Способ защиты при альфа излучении

Jurik-Phys.Net

Простота и ясность

Инструменты пользователя

Инструменты сайта

Боковая панель

Категории

Контакты

Содержание

Защита от ионизирующего излучения

Ионизирующее излучение (ИИ) — это электромагнитное излучение или потоки частицы, которые создаются при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образуют при взаимодействии со средой ионы различных знаков.

Естественные источники ИИ

Искусственные источники ИИ

Виды ионизирующего излучения

[α] Альфа-излучение

Альфа-частицы идентичны ядрам гелия , образованы двумя нейтронами, двумя протонами.

Альфа-излучение обладает положительным электрическим зарядом ; значительной массой покоя .

Движение альфа-частиц сопряжено с сильной ионизацией вещества, и как следствие, с очень быстрой потерей энергии альфа-частиц.

В результате проникающая способность альфа-излучения незначительна. Альфа-частицы, возникшие в результате радиоактивного распада, не способны преодолеть даже мёртвого слой кожи, тонкий лист бумаги. Радиационный риск при внешнем облучении такими альфа-частицами отсутствует. Внешнее альфа-облучение опасно для здоровья только в случае альфа-частиц, разогнанных в ускорителе.

Однако весьма опасно внутреннее облучение, когда воздействию альфа-излучения подвергаются непосредственно живые ткани организма. Считается, что воздействие на организм альфа-излучения при равном энергетическом воздействии в 20 раз выше воздействия гамма-излучения.

[β] Бета-излучение

Бета-излучение представляет собой поток заряженных частиц /электронов (β−), позитронов (β+)/, образующихся в результате радиоактивного распада ядер. Бета-излучение следует отличать от вторичных и третичных электронов, образующихся в результате ионизации воздуха.

Энергия β-частиц распределена непрерывно от нуля до некоторого максимального значения (от нескольких единиц кэВ, до десятков МэВ), конкретное значение которого зависит от вида распадающегося вещества.

Из-за меньшей, чем у α-частиц массы и заряда, проникающая способность β-частиц выше, чем у альфа-частиц. Например, для полного поглощения потока β-частиц, обладающих максимальной энергией 2 МэВ, требуется защитный слой алюминия толщиной 3,5 мм.

Внешнее β-излучение вызвает лучевые ожоги кожи, лучевую болезнь. Гораздо опаснее внутреннее облучение от β-активных радионуклидов, попавших внутрь организма.

[Γ] Гамма-излучение

Гамма-излучение — вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны — менее — и, вследствие этого, c ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами.

Гамма-лучи не отклоняются в электрических и магнитных полях. В сравнении с α- и β-излучением Γ-излучение обладает меньшей ионизирующей способностью.

Высокая энергия (0,01–3 МэВ) и малая длина волны обуславливает большую проникающую способность Γ-излучения. Характерная толщина бетонного ограждения, защищающего от Γ-излучения, составляет более метра. Другой пример, толщина слоя свинца половинного ослабления Γ-излучения составляет 1,8 см. В целом, чем плотнее вещество, тем более эффективно оно защищает от Γ-излучения

В зависимости от дозы и продолжительности Γ-излучение может вызвать хроническую и острую лучевые болезни. Стохастические эффекты воздействия Γ-излучения проявляются в повышении риска возникновения онкологических заболеваний. В то же время гамма-облучение подавляет рост раковых и других быстро делящихся клеток. Гамма-излучение является сильнейшим мутагенным и тератогенным фактором.

Рентгеновское

Рентгеновское излучение — электромагнитное излучение, энергия фотонов которого на шкале электромагнитных волн располагается между ультрафиолетовым и Γ-излучением. Причём, в существенной области энергий рентгеновское Γ- излучения перекрываются.

Будучи эквивалентными, с точки зрения физических свойств, фотоны относят к рентгеновскому или Γ- излучению различая источники возникновения излучения. В случае участия атомных ядер в процессе возникновения излучения, его относят к Γ-излучению, если излучение возникло в результате взаимодействия электронов с веществом, например, в рентгеновской установке, то в данном случае говорят о рентгеновском излучении.

