Виды ионизирующего излучения и их характеристика: 3.2.5. Виды ионизирующего излучения и основные понятия дозиметрии

15. Виды ионизирующих излучений и их свойства. Количественная оценка ионизирующих излучений.

Ионизирующими излучениями называются такие виды лучистой энергии, которые, попадая в определенные среды или проникая через них, производят в них ионизацию. Такими свойствами обладают радиоактивные излучения, излучения высоких энергий, рентгеновские лучи и др.

Ионизирующее излучение разделяется на электромагнитное (фотонных) и корпускулярное К последним относятся излучения, состоящие из потока частиц, масса покоя которых не равна нулю (альфа-и и бета-частиц, протонов, нейтронов и др.) К электромагнитного излучения относятся гамма — и рентгеновского излученияння.

Альфа-излучение — это поток положительно заряженных частиц (ядер атомов гелия), движущихся со скоростью 20 000 км / с

Бета-излучение — это поток электронов и позитронов, скорость которых приближается к скорости света

Гамма-излучение — это коротковолновое электромагнитное излучение, которое по своим свойствам подобно рентгеновского, но имеет большую скорость (примерно равна скорости света а) и энергии.

Ионизирующее излучение характеризуется двумя основными свойствами: способностью проникать через среду, облучается, и ионизировать воздух и живые клетки организма Причем обе эти власти ивости ионизирующего излучения связаны между собой обратно пропорциональной зависимостьюю.

Наибольшую проникающую способность имеют гамма — и рентгеновское излучения Альфа-и бета-частицы, а также другие, относящиеся к корпускулярного ионизирующего излучения, быстро теряют свою энер гию на ионизацию, поэтому у них сравнительно низкая проникающая способностьь.

Выявление ИИ и количественная оценка уровня радиационных воздействий называется дозиметрией. Для количественной характеристики уровня лучевого воздействия введено понятие дозы излучения. Применяются три основных вида дозы – экспозиционная, поглощённая и эквивалентная.

Экспозиционная доза (Х) – мера количества ИИ, физическим смыслом которой является суммарный заряд ионов одного знака, образующихся при облучении воздуха в его единичной массе:

Х = dQ/dm,

где dQ – суммарный заряд всех ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов, образовавшихся в малом объёме пространства, dm – масса воздуха в этом объёме.

В системе СИ единицей экспозиционной дозы является кулон, делённый на килограмм (Кл/кг

Эквивалентная доза. Различные ИИ вызывают в биосистемах количественно различные эффекты даже при одинаковой поглощённой дозе. Это связано, главным образом, с такими характеристиками ИИ, как ЛПЭ и коэффициент ослабления m..

16. Классификация и краткая характеристика радиационных аварий.

Радиационная авария — событие, которое могло привести или привело к незапланированному облучению людей или к радиоактивному загрязнению окружающей среды с превышением величин, регламентированных нормативными документами для контролируемых условий, происшедшее в результате потери управления источником ионизирующего излучения, вызванное неисправностью оборудования, неправильными действиями персонала, стихийными бедствиями или иными причинами. Типы радиационных аварий определяются используемыми в народном хозяйстве источниками ионизирующего излучения, которые можно условно разделить на следующие группы: ядерные, радиоизотопные и создающие ионизирующее излучение за счет ускорения (замедления) заряженных частиц в электромагнитном поле (электрофизические).

Такое деление достаточно условно, поскольку, например, атомные электростанции (АЭС) одновременно являются и ядерными, и радиоизотопными объектами. К чисто радиоизотопным объектам можно отнести, например, пункты захоронения радиоактивных отходов или радиоизотопные технологические медицинские облучательные установки.

Классы радиационных аварий связаны, прежде всего, с их масштабами. По границам распространения радиоактивных веществ и по возможным последствиям радиационные аварии подразделяются на локальные, местные, общие.

Локальная авария — это авария с выходом радиоактивных продуктов или ионизирующего излучения за предусмотренные границы оборудования, технологических систем, зданий и сооружений в количествах, превышающих регламентированные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облучение персонала, находящегося в данном здании или сооружении, в дозах, превышающих допустимые.

