Иондаушы сәулелену қауіпті. Сәулелену түрлері және иондаушы сәулелердің затпен әрекеттесуі. Кедергілер арқылы сәулеленудің және иондаушы сәулелердің өтуі

Радиоактивті сәулелену (немесе иондаушы) - атомдар электромагниттік сипаттағы бөлшектер немесе толқындар түрінде бөлетін энергия. Адам мұндай әсерге табиғи және антропогендік көздер арқылы да ұшырайды.

Радиацияның пайдалы қасиеттері оны өнеркәсіпте, медицинада, ғылыми эксперименттержәне ғылыми-зерттеу, ауыл шаруашылығы және басқа да салалар. Алайда, бұл құбылысты қолданудың таралуымен адам денсаулығына қауіп төнді. Сәулеленудің аз дозасы ауыр аурулардың пайда болу қаупін арттыруы мүмкін.

Радиация мен радиоактивтіліктің айырмашылығы

Радиация кең мағынада сәулеленуді, яғни энергияның толқын немесе бөлшектер түрінде таралуын білдіреді. Радиоактивті сәулелену үш түрге бөлінеді:

• альфа-сәулелену - гелий-4 ядроларының ағыны;
• бета-сәулелену – электрондар ағыны;
• гамма-сәулелену – жоғары энергиялы фотондар ағыны.

Радиоактивті шығарындылардың сипаттамасы олардың энергиясына, өткізгіштік қасиеттеріне және шығарылатын бөлшектердің түріне негізделген.

Оң зарядталған денешіктердің ағыны болып табылатын альфа-сәулелену ауамен немесе киіммен жабылуы мүмкін. Бұл түр іс жүзінде теріге енбейді, бірақ ол денеге енген кезде, мысалы, кесу арқылы, ол өте қауіпті және ішкі органдарға зиянды әсер етеді.

Бета-сәулеленудің энергиясы көбірек - электрондар бірге қозғалады жоғары жылдамдықжәне олардың өлшемдері кішкентай. Сондықтан сәулеленудің бұл түрі жұқа киім мен тері арқылы тіндерге терең енеді. Бета-сәулеленуден қорғауды бірнеше миллиметрлік алюминий парағы немесе қалың ағаш тақтайшамен жасауға болады.

Гамма-сәулелену – күшті ену қабілеті бар электромагниттік сипаттағы жоғары энергиялы сәулелену. Одан қорғану үшін қалың бетон қабатын немесе платина мен қорғасын сияқты ауыр металдардан жасалған пластинаны пайдалану керек.

Радиоактивтілік құбылысы 1896 жылы ашылды. Бұл жаңалықты француз физигі Беккерель ашты. Радиоактивтілік – заттардың, қосылыстардың, элементтердің иондаушы, яғни сәуле шығару қабілеті. Құбылыстың себебі - ыдырау кезінде энергия бөлетін атом ядросының тұрақсыздығы. Радиоактивтіліктің үш түрі бар:

• табиғи - реттік нөмірі 82-ден жоғары ауыр элементтерге тән;
• жасанды - ядролық реакциялардың көмегімен арнайы басталған;
• индукцияланған - егер олар күшті сәулеленсе, өзі сәулелену көзіне айналатын объектілерге тән.

Радиоактивті элементтер радионуклидтер деп аталады. Олардың әрқайсысы келесі белгілермен сипатталады:

• жартылай ыдырау мерзімі;
• сәулеленудің түрі;
• радиациялық энергия;
• және басқа да қасиеттер.

