Определение удельной радиоактивности реферат

Обновлено: 05.07.2024

Для количественного определения радиоактивности используются понятия абсолютной активности и удельной активности. Абсолютная активность радиоактивного вещества измеряется в единицах, называемых кюри. Удельная активность радиоактивного вещества - это радиоактивность единицы массы данного вещества. Поскольку большинство радиоизотопов существуют в смеси с устойчивыми изотопами, удельная активность является мерой относительного содержания радиоизотопов. Удельная активность измеряется числом распадов в минуту или числом распадов в секунду. Однако на практике удается регистрировать только определенную часть подлинного количества распадов и, следовательно, осуществлять их относительный подсчет.

Единица измерения радиоактивности - кюри Это количественная мера радиоактивности образца какого-либо вещества, в котором распад происходит с такой же скоростью, как в 1 г радия-226, т. е. со скоростью распадов в секунду. Милликюри соответствует распадов в секунду, а микрокюри распадов в секунду.

Заметим, что 1 г радия-226 выделяет радона в сутки.

Одним из первых устройств для обнаружения радиоактивного излучения была специальная камера, которую изобрел Чарлз Т. Р. Вильсон в 1911 г. Камера Вильсона содержит очищенный от пыли воздух, который насыщен парами воды. Этот воздух заставляют быстро расширяться, в результате чего происходит пересыщение находящихся в нем водяных паров. Пропускаемое сквозь камеру ионизирующее излучение приводит к образованию ионов, играющих роль центров зародышеобразования, на которых из пересыщенного пара конденсируются крохотные капельки воды. В результате удается проследить траектории образования ионов (треки) и сфотографировать их.

В настоящее время для обнаружения и измерения радиоактивности используются разнообразные методы. Ниже рассмотрены три таких метода: ионизация газа, сцинтилляционные и фотохимические методы.

Ионизация газа.

На ионизации газа основано действие счетчика Гейгера-Мюллера, схематически изображенного на рис. 1.24. Основной частью этого прибора является металлическая трубка, заполненная аргоном. Излучение попадает в трубку через слюдяное окно и ионизирует аргон. Положительные ионы аргона перемещаются к катоду, а электроны - к аноду. Это приводит к появлению импульса электрического тока, который затем можно усилить и зарегистрировать. Импульсы тока регистрируются по щелчкам в наушниках прибора, по вспышкам сигнальной лампочки или по цифровым показаниям прибора.

Рис. 1.24. Счетчик Гейгера-Мюллера.

Сцинтилляционные методы.

Некоторые материалы обладают способностью, поглощая энергию радиоактивного излучения, превращать ее в световое излучение. Одним из таких веществ является сульфид цинка. От каждого попадания в него радиоактивной частицы возникает слабая вспышка света. Сцинтилляционный счетчик состоит из фотоэлектронной трубки с окошком, покрытым сульфидом цинка. Вспышки света приводят к возникновению в фотоэлектронной трубке импульсов электрического тока. Эти импульсы усиливаются и подсчитываются.

Фотохимические методы.

Методы этого типа иногда называют авторадиографией. Радиоактивный образец помещают на слой фотографической эмульсии, содержащей галогениды серебра. Радиоактивность образца оценивается после проявления пленки при ее рассмотрении под сильным увеличением.

2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ Явление радиоактивности Естественная и искусственная радиоактивность Характеристики радиоактивности. 6 1) α-распад. 6 2) β-распад. 7 3) γ-распад. 7 4) Спонтанное деление и двупротонная радиоактивность. 7 5) Закон радиоактивного распада. 8 ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 10 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

