Излучение ядерное: Ядерное излучение: что это такое, характеристики, виды и применение

Содержание

Ядерное излучение: что это такое, характеристики, виды и применение

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.

Индекс

1 Características principales
2 Виды ядерного излучения
- 2.1 Альфа-частицы
- 2.2 Бета-частицы
- 2.3 Гамма-частицы
3 Ядерная радиация на электростанциях

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.

Что такое радиация | МАГАТЭ

Что есть что в ядерной сфере

13.05.2022

Андреа Галиндо, Бюро общественной информации и коммуникации МАГАТЭ

Излучение — это энергия, которая перемещается из одного места в другое в таком виде, который можно описать как волны или частицы. Мы постоянно сталкиваемся с излучением в нашей повседневной жизни. В число знакомых всем источников излучения входят Солнце, микроволновые печи, которые стоят у нас на кухне, и радиоприемники, которые мы слушаем в автомобилях. В основном подобное излучение не причиняет какого-либо вреда нашему здоровью. Но некоторые виды излучения являются опасными. В целом, при более низких дозах излучение связано с меньшими рисками, однако с увеличением дозы они повышаются. Для защиты нашего организма и окружающей среды от вредного воздействия излучения следует принимать различные меры в зависимости от его вида, при этом сохраняя возможность извлекать пользу из его многочисленных применений.

Как можно использовать излучение? Некоторые примеры

Здравоохранение.

Благодаря излучению мы имеем возможность применять специальные медицинские процедуры, например, для лечения рака, и пользоваться методами диагностической визуализации.
Энергетика. Излучение позволяет нам производить электричество, например, с помощью солнечной энергии и ядерной энергии.
Окружающая среда и изменение климата. Излучение может быть использовано для очистки сточных вод или для создания новых сортов растений, устойчивых к изменению климата.
Промышленность и наука. С помощью ядерных методов, основанных на излучении, ученые могут исследовать объекты наследия или создавать материалы с улучшенными характеристиками, например, для автомобильной промышленности.

Если излучение полезно, почему мы должны защищать себя от него?

Излучение имеет множество полезных применений, но при возникновении рисков, связанных с его использованием, следует принимать конкретные меры для защиты людей и окружающей среды. Этот же подход применяется и к любым другим видами деятельности. Разные виды излучения требуют разных мер защиты: его обладающий низкой энергией вид, называемый «неионизирующее излучение», может требовать меньшей защиты и соответствующих мер, чем обладающее более высокой энергией «ионизирующее излучение». В соответствии со своим мандатом МАГАТЭ устанавливает нормы для защиты людей и окружающей среды от ионизирующего излучения при его мирном использовании.

Виды излучения

Неионизирующее излучение

Примерами неионизирующего излучения являются видимый свет, радиоволны и микроволны (Инфографика: Адриана Варгас/МАГАТЭ)

Неионизирующее излучение — это излучение более низкой энергии, которое не обладает достаточной мощностью, чтобы отделить электроны от атомов или молекул, находящихся в веществе или в живых организмах. Однако его энергия может заставить эти молекулы вибрировать и таким образом выделять тепло. Например, именно так работают микроволновые печи.

Для большинства людей неионизирующее излучение не представляет риска для здоровья. Однако работникам, которые регулярно контактируют с некоторыми источниками неионизирующего излучения, могут потребоваться специальные меры для защиты, например, от выделяемого тепла.

В число других примеров неионизирующего излучения входят радиоволны и видимый свет. Видимый свет — это то неионизирующее излучение, которое может воспринимать человеческий глаз. Радиоволны — это вид неионизирующего излучения, которое наши глаза и другие органы чувств не воспринимают, а вот радиоприемники способны их улавливать.

Ионизирующее излучение

Примерами ионизирующего излучения являются гамма-излучение, используемое для некоторых видов лечения рака, рентгеновское излучение и излучение, испускаемое радиоактивными материалами, используемыми на атомных электростанциях (Инфографика: Адриана Варгас/МАГАТЭ)

Ионизирующее излучение — это вид излучения энергии такой мощности, что оно способно отделять электроны от атомов или молекул, тем самым вызывая изменения на атомном уровне при взаимодействии с веществом, включая живые организмы. Такие изменения обычно сопровождаются образованием ионов (электрически заряженных атомов или молекул) — отсюда и возник термин «ионизирующее» излучение.

