Соколик Г.А. и др. Основы радиоэкологии и безопасной жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

Ãëàâà 2

Áåòà-èçëó÷åíèå

Áåòà-èçëó÷åíèå (

ββ

−−

−

) — ýòî ïîòîê áûñòðî

äâèæóùèõñÿ ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ. Ïî

ðàçìåðàì è ìàññå îíè çíà÷èòåëüíî óñòóïàþò

àëüôà-÷àñòèöàì. Òàê, ìàññà ýëåêòðîíà â

7 344 ðàçà ìåíüøå ìàññû àëüôà-÷àñòèöû. Çàðÿä

ýëåêòðîíà ïî àáñîëþòíîé âåëè÷èíå âäâîå ìåíüøå

çàðÿäà àëüôà-÷àñòèöû .

Áåòà-÷àñòèöû èñïóñêàþòñÿ, íàïðèìåð, â ðåçóëüòàòå

ðàñïàäà ðàäèîíóêëèäîâ ñ èçáûòî÷íûì ñîäåðæàíèåì

íåéòðîíîâ â ÿäðå:

Â îñíîâå áåòà-ðàñïàäà ëåæèò ïðîèñõîäÿùåå â ÿäðå

àòîìà ïðåâðàùåíèå íåéòðîíà â ïðîòîí:

p +

ββ

−−

−

Â ðåçóëüòàòå áåòà-ðàñïàäà çàðÿä ÿäðà àòîìà

óâåëè÷èâàåòñÿ íà åäèíèöó, à åãî ìàññà îñòàåòñÿ

ïðàêòè÷åñêè áåç èçìåíåíèÿ. Ïîëîæåíèå àòîìà,

ïîëó÷åííîãî â ðåçóëüòàòå òàêîãî ðàñïàäà, ñìåùàåòñÿ â

Ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìå ýëåìåíòîâ íà îäíó ïîçèöèþ

âïðàâî.

Îáëó÷àÿ âíóòðåííèå îðãàíû ÷åëîâåêà, àëüôà-

÷àñòèöû ìîãóò âûçûâàòü ñåðüåçíûå íàðóøåíèÿ â êëåò-

êàõ áèîëîãè÷åñêèõ òêàíåé. Îò àëüôà-èçëó÷åíèÿ ðàäèî-

íóêëèäîâ, ïðîíèêøèõ â ëåãêèå, ìîãóò ïîñòðàäàòü

ó÷àñòêè ëåãî÷íîé òêàíè è ïðîíèçûâàþùèå åå êàïèë-

ëÿðû. Ñïåöèàëèñòû â îáëàñòè ðàäèàöèîííîé áåçîïàñ-

íîñòè ïîëàãàþò, ÷òî ïðè îäèíàêîâîé ýíåðãèè àëüôà-

èçëó÷åíèå ïðèìåðíî â 20 ðàç ïðåâîñõîäèò áåòà-

è ãàììà-èçëó÷åíèÿ ïî ñïîñîáíîñòè âûçûâàòü íàðó-

øåíèÿ â áèîëîãè÷åñêèõ òêàíÿõ ÷åëîâåêà.

Â äàííîì ðàçäåëå ðàññìàòðèâàåòñÿ ëèøü îäèí èç âèäîâ áåòà-ðàñïàäà — ýëåêòðîííûé

áåòà-ðàñïàä, ïðè êîòîðîì ÿäðî èñïóñêàåò ýëåêòðîí. Äðóãèå âèäû áåòà-ðàñïàäà —

ïîçèòðîííûé ðàñïàä, ïðè êîòîðîì ÿäðî èñïóñêàåò ïîçèòðîí è íåéòðèíî â ðåçóëüòàòå

ïðåâðàùåíèÿ ÿäåðíîãî ïðîòîíà â íåéòðîí, à òàêæå Ê-çàõâàò çäåñü íå îáñóæäàþòñÿ.

1,2

Ïðèâîäèòñÿ óïðîùåííàÿ ñõåìà ïðåâðàùåíèÿ íåéòðîíà â ïðîòîí. Ðåàëüíûé ïðîöåññ

ñîïðîâîæäàåòñÿ èñïóñêàíèåì åùå îäíîé ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû — àíòèíåéòðèíî,

êîòîðàÿ òàêæå óíîñèò èç ÿäðà ÷àñòü ýíåðãèè.

ββ

−−

−

Нåп òуíèй

Плуòîíèй

239

Pu +

ββ

−−

−

ββ

−−

−

Ãëàâà 2

Ïðîáåã ÷àñòèö (

αα

α,

ββ

è äð.) â âåùåñòâå —

ýòî ðàññòîÿíèå, êî-

òîðîå îíè ïðåîäî-

ëåâàþò, ïîêà íå

óòðàòÿò ñïîñîáíîñòè

èîíèçèðîâàòü

âåùåñòâî.

Ð àäèàöèîííîå

òîðìîæåíèå — ýòî

ïîòåðÿ ýíåðãèè

áûñòðûõ çàðÿæåí-

íûõ ÷àñòèö â

ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå

àòîìà, ñîïðîâîæäà-

åìàÿ âûäåëåíèåì

ýëåêòðîìàãíèòíîãî

(òîðìîçíîãî) èçëó-

÷åíèÿ.