6 в). Продукты наведенной радиоактивности, образующиеся в результате ядерных реакций элементарных частиц. Нейтроны, образующиеся при цепной реакции деления урана или плутония воздействуют на ядра стабильных элементов окружающей среды, превращая их в радиоактивные Оба вида радиоактивности подчиняются одним и тем же законам. 3. Характеристики радиоактивности. Радиоактивный распад возможен только тогда, когда он энергетически выгоден, т.е. сопровождается выделением энергии. Условием этого является превышение массы М исходного ядра суммы масс m i продуктов распада, т.е. неравенство: M > m i. Из около 3000 известных ядер (большинство из них получено искусственно) лишь 264 не являются радиоактивными. Основными видами радиоактивного распада являются альфа-распад, бетараспад, гамма-распад и спонтанное деление (распад ядра на два осколка сравнимой массы). 1). α-распад. Альфа-распадом называют самопроизвольный распад атомного ядра на дочернее ядро и α-частицу (ядро атома 4 He). Альфа-распад происходит в тяжёлых ядрах с массовым числом А 140. Внутри тяжёлых ядер за счёт свойства насыщения ядерных сил образуются обособленные α-частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Образовавшаяся α-частица подвержена большему действию кулоновских сил отталкивания от протонов ядра, чем отдельные протоны. Одновременно α- частица испытывает меньшее ядерное притяжение к нуклонам ядра, чем остальные нуклоны. Образовавшаяся альфа-частица на границе ядра отражается от потенциального барьера внутрь, однако она может преодолеть его и вылететь наружу. С уменьшением энергии альфа-частицы проницаемость потенциального барьера очень быстро (экспоненциально) уменьшается, поэтому время жизни ядер с меньшей доступной энергией альфа-распада при прочих равных условиях больше. α-распад:! X. Y +! He где A-атомная масса элемента, Z-зарядовое число элемента (Z равно числу протонов в элементе). α-распад обусловлен сильным взаимодействием. 6

7 2). β-распад. Бета-распад бывает трех видов:! a) β - распад:! X. Y + e! + ν!! b) β - распад:! X. Y + e! + ν! c) e захват. X + e. Y + ν! Главной особенностью β-распада является то, что он обусловлен слабым взаимодействием. Бета-распад - процесс не внутриядерный, а внутринуклонный. В ядре распадается одиночный нуклон. 3). γ-распад. Переход ядра из возбужденного состояния в основное состояние или в состояние с меньшей энергией возбуждения может происходить различными способами, в том числе путем испускания электромагнитного γ-излучения. Из этого следует, что γ-излучение это самопроизвольное коротковолновое электромагнитное излучение, испускаемое возбужденными атомными ядрами*. Переходы ядра из возбужденного состояния, сопровождающиеся испусканием γ-лучей, называются радиационными переходами. Радиационный переход может быть: однократным, когда ядро, испустив один квант, сразу переходит в основное состояние. каскадным, когда снятие возбуждения происходит в результате последовательного испускания нескольких γ-квантов. По своей физической природе γ-излучение представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение ядерного происхождения. Обычно при радиоактивном распаде ядер, энергия ядерных γ-квантов заключена в пределах примерно от 10 кэв до 5 МэВ, а при ядерных реакциях рождаются γ-кванты до 20 МэВ. Так как в γ-распаде не происходит рождения протона или нейтрона, то, в отличие от α- и β-распадов, каждый из которых является ядерным превращением, при γ-распаде ядерного превращения не происходит. γ-распад: X!! X!! + γ *Возбуждённые состояния ядер состояния, в которых энергия системы превышает наименьшее возможное значение энергии, которое называется основным состоянием. Возбуждённое состояние ядра является неустойчивым, и с течением времени ядро переходит в состояние с меньшей энергией возбуждения и в результате таких переходов оказывается в основном состоянии. 4). Спонтанное деление - деление ядра на осколки (чаще всего на два) сравнимых масс и зарядов: A, Z = A!, Z! + A!, Z! ; A = A! + A!, Z = Z! + Z! 7

8 Двупротонная радиоактивность: (A,Z) 2р + (A-2,Z-2). При протонной и двупротонной радиоактивности протоны проникают через кулоновский потенциальный барьер благодаря туннельному эффекту. Это явление наблюдается для нейтронодефицитных ядер с Z 9 Сложный радиоактивный распад может протекать в двух случаях: 1. В первом случае исследуемый препарат содержит несколько сортов радиоактивных ядер. Пусть исследуемый препарат содержит два сорта радиоактивных ядер с постоянными распада λ 1 и λ 2. В этом случае общее число радиоактивных ядер будет изменяться со временем по закону: N = N! e!!"!+n! e. 2. Во втором случае происходит последовательные распады одного и того же ядра. Часто бывает что ядро, получившееся в результате радиоактивного распада, само оказывается радиоактивным, так что происходит последовательный распад исходного ядра 1 в ядро 2, а ядро 2 в ядро 3. В этом случае изменение числа N 1 ядер 1 и числа N 2 ядер 2 определяется системой уравнений:!"! = λ!"!n. "! = λ!"!n! λ! N!. Если T 1 >> T 2 (λ 1 > T 2 (λ 2 t >> 1) приближается к своему предельному значению: lim N! t =. N!" = const При t > 10T равенство выполняется уже с точностью около 0.1%. Обычно оно записывается в форме: λ 1 N 1 = λ 2 N 2 и носит название векового равновесия. 9