Рентгеновская установка

В рентгеновских трубках электроны, испущенные катодом, ускоряются под действием разности электрических потенциалов между анодом и катодом и ударяются об анод, где происходит их резкое торможение.

Схематическое изображение рентгеновской трубки. X — рентгеновские лучи, K — катод, А — анод (иногда называемый антикатодом), С — теплоотвод, Uh — напряжение накала катода, Ua — ускоряющее напряжение, Win — впуск водяного охлаждения, Wout — выпуск водяного охлаждения.

При этом за счёт тормозного излучения происходит генерация излучения рентгеновского диапазона, и одновременно выбиваются электроны из внутренних электронных оболочек атомов анода. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. При этом также испускается рентгеновское излучение с характерным для материала анода спектром энергий.

В настоящее время аноды изготавливаются главным образом из керамики, причём та их часть, куда ударяют электроны, — из молибдена или меди.

В процессе ускорения-торможения лишь около 1% кинетической энергии электрона идёт на рентгеновское излучение, 99% энергии превращается в тепло.

Нейтронное

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтральных, то есть незаряженных частиц нейтронов.

Наличие значительной массы (немного больше массы протона) и отсутствие электрического заряда определяет то, что нейтроны не взаимодействуют с электронными оболочками атомов, но участвуют в реакциях с атомным ядром.

Взаимодействие нейтрона с ядром может быть либо упругим, когда нейтрон отскакивает от ядра, либо неупругим, в результате чего нейтрон захватывается ядром атома.

Если первый случай с точки зрения воздействия на человека не очень интересен, то второй случай представляет особый интерес. Захват нейтрона ядром приводит к тому, что ядро становится не устойчивым и через некоторое время распадается, данное явление называется наведённая радиоактивность.

Последствия распада стабильного до поглощения нейтрона ядра состоят в нарушении протекающих биохимических процессов в организме (в результате распада изменяется состав вещества) с одной стороны, а с другой стороны возникающее радиоактивное излучение воздействует непосредственно на близлежащие органы и ткани, вызывая их поражение.

Количественные характеристики

Доза излучения — величина, используемая для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества, ткани, живые организмы.

Мощность дозы (интенсивность облучения) — приращение соответствующей дозы под воздействием данного излучения за единицу времени. Имеет размерность соответствующей дозы, делённую на единицу времени.

Физическая величина	СИ	Внесистемная единца
Активность радионуклида,	Беккерель [Бк]; число распадов в веществе за 1 с.	Кюри [Ки];
Поглащённая доза,	Грей [Гр]=[Дж/кг]; количество энергии переданное единице массы вещества.	Рад [рад];
Эквивалентная доза, , где — коэффициент качества излучения. , ,	Зиверт [Зв]; поглащенная доза в органе или ткани с учётом вида излучения.	Бэр [бэр];

Биологический
Эквивалент
Рада
Экспозиционная доза, X [Кл/кг]; отношение суммарного заряда
всех ионов одного знака в элементарном объёме сухого воздуха к массе воздуха в этом объёме. Рентген [Р];

Эффективная доза, — мера общего потенциального ущерба для организма от облучения как организма в целом, так и отдельных его частей. ,
где — коэффициент радиочувствительности тканей и органов человека, для общего облучения человека .

Источник

Защита от радиации

Для защиты от радиации необходимо использовать специальные средства.
Например костюм радиационной защиты.

Либо специальные химические средства для дезактивации одежды или других предметов. К примеру, специальный аэрозоль деактивации.

Рассмотрим вопрос радиоактивной защиты более подробно.

Защита от альфа-излучения

Возникновению альфа-частиц способствуют ядерный альфа-распад, ядерные реакции или полная ионизация атомов гелия-4.

Первичные космические лучи в значительной мере состоят из альфа-частиц.

В основном, это ускоренные ядра гелия из потоков межзвёздного газа. Некоторые частицы возникают как сколы от более тяжёлых ядер космических лучей. Также возможно их получение при помощи ускорителя заряженных частиц.

