Статьи
Что такое радиация?
Задача (для разогрева):
Расскажу я вам, дружочки,
Как выращивать грибочки:
Нужно в поле утром рано
Сдвинуть два куска урана…
Вопрос: Какова должна быть общая масса кусков урана, чтобы произошел ядерный взрыв?
Радиация, что это ?
Радиация (в переводе с английского “radiation”) – это излучение, которое применяется не только в отношении радиоактивности, но и для ряда других физических явлений, например: солнечная радиация, тепловая радиация и др. Таким образом, в отношении радиоактивности необходимо использовать принятое МКРЗ (Международной комиссией по радиационной защите) и правилами радиационной безопасности словосочетание “ионизирующее излучение”.
Ионизирующее излучение, что это?
Ионизирующее излучение – излучение (электромагнитное, корпускулярное), которое вызывает ионизацию (образование ионов обоих знаков) вещества (среды). Вероятность и количество образованных пар ионов зависит от энергии ионизирующего излучения.
Радиоактивность, что это?
Радиоактивность – излучение возбужденных ядер или самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием частиц или γ-кванта(ов). Трансформация обычных нейтральных атомов в возбужденное состояние происходит под воздействием внешней энергии различного рода. Далее возбужденное ядро стремится снять избыточную энергию путем излучения (вылет альфа-частицы, электронов, протонов, гамма-квантов (фотонов), нейтронов), до достижения стабильного состояния.
Многие тяжелые ядра (трансурановый ряд в таблице Менделеева – торий, уран, нептуний, плутоний и др.) изначально находятся в нестабильном состоянии. Они способны спонтанно распадаться. Этот процесс также сопровождается излучением. Такие ядра называются естественными радионуклидами.
На этой анимации наглядно показано явление радиоактивности.
Камера Вильсона (пластиковый бокс охлажденный до -30 °C) наполнена паром изопропилового спирта. Жюльен Саймон поместил в нее 0,3-cm³ кусок радиоактивного урана (минерала уранинит). Минерал излучает α-частицы и бета-частицы, так как он содержит U-235 и U-238. На пути движения α и бета частиц находятся молекулы изопропилового спирта.
Поскольку частицы заряжены (альфа – положительно, бета – отрицательно), то они могут отрывать электрон от молекулы спирта (альфа частица) или добавить электроны молекулам спирта бета частицы). Это, в свою очередь, дает молекулам заряд, который затем привлекает незаряженные молекулы вокруг них. Когда молекулы собираются в кучу, то получаются заметные белые облака, что прекрасно видно на анимации. Так мы легко можем проследить пути выбрасываемых частиц.
α-частицы создают прямые, густые облака, в то время как бета-частицы создают длинные.
Какие виды ионизирующего излучения существуют ?
Основными видами ионизирующего излучения, с которыми чаще всего приходится сталкиваться, являются:
- альфа-излучение;
- бета-излучение;
- гамма-излучение;
- рентгеновское излучение.
Конечно, имеются и другие виды излучения (нейтронное, позитронное и др.), но с ними мы встречаемся в повседневной жизни заметно реже. Каждый вид излучения обладает своими ядерно-физическими характеристиками и как следствие – различным биологическим воздействии на организм человека. Радиоактивный распад может сопровождаться одним из видов излучения или сразу несколькими.
Источники радиоактивности бывают природными или искусственными. Природные источники ионизирующего излучения – это радиоактивные элементы, находящиеся в земной коре и образующие природный радиационный фон вместе с космическим излучением.
Искусственные источники радиоактивности, как правило, образуются в ядерных реакторах или ускорителях на основе ядерных реакций. Источниками искусственных ионизирующих излучений могут быть и разнообразные электровакуумные физические приборы, ускорители заряженных частиц и др. Например: кинескоп телевизора, рентгеновская трубка, кенотрон и др.
