Радиация виды радиации. В каких единицах измеряется альфа- и бета-излучение? Что такое изотопы

21.09.2019

1. Что такое радиоактивность и радиация?

Явление радиоактивности было открыто в 1896 году французским ученым Анри Беккерелем. В настоящее время оно широко используется в науке, технике, медицине, промышленности. Радиактивные элементы естественного происхождения присутствуют повсюду в окружающей человека среде. В больших объемах образуются искусственные радионуклиды, главным образом в качестве побочного продукта на предприятиях оборонной промышленности и атомной энергетики. Попадая в окружающую среду, они оказывают воздействия на живые организмы, в чем и заключается их опасность. Для правильной оценки этой опасности необходимо четкое представление о масштабах загрязнения окружающей среды, о выгодах, которые приносят производства, основным или побочным продуктом которых являются радионуклиды, и потерях, связанных с отказом от этих производств, о реальных механизмах действия радиации, последствиях и существующих мерах защиты.

Радиоактивность - неустойчивость ядер некоторых атомов, проявляющаяся в их способности к самопроизвольным превращениям (распаду), сопровождающимся испусканием ионизирующего излучения или радиацией

2. Какая бывает радиация?

Различают несколько видов радиации.
Альфа-частицы : относительно тяжелые, положительно заряженные частицы, представляющие собой ядра гелия.
Бета-частицы - это просто электроны.
Гамма-излучение имеет ту же электромагнитную природу, что и видимый свет, однако обладает гораздо большей проникающей способностью. 2 Нейтроны - электрически нейтральные частицы, возникают главным образом непосредственно вблизи работающего атомного реактора, куда доступ, естественно, регламентирован.
Рентгеновское излучение подобно гамма-излучению, но имеет меньшую энергию. Кстати, наше Солнце - один из естественных источников рентгеновского излучения, но земная атмосфера обеспечивает от него надежную защиту.

Заряженные частицы очень сильно взаимодействуют с веществом, поэтому, с одной стороны, даже одна альфа-частица при попадании в живой организм может уничтожить или повредить очень много клеток, но, с другой стороны, по той же причине, достаточной защитой от альфа- и бета-излучения является любой, даже очень тонкий слой твердого или жидкого вещества - например, обычная одежда (если, конечно, источник излучения находится снаружи).

Следует различать радиоактивность и радиацию. Источники радиации - радиоактивные вещества или ядерно-технические установки (реакторы, ускорители, рентгеновское оборудование и т.п.) – могут существовать значительное время, а радиация существует лишь до момента своего поглощения в каком-либо веществе.

3. К чему может привести воздействие радиации на человека?

Воздействие радиации на человека называют облучением . Основу этого воздействия составляет передача энергии радиации клеткам организма.
Облучение может вызвать нарушения обмена веществ, инфекционные осложнения, лейкоз и злокачественные опухоли, лучевое бесплодие, лучевую катаракту, лучевой ожог, лучевую болезнь.
Последствия облучения сильнее сказываются на делящихся клетках, и поэтому для детей облучение гораздо опаснее, чем для взрослых

Следует помнить, что гораздо больший РЕАЛЬНЫЙ ущерб здоровью людей приносят выбросы предприятий химической и сталелитейной промышленности, не говоря уже о том, что науке пока неизвестен механизм злокачественного перерождения тканей от внешних воздействий.

4. Как радиация может попасть в организм?

Организм человека реагирует на радиацию, а не на ее источник. 3
Те источники радиации, которыми являются радиоактивные вещества, могут проникать в организм с пищей и водой (через кишечник), через легкие (при дыхании) и, в незначительной степени, через кожу, а также при медицинской радиоизотопной диагностике. В этом случае говорят о внутреннем облучении .
Кроме того, человек может подвергнуться внешнему облучению от источника радиации, который находится вне его тела.
Внутреннее облучение значительно опаснее внешнего. 5. Передается ли радиация как болезнь? Радиацию создают радиоактивные вещества или специально сконструированное оборудование. Сама же радиация, воздействуя на организм, не образует в нем радиоактивных веществ, и не превращает его в новый источник радиации. Таким образом, человек не становится радиоактивным после рентгеновского или флюорографического обследования. Кстати, и рентгеновский снимок (пленка) также не несет в себе радиоактивности.

Исключением является ситуация, при которой в организм намеренно вводятся радиоактивные препараты (например, при радиоизотопном обследовании щитовидной железы), и человек на небольшое время становится источником радиации. Однако препараты такого рода специально выбираются так, чтобы быстро терять свою радиоактивность за счет распада, и интенсивность радиации быстро спадает.

6. В каких единицах измеряется радиоактивность?