Местная авария — это авария с выходом радиоактивных продуктов в пределах санитарно-защитной зоны в количествах, превышающих регламентированные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облучение персонала в дозах, превышающих допустимые.

Общая авария — это авария с выходом радиоактивных продуктов за границу санитарно-защитной зоны в количествах, превышающих регламентированные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облучение населения и загрязнение окружающей среды выше установленных норм.

По техническим последствиям выделяются следующие виды радиационных аварий.

• Проектная авария. Это предвиденные ситуации, то есть возможность возникновения такой аварии заложена в техническом проекте ядерной установки. Она относительно легко устранима.

• Запроектная авария — возможность такой аварии в техническом проекте не предусмотрена, однако она может произойти.

• Гипотетическая ядерная авария — авария, последствия которой трудно предугадать.

• Реальная авария — это состоявшаяся как проектная, так и запроектная авария. Практика показала, что реальной может стать и гипотетическая авария (в частности, на Чернобыльской АЭС)

Ионизирующее излучение.

Виды ионизирующих излучений и их свойства

Ионизирующими излучениями называются такие виды лучистой энергии, которые, попадая в определенные среды или проникая через них, производят в них ионизацию. Такими свойствами обладают радиоактивные излучения, излучения высоких энергий, рентгеновские лучи и др.

Широкое использование атомной энергии в мирных целях, разнообразных ускорительных установок и рентгеновских аппаратов различного назначения обусловило распространенность ионизирующих излучений в народном хозяйстве и огромные, все возрастающие контингенты лиц, работающих в этой области.

Виды ионизирующих излучений и их свойства

Наиболее разнообразны по видам ионизирующих излучений так называемые радиоактивные излучения, образующиеся в результате самопроизвольного радиоактивного распада атомных ядер элементов с изменением физических и химических свойств последних. Элементы, обладающие способностью радиоактивного распада, называются радиоактивными; они могут быть естественными, такие, как уран, радий, торий и др.

(всего около 50 элементов), и искусственными, для которых радиоактивные свойства получены искусственным путем (более 700 элементов).

При радиоактивном распаде имеют место три основных вида ионизирующих излучений: альфа , бета и гамма.

Альфа-частица — это положительно заряженные ионы гелия, образующиеся при распаде ядер, как правило, тяжелых естественных элементов (радия, тория и др.). Эти лучи не проникают глубоко в твердые или жидкие среды, поэтому для защиты от внешнего воздействия достаточно защититься любым тонким слоем, даже листком бумаги.

Бета-излучение представляет собой поток электронов, образующихся при распаде ядер как естественных, так и искусственных радиоактивных элементов. Бета-излучения обладают большей проникающей способностью по сравнению с альфа-лучами, поэтому и для защиты от них требуются более плотные и толстые экраны. Разновидностью бета-излучений, образующихся при распаде некоторых искусственных радиоактивных элементов, являются. позитроны.

Они отличаются от электронов лишь положительным зарядом, поэтому при воздействии на поток лучей магнитным полем они отклоняются в противоположную сторону.

Гамма-излучение, или кванты энергии (фотоны), представляют собой жесткие электромагнитные колебания, образующиеся при распаде ядер многих радиоактивных элементов. Эти лучи обладают гораздо большей проникающей способностью. Поэтому для экранирования от них необходимы специальные устройства из материалов, способных хорошо задерживать эги лучи (свинец, бетон, вода). Ионизирующий эффект действия гамма-излучения обусловлен в основном как непосредственным расходованием собственной энергии, так и ионизирующим действием электронов, выбиваемых из облучаемого вещества.

Рентгеновское излучение образуется при работе рентгеновских трубок, а также сложных электронных установок (бетатронов и т. п.). По характеру рентгеновские лучи во многом сходны с гамма-лучами и отличаются от них происхождением и иногда длиной волны: рентгеновские лучи, как правило, имеют большую длину волны и более низкие частоты, чем гамма-лучи. Ионизация вследствие воздействия рентгеновских лучей происходит в большей степени за счет выбиваемых ими электронов и лишь незначительно за счет непосредственной траты собственной энергии. Эти лучи (особенно жесткие) также обладают значительной проникающей способностью.