Альфа-излучение (α -излучение) – корпускулярное ионизирующее излучение, состоящее из альфа-частиц (ядер гелия). Образуются при радиоактивном распаде и ядерных превращениях. Ядра гелия обладают достаточно большими массой и энергией до 10 МэВ (Мегаэлектрон-Вольт). 1 эВ = 1,6∙10-19 Дж. Имея несущественный пробег в воздухе (до 50 см) представляют высокую опасность для биологических тканей при попадании на кожу, слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, при попадании внутрь организма в виде пыли или газа (радон-220 и 222). Токсичность альфа-излучения, обуславливается колоссально высокой плотностью ионизации из-за высокой энергии и массы.
Бета-излучение (β -излучение) – корпускулярное электронное или позитронное ионизирующее излучение соответствующего знака с непрерывным энергетическим спектром. Характеризуется максимальной энергией спектра Еβmax, или средней энергией спектра. Пробег электронов (бета-частиц) в воздухе достигает нескольких метров (в зависимости от энергии), в биологических тканях пробег бета-частицы составляет несколько сантиметров. Бета-излучение, как и альфа-излучение, представляет опасность при контактном облучении (поверхностном загрязнении), например, при попадании внутрь организма, на слизистые оболочки и кожные покровы.
Гамма-излучение (γ –излучение или гамма кванты) – коротковолновое электромагнитное (фотонное) излучение с длиной волны < 0,1 нм, которое появляется при распаде радиоактивных ядер, переходах ядер из метастабильного (возбужденного) состояния в основное, при взаимодействии заряженных частиц с веществом (см. Тормозное излучение), при аннигиляции электронно-позитронных пар и т.п. У квантов отсутствует электрический заряд. Высокая проникающая способность гамма-излучения объясняется отсутствием электрического заряда и возможной большой энергией. Диапазон энергий гамма-квантов достаточно широк – от долей единиц эВ до 15 МэВ. Для защиты от гамма-излучения применяются вещества с большим массовым числом (свинец, вольфрам и др.).
Рентгеновское излучение – по своим физическим свойствам подобно гамма-излучению, но имеющее ряд особенностей. Оно появляется в рентгеновской трубке вследствие резкой остановки электронов на керамической мишени-аноде (то место, куда ударяются электроны, изготавливают, как правило, из меди или молибдена) после ускорения в трубке (непрерывный спектр – тормозное излучение) и при выбивании электронов из внутренних электронных оболочек атома мишени (линейчатый спектр). Энергия рентгеновского излучения небольшая – от долей единиц эВ до 250 кэВ. Рентгеновское излучение можно получить, используя ускорители заряженных частиц, – синхротронное излучение с непрерывным спектром, имеющим верхнюю границу.
Прохождение радиации и ионизирующих излучений через препятствия
Чувствительность человеческого организма к воздействию радиации и ионизирующих излучений на него
Изотопы, что это ?
Изотопы – это разнообразие атомов одного и того же химического элемента, располагающие разными массовыми числами, но включающие одинаковый электрический заряд атомных ядер и, следовательно, занимающие в периодической системе элементов Д.И. Менделеева единое место. Например: 13155Cs, 134m55Cs, 13455Cs, 13555Cs, 13655Cs, 13755Cs. Т.е. заряд в большей степени определяет химические свойства элемента.
Существуют изотопы устойчивые (стабильные) и неустойчивые (радиоактивные изотопы) – спонтанно распадающиеся. Известно около 250 стабильных и около 50 естественных радиоактивных изотопов. Примером устойчивого изотопа может служить 206Pb, являющийся конечным продуктом распада естественного радионуклида 238U, который в свою очередь появился на нашей Земле в начале образования мантии и не связан с техногенным загрязнением.
Что такое радионуклиды ?
Радионуклиды – ядра, подверженные спонтанному радиоактивному распаду.
ТОП ПРОДАЖ СПЕКТРОМЕТРОВ
Что такое период полураспада ?
Период полураспада – период времени, в течение которого число ядер данного радионуклида в результате радиоактивного распада снижается в два раза. Эта величина используется в законе радиоактивного распада.
Что такое источник излучения ?
