Виды ионизирующее излучение: Основы радиационной безопасности

13. Ионизирующее излучение. Безопасность жизнедеятельности. Курс лекций

13.1. Виды ионизирующих излучений, их физическая природа и особенности распространения

13.2. Единицы активности и дозы ионизирующих излучений

13.3. Биологическое действие ионизирующих излучений

13.4. Нормирование ионизирующих излучений

13.5. Меры и средства защиты от ионизирующих излучений

13.1. Виды ионизирующих излучений, их физическая природа и особенности распространения

К ионизирующим излучениям относятся корпускулярные (альфа-, бета-, нейтронные) и электромагнитные (гамма-, рентгеновское) излучения, способные при взаимодействии с веществом создавать заряженные атомы и молекулы — ионы.

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях.

Их энергия не превышает нескольких МэВ. Чем больше энергия частиц, тем больше полная ионизация, вызванная ею в веществе. Пробег альфа-частиц, испускаемых радиоактивным веществом, достигает 8-9 см в воздухе, а в живой ткани — нескольких десятков микрон. Обладая сравнительно большой массой, альфа-частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обуславливает их низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию, составляющую в воздухе на 1 см пути несколько десятков тысяч пар ионов.

Бета-излучение — поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде.

Энергия бета-частиц не превышает нескольких МэВ. Максимальный пробег в воздухе составляет 1800 см, а живых тканях 2,5 (нескольких десятков пар на 1 см пробега), а проникающая способность выше, чем альфа-частиц.

Нейтроны — поток которых образует нейтронное излучение преобразуют свою энергию в упругих неупругих взаимодействиях с ядрами атомов.

При неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как из заряженных частиц, так и из гама-квантов (гамма-излучение). При упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества.

Проникающая способность нейтронов существенно зависит от их энергии и состава вещества атомов, с которыми они взаимодействуют.

Гамма-излучение — электромагнитное (фотонное) излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц.

Гамма излучение обладает большой 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 представляет собой совокупность тормозного и характеристического излучения, энергия фотонов которых составляет не более 1 МэВ.

Тормозное излучение — 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 атомов.

Как и гамма-излучение, рентгеновское излучение обладает малой ионизирующей способностью и большой глубиной проникновения.

13.2. Единицы активности и дозы ионизирующих излучений

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

A = dN / dt, (2.25).

единицей измерения активности является Беккерель (Бк). 1 Бк равен одному ядерному превращению в секунду. Кроме этого, активность может измеряться в Кюри (и) — специальная единица активности.

1Ки = 3,7 × 10 ¹⁰ Бк.

Для количественной оценки ионизирующего действия рентгеновского и гамма — излучения в сухом атмосферном воздухе используется понятие экспозиционной дозы. Экспозиционная доза представляет собой отношение полного заряда ионов одного знака, возникающих в малом объеме воздуха, к массе воздуха в этом объеме. За единицу этой дозы принимают кулон на килограмм (Кл / кг). применяется также внесистемная единица — рентген (Р).

Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями организма), называется поглощенной дозой и измеряется в системе СИ в Греях (Гр).

Эта доза не учитывает, какой вид излучения воздействовал на организм человека. Если принять во внимание этот факт, то дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой; ее измеряют в системе СИ в единицах, называемых зивертами (Зв).

Доза эффективная — величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений эквивалентной дозы в органе на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани. Эта доза также измеряется в зивертах.

Специальная единица эквивалентной дозы — бэр.

Бэр — поглощенная доза любого вида излучения, которая вызывает равный биологический эффект с дозой в 1 рад рентгеновского излучения.

Рад — специальная единица поглощенной дозы зависит от свойств излучения и поглощающей среды.

Поглощенная, эквивалентная, эффективная и экспозиционная дозы, отнесенные к единице времени, носят название мощности соответствующих доз.

Условная связь системных единиц:

100 Рад = 100 Бэр= 100 Р= 13 В= 1 Гр

13.3. Биологическое действие ионизирующих излучений

Биологическое действие излучения зависит от числа образованных пар ионов или от связанной с ним величины — поглощенной энергии.

Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. Изменение химического состава значительного числа молекул приводит к гибели клеток.

Под влиянием излучений в живой ткани происходит расщепление воды на атомарный водород Н и гидроксильную группу ОН, которые, обладая высокой активностью, вступают в соединение с другими молекулами ткани и образуют новые химические соединения, не свойственные здоровой ткани. В результате происходящих изменений нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ нарушается.