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтральных, то есть незаряженных частиц нейтронов (n) являющихся составной частью всех ядер, за исключением атома водорода. Они не обладают зарядами, поэтому сами не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходят за счет взаимодействия нейтронов с ядрами облучаемых веществ. Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так — называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, ядерных реакторов и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Задерживаются нейтроны веществами, содержащими в своей молекуле водород (вода, парафин и др.

).

Все виды ионизирующих излучений отличаются друг от друга различными зарядами, массой и энергией. Различия имеются и внутри каждого вида ионизирующих излучений, обусловливая большую или меньшую проникающую и ионизирующую способность и другие их особенности. Интенсивность всех видов радиоактивного облучения, как и при других видах лучистой энергии, обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника излучения, то есть при увеличении расстояния вдвое или втрое интенсивность облучения уменьшается соответственно в 4 и 9 раз.

Радиоактивные элементы могут присутствовать в виде твердых тел, жидкостей и газов, поэтому, помимо своего специфического свойства излучения, они обладают соответствующими свойствами этих трех состояний; они могут образовывать аэрозоли, пары, распространяться в воздушной среде, загрязнять окружающие поверхности, включая оборудование, спецодежду, кожный покров рабочих и т. д., проникать в пищеварительный тракт и органы дыхания.

---

Полезная информация:

ионизирующее излучение | Определение, источники, типы, эффекты и факты

Связанные темы:

радиация радиоактивность поражение ионизирующим излучением ионизация излучение частиц

См. весь связанный контент →

ионизирующее излучение , поток энергии в виде атомных и субатомных частиц или электромагнитных волн, способный высвобождать электроны из атома, заставляя атом заряжаться (или ионизироваться). Ионизирующее излучение включает более энергичную часть электромагнитного спектра (рентгеновские и гамма-лучи) и субатомные частицы, такие как электроны, нейтроны и альфа-частицы (ядра гелия, каждое из которых состоит из двух протонов и двух нейтронов).

Путем смещения электронов (ионизация) ионизирующее излучение эффективно разрушает молекулярные связи. В живых организмах такое разрушение может привести к обширному повреждению клеток и их генетического материала. Характерный тип повреждения ДНК, вызванный ионизирующим излучением, даже при однократном прохождении через клетку, включает близко расположенные множественные повреждения, которые нарушают механизмы репарации клеточной ДНК. Хотя большинство клеток, получивших такие радиационно-индуцированные повреждения, могут быть элиминированы путями реакции на повреждение, некоторые клетки способны избегать этих путей, размножаться и в конечном итоге подвергаться злокачественной трансформации, что является решающим этапом в развитии рака.

Ионизирующее излучение является установленным фактором риска развития рака. Исследования, связанные с облучением клеток и экспериментальных животных, а также эпидемиологические исследования населения, испытавшего необычно высокие уровни радиационного облучения по медицинским или профессиональным причинам, продемонстрировали четкую связь между ионизирующим излучением и раком. Примеры последнего включают Чернобыльскую катастрофу 1986 года и атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в Японии в 1945 году. В годы, последовавшие за этими катастрофическими событиями, тысячи людей страдали радиационными заболеваниями и раком.

Риск рака увеличивается примерно пропорционально количеству энергии, депонированной в ткани (доза облучения, обычно измеряемая в единицах грей [Гр] или миллигрей [мГр], где 1 Гр соответствует 1 джоулю энергии на килограмм ткани) . Однако органы и ткани различаются по своей чувствительности к радиационному канцерогенезу (канцерогенной способности). Риск рака также зависит от типа ионизирующего излучения, пола, возраста на момент воздействия, возраста и времени после воздействия, а также факторов образа жизни, таких как репродуктивный анамнез и воздействие других канцерогенов (например, табачного дыма). В среднем основная часть дозы облучения человека приходится на естественные фоновые источники, мало изменившиеся за время существования человека.