Ýíåðãèÿ áåòà-÷àñòèö, èñïóñêàåìûõ ðàäèîíóêëè-

äàìè, íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ îò 0,02 äî 14 ÌýÂ,

à ñêîðîñòü ìîæåò äîñòèãàòü 0,99 ñêîðîñòè ñâåòà. Ïðè

ýòîì ïðèðîäíûå ðàäèîíóêëèäû èçëó÷àþò áåòà-÷àñòèöû

ñ ýíåðãèåé äî 3,5 ÌýÂ.

Ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç âåùåñòâî áåòà-÷àñòèöû

òåðÿþò ñâîþ ýíåðãèþ. Îíè ïåðåäàþò åå âåùåñòâó ïðè

âçàèìîäåéñòâèè ñ ÿäðàìè è ýëåêòðîíàìè àòîìîâ.

Ïîâåäåíèå áåòà-÷àñòèö â âåùåñòâå çàâèñèò îò èõ ýíåðãèè.

Áåòà-÷àñòèöû, îáëàäàþùèå îòíîñèòåëüíî íèçêèìè

ýíåðãèÿìè (ìåíåå 0,5 ÌýÂ), ïðè âçàèìîäåéñòâèè

ñ ÿäðàìè è ýëåêòðîíàìè àòîìîâ ïîä äåéñòâèåì êóëî-

íîâñêèõ ñèë ìåíÿþò íàïðàâëåíèå ñâîåãî äâèæåíèÿ.

Ïðîèñõîäèò òàê íàçûâàåìîå óïðóãîå ðàññåÿíèå áåòà-

÷àñòèö íà ÿäðàõ è ýëåêòðîíàõ àòîìîâ, ïðè÷åì, ïðåèìó-

ùåñòâåííî — íà ÿäðàõ.

Áåòà-÷àñòèöû ñ áîëåå âûñîêèìè çíà÷åíèÿìè ýíåð-

ãèè ñïîñîáíû âûáèâàòü ýëåêòðîíû èç àòîìîâ, òî åñòü

èîíèçèðîâàòü âåùåñòâî.

Åñëè ýíåðãèÿ áåòà-÷àñòèö âûøå 1 ÌýÂ, èõ âçàèìî-

äåéñòâèå ñ ýëåêòðîíàìè è ÿäðàìè àòîìîâ ïðèâîäèò

ê çàìåäëåíèþ äâèæåíèÿ áåòà-÷àñòèö è âîçíèêíîâåíèþ

ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ. Ýòîò ïðîöåññ íàçûâàþò

ðàäèàöèîííûì òîðìîæåíèåì, à âîçíèêàþùåå ýëåêòðî-

ìàãíèòíîå èçëó÷åíèå — òîðìîçíûì èçëó÷åíèåì. Â ðå-

çóëüòàòå ðàäèàöèîííîãî òîðìîæåíèÿ áåòà-÷àñòèöû

òåðÿþò çíà÷èòåëüíîå êîëè÷åñòâî ýíåðãèè.

Èç-çà ìàëåíüêîé ìàññû è íåáîëüøîãî çàðÿäà

ýëåêòðîíà áåòà-÷àñòèöà èîíèçèðóåò âåùåñòâî â ìåíü-

øåé ñòåïåíè, ÷åì àëüôà-÷àñòèöà òàêîé æå ýíåðãèè.

Ïîýòîìó ýíåðãèÿ áåòà-÷àñòèöû ðàñõîäóåòñÿ íà áîëüøåì

ðàññòîÿíèè, ÷åì ýíåðãèÿ àëüôà-÷àñòèöû. Â ðåçóëüòàòå,

ïðè îäèíàêîâîé ýíåðãèè ïðîáåã áåòà-÷àñòèö â âåùåñòâå

çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò ïðîáåã àëüôà-÷àñòèö. Ïðè ýòîì

òðàåêòîðèÿ äâèæåíèÿ áåòà-÷àñòèöû ïðåäñòàâëÿåò

ñîáîé ëîìàíóþ ëèíèþ, ïîýòîìó ñóììàðíàÿ äëèíà ïóòè

áåòà-÷àñòèöû çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò ðàññòîÿíèå, íà

êîòîðîå èçëó÷åíèå ïðîíèêàåò â âåùåñòâî.

Ïðîáåã áåòà-÷àñòèö â âåùåñòâå çàâèñèò îò ýíåðãèè

áåòà-÷àñòèö, õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà è ïëîòíîñòè

âåùåñòâà.

Â âîçäóõå ïðîáåã áåòà-÷àñòèö, èñïóñêàåìûõ

ðàäèîíóêëèäàìè, ìîæåò äîñòèãàòü 1–2 ì.