Нейтроны, имеющие нулевой заряд, не взаимодействуют с электронной оболочкой встреченных атомов, а поэтому могут проникать вглубь их. Проникающая способность нейтронов весьма велика. При этом нейтроны могут либо поглощаться ядрами, либо рассеиваться на них. При упругом рассеивании на ядрах углерода, азота, кислорода и других элементов, входящих в состав тканей, нейтроны теряют лишь 10−15% энергии… Читать ещё >

Радиоактивность и ядерные излучения ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Реферат

Тема: Радиоактивность и ядерные излучения

План

1. Общие сведения о радиоактивных излучениях

2. Строение атомного ядра

3. Радиоактивный распад

4. Взаимодействие излучений с веществом

4.1. Взаимодействие альфа-частиц с веществом

4.2.Взаимодействие бета-частиц с веществом

4.3.Взаимодействие гамма-излучения с веществом

4.4.Взаимодействие нейтронов с веществом

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЯХ

Радиоактивность появились на земле со времени ее образования и человек за всю историю развития своей цивилизации находился под влиянием естественных источников радиации. Земля подвержена радиационному фону, источниками которого служат излучения Солнца, космическое излучение, излучение от залегающих в Земле радиоактивных элементов.

Термин радиоактивность, радиация по латыни звучит как излучение, с которым мы встречаемся каждый день, зажигая электрический свет (электромагнитное излучение), включая телевизор (излучение электронов) или загорая на солнце (ультрафиолетовое излучение). В дальнейшем под термином радиоактивность мы будем рассматривать ионизирующее излучение, т. е. излучение, действующее на вещество и изменяющее физическое состояние атомов в нем. Явление радиоактивности было открыто французским физиком А. Беккерелем 1 марта 1896 года при случайных обстоятельствах. Беккерель положил несколько фотографических пластинок в ящик своего стола и, чтобы на них не попал видимый свет, он придавил их куском соли урана. После проявления и исследования он заметил почернение пластинки, объяснив это излучением солью урана невидимых лучей. От солей урана Беккерель перешёл к чистому металлическому урану и отметил, что эффект испускания лучей усилился. Так произошло открытие радиоактивности.

Исследования показали, что эти лучи проникают сквозь тонкие металлические экраны и ионизируют газ, через который проходят. Их проникающая способность не зависит ни от температуры, ни от освещения, ни от давления. Их интенсивность не менялась со временем. Замечательной способностью обнаруженного излучения оказалась его самопроизвольность. Эти лучи, назвали позднее рентгеновскими.

В честь супругов Кюри получил свое название искусственно полученный трансурановый элемент с номером 96 — Кюрий. Среди элементов содержащихся в земной коре, радиоактивными являются все начиная с висмута, т. е. с порядковым номером более 83 в таблице элементов Менделеева.

Вещества, испускающие новые излучения были названы радиоактивными, а новое свойство вещества, связанное с испусканием излучения, по предложению М. Кюри, было названо радиоактивностью.

Вскоре после открытия полония и радия Резерфордом было установлено, что радиоактивное излучение неоднородно по своему составу. Одна часть излучения поглощается тонкой алюминиевой фольгой, а другая проходила без изменения. Анализ состава излучения проводился по отклонению его в магнитном поле (рис. 1.1). Было обнаружено, что излучение содержит три вида лучей — альфа, бета, гамма.

Характер отклонения лучей в магнитном поле показывает, что альфа-лучи несут положительный заряд. Оказалось, что это атомы гелия, потерявшие два электрона, т. е. ядра атома гелия-4.

Ядро гелия-4 состоит из двух положительных протонов и двух нейтральных нейтронов. Все частицы в ядре связаны прочной связью и оно стабильно.

