для человека, так как позволяет оценить опасность того или иного источника радиации.

Естественной защитой от солнечной и космической радиации является атмосфера Земли.

Радиация и здоровье человека

Воздействие радиации на организм человека называют облучением. Во время этого процесса энергия радиация передается клеткам, разрушая их. Облучение может вызывать всевозможные заболевания: инфекционные осложнения, нарушения обмена веществ, злокачественные опухоли и лейкоз, бесплодие, катаракту и многое другое. Особенно остро радиация воздействует на делящиеся клетки, поэтому она особенно опасна для детей.

Организм реагирует на саму радиацию, а не на её источник. Радиоактивные вещества могут проникать в организм через кишечник (с пищей и водой), через лёгкие (при дыхании) и даже через кожу при медицинской диагностике радиоизотопами. В этом случае имеет место внутреннее облучение. Кроме того, значительное влияние радиации на организм человека оказывает внешнее облучение, т.е. источник радиации находится вне тела. Наиболее опасно, безусловно, внутреннее облучение.

Как вывести радиацию из организма? Этот вопрос, безусловно, волнует многих. К сожалению, особо эффективных и быстрых способов вывода радионуклидов из организма человека не существет.

Некоторые продукты питания и витамины помогают очистить организм от небольших доз радиации. Но если облучение серьезное, то остается только надеяться на чудо. Поэтому лучше не рисковать. И если существует даже малейшая опасность подвергнуться радиации, необходимо со всей быстротой уносить ноги из опасного места и вызывать специалистов.

Является ли компьютер источником радиации?

Этот вопрос, в век распространения компьютерной техники, волнует многих. Единственной частью компьютера, которая теоретически может быть радиоактивной является монитор, да и то, только электролучевой. Современные дисплеи, жидкокристаллические и плазменные, радиоактивными свойствами не обладают.

ЭЛТ мониторы, как и телевизоры, являются слабым источником излучения рентгеновского типа. Оно возникает на внутренней поверхности стекла экрана, однако благодаря значительной толщине этого же стекла, оно и поглощает большую часть излучения.

До настоящего времени не обнаружено никакого влияния ЭЛТ мониторов на здоровье. Впрочем, при повсеместном применении жидкокристаллических дисплеев этот вопрос теряет былую актуальность.

Может ли человек стать источником радиации?

Радиация, воздействуя на организм, не образует в нем радиоактивных веществ, т.е. человек не превращается сам в источник радиации. Кстати, рентгеновские снимки, вопреки распространенному мнению, также безопасны для здоровья. Таким образом, в отличие от болезни, лучевое поражение от человека к человеку передаваться не может, зато радиоактивные предметы, несущие в себя заряд, могут быть опасны.

Измерение уровня радиации

Измерить уровень радиации можно с помощью дозиметра. Бытовые приборы просто не заменимы для тех, кто хочет максимально обезопасить себя от смертельно опасного влияния радиации. Основное предназначение бытового дозиметра — измерение мощности дозы радиации в том месте, где находится человек, обследование определенных предметов (грузов, стройматериалов, денег, продуктов питания, детских игрушек и т. п.) Купить прибор, измеряющий радиацию, просто необходимо тем, кто часто бывает в районах радиационного загрязнения, вызванных аварией на Чернобыльской АЭС (а такие очаги присутствуют практически во всех областях европейской территории России). Поможет дозиметр и тем, кто бывает в незнакомой местности, удаленной от цивилизации: в походе, собирая грибы и ягоды, на охоте. Обязательно необходимо обследовать на радиационную безопасность место предполагаемого строительства (или покупки) дома, дачи, огорода или земельного участка, иначе вместо пользы подобная покупка принесет только смертельно опасные заболевания.

Очистить продукты, землю или предметы от радиации практически невозможно, поэтому единственный способ обезопасить себя и свою семью — держаться от них подальше. А именно бытовой дозиметр поможет выявить потенциально опасные источники.