Под влиянием ионизирующих излучений в организме происходит торможение функций кроветворных органов, нарушение нормальной свертываемости крови и увеличение хрупкости кровеносных сосудов, расстройство деятельности желудочно-кишечного тракта, истощение организма, снижение сопротивляемости организма инфекционным заболеваниям, увеличение числа белых кровяных телец. (лейкоцитоз).

Необходимо различать внешнее и внутреннее излучение.

Естественный фон излучения состоит из космического излучения и излучения естественно — распределенных радиоактивных веществ. Естественный фон внешнего излучения на территории нашей страны создает мощность эквивалентной дозы 0,36-1,8 мЗв в год, что соответствует мощности экспозиционной дозы 40-200 мР/год (фон в Москве 0,012 — 0,02 мР/час в Чернобыле было 15 мР/час).

Кроме естественного облучения, человек облучается ми другими источниками, например, при производстве рентгеновских снимков черепа 0,8 — 6 Р; позвоночника 1,6 — 14,7 Р; легких (флюорография) 0,2 — 0,5 Р; грудной клетке при рентгеноскопии 4,7 — 19,5 Р; желудочно-кишечного тракта при рентгеноскопии 12 — 82 Р; зубов 3 — 5 Р.

однократное облучение в дозе 25-50 бэр приводит к незначительным скоропроходящим изменениям в крови, при дозах облучения 80 — 120 бэр появляются печальные признаки лучевой болезни, но смертельный исход отсутствует. Острая лучевая болезнь развивается при однократном облучении 200-300 бэр, смертельный исход возможен в 50% случаев. Смертельный исход в 100% случаев наступает при дозах 550 — 700 бэр. Эти данные — когда лечение не проводится: существует ряд противолучевых препаратов, ослабляющих действие излучения.

Заболевания могут быть острыми и хроническими.

13.4. Нормирование ионизирующих излучений

В настоящее время предельно допустимые уровни ионизирующего облучения определяются “Нормами радиационной безопасности НРБ — 76/87” и “Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87”.

В соответствии с НРБ — 76/87 и ОСП — 72/87 установлены следующие категории облучаемых:

категория А — персонал;

категория Б — ограниченная часть населения;

категория В — население области, края, республики, страны.

Персонал — работающие с источниками ионизирующего излучения.

Ограниченная часть населения — лица непосредственно не работающие с ИИО, но по условиям проживания или размещения рабочих мест подвергающиеся воздействию радиоактивного излучения.

Население — остальные.

В порядке убывания радиочувствительности устанавливаются три группы критических органов:

I. Все тело, гонады и красный костный мозг (гонады — от греческого слова “gone” — порождающие, половые железы).

II. Мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и другие органы, за исключением тех, которые относятся к группам I и III.

III. Кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

Устанавливаются предельно допустимые дозы (ПДД) за год.

ПДД — наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которое при равномерном воздействии в течении 50 лет не вызовет в состоянии здоровья персонала неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Дозовые пределы,	группа критических органов
бэр за год	I	II	III
ППД для категории А ППД для категории Б	5 0,5	15 1,5	30 3

Эквивалентная доза Н (бэр), накопленная в критическом органе за время Е (лет) с начала профессиональной работы, не должна превышать значения:

Н = ПДД × Т.

В любом случае доза, накопленная к 30 годам, не должна превышать 12 ПДД. На территории Украины, Белоруссии и России площадью 28 тыс. км

2 с условием загрязнения более 5 Кюри / км² по Цезию — 137 проживает около 1 млн. человек. Доза их облучения может значительно превышать ПДД — 35 бэр за жизнь (35 бэр за 70 лет жизни сейчас норма для районов Чернобыля).

13.5. Меры и средства защиты от ионизирующих излучений

Защита от ионизирующих излучений состоит из комплекса организационных и технических мер, осуществляемых путем экранирования источников излучения или рабочих мест, удаления источника от рабочих мест, сокращение времени облучения.

К организационным мерам относится:

• выбор радионуклидов с меньшим периодом полураспада:
• применение измерительных приборов большей точности:
• инструктажи с указанием порядка и правил проведения работ, обеспечивающих безопасность;
• применение специальных хранилищ для радиоактивных веществ;
• медицинский контроль за состоянием здоровья работающих.

Технические меры защиты заключаются в экранировании источников излучения или рабочих мест, при помощи которого можно снизить облучение на рабочем месте до заданного значения.

Альфа-частицы имеют небольшую длину пробега, поэтому слой воздуха в несколько сантиметров, одежда, резиновые перчатки являются достаточной защитой.

