ЯДЕРНЫЙ ЛИКБЕЗ: ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

N1(5) 2000 г. Содержание
< Предыдущая статья | Следующая статья >

Ваши вопросы - наши ответы

ЯДЕРНЫЙ ЛИКБЕЗ:
ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

Так уж получилось, что с самого начала ядерная энергетика создалась в глубокой тайне и в секрете, в том числе от собственного народа. В подобном состоянии она пребывала долгие годы. Что же касается просвещения населения по основам ядерной экологии и охраны здоровья от ионизирующих излучений, то этими вопросами атомщики практически не занимались. Ведь чем меньше люди понимают в этих делах, тем проще их "отшить" или обмануть.

И не случайно население нашего региона, проживающее рядом с крупным атомным исследовательским центром НИИАР, очень плохо или совсем не разбирается даже в элементарных вопросах, связанных с ионизирующим излучением.

Для того, чтобы поправить положение, мы решили в данном номере информационного бюллетеня "Гражданская инициатива", открыть ядерный ликбез и опубликовать сведения хотя бы по основным понятиям, связанным с ионизирующими излучениями или, как говорят в обиходе, с радиацией. Нам пришлось перебрать много соответствующих материалов, чтобы отобрать четкие и наиболее простые объяснения. В конце концов мы остановили свой выбор на информации из журнала "Физика", взяв ее за основу и дополнив из других источников, в том числе из приложения к книге члена-корреспондента Российской Академии наук А.В.Яблокова "Атомная мифология".

Ниже даются ответы на вопросы, которые встречаются и в письмах наших читателей, и в разговорах с жителями региона.

Вопрос. Что такое нуклид, радионуклид, изотоп?

Ответ. Нуклидом называется атомное ядро, характеризующееся, во-первых, некоторым нуклонным составом (количеством протонов и нейтронов) и, во-вторых, определенным энергетическим состоянием. Ядра, имеющие одинаковый нуклонный состав, но разные энергетические состояния, называются ядерными изомерами. Ядра, сохраняющие нуклонный состав и энергетическое состояние в течение неограниченно долгого времени, называются стабильными; в противном случае речь идет о радиоактивных нуклидах, о радионуклидах. Ядерных изомеров может быть два или более, но лишь один из них является стабильным нуклидом.

Радионуклиды часто называют изотопами. Это неверно: понятием изотопы определяется совокупность нуклидов (как стабильных, так и радиоактивных), обладающих одинаковым числом протонов (и вследствие этого тождественных химически, поскольку эти нуклиды имеют, естественно, одинаковый атомный номер и являются видами одного и того же элемента из таблицы Менделеева).

Вопрос. Что такое радиоактивность и радиация?

Ответ. Радиоактивность есть свойство некоторых радионуклидов изменять со временем свой нуклонный состав и (или) энергетическое состояние с образованием новых нуклидов (стабильных или опять-таки радиоактивных) и испусканием ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ с большей или меньшей ПРОНИКАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ. Эти излучения и называются в обиходе радиацией.

Вопрос. Что такое активность?

Ответ. Активность радионуклидного источника или препарата есть количество радиоактивных превращений в нем в единицу времени. Единицей активности является беккерель (Бк) - активность источника, в котором происходит (в среднем, в статистическом смысле) 1 радиоактивное превращение за 1 секунду. В практических радиационных измерениях часто используют:
килобеккерель (1 кБк = 10³ Бк);
мегабеккерель (1 МБк = 10⁶ Бк);
гигабеккерель (1ГБк = 10⁹ Бк).

До сих пор часто используется внесистемная единица активности - кюри (Ки). 1 Ки соответствует активности 1 г радия-226 в равновесии с дочерними продуктами распада. Название и смысловое содержание - отголоски истории ядерной физики, одной из страниц которой было выделение Марией и Пьером Кюри радия из урановой руды и исследование его свойств.

1 Ки = 3,7*10¹⁰ Бк (37 ГБк) - весьма большая (в житейских масштабах) активность, поэтому на практике часто используют:
милликюри (1 мКи = 10^-3 Ки);
микрокюри (1 мкКи = 10^-6 Ки);
нанокюри (1 нКи = 10^-9 Ки).

Вопрос. Все ли излучения являются ионизирующими? Какие именно являются ионизирующими?

Ответ. Нет не все, а лишь такие, энергия которых способна вызвать ионизацию. Например, электромагнитное излучение в диапазоне радиоволн или видимого света ионизирующим излучением не является. Иное дело ядерные излучения, характеризующиеся значительной энергией каждой из отдельных частиц.