Ионизирующее излучение возникает в результате радиоактивного распада нестабильных изотопов элементов в горных породах, почве и тканях тела, а также в результате ядерных реакций, происходящих на Солнце и далеких звездах. Большая часть всего воздействия такого фонового излучения связана с вдыханием газообразного радона, который образуется в результате радиоактивного распада радия в горных породах и почве и который, просачиваясь в атмосферу, может задерживаться и концентрироваться в плохо проветриваемых помещениях, таких как жилые дома и подземные шахты. Излучение радона и продуктов его радиоактивного распада состоит в основном из альфа-частиц, которые имеют очень ограниченную способность проникать в ткани, но могут повредить клеточную ДНК в легких, если радиоактивный источник вдыхается и попадает в дыхательные пути. Гамма-лучи и рентгеновские лучи, напротив, обладают высокой проникающей способностью и могут воздействовать на клетки, даже если источник излучения находится вне тела. Хотя электроны обладают лишь несколько большей проникающей способностью, чем альфа-частицы, считается, что непосредственная причина большинства связанных с радиацией повреждений ДНК связана с взаимодействием с вторичными электронами, возбуждаемыми за счет переноса электромагнитного излучения или излучения частиц, возникающего вне клетки.

Различные виды радиации несколько различаются по биологической эффективности на единицу дозы. Например, излучение альфа-частиц, поглощенное тканями, считается примерно в 20 раз более эффективным канцерогеном, чем такая же доза гамма-лучей. Понятие эквивалентной дозы, выраженной в единицах Зиверт (Зв), было введено в целях радиационной защиты. Для гамма-излучения доза 1 мГр соответствует эквиваленту дозы 1 мЗв, тогда как для альфа-излучения доза 1 мГр соответствует эквиваленту дозы 20 мЗв. Среднегодовое воздействие естественного радиационного фона на человека во всем мире составляет 2,4 мЗв в год.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

После открытия рентгеновских лучей в 1895 году немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном и открытия радиоактивности в следующем году французским физиком Анри Беккерелем были разработаны медицинские, промышленные и военные методы использования радиационных технологий, которые в конечном итоге привели к заметному увеличению населения. воздействие ионизирующего излучения. К началу 21 века в Соединенных Штатах такая антропогенная радиация составляла около 18 процентов от общего годового радиационного облучения населения. Однако дозы облучения людей могут сильно различаться.

В качестве ориентира необычно высокие дозы ионизирующего излучения включают эквиваленты доз, превышающие 100 мЗв. Облучение всего тела свыше 4 Зв (4000 мЗв) обычно приводит к летальному исходу при отсутствии медицинского вмешательства, в то время как гораздо более высокие дозы, ограниченные отдельными органами или ограниченными частями тела, часто безопасно используются для лечения рака.