В больших дозах ионизирующее излучение может повредить клетки или органы нашего тела или даже привести к смерти. В случае надлежащего использования и в правильных дозах, а также при соблюдении необходимых мер защиты, этот вид излучения имеет множество полезных применений, например, в производстве энергии, в промышленности, в научных исследованиях, в медицинской диагностике и лечении различных заболеваний, таких как рак. Хотя ответственность за регулирование в области использования источников излучения и радиационной защиты лежит на государствах, МАГАТЭ оказывает поддержку законодателям и регулирующим органам через всеобъемлющую систему международных норм безопасности, направленных на защиту работников и пациентов, а также населения и окружающей среды от потенциально вредного воздействия ионизирующего излучения.

Неионизирующее и ионизирующее излучение имеют разную длину волн, что напрямую связано с их энергией. (Инфографика: Адриана Варгас/МАГАТЭ).

Научное объяснение радиоактивного распада и возникающего при этом излучения

Ионизирующее излучение может исходить, например, от нестабильных (радиоактивных) атомов, когда они переходят в более стабильное состояние, высвобождая при этом энергию.

Большинство атомов на Земле стабильны, в основном благодаря уравновешенному и стабильному составу частиц (нейтронов и протонов) в их центре (ядре). Однако в некоторых видах нестабильных атомов число протонов и нейтронов в составе их ядра не позволяет им удерживать эти частицы вместе. Такие нестабильные атомы называются «радиоактивными атомами». При распаде радиоактивных атомов выделяется энергия в виде ионизирующего излучения (например, альфа-частицы, бета-частицы, гамма-лучи или нейтроны), которое при контролируемом и безопасном использовании может приносить различную пользу.

Процесс, в ходе которого радиоактивный атом становится более стабильным за счет высвобождения частиц и энергии, называется «радиоактивным распадом». (Инфографика: Адриана Варгас/МАГАТЭ)

Каковы наиболее распространенные типы радиоактивного распада? Как мы можем защитить себя от вредного воздействия возникающего в результате излучения?

Существуют различные типы радиоактивного распада, вызывающего ионизирующее излучение, в зависимости от типа частиц или волн, которые испускает ядро, чтобы стать стабильным. Наиболее распространенными типами являются альфа-частицы, бета-частицы, гамма-лучи и нейтроны.

Альфа-излучение

Альфа-распад (Инфографика: А. Варгас/МАГАТЭ)

При альфа-излучении распадающиеся ядра испускают тяжелые, положительно заряженные частицы, чтобы стать более стабильными. Эти частицы не способны проникнуть через нашу кожу и причинить вред, и часто их можно остановить даже при помощи листа бумаги.

Однако в случае попадания альфа-излучающих материалов в организм при дыхании, с пищей или питьем, они могут воздействовать напрямую на внутренние ткани и, следовательно, наносить вред здоровью.

Америций-241, который используется в детекторах дыма по всему миру, является примером атома, распадающегося с испусканием альфа-частиц.

Бета-излучение

(Инфографика: А. Варгас/МАГАТЭ)

При бета-излучении ядра испускают более мелкие частицы (электроны), которые обладают большей проникающей способностью, чем альфа-частицы, и могут пройти, например, через 1–2 сантиметра воды, в зависимости от их энергии. Как правило, лист алюминия толщиной в несколько миллиметров может остановить бета-излучение.

К нестабильным атомам, испускающим бета-излучение, относятся водород-3 (тритий) и углерод-14. Среди прочего тритий используется, например, в аварийном освещении, для обозначения выходов в темноте. Это связано с тем, что свечение люминесцентного материала возникает под воздействием бета-излучения трития без использования электричества. Углерод-14 используется, например, для определения возраста объектов наследия.