а-лучи — тяжелые частицы с малой проникающей способностью.

Бета-лучи — легкие частицы с большой проникающей способностью. Бета-лучи представляют собой поток быстро летящих электронов. Их скорость близка к скорости света.

у-лучи обладают максимальной проникающей способностью и представляют собою жесткое электромагнитное излучение. Гамма-лучи обладают относительно малой ионизирующей способностью, в тоже время они имеют большие частоты, чем рентгеновские лучи. Это свойство гамма-лучей привело к широкому использованию их в медицине, для лечения злокачественных опухолей, диагностике заболеваний и т. д.

2. СТРОЕНИЕ АТОМНОГО ЯДРА

В 1903 г. после открытия электрона Томсон предложил модель атома в виде положительной объемно заряженной сферы диаметром 10~ 10 м, внутри которого, подобно изюму в кексе, вкраплены электроны. Отрицательный заряд электронов равен положительному заряду сферы. Излучение атомом Томсон объяснял колебаниями электронов относительно центра сферы. Из модели Томсона следовало, что масса атома распределялась равномерно по всему объему, однако, как позднее в 1908 году показал Э. Резерфорд в опытах по рассеянию «-частиц (ядер гелия тонкой золотой фольгой), это являлось ошибочным.

Схема опытов Резерфорда представлена на рис. 1.2. Альфа-частицы испускались источником 1, помещенным внутри свинцовой камеры с узким каналом 2 так, чтобы все частицы, кроме движущихся вдоль оси канала, поглощались стенками камеры. Узкий пучок альфа-частиц попадал на тонкую золотую фольгу 3, перпендикулярно к её поверхности. Альфа-частицы, прошедшие через фольгу и рассеянные ею, попадали на экран и вызывали вспышки (сцинтилляции) на нем. В промежутке между фольгой и экраном создавался вакуум, чтобы не происходило дополнительного рассеяния альфа-частиц в воздухе.

Опыты показали, что в большинстве своем частицы после прохождения фольги сохраняли своё прежнее направление или отклонялись на очень малые углы. И лишь одна из 2×10 4 частиц отклонялась на угол, больший 90°. Для объяснения результатов этих опытов Резерфорд предположил, что весь положительный заряд сосредоточен в весьма малом объеме атома — ядре. Остальной объем атома заполнен электронами, полный отрицательный заряд которых равен положительному заряду ядра. Так в 1911 году была создана ядерная модель атома.

Рассеяние альфа-частиц в этой модели атома получило простое объяснение. В самом деле, так как электроны имеют весьма малую массу, по сравнению с альфа-частицей и распределены по всему объему атома, то а-частицы не должны испытывать заметного отклонения из-за взаимодействия с электронами. Только те частицы, которые проходят вблизи ядра испытывают сильное отклонение из-за кулоновских сил отталкивания между положительно заряженной частицей и массивным ядром. Но из-за малых размеров ядра вероятность встречи альфа-частицы с ядром также мала, поэтому и число альфа-частиц, испытавших отклонения на большие углы, весьма невелико.

В 1911 г. в опытах Резерфорда по облучению альфа-частицами легких газов показано, что ядра расщепляются, с вылетом ядер водорода, которые впоследствии были названы протонами. Эти эксперименты показали, что протоны являются составной частью ядра.

В 1932 г. английский физик Дж. Чедвиг провел опыты по бомбардировке бериллиевой фольги альфа-частицами и открыл еще одну ядерную частицу — нейтрон, который по своей массе был близок к протону.

Заряд ядра определяется числом элементарных положительных зарядов, содержащихся в нем, и совпадает с порядковым номером химического элемента в таблице Менделеева. Носителем элементарного положительного заряда является протон. Заряд протона (р) q = +1,6021 х Ю~ 19 Кл, масса покоя протона М = 1,6726 хЮ" 26 кг =1836М_е (М_е = 9,11хЮ~ 31 кг). В состав ядра, кроме протонов, входят нейтроны. Нейтрон (п) — нейтральная частица с массой покоя М_п = 1,6749×10~ 27 кг = 1839 М_е.