Мерой радиоактивности служит активность . Измеряется в Беккерелях (Бк), что соответствует 1 распаду в секунду. Содержание активности в веществе часто оценивают на единицу веса вещества (Бк/кг) или объема (Бк/куб.м).
Также встречается еще такая единица активности, как Кюри (Ки). Это - огромная величина: 1 Ки = 37000000000 Бк.
Активность радиоактивного источника характеризует его мощность. Так, в источнике активностью 1 Кюри происходит 37000000000 распадов в секунду.
4
Как было сказано выше, при этих распадах источник испускает ионизирующее излучения. Мерой ионизационного воздействия этого излучения на вещество является экспозиционная доза . Часто измеряется в Рентгенах (Р). Поскольку 1 Рентген - довольно большая величина, на практике удобнее пользоваться миллионной (мкР) или тысячной (мР) долями Рентгена.
Действие распространенных бытовых дозиметров основано на измерении ионизации за определенное время, то есть мощности экспозиционной дозы . Единица измерения мощности экспозиционной дозы - микроРентген/час.
Мощность дозы, умноженная на время, называется дозой . Мощность дозы и доза соотносятся так же как скорость автомобиля и пройденное этим автомобилем расстояние (путь).
Для оценки воздействия на организм человека используются понятия эквивалентная доза и мощность эквивалентной дозы . Измеряются, соответственно, в Зивертах (Зв) и Зивертах/час. В быту можно считать, что 1 Зиверт = 100 Рентген. Необходимо указывать на какой орган, часть или все тело пришлась данная доза.
Можно показать, что упомянутый выше точечный источник активностью 1 Кюри (для определенности рассматриваем источник цезий-137) на расстоянии 1 метр от себя создает мощность экспозиционной дозы приблизительно 0,3 Рентгена/час, а на расстоянии 10 метров - приблизительно 0,003 Рентгена/час. Уменьшение мощности дозы с увеличением расстояния от источника происходит всегда и обусловлено законами распространения излучения.

7. Что такое изотопы?

В таблице Менделеева более 100 химических элементов. Почти каждый из них представлен смесью стабильных и радиоактивных атомов, которые называют изотопами данного элемента. Известно около 2000 изотопов, из которых около 300 - стабильные.
Например, у первого элемента таблицы Менделеева - водорода - существуют следующие изотопы:
- водород Н-1 (стабильный),
- дейтерий Н-2 (стабильный),
- тритий Н-3 (радиоактивный, период полураспада 12 лет).

Радиоактивные изотопы обычно называют радионуклидами 5

8. Что такое период полураспада?

Число радиоактивных ядер одного типа постоянно уменьшается во времени благодаря их распаду.
Скорость распада принято характеризовать периодом полураспада : это время, за которое число радиоактивных ядер определенного типа уменьшится в 2 раза.
Абсолютно ошибочной является следующая трактовка понятия "период полураспада": "если радиоактивное вещество имеет период полураспада 1 час, это значит, что через 1 час распадется его первая половина, а еще через 1 час - вторая половина, и это вещество полностью исчезнет (распадется)".

Для радионуклида с периодом полураспада 1 час это означает, что через 1 час его количество станет меньше первоначального в 2 раза, через 2 часа - в 4, через 3 часа - в 8 раз и т.д., но полностью не исчезнет никогда. В такой же пропорции будет уменьшается и радиация, излучаемая этим веществом. Поэтому можно прогнозировать радиационную обстановку на будущее, если знать, какие и в каком количестве радиоактивные вещества создают радиацию в данном месте в данный момент времени.

У каждого радионуклида - свой период полураспада, он может составлять как доли секунды, так и миллиарды лет. Важно, что период полураспада данного радионуклида постоянен, и изменить его невозможно.
Образующиеся при радиоактивном распаде ядра, в свою очередь, также могут быть радиоактивными. Так, например, радиоактивный радон-222 обязан своим происхождением радиоактивному урану-238.

Иногда встречаются утверждения, что радиоактивные отходы в хранилищах полностью распадутся за 300 лет. Это не так. Просто это время составит примерно 10 периодов полураспада цезия-137, одного из самых распространенных техногенных радионуклидов, и за 300 лет его радиоактивность в отходах снизится почти в 1000 раз, но, к сожалению, не исчезнет.

9. Что вокруг нас радиоактивно?
6

Воздействие на человека тех или иных источников радиации поможет оценить следующая диаграмма (по данным А.Г.Зеленкова, 1990).

Ионизирующее излучение (далее - ИИ) - это излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации атомов и молекул, т.е. это взаимодействие приводит к возбуждению атома и отрыву отдельных электронов (отрицательно заряженных частиц) из атомных оболочек. В результате, лишенный одного или нескольких электронов, атом превращается в положительно заряженный ион - происходит первичная ионизация. К ИИ относят электромагнитное излучение (гамма-излучение) и потоки заряженных и нейтральных частиц - корпускулярное излучение (альфа-излучение, бета-излучение, а также нейтронное излучение).

Альфа-излучение относится к корпускулярным излучениям. Это поток тяжелых положительно заряженных а-частиц (ядер атомов гелия), возникающее в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. Поскольку частицы тяжелые, то пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким: сотые доли миллиметра в биологических средах, 2,5—8 см в воздухе. Таким образом, задержать эти частицы способен обычный лист бумаги или внешний омертвевший слой кожи.

Однако вещества, испускающие альфа-частицы, являются долгоживущими. В результате попадания таких веществ внутрь организма с пищей, воздухом или через ранения, они разносятся по телу током крови, депонируются в органах, отвечающих за обмен веществ и защиту организма (например, селезенка или лимфатические узлы), вызывая, таким образом, внутреннее облучение организма. Опасность такого внутреннего облучения организма высока, т.к. эти альфа-частицы создают очень большое число ионов (до нескольких тысяч пар ионов на 1 микрон пути в тканях). Ионизация, в свою очередь, обуславливает ряд особенностей тех химических реакций, которые протекают в веществе, в частности, в живой ткани (образование сильных окислителей, свободного водорода и кислорода и др.).

Бета-излучение (бета-лучи, или поток бета-частиц) также относится к корпускулярному типу излучения. Это поток электронов (β--излучение, или, чаще всего, просто β -излучение) или позитронов (β+-излучение), испускаемых при радиоактивном бета-распаде ядер некоторых атомов. Электроны или позитроны образуются в ядре при превращении нейтрона в протон или протона в нейтрон соответственно.

Электроны значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь вещества (тела) на 10-15 сантиметров (ср. с сотыми долями миллиметра у а-частиц). При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки. Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла. На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии.

