Лекция 14. «Основы радиационной гигиены»

Все излучения делятся на ионизирующие и неионизирующие. Понятно, что вторые, в отличие от первых при взаимодействии со средой не вызывают ионизации атомов. К числу неионизирующих излучений принадлежит: тепловое/инфракрасное, резонансное (МРТ), ультразвуковые волны. Все ионизирующие излучения делятся на квантовые (состоящие из фотонов) – тормозное, в частности рентгеновское и гамма-излучение и корпускулярные – пучки электронов, протонов, нейтронов, мезонов.

Различают естественные и искусственные источники ионизирующих излучений. Естественные: космическое излучение (протоны, нейтроны, атомные ядра), благодаря наличию атмосферы интенсивность космического излучения на земле мала; излучение радиоактивными элементами, распределенными в земной породе, воде, воздухе, живых организмах. Естественные источники определяют радиоактивность ОС – естественный/природный радиационный фон. Естественные источники дают 125мбэр в год.

Искусственные источники – технические устройства, созданные человеком. В радиологии это рентгеновские трубки, радиоактивные нуклиды, ускорители заряженных частиц. 1934 г. Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность:

₁₃Al²⁷ + ₂Не⁴ = ₁₅Р³⁰ + ₀n¹

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, называющихся нуклонами. Масса покоя свободного нуклона близка к 1 а.е.м. Протон имеет положительный заряд, число их в ядре – Z, равное атомному номеру элемента. А – число нуклонов, определяется массовым числом (это целое число, ближайшее к атомной массе элемента, выраженной в а.е.м.).

N=A-Z _zX^a

Большинство химических элементов имеют изотопы, то есть ядра изотопов имеют один атомный номер, но различаются по атомной массе (содержат одно число протонов и различное число нейтронов (₁Н¹, ₁Н²)).

Нуклоны связаны ядерными силами, сейчас признана мезонная теория ядерных сил – нуклоны взаимодействуют между собой путем обмена элементарными частицами – мезонами.

Свойства ядерных сил:

1) Короткодействующие (R= 10^-13)

2) Сильнодействующие (сильнее всех известных сил)

3) Действуют независимо от электронного заряда частиц (зарядовая независимость)

4) Свойство насыщения (каждый нуклон взаимодействуют с ограниченным числом окружающих его нуклонов).

Наиболее прочны легкие ядра. Чем больше нуклонов в ядре, тем слабее устойчивость ядра, вследствие чего и происходит радиоактивный распад.

Радиоактивность – свойство ядер определенных элементов самопроизвольно превращаться в ядра других элементов, с испусканием определенного вида излучения, называемого радиоактивным.

Радионуклиды – это нуклиды (атомы, содержащие протоны и нейтроны) способные к радиоактивному распаду.

Закон радиоактивного распада: за равные промежутки времени распадается одинаковая доля наличных ядер данного элемента. Исходя из этого, следует, что для каждого радиоактивного изотопа распад в единицу времени величина постоянная.

N = N₀ * e^{-лямбда*t}

N – общее число ядер

N₀ – начальное число ядер

t – время распада

Лямбда – коэффициент распада, постоянная, зависит от природы элемента.

Период полураспада – время, в течение которого распадается половина исходных ядер. В зависимости от периода полураспада все радиоактивные изотопы делятся на короткоживущие – секунды, часы, дни; долгоживущие – от нескольких месяцев до миллиардов лет.

T = 0,693/лямбда

Известны виды ионизирующего излучения: альфа, бета, гамма; спонтанное деление; протонное и двупротонное излучение, рентген-излучение, нейтронное.

Все они обладают следующими свойствами:

1) Фотохимическое действие

2) Ионизация газов и веществ

3) Вызывают свечение ряда твердых тел

4) Сопровождаются выделением энергии

Удельная ионизация – пары ионов, образующихся на одном сантиметре пробега частицы в воздухе.

Спектр радиоактивного излучения – распределение испускаемых частиц по энергиям

Альфа-излучение – положительно заряженные ядра атомов гелия, обладает высокой ионизирующей способностью и низкой проникающей. Проникают на глубину несколько микрон.

₈₈Ra₂₂₆ = ₈₆Rn²²² + ₂Не⁴

Бета-излучение – электроны или позитроны, ионизирующая способность ниже, чем у альфа-излучения, а проникающая выше – до нескольких миллиметров.

Бета-излучение – внутриядерное взаимное превращение нейтронов и протонов. Выделяют следующие виды:

1) Электронный распад

2) Бета^- распад

₁Н³ = ₂Не³ + _-1е⁰ + v (₀n¹ – ₁p¹ + _-1e⁰ + v)

3) Позитронный

₁₅Р³⁰ = ₁₄Si³⁰ + ₊е⁰ + v

4) Электронный захват

₄Ве⁷ + _-1е⁰ = ₃Li⁷ + v

Гамма-излучение – ядро, которое образуется в результате альфа и бета распада находится в возбужденном состоянии и сопровождается гамма-излучением, которое излучается единым переходом или ступенчато. Это электромагнитное излучение, которое возникает при изменении энергетического состояния атомного ядра. Проникающая способность высока.