Для защиты от бета-излучений применяют материалы с небольшим атомным весом (плексиглас, алюминий). Для защиты от бета-излучений высоких энергий этими материалами облицовывают экраны из свинца, т.к. при прохождении бета-частиц через вещество возникает тормозное излучение в виде рентгеновского излучения.

Гамма-излучение и рентгеновское лучше всего поглощается материалами с большим атомным номером и высокой плотностью свинец, вольфрам).

Защитные экраны могут быть стационарные, передвижные, настольные, разборные.

Может быть использована в качестве технических мер защиты вытяжная вентиляция.

В качестве средств индивидуальной защиты от альфа и бета-излучений применяют индивидуальные защитные костюмы, средство защиты органов дыхания — изолирующие противогазы.

Виды ионизирующего излучения – кратко характеристики, свойства и источники

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 74.

Обновлено 3 Марта, 2021

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 74.

Обновлено 3 Марта, 2021

Излучение — это поток заряженных или нейтральных частиц, которые испускаются при ядерных реакциях, а также при некоторых других явлениях, например, при разогревании вещества или при торможении электронов в катодной трубке. Многие виды излучений обладают способностью к ионизации вещества. При кратком изучении этого явления важно рассмотреть характеристику видов ионизирующего излучения.

Ионизация вещества

Термин «ион» был введен М. Фарадеем. Изначально так назывались носители заряда в растворе. Впоследствии так стали называть атомы и молекулы, в электронных оболочках которых имеется недостаток или избыток электронов.

Нейтрально заряженное вещество, в атомах и молекулах которого равное количество положительных и отрицательных зарядов, может терять электроны под внешним воздействием. Такой процесс называется ионизацией.

Рис. 1. Ионизация вещества.

Ионизация может иметь различные механизмы, но во всех случаях электронам вещества сообщается энергия, достаточная для того, чтобы электроны покидали свои орбиты.

Виды ионизирующего излучения

Излучение, способное к ионизации вещества, называется ионизирующим. Исторически первым было открыто радиоактивное излучение, источником которого являются радиоактивные элементы.

Рис. 2. Радиоактивность.

Радиоактивное излучение имеет следующие виды.

Альфа-излучение

Альфа-излучение — это тяжелые, положительно заряженные частицы, испускаемые при распаде. Каждая альфа-частица имеет двойной электронный заряд и массу, вчетверо больше массы протона. В результате поток альфа-частиц обладает наибольшей ионизирующей способностью, но при движении частицы быстро теряют энергию и не могут глубоко проникать в вещество: как правило, длина пути измеряется несколькими миллиметрами.

Бета-излучение

Бета излучение — это поток электронов, летящих с околосветовыми скоростями. За счет больших скоростей и меньшего заряда проникающая способность бета-излучения больше, а ионизирующая способность меньше. Бета-частицы проникают в вещество на десятки сантиметров.

Гамма-излучение

В радиоактивном излучении также присутствует компонента, не имеющая заряда — гамма-частицы. Это — фотоны высокой энергии. Они обладают наименьшей ионизирующей способностью, однако при этом глубоко проникают в вещество.

Рентгеновское излучение

Кроме описанных трех видов ионизирующего излучения, существуют также техногенные виды ионизирующих излучений, созданные человеком. В первую очередь это рентгеновское излучение.

Рентгеновские лучи генерируются катодными трубками при резкой остановке быстрых электронов в веществе (электроны бета-лучей также способны вызывать рентгеновское излучение). Они, как и гамма-кванты, представляют собой фотоны и имеют похожие свойства. Однако энергия у рентгеновских лучей меньше, из-за этого ионизирующая и проникающая способности у них также меньше.

Нейтронное излучение

Еще одним техногенным видом излучения является нейтронное. Нейтроны входят в состав ядер атомов, и при работе атомных реакторов образуются большие потоки нейтронов, летящих с большими скоростями. Хотя нейтроны не имеют заряда, тем не менее, за счет большой массы (равной массе протона) нейтронное излучение имеет высокую ионизирующую способность.

Рис. 3. Таблица ионизирующих излучений.

Что мы узнали?

Ионизирующее излучение — это излучение, способное создавать в веществе заряженные ионы (ионизировать вещество). К ионизирующему излучению относится естественная альфа-, бета-, гамма- радиоактивность, а также техногенные виды излучения — рентгеновское и нейтронное.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 74.

---

А какая ваша оценка?

