Ионизирующие излучения

 

 

Реферат по дисциплине:

Общие проблемы экологии

 

на тему:

«Ионизирующие излучения»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общие положения

Ионизирующие излучения - потоки частиц и электромагнитных квантов, образующихся при ядерных превращениях, т. е. в результате радиоактивного распада. Чаще всего встречаются такие разновидности ионизирующих излучений, как рентгеновское и гамма-излучение, потоки альфа-частиц, электронов, нейтронов и протонов.

 

Виды ионизирующих излучений   

 По виду частиц, входящих  в состав И. и., различают альфа-излучение, бета-излучение, гамма-излучение, рентгеновское  излучение, нейтронное излучение, протонное  излучение и др. Рентгеновское  и гамма-излучение относят к  фотонным, или электромагнитным, И. и., а все остальные виды И. и. — к корпускулярным. Фотоны — это «порции» (кванты) электромагнитных излучений. Их энергия выражается в электрон-вольтах. Она в десятки тысяч раз превосходит энергию кванта видимого света.   

 Альфа-излучение представляет  собой поток альфа-частиц, или  ядер атомов гелия, несущих положительный  заряд, равный двум элементарным  единицам заряда. Альфа-частицы относятся  к сильно ионизирующим частицам, быстро теряющим свою энергию  при взаимодействии с веществом. По этой причине альфа-излучение  является слабопроникающим и в медицинской практике используется либо для облучения поверхности тела, либо альфа-излучающий радионуклид вводится непосредственно в патологический очаг при внутритканевой лучевой терапии.   

 Бета-излучение — поток отрицательно заряженных электронов или положительно заряженных позитронов, испускаемых при бета-распаде. Бета-частицы относятся к слабоионизирующим частицам; однако по сравнению с альфа-частицами при одинаковой энергии они имеют большую проникающую способность.   

 Нейтронное излучение — поток электрически нейтральных частиц (нейтронов), которые возникают в некоторых ядерных реакциях при взаимодействии высокоэнергетических элементарных частиц с веществом, а также при делении тяжелых ядер. Нейтроны передают часть своей энергии ядрам атомов вещества среды и инициируют ядерные реакции. В результате в облученном нейтронным потоком веществе возникают заряженные частицы различного вида, ионизирующие вещество среды, могут также образовываться радионуклиды. Свойства нейтронного излучения и характер его взаимодействия с живой тканью определяются энергией нейтронов.

Гамма-излучение – это коротковолновое электромагнитное излучение. На шкале электромагнитных волн оно граничит с жестким рентгеновским излучением, занимая область более высоких частот. Гамма-излучение обладает чрезвычайно малой длинной волны (λ<10 -8 см) и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными свойствами, т.е. ведет себя подобно потоку частиц – гамма квантов, или фотонов, с энергией hν (ν – частота излучения, h – Планка постоянная).

Гамма- излучение возникает при распадах радиоактивных ядер, элементарных частиц,  при аннигиляции пар частицы-античастица, а также при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество.

Гамма-излучение, сопровождающее распад радиоактивных ядер, испускается при переходах ядра из более возбужденного энергетического состояния в менее возбужденное или в основное. Энергия  γ – кванта равна разности энергий Δε состояний, между которыми происходит переход.

 

Единицы измерения радиоактивных излучений 

В качестве единицы радиоактивности Международной системой единиц (СИ) определен беккерель (Бк); 1 Бк равен одному распаду в секунду. На практике применяется также внесистемная единица активности кюри (Ки); 1 Ки равен 3,7×1010 распадов в секунду, т.е. 3,7×1010 Бк. В результате радиоактивных превращений возникают заряженные и нейтральные частицы, формирующие поле И. и. 

Биологическое действие ионизирующих излучений.

Под биологическим действием И. и. понимают многообразные реакции, возникающие в облучаемом биологическом объекте, начиная от первичных процессов размена энергии излучения до эффектов, проявляющихся спустя длительное время после радиационного воздействия. 

 Воздействие И. и. на  живой организм принято называть  облучением, хотя это не совсем  точно, ибо облучение организма  может осуществляться и любым  другим видом неионизирующего  излучения (видимым светом, инфракрасным, ультрафиолетовым, высокочастотным  излучением и др.). Эффективность  облучения зависит от фактора  времени, под которым понимают  распределение дозы ионизирующего излучения во времени. Наиболее эффективно однократное острое облучение при высокой мощности дозы И. и. Пролонгированное хроническое или прерывистое (фракционированное) облучение в заданной дозе оказывает меньшее биологическое действие,

благодаря процессам пострадиационного восстановления.   

 Различают внешнее  и внутреннее облучение. При внешнем  облучении источник И. и. располагается  вне организма, а при внутреннем (инкорпорированном) оно осуществляется  радионуклидами, попавшими в организм  через дыхательную систему, желудочно-кишечный  тракт или через поврежденную  кожу.

 

Ионизирующие излучения и средства индивидуальной защиты от них

 

ГОСТ 12.4.120-83 ССБТ «Средства коллективной защиты от ионизирующих излучений. Общие технические требования».

Источниками ионизирующих излучений могут быть природные и искусственные радиоактивные вещества, различного рода ядерно-технические установки, медицинские препараты, многочисленные контрольно-измерительные устройства (дефектоскопия металлов, контроль качества сварных соединений). Они используют также в сельском хозяйстве, геологической разведке, при борьбе со статическим электричеством и др.

Является допустимым получение населением среднегодовой дозы облучения, не превышающей 1мЗв (0.1 бэр).