Ãëàâà 2

Åñëè ÷åëîâåê îäåò â ëåãêóþ îäåæäó, îíà çàäåðæè-

âàåò ÷àñòü áåòà-÷àñòèö. Îñòàëüíûå áåòà-÷àñòèöû ìîãóò

ïðîíèêàòü ÷åðåç êîæó íà ãëóáèíó â íåñêîëüêî ìèë-

ëèìåòðîâ. Ïðè îáëó÷åíèè îáíàæåííûõ ó÷àñòêîâ òåëà

áåòà-÷àñòèöû ìîãóò ïðîíèêàòü íà ãëóáèíó 1–2 ñì,

âûçûâàÿ íåçíà÷èòåëüíûå ïîâðåæäåíèÿ áèîëîãè÷åñêèõ

òêàíåé. Òàêèì îáðàçîì, ïðè âíåøíåì îáëó÷åíèè áåòà-

èçëó÷åíèå ðàäèîíóêëèäîâ íå ïðåäñòàâëÿåò çíà÷èòåëüíîé

îïàñíîñòè äëÿ ÷åëîâåêà.

Ãàììà-èçëó÷åíèå è ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå

Ãàììà-èçëó÷åíèå (

γ γ

) è ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå

îòíîñÿòñÿ ê ýëåêòðîìàãíèòíûì (ôîòîííûì)

èçëó÷åíèÿì. Îíè õàðàêòåðèçóþòñÿ êîðîòêèìè

äëèíàìè âîëí (áîëüøèìè ÷àñòîòàìè) è, êàê ëþáîå

ýëåêòðîìàãíèòíîå èçëó÷åíèå, èñïóñêàþòñÿ

ñòðîãî îïðåäåëåííûìè ïîðöèÿìè (êâàíòàìè, èëè

ôîòîíàìè). Îáà âèäà èçëó÷åíèÿ îòëè÷àþòñÿ

âûñîêîé ýíåðãèåé ôîòîíîâ.

Ãàììà-èçëó÷åíèå (

γ) è ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå

èìåþò îäèíàêîâóþ ïðèðîäó, èõ êâàíòû (ôîòîíû) íå

íåñóò ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà. Îáà âèäà èçëó÷åíèÿ

ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû, êîòî-

ðûå, êàê è âñå âèäû ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí, ðàñ-

ïðîñòðàíÿþòñÿ â âàêóóìå ñî ñêîðîñòüþ ñâåòà

(300 000 êì/ñ). Îòëè÷àþòñÿ ýòè ðàçíîâèäíîñòè

Ýíåðãèÿ ôîòîíà (Å)

Å = hv

v —

÷àñòîòà èçëó÷åíèÿ.

Ýòî âåëè÷èíà, îáðàòíî

ïðîïîðöèîíàëüíàÿ äëèíå

âîëíû èçëó÷åíèÿ (

λλ

)

v =

1/λ 1/λ

1/λ

h = 6,6262·10

-34

Äæ/c

(ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà).

×åì êîðî÷å äëèíà âîë-

íû, òåì áîëüøå ÷àñòîòà

è ýíåðãèÿ ôîòîíà.

äî 1–2 ì

Áåòà-èçëó÷åíèå çàäåðæèâàþò:

Ïðîáåã àëüôà-

è áåòà-÷àñòèö

â âîçäóõå

(ïðè ýíåðãèè 7 ÌýÂ)

äî 5–6 ñì

20–25 ìì

10–12 ìì

Ñëîé

äåðåâà

Ñëîé

àëþìèíèÿ

Îðãàíè÷åñêîå

ñòåêëî

5–6 ìì

Ãëàâà 2

ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ ïî äëèíå âîëíû è ýíåðãèè

ôîòîíîâ.

Î ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷àõ ñëûøàë êàæäûé, êòî ïðî-

õîäèë ìåäèöèíñêîå îáñëåäîâàíèå. Ðåíòãåíîâñêîå

èçëó÷åíèå èìååò äëèíû âîëí îò 10

-5

äî 100 íì (îò 10

-14

äî

-7

ì). 1 íì (íàíîìåòð) = 10

-9

ì (îäíà ìèëëèàðäíàÿ ÷àñòü

ìåòðà).

Ïîëîæåíèå ðåíòãåíîâñêèõ è

ãàììà-ëó÷åé â ñïåêòðå ýëåê-

òðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ

Ãàììà-èçëó÷åíèå ÷àñòî ñîïðîâîæäàåò

ÿäåðíûå ïðåâðàùåíèÿ.

Ãàììà-èçëó÷åíèå — ýòî ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû

ñ äëèíîé âîëíû ìåíåå 0,2 íì (2

-10

ì). Â ñïåêòðå

ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ ýòè ëó÷è çàíèìàþò

êðàéíåå ïîëîæåíèå è îõâàòûâàþò îáëàñòü íàèáîëåå

êîðîòêèõ äëèí âîëí. ×åòêîé ãðàíèöû ìåæäó ãàììà-

èçëó÷åíèåì è ðåíòãåíîâñêèì èçëó÷åíèåì íåò. Ýíåðãèÿ

ôîòîíîâ ãàììà-èçëó÷åíèÿ îáû÷íî áîëüøå, ÷åì ýíåðãèÿ

ôîòîíîâ ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ. Îäíàêî â ïåðå-

õîäíîé îáëàñòè îò îäíîãî âèäà èçëó÷åíèÿ ê äðóãîìó

ýíåðãèÿ ôîòîíîâ ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ ìîæåò

îêàçàòüñÿ âûøå ýíåðãèè ôîòîíîâ ãàììà-èçëó÷åíèÿ.

