Свойства ядерных излучений кратко

Обновлено: 05.07.2024

Ядерные, или, как их часто называют, ионизирующие излучения, возникают при распаде радиоактивных веществ, делении атомов тяжелых ядер, ядерных реакциях. Различают следующие виды ядерных излучений: потоки заряженных частиц, электромагнитное излучение и потоки незаряженных частиц (нейтронов). Первые два вида излучений имеют своим источником радиоактивные вещества и называются радиоактивными. Источники нейтронных излучений — ядерные реакторы, различные ускорители элементарных частиц и препараты, содержащие смеси радиоактивных веществ с веществами, испускающими нейтроны.

Сердцевинные лучи оказывают существенное влияние на поглощение энергии излучения. Количество проникающей энергии больше, если направление плоского пучка гамма-квантов совпадает, с плоскостью сердцевинных лучей. С увеличением влажности поглощение энергии увеличивается по параболическому закону. Это дает возможность использовать γ-лучи для бесконтактного контроля влажности древесины. Увеличение плотности приводит к линейному возрастанию количества поглощенной энергии. Прямые, связывающие эти два фактора (поглощение и плотность древесины), для разных пород имеют различный наклон. Чем выше равномерность распределения плотности древесины (равноплотность) и выше абсолютная плотность древесины, тем больше тангенс угла наклона. Таким образом, у бука тангенс угла наклона прямой выше, чем у дуба (0,7345 и 0,3328), у березы больше, чем у сосны и ели (0,3368 и 0,2384). Следовательно, этим показателем (тангенсом угла наклона) можно количественно характеризовать равноплотность древесины. Ослабление γ-лучей увеличивается в зависимости от размеров материала, подчиняясь линейному закону. Гамма-лучи (γ) могут быть использованы для дефектоскопии древесины, определения ее плотности, влажности и размеров материала.

Радиация и виды радиоактивных излучений, состав радиоактивного (ионизирующего) излучения и его основные характеристики. Действие радиации на вещество.

Что такое радиация

Для начала дадим определение, что такое радиация:

В процессе распада вещества или его синтеза происходит выброс элементов атома (протонов, нейтронов, электронов, фотонов), иначе можно сказать происходит излучение этих элементов. Подобное излучение называют - ионизирующее излучение или что чаще встречается радиоактивное излучение, или еще проще радиация. К ионизирующим излучениям относится так же рентгеновское и гамма излучение.

Радиация - это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атомов гелия или фотонов и мюонов. От того, какой элемент излучается, зависит вид радиации.

Ионизация - это процесс образования положительно или отрицательно заряженных ионов или свободных электронов из нейтрально заряженных атомов или молекул.

Радиоактивное (ионизирующее) излучение можно разделить на несколько типов, в зависимости от вида элементов из которого оно состоит. Разные виды излучения вызваны различными микрочастицами и поэтому обладают разным энергетическим воздействие на вещество, разной способностью проникать сквозь него и как следствие различным биологическим действием радиации.

Альфа, бета и нейтронное излучение - это излучения, состоящие из различных частиц атомов.

Гамма и рентгеновское излучение - это излучение энергии.

Альфа излучение

излучаются: два протона и два нейтрона
проникающая способность: низкая
облучение от источника: до 10 см
скорость излучения: 20 000 км/с
ионизация: 30 000 пар ионов на 1 см пробега
биологическое действие радиации: высокое

Альфа (α) излучение возникает при распаде нестабильных изотопов элементов.

Альфа излучение - это излучение тяжелых, положительно заряженных альфа частиц, которыми являются ядра атомов гелия (два нейтрона и два протона). Альфа частицы излучаются при распаде более сложных ядер, например, при распаде атомов урана, радия, тория.

Альфа частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с, что примерно в 15 раз меньше скорости света. Поскольку альфа частицы очень тяжелые, то при контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию и поэтому проникающая способность данных частиц не велика и их способен задержать даже простой лист бумаги.

Однако альфа частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. А в клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток.

Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей данным видом радиации наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения.

Облучение радиацией в виде альфа излучения может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма, например, с воздухом, водой или пищей, а также через порезы или ранения. Попадая в организм, данные радиоактивные элементы разносятся током крови по организму, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие. Поскольку некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни, то попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения и привести к перерождению тканей и мутациям.

Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно, поэтому попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, пока не приведут к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать, большинство радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма.

Нейтронное излучение

излучаются: нейтроны
проникающая способность: высокая
облучение от источника: километры
скорость излучения: 40 000 км/с
ионизация: от 3000 до 5000 пар ионов на 1 см пробега
биологическое действие радиации: высокое

Нейтронное излучение - это техногенное излучение, возникающие в различных ядерных реакторах и при атомных взрывах. Также нейтронная радиация излучается звездами, в которых идут активные термоядерные реакции.

Не обладая зарядом, нейтронное излучение сталкиваясь с веществом, слабо взаимодействует с элементами атомов на атомном уровне, поэтому обладает высокой проникающей способностью. Остановить нейтронное излучение можно с помощью материалов с высоким содержанием водорода, например, емкостью с водой. Так же нейтронное излучение плохо проникает через полиэтилен.

Нейтронное излучение при прохождении через биологические ткани, причиняет клеткам серьезный ущерб, так как обладает значительной массой и более высокой скоростью чем альфа излучение.

Бета излучение

излучаются: электроны или позитроны
проникающая способность: средняя
облучение от источника: до 20 м
скорость излучения: 300 000 км/с
ионизация: от 40 до 150 пар ионов на 1 см пробега
биологическое действие радиации: среднее

Бета (β) излучение возникает при превращении одного элемента в другой, при этом процессы происходят в самом ядре атома вещества с изменением свойств протонов и нейтронов.

При бета излучении, происходит превращение нейтрона в протон или протона в нейтрон, при этом превращении происходит излучение электрона или позитрона (античастица электрона), в зависимости от вида превращения. Скорость излучаемых элементов приближается к скорости света и примерно равна 300 000 км/с. Излучаемые при этом элементы называются бета частицы.

Имея изначально высокую скорость излучения и малые размеры излучаемых элементов, бета излучение обладает более высокой проникающей способностью чем альфа излучение, но обладает в сотни раз меньшей способность ионизировать вещество по сравнению с альфа излучением.

Бета радиация с легкостью проникает сквозь одежду и частично сквозь живые ткани, но при прохождении через более плотные структуры вещества, например, через металл, начинает с ним более интенсивно взаимодействовать и теряет большую часть своей энергии передавая ее элементам вещества. Металлический лист в несколько миллиметров может полностью остановить бета излучение.

Если альфа радиация представляет опасность только при непосредственном контакте с радиоактивным изотопом, то бета излучение в зависимости от его интенсивности, уже может нанести существенный вред живому организму на расстоянии несколько десятков метров от источника радиации.

Если радиоактивный изотоп, излучающий бета излучение попадает внутрь живого организма, он накапливается в тканях и органах, оказывая на них энергетическое воздействие, приводя к изменениям в структуре тканей и со временем вызывая существенные повреждения.

Некоторые радиоактивные изотопы с бета излучением имеют длительный период распада, то есть попадая в организм, они будут облучать его годами, пока не приведут к перерождению тканей и как следствие к раку.

Гамма излучение

излучаются: энергия в виде фотонов
проникающая способность: высокая
облучение от источника: до сотен метров
скорость излучения: 300 000 км/с
ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
биологическое действие радиации: низкое

Гамма (γ) излучение - это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов.

Гамма радиация сопровождает процесс распада атомов вещества и проявляется в виде излучаемой электромагнитной энергии в виде фотонов, высвобождающихся при изменении энергетического состояния ядра атома. Гамма лучи излучаются ядром со скоростью света.

Когда происходит радиоактивный распад атома, то из одних веществ образовываются другие. Атом вновь образованных веществ находятся в энергетически нестабильном (возбужденном) состоянии. Воздействую друг на друга, нейтроны и протоны в ядре приходят к состоянию, когда силы взаимодействия уравновешиваются, а излишки энергии выбрасываются атомом в виде гамма излучения

Гамма излучение обладает высокой проникающей способностью и с легкостью проникает сквозь одежду, живые ткани, немного сложнее через плотные структуры вещества типа металла. Чтобы остановить гамма излучение потребуется значительная толщина стали или бетона. Но при этом гамма излучение в сто раз слабее оказывает действие на вещество чем бета излучение и десятки тысяч раз слабее чем альфа излучение.