В ядерной физике считается, что протон и нейтрон — два так называемых зарядовых состояния одной и той же частицы — нуклона (от латинского nucleus — ядро). Протон является протонным состоянием нуклона с зарядом +е , нейтрон — его нейтронным состоянием с нулевым зарядом. Нуклоны в ядре находятся в состояниях, отличных от их свободных состояний. Это связано с тем, что в ядре между нуклонами осуществляется особое ядерное взаимодействие. От электромагнитного взаимодействия оно отличается тем, что одинаково действует на заряженный протон и нейтральный в элементарном отношении нейтрон. Действие ядерного взаимодействия проявляется на очень близких ядерных расстояниях (около 10~ 13 м), величина очень велика, позволяющая сжать ядерное вещество до плотности сотни миллионов тонн в 1 см 3 .

Масса атомного ядра совпадает практически с массой всего атома, т.к. масса электронов мала. Ядро, как и нейтральный атом, символически обозначаются так А_гХ , где X — символ химического элемента, Z — атомный номер (число протонов в ядре), А — массовое число (число нуклонов в ядре). Массы атомов принято выражать в атомных единицах массы (а. е. м.). За атомную единицу массы принята 1/16 массы атома кислорода:

3. РАДИОАКТИВНЫЙ РАСПАД

В 1911 году Резерфорд и Содди показали, что атомы некоторых веществ испытывают последовательные превращения, образуя радиоактивные ряды, где каждый член этого ряда возникает из предыдущего, причем никакими внешними физическими воздействиями (температура, электрические и магнитные поля, давление) нельзя повлиять на характеристики распада.

Позже, способность некоторых ядер самопроизвольно (спонтанно) превращаться в другие ядра с испусканием различных видов излучения и элементарных частиц называли радиоактивностью. При этом различают два вида радиоактивности — естественную, наблюдающуюся у нестабильных изотопов атома, существующих в природе, и искусственную, наблюдающуюся у изотопов, образующихся в результате ядерных реакций. Оба вида радиоактивности ничем принципиально не отличаются друг от друга и описываются одними и теми же законами радиоактивных превращений.

Процесс естественного, самопроизвольно происходящего радиоактивного превращения называется радиоактивным распадом, или просто распадом. Ядра, испытывающие распад, называются радионуклидами. Исходное атомное ядро называется материнским, а ядро, образовавшееся в результате распада, называется дочерним.

Радиоактивный распад происходит со строго определённой скоростью, характерной для каждого данного элемента. Время, за которое исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое, называется периодом полураспада Т. Периоды полураспада различных ядер колеблются в очень широких пределах. Так, например, период полураспада уранасоставляет 4,5 млрд. лет, радия — 1620 лет, радона— 3,8 суток. Более того, периоды полураспада у изотопов одного и того элемента могут сильно различаться — уRa Т = 1630 лет, а уТ=0,001с.

Поскольку отдельные радиоактивные ядра распадаются независимо друг от друга, то закон радиоактивного распада носит статистический характер. Можно показать, что закон убывания во времени числа радиоактивных ядер данного вещества (закон радиоактивного распада) имеет вид

Здесь— число радиоактивных ядер в момент времени, принятый за начало отсчёта, т. е. при t = 0. N — число радиоактивных ядер в момент времени t. Я — постоянная для данного радиоактивного вещества величина, носящая название постоянной радиоактивного распада. Между постоянной радиоактивного распада и периодом полураспада существует простая связь:

Среднее время жизни радиоактивного ядра г есть величина, обратная постоянной радиоактивного распада, т. е. радионуклиды, из которых 37 000 распадается каждую 5 секунду.

Радиоактивный распад происходит в соответствии с правилами смещения, установленными опытным путём. Правила смещения: => для альфа-распада (превращения ядер, сопровождающиеся испусканием альфа-частиц)

для бета распада (превращения ядер, сопровождающиеся, испусканием бета-частиц)

Активностью А нуклида в радиоактивном источнике называется число распадов, происходящих с ядрами образца в единицу времени:

где— число ядер, распавшихся в среднем за интервал времени от t до t + dt.

Единица активности в системе СИ — беккерелъ (Бк): 1 Бк — активность нуклида, при которой за 1 с происходит один распад. Внесистемная единица активности — кюри (Ки):

1 кюри равен числу распавшихся ядер содержащихся в 1 г радия за 1 с (3,7 храс/сек).