Îòëè÷àþòñÿ ýòè âèäû èçëó÷åíèÿ è ïî ñïîñîáàì ïîëó-

÷åíèÿ. Ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå ìîæíî ïîëó÷èòü

èñêóññòâåííî â ðåíòãåíîâñêîé òðóáêå, ðàáîòàþùåé íà

ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè. Ïðè îòêëþ÷åíèè ýëåê-

òðè÷åñêîãî ïèòàíèÿ ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå

ïðåêðàùàåòñÿ.

Ãëàâà 2

Ãàììà-êâàíòû èñïóñêàþòñÿ â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà

ïîñëå ðàäèîàêòèâíîãî ðàñïàäà (àëüôà è áåòà) ÿäðî îêà-

çûâàåòñÿ â âîçáóæäåííîì ñîñòîÿíèè. Ïîäîáíî âîçáóæ-

äåííîìó àòîìó, òàêîå ÿäðî ïåðåõîäèò â îñíîâíîå ñîñòîÿ-

íèå (ñ ìèíèìàëüíîé ýíåðãèåé), èñïóñêàÿ ôîòîí. Ïðè

ðàñïàäå ðàäèîíóêëèäîâ îáû÷íî èçëó÷àþòñÿ ãàììà-êâàíòû

ñ ýíåðãèåé îò 10 äî 5000 êèëîýëåêòðîíîâîëüò (êýÂ).

Ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå îáðàçóåòñÿ ïðè òîðìî-

æåíèè çàðÿæåííûõ ÷àñòèö, êîòîðûå áîìáàðäèðóþò

ìèøåíü â ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå, è ïðè âçàèìîäåéñòâèè

çàðÿæåííûõ ÷àñòèö âûñîêèõ ýíåðãèé ñ ýëåêòðîíàìè

âíóòðåííèõ ýëåêòðîííûõ îáîëî÷åê àòîìà. Òàêèå

÷àñòèöû ñïîñîáíû âûáèâàòü ýëåêòðîíû ñ âíóòðåííèõ

îáîëî÷åê àòîìà. Àòîìû ñ íåçàïîëíåííûìè ìåñòàìè âî

âíóòðåííèõ ýëåêòðîííûõ îáîëî÷êàõ ÷ðåçâû÷àéíî

íåóñòîé÷èâû. Îñâîáîäèâøèåñÿ ìåñòà ìîãóò çàïîëíÿòü

ýëåêòðîíû èç âíåøíèõ ýëåêòðîííûõ îáîëî÷åê. Ïðè ýòîì

àòîìû ïåðåõîäÿò â áîëåå óñòîé÷èâîå ñîñòîÿíèå, à èçáûòî÷íàÿ

ýíåðãèÿ èñïóñêàåòñÿ â âèäå êâàíòîâ ðåíòãåíîâñêîãî

èçëó÷åíèÿ.

Êàê àëüôà- è áåòà-÷àñòèöû, ãàììà-êâàíòû

èîíèçèðóþò âåùåñòâî, îäíàêî èîíèçàöèÿ âåùåñòâà

ãàììà-èçëó÷åíèåì èìååò ñâîè îñîáåííîñòè.

Ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç âåùåñòâî ãàììà-êâàíòû

ìîãóò ïåðåäàâàòü ñâîþ ýíåðãèþ ýëåêòðîíàì àòîìîâ.

Åñëè ýíåðãèÿ ýëåêòðîíà ïîñëå âçàèìîäåéñòâèÿ

ñ ãàììà-êâàíòîì ïðåâûøàåò ýíåðãèþ åãî ñâÿçè ñ ÿä-

ðîì, òî ýëåêòðîí, ïîëó÷èâ äîïîëíèòåëüíóþ ýíåðãèþ,

ïîêèäàåò àòîì. Îáðàçîâàâøèåñÿ òàêèì ñïîñîáîì ñâî-

áîäíûå ýëåêòðîíû íàçûâàþò ôîòîýëåêòðîíàìè.

Ïîÿâëåíèå â âåùåñòâå ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ

ïîä äåéñòâèåì ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ

íàçûâàþò ôîòîýôôåêòîì.

Ôîòîýôôåêò íàáëþäàåòñÿ ïðè ýíåðãèÿõ ãàììà-

êâàíòîâ îò 0,01 äî 1 ÌýÂ. Â ýòîì ñëó÷àå èìåííî

ôîòîýëåêòðîíû, â îñíîâíîì, è ïðîèçâîäÿò èîíèçàöèþ

ñðåäû ïðè ïðîõîæäåíèè ãàììà-èçëó÷åíèÿ ÷åðåç

âåùåñòâî. Ïîýòîìó òàêîé ñïîñîá èîíèçàöèè âåùåñòâà

íàçûâàþò êîñâåííûì.

Ãàììà-èçëó÷åíèå îáëàäàåò âûñîêîé ïðîíèêàþùåé

ñïîñîáíîñòüþ.

Èç-çà âûñîêîé ïðîíèêàþùåé ñïîñîáíîñòè

çàùèòèòüñÿ îò ãàììà-èçëó÷åíèÿ ìîæíî ëèøü

òîëñòûì ñëîåì ïëîòíîãî ìàòåðèàëà (íàïðèìåð,

ñâèíöà èëè áåòîíà).