Источник ионизирующего излучения (ИИИ) – объект, который включает в себя радиоактивное вещество или техническое устройство, которое создает или в определенных случаях способно создавать ионизирующее излучение. Различают закрытые и открытые источники излучения.
В каких единицах измеряется радиоактивность ?
Активность радионуклида в соответствии с системой измерений СИ измеряется в Беккерелях (Бк) – по имени французского физика, открывшего радиоактивность в 1896г.), Анри Беккереля. Один Бк равен 1 ядерному превращению в секунду. Мощность радиоактивного источника измеряется соответственно в Бк/с. Отношение активности радионуклида в образце к массе образца называется удельная активность радионуклида и измеряется в Бк/кг (л).
В каких единицах измеряется ионизирующее излучение (рентгеновское и гамма) ?
Что же мы видим на дисплее современных дозиметров, измеряющих ИИ? МКРЗ предложила для оценки облучения человека измерять дозу на глубине d, равной 10 мм. Измеряемая величина дозы на этой глубине получила название амбиентный эквивалент дозы, измеряемая в зивертах (Зв). Фактически это расчетная величина, где поглощенная доза умножена на взвешивающий коэффициент для данного вида излучения и коэффициент, характеризующий чувствительность различных органов и тканей к конкретному виду излучения.
Эквивалентная доза (или часто употребляемое понятие «доза») – равна произведению поглощенной дозы на коэффициент качества воздействия ионизирующего излучения (например: коэффициент качества воздействия гамма-излучения составляет 1, а альфа-излучения – 20).
Единица измерения эквивалентной дозы – бэр (биологический эквивалент рентгена) и его дольные единицы: миллибэр (мбэр) микробэр ( мкбэр) и т.д., 1 бэр = 0,01 Дж/кг. Единица измерения эквивалентной дозы в системе СИ – зиверт, Зв,
1 Зв = 1 Дж/кг = 100 бэр.1 мбэр = 1*10-3 бэр; 1 мкбэр = 1*10-6 бэр;
Поглощенная доза – количество энергии ионизирующего излучения, которое поглощено в элементарном объеме, отнесенной к массе вещества в этом объеме.
Единица поглощенной дозы – рад, 1 рад = 0,01 Дж/кг. Единица поглощенной дозы в системе СИ – грей, Гр, 1 Гр=100 рад=1 Дж/кг
Мощность эквивалентной дозы (или мощность дозы) – это отношение эквивалентной дозы на промежуток времени ее измерения (экспозиции), единица измерения бэр/час, Зв/час, мкЗв/с и т.д.
В каких единицах измеряется альфа- и бета-излучение ?
Количество альфа- и бета-излучения определяется как плотности потока частиц с единицы площади, в единицу времени – a-частиц*мин/см2, β-частиц*мин/см2.
Средства измерения радиации и радиоактивности
Для измерения уровней радиации и содержания радионуклидов в разных объектах применяются специальные средства измерения:
- для измерения мощности экспозиционной дозы гамма излучения, рентгеновского излучения, плотности потока альфа и бета-излучения, нейтронов, применяются дозиметры и поисковые дозиметры-радиометры разных типов;
- для определения вида радионуклида и его содержания в объектах окружающей среды применяются спектрометры ИИ, которые состоят из детектора излучения, анализатора и персонального компьютера с соответствующей программой для обработки спектра излучения.
В настоящее время присутствует большое количество дозиметров различного типа для решения различных задач радиационного контроля и имеющие широкие возможности.
Вот для примера дозиметры, которые чаще всего используются в профессиональной деятельности:
1. Дозиметр-радиометр МКС-АТ1117М (поисковый дозиметр-радиометр) – профессиональный радиометр используется для поиска и выявления источников фотонного излучения. Имеет цифровой индикатор, возможность установки порога срабатывания звукового сигнализатора, что очень облегчает работу при обследовании территорий, проверки металлолома и др. Блок детектирования выносной. В качестве детектора применяется сцинтилляционный кристалл NaI.
