Радиоактивност - шта је овај феномен? Врсте радиоактивности

Зрачење је постојало много прије појаве човјека и пратило је човјека од рођења до смрти. Ниједно од наших чула не може да препозна кратковалну радијацију. Да би га идентификовао, особа је морала да измисли посебне уређаје, без којих би било немогуће судити ни о нивоу радијације ни о опасности коју она носи.

Историја проучавања радиоактивности

Сав живот на нашој планети је настао, развио се и постоји у условима који су понекад далеко од повољних. Промене температуре, падавине, кретање ваздуха, промене атмосферског притиска, мењање дана и ноћи и други фактори утичу на живе организме. Међу њима посебно место заузимају јонизујућа зрачења генерисана природним путем радиоактивни елементи као што су уранијум, радијум, радон, торијум и др. Природна радиоактивност су честице које лете кроз атмосферу од Сунца и звезда Галаксије. То су два извора јонизујућег зрачења свих живих и неживих.

Рендгенски или γ-зрачење је електромагнетни талас високе фреквенције и изузетно високе енергије. Све врсте јонизујућег зрачења изазивају јонизацију и промену озрачених објеката. Верује се да се сав живот на Земљи прилагодио дејству јонизујућег зрачења и не реагује на њих. Постоји чак и хипотеза да је природна радиоактивност мотор еволуције, због чега је настао тако велики број врста, широк спектар облика и начина живота организама, јер мутације нису ништа друго до појава нових особина организма које могу довести до потпуно новог типа. .

Током КСВИИИ-КСИКС века, а поготово сада, природна позадина зрачења на Земљи се повећавала и наставља да расте. Разлог за то је напредовање индустријализације свих развијених земаља, што је резултирало повећањем производње руда метала, угља, нафте, грађевинских материјала, ђубрива и других минерала, разних минерала који садрже природне радиоактивне елементе који се у великој количини доводе на његову површину. При сагоревању минералних извора енергије, посебно угља, тресета, нафтни шкриљац, много различитих супстанци, укључујући радиоактивне, улази у атмосферу. Средином 20. века откривена је вештачка радиоактивност. То је довело до стварања атомске бомбе у Сједињеним Државама, а затим иу другим земљама, као и развоју нуклеарне енергије. Током атомске експлозије Рад нуклеарних електрана (посебно у случају несрећа), у окружењу, поред сталне природне позадине, акумулира се и умјетна радиоактивност. То доводи до појаве жаришта и великих подручја са високим нивоом радиоактивности.

Шта је радиоактивност, ко је открио овај феномен?

Радиоактивност је 1896. године открио физичар А. А. Бецкуерел из Француске. Он је утврдио да је главни извор излагања зрачењу гама зрачење због његове високе пенетрационе снаге. Радиоактивност је зрачење којем је особа стално изложена као резултат изложености природним изворима зрачења (космичке и сунчеве зраке, земаљско зрачење). Зове се природна позадина зрачења. Она је одувек постојала: од тренутка формирања наше планете до садашњости. Особа, као и сваки други организам, стално је под утицајем природног позадинског зрачења. Према научном одбору УН-а за ефекте атомског зрачења (НЦДАР), изложеност зрачењу људи узрокована природним изворима радиоактивности чини око 83% укупне радијације коју људи примају. Преосталих 17% су узроковани изворима радиоактивности које је створио човјек. Откриће и практична примјена нуклеарне енергије изазвала је многе проблеме. Сваке године шири се сфера контаката између човечанства и свих живих бића са јонизујућим зрачењем. Већ данас због загађење тла и атмосфера радиоактивних производа нуклеарне енергије и експерименталних нуклеарних експлозија, велико ширење зрачења и медицинске дијагностике, употреба нових грађевинских материјала, радијацијски притисак се више него удвостручио.

Врсте радиоактивности

Умјетна и природна радиоактивност дјелује на особу која прима максималне дозе. Ово је процес који активира проучавање биолошких ефеката зрачења од стране све ширег круга људи. Свака особа треба да зна каква је веза између брзине излагања дози (ДЕР) и еквивалентне дозе зрачења, што је кључно за процену штете коју људи наносе зрачењу.

