Характеристики (Единицы активности и дозы) ионизирующих излучений

Виды ионизирующих излучений, их физическая природа и особенности распространения

Защита от ионизирующих излучений

К ионизирующим излучениям относятся корпускулярные (альфа, бетта и нейтронные) и электромагнитные (гамма, рентгеновское) излучения.

Альфа излучения - поток ядер (Не) гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях. Их энергия не превышает нескольких МэВ. Чем больше энергия частицы, тем больше полная ионизация вызываемая ею в веществе. Пробег альфа частиц, испускаемых радиоактивными веществами, достигает 8-9 см в воздухе, а в живой ткани - нескольких десятков микрометров (сотые миллиметра). Альфа частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обусловливает их низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию.

Бета-излучение - поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. Максимальный пробег в воздухе - 1800 см, в живых тканях - 2,5 см. Ионизирующая способность бета частиц ниже, а проникающая способность выше, чем альфа частиц.

Нейтроны преобразуют свою энергию в упругих и не упругих взаимодействиях с ядрами атомов; при не упругих взаимодействиях возникает вторичное излучение. При упругих взаимодействиях возможно обычная ионизация вещества.

Гамма излучения - высокочастотное (f=10 ²⁰ -10 ²²), электромагнитное (фотонное) излучение испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. Гамма -излучение обладает проникающей способностью и малым ионизирующим действием. Энергия его находится в пределах 0,01 - 3 МэВ.

Рентгеновское излучение возникает в среде, окружающей источник бета излучения, в рентгеновских трубках, в ускорителях электронов и т. п. и представляет совокупность тормозного и характеристического излучения, энергия фотонов которых составляет не более 1 МэВ. Тормозное (торможение электронов в веществе) излучение - это фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии заряженных частиц. Характеристическое излучение - это фотонное излучение с дискретным спектром испускаемое при изменении энергетического состояния атома. Рентгеновское излучение обладает малой ионизирующей способностью и большой глубиной проникновения.

Активность А радиоактивного вещества - это число спонтанных ядерных превращений dN в этом веществе за малый промежуток времени dt, деленное на этот промежуток:

А = dN/dt;

Единицей измерения активности является беккерель (Бк). 1 Бк = одному ядерному превращению в секунду. Кюри (Ки) - специальная единица активности 1 Ки = 3,7*10 ¹⁰ Бк.

Дозы ионизирующих излучений:

Экспозиционная доза Х - полный заряд dQ ионов одного знака, возникающих в воздухе в данной точке пространства при полном торможении всех вторичных электронов, которые были образованы фотонами в малом объеме воздуха, деленный на массу воздуха dm в этом объеме:

Х = dQ/dm;

Единица измерения экспозиционной дозы - кулон на килограмм (Кл/кг). Рентген - специальная единица экспозиционной дозы. 1 Р = 0,285 мКл/кг.

Величину Х на рабочем месте можно рассчитать по формуле:

X = A*Kg*t/R ²;

где А - активность источника, мКи; Кg - гамма-постоянная изотопа, Р*см ² /(ч*мКи), берется из таблиц; t - время облучения, ч; R - расстояние от источника до рабочего места, см.

Мощность экспозиционной дозы W - это приращение экспозиционной дозы dХ за малый промежуток времени dt, деленное на этот промежуток:

W = dX/dt;

Поглощенная доза Д - средняя энергия dE, переданная излучением веществу в некотором элементарном объеме, деленная на массу вещества dm в этом объеме:

Д = dE/dm;

Единица поглощенной дозы - грей. 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад. Рад - специальная единица поглощенной дозы.

Гамма-эквивалент m _Ra источника - условная масса точечного источника ²²⁶ Ra, создающего на некотором расстоянии такую же мощность экспозиционной дозы, как и данный источник. Специальной единицей гамма-эквивалента является килограмм-эквивалент радия; 1 кг-экв Ra на расстоянии 1 см в воздухе от источника создает мощность экспозиционной дозы 8,4*10 ⁶ Р/ч, соответственно 1 мг-экв Ra = 8,4 Р/ч.

Эквивалентная доза Н - величина, введенная для оценки радиационной опасности хронического облучения излучением произвольного состава, и определяемая как произведение поглощенной дозы Д на средний коэффициент качества излучения Q в данной точке ткани:

Н = Д*Q;

(для гамма и бетта Q=1, для альфа Q=20)

Единица эквивалентной дозы - зиверт (Зв). 1 Зв = 100 бэр. Бэр - специальная единица эквивалентной дозы, т.е. поглощенная доза любого вида излучения, которое вызывает равный биологический эффект с дозой в один рад рентгеновского излучения.

Радиоактивное облучение бывает естественным и искусственным.

Естественное облучение:

Основную часть облучения населения Земли дают естественные источники радиации. К ним относятся:

изотопы земной коры (2,4 мЗв/год) калий-40, уран-238, уран-235, торий-232. Распад урана и тория сопровождается образованием радиоактивного газа радона-220. К естественным источникам относится также и космическое излучение (0,37 мЗв/год).

С увеличением высоты космическое излучение резко возрастает.

Таблица

высота Н, км
мощность дозы W, мкЗв/час	0,03	0,1	0,2

(Перелет Нью-Йорк - Париж - 50 мкЗв. На Земле есть несколько мест с высоким уровнем земной радиации. Например, в Бразилии (Гуарапари) 175 мЗв/год на песках богатых торием, в Иране (Рамсер) 400 мЗв/год ключи богатые радием.)

Искусственное облучение:

При медицинском обследовании облучение при рентгеновских снимках черепа - 8 - 60 мЗв; позвоночника 16 - 147 мЗв; легких (флюорография) 2 - 5 мЗв; грудной клетки 47- 195 мЗв; желудочно-кишечного тракта 120 - 180 мЗв; зубов 30 - 50 мЗв.

К искусственному облучению также относятся радиоактивные выпадения от ядерных взрывов, выбросы атомных электростанций (чернобыльская катастрофа) и работа с радиоактивными веществами.

Дата добавления: 2014-01-05