Основная опасность гамма излучения - это его способность преодолевать значительные расстояния и оказывать воздействие на живые организмы за несколько сотен метров от источника гамма излучения.

Рентгеновское излучение

излучаются: энергия в виде фотонов
проникающая способность:высокая
облучение от источника: до сотен метров
скорость излучения: 300 000 км/с
ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
биологическое действие радиации: низкое

Рентгеновское излучение - это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов, возникающие при переходе электрона внутри атома с одной орбиты на другую.

Рентгеновское излучение сходно по действию с гамма излучением, но обладает меньшей проникающей способностью, потому что имеет большую длину волны.

Рассмотрев различные виды радиоактивного излучения, видно, что понятие радиация включает в себя совершенно различные виды излучения, которые оказывают разное воздействие на вещество и живые ткани, от прямой бомбардировки элементарными частицами (альфа, бета и нейтронное излучение) до энергетического воздействия в виде гамма и рентгеновского излечения.

Каждое из рассмотренных излучений опасно!

Сравнительная таблица с характеристиками различных видов радиации

характеристика	Вид радиации
характеристика	Альфа излучение	Нейтронное излучение	Бета излучение	Гамма излучение	Рентгеновское излучение
излучаются	два протона и два нейтрона	нейтроны	электроны или позитроны	энергия в виде фотонов	энергия в виде фотонов
проникающая способность	низкая	высокая	средняя	высокая	высокая
облучение от источника	до 10 см	километры	до 20 м	сотни метров	сотни метров
скорость излучения	20 000 км/с	40 000 км/с	300 000 км/с	300 000 км/с	300 000 км/с
ионизация, пар на 1 см пробега	30 000	от 3000 до 5000	от 40 до 150	от 3 до 5	от 3 до 5
биологическое действие радиации	высокое	высокое	среднее	низкое	низкое

Как видно из таблицы, в зависимости от вида радиации, излучение при одной и той же интенсивности, например в 0.1 Рентген, будет оказать разное разрушающее действие на клетки живого организма. Для учета этого различия, был введен коэффициент k, отражающий степень воздействия радиоактивного излучения на живые объекты.

Коэффициент k
Вид излучения и диапазон энергий	Весовой множитель
Фотоны всех энергий (гамма излучение)	1
Электроны и мюоны всех энергий (бета излучение)	1
Нейтроны с энергией 20 МэВ (нейтронное излучение)	5
Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи)	5
Альфа-частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра (альфа излучение)	20

Чем выше "коэффициент k" тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.

Видео: Виды радиации

В области ядерной энергетики Ядерная радиация. Он также известен под названием радиоактивность. Это спонтанное излучение частиц или излучения, или того и другого одновременно. Эти частицы и радиация возникают в результате распада определенных образующих их нуклидов. Цель ядерной энергии - разрушить внутренние структуры атомов для выработки энергии в процессе ядерного деления.

В этой статье мы расскажем вам, что такое ядерное излучение, его характеристики и значение.

Características principales

Радиоактивность спонтанное испускание частиц или излучения, или и того, и другого. Эти частицы и излучение возникают в результате разложения определенных образующих их нуклидов. Они распадаются из-за расположения внутренних конструкций.

Радиоактивный распад происходит в нестабильных ядрах. То есть те, у которых недостаточно энергии связи, чтобы удерживать ядра вместе. Антуан-Анри Беккерель случайно обнаружил радиацию. Позже, благодаря экспериментам Беккереля, мадам Кюри открыла другие радиоактивные материалы. Есть два типа ядерной радиации: искусственная и естественная радиоактивность.

Естественная радиоактивность - это радиоактивность, которая возникает в природе из-за цепочки естественных радиоактивных элементов и нечеловеческих источников. Он всегда существовал в окружающей среде. Естественную радиоактивность также можно увеличить следующими способами:

Естественные причины. Например, извержение вулкана.
Косвенные человеческие причины. Например, копать под землей, чтобы построить фундамент здания или развивать ядерную энергетику.