β-честице имају енергију од око 0.01 до 2.3 МеВ, крећу се са брзину светлости. На путу креирају у просеку 50 парова јона по цм путање и не троше енергију тако брзо као α-честице. За одлагање β-зрачења потребан је метал дебљине најмање 3 мм.

Природна радиоактивност супстанце је када се α-честице ослободе језгром и имају енергију од 4 до 9 МеВ. Избачени из нуклеуса са високом почетном брзином (до 20.000 км / с), α-честице троше енергију на јонизацију атома материје који су на њиховом путу (у просеку 50.000 пари јона на 1 цм пута) и заустављају се.

γ-зрачење припада електромагнетном зрачењу са таласном дужином мањом од 0.01 нм, енергија γ-кванта варира од око 0.02 до 2.6 МеВ. Фотони γ-зрачења апсорбују се у једном или у неколико чинова интеракције са атомима материје. Секундарни електрони ионизирају атоме околине. Парцијално гама зрачење касни само дебелим оловом (дебљине преко 200 мм) или бетонском плочом.

Феномен радиоактивности је зрачење, праћено ослобађањем различитих количина енергије и различитом снагом продирања, тако да имају различите ефекте на организме и екосистеме у цјелини. У дозиметрији се користе количине које квантитативно карактеришу радиоактивно својство супстанце и ефекте узроковане зрачењем: активност, доза излагања, апсорбована доза, еквивалентна доза зрачења. Откривање радиоактивности и могућност вештачке трансформације језгра допринели су развоју метода и техника за мерење радиоактивности елемената.

Радијацијска болест

Радиоактивност је зрачење које узрокује радијацијску болест. Постоје хронични и акутни облици ове болести. Хронично зрачење почиње као резултат дуготрајне изложености организма малим (од 1 мСв до 5 мСв дневно) доза зрачења након акумулације укупне дозе од 0,7 ... 1,0 Сб. Акутна радијација је узрокована једном интензивном изложеношћу од дозе од 1-2 Св до више од 6 Сб. Прорачуни еквивалентне дозе зрачења показују да су дозе које особа прима у нормалним условима у граду, на срећу, знатно ниже од оних које узрокују радијацију.

Степен еквивалентне дозе изазван природним зрачењем је од 0,44 до 1,75 мСв годишње. Током медицинске дијагностике (рендгенски прегледи, радиотерапија и сл.) Особа прима око 1,4 мСв годишње. Додамо да у грађевинским материјалима (цигла, бетон) у малим дозама постоје и радиоактивни елементи. Стога се доза зрачења повећава за још 1,5 мСв током године.

За стварну процјену штетности зрачења користи се карактеристика као што је ризик. Ризик се обично схвата као вероватноћа наношења штете здрављу или животу особе током одређеног временског периода (обично у току једне календарске године), рачунајући је користећи формулу за релативну учесталост опасног случајног догађаја у збиру свих могућих догађаја. Главна манифестација штете узроковане радиоактивним зрачењем је болест особе са раком.

Радиотоксичност групе

Радиотоксичност је својство радиоактивних изотопа да узрокују патолошке промјене када уђу у тијело. Радиотоксичност изотопа зависи од низа њихових карактеристика и фактора, од којих су главни следећи:

1) вријеме уласка радиоактивних твари у тијело;
2) врсте радиоактивности;
3) план радиоактивног распада у телу;
4) просечна енергија једног чина распадања;
5) дистрибуција радиоактивних материја у системима и органима;
6) пут уласка у организам радиоактивних материја;
7) вријеме проведено у тијелу радионуклида;

Сви радионуклиди као потенцијални извори интерне изложености подијељени су у четири радиотоксичне групе:

• група А - са посебно високом радиотоксичношћу, мин активност 1 кБк;
• група Б - са високом радиотоксичношћу, мин активност не већа од 10 кБк;
• Група Б - средње токсичности, мин активност не већа од 100 кБк;
• група Г - са ниском радиотоксичношћу, мин активност не већа од 1000 кБк.

Принципи регулације радиоактивног излагања

Као резултат експеримената на животињама и проучавања утицаја излагања људи нуклеарним експлозијама, несрећа у предузећима нуклеарног циклуса, радиотерапије малигних тумора, као и студија других врста радиоактивности, утврђен је одговор организма на акутно и хронично зрачење.