На всех картах радиационного загрязнения, явившегося результатом Чернобыльской катастрофы, приводится радиационная плотность загрязнения, т. е. радиоактивность на единицу площади.

Например, если вы проживаете на территории с плотностью загрязнения почвы 1 Ки/кв. км или 37 000 Бк/кв. м (37 кБк/кв. м), то это означает, что на одном квадратном метре этой почвы находятся

где X — химический символ материнского ядра, — ядро атома гелия, — символическое обозначение электрона (заряд его равен —1, массовое число равно 0).

Правила смещения являются следствиями двух законов сохранения, выполняющихся при радиоактивных распадах — сохранения электрического заряда и массового числа: сумма зарядов (массовых чисел) возникающих ядер и частиц равна заряду (массовому числу) исходного ядра.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3
1.МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ 4
2.ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ 6
3.КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ, СИСТЕМ И СРЕДСТВ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ 9
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18
Литература: 19

Прикрепленные файлы: 1 файл

Защита населения (реферат).docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

На тему: Методы обнаружения и измерения радиоактивных излучений

Выполнила студентка 1 курса группы РФФ-1

1.МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ 4

2.ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ 6

3.КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ, СИСТЕМ И СРЕДСТВ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ 9

ВВЕДЕНИЕ

Ионизирующее излучение – это любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков.

При ядерном взрыве, авариях на АЭС и других ядерных превращениях появляются и действуют невидимые и не ощущаемые человеком излучения. По своей природе ядерное излучение может быть электромагнитным, как, например, гамма-излучение, или представлять поток быстро движущихся элементарных частиц – нейтронов, протонов, бета и альфа-частиц. Любые ядерные излучения, взаимодействуя с различными материалами, ионизируют их атомы и молекулы. Ионизация среды тем сильнее, чем больше мощность дозы проникающей радиации или радиоактивного излучения и длительнее их воздействие.

Действие ионизирующих излучений на людей и животных заключается в разрушении живых клеток организма, которое может привести к различной степени заболеваниям, а в некоторых случаях и к смерти. Чтобы оценить влияние ионизирующих излучений на человека (животного), надо учитывать две основных характеристики: ионизирующую и проникающую способности.

Давайте рассмотрим эти две способности для альфа-, бета-, гамма- и нейтронного излучений.

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия с двумя положительными зарядами. Ионизирующая способность альфа-излучения в воздухе характеризуется образованием в среднем 30 тыс. пар ионов на 1 см пробега. Это очень много. В этом главная опасность данного излучения. Проникающая способность, наоборот, очень невелика. В воздухе альфа- частицы пробегают всего 10 см. Их задерживает обычный лист бумаги.

Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов со скоростью, близкой к скорости света. Ионизирующая способность невелика и составляет в воздухе 40 – 150 пар ионов на 1 см пробега. Проникающая способность намного выше, чем у альфа-излучения, и достигает в воздухе 20 м.

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, которое распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность в воздухе – всего несколько пар ионов на 1 см пути, А вот проникающая способность очень велика – в 50 – 100 раз больше, чем у бета-излучения и составляет в воздухе сотни метров.

Нейтронное излучение – это поток нейтральных частиц, летящих со скоростью 20 – 40 тыс. км/с. Ионизирующая способность составляет несколько тысяч пар ионов на 1 см пути. Проникающая способность чрезвычайно велика и достигает в воздухе несколько километров.

Рассматривая ионизирующую и проникающую способность, можно сделать вывод. Альфа-излучение обладает высокой ионизирующей и слабой проникающей способностью. Обыкновенная одежда полностью защищает человека. Самым опасным является попадание альфа-частиц внутрь организма с воздухом, водой и пищей. Бета-излучение имеет меньшую ионизирующую способность, чем альфа-излучение, но большую проникающую способность. Одежда уже не может полностью защитить, нужно использовать любое укрытие. Это будет много надежнее. Гамма- и нейтронное излучения обладают очень высокой проникающей способностью, защиту от них могут обеспечить только убежища, противорадиационные укрытия, надежные подвалы и погреба.