Нормы радиоактивности

В отношении радиоактивность существует большое число норм, т. е. стараются нормировать практически все. Другое дело, что нечистые на руку продавцы, в погоне за большой прибылью, не соблюдают, а иногда и откровенно нарушают нормы, установленные законодательством. Основные нормы, установленные в России, прописаны в Федеральном законе №3-ФЗ от 05.12.1996 г «О радиационной безопасности населения» и в Санитарных правилах 2.6.1.1292-03 «Нормы радиационной безопасности».

Для вдыхаемого воздуха, воды и продуктов питание регламентировано содержание как техногенных (полученных в результате деятельности человека), так и естественных радиоактивных веществ, которые не должны превышать нормы, установленные СанПиН 2.3.2.560-96.

В строительных материалах нормируется содержания радиоактивных веществ семейства тория и урана, а также калия-40, удельная эффективная активность их рассчитывается по специальным формулам. Требования к строительным материалам также указаны в ГОСТ.

В помещениях регламентируется суммарное содержание торона и радона в воздухе: для новых зданий оно должно быть не больше 100 Бк (100 Бк/м

3), а для уже эксплуатируемых — менее 200 Бк/м³. В Москве применяются также дополнительные нормы МГСН2.02-97, где регламентируются максимально допустимые уровни ионизирующего излучения и содержание радона на участках застройки.

Для медицинской диагностике предельные дозовые значения не обозначены, однако выдвигаются требований минимально достаточных уровней облучения, чтобы получить качественную диагностическую информацию.

В компьютерной технике регламентируется предельный уровень излучения для электро-лучевых (ЭЛТ) мониторов. Мощность дозы рентгеновского изучения на любой точке на расстоянии 5 см от видеомонитора или персонального компьютера не должна превышать 100 мкР в час.

Достоверно проверить уровень радиационной безопасности можно только с помощью персонального бытового дозиметра.

Проверить же соблюдаются ли производителями установленные законодательно нормы можно только самостоятельно, используя миниатюрный бытовой дозиметр. Пользоваться им очень просто, достаточно нажать одну кнопку и сверить показания на жидкокристаллическом дисплее прибора с рекомендованными. Если норма значительно превышена, значит данный предмет представляет собой угрозу жизни и здоровья, и о нём следует сообщить в МЧС, чтобы он был уничтожен. Защитите себя и свою семью от радиации!

Основы радиации — ORISE

Основы радиации

Что такое радиация?

Излучение — это энергия, которая исходит от источника и проходит через какой-либо материал или пространство. Свет и тепло являются видами излучения. Вид излучения, обсуждаемый на этом сайте, называется ионизирующим излучением, поскольку его энергии достаточно, чтобы удалить электрон из атома, превратив этот атом в ион.

Чтобы достичь стабильности, эти атомы испускают или излучают избыточную энергию или массу в виде излучения. Два типа излучения — электромагнитное (как свет) и корпускулярное (т. е. масса, испускаемая с энергией движения). Гамма-излучение и рентгеновские лучи являются примерами электромагнитного излучения. Бета- и альфа-излучение являются примерами излучения частиц. Ионизирующее излучение также может создаваться такими устройствами, как рентгеновские аппараты.

Облучение относится к воздействию радиации. Облучение происходит, когда все тело или часть тела подвергается воздействию излучения от источника. Облучение не делает человека радиоактивным.

Загрязнение происходит при попадании радиоактивного материала на кожу, одежду или любое другое нежелательное место. Важно помнить, что радиация не распространяется и не попадает «на» или «внутри» людей; скорее это радиоактивное заражение, которое может распространяться. Человек, зараженный радиоактивными материалами, будет подвергаться облучению до тех пор, пока не будет удален источник излучения (радиоактивный материал).