Нейтронное излучение - еще один вид корпускулярного типа излучений. Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов (элементарных частиц, не имеющих электрического заряда). Нейтроны не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходит за счет упругого и неупругого рассеяния на ядрах вещества.

Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, в ядерных реакторах, промышленных и лабораторных установках, при ядерных взрывах и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородсодержащие материалы.

Гамма излучение и рентгеновское излучение относятся к электромагнитным излучениям.

Принципиальная разница между двумя этими видами излучения заключается в механизме их возникновения. Рентгеновское излучение - внеядерного происхождения, гамма излучение - продукт распада ядер.

Рентгеновское излучение, открыто в 1895 году физиком Рентгеном. Это невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка от - от 10 -12 до 10 -7 . Источник рентгеновских лучей - рентгеновская трубка, некоторые радионуклиды (например, бета-излучатели), ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение).

В рентгеновской трубке есть два электрода - катод и анод (отрицательный и положительный электроды соответственно). При нагреве катода происходит электронная эмиссия (явление испускания электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости). Электроны, вылетающие из катода, ускоряются электрическим полем и ударяются о поверхность анода, где происходит их резкое торможение, вследствие чего возникает рентгеновское излучение. Как и видимый свет, рентгеновское излучение вызывает почернение фотопленки. Это одно его из свойств, основное для медицины - то, что оно является проникающим излучением и соответственно пациента можно просвечивать с его помощью, а т.к. разные по плотности ткани по-разному поглощают рентгеновское излучение - то мы можем диагностировать на самой ранней стадии многие виды заболеваний внутренних органов.

Гамма излучение имеет внутриядерное происхождение. Оно возникает при распаде радиоактивных ядер, переходе ядер из возбужденного состояния в основное, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, аннигиляции электронно-позитронных пар и т.д.

Высокая проникающая способность гамма-излучения объясняется малой длиной волны. Для ослабления потока гамма-излучения используются вещества, отличающиеся значительным массовым числом (свинец, вольфрам, уран и др.) и всевозможные составы высокой плотности (различные бетоны с наполнителями из металла).

" мы узнаем: "
Радиа́ция (от лат. radiātiō «сияние», «излучение»):

Радиация (в радиотехнике) — исходящий от любого источника поток энергии в форме радиоволн (в отличие от излучения — процесса испускания энергии);

Радиация — ионизирующее излучение;

Радиация — тепловое излучение;

Радиация — синоним излучения;

Адаптивная радиация (в биологии) — явление различной адаптации родственных групп организмов к изменениям условий окружающей среды, выступающее как одна из основных причин дивергенции;

Солнечная радиация — излучение Солнца (электромагнитной и корпускулярной природы). "

Как мы видим, понятие достаточно "объемное" и включает в себя много разделов.
Обратимся к морфологическому значение слов (ссылка): "ионизирующее излучение, поток микрочастиц или высокочастотное электромагнитное поле, способные вызвать ионизацию ".
Как мы видим, добавлено еще упоминание об электромагнитном поле!
Обратимся к этимологии слова (ссылка): "Происходит от лат. radiātio «сияние, блеск, излучение», из radiāre «испускать лучи, сиять, сверкать», далее от radius «палочка, спица, луч, радиус», дальнейшая этимология неясна "
Как уже успели убедиться, штампы, связывающие слово "радиация" с альфа-, бета- и гамма- излучением не совсем корректны. Они используют только одно из значений.
Для того, чтобы "говорить на одном языке", необходимо заложить базовые понятия:
1. Давайте будем использовать упрощенное определение. "Радиация" - это излучение . Необходимо помнить, что излучение может быть совершенно различным (корпускулярное или волновое, тепловое или ионизирующее и тд)и происходить по разным физическим законам. В некоторых случаях, для упрощения понимания можно это слово заменить словом "воздействие".
...........................
Теперь, давайте поговорим о штампах.

Как уже упоминалось выше, многие наверняка слышали про альфа-, бета- и гамма- радиацию. Что же это такое?
Это виды ионизирующего излучения.

"Причиной радиоактивности вещества являются нестабильные ядра, входящие в состав атомов, которые при распаде выделяют в окружающую среду невидимые излучения или частицы. В зависимости от различных свойств (состав, проникающая способность, энергия), сегодня выделяют множество видов ионизирующего излучения, из которых наиболее значимыми и распространенными являются:

Альфа-излучение. Источником радиации в нем являются частицы с положительным зарядом и сравнительно большим весом. Альфа-частицы (2 протона + 2 нейтрона) довольно громоздки и потому легко задерживаются даже незначительными преградами: одеждой, обоями, оконными занавесками и т.д. Даже если альфа-излучение попадает на обнаженного человека, в этом нет ничего страшного, дальше поверхностных слоев кожи оно не пройдет. Однако, несмотря на малую проникающую способность, альфа-излучение обладает мощной ионизацией, что особо опасно, если вещества-источники альфа-частиц попадают непосредственно в организм человека, например в легкие или пищеварительный тракт.

Бета-излучение. Представляет собой поток заряженных частиц (позитронов или электронов). Такое излучение обладает более значительной проникающей способностью, чем альфа-частицы, задержать его может деревянная дверь, оконное стекло, кузов автомобиля и т.д. Для человека опасно при воздействии на незащищенные кожные покровы, а также при попадании внутрь радиоактивных веществ.