Ионизирующее излучение – Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Ионизирующее излучение — это излучение, которое может отрывать электроны от атомов. Этот процесс показан выше. ^[1]

Ионизирующее излучение — это особый вид передачи энергии (излучения), обладающий достаточной энергией для отрыва электронов от атомов, превращения атомов в ионы. Это означает, что при попадании в атом или частицу одного из этих энергоносителей энергия не поглощается, а разрывает связь между электроном и ядром атома, «ионизируя» его. Эти результирующие частицы поэтому известны как ионы. Вообще говоря, входящие энергии частиц альфа- и бета-распада и фотонов гамма-излучения выше, чем энергии ионизации атомов и молекул. Это означает, что альфа-, бета- и гамма-излучение являются примерами ионизирующего излучения. ^[2] Ионизирующее излучение имеет важное значение, поскольку оно может вызывать ряд физиологических побочных эффектов, как отрицательных (например, рак), так и положительных (например, лечение рака). ^[3]

Счетчики Гейгера работают на основе этой ионизации. Счетчики Гейгера — это приборы, обнаруживающие ионизирующее излучение. Они не могут обнаруживать неионизирующее излучение, поскольку полагаются на ионы для создания электрического сигнала.

Использование ионизирующего излучения

Различные формы ионизирующего излучения имеют различное применение. Лучевая терапия, лечение рака, основана на бета-распаде и использует его ионизирующие свойства для уничтожения раковых клеток. ^[4] Альфа-излучение также используется в медицине, при этом таргетная альфа-терапия используется для уничтожения рака.

Ионизирующее излучение также используется не только в медицине. Ионизирующие свойства америция обуславливают его использование в детекторах дыма. Внутри детектора дыма выделяются альфа-частицы америция. Это, в свою очередь, ионизирует воздух внутри детектора. Дым в извещателе поглощает это альфа-излучение, поэтому при наличии дыма ионизация изменяется и срабатывает тревога. ^[5] Кроме того, кобальт — источник ионизирующего гамма-излучения — используется для стерилизации медицинского оборудования и облучения пищевых продуктов, уничтожения бактерий и пастеризации пищевых продуктов. ^[6]

Воздействие на здоровье

Биологическое воздействие радиации зависит от степени облучения человека, продолжительности облучения и типа облучения. Ионизирующее излучение возникает при распаде радиоактивных материалов, вызывая повреждения живых тканей, которые не всегда можно восстановить. ^[7] Это воздействие может быть терапевтическим, таким как лечение рака, или вредным. Хроническое воздействие радиации может привести к раку (в результате повреждения на клеточном или молекулярном уровне). Воздействие, особенно на быстрорастущие клетки, может вызвать мутации, которые могут быть опасными. Последствия острого воздействия ионизирующего излучения проявляются быстро и включают ожоги и радиационное отравление. Симптомы радиационного отравления включают тошноту, слабость, выпадение волос и снижение функции органов, и эта лучевая болезнь может привести к смерти, если доза достаточно высока. ^[7]

Знание ядерного оружия

Для дальнейшего чтения

• Радиация
• Энергия
• Альфа-распад
• Гамма-распад
• Фотон
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

1. ↑ Создано внутри компании членом группы Energy Education.
2. ↑ Р. Найт. (20 мая 2015 г.). Физика для ученых и инженеров , 3-е изд. США: Пирсон
3. ↑ Гиперфизика. (19 мая 2015 г.). Ионизирующее излучение [Онлайн]. Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mod4.html
4. ↑ Учитель химии. (22 июля 2015 г.). Бета-распад [Онлайн]. Доступно: http://chemteacher.chemeddl.org/services/chemteacher/index.php?option=com_content&view=article&id=66M
5. ↑ BBC Bitesized. (22 июля 2015 г.). Использование радиации [Онлайн]. Доступно: http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/ocr_gateway_pre_2011/living_future/4_nuclear_radiation2.shtml
6. ↑ Агентство по охране окружающей среды США. (14 мая 2015 г.). Гамма-лучи [Онлайн]. Доступно: http://www.epa.gov/radiation/understand/gamma.html#use
7. ↑ ^{7.0 7.1} Агентство по охране окружающей среды США. (8 июля 2015 г.). Воздействие на здоровье: Радиация [Онлайн]. Доступно: http://www. epa.gov/radiation/understand/health_effects.html#q1

Ионизирующее излучение – определение, примеры, типы, источники и опросник

Определение ионизирующего излучения

Термин «радиация» означает испускание энергии в виде волн или частиц. Ионизирующее излучение выделяет энергию, выбивая электроны из атомов, в результате чего атомы приобретают заряд. Другой термин для заряженной частицы — ион. Заряды атомных частиц делают ионизирующее излучение нестабильным и реактивным. Частицы излучают, потому что пытаются стабилизироваться. Ионизирующее излучение относится к высокоэнергетическому типу излучения, поскольку оно исходит из высокоэнергетического конца электромагнитного спектра. Создание ионизирующего излучения — естественный процесс во Вселенной.

