Источники излучения. Активность источника излучения

Ионизирующим называется излучение, взаимодействие которого с атомами среды приводит к образованию ионов разного знака. Различают непосредственное ионизирующее излучение (состоящее из заряженных частиц с энергией, достаточной для ионизации атомов при столкновении) и косвенное ионизирующее излучение (состоящее из незаряженных частиц и квантов, которые могут создавать непосредственное ионизирующее излучение и (или) вызывать ядерные превращения). Источники ионизирующего излучения – среда, объект или техническое устройство, испускающее или способное в определенных условиях испускать, ионизирующее излучение. Источники ионизирующего излучения формируют радиационный фон в среде, у земной поверхности на открытой местности, вокруг объектов или внутри зданий или сооружений.

Радиационный фон у поверхности Земли складывается из космического излучения, излучения от радионуклидов, содержащихся в земной коре, почве и других объектах внешней среды - естественных радионуклидов (ЕРН), излучения от ЕРН, повышенного в результате добычи и (или) переработки значительных количеств минерального сырья, технологически измененный (как правило, повышенный) фон от ЕРН, излучения от искусственных радионуклидов (ИРН), образовавшихся в результате деятельности человека (ядерные взрывы, сбросы и выбросы предприятиями ядерного топливного цикла и др.).

Фоновое облучение живых организмов космическим излучением, излучением от ЕРН, содержащихся в самом организме и окружающей среде, в большинстве случаев превосходит излучение от других источников. Фоновое излучение сопровождало всю историю возникновения и развития жизни на Земле, являясь важным фактором мутагенеза, существенного для эволюции живых организмов в биосфере.

Техногенное повышение радиационного фона от ЕРН и ИРН может привести к отрицательным и (или) даже губительным последствиям для живых организмов.

Природный или естественный радиационный фон (ПРФ / ЕРФ):

1. первичное космическое излучение

2. вторичное космическое излучение

3. радиоактивные семейства

4. радионуклиды, не входящие в ряды.

5. радионуклиды земной коры, атмосферы, строительных материалов, пищи и воды

6. Выделяют также технологически измененный естественный радиационный фон.

Искусственные:

1. изотопные источники

2. неизотопные источники

3. рентгеновские трубки, ускорители, синхротроны, магнетроны

4. ядерные реакторы

Космическое излучение подразделяют на первичное и вторичное.

Первичное космическое излучение – поток атомных ядер высокой энергии галактического и солнечного (~90%) происхождения, в основном протонов, α - частиц и ядер более тяжелых элементов, падающих на Землю из мирового пространства. Состав ядер первичного космического излучения приведен в следующей таблице для широты 51° с.ш. (для широты 41° с.ш. поток протонов около 610 м-2 с-1).

К радионуклидам природного происхождения (их в атмосфере Земли более 60) относятся космогенные радионуклиды (КРН) и естественные (или первичные) радионуклиды земного происхождения (ЕРН).

Космогенные радионуклиды образуются в атмосфере Земли в результате взаимодействия частиц ядерно-активной компоненты вторичного космического излучения с ядрами атомов атмосферы (преимущественно кислорода, азота и аргона).

Под активностью (А)понимается среднее число атомов радиоактивного вещества распадающихся в единицу времени.

А = dN/dt

(1)

dN – число атомов РВ, распавшееся за интервал времени dt.

Единица активности радионуклида – беккерель (Бк). 1Бк = 1распад/с.

Беккерель равен активности источника в котором за время 1 сек происходит одно спонтанное ядерное превращение. Внесистемная единица активности – кюри (Ки).

Кюри – это активность источника в котором за время 1 сек происходит 37 миллиардов спонтанных ядерных превращений

(1 Ки = 3,7·10¹⁰ Бк) (1 Ки/км² = 37000 Бк/м²).

Удельная активность радионуклида – отношение активности радионуклида в образце к массе образца: А_m = А/m.

Объемная активность радионуклида – отношение активности радионуклида в образце к объему образца: А_V = А/V.

Поверхностная активность радионуклида – отношение активности радионуклида содержащегося на поверхности образца к площади поверхности этого образца: А_S = А/S.

Изменение активности во времени описывается экспоненциальной зависимостью получившей название Закон радиоактивного распада:

Аt = A0×exp(-λ·t)

(2)

A₀ – активность источника в начальный момент времени (t=0).

λ – постоянная распада (отношение доли ядер радионуклида, распадающихся за интервал времени dt, к этому интервалу).

На практике часто вместо экспоненциального закона изменение активности во времени определяется степенной зависимостью предложенной Вигнером и Веем:

(3)

A₀ – активность осколков деления в момент времени t₀;

A_t – активность осколков деления в момент времени t;

n - коэффициент зависящий от изотопного состава источника ионизирующего излучения и от времени прошедшего после аварийного выброса или ядерного взрыва. Для практических расчетов в принимают:

n = 0,4 (для радиационной аварии); n = 1,2 (для ядерного взрыва).