Гамма-излучение и близкое к нему рентгеновское излучение. Ещё одна разновидность ионизирующей радиации, которая является родственной световому потоку, но с лучшей способностью к проникновению в окружающие предметы. По своему характеру это высокоэнергетическое коротковолновое электромагнитное излучение. Для того, чтобы задержать гамма-излучение в отдельных случаях может потребоваться стена из нескольких метров свинца, или нескольких десятков метров плотного железобетона. Для человека такое излучение является самым опасным. Основным источником этого вида излучения в природе является Солнце, однако, до человека смертоносные лучи не доходят благодаря защитному слою атмосферы.

Схема образования радиации различных типов "

"Различают несколько видов радиации:

Альфа-частицы — это относительно тяжелые частицы, заряженные положительно, представляют собой ядра гелия.

Бета-частицы — обычные электроны.

Гамма-излучение — имеет ту же природу, что и видимый свет, однако гораздо большую проникающую способность.

Нейтроны — это электрически нейтральные частицы, возникающие в основном рядом с работающим атомным реактором, доступ туда должен быть ограничен.

Рентгеновские лучи — похожи на гамма-излучение, но имеют меньшую энергию. Кстати, Солнце — один из естественных источников таких лучей, но защиту от солнечной радиации обеспечивает атмосфера Земли.

Как мы видим на рисунке выше, излучение, оказывается, бывает не только 3-х видов. Эти излучения создаются (в большинстве случаев) вполне определенными веществами, которые имеют свойство самопроизвольно или после определенного воздействия (или католизатора) совершать "самопроизвольное превращение" или "распад" с сопутствующим видом излучения.
Кроме радиации от таких элементов выделяют еще и солнечную радиацию .
Обратимся к "Википедия ": "Со́лнечная радиа́ция — электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца."
Т.е. излучение как частиц, так и волн. Корпускулярно-волновой дуализм физики и попытки "латать в нем дыры" оставим для очередной нобелевки соостветствующим академикам!
"Солнечная радиация измеряется по её тепловому действию (калории на единицу поверхности за единицу времени) и интенсивности (ватты на единицу поверхности). В целом, Земля получает от Солнца менее 0,5×10 −9 от его излучения.

Электромагнитная составляющая солнечной радиации распространяется со скоростью света и проникает в земную атмосферу. До земной поверхности солнечная радиация доходит в виде прямых и рассеянных лучей. Всего Земля получает от Солнца менее одной двухмиллиардной его излучения. Спектральный диапазон электромагнитного излучения Солнца очень широк — от радиоволн до рентгеновских лучей — однако максимум его интенсивности приходится на видимую (жёлто-зелёную) часть спектра.

Существует также корпускулярная часть солнечной радиации, состоящая преимущественно из протонов, движущихся от Солнца со скоростями 300—1500 км/с (см. Солнечный ветер). Во время солнечных вспышек образуются также частицы больших энергий (в основном протоны и электроны), образующие солнечную компоненту космических лучей.

Энергетический вклад корпускулярной составляющей солнечной радиации в её общую интенсивность невелик по сравнению с электромагнитной. Поэтому в ряде приложений термин «солнечная радиация» используют в узком смысле, имея в виду только её электромагнитную часть ."
Пропускаем слова про "используют в узком смысле" и запоминаем, что "спектральный диапазон"..."от радиоволн до рентгеновских лучей"!
По сути, кроме уже упомянутых веществ, способных к образованию ионизирующего излучения, будем учитывать и вклад нашего Солнца в этот процесс.
Посмотрим, что такое "тепловая радиация "...

" Тепловая радиация характеризуется теплообменом с помощью электромагнитных волн между телами на расстоянии, определяющем тепловую энергию. Большая часть радиации находится в инфракрасном спектре."
"ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, тепловая радиация - электромагнитные волны, вызванные тепловыми колебаниями молекул и переходящие в теплоту при поглощении."
"Например, при тепловой радиации твердые тела излучают электромагнитные волны с непрерывной частотой длин волн Я 4004 - 0 8 мкм. В отличие от твердых тел излучение газов является селективным, прерывистым, состоящим из отдельных полос с небольшим диапазоном длин волн. "

Как мы видим, это полностью волновое излучение, большая часть которого инфракрасное. Запомним очень интересную особенность "излучение газов является селективным, прерывистым, состоящим из отдельных полос с небольшим диапазоном длин волн", она пригодится чуть позже.

Кроме разделения радиации на виды излучения "корпускулярное" и "волновое", делят на "альфа-", "бета-", "гамма-", "рентген-", "инфракрасное-", "ультрафиолетовое-", "видимое-", "микроволновое-", "радио-" излучения. Теперь понимаете оговорку выше, про использование слова радиация в общем смысле?
Но этого деления маловато. Еще делят радиацию на естественную и искусственную, при этом искажая значение этих слов. Я не буду подробно останавливаться, а приведу, с моей точки зрения, более правильную классификацию.
Что такое "естественная радиация"?