Ôîòîýôôåêò

Ôîòîýëåêòðîí

γ-êâàíò

Ãëàâà 2

Õàðàêòåðèñòèêè

Èçëó÷åíèå

àëüôà-÷àñòèöû

( )

áåòà-÷àñòèöû

( )

ãàììà-êâàíòû

( )

Âèä èçëó÷åíèÿ

ÿäðà àòîìîâ

ãåëèÿ

ýëåêòðîíû

ýëåêòðîìàãíèòíîå

èçëó÷åíèå

Çàðÿä, îòí. åä. +2 -1 0

Ìàññà ïîêîÿ, ã 6,64

-24

9,11·10

-28

Îòíîñèòåëüíàÿ

ïðîíèêàþùàÿ

ñïîñîáíîñòü

ïðè îäèíàêîâîé

ýíåðãèè

1 100 1 000

Ïðè îäèíàêîâîé ýíåðãèè ãàììà-êâàíòîâ

è àëüôà-÷àñòèö ãàììà-èçëó÷åíèå ðàäèîíóêëèäîâ,

ïîïàâøèõ âíóòðü îðãàíèçìà, îáû÷íî âûçûâàåò

ìåíåå òÿæåëûå ïîâðåæäåíèÿ, ÷åì àëüôà-èçëó÷åíèå

ðàäèîíóêëèäîâ. Ýòè ïîâðåæäåíèÿ ÷àùå âñåãî íå ïðè-

âîäÿò ê ãèáåëè êëåòîê (åñëè òîëüêî ñîäåðæàíèå ðàäèî-

íóêëèäîâ â îðãàíå èëè áèîëîãè÷åñêîé òêàíè íå ÷ðåç-

ìåðíî âåëèêî).

Èç âûøåèçëîæåííîãî âèäíî, ÷òî ïðîíèêàþùàÿ

ñïîñîáíîñòü èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ è åãî âîçäåéñò-

âèå íà âåùåñòâî ñóùåñòâåííî çàâèñÿò îò âèäà èçëó-

÷åíèÿ. Êàæäûé âèä èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ èìååò

ñâîè ôèçè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè.

Õàðàêòåðèñòèêè îñíîâíûõ âèäîâ èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ

Ïðè âíåøíåì îáëó-

÷åíèè îðãàíèçìà

îñíîâíóþ îïàñíîñòü

ïðåäñòàâëÿåò ãàììà-

èçëó÷åíèå.

Ñëîé ïîëîâèííîãî îñëàáëåíèÿ ãàììà-èçëó-

÷åíèÿ ñ ýíåðãèåé ãàììà-êâàíòîâ 1 ÌýÂ äëÿ

ðàçíûõ âåùåñòâ ñîñòàâëÿåò:

• ñâèíåö — 13 ñì,

• æåëåçî — 3,3 ñì,

• áåòîí — 26 ñì,

• âîäà — 26 ñì.

Ñëîé áåòîíà òîëùèíîé 50 ñì áîëåå ÷åì

â 100 ðàç îñëàáëÿåò ãàììà-èçëó÷åíèå, ñîïðî-

âîæäàþùåå ðàñïàä

137

Cs.

Òîëùèíó ñëîÿ ìàòåðèàëà, íåîáõîäèìîãî, ÷òîáû

óìåíüøèòü èíòåíñèâíîñòü èçëó÷åíèÿ â 2 ðàçà, íàçûâàþò

ñëîåì ïîëîâèííîãî îñëàáëåíèÿ.

αα

ββ

γ γ

Ïî âåëè÷èíå ýíåðãèè è

ñâÿçàííîé ñ íåé ïðîíè-

êàþùåé ñïîñîáíîñòè óñ-

ëîâíî âûäåëÿþò «ìÿãêóþ»

è «æåñòêóþ» êîìïîíåíòû

ðåíòãåíîâñêîãî è ãàììà-

èçëó÷åíèé. «Æåñòêàÿ» êîì-

ïîíåíòà õàðàêòåðèçóåòñÿ

áîëåå âûñîêèìè ýíåðãèåé

è ïðîíèêàþùåé ñïîñîá-

íîñòüþ ïî ñðàâíåíèþ

ñ «ìÿãêîé» êîìïîíåíòîé.

Òàê, ðåíòãåíîâñêîå èçëó-

÷åíèå ñ λ < 2·10

-10

íàçûâàþò «æåñòêèì»,

à ñ λ > 2·10

-10

ì «ìÿãêèì».

Ãëàâà 2

Èçó÷àÿ ÿâëåíèå ðàäèîàêòèâíîñòè, ó÷åíûå óñòà-

íîâèëè:

•

ðàäèîàêòèâíûé ðàñïàä — îäíà èç ôîðì ÿäåð-

íûõ ïðåâðàùåíèé;

•

ÿäåðíûå ïðåâðàùåíèÿ âñåãäà ñîïðîâîæäàþòñÿ

èñïóñêàíèåì èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé;

•

âñå âèäû èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ íåëüçÿ

óâèäåòü, ïî÷óâñòâîâàòü èëè óñëûøàòü; îíè

íå èìåþò íè öâåòà, íè âêóñà, íè çàïàõà;

•

èçëó÷åíèå óíîñèò èç íåñòàáèëüíîãî ÿäðà

ðàäèîíóêëèäà ÷àñòü ýíåðãèè, ÷òî ñïîñîá-

ñòâóåò åãî ïåðåõîäó â áîëåå óñòîé÷èâîå

ñîñòîÿíèå.

Èñêóññòâåííî

ïîëó÷åíû ÷åëîâåêîì

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ íà Çåìëå ïðèñóòñòâóþò:

åñòåñòâåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ

èñêóññòâåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ

Äîñòèãëè Çåìëè â ñîñòàâå

ìåòåîðèòîâ è êîñìè÷åñêîãî

èçëó÷åíèÿ

Â ïðèðîäå, íàðÿäó ñî ñòàáèëüíûìè, ñóùåñòâóþò

è íåóñòîé÷èâûå ðàäèîàêòèâíûå íóêëèäû (ðàäèîíóê-

ëèäû), ÿäðà êîòîðûõ ñàìîïðîèçâîëüíî ðàñïàäàþòñÿ.

àëüôà-, áåòà- è ãàììà-èçëó÷àþùèå

ðàäèîíóêëèäû

Îáðàçóþòñÿ â àòìîñôåðå è çåìíîé

êîðå â ðåçóëüòàòå åñòåñòâåííî ïðî-

òåêàþùèõ ÿäåðíûõ ïðåâðàùåíèé

Èç ïåðâè÷íûõ ðà-

äèîíóêëèäîâ ñåé÷àñ

íà Çåìëå ìîæíî

âñòðåòèòü ëèøü òå

ðàäèîíóêëèäû, ïå-

ðèîäû ïîëóðàñïàäà

êîòîðûõ ïðåâûøàþò

ëåò. Íàïðèìåð,

235

238

232

Th,

åùå íå óñïåëè â çíà-

÷èòåëüíîé ìåðå ðàñ-

ïàñòüñÿ çà âðåìÿ

ñóùåñòâîâàíèÿ ïëà-

íåòû.

Ïîïàëè íà Çåìëþ â ïðîöåññå ôîðìè-

ðîâàíèÿ Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû. Ðàäèî-

íóêëèäû îáðàçóþòñÿ â ðåçóëüòàòå

ÿäåðíûõ ðåàêöèé, ïðîòåêàþùèõ íà

çâåçäàõ. Ïîñëå çàâåðøåíèÿ æèçíåí-

íîãî öèêëà çâåçäû âåùåñòâî, èç êîòî-

ðîãî îíà ñîñòîèò, âêëþ÷àÿ ðàäèî-

íóêëèäû, ñòàíîâèòñÿ ñòðîèòåëüíûì

ìàòåðèàëîì äëÿ îáðàçîâàíèÿ íîâûõ

êîñìè÷åñêèõ òåë. Èíîãäà ãèáåëü çâåçä

ñîïðîâîæäàåòñÿ ãðàíäèîçíûì âçðû-

âîì. Òàê, ïðè âçðûâàõ Íîâûõ è

Ñâåðõíîâûõ çâåçä íà çàâåðøàþùåì

ýòàïå èõ ðàçâèòèÿ â îêðóæàþùåå

ïðîñòðàíñòâî âûáðàñûâàåòñÿ îãðîì-

íîå êîëè÷åñòâî âåùåñòâà, ñîäåðæà-

ùåãî ðàäèîíóêëèäû. Ýòî âåùåñòâî ñî

âðåìåíåì âîéäåò â ñîñòàâ íîâûõ

çâåçä è êîñìè÷åñêèõ ñèñòåì.

Èòàê,

Ãëàâà 2

Âñå ñîâðåìåííûå íàó÷íûå çíàíèÿ ñâèäåòåëüñòâóþò:

Àëüôà-, áåòà- è ãàììà-èçëó÷åíèÿ, êîòîðûå ñîïðî-

âîæäàþò ïðîöåññû ðàäèîàêòèâíîãî ðàñïàäà, ìîãóò

ïðÿìî èëè êîñâåííî âûçûâàòü èîíèçàöèþ âåùåñòâà.

Â îòëè÷èå îò õèìè÷åñêè òîêñè÷íûõ âåùåñòâ, ñâîéñòâà

êîòîðûõ ìîæíî èçìåíèòü ïóòåì õèìè÷åñêèõ ïðåâðà-

ùåíèé, ðàäèîàêòèâíûå ñâîéñòâà ðàäèîíóêëèäîâ íåëüçÿ

óñòðàíèòü ïîñðåäñòâîì:

¾ õèìè÷åñêèõ ïðåâðàùåíèé,

¾ èçìåíåíèÿ àãðåãàòíîãî ñîñòîÿíèÿ ðàäèîàê-

òèâíîãî âåùåñòâà (çàìîðàæèâàíèÿ, ðàñòâî-

ðåíèÿ, èñïàðåíèÿ è ò. ï.),

¾ áèîëîãè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ.

Îäíàêî îðãàíèçì ìîæíî çàùèòèòü îò âíåøíåãî

âîçäåéñòâèÿ àëüôà- è áåòà-èçëó÷åíèé ñ ïîìîùüþ

îäåæäû èëè äðóãèõ ðàçíîîáðàçíûõ äîñòóïíûõ ìàòå-

ðèàëîâ. Ñòåïåíü âîçäåéñòâèÿ ãàììà-èçëó÷åíèÿ ìîæíî

óìåíüøèòü, ñîêðàòèâ âðåìÿ ïðåáûâàíèÿ íà òåððèòîðèè

ñ âûñîêèì óðîâíåì ðàäèîàêòèâíîãî çàãðÿçíåíèÿ.

Â ñëåäóþùåé ãëàâå Âû óçíàåòå î òîì, êàê îöåíè-

âàþò ñòåïåíü îáëó÷åíèÿ æèâûõ îðãàíèçìîâ, êàê

ôîðìèðóþòñÿ äîçû âíåøíåãî è âíóòðåííåãî îáëó÷åíèÿ

îðãàíèçìà ÷åëîâåêà.

Ñêîðîñòü ðàñïàäà

ðàäèîíóêëèäîâ íå çàâèñèò îò:

· âíåøíèõ óñëîâèé,

(òåìïåðàòóðû, äàâëåíèÿ è äð.),

· ñîñòàâà õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé,

· àãðåãàòíîãî ñîñòîÿíèÿ âåùåñòâà.

Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïåðèîäû

ïîëóðàñïàäà ðàäèîíóêëèäîâ

íåëüçÿ èçìåíèòü:

• õèìè÷åñêèìè,

• ôèçè÷åñêèìè,

• áèîëîãè÷åñêèìè ñïîñîáàìè.

•

Âîïðîñû äëÿ ñàìîêîíòðîëÿ è îáñóæäåíèÿ:

1. Êàê áûëî îáíàðóæåíî ÿâëåíèå ðàäèîàêòèâíîñòè?

2. ×òî òàêîå ðàäèîàêòèâíîñòü?

3. ×åì îòëè÷àþòñÿ ðàäèîàêòèâíûå íóêëèäû îò

ñòàáèëüíûõ?

4. ×òî òàêîå èçîòîïû?

5. Êòî îòêðûë ÿâëåíèå èññêóñòâåííîé

ðàäèîàêòèâíîñòè?

Ñïîñîáíîñòü ðàäèîíóêëèäîâ ðàñïàäàòüñÿ çàâèñèò

îò ñòðîåíèÿ àòîìíûõ ÿäåð è ñèë, ñâÿçûâàþùèõ íóêëîíû

â ÿäðå. Ñòðîåíèå ÿäåð è ïðè÷èíû ðàäèîàêòèâíîãî

ðàñïàäà èçó÷àåò ÿäåðíàÿ ôèçèêà.

Ãëàâà 2

6. Êàê ïîÿâèëèñü íà Çåìëå ðàäèîíóêëèäû åñòåñò-

âåííîãî è èñêóññòâåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ? Îòëè-

÷àþòñÿ ëè îíè ïî ñâîéñòâàì?

7. ×òî òàêîå ðàäèîàêòèâíîå ñåìåéñòâî?

8. Ïî÷åìó èçëó÷åíèÿ, ñîïðîâîæäàþùèå ÿäåðíûå ïðå-

âðàùåíèÿ, íàçûâàþò èîíèçèðóþùèìè?

9. Êàêèå âèäû èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ ñîïðîâîæ-

äàþò ïðîöåññû ðàñïàäà ðàäèîíóêëèäîâ? Îõàðàê-

òåðèçóéòå èõ.

10. Êàêèå õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû íàçûâàþò ðàäèîàê-

òèâíûìè?

11. ×òî òàêîå ïåðèîä ïîëóðàñïàäà ðàäèîíóêëèäà?

12. Êàê îöåíèâàþò ñîäåðæàíèå ðàäèîíóêëèäîâ â ðàäèî-

àêòèâíîì âåùåñòâå?

13. ×òî òàêîå óäåëüíàÿ àêòèâíîñòü âåùåñòâà?

14. Ñ ïîìîùüþ êàêîé âåëè÷èíû õàðàêòåðèçóþò óðîâåíü

çàãðÿçíåíèÿ òåððèòîðèè ðàäèîíóêëèäàìè?

15. Ìîæíî ëè êàêèìè-ëèáî ñïîñîáàìè èçìåíÿòü ñêîðî-

ñòè ðàñïàäà ðàäèîíóêëèäîâ?