Сәулелену көздері

Адам ағзасы үнемі радиоактивті сәулеленуге ұшырайды. Жыл сайын алынатын соманың шамамен 80%-ы ғарыштық сәулелерден келеді. Ауада, суда және топырақта табиғи сәулелену көздері болып табылатын 60 радиоактивті элементтер бар. Радиацияның негізгі табиғи көзі жер мен тау жыныстарынан бөлінетін инертті газ радон болып табылады. Радионуклидтер адам ағзасына тамақпен де түседі. Адамдарға әсер ететін иондаушы сәулеленудің бір бөлігі антропогендік көздерден келеді, олар ядролық электр генераторлары мен ядролық реакторлардан бастап медициналық емдеу мен диагностика үшін қолданылатын радиацияға дейін. Бүгінгі күні кең таралған жасанды сәулелену көздері:

• медициналық техника (сәулеленудің негізгі антропогендік көзі);
• радиохимия өнеркәсібі (тау-кен өндіру, ядролық отынды байыту, ядролық қалдықтарды өңдеу және оларды алу);
• ауыл шаруашылығында, жеңіл өнеркәсіпте қолданылатын радионуклидтер;
• радиохимиялық зауыттардағы апаттар, ядролық жарылыстар, радиацияның шығуы
• құрылыс материалдары.

Денеге ену әдісі бойынша радиациялық әсер екі түрге бөлінеді: ішкі және сыртқы. Соңғысы ауада дисперсті радионуклидтерге (аэрозоль, шаң) тән. Олар теріге немесе киімге түседі. Бұл жағдайда сәулелену көздерін жуу арқылы жоюға болады. Сыртқы сәулелену шырышты және терінің күйіп қалуын тудырады. Ішкі типте радионуклид қанға енеді, мысалы, көктамырға инъекция немесе жаралар арқылы және экскреция немесе терапия арқылы жойылады. Мұндай радиация қатерлі ісіктерді қоздырады.

Радиоактивті фон айтарлықтай тәуелді географиялық орналасуы- кейбір аймақтарда радиация деңгейі орташадан жүздеген есе асып кетуі мүмкін.

Радиацияның адам денсаулығына әсері

Иондаушы әсерге байланысты радиоактивті сәулелену адам ағзасында бос радикалдардың – жасушаның зақымдануына және өліміне әкелетін химиялық белсенді агрессивті молекулалардың түзілуіне әкеледі.

Оларға әсіресе асқазан-ішек жолдарының жасушалары, репродуктивті және гемопоэтикалық жүйелер сезімтал. Радиоактивті әсер олардың жұмысын бұзады және жүрек айнуын, құсуды, нәжістің бұзылуын және дене қызуын тудырады. Көздің тіндеріне әсер ету арқылы ол радиациялық катарактаға әкелуі мүмкін. Иондаушы сәулеленудің салдары қан тамырларының склерозы, иммунитеттің төмендеуі және генетикалық аппараттың бұзылуы сияқты зақымдануларды қамтиды.

Тұқым қуалайтын деректерді беру жүйесі жақсы ұйымдастырылған. Бос радикалдар және олардың туындылары тасымалдаушы ДНҚ құрылымын зақымдауы мүмкін генетикалық ақпарат. Бұл болашақ ұрпақтың денсаулығына әсер ететін мутацияларға әкеледі.

Радиоактивті сәулеленудің ағзаға әсер ету сипаты бірқатар факторлармен анықталады:

• сәулелену түрі;
• сәулелену қарқындылығы;
• дененің жеке ерекшеліктері.

Радиациялық әсердің нәтижелері бірден пайда болмауы мүмкін. Кейде оның әсері айтарлықтай уақыт өткеннен кейін байқалады. Сонымен қатар сәулеленудің бір реттік үлкен дозасы аз дозалардың ұзақ уақыт әсерінен қауіптірек.

Жұтылған сәуле мөлшері Сиверт (Зв) деп аталатын шамамен сипатталады.

• Қалыпты радиациялық фон 0,2 мЗв/сағ аспайды, бұл сағатына 20 микрорентгенге сәйкес келеді. Тісті рентгенге түсіргенде адам 0,1 мЗв алады.

• Өлімге әкелетін бір реттік доза 6-7 Св құрайды.