Источники ионизирующего излучения

Ионизирующее излучение исходит от следующих основных источников:

• Ядерные реакции на земном солнце и звездах в космосе
• Радиоактивный распад в активных тканях организма и в почве
Радиоактивный распад нестабильные элементы в горных породах, особенно в горных породах, содержащих радий и выделяющих газ радон
• Профессиональные источники горнодобывающей, медицинской, исследовательской и промышленной деятельности.

Типы ионизирующего излучения

Типы ионизирующего излучения включают в себя:

• рентгеновские лучи/гамма-лучи
• Альфа-частицы
• Частицы Beta
• ron
• . излучение находится в электромагнитном спектре.

  Примеры ионизирующего излучения

  Рентгеновские/гамма-лучи

  Рентгеновские и гамма-лучи распространяются в виде энергетических «пакетов», называемых фотонами. Как и свет, фотоны движутся прямолинейно. Рентгеновские лучи возникают в результате изменения энергетических уровней в атоме. Медицинские рентгеновские снимки показывают кости и другие плотные структуры тела, потому что эти структуры поглощают излучение; мягкие ткани, такие как кожа и органы, нет. Гамма-лучи — это фотоны, испускаемые ядром атома. Оба вида ионизирующего излучения могут проходить через тело человека, если у них достаточно энергии. Это излучение может разрушить целые клетки и/или повредить ДНК в ядре клетки, что может привести к мутациям ДНК и возможности рака.

  Альфа-частицы

  Альфа-частицы не проникают через кожу в отличие от рентгеновских и гамма-лучей. Фактически, кусок бумаги или ткани может остановить альфа-частицы. Эти частицы тяжелее и медленнее, чем рентгеновские и гамма-лучи, потому что в их ядрах есть два протона и два нейтрона. Однако эти частицы становятся опасными при вдыхании. Радон представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха, который образуется при распаде элемента радия. Радий естественным образом встречается в горных породах и почве Земли и состоит в основном из альфа-частиц, поэтому при вдыхании радона альфа-частицы непосредственно контактируют с тканью легких. Альфа-частицы радона (при вдыхании) примерно в 20 раз эффективнее, чем рентгеновские и гамма-лучи, вызывают рак.

  Бета-частицы

  Бета-частицы — это электроны, которые намного меньше и быстрее альфа-частиц. Большинство твердых предметов останавливают их, но они могут легко проникнуть сквозь кожу человека и вызвать повреждение тканей и ожоги. Серьезные ожоги, полученные людьми, подвергшимися воздействию радиоактивных осадков взрывов ядерных реакторов и атомных бомб, вызваны бета-частицами. Эти ожоги также называются бета-ожогами. Бета-частицы можно проглотить или вдохнуть, если они загрязняют воду и продукты питания, и проглатывание вызывает еще более серьезные повреждения. Однако очень небольшие количества некоторых элементов, излучающих бета-частицы (таких как йод-131), используются в медицине для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы.

  Викторина

  1. Бета-частицы __________________.
  A. большие и медленные
  B. произошли от солнца
  C. маленькие и быстрые
  D. имеют два протона и два нейтрона в своих ядрах.
  

  Ответ на вопрос №1

  C верно. Бета-частицы — это электроны, маленькие и быстрые.

  2. Какой тип частиц содержится в газе радоне?
  A. бета
  B. рентген
  C. альфа
  D. нейтрон
  

  Газ радон состоит в основном из альфа-частиц.

  3. Что из перечисленного НЕ является источником ионизирующего излучения?
  A. огонь
  B. камни
  C. солнце
  D. рентген
  

  Ответ на вопрос №3

  0169 правильно. Огонь не является источником ионизирующего излучения.

  Ссылки

  • Досс, Х. (2017, 14 мая). Ионизирующее излучение и человек – основы. Получено с http://physicscentral.com/explore/action/radiationandhumans.cfm.
  • Грабяновский Э. (2017, 14 мая). Как работает лучевая болезнь. Получено с http://science.howstuffworks.com/radiation-sickness1.htm.
  • Ионизирующее излучение. (н.д.). В Британской энциклопедии онлайн . Получено с https://www.britannica.com/science/ionizing-radiation.