1.МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ

В результате взаимодействия радиоактивного излучения со внешней средой происходит ионизация и возбуждение ее нейтральных атомов и молекул. Эти процессы изменяют физико-химические свойства облучаемой среды. Взяв за основу эти явления, для регистрации и измерения ионизирующих излучений используют ионизационный, химический и сцинтилляционный методы.

Ионизационный метод. Сущность его заключается в том, что под воздействием ионизирующих излучений в среде (газовом объеме) происходит ионизация молекул, в результате чего электропроводность этой среды увеличивается. Если в нее поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение, то между электродами возникает направленное движение ионов, т.е. проходит так называемый ионизационный ток, который легко может быть измерен. Такие устройства называются детекторами излучений. В качестве детекторов в дозиметрических приборах используются ионизационные камеры и газоразрядные счетчики различных типов.

Химический метод. Его сущность состоит в том, что молекулы некоторых веществ в результате воздействия ионизирующих излучений распадаются, образуя новые химические соединения. Количество вновь образованных химических веществ можно определить различными способами. Наиболее удобным для этого является способ, основанный на изменении плотности окраски реактива, с которым вновь образованное химическое соединение вступает в реакцию.

Сцинтилляционный метод. Этот метод основывается на том, что некоторые вещества (сернистый цинк, йодистый натрий, вольфрамат кальция и др.) светятся при воздействии на них ионизирующих излучений. Возникновение свечения является следствием возбуждения атомов под действием излучений; при возвращении в основное состояние атомы испускают фотоны видимого света различной яркости (сцинтилляции). Фотоны видимого света улавливаются специальным прибором – так называемым фотоэлектронным умножителем, способным регистрировать каждую вспышку.

2.ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

По мере открытий учеными радиоактивности и ионизирующих излучений стали появляться и единицы их измерения. Например, рентген, кюри. Но они не были связаны какой-либо системой, а потому и называются внесистемными единицами. Во всем мире сейчас действует единая система измерений – СИ (система интернациональная). У нас она подлежит обязательному применению с 1 января 1982 г. К 1 января 1990 г. этот переход надо было завершить. Но в связи с экономическими и другими трудностями процесс затягивается. Однако вся новая аппаратура, в том числе и дозиметрическая, как правило, градуируются в новых единицах.

В качестве единицы активности принято одно ядерное превращение в секунду. В целях сокращения используется более простой термин один распад в секунду (распр./с). В системе СИ эта единица получила название беккерель (Бк). В практике радиационного контроля, в том числе и в Чернобыле до последнего времени широко использовалась внесистемная единица активности – кюри (Ки). Один кюри – это 3,7х10~" ядерных превращений в секунду.

Концентрация радиоактивного вещества обычно характеризуется концентрацией его активности. Она выражается в единицах активности на единицу массы: Ки/т, мКи/г, кБк/кг и т.п. (удельная активность). На единицу объема: Ки/м 3 , мКи/л, Бк/см 3 и т.п. (объемная концентрация) или на единицу площади: Ки/км 2 , мКи/см 2 , ПБк/м 2 и т.п.

Единицы ионизирующих излучений

Доза излучения (поглощенная доза) – энергия радиоактивного излучения, поглощенная в единице массы облучаемого вещества или человеком. С увеличением времени облучения доза всегда растет. При одинаковых условиях облучения она зависит от состава вещества. Поглощенная доза нарушает физиологические процессы в организме и приводит в ряде случаев к лучевой болезни различной степени тяжести. В качестве единицы поглощенной дозы излучения в системе СИ предусмотрена специальная единица – грей (Гр). 1 грей – это такая единица поглощенной дозы, при которой 1 кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 джоуль (Дж). Следовательно 1 Гр = 1 Дж/кг.

Поглощенная доза излучения является основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

Мощность дозы (мощность поглощенной дозы) – приращение дозы в единицу времени. Она характеризуется скоростью накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени. Ее единица в системе СИ – грей в секунду. Это такая мощность поглощенной дозы излучения, при которой за 1 с в веществе создается доза излучения в 1 Гр.

На практике для оценки поглощенной дозы излучения до сих пор широко используют внесистемную единицу мощности поглощенной дозы – рад в час (рад/ч) или рад в секунду (рад/с).