Иондаушы сәулеленуді қолдану

Радиоактивті сәулелену техникада, медицинада, ғылымда, әскери және атом өнеркәсібінде және адам қызметінің басқа салаларында кеңінен қолданылады. Бұл құбылыс түтін детекторлары, қуат генераторлары, мұздану дабылдары, ауа ионизаторлары сияқты құрылғылардың негізінде жатыр.

Медицинада радиоактивті сәуле ісіктерді емдеу үшін сәулелік терапияда қолданылады. Иондаушы сәулелену радиофармацевтикалық препараттарды жасауға мүмкіндік берді. Олар диагностикалық сынақтар үшін қолданылады. Иондаушы сәулелену негізінде қосылыстардың құрамын талдауға және зарарсыздандыруға арналған аспаптар орналастырылған.

Радиоактивті сәулеленудің ашылуы, асыра айтпағанда, революциялық болды - бұл құбылысты пайдалану адамзатты дамудың жаңа деңгейіне шығарды. Дегенмен, ол қоршаған орта мен адам денсаулығына да қауіп төндіруде. Осыған байланысты радиациялық қауіпсіздікті сақтау болып табылады маңызды міндетзаманауилық.

иондаушысәулелену деп аталады, ол орта арқылы өтіп, орта молекулаларының иондануын немесе қозуын тудырады. Иондаушы сәулелену, электромагниттік сәулелену сияқты, адамның сезім мүшелерімен қабылданбайды. Сондықтан, бұл әсіресе қауіпті, өйткені адам оған ұшырағанын білмейді. Иондаушы сәулелену басқаша радиация деп аталады.

Радиациябөлшектер ағыны (альфа бөлшектер, бета бөлшектер, нейтрондар) немесе өте жоғары жиіліктегі электромагниттік энергия (гамма немесе рентген сәулелері).

Өндіріс ортасының иондаушы сәулелену көздері болып табылатын заттармен ластануын радиоактивті ластану деп атайды.

Ядролық ластанумазмұнының табиғи деңгейінің асып кетуіне байланысты физикалық (энергетикалық) ластану түрі болып табылады радиоактивті заттарадам әрекетінің нәтижесінде қоршаған ортада.

Заттар ұсақ бөлшектерден тұрады химиялық элементтер- атомдар. Атом бөлінетін және бар күрделі құрылым. Химиялық элемент атомының ортасында атом ядросы деп аталатын материалдық бөлшек орналасқан, оның айналасында электрондар айналады. Химиялық элементтер атомдарының көпшілігі үлкен тұрақтылыққа, яғни тұрақтылыққа ие. Алайда, табиғатта белгілі бірқатар элементтерде ядролар өздігінен ыдырайды. Мұндай элементтер деп аталады радионуклидтер.Бір элементте бірнеше радионуклидтер болуы мүмкін. Бұл жағдайда олар шақырылады радиоизотоптархимиялық элемент. Радионуклидтердің өздігінен ыдырауы радиоактивті сәулеленумен бірге жүреді.

Кейбір химиялық элементтердің (радионуклидтердің) ядроларының өздігінен ыдырауы деп аталады радиоактивтілік.

Радиоактивті сәулелену әр түрлі болуы мүмкін: энергиясы жоғары бөлшектер ағындары, жиілігі 1,5,10 17 Гц жоғары электромагниттік толқын.

Шығарылатын бөлшектер әртүрлі формада болады, бірақ ең жиі шығарылатындары альфа бөлшектері (α-сәулелену) және бета бөлшектері (β-сәулелену). Альфа-бөлшек ауыр және жоғары энергияға ие, ол гелий атомының ядросы болып табылады. Бета-бөлшек альфа-бөлшектен шамамен 7336 есе жеңіл, бірақ сонымен бірге жоғары энергияға ие болуы мүмкін. Бета сәулелену электрондар немесе позитрондар ағыны болып табылады.