Человек считается внешне загрязненным, если радиоактивный материал попал на кожу или одежду.
Человек считается внутренне зараженным, если радиоактивный материал вдыхается, проглатывается или всасывается через раны.
Окружающая среда считается загрязненной, если радиоактивный материал распространяется или не локализуется.

Альфа-излучение

Излучение – это энергия в форме частиц или электромагнитных лучей, испускаемая радиоактивными атомами. Тремя наиболее распространенными типами излучения являются альфа-частицы, бета-частицы и гамма-лучи.

Альфа-излучение не проникает через кожу.
Материалы, излучающие альфа-частицы, могут нанести вред человеку при вдыхании, проглатывании или всасывании через открытые раны.
Для измерения альфа-излучения было разработано множество приборов. Для проведения точных измерений необходима специальная подготовка по использованию этих инструментов.
Приборы не могут обнаружить альфа-излучение даже через тонкий слой воды, крови, пыли, бумаги или другого материала, поскольку альфа-излучение проникает минимально.
Альфа-излучение распространяется по воздуху на очень короткое расстояние.
Альфа-излучение не может проникнуть через стрелочное снаряжение, одежду или чехол на датчике. Выездное снаряжение и одежда могут защитить кожу от альфа-излучателей. Необходимо носить средства индивидуальной защиты для защиты одежды и других открытых участков кожи от загрязнения всех типов.

Бета-излучение

Бета-излучение может распространяться по воздуху на несколько метров и обладает умеренной проникающей способностью.
Бета-излучение может проникать через кожу человека в самый внутренний слой эпидермиса, где образуются новые клетки кожи. Если бета-излучающие загрязняющие вещества остаются на коже в течение длительного периода времени, они могут вызвать повреждение кожи.
Загрязняющие вещества, излучающие бета-излучение, могут быть вредными, если оседают внутри.
Большинство бета-излучателей можно обнаружить с помощью геодезического инструмента. Однако некоторые бета-излучатели производят очень низкоэнергетическое, плохо проникающее излучение, которое может быть трудно или невозможно обнаружить. Их примерами являются углерод-14, тритий и сера-35.
Одежда и стрелковое снаряжение обеспечивают некоторую защиту от большей части бета-излучения. Необходимо носить средства индивидуальной защиты, чтобы защитить одежду и другие открытые участки кожи от загрязнения всех типов.

Гамма-излучение

Гамма-излучение и рентгеновское излучение представляют собой электромагнитное излучение, такое как видимый свет, радиоволны и ультрафиолетовый свет. Эти электромагнитные излучения отличаются только количеством энергии, которую они имеют. Гамма-лучи и рентгеновские лучи являются наиболее энергичными из них.
Гамма-излучение может распространяться на многие метры по воздуху и на многие сантиметры по человеческим тканям. Легко проникает в большинство материалов.
Рентгеновские лучи похожи на гамма-лучи. Они также могут путешествовать на большие расстояния как по воздуху, так и по человеческим тканям.
Радиоактивные материалы, испускающие гамма- и рентгеновские лучи, представляют собой как внешнюю, так и внутреннюю опасность для человека.
Плотные материалы необходимы для защиты от гамма-излучения. Одежда и экипировка обеспечивают небольшую защиту от проникающей радиации, но предотвращают загрязнение кожи радиоактивными материалами.
Гамма-излучение регистрируется приборами разведки, в том числе приборами гражданской обороны. Низкие уровни можно измерить с помощью стандартного счетчика Гейгера.
Гамма-излучение или рентгеновские лучи часто сопровождают испускание альфа- и бета-излучения.
Приборы, предназначенные исключительно для обнаружения альфа-излучения, не будут обнаруживать гамма-излучение.
Карманные камерные (карандашные) дозиметры, пленочные жетоны, термолюминесцентные и другие виды дозиметров могут применяться для измерения накопленного облучения гамма-излучением.

В следующем списке представлены общие термины, которые используются для описания аспектов излучения.