Ãëàâà 3

Ê ë þ ÷ å â û å ñ ë î â à è ñ ë î â î ñ î ÷ å ò à í è ÿ:

äîçèìåòðèÿ, ðàäèàöèîííûé ýôôåêò, ïîãëîùåííàÿ

äîçà, ýêâèâàëåíòíàÿ äîçà, ýôôåêòèâíàÿ äîçà,

ðàäèîìåòðû, ñïåêòðîìåòðû, äîçèìåòðû

Îcíîâû äîçèìåòðèè è ðàäèîìåòðèè

Âîçäåéñòâèå èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé íà îáëó÷àåìûå îáúåêòû

îöåíèâàþò ñ ïîìîùüþ äîçèìåòðè÷åñêèõ âåëè÷èí. Îñíîâíûìè

äîçèìåòðè÷åñêèìè âåëè÷èíàìè, õàðàêòåðèçóþùèìè ïîñëåäñòâèÿ

îáëó÷åíèÿ îðãàíèçìà ÷åëîâåêà, ÿâëÿþòñÿ ýêâèâàëåíòíàÿ è ýôôåê-

òèâíàÿ äîçû. Èõ ïðèìåíÿþò äëÿ óñòàíîâëåíèÿ ïðåäåëüíî äîïóñòèìûõ

óðîâíåé îáëó÷åíèÿ ëþäåé. Åñëè èñòî÷íèê èçëó÷åíèÿ íàõîäèòñÿ âíå

îðãàíèçìà, ÷åëîâåê ïîäâåðãàåòñÿ âíåøíåìó îáëó÷åíèþ, à ïðè ïîïàäàíèè

ðàäèîíóêëèäîâ â îðãàíèçì — âíóòðåííåìó. Âíåøíåå îáëó÷åíèå ëþäåé

êîíòðîëèðóþò ñ ïîìîùüþ äîçèìåòðîâ, âíóòðåííåå — îöåíèâàþò

ïî êîëè÷åñòâó ðàäèîíóêëèäîâ, ïîñòóïàþùèõ â îðãàíèçì.

Äîçèìåòðèÿ — ýòî ðàçäåë ïðèêëàäíîé ÿäåðíîé

ôèçèêè, â êîòîðîì èçó÷àþò âåëè÷èíû, õàðàêòåðèçóþùèå

èîíèçèðóþùåå èçëó÷åíèå è åãî âçàèìîäåéñòâèå ñ âå-

ùåñòâîì. Ýòè âåëè÷èíû ìîãóò áûòü ñîïîñòàâëåíû ñ ýô-

ôåêòàìè, âîçíèêàþùèìè â îáúåêòàõ æèâîé è íåæèâîé

ïðèðîäû ïðè îáëó÷åíèè. Ïðåæäå âñåãî, âîçäåéñòâèå

èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ (îáëó÷åíèå) ïðèâîäèò ê èîíè-

çàöèè âåùåñòâà. Â òâåðäûõ òåëàõ ïðè îáëó÷åíèè ìîãóò

âîçíèêàòü ñòðóêòóðíûå èçìåíåíèÿ, ÷òî îòðàæàåòñÿ íà

ìåõàíè÷åñêèõ, ýëåêòðè÷åñêèõ è äðóãèõ ñâîéñòâàõ ýòèõ

òåë. Â æèâûõ îðãàíèçìàõ âîçìîæíû íàðóøåíèÿ â êëåòêàõ

è òêàíÿõ, à â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ — äàæå èõ îòìèðàíèå.

Íàèáîëåå ñëîæíî îöåíèâàòü äåéñòâèå ðàäèàöèè íà

áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû. Äëÿ òàêîé îöåíêè íóæíî çíàòü,

êàêîâà ñâÿçü ìåæäó õàðàêòåðèñòèêàìè èçëó÷åíèÿ,

ñ îäíîé ñòîðîíû, è ðàäèàöèîííûìè ýôôåêòàìè, âûçû-

âàåìûìè ýòèì èçëó÷åíèåì â îðãàíèçìå, ñ äðóãîé. Âûÿâ-

ëåíèå ïîäîáíûõ ñâÿçåé îòíîñèòñÿ ê îáëàñòè çíàíèé íà

ãðàíèöå ôèçèêè è áèîëîãèè.

Èçó÷åíèå ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ èîíèçèðóþùèõ

èçëó÷åíèé ïîçâîëèëî óñòàíîâèòü, ÷òî èîíèçèðóþùåå

èçëó÷åíèå, íåçàâèñèìî îò åãî âèäà, ïåðåíîñèò ýíåðãèþ.

Âîçäåéñòâèå èçëó-

÷åíèÿ íà îáúåêòû

íàçûâàåòñÿ îáëó-

÷åíèåì

Èçìåíåíèÿ, âîçíèêàþùèå â îáúåêòàõ ïîä

äåéñòâèåì èîíèçèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ, íàçû-

âàþò ðàäèàöèîííûìè ýôôåêòàìè.

Èçó÷èâ ãëàâó...

Âû ïîçíàêîìèòåñü ñî ñïîñîáàìè îöåíêè âåëè÷èí,

õàðàêòåðèçóþùèõ âîçäåéñòâèå èîíèçèðóþùèõ

èçëó÷åíèé íà îðãàíèçì ÷åëîâåêà; óçíàåòå, êàê

ôîðìèðóåòñÿ äîçà îáëó÷åíèÿ êàæäîãî îòäåëüíîãî

÷åëîâåêà è êîëëåêòèâîâ ëþäåé, êàê îïðåäåëÿþò

äîçèìåòðè÷åñêèå âåëè÷èíû è î ÷åì ãîâîðÿò ðåçóëü-

òàòû èõ èçìåðåíèé.

3.1. Äîçèìåòðè÷åñêèå ïîíÿòèÿ.

Îñíîâíûå äîçèìåòðè÷åñêèå âåëè÷èíû

Ðàäèàöèîííûå

ýôôåêòû