"Естественной радиоактивностью обладает почва, вода, атмосфера, некоторые продукты и вещи, многие космические объекты. Первоисточником естественной радиации во многих случаях служит излучение Солнца и энергия распада некоторых элементов земной коры. Естественной радиоактивностью обладает даже сам человек. В организме каждого из нас имеются такие вещества как рубидий-87 и калий-40, создающие персональный радиационный фон. "
Под искусственной радиацией мы будем понимать то, к чему "прикоснулась рука человека". Т.е. изменение "радиационного фона" произошло под действием человека (в результате его действий).
"Источником радиационного излучения может быть здание, стройматериалы, предметы обихода, в которые входят вещества с нестабильными атомными ядрами. "
Такое разделение способствует тому, что понятие "естественный радиационный фон" уже больше не применимо. Изначально введенное понятие только для маскировки множества явлений уже можно не учитывать. Разделить излучение, исходящее в конкретном месте на "естественную" и "искусственную" не возможно. Поэтому понятие "естественный радиационный фон" мы уменьшим до правильного "радиационный фон". Почему так можно? Простейший пример:
В некоторой местности до воздействия на эту местность человеком (тот самый "сферический в вакууме") "естественный радиационный фон" составлял 5 ед. В результате нахождения там одного человека (а мы помним, что каждый человек имеет радиоактивный фон) прибор уже намерил 6 ед. Какое значение "естественного радиационного фона" будет 5 или 6 ед? Далее...этот человек на подошве своих ботинок принес пару десятков радиоактивных атомов на эту местность. В результате "естественный радиоактивный фон" стал 6,5 ед. Человеку понадобилось уйти с этого места и прибор уже показал 5,5 ед. "Естественный радиоактивный фон" будет составлять 5,5 ед. Но мы с вами помним, что до вмешательства человека, фон был 5 ед! В рассматриваемой ситуации мы смогли заметить, что человек своими действиями повысил "фон" на 0,5 ед.
Что же в реальности? А в реальности "естественный радиоактивный фон" измерить нельзя. Его значение будет все время меняться и зависить от множества факторов, принебречь которыми, нельзя. Ну например, вспомним про солнечную радиацию. Ее значение очень сильно зависит от времени года. От времени года, от температуры зависит и природная радиоактивность. Посему, можно измерить лишь "радиоактивный фон". В некоторых случаях возможно выделить из "радиоактивного фона" нечто близкое к "естественному радиоактивному фону".
Посему, договоримся использовать термин "радиоактивный фон" вместо "естественного уровня радиации" или "естественный радиоактивный фон". Будем считать под этим термином величину радиации, которую измерили в данной местности.
Что такое "искусственная радиация"?
Как уже говорилось выше, будем использовать этот термин для обозначения радиоактивного фона от тех действий, которые произвел человек.
Источники радиации.
Не будем разделять источники по видам радиации. Попробуем перечислить основные и часто встречаемые...

"В настоящее время на Земле сохранилось 23 долгоживущих радиоактивных элемента с периодами полураспада от 10 7 лет и выше. "

"Цепочки радиоактивного распада (радиоактивные ряды), родоначальниками которых являются радионуклиды, обладают значительной устойчивостью и большим периодом полураспада, они получили название радиоактивных семейств. Различают 4-е радиоактивных семейства:

Родоначальником 1-ого является уран,
2-ого - торий,
3-его - актиний (актиноуран),
4-ого - нептуний. "

"Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, - это калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало соответственно от урана-238 и тория-232 - долгоживущих изотопов, входящих в состав Земли с самого ее рождения. Значение радиоактивного изотопа калий-40 особенно велико для обитателей почвы - микрофлоры, корней растений, почвенной фауны. Соответственно заметно его участие во внутреннем облучении организма, его оганов и тканей, поскольку калий является незаменимым элементом, участвующим в ряде метаболических процессов.
Уровни земной радиации неодинаковы, поскольку зависят от концентрации радиоактивных изотопов на конкретном участке земной коры. "..."Большая часть поступления связана с радионуклидами ряда урана и тория, которые содержатся в почве. Следует учитывать, что до попадания в организм человека радиоактивные вещества проходят по сложным маршрутам в окружающей среде. "

"Входит в состав радиоактивных рядов 238 U, 235 U и 232 Th. Ядра радона постоянно возникают в природе при радиоактивном распаде материнских ядер. Равновесное содержание в земной коре 7·10 −16 % по массе. Ввиду химической инертности радон относительно легко покидает кристаллическую решётку «родительского» минерала и попадает в подземные воды, природные газы и воздух. Поскольку наиболее долгоживущим из четырёх природных изотопов радона является 222 Rn, именно его содержание в этих средах максимально.
Концентрация радона в воздухе зависит, в первую очередь, от геологической обстановки (так, граниты, в которых много урана, являются активными источниками радона, в то же время над поверхностью морей радона мало), а также от погоды (во время дождя микротрещины, по которым радон поступает из почвы, заполняются водой; снежный покров также препятствует доступу радона в воздух). Перед землетрясениями наблюдалось повышение концентрации радона в воздухе, вероятно, благодаря более активному обмену воздуха в грунте ввиду роста микросейсмической активности. "

"Уголь содержит незначительное количество природных радионуклидов, которые после его сжигания концентрируются в зольной пыли и поступают в окружающую среду с выбросами, несмотря на совершенствование систем очистки "
"Некоторые страны эксплуатируют подземные ресурсы пара и горячей воды для производства электроэнергии и теплоснабжения. При этом происходит значительное поступление радона в окружающую среду. "

"В качестве удобрений ежегодно используются несколько десятков млн. тонн фосфатов. Большинство разрабатываемых в настоящее время фосфатных месторождений содержит уран, присутствующий в довольно высокой концентрации. Содержащиеся в удобрениях радиоизотопы проникают из почвы в пищевые продукты, приводят к повышению радиоактивности молока и других продуктов питания. "

" Космическое излучение складывается из частиц, захваченных магнитным полем Земли, галактического космического излучения и корпускулярного излучения Солнца. В его состав входят в основном электроны, протоны и альфа-частицы."
"Космическому внешнему облучению подвергается вся поверхность Земли. Однако облучение это неравномерно. Интенсивность космического излучения зависит от солнечной активности, географического положения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря. Наиболее интенсивно оно на Северном и Южном полюсах, менее интенсивно в экваториальных областях. Причина этого - магнитное поле Земли, отклоняющее заряженные частицы космического излучения. Наибольший эффект действия космического внешнего облучения связан с зависимостью космического излучения от высоты (рис.4).
Солнечные вспышки представляют большую радиационную опасность во время космических полетов. Космические лучи, идущие от Солнца, в основном состоят из протонов широкого энергетического спектра (энергия протонов до 100 МзВ), Заряженные частицы от Солнца способны достигать Земли через 15-20 мин после того, как вспышка на его поверхности становится видимой. Длительность вспышки может достигать нескольких часов.

