Добрый день друзья! Так уж вышло, что об атоме много говорилось, но больше о «мирном». После Хиросимы и Нагасаки промелькнуло, что американцы использовали на Востоке снаряды с обеднённым ураном. Так что больше мерялись количеством боеголовок с ядрёной начинкой, их мощностью и средствами доставки. Но вот замаячила прямая угроза в виде «грязной бомбы» - использование в качестве оружия отработанного ядерного топлива АЭС.
В двух словах: отработанное радиоактивное топливо измельчают, а потом разбрасывают на территории, занятой противником. Никакой термоядерной реакции, примитивный взрыв и радиоактивная «грязь» разлетается, как шрапнель, неся пагубное излучение. Длительность загрязнения зоны определяется периодом полураспада радиоактивных компонентов (это вы можете посмотреть в интернете). В статье коснусь видов излучения и их опасности для здоровья и жизни.
Виды радиоактивного излучения - альфа-, бета-, гамма - лучи. Альфа – лучи это поток положительных частиц, масса и заряд которых совпадает с массой и зарядом ядра атома гелия. Бета – лучи это поток электронов. Гамма – лучи это электромагнитные волны высокой частоты, распространяющиеся со скоростью 300000 км/с. Период полураспада – это время, в течение которого распадается половина начального числа радиоактивных атомов.
Радиация - это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атомов гелия или фотонов и мюонов. От того, какой элемент излучается, зависит вид радиации. В процессе распада вещества или его синтеза происходит выброс элементов атома (протонов, нейтронов, электронов, фотонов) – ионизирующее излучение = радиоактивное излучение – радиация.
Радиоактивное (ионизирующее) излучение можно разделить на несколько типов, в зависимости от вида элементов из которого оно состоит. Разные виды излучения вызваны различными микрочастицами и поэтому обладают разным энергетическим воздействие на вещество, разной способностью проникать сквозь него и как следствие различным биологическим действием радиации.
Виды радиации
Альфа, бета и нейтронное излучение – излучения, состоящие из различных частиц атомов. Гамма и рентгеновское излучение - это излучение энергии.
Альфа излучение (α)
· излучаются: два протона и два нейтрона
· проникающая способность: низкая
· облучение от источника: до 10 см
· скорость излучения: 20 000 км/с
· ионизация: 30 000 пар ионов на 1 смпробега
· биологическое действие радиации: высокое
Альфа излучение - излучение тяжелых, положительно заряженных альфа частиц, которыми являются ядра атомов гелия (два нейтрона и два протона). Альфа частицы излучаются при распаде более сложных ядер (при распаде атомов урана, радия, тория). Частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с. При контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию, проникающая способность данных частиц не велика (их способен задержать даже лист бумаги).
Альфа-частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. В клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток. Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения.
Альфа-облучение может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма (с воздухом, водой, пищей, через порезы или ранения). Попадая в организм, радиоактивные элементы разносятся током крови, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие. Некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни и, попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения, привести к перерождению тканей и мутациям.
Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно. Попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, приводя к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать большинство радиоактивных изотопов.
Нейтронное излучение
· излучаются: нейтроны
· проникающая способность: высокая
· облучение от источника: километры
· скорость излучения: 40 000 км/с
· ионизация: от 3000 до 5000 пар ионов на 1 смпробега
· биологическое действие радиации: высокое
Нейтронное излучение – техногенное излучение, возникающие в различных ядерных реакторах и при атомных взрывах (там, где идут активные термоядерные реакции). Также нейтронная радиация излучается звездами, в которых идут.
Нейтронное излучение слабо взаимодействует с элементами атомов на атомном уровне, поэтому обладает высокой проникающей способностью. Остановить нейтронное излучение можно с помощью материалов с высоким содержанием водорода, например, емкостью с водой. Так же нейтронное излучение плохо проникает через полиэтилен.
Нейтронное излучение при прохождении через биологические ткани, причиняет клеткам серьезный ущерб, так как обладает значительной массой и более высокой скоростью чем альфа излучение.
Бета излучение (β)
· излучаются: электроны или позитроны
· проникающая способность: средняя
· облучение от источника: до 20 м
· скорость излучения: 300 000 км/с
· ионизация: от 40 до 150 пар ионов на 1 смпробега
· биологическое действие радиации: среднее
Бета (β) излучение возникает при превращении одного элемента в другой, процессы происходят в самом ядре атома вещества с изменением свойств протонов и нейтронов. Происходит превращение нейтрона в протон или протона в нейтрон, при этом происходит излучение электрона или позитрона (античастица электрона). Скорость излучаемых элементов приближается к скорости света и примерно равна 300 000 км/с. Излучаемые элементы называются бета частицы.