Гамма-излучение

Гамма-лучи (Инфографика: А. Варгас/МАГАТЭ)

Гамма-излучение, которое используется в различных применениях, например, для лечения рака, является электромагнитным излучением, подобным рентгеновскому. Некоторые гамма-лучи проходят через тело человека, не причиняя вреда, в то время как другие поглощаются организмом и могут причинить вред. Толстые стены из бетона или свинца могут снизить интенсивность гамма-излучения до уровней, представляющих меньший риск. Именно поэтому стены процедурных кабинетов радиотерапии в онкологических больницах имеют такую большую толщину.

Нейтроны

Ядерное деление внутри ядерного реактора является примером радиоактивной цепной реакции, поддерживаемой нейтронами (Инфографика: А. Варгас/МАГАТЭ)

Нейтроны — это относительно массивные частицы, которые являются одним из основных компонентов ядра. Они не имеют заряда и поэтому напрямую не вызывают ионизацию. Но их взаимодействие с атомами вещества может привести к возникновению альфа-, бета-, гамма- или рентгеновского излучения, которое затем приводит к ионизации. Нейтроны обладают проникающей способностью и могут быть остановлены только большими объемами бетона, воды или парафина.

Нейтроны могут быть получены различными способами, например, внутри ядерных реакторов или в процессе ядерных реакций, запущенных обладающими высокой энергией частицами в пучках ускорителей. Нейтроны могут являться значительным источником косвенно ионизирующего излучения.

Какую роль играет МАГАТЭ?

МАГАТЭ оказывает государствам-членам помощь в использовании ядерных технологий, включая излучение, в здравоохранении, сельском хозяйстве, охране окружающей среды, управлении водными ресурсами, энергетике и промышленности. Для этого МАГАТЭ оказывает помощь в проведении исследований и разработок в области практического использования радиации и радиоактивных источников, а также координирует исследовательскую деятельность и реализует проекты в разных странах по всему миру.
В рамках своей деятельности в области гарантий и проверки МАГАТЭ следит за тем, чтобы не происходило переключения способных испускать излучение материалов с мирного использования на другие цели.
Наконец, МАГАТЭ разрабатывает нормы безопасности и руководящие материалы по физической безопасности и обобщает наилучшую практику в области защиты людей, общества и окружающей среды от вредного воздействия ионизирующего излучения.

Ресурсы по теме

13.05.2022

Что такое радиация? | МАГАТЭ

Ядерное объяснение

25 января 2023 года

Андреа Галиндо, Бюро общественной информации и коммуникации МАГАТЭ

Излучение — это энергия, которая перемещается из одного места в другое в форме, которую можно описать как волны или частицы. Мы подвергаемся воздействию радиации в повседневной жизни. Некоторые из наиболее известных источников излучения включают солнце, микроволновые печи на наших кухнях и радиоприемники, которые мы слушаем в наших автомобилях. Большая часть этого излучения не несет опасности для нашего здоровья. Но некоторые делают. В целом радиация имеет меньший риск при более низких дозах, но может быть связана с более высокими рисками при более высоких дозах. В зависимости от типа излучения необходимо принимать различные меры для защиты нашего тела и окружающей среды от его воздействия, позволяя нам получать выгоду от его многочисленных применений.

Для чего нужна радиация? – Некоторые примеры

Здоровье: благодаря радиации мы можем получать пользу от медицинских процедур, таких как многие методы лечения рака и методы диагностической визуализации.
Энергия: излучение позволяет нам производить электричество, например, с помощью солнечной энергии и ядерной энергии.
Окружающая среда и изменение климата: радиация может использоваться для очистки сточных вод или для создания новых сортов растений, устойчивых к изменению климата.
Промышленность и наука: с помощью ядерных методов, основанных на излучении, ученые могут исследовать объекты прошлого или производить материалы с превосходными характеристиками, например, в автомобильной промышленности.

Если радиация полезна, почему мы должны защищаться от нее?

Радиация имеет множество полезных применений, но, как и в любой другой деятельности, когда существуют риски, связанные с ее использованием, необходимо предпринять определенные действия для защиты людей и окружающей среды. Различные типы излучения требуют различных защитных мер: низкоэнергетическая форма, называемая «неионизирующим излучением», может потребовать меньше защитных мер, чем более высокоэнергетическое «ионизирующее излучение». МАГАТЭ устанавливает стандарты защиты людей и окружающей среды в отношении мирного использования ионизирующего излучения в соответствии со своим мандатом.