 |
Последствия ионизирующего излучения для здоровья
|
|
|
|
Радиационное повреждение тканей и/или органов зависит от полученной дозы облучения или поглощенной дозы, которая выражается в грэях (Гр). Эффективная доза используется для измерения ионизирующего излучения с точки зрения его потенциала причинить вред. Зиверт (Зв) – единица эффективной дозы, в которой учитывается вид излучения и чувствительность ткани и органов.
Если доза является низкой и/или воздействует длительный период времени (низкая мощность дозы), обусловленный этим риск существенно снижается, поскольку в этом случае увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей. Тем не менее риск долгосрочных последствий, таких как рак, который может проявиться через годы и даже десятилетия, существует. Воздействия этого типа проявляются не всегда, однако их вероятность пропорциональна дозе облучения. Этот риск выше в случае детей и подростков, так как они намного более чувствительны к воздействию радиации, чем взрослые.
3.Ионизирующее излучение (различные виды частиц и физических полей, которые способны создавать электрически заряженные частицы - ионы) – это величайшее открытие французского физика Антуана Анри Беккереля, ставшее поводом для продолжающейся по сей день полемики относительно ее вреда и пользы. Однако, как известно, даже самый безобидный предмет при определенных обстоятельствах может принести вред. Аналогичная ситуация и с ионизирующим излучением. В небольших дозах и правильном применении оно безопасно. В противном случае, степень наносимого урона зависит от вида излучения и пропорциональна дозе, мощности дозы и времени воздействия.
Существуют следующие виды ионизирующего излучения:
|
|
|
- альфа-излучение;
- бета-излучение;
- гамма-излучение, рентгеновское излучение;
- нейтронное излучение.
Каждый вид ионизирующего излучения имеет индивидуальную проникающую способность и другие характеристики, влияющие на уровень воздействия и, следовательно, требующие разных мер по обеспечению безопасности и сохранению здоровья.
Альфа-излучение отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью. Представляет собой поток ядер гелия. Заряд альфа-частиц равен +2е, а масса совпадает с массой ядра изотопа гелия.
При альфа-распаде из радиоактивного ядра испускается альфа-частица (дважды магическое ядро атома гелия). Таким образом, дочернее ядро имеет на 2 протона и 2 нейтрона меньше, чем материнское, альфа-распаду подвергаются главным образом тяжелые ядра. Альфа-распад возможен потому, что масса, а следовательно и энергия альфа-радиоактивного ядра больше суммы масс альфа-частицы и дочернего ядра, образующегося в результате альфа-распада. Избыток энергии материнского ядра освобождается в форме кинетической энергии альфа-частицы и дочернего ядра.
Современная теория ядерных взаимодействий утверждает, что альфа-частицы образуются в результате встречи 2-х протонов и 2-х нейтронов, движущихся внутри ядра.
Для альфа-распада выполняется следующая закономерность: с уменьшением периода полураспада радиоактивного элемента увеличивается пробег и энергия испускаемых им альфа-частиц.
Бета-излучение представляет собою поток бета-частиц, выступающих электронами (иногда позитроны). В основном речь идет о бета-распаде (радиоактивный распад, вырабатывающий электроны или позитроны).
В 1896 году Антуан Анри Беккерель открыл радиоактивность. Через несколько лет ученые выявили ее гетерогенную природу и три (на тот момент) компонента: альфа, бета и гамма. В 1900-м году Беккерель продемонстрировал, что бета-излучение состоит из частиц, которые по характеристикам заряда и массы соответствуют электронам. В 1934 году выяснилось, что некоторые бета-лучи состоят из позитронов, а не электронов (их нашли лишь в 1932 году).
|
|
|
Несколько фактов о бета-излучении:
· расположены между альфа и гамма с позиции проникающей способности. Обычно это метр в воздухе.
· возникает из-за того, что финальное состояние ядра (затухает) обладает более низкой энергией, чем изначальное.
· в отличие от альфа и гамма, включает исключительно слабое взаимодействие.