Для рассмотрения процессов и явлений, связанных с атомной техникой и энергетикой, а также радиационной безопасностью и радиоэкологией, существенны следующие типы ядерных ионизирующих излучений:

1. Альфа (a)-излучение. Это - испускание ядерных частиц, каждая из которых состоит из 2 протонов и 2 нейтронов (ядро гелия). Оно возникает при распаде атомных ядер тяжелей свинца (например, урана, тория, радия, плутония), а также во многих ядерных реакциях. Поступление альфа-излучателя внутрь организма может вызвать биологические поражения его клеток, т.к. альфа-частица несет большое количество энергии и ее ионизирующая способность очень велика.

2. Бета (b)-излучение. Это - испускание электронов и позитронов, движущихся с очень высокими скоростями. Оно возникает в основном в результате радиоактивного распада. Ионизирующая способность существенно ниже, чем у a-излучения. Однако бета-частицы опасны при попадании и на поверхность тела, и внутрь организма.

3. Гамма (g)-излучение - самое коротковолновое электромагнитное излучение высокой энергии и обладает наибольшей проникающей способностью. Соответственно, защита от внешнего гамма-излучения представляет наибольшие проблемы.

Вопрос. Что такое проникающая способность излучения?

Ответ. Проникающая способность излучения определяет состав и толщину эффективно поглощающего его материала.

a-излучение - наименее проникающее. Оно эффективно поглощается слоем воздуха толщиной несколько сантиметров, слоем воды толщиной около 0,1 мм или, например, листом бумаги. b-излучение обладает существенно большей проникающей способностью; чтобы его задержать, нужен, например, слой алюминия толщиной в несколько миллиметров, а пробег b-частиц в биологической ткани достигает нескольких сантиметров. Для g-излучения все эти преграды почти прозрачны. Чтобы его задержать, нужен очень толстый (десятки сантиметров и даже метры) слой вещества, при этом обладающего как можно большим атомным номером (например, свинца).

Сказанное иллюстрируется рисунком. Нетрудно видеть, что для a-, b- и g-излучений наблюдается простая закономерность: чем выше ионизирующая способность излучения, тем ниже способность проникающая. Это вовсе не случайно - при взаимодействии этих излучений с веществом основная часть энергии расходуется именно на ионизацию.

Вопрос. Что такое "экспозиционная доза", "поглощенная доза", "эквивалентная доза", "эффективная эквивалентная доза" и какие у них единицы измерения?

Ответ. Экспозиционная доза - мера энергии гамма-излучения, определяемая по ионизации воздуха. Выражается Рентгенами (Р) в единицу времени: Рентген в час (Р/ч) или микроРентген в час (мкР/ч) и т.п.

1 Рентген равен 1000 миллиРентгенам или 1 000 000 микроРентгенам.

Поглощенная доза - количество энергии любого вида ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы облучаемого вещества (основная дозиметрическая величина). Единица поглощенной дозы 1 Грей (Гр).

Эквивалентная доза - поглощенная доза для разных видов излучения (т.е. умноженная на коэффициент для разных видов ионизирующего излучения), вызывающая тот же биологический эффект (основная дозиметрическая величина для оценки ущерба здоровью человека от хронического воздействия излучения произвольного состава). Коэффициент для бета-, гамма-, и рентгеновского излучения равен 1, для альфа-излучения - 20.

По системе СИ эквивалентная доза измеряется в Зивертах (сокращенно - Зв). Название этой единице измерения дано в память о Зиверте, шведском радиологе. Прежде у нас чаще использовалась другая единица измерения - бэр (биологический эквивалент рентгена). 1 Зв равен 100 бэрам.

Производной от эквивалентной дозы является эффективная эквивалентная доза - Зиверт в единицу времени. Например, миллиЗиверт/год (сокращенно - мЗв/год), микроЗиверт/год (сокращенно мкЗв/год).

Вопрос. В каких единицах измеряется радиационное загрязнение?

Ответ. Радиационное загрязнение территории выражается в Кюри на квадратный километр или в Беккерелях на квадратный километр. Радиоактивное загрязнение жидкости, продуктов и других веществ выражается в Беккерелях на литр или килограмм (Бк/л, Бк/кг).

Для сведения: Более подробную информацию вы можете получить в нашем "Центре содействия гражданским инициативам", где по данным вопросам имеется соответствующая литература.

< Предыдущая статья Содержание Следующая статья >