Дозиметр МКС-АТ1117М является универсальным решением различных задач, комплектуется десятком различных блоков детектирования с разными техническими характеристиками. Измерительные блоки позволяют измерять альфа, бета, гамма, рентгеновское и нейтронное излучения.
Информация о блоках детектирования и их применению
| Наименование блока детектирования | Измеряемое излучение | Основная особенность (техническая характеристика) | Область применения |
| Блок детектирования БДПА-01 | БД для альфа излучения | Диапазон измерения3,4·10-3 – 3,4·103 Бк·см-2 | БД для измерения плотности потока альфа-частиц с поверхности |
| Блок детектирования БДПА-01 | БД для бета излучения | Диапазон измерения1 – 5·105 част./(мин·см2) | БД для измерения плотности потока бета-частиц с поверхности |
| Блок детектирования БДПА-01 | БД для гамма излучения | Чувствительность 350 имп·с-1/мкЗв·ч-1Диапазон измерения 0,03 – 300 мкЗв/ч | Оптимальный вариант по цене, качество, технические характеристики. Имеет широкое применение в области измерения гамма-излучения. Хороший поисковый блок детектирования для нахождения источников излучения. |
| Блок детектирования БДПА-01 | БД для гамма излучения | Диапазон измерения 0,05 мкЗв/ч – 10 Зв/ч | Блок детектирования имеющий очень высокий верхний порог измерения гамма-излучения. |
| Блок детектирования БДПА-01 | БД для гамма излучения | Диапазон измерения 1 мЗв/ч – 100 Зв/чЧувствительность 900 имп·с-1/мкЗв·ч-1 | Дорогой блок детектирования, обладающий высоким диапазоном измерения и отличную чувствительность. Используется для нахождения источников излучения с сильным излучением. |
| Блок детектирования БДПА-01 | БД для рентгеновского излучения | Диапазон энергии 5 – 160 кэВ | Блок детектирования для рентгеновского излучения. Широко применяется в медицине и установках работающих с выделением рентгеновского излучения маленькой энергии. |
| Блок детектирования БДПА-01 | БД для нейтронного излучения | Диапазон измерения 0,1-104 нейтр/(с·см2)Чувствительность1,5 (имп·с-1)/(нейтрон·с-1·см-2) | |
| Блок детектирования БДПА-01 | БД для альфа, бета, гамма и рентгеновского излучения | Чувствительность 6,6 имп·с-1/мкЗв·ч-1 | Универсальный блок детектирования, который позволяет измерять альфа, бета, гамма и рентгеновское излучения. Обладает небольшой стоимостью и плохой чувствительностью. Нашел широкое примирение в области аттестация рабочих мест (АРМ), где в основном требуется проводить измерение локального объекта. |
2. Дозиметр-радиометр ДКС-96 – предназначен для измерения гамма и рентгеновского излучения, альфа излучения, бета излучения, нейтронного излучения. Во многом аналогичен дозиметру-радиометру МКС-АТ1117М.
- измерение дозы и мощности амбиентного эквивалента дозы (далее дозы и мощности дозы) Н*(10) и Н*(10) непрерывного и импульсного рентгеновского и гамма-излучений;
- измерение плотности потока альфа- и бета-излучений;
- измерение дозы Н*(10) нейтронного излучения и мощности дозы Н*(10) нейтронного излучения;
- измерение плотности потока гамма-излучения;
- поиск, а так же локализация радиоактивных источников и источников загрязнений;
- измерение плотности потока и мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в жидких средах;
- радиационный анализ местности с учетом географических координат, используя GPS.
3. Дозиметр ДКС-АТ1121 и ДКС-АТ1123 – ппереносной дозиметр для дозиметрии непрерывного, кратковременного, а так же импульсного (только ДКС-АТ1123) рентгеновского и гамма-излучения. Единственное средство измерения на территории РФ, который позволяет проводить замеры кратковременного от 30 мс (ДКС-АТ1121) и импульсного от 10 нс (ДКС-АТ1123) излучения. Позволяет проводить измерение рентгеновского излучения от рентген аппаратов и дефектоскопов.
4. Дозиметр-радиометр МКС-АТ6130 – недорогой, качественный дозиметр для измерения бета и гамма излучений. Подойдет как для профессионального использования, так и для бытового применения. Обладает хорошими техническими характеристиками, небольшими размерами и отличной надежностью. Данный дозиметр подходит для измерения локальных объектов (стройматериалы, пища, деньги…). Хороший выбор за разумные деньги.
5. Индивидуальные дозиметры ДКГ-АТ2503 – надежный прибор по небольшой цене для измерения и регистрации индивидуальной дозы облучения. Основное предназначение дозиметра ДКГ-АТ2503 – определение индивидуального эквивалента дозы Hp(10), вспомогательная – измерение мощности индивидуального эквивалента дозы Hp(10) рентгеновского и гамма-излучения.
6. Спектрометр МКГ-АТ1321 – спектрометрический индивидуальный радиационный детектор МКГ-АТ1321 – портативный прибор обладающий очень небольшими размерами для быстрого нахождения радиоактивных источников, а так же материалов. Обладает функцией определения радионуклидов – промышленных, природных, медицинских.
К данному спектрометру как ни к кому подходит термин “карманный спектрометр”. Но несмотря на размеры – возможности по определению радионуклидов впечатляет!
7. Спектрометры МКС-АТ6101 И МКС-АТ6101В – малогабаритный многозадачный сцинтилляционные гамма-спектрометры, которые могут применяться как для работы как в лабораторных, так и в условиях выезда (полях). Основная функция средств измерений – идентификация радионуклидов (природных, ядерных, медицинских, промышленных) без использования персонального компьютера. Второстепенная функция – поиск и обнаружение радиоактивных источников и возможность измерения мощности дозы.
8. Гамма-бета-спектрометр МКС-АТ1315 – двухканальный сцинтилляционный бета-гамма-спектрометр предназначен для единовременного и раздельного определения:
ТОП ПРОДАЖ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ДОЗИМЕТРОВ
Главные правила исполнения дозиметрических измерений
При проведении дозиметрических измерений нужно соблюдать инструкции, изложенные в технической документации на прибор и использовать утвержденные методики измерения.
При измерении мощности дозы гамма-излучения или эквивалентной дозы гамма-излучения следует руководствоваться следующими правилами:
- при проведении дозиметрических измерений, если подразумевается их частое проведение с целью слежения за радиационной обстановкой, необходимо строго соблюдать геометрию и методику измерения;
- для увеличения надежности дозиметрического контроля нужно проводить несколько измерений (но не менее 3-х), затем рассчитать среднее арифметическое;
- при замерах фона дозиметра на местности выбирают участки, удаленные на 40 м от зданий и сооружений;
- измерения на местности проводят на двух уровнях: на высоте 0.1 (поиск) и 1.0 м (измерение для протокола – при этом следует вращать датчик с целью определения максимального значения на дисплее) от поверхности грунта;
- при измерении в жилых и общественных помещениях, измерения проводятся в на высоте 1.0 м от пола, желательно в пяти точках методом «конверта».
При измерении поверхностной загрязненности радионуклидами нужно использовать выносной датчик, а в случае большого загрязнения расположить датчик (и возможно сам прибор) в полиэтиленовый пакет.
Это лишь небольшой перечень рекомендованных действий. Более подробно изучить вопросы проведения дозиметрических и радиометрических измерений можно на обучающем курсе в нашем Учебном центре.
что вокруг нас радиоактивно ?
Почти все что нас окружает, даже сам человек. Естественная радиоактивность в какой-то мере является натуральной средой обитания человека, если она не превышает естественных уровней. На планете есть участки с повышенным относительно среднего уровня радиационного фона. Однако в большинстве случаев, каких-либо весомых отклонений в состоянии здоровья населения при этом не наблюдается, так как эта территория является их естественной средой обитания. Примером такого участка территории является, например, штат Керала в Индии.
Для истинной оценки, возникающих иногда в печати пугающих цифр, следует отличать :
- естественную, природную радиоактивность;
- техногенную, т.е. изменение радиоактивности среды обитания под влиянием человека (добыча ископаемых, выбросы и сбросы промышленных предприятий, аварийные ситуации и много другое).
Как правило, устранить элементы природной радиоактивности почти невозможно. Как можно избавиться от 40К, 226Ra, 232Th, 238U,которые повсюду распространены в земной коре и находятся практически во всем, что нас окружает, и даже в нас самих?
Из всех природных радионуклидов наибольшую опасность для здоровья человека представляют продукты распада природного урана (U-238) – радий (Ra-226) и радиоактивный газ радон (Ra-222). Главными «поставщиками» радия-226 в окружающую природную среду являются предприятия, занимающиеся добычей и переработкой различных ископаемых материалов: добыча и переработка урановых руд; нефти и газа; угольная промышленность; производство строительных материалов; предприятия энергетической промышленности и др.
Радий-226 хорошо подвержен выщелачиванию из минералов содержащих уран. Этим его свойством объясняется наличие крупных количеств радия в некоторых видах подземных вод (некоторые из них, обогащенные газом радоном применяются в медицинской практике), в шахтных водах. Диапазон содержания радия в подземных водах варьируется от единиц до десятков тысяч Бк/л. Содержание радия в поверхностных природных водах значительно ниже и может составлять от 0.001 до 1-2 Бк/л.
Значительной составляющей природной радиоактивности является продукт распада радия-226 – радон-222.
Радон – инертный, радиоактивный газ, без цвета и запаха с периодом полураспада 3.82 дня. Альфа-излучатель. Он в 7.5 раза тяжелее воздуха, поэтому большей частью концентрируется в погребах, подвалах, цокольных этажах зданий, в шахтных горных выработках, и т.д.
Считается, что до 70% действия радиации на население связано с радоном в жилых зданиях. Главным источником поступления радона в жилые здания являются (по мере возрастания значимости):
- водопроводная вода и бытовой газ;
- строительные материалы (щебень, гранит, мрамор, глина, шлаки, и др.);
- почва под зданиями.
Более подробно о радоне и приборах для его измерения: РАДИОМЕТРЫ РАДОНА И ТОРОНА.
Что такое “черные пески” и какую опасность они представляют ?
«Черные пески» (цвет варьируется от светло-желтого до красно-бурого, коричневого, встречаются разновидности белого, зеленоватого оттенка и черные) представляют собой минерал монацит – безводный фосфат элементов ториевой группы, главным образом церия и лантана (Ce, La)PO4, которые заменяются торием. Монацит насчитывает до 50-60% окисей редкоземельных элементов: окиси иттрия Y2O3 до 5%, окиси тория ThO2 до 5-10%, иногда до 28%. Попадается в пегматитах, иногда в гранитах и гнейсах. При разрушении горных пород содержащих монацит, он собирается в россыпях, которые представляют собой крупные месторождения.
Россыпи монацитовых песков существующие на суше, как правило, не вносят особенного изменения в получившуюся радиационную обстановку. А вот месторождения монацита находящиеся у прибрежной полосы Азовского моря (в пределах Донецкой области), на Урале (Красноуфимск) и др. областях создают ряд проблем, связанных с возможностью облучения.
Например, из-за морского прибоя за осенне-весенний период на побережье, в следствии естественной флотации, набирается существенное количество “черного песка”, характеризующегося высоким содержанием тория-232 (до 15-20 тыс. Бк/кг и более), который создает на локальных участках уровни гамма-излучения порядка 3,0 и более мкЗв/час. Естественно, отдыхать на таких участках небезопасно, поэтому ежегодно проводится сбор этого песка, выставляются предупреждающие знаки, закрываются некоторые участки побережья.
Самая знаменитая фотография с Чернобольской АЭС
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Полезная статья: АЗЫ НАУКИ О РАДИОАКТИВНОСТИ ТОП ПРОДАЖ РАДИОМЕТРОВ РАДОНА