· чтобы разобраться в бета-распаде, нужно изучить нейтрино, найденное Паули в 1931 году. Появилось в модели Ферми в 1934 году.
· мы можем наблюдать характеристики бета-излучения, потому что ключевые постоянные в слабом контакте имеют значения (пока нет ни одной теории в физике, которая могла бы их назвать). Если эти значения хотя бы немного отличались в ранней Вселенной, но нас могло бы и не быть.
Гамма- излучение (γ -излучение) - коротковолновое электромагнитное излучение. На шкале
электромагнитных волн оно граничит с жестким рентгеновским излучением, занимая область более
высоких частиц. Возникает при распаде радиоактивных ядер и элементарных частиц, взаимодействии
быстрых заряженных частиц с веществом, аннигиляции электронно-позитронных пар и др. γ-излучение
обладает чрезвычайно малой длинной волны (λ<10
-8
см) и вследствие этого ярко выраженными
корпускулярными свойствами, т.е. ведет себя подобно потоку частиц – гамма квантов, или фотонов, с
энергией hν (ν – частота излучения, h – Планка постоянная). Диапазон частот, 3*10
19
– 3*10
21
Гц,
диапазон длин волн, 10
-11
– 10
-13
м, основной диапазон энергий для природных нуклидов 0,1 – 2 МэВ.
Гамма-излучение, сопровождающее распад радиоактивных ядер, испускается при переходах ядра
из более возбужденного энергетического состояния в менее возбужденное или в основное. Энергия γ –
кванта равна разности энергий ∆ε состояний, между которыми происходит переход. Испускание ядром
γ-кванта не влечет за собой изменения атомного номера или массового числа, в отличие от других видов
радиоактивных превращений. Ширина линий γ-излучений чрезвычайно мала (~10
|
|
|
-2
эв). Поскольку
расстояние между уровнями во много раз больше ширины линий, спектр γ-излучения является
линейчатым, т.е. состоит из ряда дискретных линий. Изучение спектров γ-излучения позволяет
установить энергии возбужденных состояний ядер. γ-кванты с большими энергиями испускаются при
распадах некоторых элементарных частиц. Так, при распаде покоящегося π
0
- мезона возникает γ-
излучение с энергией ~70 Мэв. γ-излучение от распада элементарных частиц также образует
линейчатый спектр. Однако испытывающие распад элементарные частицы часто движутся со
скоростями, сравнимыми со скоростью света. Вследствие этого возникает доплеровское уширение
линии и спектр гамма-излучения оказывается размытым в широком интервале энергий.
Гамма-излучение, образующееся при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество,
вызывается их торможением к кулоновском поле атомных ядер вещества. Тормозное γ –излучение,
также как и тормозное рентгеновское излучение, характеризуется сплошным спектром, верхняя граница
которого совпадает с энергией заряженной частицы, например электрона. В ускорителях заряженных
частиц получают тормозное гамма- излучение с максимальной энергией до нескольких десятков Гэв.
В межзвёздном пространстве гамма-излучение может возникать в результате соударений квантов
более мягкого длинноволнового, электромагнитного излучения, например света, с электронами,
ускоренными магнитными полями космических объектов. При этом быстрый электрон передает свою
энергию электромагнитному излучению и видимый свет превращается в более жесткое гамма-
излучение.
Аналогичное явление может иметь место в земных условиях при столкновении электронов
большой энергии, получаемых на ускорителях, с фотонами видимого света в интенсивных пучках света,
создаваемых лазерами. Электрон передает энергию световому фотону, который превращается в γ-квант.
Таким образом, можно на практике превращать отдельные фотоны света в кванты гамма-излучения
высокой энергии.
Гамма – лучи - излучение подобное рентгеновскому, но имеющее более короткую длину волны.
Благодаря малой длине волны гамма - лучи обладают очень высокой проникающей способностью. Они
распространяются в воздухе приблизительно на 2,5 км, и являются основной причиной лучевой болезни
при и
|
|
|