Радиация: Ионизирующее излучение

• Все темы »
• A
• B
• C
• D
• E
• F
• G
• H
• I
• J
• K
• L
• M
• N
• O
• P
• Q
• R
• S
• T
• U
• V
• W
• X
• Y
• Z
• Ресурсы »
  • Бюллетени
  • Факты в картинках
  • Мультимедиа
  • Публикации
  • Вопросы и Ответы
  • Инструменты и наборы инструментов
• Популярный »
  • Загрязнение воздуха
  • Коронавирусная болезнь (COVID-19)
  • Гепатит
  • оспа обезьян
• All countries »
• A
• B
• C
• D
• E
• F
• G
• H
• I
• J
• K
• L
• M
• N
• O
• P
• Q
• R
• S
• T
• U
• V
• W
• X
• Y
• Z
• Регионы »
  • Африка
  • Америка
  • Юго-Восточная Азия
  • Европа
  • Восточное Средиземноморье
  • Западная часть Тихого океана
• ВОЗ в странах »
  • Статистика
  • Стратегии сотрудничества
  • Украина ЧП
• все новости »
  • Выпуски новостей
  • Заявления
  • Кампании
  • Комментарии
  • События
  • Тематические истории
  • Выступления
  • Прожекторы
  • Информационные бюллетени
  • Библиотека фотографий
  • Список рассылки СМИ
• Заголовки »
• Сконцентрируйся »
  • Афганистан кризис
  • COVID-19 пандемия
  • Кризис в Северной Эфиопии
  • Сирийский кризис
  • Украина ЧП
  • Вспышка оспы обезьян
  • Кризис Большого Африканского Рога
• Последний »
  • Новости о вспышках болезней
  • Советы путешественникам
  • Отчеты о ситуации
  • Еженедельный эпидемиологический отчет
• ВОЗ в чрезвычайных ситуациях »
  • Наблюдение
  • Исследовательская работа
  • Финансирование
  • Партнеры
  • Операции
  • Независимый контрольно-консультативный комитет
• Данные ВОЗ »
  • Глобальные оценки здоровья
  • ЦУР в области здравоохранения
  • База данных о смертности
  • Сборы данных
• Панели инструментов »
  • COVID-19Приборная доска
  • Приборная панель «Три миллиарда»
  • Монитор неравенства в отношении здоровья
• Особенности »
  • Глобальная обсерватория здравоохранения
  • СЧЕТ
  • Инсайты и визуализации
  • Инструменты сбора данных
• Отчеты »
  • Мировая статистика здравоохранения 2022 г.
  • избыточная смертность от COVID
  • DDI В ФОКУСЕ: 2022 г.
• О ком »
  • Люди
  • Команды
  • Структура
  • Партнерство и сотрудничество
  • Сотрудничающие центры
  • Сети, комитеты и консультативные группы
  • Трансформация
• Наша работа »
  • Общая программа работы
  • Академия ВОЗ
  • мероприятия
  • Инициативы
• Финансирование »
  • Инвестиционный кейс
  • Фонд ВОЗ
• Подотчетность »
  • Аудит
  • Бюджет
  • Финансовые отчеты
  • Портал программного бюджета
  • Отчет о результатах
• Управление »
  • Всемирная ассамблея здравоохранения
  • Исполнительный совет
  • Выборы Генерального директора
  • Веб-сайт руководящих органов

26 октября 2020 г. | Вопросы и ответы

Энергия, испускаемая источником, обычно называется излучением. Примеры включают тепло или свет от солнца, микроволны от духовки, рентгеновские лучи от рентгеновской трубки и гамма-лучи от радиоактивных элементов. Ионизирующее излучение может удалять электроны из атомов, т. е. может ионизировать атомы.

Что такое ионизирующее излучение?

Ионизирующее излучение — это излучение с достаточной энергией, чтобы удалить прочно связанные электроны с орбиты атома, в результате чего атом становится заряженным или ионизированным.

Здесь нас интересует только один тип излучения, ионизирующее излучение, которое встречается в двух формах: волны или частицы.

Существует несколько форм электромагнитного излучения, различающихся только частотой и длиной волны:

• тепловые волны
• радиоволны
• инфракрасный свет
• видимый свет
• ультрафиолетовый свет
• гамма-лучи
• 35

Длинноволновые и более низкочастотные волны, такие как тепло и радиоволны, обладают меньшей энергией, чем более коротковолновые и более высокочастотные волны, такие как рентгеновские и гамма-лучи. Не все электромагнитное (ЭМ) излучение является ионизирующим. Только высокочастотная часть электромагнитного спектра, включающая рентгеновские и гамма-лучи, является ионизирующей.

Что делает излучение волнообразным?

Большинство наиболее известных типов электромагнитного излучения, таких как видимый свет и радиоволны, проявляют «волновое» поведение при взаимодействии с веществом. Эта энергия переносится колеблющимися электрическими и магнитными полями, которые путешествуют в пространстве. Эту форму излучения можно измерить с помощью таких вещей, как отражение и дифракция (т. е. то, как частицы проходят вокруг вещества и сквозь него), а также передача радиосигналов, которая происходит, когда эти волны передают энергию электронам в материале, через который они проходят. Эти волны электромагнитного излучения возникают в виде пакетов, называемых фотонами. Фотоны — это незаряженные сгустки энергии, которые перемещаются в вакууме со скоростью света, равной примерно 300 000 км/сек.