Альфа-частица: A Энергичные ядра гелия (два протона и два нейтрона), испускаемые некоторыми радионуклидами с большими атомными номерами (например, плутонием, радием, ураном). Обладает низкой проникающей способностью и малым радиусом действия. Альфа-частицы, как правило, не проникают через кожу. Альфа-излучающие атомы могут оказывать воздействие на здоровье при попадании в легкие или раны.
Атом: Наименьшая частица элемента, которую нельзя разделить или разрушить химическими средствами.
Фоновое излучение: Излучение в естественной среде обитания человека, включая космические лучи и излучение естественно радиоактивных элементов, как снаружи, так и внутри тела человека и животных. Его также называют естественным излучением. Искусственные источники радиоактивности вносят свой вклад в общий уровень радиационного фона.
Беккерель: Единица активности СИ 1 распад в секунду; 37 миллиардов Бк = 1 кюри. (См. коэффициенты пересчета в разделе «Измерение излучения».)
Бета-частица: Маленькая частица, выброшенная из радиоактивного атома. Он имеет умеренную проникающую способность и дальность действия до нескольких метров по воздуху. Бета-частицы проникают в кожу только на долю дюйма.
Контролируемая зона: Зона, вход, деятельность и выход из которой контролируются для обеспечения радиационной защиты и предотвращения распространения загрязнения.
Космические лучи: Высокоэнергетическое излучение, возникающее за пределами земной атмосферы.
Загрязнение: Осаждение радиоактивного материала в любом нежелательном месте, особенно там, где его присутствие может быть вредным.
Кюри: Единица измерения, используемая для описания количества радиоактивности в образце материала.
Обеззараживание: Сокращение или удаление загрязняющих радиоактивных материалов из конструкции, области, объекта или человека.
Детектор: Устройство, чувствительное к излучению и способное выдавать ответный сигнал, подходящий для измерения или анализа. Прибор для обнаружения радиации.
Доза: Общий термин для обозначения количества поглощенного излучения или энергии.
Мощность дозы: Доза, доставляемая в единицу времени. Обычно его выражают в рад в час или в кратных или дольных единицах, таких как миллирад в час. Мощность дозы обычно используется для обозначения уровня опасности от радиоактивного источника.
Дозиметр: Небольшой карманный прибор для контроля радиационного облучения персонала.
Электромагнитное излучение: Типы электромагнитного излучения варьируются от коротковолновых, таких как рентгеновские и гамма-лучи, через ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный диапазоны до радиолокационных и радиоволн относительно длинных длин волн.
Воздействие: Величина, используемая для обозначения степени ионизации воздуха, вызванной рентгеновским или гамма-излучением. Единицей измерения является рентген (Р). Для практических целей один рентген сопоставим с 1 рад или 1 бэр для рентгеновского и гамма-излучения. Единицей воздействия в системе СИ является кулон на килограмм (Кл/кг). Один R = 2,58 х 10 ^-4 Кл/кг.
Гамма-лучи или гамма-излучение: Электромагнитное излучение высокой энергии. Гамма-лучи являются наиболее проникающим типом излучения и представляют собой основную внешнюю опасность.
Счетчик Гейгера или измеритель G-M: Прибор, используемый для обнаружения и измерения радиации.
Серый: Единица СИ поглощенной дозы; 1 грей = 100 рад
Закон обратных квадратов: Соотношение, утверждающее, что интенсивность электромагнитного излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния от точечного источника.
Ионизация: Образование заряженных частиц в среде.
Ионизирующее излучение: Электромагнитное (рентгеновское и гамма) или корпускулярное (альфа, бета) излучение, способное производить ионы или заряженные частицы.
Облучение: Воздействие ионизирующего излучения.
Мониторинг: Определение количества присутствующего ионизирующего излучения или радиоактивного загрязнения. Также называется геодезическим.
Рад: Единица поглощенной дозы радиации.
Радиация: Энергия, путешествующая по космосу.
Радиоактивность: Самопроизвольное излучение ядра нестабильного атома. В результате этого излучения радиоактивный атом превращается или распадается на атом другого элемента, который может быть или не быть радиоактивным.
Рем: Мера дозы облучения, связанная с биологическим эффектом.
Рентген: Единица облучения рентгеновскими или гамма-лучами (см. виды радиационного облучения).
Закрытый источник: Радиоактивный источник, запечатанный в контейнер, имеющий достаточную механическую прочность для предотвращения контакта с дисперсией радиоактивного материала в условиях использования и износа, для которых он был разработан.
Зиверт: Единица эквивалентной дозы в системе СИ; 1 Зв = 100 бэр.
Рентген: Проникающее электромагнитное излучение, длина волны которого короче, чем у видимого света.