С другой стороны, искусственная радиоактивность - это все радиоактивное или ионизирующее излучение человеческого происхождения. Единственная разница между естественной радиацией и техногенной радиацией - это ее источник. Эффекты двух типов излучения одинаковы. Пример искусственной радиоактивности: радиоактивность, образующаяся в ядерной медицине, или реакции ядерного деления на атомных электростанциях для получения электроэнергии.

В обоих случаях прямое ионизирующее излучение представляет собой альфа-излучение и бета-распад, состоящий из электронов. С другой стороны, непрямое ионизирующее излучение - это электромагнитное излучение, такое как гамма-лучи, которые являются фотонами. При использовании или захоронении искусственных источников излучения, таких как естественные источники излучения, обычно образуются радиоактивные отходы.

Виды ядерного излучения

Были выброшены три типа ядерной радиации: альфа, бета и гамма-лучи. Альфа-частицы - это частицы с положительным зарядом, бета-частицы - с отрицательными, а гамма-лучи нейтральны.

Можно считать от электромагнитного излучения до гамма-излучения и рентгеновских лучей. Также испускаются частицы альфа- и бета-излучения. Каждый тип излучения имеет разное время проникновения в вещество и энергию ионизации. Мы знаем, что этот вид ядерного излучения может нанести серьезный ущерб жизни разными способами. Мы собираемся проанализировать каждое существующее ядерное излучение и его последствия:

Альфа-частицы

Альфа (α) частицы или альфа-лучи представляют собой форму излучения ионизирующих частиц высокой энергии. У него почти нет способности проникать в ткани, потому что они большие. Они состоят из двух протонов и двух нейтронов, которые удерживаются вместе мощными силами.

Альфа-лучи из-за своего электрического заряда сильно взаимодействуют с веществом. Они легко впитываются материалом. Они могут летать только на несколько дюймов в воздухе. Они могут всасываться в самый внешний слой кожи человека, поэтому они не опасны для жизни, если источник не вдыхается или не проглатывается. Однако в этом случае ущерб будет больше, чем от любого другого ионизирующего излучения. В высоких дозах проявляются все типичные симптомы радиационного отравления.

Бета-частицы

Бета-излучение - это форма ионизирующего излучения, испускаемого некоторыми типами радиоактивных ядер. По сравнению с взаимодействием альфа-частиц, взаимодействие между бета-частицами и веществом обычно имеет в десять раз больший диапазон и ионизационную способность, равную одной десятой. Они полностью заблокированы несколькими миллиметрами алюминия.

Гамма-частицы

Гамма-лучи - это электромагнитное излучение, вызванное радиоактивностью. Они стабилизируют ядро, не изменяя его протонное содержание. Они проникают глубже, чем β-излучение, но у них меньшая степень ионизации.

Когда возбужденное атомное ядро испускает гамма-излучение, его масса и атомный номер не изменяются. Вы потеряете только определенное количество энергии. Гамма-излучение может вызвать серьезные повреждения ядер клеток, поэтому его используют для стерилизации продуктов питания и медицинского оборудования.

Ядерная радиация на электростанциях

Атомная электростанция - это промышленный объект, который использует ядерную энергию для производства электроэнергии. Он является частью семейства тепловых электростанций, что означает, что он использует тепло для производства электроэнергии. Это тепло происходит от деления таких материалов, как уран и плутоний. Работа атомных электростанций основана на использование тепла для привода турбин под действием водяного пара, которые подключены к генераторам. Ядерный реактор деления - это установка, которая может инициировать, поддерживать и контролировать цепные реакции деления, и имеет достаточные средства для отвода выделяемого тепла. Для получения водяного пара в качестве топлива используется уран или плутоний. Процесс можно упростить в пять этапов:

Деление урана происходит в ядерном реакторе, высвобождая много энергии для нагрева воды до ее испарения.
Пар подается в паротурбинный генератор через паровой контур.
Оказавшись там, лопатки турбины вращаются и перемещают генератор под действием пара, таким образом преобразуя механическую энергию в электрическую.
Когда водяной пар проходит через турбину, он направляется в конденсатор, где охлаждается и превращается в жидкость.
Затем вода транспортируется, чтобы снова получить пар, таким образом замыкая водяной контур.

Остатки деления урана хранятся на заводе в специальных бетонных бассейнах с радиоактивными материалами.

Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о том, что такое ядерное излучение и его характеристики.

Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.

Читайте также: