Радиоактивность

Радиоактивность - свойство некоторых нуклидов самопроизвольно превращаться в другие, испуская при этом элементарные частицы, или распадаться путем спонтанного деления. Эти элементарные частицы, как правило, производят ионизацию вещества, поэтому такое излучение называют ионизирующим излучением.

Различают несколько видов радиоактивного распада:

Альфа-распад - характерен для тяжелых ядер (Z > 82). Альфа частицы - это ядра гелия, с А = 4 и Z = +2. В ядерных установках с водо-водяными реакторами источники альфа излучения практически отсутствуют, и в дальнейшем не будут рассматриваться.

Бета-распад - возможен для любых химических элементов, в зависимости от соотношения нейтронов и протонов. При определенном соотношении нейтронов и протонов нуклиды стабильны.

Рисунок 1.2 Зависимость числа нейтронов от числа протонов в стабильных и природных радиоактивных ядрах. Схемы радиоактивного распада ядер в зависимости от отношения N/Z

На рисунке 1.2 сноска (1) - положение ядра U235 до деления, сноска (2) - после деления. Как видно из графика устойчивости после деления, ядро попадает в область с избытком n.

При избытке нейтронов происходит отрицательный бета распад:

Бета частицы - электроны, обладающие значительной энергией (до 3-6 МэВ).

И при альфа-распаде, и при бета-распаде, дочерние ядра могут возникать в возбужденном состоянии. Переходя из возбужденного состояния в основное, ядра испускают гамма кванты.

Гамма кванты - кванты электромагнитного поля, имеют ту же природу, что и видимый свет (электромагнитное излучение), однако гораздо большую проникающую способность. Энергия гамма квантов от 0,1 МэВ и выше, обычно при радиоактивном распаде энергия гамма квантов лежит в пределах от 0,5 до 7 МэВ.

Рентгеновские лучи - так же электромагнитное излучение (как и гамма кванты), однако имеют меньшую энергию. (Например, Солнце - один из естественных источников таких лучей, но защиту от солнечной радиации обеспечивает атмосфера Земли).

При работе реактора в активной зоне возникает значительный источник нейтронов, которые возникают при делении урана. Благодаря своей высокой проникающей способности могут воздействовать на значительном расстоянии от реактора.

Степень влияния радиации на здоровье человека зависит от вида излучения, его энергии, времени и частоты облучения. Таким образом, последствия радиации, которые могут привести к фатальным случаям, бывают как при однократном пребывании у сильнейшего источника излучения (естественного или искусственного), так и при хранении слаборадиоактивных предметов у себя дома (антиквариата, обработанных радиацией драгоценных камней, изделий из радиоактивного пластика).

Радиоактивность измеряется в Беккерелях (Бк), что соответствует одному распаду в секунду. В технике до сих пор пользуются Кюри, то есть активностью 1 г радия. 1 Кю = 3,7 ∙ 1010 Бк. Воздействие излучения на вещество оценивается дозой радиации. А воздействие ионизирующего излучения оценивается экспозиционной дозой (число пар ионов, возникающих в 1 см3 вещества). За единицу экспозиционной дозы принимался Рентген (Р) (доза такого излучения, при котором возникает 1 CGSE заряда в 1 нормальном см3 воздуха). В настоящее время за основу принята поглощенная доза (количество энергии излучения, переданное единице массы вещества). Официально доза измеряется в Греях (Гр). 1 Гр =1 Дж/кг. Однако до сих пор часто пользуются прежними единицами измерения 1 Рад = 100 эрг/г (величина удобна тем, что численно практически равна Рентгену). Следует отметить, что при воздействии на биологическую ткань «тяжелые» частицы (альфа частицы, нейтроны, протоны) оказывают больше влияния, чем легкие при одной и той же переданной энергии. Поэтому для оценки воздействия на биологическую ткань используется понятие биологического эквивалента Рентгена или Рад.

бэр = КОБЭ ∙ 1 Р

бэр = КК ∙ 1 рад

КОБЭ и КК - биологическая эффективность или коэффициент качества.

Таблица 1.1

Значение КОБЭ для основных видов излучения

Еще статьи по экологии

Санитарная очистка города, вывоз и утилизация бытовых отходов
Благоустройство городов одним из существенных элементов включает в себя вопросы санитарной очистки городских территорий и окружающей среды водного и воздушного бассейнов. В результате жизни ...

Расчет рассеивания примесей в атмосферном воздухе
тмосфера Задание 1 Определить максимальное значение приземной концентрации вредных веществ при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем при неблаг ...

Состояние и перспективы развития сети российских национальных парков
В процессе своего развития человечество поставило под угрозу существование естественных экологических систем и природных комплексов, которые являются необходимым условием сохранения био ...