5.3: Типы излучения — Химия LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 204192

Элизабет Гордон
Университет Фурмана

Цели обучения

Выражают изменения атомного номера и массового числа радиоактивных ядер при испускании частицы или луча.
Напишите и уравновесьте ядерные реакции, если задан формат массы символа.
Оцените серию распада радиоактивных элементов.

Многие ядра радиоактивны; то есть они разлагаются, испуская частицы или лучи, и при этом становятся другим ядром. В наших исследованиях до этого момента атомы одного элемента не могли превращаться в разные элементы. Это потому, что во всех других типах изменений, о которых мы говорили, менялись только электроны. При этих изменениях изменяется ядро, содержащее протоны, определяющие, каким элементом является атом. Все ядра с 84 и более протонами радиоактивны, а элементы с менее чем 84 протонами имеют как стабильные, так и нестабильные изотопы. Все эти элементы могут проходить ядерные изменения и превращаться в разные элементы.

При естественном радиоактивном распаде происходят три обычных выброса. Когда эти выбросы впервые наблюдались, ученые не смогли идентифицировать их как какие-то уже известные частицы и поэтому назвали их

альфа-частицы (\(\альфа\)),
бета-частиц, \(\left( \beta \right)\) и
гамма-лучи \(\слева( \гамма \справа)\)

с использованием первых трех букв греческого алфавита. Некоторое время спустя альфа-частицы были идентифицированы как ядра гелия-4, бета-частицы были идентифицированы как электроны, а гамма-лучи — как форма электромагнитного излучения, подобного рентгеновским, за исключением гораздо более высокой энергии и еще более опасного для живых систем.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Хотя в ядерных реакциях встречается много видов, в этой таблице приведены названия, символы, представления и описания наиболее распространенных из них. Пожалуйста, запомните эту таблицу вместе с форматами A/Z для трех изотопов водорода {H-2 = дейтерий (d) и H-3 = тритий (t)}

Альфа-распад

Процесс ядерного распада, который испускает альфа-частицы, называется альфа-распадом. Примером ядра, которое подвергается альфа-распаду, является уран-238. Альфа-распад \(\ce{U}\)-238 равен 94Не}\). Откуда у альфа-частицы этот символ? Нижнее число в ядерном символе — это количество протонов. Это означает, что альфа-частица имеет в себе два протона, потерянных атомом урана. Два протона также имеют заряд \(+2\). Верхнее число 4 — это массовое число или общее количество протонов и нейтронов в частице. Поскольку в ней 2 протона, а всего 4 протона и нейтрона, альфа-частицы также должны иметь два нейтрона. Альфа-частицы всегда имеют один и тот же состав: два протона и два нейтрона. 9{226}Ra} \label{alpha2}\]

Альфа-распад происходит с радиоактивными изотопами радия, радона, урана и тория.