Нестохастички или детерминистички ефекти зависе од дозе и манифестују се у озраченом организму у релативно кратком времену. Повећањем дозе зрачења повећава се степен оштећења органа и ткива - уочава се ефекат градације.

Стохастички или вјероватни (случајни) ефекти приписују се даљинским посљедицама изложености организму. У основи настанка стохастичких ефеката узрокују мутације зрачења и други поремећаји у ћелијским структурама. Они се јављају иу соматским (од латинског соматоса - тела) иу заметним ћелијама и доводе до формирања малигних тумора у озраченом организму, а код потомака - развојних аномалија и других поремећаја који се наслеђују (генетски ефекти). Сматра се да праг мутагеног дјеловања зрачења не постоји, те стога не постоје потпуно сигурне дозе. Са додатним дејством јонизујућег зрачења као једним од многих фактора мутагенезе у дози од 1 цСв (1 рем), ризик од малигних тумора се повећава за 5%, а манифестација генетских дефеката - за 0,4%.

Ризик смрти од додатног излагања јонизујућем зрачењу у тако малим дозама је много мањи од ризика смрти у најсигурнијој производњи. Али то је зато што је дозно оптерећење на људски организам строго регулисано. Ову функцију обављају стандарди за радијациону сигурност.

НРБУ-97 има за циљ да спречи појаву детерминистичких (соматских) ефеката и ограничи појаву стохастичких ефеката на прихваћеном нивоу. Прописи о хигијени зрачења утврђени од стране НРБУ-97 заснивају се на три принципа заштите:

• принцип оправдања;
• принцип не-прекорачења;
• принцип оптимизације.

Природна радиоактивност: нивои, дозе, ризици

Систем заштите од зрачења грађана, изграђен на резултатима биомедицинских истраживања, укратко је формулисан на следећи начин: степен могућег негативног утицаја зрачења на људско здравље одређује се само дозом, без обзира да ли је извор јонизујућег зрачења формиран, природан или вештачки. Технолошки побољшани извори природног поријекла су контролисане компоненте укупне дозе, а њихов допринос се може смањити предузимањем одговарајућих мјера. На пример, за радон у унутрашњем ваздуху и главне дозе које чине изворе, наводе се две ситуације изложености: изложеност у зградама које су већ у употреби и нове куће које се тек пуштају у употребу.

Стандарди захтевају да еквивалентна равнотежна активност радона у ваздуху (ЕЕРО) за куће које раде не прелази 100 Бк / м3, што одговара вредности од 250 Бк / м3 у периоду волуметријске активности, која се користи у већини европских земаља. За поређење, у новим основним стандардима безбедности ИАЕА (БСС), референтни ниво за радон је постављен на 300 Бк / м3.

За нове домове, установе за бригу о дјеци и болнице, ова вриједност је 50 Бк / м3 (или 125 Бк / м3 гаса радона). Мерење радиоактивности радона, према НРБУ-97, као и према регулаторним документима других земаља света, врши се само интегралним методама. Овај захтев је веома важан, јер се ниво радона у ваздуху једног стана или куће може променити 100 пута током дана.

Радон - 222

Током истраживања које је спроведено у Русији последњих година, анализирана је структура и величина постојећих доза зрачења и установљено је да је главна опасна материја за становништво у просторијама радиоактивност - то је радон. Садржај ове супстанце у ваздуху може се лако смањити ако повећате вентилацију просторије или ограничите проток гаса тако што ћете затворити простор у подруму. Према Одјелу за хигијену зрачења, око 23% стамбеног фонда не испуњава захтјеве тренутног регулаторног оквира за садржај радона у затвореном зраку. Ако је стамбени фонд доведен до садашњих стандарда, губици се могу преполовити.

Размотримо зашто је радон толико штетан? Радиоактивност је распад природних радионуклида серије уранијума, у којима се радон-222 конвертује у гас. У исто време, она формира краткотрајне производе кћери (ДПР): полонијум, бизмут, олово, које, спајајући честице прашине или влаге, формирају радиоактивни аеросол. Једном у плућима, ова смјеса након кратког полуживота ДПР радона-222 доводи до релативно високих доза зрачења, што може узроковати додатни ризик од рака плућа.