Рис.4. Величина солнечного излучения во время максимальной и минимальной активности солнечного цикла в зависимости от высоты местности над уровнем моря и географической широты. "
Интересные картинки:

Радиация – это невидимое человеческому глазу излучение, которое тем не менее оказывает мощнейшее влияние на организм. К сожалению, последствия облучения для человека исключительно негативные.

Изначально излучение влияет на организм извне. Оно исходит от естественных радиоактивных элементов, которые находятся в земле, а также попадает на планету из космоса. Также внешнее облучение исходит в микродозах от стройматериалов, медицинских рентгеновских аппаратов. Большие дозы облучения можно обнаружить на ядерных электростанциях, специальных физических лабораториях и урановых рудниках. Также крайне опасны полигоны испытания ядерного оружия и места захоронения радиационных отходов.

В определенной степени наша кожа, одежда и даже дома защищают от вышеперечисленных источников излучения. Но главная опасность радиации заключается в том, что облучение может быть не только внешним, но и внутренним.

Радиоактивные элементы могут проникать с воздухом и водой, через порезы в коже и даже сквозь ткани организма. В этом случае источник облучения действует намного дольше – пока он не будет выведен из тела человека. От него не защититься свинцовой плитой и невозможно уехать подальше, что делает ситуацию еще опаснее.

Дозировка облучения

Для того чтобы определить мощность облучения и степень воздействия радиации на живые организмы было придумано несколько шкал измерения. В первую очередь измеряется мощность источника излучения в Греях и Радах. Здесь все достаточно просто. 1 Гр=100Р. Именно так определяется уровень облучения с помощью счетчика Гейгера. Также используется шкала Рентген.

Но не стоит считать, что данные показания достоверно указывают на степень опасности для здоровья. Недостаточно знать мощность излучения. Влияние радиации на организм человека меняется также в зависимости от типа излучения. Всего их 3:

Альфа. Это тяжелые радиоактивные частицы – нейтроны и протоны, которые несут наибольший вред для человека. Но они обладают малой пробивной силой и не способны проникнуть даже сквозь верхние слои кожи. Но при наличии ран или взвеси частиц в воздухе,
Бета. Это радиоактивные электроны. Их пробивная способность – 2 см. кожи.
Гамма. Это фотоны. Они свободно пронизывают тело человека, и защититься возможно только с помощью свинца или толстого слоя бетона.

Радиационное воздействие происходит на молекулярном уровне. Облучение приводит к образованию в клетках тела свободных радикалов, которые начинают разрушать окружающие вещества. Но, учитывая уникальность каждого организма и неравномерную чувствительность органов к действию радиации на человека, ученым пришлось ввести понятие эквивалентной дозы.

Для определения, чем опасна радиация в той или иной дозе, мощность излучения в Радах, Рентгенах и Греях умножается на коэффициент качества.

Для Альфа-излучения он равен 20, а для Бета и Гамма – 1. Рентгеновские лучи также имеют коэффициент 1. Полученный результат измеряется в Бэрах и Зивертах. При коэффициенте равном единице, 1 Бэр равен одному Раду или Рентгену, а 1 Зиверт равен одному Грею или 100 Бэрам.

Чтобы определить степень воздействия эквивалентной дозы на организм человека пришлось ввести еще один коэффициент риска. Для каждого органа он отличается, в зависимости от того как влияет радиация на отдельные ткани тела. Для организма в целом он равен единице. Благодаря этому получилось составить шкалу опасности радиации и ее влияния на человека при однократном воздействии:

100 Зиверт. Это быстрая смерть. Через несколько часов, а в лучшем случае дней нервная система организма прекращает свою деятельность.
10-50 – это смертельная доза, в результате которой человек умрет от многочисленных внутренних кровоизлияний спустя несколько недель мучений.
4-5 Зиверт – -смертность составляет около 50%. Из-за поражения костного мозга и нарушения процесса кроветворения организм погибает спустя пару месяцев или меньше.
1 Зиверт. Именно с этой дозы начинается лучевая болезнь.
0,75 Зиверта. Кратковременные изменения в составе крови.
0,5 – эта доза считается достаточной, чтобы стать причиной развития онкозаболеваний. Но других симптомов обычно не бывает.
0,3 Зиверта. Это мощность аппарата при получении рентгеновского снимка желудка.
0,2 Зиверта. Это безопасный уровень излучения, допустимого при работе с радиоактивными материалами.
0,1 – при данном радиационном фоне добывается уран.
0,05 Зиверта. Норма фонового облучения медицинской аппаратурой.
0,005 Зиверта. Допустимый уровень радиации возле АЭС. Также это годовая норма облучения для гражданского населения.

Последствия радиационного облучения

Опасное влияние радиации на организм человека обуславливается воздействием свободных радикалов. Они образуются на химическом уровне из-за воздействия облучения и поражают в первую очередь быстро делящиеся клетки. Соответственно в большей мере от радиации страдают органы кроветворения и половая система.