Характеристика

Альфа излучение – разновидность излучений ионизирующих. Это поток тяжёлых частиц, заряженных положительно, движущихся со скоростью около 20000 км/сек и имеющих достаточную энергию. Основные источники этого типа излучения – радиоактивные изотопы веществ, имеющих свойства распада в связи со слабостью атомных связей. Такой распад способствует излучению альфа-частиц.

Главной особенностью этого излучения является его очень низкая проникающая способность. Этим оно отлично от иных типов ядерных излучений. Это вытекает из их высочайших ионизирующих способностей. Но на каждое действие ионизации затрачивается определённая энергия.

Взаимодействие тяжёлых заряженных частиц происходит чаще с атомными электронами, поэтому они почти не отклоняются от начального направления движения. Исходя из этого, путь частиц измеряется как прямое расстояние от источника самих частиц до той точки, где они останавливаются.

Измерение пробега альфа-частиц производится в единицах длины или поверхностной плотности материала. В воздухе величина такого пробега может составить 3 – 11 см, а в средах жидкой или твёрдой – только сотые доли миллиметра.

Воздействие на человека

Вследствие очень активной ионизации атомов, альфа-частицы интенсивно теряют энергию. Поэтому её недостаточно даже для проникновения сквозь омертвевший слой кожи. Это сводит риски радиационного облучения к нулю. Но если частицы были получены при помощи ускорителя, то они станут высокоэнергичными.

Главную опасность несут частицы, появившиеся в процессе альфа-распада радионуклидов. При попадании их внутрь организма даже микроскопической дозы хватит, чтобы возникла острая лучевая болезнь. И очень часто такое заболевание заканчивается летально.

Воздействие на электронную аппаратуру

Альфа-частицы создают в полупроводниках электронно-дырочные пары. Это может вызывать сбои в полупроводниковых приборах. Для предотвращения нежелательных последствий для производства микросхем применяют материалы, имеющие низкую альфа-активность.

Детектирование

Чтобы узнать, присутствует ли альфа излучение, и в каких значениях, необходимо его обнаружить и измерить. Для этих целей существуют детекторы – счётчики частиц. Эти приборы регистрируют как сами частицы, так и отдельные атомные ядра, и определяют их характеристики. Наиболее известным детектором является счётчик Гейгера.

Защита от альфа-частиц

Низкая проникающая способность альфа излучения делает его достаточно безопасным. Оно воздействует на организм человека только в особой близости от источника излучения. Достаточно листа бумаги, резиновых перчаток, пластиковых очков, чтобы надёжно защитить себя.

Наличие респиратора должно быть обязательным условием. Главная опасность – попадание частиц внутрь организма, поэтому дыхательные пути необходимо защищать особенно тщательно.

Польза альфа излучения

Применение этого типа излучения в медицине называется альфа-терапией. Она использует полученные при альфа-излучении изотопы – радон, торон, имеющие малые сроки жизни.

Разработаны и специальные процедуры, положительно влияющие на жизненно важные системы организма человека, а ещё оказывающие обезболивающие и противовоспалительные действия. Это радоновые ванны, альфа-радиоактивные компрессы, вдыхание воздуха, насыщенного радоном. В данном случае, альфа излучение – полезная радиоактивность.

Медики Великобритании успешно экспериментируют с новыми средствами, использующими воздействие альфа-частиц. Эксперимент производился на 992 пациентах, у которых простата была поражена раком поздних стадий. Результатом этого стало снижение смертности на 30%.

Выводы учёных говорят о том, что альфа-частицы являются безопасными для пациентов. Они и более эффективны в сравнении с использовавшимися обычно бета-частицами. Также воздействие их более точечное, и для разрушения раковой клетки требуется не больше трёх ударов. Бета-частицы такого же эффекта достигают после нескольких тысяч попаданий.

Источники излучения

Активно развивающаяся цивилизация и окружающую среду загрязняет активно. Радиоактивному загрязнению окружающего нас пространства способствуют объекты урановой промышленности, ядерные реакторы, предприятия радиохимической промышленности, захоронения радиоактивных отходов.