Према истраживању стамбеног фонда појединих региона (28.000 кућа) од стране стручњака Института за хигијену и медицинску екологију, просечне пондерисане просечне појединачне површине за појединачне површине радона износе 2,4 мСв / годишње, а за сеоску популацију ова вредност је скоро удвостручена и износи 4,1%. мСв / год За појединачне регионе, дозе радона варирају у прилично широким границама - од 1,2 мСв / год до 4,3 мСв / годишње, а појединачне дозе становништва могу прећи граничне дозе за професионалце категорије А (20 мСв / годишње).

Ако проценимо смртност од рака плућа изазвану радон-222 зрачењем у складу са међународно прихваћеним методама, то је око 6000 случајева годишње. Такође треба имати на уму да је посљедњих година стечено знање о учинку радона. Тако је, према неким епидемиолошким студијама, утврђено да радон може изазвати леукемију у дјеце. Према АС Еврард-у, веза између радона и леукемије код деце има пораст од 20% на сваких 100 Бк / м3. Према Раасцхоу-Ниелсену, ово повећање је више од 34% на сваких 100 Бк / м3.

Радиоактивност и шљаке

У свим земљама проблем рециклирања и одлагања металног отпада са радиоактивношћу је веома акутан. Ово је такође извор зрачења - не само од несрећа, као што је случај у нуклеарној електрани Чернобил, већ и од погона нуклеарних електрана, гдје се стално врши планска замјена јединица. Како се носити са старим металним склоповима и структурама које имају високу радиоактивност? Стручњаци Института за електрично заваривање развили су плазма-лук методом топљења у водено хлађеном лонцу, који омогућава уклањање метала или легуре у троске које имају радиоактивност. То је физика најсигурнијег чишћења. Можете користити различите композиције шљаке са високим капацитетом асимилације. Овај метод може чак и уклонити оне радиоактивне елементе који се налазе у пукотинама и удубљењима површине. За сечење металног отпада предвиђено је коришћење плазма резања и експлозије под водом, електро-хидрауличко резање и заптивање чворова и структура које се секу. Те технологије високих перформанси елиминишу стварање прашине приликом рада, стога спречавају загађење животне средине. Трошкови обраде радиоактивног отпада у домаћем пројекту нижи су од трошкова страних инвеститора.

Основни принципи заштите од затворених извора јонизујућег зрачења

Затворени извори јонизујућег зрачења изазивају само спољашње зрачење тела. Принципи заштите могу бити изведени из таквих основних образаца дистрибуције зрачења и природе њихове интеракције са супстанцом:

• доза спољашње изложености је пропорционална времену и интензитету излагања зрачењу;
• интензитет зрачења из извора је директно пропорционалан броју честица или кванта или честица;
• пролазећи кроз супстанцу, зрачење се апсорбује, а њихов опсег зависи од густине те супстанце.

Основни принципи заштите од спољашње изложености су:

а) заштита временом;
б) количинску заштиту;
ц) заштиту екрана (заштитни извори материјала);
д) заштита на даљину (повећање удаљености до максималне могуће вредности).

Комплекс заштитних мјера треба узети у обзир врсту зрачења радиоактивних твари (α-, β-честице, γ-кванти). Заштита од спољашњег зрачења α-честицама није потребна, јер је њихова километража у ваздуху 2,4-11 цм, ау води и ткивима живог организма само 100 микрона. Комбинезон потпуно штити од њих.

Када се споља озраче, β-честице утичу на кожу и рожницу очију, ау великим дозама изазивају сувоћу и опекотине коже, ломљиве нокте, катаракте. Гумене рукавице, чаше и екрани се користе за заштиту од β-честица. У случају посебно снажних токова β-честица, требало би користити додатне заслоне за заштиту од рендгенских зрака: прегаче и рукавице од оловне гуме, оловно стакло, екране, кутије и слично.

Заштита од спољашњег γ-зрачења може се постићи смањењем времена директног рада са изворима, употребом заштитних штитова, апсорпцијом зрачења, повећањем удаљености од извора.

Наведене методе заштите могу се примијенити засебно или у различитим комбинацијама, али тако да дозе вањског фотонског зрачења особа категорије А не прелазе 7 мР дневно и 0,04 Р тједно. Заштита смањењем времена директног рада са изворима фотонског зрачења постиже се брзином манипулације лијеком, смањујући трајање радног дана и радне седмице.