Имея изначально высокую скорость излучения и малые размеры излучаемых элементов, бета-излучение обладает более высокой проникающей способностью, чем альфа-излучение, но обладает в сотни раз меньшей способность ионизировать вещество по сравнению с альфа-излучением.
Бета радиация легко проникает сквозь одежду и частично сквозь живые ткани, но при прохождении через более плотные структуры вещества (через металл), начинает с ним более интенсивно взаимодействовать и теряет большую часть своей энергии передавая ее элементам вещества. Металлический лист в несколько миллиметров может полностью остановить бета излучение.
Если альфа радиация представляет опасность только при непосредственном контакте с радиоактивным изотопом, то бета излучение в зависимости от его интенсивности, может нанести существенный вред живому организму на расстоянии несколько десятков метров от источника радиации. Если радиоактивный изотоп, излучающий бета излучение попадает внутрь живого организма, он накапливается в тканях и органах, оказывая на них энергетическое воздействие, приводя к изменениям в структуре тканей и со временем вызывая существенные повреждения. Некоторые радиоактивные изотопы с бета излучением имеют длительный период распада (со всеми вытекающими последствиями вплоть до перерождения тканей и развития раковых опухолей).
Гамма излучение (γ)
· излучаются: энергия в виде фотонов
· проникающая способность: высокая
· облучение от источника: до сотен метров
· скорость излучения: 300 000 км/с
· ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 смпробега
· биологическое действие радиации: низкое
Гамма (γ) излучение – энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов.
Гамма радиация сопровождает процесс распада атомов вещества и проявляется в виде излучаемой электромагнитной энергии в виде фотонов, высвобождающихся при изменении энергетического состояния ядра атома. Гамма лучи излучаются ядром со скоростью света. При радиоактивном распаде атома из одних веществ образуются другие. В процессе стабилизации вновь образованных атомов, излишки энергии выбрасываются в виде гамма-излучения
Гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью, легко проникает сквозь одежду, живые ткани, несколько сложнее через плотные структуры, типа металла. Для защиты от гамма-излучение потребуется значительная толщина стали или бетона. При этом гамма излучение в сто раз слабее оказывает действие на вещество чем бета-излучение и в десятки тысяч раз слабее, чем альфа излучение.
Основная опасность гамма излучения – его способность преодолевать значительные расстояния и оказывать воздействие на живые организмы за несколько сотен метров от источника гамма излучения.
Рентгеновское излучение
· излучаются: энергия в виде фотонов
· проникающая способность:высокая
· облучение от источника: до сотен метров
· скорость излучения: 300 000 км/с
· ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 смпробега
· биологическое действие радиации: низкое
Рентгеновское излучение – энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов, возникающие при переходе электрона внутри атома с одной орбиты на другую.
Рентгеновское излучение сходно по действию с гамма-излучением, но обладает меньшей проникающей способностью, потому что имеет большую длину волны.
Понятие радиация включает в себя различные виды излучения, которые оказывают разное воздействие на вещество и живые ткани, от прямой бомбардировки элементарными частицами (альфа, бета и нейтронное излучение) до энергетического воздействия в виде гамма и рентгеновского излечения.
Самое высокое воздействие на живой организм оказывают нейтронное и альфа-излучения. В зависимости от вида радиации, излучение при одной и той же интенсивности, например в 0.1 Рентген, будет оказано разное разрушающее действие на клетки живого организма. Для учета этого различия, был введен коэффициент k, отражающий степень воздействия радиоактивного излучения на живые объекты.
Коэффициент "k". Вид излучения и диапазон энергий
Фотоны всех энергий (гамма излучение)
1
Электроны и мюоны всех энергий (бета излучение)
1
Нейтроны с энергией < 10 КэВ (нейтронное излучение)
5
Нейтроны от 10 до 100 КэВ (нейтронное излучение)
10
Нейтроны от 100 КэВ до 2 МэВ (нейтронное излучение)
20
Нейтроны от 2 МэВ до 20 МэВ (нейтронное излучение)
10
Нейтроны > 20 МэВ (нейтронное излучение)
5
Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи)
5
Альфа-частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра (альфа излучение)
20
Чем выше «коэффициент k» тем опаснее действие вида радиации на живой организм.
Тема сама по себе большая и аспектов много. Возможно будет вторая часть (если будет интерес у читателей). Не собираюсь лезть в дебри ядерной физики, только прикладное значение.