Если принять в качестве критерия чувствительности к ионизирующему излучению морфологические изменения, то клетки и ткани организма по степени возрастания чувствительности можно расположить в следующем порядке: нервная ткань, хрящевая и костная ткань, мышечная ткань, соединительная ткань, щитовидная железа, пищеварительные железы, лёгкие, кожа, слизистые оболочки, половые железы, лимфоидная ткань и костный мозг.

Эффект воздействия источников ионизирующих излучений на организм зависит от ряда причин, главными из которых принято считать уровень поглощённых доз, время облучения и мощность дозы, объём тканей и органов, вид облучения.

Реакции организма человека на воздействия источников ионизирующих излучений на условно разделены на две группы. К первой относятся острые поражения, ко второй – отдалённые последствия (соматические и генетические эффекты).

Гигиенические требования по защите персонала от внутреннего переоблучения при использовании открытых источников ионизирующего излучения определяются сложностью выполняемых операций при проведении работ. Вместе с тем главные принципы защиты остаются неизменными. К ним относятся:

·     использование принципов защиты, применяемых при работе с источниками излучения в закрытом виде;

·     герметизация производственного оборудования для изоляции процессов, которые могут быть источниками поступления радиоактивных веществ во внешнюю среду;

·     мероприятия планировочного характера;

·     применение санитарно-технических устройств и оборудования, использование защитных материалов;

·     использование средств индивидуальной защиты и санитарная обработка персонала;

·     выполнение правил личной гигиены.

Ниже предлагаются рекомендации общего характера по защите от ионизирующего излучения разного типа.

От альфа-лучей можно защититься путём:

·     увеличения расстояния до ИИИ, т.к. альфа-частицы имеют небольшой пробег;

·     использования спецодежды и спецобуви, т.к. проникающая способность альфа-частиц невысока;

·     исключения попадания источников альфа-частиц с пищей, водой, воздухом и через слизистые оболочки, т.е. применение противогазов, масок, очков и т.п.

В качестве защиты от бета-излучения используют:

·     ограждения (экраны), с учётом того, что лист алюминия толщиной несколько миллиметров полностью поглощает поток бета-частиц;

·     методы и способы, исключающие попадание источников бета-излучения внутрь организма.

Защиту от рентгеновского излучения и гамма-излучения необходимо организовывать с учётом того, что эти виды излучения отличаются большой проникающей способностью. Наиболее эффективны следующие мероприятия (как правило, используемые в комплексе):

·     увеличение расстояния до источника излучения;

·     сокращение времени пребывания в опасной зоне;

·     экранирование источника излучения материалами с большой плотностью (свинец, железо, бетон и др.);

·     использование защитных сооружений (противорадиационных укрытий, подвалов и т.п.) для населения;

·     использование индивидуальных средств защиты органов дыхания, кожных покровов и слизистых оболочек;

·     дозиметрический контроль внешней среды и продуктов питания.

 

Практическое использование ионизирующих излучений.

Область применения ионизирующих излучений очень широка:

- в промышленности –  это гигантские реакторы для  атомных электростанций, для опреснения  морской и засолённой воды, для  получения трансурановых элементов; также их используют в активационном  анализе для быстрого определения  примесей в сплавах, металла в  руде, качества угля и т.п.; для  автоматизации различных процессов, как то: измерение уровня жидкости, плотности и влажности среды, толщины слоя;

- на транспорте – это  мощные реакторы для надводных  и подводных кораблей;

- в сельском хозяйстве  – это установки для массового  облучения овощей с целью предохранения  их от плесени, мяса – от  порчи; выведение новых сортов  путём генетических мутаций;

- в геологии – это  нейтронный каротаж для поисков  нефти, активационный анализ для  поисков и сортировки металлических руд, для определения массовой доли примесей в естественных алмазах;

- в медицине – это  изучение производственных отравлений  методом меченых атомов, диагностика  заболевания при помощи активационного  анализа, метода меченых атомов  и радиографии, лечение опухолей  γ-лучами и β-частицами, стерилизация фармацевтических препаратов, одежды, медицинских инструментов и оборудования γ-излучением и т.д.

Применение ионизирующих излучений имеет место даже в таких сферах деятельности человека, где это, на первый взгляд, кажется совершенно неожиданным. Например, в археологии. Кроме того, ионизирующие излучения используются в криминалистике (восстановление фотографий и обработка материалов).

 

 

Методы наблюдения и регистрации ионизирующих излучений

В качестве датчиков излучения в бытовом и промышленном применении наибольшее применение получили дозиметры на базе счётчиков Гейгера. Счетчик Гейгера - газоразрядный прибор, в котором ионизация газа излучением превращается в электрический ток между электродами. Как правило, такие приборы корректно регистрируют только гамма-излучение. Некоторые приборы снабжаются специальным фильтром, преобразующим бета-излучение в гамма-кванты за счет тормозного излучения. Счетчики Гейгера плохо селектируют излучения по энергии, для этого используют другую разновидность газоразрядного счетчика, т.н. пропорциональный счётчик.

Широкое применение в науке получили сцинтилляторы. Эти приборы преобразуют энергию излучения в видимый свет за счет поглощения излучения в специальном веществе. Вспышка света регистрируется фотоэлектронным умножителем. Сцинтилляторы хорошо разделяют излучение по энергиям.

Для исследования элементарных частиц применяют множество других методов, позволяющих полнее исследовать их свойства, например пузырьковая камера, камера Вильсона.