Бета-распад

Другим распространенным процессом распада является испускание бета-частиц или бета-распад. Бета-частица — это просто электрон высокой энергии, испускаемый ядром. Вам может показаться, что у нас тут логически сложная ситуация. Ядра не содержат электронов, но при бета-распаде из ядра вылетает электрон. В то же время, когда электрон вылетает из ядра, нейтрон превращается в протон. Заманчиво представить себе это как нейтрон, разбивающийся на две части, причем эти части являются протоном и электроном. Это было бы удобно для простоты, но, к сожалению, этого не происходит; подробнее об этом в конце этого раздела. Однако для удобства мы будем рассматривать бета-распад как расщепление нейтрона на протон и электрон. Протон остается в ядре, увеличивая атомный номер атома на единицу. Электрон выбрасывается из ядра и является частицей излучения, называемой бета.

Чтобы вставить электрон в ядерное уравнение и правильно сложить числа, электрону нужно было присвоить атомный номер и массовое число. Массовое число, присвоенное электрону, равно нулю (0), что разумно, поскольку массовое число представляет собой число протонов плюс нейтроны, а электрон не содержит ни протонов, ни нейтронов. Атомный номер, присвоенный электрону, отрицательный (-1), потому что это позволяет ядерному уравнению, содержащему электрон, сбалансировать атомные номера. Следовательно, ядерный символ, представляющий электрон (бета-частицу), равен 9.{18} \: \text{кДж/моль}\). Это означает, что ядерные изменения требуют почти в миллионов раз больше энергии на атом, чем химические изменения!

Обычные гамма-излучатели включают I-131, Cs-137, Co-60 и Tc-99.

Практически все ядерные реакции в этой главе также испускают гамма-лучи, но для простоты гамма-лучи обычно не показаны.

Основные характеристики каждой реакции показаны на рисунке \(\PageIndex{2}\). {238}U}\) (уравнение \(\ref{alpha1}\)) сохраняются как атомные, так и массовые числа: 94Не}\).

Обратите внимание, что как массовые числа, так и атомные номера правильно складываются для бета-распада тория-234 (уравнение \(\ref{beta2}\)):

массовое число: \(234 = 0 + 234\ )
атомный номер: \(90 = -1 + 91\)

Массовые числа исходного ядра и нового ядра одинаковы, потому что нейтрон был потерян, но появился протон, поэтому сумма протонов и нейтронов остается неизменной. Атомный номер в процессе был увеличен на единицу, так как новое ядро имеет на один протон больше, чем исходное ядро. В этом бета-распаде ядро тория-234 имеет на один протон больше, чем исходное ядро. В этом бета-распаде ядро тория-234 превратилось в ядро протактиния-234. Протактиний-234 также является бета-излучателем и производит уран-234. 9{234}Th}\]

Серия распада

Распад радиоактивного ядра – это шаг к тому, чтобы стать стабильным. Часто радиоактивное ядро не может достичь стабильного состояния в результате одного распада. В таких случаях произойдет серия распадов, пока не сформируется стабильное ядро. Примером этого является распад \(\ce{U}\)-238. Серия распадов \(\ce{U}\)-238 начинается с \(\ce{U}\)-238 и проходит через четырнадцать отдельных распадов, чтобы наконец достичь стабильного ядра, \(\ce{Pb}\)- 206 (рис. 17.3.3). Существуют аналогичные ряды распада для \(\ce{U}\)-235 и \(\ce{Th}\)-232. Серия \(\ce{U}\)-235 заканчивается на \(\ce{Pb}\)-207, а серия \(\ce{Th}\)-232 заканчивается на \(\ce{Pb}\ )-208.

Рисунок 17.3.3: Цепочка распада урана-238. Изображение использовано с разрешения (CC-BY-3.0 Tosaka)

Несколько радиоактивных ядер, встречающихся в природе, присутствуют там, потому что они образуются в одной из серий радиоактивного распада. Например, во время ее образования на Земле мог быть радон, но этот первоначальный радон к этому времени уже полностью распался. Радон, который присутствует сейчас, присутствует, потому что он образовался в результате распада (в основном U-238).

Нужно больше практики?

Перейдите к разделу 5.