Эквивалентная доза. Это понятие введено для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов излучений. Определяется она по формуле Дэкв=QxД. Где Д – поглощенная доза данного вида излучения, Q – коэффициент качества излучения, который для различных видов ионизирующих излучений с неизвестным спектральным составом принят для рентгеновского и гамма-излучения-1, для бета- излучения-1, для нейтронов с энергией от 0,1 до 10 МэВ-10, для альфа- излучения с энергией менее 10 МэВ-20. Из приведенных цифр видно, что при одной и той же поглощенной дозе нейтронное и альфа-излучение вызывают, соответственно, в 10 и 20 раз больший поражающий эффект.

В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв).

Зиверт равен одному грею, деленному на коэффициент качества. При Q=1 получаем

Бэр (биологический эквивалент рентгена) – это внесистемная единица эквивалентной дозы, такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает тот же биологический эффект, что и 1 рентген гамма-излучения. Поскольку коэффициент качества бета и гамма-излучений равен 1, то на местности, загрязненной радиоактивными веществами при внешнем облучении,

Из этого можно сделать вывод, что эквивалентная, поглощенная и экспозиционная дозы для людей, находящихся в средствах защиты на зараженной местности, практически равны.

Мощность эквивалентной дозы – отношение приращения эквивалентной дозы за какой-то интервал времени. Выражается в зивертах в секунду. Поскольку время пребывания человека в поле излучения при допустимых уровнях измеряется, как правило, часами, предпочтительно выражать мощность эквивалентной дозы в микрозивертах в час.

Согласно заключению Международной комиссии по радиационной защите вредные эффекты у человека могут наступать при эквивалентных дозах не менее 1,5 Зв/год (150 бэр/год), а случаях кратковременного облучения – при дозах выше 0,5 Зв (50 бэр). Когда облучение превышает некоторый порог, возникает лучевая болезнь.

Мощность эквивалентной дозы, создаваемая естественным излучением (земного и космического происхождения), колеблется в пределах 1,5 – 2 мЗв/год, плюс искусственные источники (медицина, радиоактивные осадки) от 0,3 до 0,5 мЗв/год. Вот и выходит, что человек в год получает от 2 до 3 мЗв. Эти цифры примерные и зависят от конкретных условий. По другим источникам они выше и доходят до 5 мЗв/год.

Экспозиционная доза – мера ионизационного действия фотонного излучения, определяемая по ионизации воздуха в условиях электронного равновесия.

В СИ единицей экспозиционной дозы является один кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемной единицей является рентген (Р), 1Р=2,58х10 -4 Кл/кг. В свою очередь 1Кл/кг 3,876х10 3 Р. Для удобства в работе при пересчете числовых значений экспозиционной дозы из одной системы единиц в другую обычно пользуются таблицами, имеющимися в справочной литературе.

Мощность экспозиционной дозы – приращение экспозиционной дозы в единицу времени. Ее единица в системе СИ – ампер на килограмм (А/кг). Однако в переходный период можно пользоваться внесистемной единицей – рентген в секунду (Р/с).

1Р/с = 2,58х10 -4 А/кг.

Надо помнить, что после 1 января 1990 г. не рекомендуется вообще пользоваться понятием экспозиционной дозы и ее мощности, Поэтому во время переходного периода эти величины следует указывать не в единицах СИ (Кл/ кг, А/кг), а во в несистемных единицах – рентгенах и рентгенах в секунду.

3.КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ, СИСТЕМ И СРЕДСТВ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ

В настоящее время для коллективной и личной безопасности при служебно-бытовом применении юридическими и физическими лицами используются переносные приборы для измерения радиации. Их существует великое множество. Переносные приборы радиационного контроля делятся на профессиональные (рабочие) средства измерения и бытовые приборы. Приборы, системы и средства радиационного контроля предназначены для измерения степени ионизации окружающей среды и дозиметрического контроля населения в различных условиях обстановки. В основе работы приборов и систем радиационного контроля используются различные методы обнаружения ионизирующего излучения: ионизационный, фотографический, химический, сцинтилляционный, люминесцентный, термолюминесцентный и т.д. Принципиальная схема любого прибора радиационного контроля включает, как правило, воспринимающее и преобразующее устройство (детектор, измерительной устройство, индикатор, источник питания и различные вспомогательные устройства).

Приборы, системы и средства контроля радиационной обстановки подразделяются на

Читайте также: