Что такое радиоактивное излучение

Радиоактивное излучение (или радиация) — это выброс заряженных элементов атома. Для современного человека важно иметь информацию о ее видах, вреде, способах определения и контроля.

Радиоактивное излучение (или ионизирующее) – это энергия, которая высвобождается атомами в форме частиц или волн электромагнитной природы.

Виды радиации

При радиоактивном распаде элемента происходит выход простейших частиц, составляющих ядро. Вид радиации обусловлен тем, какая корпускула излучается. Разные излучающие элементы создают радиацию с неодинаковой проникающей способностью и воздействием на организм человека.

Виды радиации:

1. Альфа. Излучение ядер атомов гелия.
2. Нейтронное. Техногенное, возникает при распаде урана, плутония и других трансурановых элементов.
3. Бета. Излучение позитронов и электронов. Появляется в результате превращения одного элемента в другой.
4. Гамма. Жесткое электромагнитное излучение, не обладающее зарядом.
5. Рентгеновское. Схоже с гамма-излучением, но более слабое.

Для защиты от альфа, бета и нейтронного излучения нужны разные технические средства. Все виды радиации негативно воздействуют на живое тело. Некоторые элементы могут накапливаться в организме как при внешнем облучении, так и при проникновении внутрь через желудочно-кишечный тракт и органы дыхания.

Разновидности радиоактивных излучений.

Какой вид излучения более опасен для человека

Опасность излучения определяется не проникающей способностью, а поглощенной дозой. Наибольшие повреждения наносит альфа-излучение, 1 грэй которого намного опаснее, чем 1 грэй бета- или гамма-излучения.

Альфа-частицы проникают в организм такими путями:

• через органы дыхания;
• через повреждения кожного покрова (раны, ожоги);
• с едой.

Альфа-заряд разносится по всему организму кровью, создавая при продвижении на 1 микрон тысячи пар ионов, которые накапливаются в тканях лимфатических узлов, почек, печени, вызывая их мутацию и сжигая организм изнутри.

Альфа излучение — это поток частиц из них.

Это приводит к тяжелой форме лучевой болезни. Наибольший вред наносят положительно заряженные частицы плутония-239 и другие продукты его деления.

Расстояние, которое проходят в воздухе альфа-корпускулы до поглощения, составляет 25 мм, в биологической среде — 31 мкм. Через неповрежденную кожу они проникать внутрь не могут.

Чем отличается радиация от радиоактивности

Радиация и радиоактивность — это разные понятия.

Их отличия в следующем:

• радиация существует в пространстве до того момента, пока не будет поглощена каким-либо телом;
• радиоактивность — это способность веществ излучать радиацию.

Существуют такие виды радиоактивности:

• естественная, представляет собой распад ядер элементов, вошедших в состав Земли при ее образовании;
• техногенная, возникает вследствие осознанной хозяйственной деятельности человека;
• наведенная, когда источником радиации является сильно облученный организм или предмет.

Основные источники радиации

Основные источники естественной радиации — Солнце, газ радон и продукты его распада.

Он содержится:

• в почве, горных породах;
• в граните, пемзе;
• в изделиях из глиноземного сырья и фосфогипса;
• в строительных материалах;
• в воде из глубинных скважин;
• в продуктах сжигания природного газа.

Газ не имеет цвета, запаха и вкуса, проникает в помещения из почвы через щели, с природным газом и водой из водопровода. Он тяжелее воздуха в 7,5 раз, больше скапливается в подвалах, на нижних этажах и в непроветриваемых комнатах.

При длительном воздействии газа у человека возрастает риск появления рака легких.

Основные искусственные источники радиации:

• ядерные реакторы (ЯР) разного типа на АЭС и кораблях;
• производства, добывающие и изготавливающие топливные сборки для ЯР;
• предприятия по переработке и хранению радиоактивных отходов (могильники);
• ядерное оружие и полигоны для его испытания;
• оборудование, использующее радиационные лучи, предназначенное, например, для медицины, геологии, промышленности.

Среди домашних вещей источником радиации могут оказаться оставленные на память предметы:

• старые часы (водолазные и наручные), измерительные приборы, в т. ч. авиационные, стрелки и шкалы которых светятся в темноте (чаще всего в состав светомассы включен радий-226);
• вещи, вывезенные из зараженных зон, например, из Чернобыля или Припяти.

К искусственным источникам облучения относится вся деятельность человека, которая приводит к загрязнению окружающей среды.

Радиоактивные элементы характеризуются видом излучения и периодом полураспада.

Норма радиоактивного излучения

Нормой считается допустимый предел радиоактивного излучения, за которым в организме человека происходят изменения:

• естественный фон — 10-20 мкр/ч (по рекомендации ВОЗ и МК по радиационной защите);
• безопасный уровень — до 60 мкр/ч;
• разовое облучение населения — 10 бэр, для персонала АЭС — 25 бэр.

Существуют нормы содержания радиоактивных веществ:

• в воздухе, воде и продуктах питания;
• в помещениях (контролируется содержание в воздухе радона и торона);
• в компьютерной технике — экспозиционная доза рентгеновского излучения на расстоянии 5 см от любой точки монитора не должна превышать 100 мкР/час;
• при медицинском обследовании — используются минимальные облучения, необходимые для получения достоверной информации;
• в стройматериалах нормируется торий, уран, калий-40, в зависимости от назначения и класса объекта допускается разная удельная активность.

Нормы радиационной безопасности предусмотрены нормативно-техническими документами, санитарными и гигиеническими правилами.

Допустимыми считаются такие дозы:

• на территории АЭС — 0,0005 Зв;
• на урановых шахтах — 0,1 Зв;
• при работе с радиоактивными материалами — 0,2 Зв;
• при проведении обследования желудка рентген-аппаратом — 0,3 Зв.

Вне производства работники предприятий, связанных с радиацией, приравниваются к населению.

Способы измерения

Для измерения уровня радиации применяют такие приборы:

• счетчик Гейгера;
• на основе сцинтилляционных кристаллов, которые светятся при приближении к источнику излучения;
• пропорциональные счетчики;
• ионизационные камеры и камеры деления (относятся к газонапорным датчикам).

Измерение уровня радиации с помощью счетчика Гейгера.

Счетчики Гейгера считаются самыми простыми и распространенными для обнаружения и оценки бета- и гамма-излучений. Альфа-частицы не могут проникнуть в чувствительный объем аппарата. На принципе действия счетчика Гейгера создано множество дозиметров.

Приборы (например, серии DO-RA), функционирующие на базе любых портативных электронных устройств и на всех основных мобильных операционных системах, имеют возможность контролировать наличие радиоактивного загрязнения в воздухе, на различных объектах, в продуктах питания и жидкостях.

Как влияет на человека

Выделяют 4 фазы реакции биологического организма на радиоактивное воздействие:

1. Физическая. Энергия радиоактивных волн и частиц передается тканям и клеткам.
2. Химико-физическая. Появляются химически высокоактивные радикалы, которые при реакции с различными соединениями организма образуют вторичные радикалы с более длительным периодом жизни.
3. Химическая. Образовавшиеся радикалы взаимодействуют с органическими молекулами клеток, изменяя их структуру и биологические свойства.
4. Медленная фаза. Повреждения нарушают деятельность клеток и всего организма.

Мутация после радиации.

Первые 3 фазы длятся не более 1 микросекунды, они определяют дальнейшее развитие поражения.

Четвертая может длиться годы или в течение всей жизни — это зависит от таких факторов:

• вида излучения;
• полученной дозы;
• длительности воздействия;
• возраста и состояния здоровья.

Клетки организма могут погибнуть или стать функционально неполноценными, наиболее уязвимы их ядра.

В зависимости от указанных факторов поражение может проявляться:

• соматически — лучевой болезнью, онкологическими заболеваниями разных органов;
• генетически — мутациями и другими дефектами генного аппарата у последующих поколений.

Ученые установили, как разные дозы поглощенного излучения влияют на организм человека:

• 0,5 Зв — вызывает онкологические заболевания;
• 1 Зв — приводит к лучевой болезни;
• 4-5 Зв — повреждает костный мозг и нарушает кровообращение, в 50% случаев через 2 месяца наступает смерть;
• 10-50 Зв — приводит к сильному внутреннему кровотечению и гибели в течение нескольких недель;
• 100 Зв — мгновенная смерть или в течение 1-40 часов.

Наиболее чувствительны к радиации такие клетки:

• половые;
• ЖКТ;
• кроветворной системы.

Первые признаки облучения могут проявиться в период от 1 часа до 60 дней, это:

• покраснение и шелушение кожи;
• повышение температуры;
• тошнота и рвота;
• нарушение стула.

Применение ионизирующих лучей.

Отдаленные проявления радиоактивного поражения выявляются через несколько месяцев или лет, это:

• снижение иммунитета;
• изменение состава крови;
• злокачественные новообразования;
• устойчивые поражения кожи;
• помутнение хрусталика;
• частые инфекционные заболевания.

Организм человека не может самостоятельно нейтрализовать или переработать большинство изотопов, попавших внутрь.

Область применения ионизирующих излучений

Современные закрытые источники ионизирующих излучений применяются в таких отраслях промышленности:

• пищевой;
• легкой;
• химический;
• металлургической;
• строительной.

Радионуклиды и ионизирующие излучения используются в животноводстве, сельском хозяйстве и ветеринарии:

• для исследования биохимии животных и растений;
• для выведения новых сортов и пород;
• для увеличения сроков хранения пищевых продуктов, фуража, шерсти и пушнины;
• для стерилизации животноводческих стоков;
• для борьбы с вредными насекомыми.

В медицине и биологии широко применяют ускорители, закрытые гамма- и бета-источники и рентгеновские аппараты. Нейтроны и другие плотноионизирующие частицы действуют эффективно на гипоксические клетки, радикально уничтожая злокачественные новообразования.

На основе ионизирующего излучения созданы радиофармацевтические препараты, необходимые при обследовании, приборы для анализа состава соединений и стерилизации.

Нейтронные и гамма-излучатели необходимы для геологических и научных исследований. В основном в оборудовании используются искусственные радиоактивные элементы в порошкообразном или твердом состоянии, помещенные в герметичные стальные ампулы.

Все мероприятия, связанные с получением и применением закрытых источников радиации, строго контролируются.