Также альфа и другие типы излучений возможны при использовании радионуклидов на объектах народного хозяйства. Космические исследования и сети радиоизотопных лабораторий тоже добавляют излучений в общую их массу.

Как защититься от бета-излучения?

Бета-излучение — это корпускулярное излучение, поток электронов (или позитронов), возникающий в следствие бета-распада радиоактивных изотопов. Бета-частицы делятся на электроны (отрицательно заряженные) и позитроны (положительно заряженные). Значительное воздействие бета-излучения на ткани организма может привести к ожогам и лучевой болезни. При попадании вещества, испускающего бета-частицы, внутрь организма, облучение происходит изнутри. Лучевое поражение ведет к гибели клеток организма, его тканей и летальному исходу в итоге.

Проникающая способность бета-излучения высока: пробег в воздухе — несколько метров, проникновение в биологические ткани — несколько сантиметров. Внешнее бета-излучение оказывается опаснее всего при попадании на слизистую или открытые участки кожи. После взрыва на Чернобыльской АЭС местному населению не рекомендовалось ступать по земле босыми ногами, наблюдались ожоги стоп у людей, прошедших на расстоянии 50-100 метров от самой АЭС.

Источники бета-излучения

В природе не встречается источников бета-излучения в целом: электроны излучает солнце, излучающее все виды частиц, бета-излучение содержится в естественном радиоактивном поле Земли, так же в некоторых месторождениях руды могут содержаться примеси частиц, излучающих бета-частицы.

Среди химических элементов источниками бета-излучения являются следующие элементы:

Источники бета-излучения используются в медицине при рентгеновском просвечивании тонкостенных сосудов, при лечении внутренних органов и участков кожи; на основе этого излучения была создана лучевая терапия; широко используются в химии; в технике при процессе ремонта машин для контроля автоматизированных процессов.

Взаимодействие бета-частиц с веществом

Проходя через вещество бета-частицы теряют свою энергию. Энергия теряется в результате столкновения частиц с атомами вещества. Существенную роль в потере энергии играет радиационное торможение: при рассеивании кулоновским полем ядра заряженной частицы, она получает ускорение и в следствие этого возникает тормозное электромагнитное излучение. В научных и практических целях крайне необходимо иметь знание о свойствах бета-частиц и процессах потери их энергии при взаимодействии с веществами.

Меры защиты

Работая с источниками бета-излучения необходимо в любом случае защищать открытые участки кожи и слизистую оболочку глаз.

Основная защита от излучения состоит в снижении его интенсивности. Необходимо обязательное выполнение санитарных требований к помещениям, где содержатся источники излучения, соблюдение личной гигиены при организации работы с ними. Во время работы так же требуется проводить постоянный радиационный контроль.

Способами защиты от излучения являются:

• расстояние;
• экранирование плексигласом, стеклом, тонкими слоями алюминия, противогазами;
• время;
• химическая защита путем введения в организм радиопротекторов — специальных химических веществ.

Защита временем включает в себя максимальное снижение времени при нахождении рядом с источниками излучения. Чем меньше времени проводится, тем меньший вред здоровью излучение наносит. Во время ликвидационной операции на Чернобыльской АЭС ликвидаторам давалось буквально несколько минут на работу в пораженной радиацией зоне, в противном случае долгое нахождение там могло привести к развитию лучевой болезни.

Защита расстоянием требует при нахождении предмета, излучающего бета-частицы, как можно скорее удалиться на безопасное расстояние от него.

Экранирование плексигласом или стеклом при работе с источниками бета-излучения так же строго необходимо. Для защиты дыхательных путей требуется наличие противогаза, обычным респиратором в связи с проникающей способностью частиц здесь не обойтись.

Радиопротекторы используются для того, чтобы ослабить радиационное влияние на организм. Вводятся внутривенно, либо используются как пищевые добавки до начала работы с источниками бета-излучения, действуют только при кратковременном облучении. Радиопротекторы могут быть опасны сами по себе — они вызывают в организме биохимические и физиологические сдвиги.

Источник