Но на этом радиационные эффекты облучения человека не ограничиваются. В случае с нежными тканями слизистых и нервных клеток, происходит их разрушение. Из-за этого могут развиваться разнообразные нарушения психической деятельности.

Часто из-за действия радиации на организм человека страдает зрение. При большой дозе радиации может наступить слепота вследствие лучевой катаракты.

Другие ткани тела претерпевают качественные изменения, что не менее опасно. Именно из-за этого многократно увеличивается риск онкологических заболеваний. Во-первых, меняется структура тканей. А во-вторых, свободные радикалы повреждают молекулу ДНК. Благодаря этому развиваются мутации клеток, что и приводит к раку и опухолям в различных органах тела.

Самое опасное, что данные изменения могут сохраняться и у потомков, из-за повреждения генетического материала половых клеток. С другой стороны, возможно и обратно воздействие радиации на человека – бесплодие. Также во всех без исключения случаях, радиационное облучение приводит к быстрому износу клеток, что ускоряет старение организма.

Мутации

Сюжет многих фантастических историй начинается с того, как радиация приводит к мутации человека или животного. Обычно мутагенный фактор дает главному герою разнообразные сверхспособности. В реальности радиация влияет немного иначе – в первую очередь генетические последствия радиации сказываются на будущих поколениях.

Из-за нарушений в цепочке молекулы ДНК, вызванных свободными радикалами, у плода могут развиваться различные отклонения, связанные с проблемами внутренних органов, внешними уродствами или нарушениями психики. При этом данное нарушение может распространяться и на будущие поколения.

Молекула ДНК участвует не только в размножении человека. Каждая клетка тела делится согласно программе, заложенной в генах. Если данная информация повреждается, клетки начинают делиться неправильно. Это приводит к образованию опухолей. Обычно оно сдерживается за счет иммунной системы, которая пытается ограничить поврежденный участок тканей, а в идеале и избавиться от него. Но из-за иммунодепрессии, вызванной радиацией, мутации могут распространяться бесконтрольно. Из-за этого опухоли начинают пускать метастазы, превращаясь в рак, или разрастаются и давят на внутренние органы, например мозг.

Лейкоз и другие виды рака

Из-за того, что влияние радиации на здоровье человека в первую очередь распространяется на кроветворные органы и кровеносную систему, наиболее частым следствием лучевой болезни является лейкоз. Его еще называют «раком крови». Его проявления затрагивают весь организм:

Человек теряет в весе, при этом отсутствует аппетит. Его постоянно сопровождает слабость в мышцах и хроническая усталость.
Появляются боли в суставах, они начинают сильнее реагировать на окружающие условия.
Воспаляются лимфатические узлы.
Увеличиваются печень и селезенка.
Затрудняется дыхание.
На коже обнаруживаются пурпурные высыпания. Человек часто и обильно потеет, могут открываться кровотечения.
Проявляется иммунодефицит. Инфекции свободно проникают в тело, из-за чего часто поднимается температура.

До событий в Хиросиме и Нагасаки, врачи не считали лейкоз болезнью от радиации. Но 109 тысяч обследованных японцев подтвердили связь радиации и онкологических заболеваний. Также выяснилась вероятность поражения тех или иных органов. На первом месте оказался лейкоз.

Затем радиационные эффекты облучения людей чаще всего приводят к:

Рак молочной железы. Поражается каждая сотая женщина, пережившая сильное радиационное облучение.
Рак щитовидной железы. Им также страдает 1% облученных.
Рак легких. Эта разновидность сильнее всего проявляет себя у облучаемых шахтеров урановых рудников.

К счастью, современная медицина вполне может справиться с онкологическими заболеваниями на ранних стадиях, если влияние радиации на здоровье человека было кратковременным и достаточно слабым.

Что влияет на последствия облучения

Влияние радиации на живые организмы сильно различается от мощности и типа излучения: альфа, бета или Гамма. В зависимости от этого одна и та же доза радиации может оказаться практически безопасной или привести к скоропостижной смерти.

Также важно понимать, что воздействие радиации на организм человека редко бывает одновременным. Получить дозу в 0.5 Зиверта за один раз – это опасно, а 5-6 – смертельно. Но сделав несколько рентгеновских снимков по 0,3 Зиверта в течение определенного времени, человек дает возможность организму очиститься. Поэтому негативные последствия радиационного облучения просто не проявляются, так как при суммарной дозе в несколько Зиверт, единовременно на тело будет действовать лишь малая часть облучения.

Кроме того, различные последствия действия радиации на человека сильно зависят от индивидуальных особенностей организма. Здоровое тело дольше сопротивляется разрушительному действию облучения. Но лучше всего для обеспечения безопасности радиации для человека, как можно меньше контактировать с излучением для минимизации ущерба.

Радиоактивное излучение (или ионизирующее) – это энергия, которая высвобождается атомами в форме частиц или волн электромагнитной природы. Человек подвергается такому воздействию как через природные, так и через антропогенные источники.

Полезные свойства излучения позволили успешно использовать его в промышленности, медицине, научных экспериментах и исследованиях, сельском хозяйстве и других областях. Однако с распространением применения этого явления возникла угроза здоровью людей. Малая доза радиоактивного облучения способна повысить риск приобретения серьёзных заболеваний.

Отличие радиации от радиоактивности

Радиация, в широком смысле, означает излучение, то есть распространение энергии в виде волн или частиц. Радиоактивные излучения делят на три вида:

альфа-излучение – поток ядер гелия-4;
бета-излучение – поток электронов;
гамма-излучение – поток высокоэнергетических фотонов.

Характеристика радиоактивных излучений основана на их энергии, пропускных свойствах и виде испускаемых частиц.