 

Что такое корпускулярная форма излучения?

Излучение в виде твердых частиц является формой ионизирующего излучения. Он состоит из атомных или субатомных частиц (электронов, протонов и т. д.), которые несут кинетическую энергию или массу в движении. Это происходит в нескольких формах, включая альфа- и бета-частицы.

Альфа-частицы и бета-частицы считаются непосредственно ионизирующими, поскольку они несут заряд и, следовательно, могут напрямую взаимодействовать с атомными электронами посредством кулоновских сил (т. е. одноименные заряды отталкиваются друг от друга; противоположные заряды притягиваются друг к другу).

Нейтрон является косвенно ионизирующей частицей, поскольку он не несет электрического заряда. Ионизация вызывается заряженными частицами, образующимися при столкновениях с атомными ядрами.

К третьему типу ионизирующего излучения относятся гамма- и рентгеновские лучи, которые представляют собой электромагнитное косвенно ионизирующее излучение. Они являются косвенно ионизирующими, потому что они электрически нейтральны (как и все электромагнитные излучения) и не взаимодействуют с атомными электронами посредством кулоновских сил.

 

Что такое изотопы?

Атомы в их нормальном состоянии электрически нейтральны, потому что общий отрицательный заряд электронов вне ядра равен общему положительному заряду ядра.

Атомы с одинаковым числом протонов и разным числом нейтронов называются изотопами. Изотоп может быть определен как одна, две или более форм одного и того же элемента, имеющих одинаковый атомный номер (Z), разные массовые числа (А) и одинаковые химические свойства.

Эти различные формы элемента могут быть стабильными или нестабильными (радиоактивными). Однако, поскольку они являются формами одного и того же элемента, они обладают идентичными химическими и биологическими свойствами.

Простейший атом — это атом водорода. У него один электрон вращается вокруг ядра на одном протоне. Любой атом с одним протоном в ядре является атомом водорода. Водород-2 называется дейтерием, водород-3 называется тритием. Однако, хотя их химические свойства идентичны, их ядерные свойства сильно различаются, поскольку радиоактивным является только тритий.

 

Что означает активность при обсуждении радиоизотопов?

Активность радиоизотопа — это просто мера того, сколько атомов подвергается радиоактивному распаду в единицу времени. В Международной системе единиц (СИ) для измерения скорости ядерных превращений используется беккерель (Бк). Беккерель определяется как 1 радиоактивный распад в секунду.

Старая единица измерения — кюри (Ки) в честь Пьера и Марии Кюри, открывших радий и полоний. Кюри основано на активности 1 грамма радия-226, т. е. 3,7 х 1010 радиоактивных распадов в секунду.

Что такое доза радиации и как ее измеряют?

Только энергия ионизирующего излучения, которая сообщается (или поглощается) человеческому телу, может причинить вред здоровью. Чтобы понять его биологические эффекты, мы должны знать (или оценить), сколько энергии выделяется на единицу массы части нашего тела, с которой взаимодействует излучение.

Международной единицей измерения (СИ) поглощенной дозы является грей (Гр), который определяется как 1 джоуль энергии, выделенной на 1 килограмм массы. Старой единицей измерения для этого является рад, что означает поглощенную дозу радиации. Один грей равен 100 рад.

Биологическое действие этого излучения зависит не только от величины поглощенной дозы, но и от интенсивности ионизации живых клеток, вызванной различными видами излучения. Это известно как эквивалентная доза. Например, нейтронное, протонное и альфа-излучение могут причинить в 5-20 раз больше вреда, чем такое же количество поглощенной дозы бета- или гамма-излучения.

Единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв). Старая единица измерения — бэр. Один зиверт равен 100 бэр.

 

Каковы источники радиационного облучения?

Радиация постоянно присутствует во всей окружающей среде — в воздухе, воде, пище, почве и во всех живых организмах.