Альфа-излучение, которое представляет собой поток корпускул с положительным зарядом, может быть задержано толщей воздуха или одеждой. Этот вид практически не проникает через кожный покров, но при попадании в организм, например, через порезы, очень опасен и пагубно действует на внутренние органы.

Бета-излучение обладает большей энергией – электроны движутся с высокой скоростью, а их размеры малы. Поэтому данный вид радиации проникает через тонкую одежду и кожу глубоко в ткани. Экранировать бета-излучение можно при помощи алюминиевого листа в несколько миллиметров или толстой деревянной доски.

Гамма-излучение – это высокоэнергетическое излучение электромагнитной природы, которое обладает сильной проникающей способностью. Для защиты от него нужно использовать толстый слой бетона или пластину из тяжёлых металлов таких, как платина и свинец.

Феномен радиоактивности был обнаружен в 1896 году. Открытие сделал французский физик Беккерель. Радиоактивность – способность предметов, соединений, элементов испускать ионизирующее изучение, то есть радиацию. Причина явления заключается в нестабильности атомного ядра, которое при распаде выделяет энергию. Существует три вида радиоактивности:

естественная – характерна для тяжёлых элементов, порядковый номер которых больше 82;
искусственная – инициируется специально с помощью ядерных реакций;
наведённая – свойственна объектам, которые сами становятся источником радиации, если их сильно облучить.

Элементы, обладающие радиоактивностью, называют радионуклидами. Каждый из них характеризуется:

периодом полураспада;
видом испускаемой радиации;
энергией радиации;
и другими свойствами.

Источники радиации

Человеческий организм регулярно подвергается действию радиоактивного излучения. Приблизительно 80% ежегодно получаемого количества приходится на космические лучи. В воздухе, воде и почве содержатся 60 радиоактивных элементов, являющихся источниками естественной радиации. Основным природным источником излучения считается инертный газ радон, высвобождающийся из земли и горных пород. Радионуклиды также проникают в организм человека с пищей. Часть ионизирующего облучения, которому подвергаются люди, исходит от антропогенных источников, начиная от атомных генераторов электричества и ядерных реакторов до используемой для лечения и диагностики радиации. На сегодняшний день распространёнными искусственными источниками излучения являются:

медицинское оборудование (основной антропогенный источник радиации);
радиохимическая промышленность (добыча, обогащение ядерного топлива, переработка ядерных отходов и их восстановление);
радионуклиды, применяющиеся в сельском хозяйстве, лёгкой промышленности;
аварии на радиохимических предприятиях, ядерные взрывы, радиационные выбросы
строительные материалы.

Радиационное облучение по способу проникновения в организм делится на два типа: внутреннее и внешнее. Последнее характерно для распылённых в воздухе радионуклидов (аэрозоль, пыль). Они попадают на кожу или одежду. В таком случае источники радиации можно удалить, смыв их. Внешнее же облучение вызывает ожоги слизистых оболочек и кожных покровов. При внутреннем типе радионуклид попадает в кровоток, например, введением в вену или через раны, и удаляется путём экскреции или с помощью терапии. Такое облучение провоцирует злокачественные опухоли.

Радиоактивный фон существенно зависит от географического положения – в некоторых регионах уровень радиации может превышать средний в сотни раз.

Влияние радиации на здоровье человека

Радиоактивное излучение из-за ионизирующего действия приводит к образованию в организме человека свободных радикалов – химически активных агрессивных молекул, которые вызывают повреждение клеток и их гибель.

Особенно чувствительны к ним клетки ЖКТ, половой и кроветворной систем. Радиоактивное облучение нарушает их работу и вызывает тошноту, рвоту, нарушение стула, температуру. Воздействуя на ткани глаза, оно может привести к лучевой катаракте. К последствиям ионизирующего излучения также относят такие повреждения, как склероз сосудов, ухудшение иммунитета, нарушение генетического аппарата.

Система передачи наследственных данных имеет тонкую организацию. Свободные радикалы и их производные способны нарушать структуру ДНК – носителя генетической информации. Это приводит к возникновению мутаций, которые сказываются на здоровье последующих поколений.

Характер воздействия радиоактивного излучения на организм определяется рядом факторов:

вид излучения;
интенсивность радиации;
индивидуальные особенности организма.

Результаты радиоактивного излучения могут проявиться не сразу. Иногда его последствия становятся заметны через значительный промежуток времени. При этом большая однократная доза радиации более опасна, чем долговременное облучение малыми дозами.

Поглощённое количество радиации характеризуется величиной, называемой Зиверт (Зв).

Нормальный радиационный фон не превышает 0,2 мЗв/ч, что соответствует 20 микрорентгенам в час. При рентгенографии зуба человек получает 0,1 мЗв.

Смертельная разовая доза составляет 6-7 Зв.

Применение ионизирующих излучений

Радиоактивное излучение широко применяется в технике, медицине, науке, военной и атомной промышленности и других сферах человеческой деятельности. Явление лежит в основе таких устройств, как датчики задымления, генераторы электроэнергии, сигнализаторы обледенения, ионизаторы воздуха.

В медицине радиоактивное излучение используется в лучевой терапии для лечения онкологических заболеваний. Ионизирующая радиация позволила создать радиофармацевтические препараты. С их помощью проводят диагностические обследования. На базе ионизирующего излучения устроены приборы для анализа состава соединений, стерилизации.

Открытие радиоактивного излучения было без преувеличения революционным – применение этого явления вывело человечество на новый уровень развития. Однако это также стало причиной возникновения угрозы экологии и здоровью людей. В связи с этим поддержание радиационной безопасности является важной задачей современности.