Радиоактивті электромагниттік сәулелену (оны фотондық сәулелену деп те атайды) толқын жиілігіне байланысты рентгендік (1,5. 10 17 ... 5. 10 19 Гц) және гамма-сәулелену (5. 10 19 Гц-тен жоғары) болып табылады. . Табиғи сәулелену тек гамма сәулелену болып табылады. Рентген сәулеленуі жасанды болып табылады және ондаған және жүздеген мың вольт кернеулерінде катодтық сәулелік түтіктерде пайда болады.

Бөлшектерді шығаратын радионуклидтер басқа радионуклидтерге және химиялық элементтерге айналады. Радионуклидтер әртүрлі жылдамдықпен ыдырайды. Радионуклидтердің ыдырау жылдамдығы деп аталады белсенділік. Белсенділіктің өлшем бірлігі – уақыт бірлігіндегі ыдыраулар саны. Секундына бір ыдырау беккерель (Bq) деп аталады. Көбінесе белсенділікті өлшеу үшін басқа бірлік қолданылады - кюри (Ку), 1 Ку = 37,10 9 Бк. Егжей-тегжейлі зерттелген алғашқы радионуклидтердің бірі радий-226 болды. Оны алғаш рет кюрилер зерттеді, олардың атымен белсенділік өлшем бірлігі аталды. 1 г радий-226 (белсенділік) секундына болатын ыдырау саны 1 Ку.

Радионуклидтің жартысы ыдырауға кететін уақыт деп аталады жартылай ыдырау мерзімі(Т 1/2). Әрбір радионуклидтің өзінің жартылай ыдырау периоды бар. Әртүрлі радионуклидтер үшін T 1/2 диапазоны өте кең. Ол секундтардан миллиардтаған жылдарға дейін өзгереді. Мысалы, ең белгілі табиғи радионуклид уран-238-нің жартылай ыдырау периоды шамамен 4,5 миллиард жылды құрайды.

Ыдырау кезінде радионуклидтің мөлшері азайып, белсенділігі төмендейді. Белсенділік төмендейтін заңдылық радиоактивті ыдырау заңына бағынады:

Қайда А 0 - бастапқы белсенділік, А- белгілі бір уақыт аралығындағы белсенділік т.

Иондаушы сәулелену түрлері

Иондаушы сәулелену радиоактивті изотоптар негізіндегі құрылғылардың жұмысы кезінде, вакуумдық құрылғылардың, дисплейлердің және т.б. жұмыс кезінде пайда болады.

Иондаушы сәулелер корпускулярлы(альфа, бета, нейтрон) және электромагниттік(гамма, рентген) сәулелену, затпен әрекеттесу кезінде зарядталған атомдар мен ион молекулаларын құруға қабілетті.

альфа сәулеленуіядролардың радиоактивті ыдырауы кезінде немесе ядролық реакциялар кезінде заттан шығатын гелий ядроларының ағыны.

Бөлшектердің энергиясы неғұрлым көп болса, соғұрлым оның заттағы жалпы иондануы көп болады. Радиоактивті зат шығаратын альфа-бөлшектердің диапазоны ауада 8-9 см, ал тірі ұлпада бірнеше ондаған микронға жетеді. Салыстырмалы түрде үлкен массаға ие, альфа бөлшектері заттармен әрекеттесу кезінде энергиясын тез жоғалтады, бұл олардың төмен ену қабілетін және ауадағы 1 см жолға бірнеше ондаған мың жұп иондарды құрайтын жоғары меншікті иондануын анықтайды.

Бета сәулелену -радиоактивті ыдырау нәтижесінде пайда болатын электрондар немесе позитрондар ағыны.

Бета-бөлшектердің ауадағы максималды диапазоны 1800 см, ал тірі ұлпаларда - 2,5 см.Бета-бөлшектердің иондаушы қабілеті төмен (1 см диапазонға бірнеше ондаған жұптар), ал ену қабілеті жоғарырақ. альфа бөлшектері.

Ағын түзетін нейтрондар нейтрондық сәулелену,атом ядроларымен серпімді және серпімсіз әрекеттесу кезінде олардың энергиясын түрлендіреді.

Серпімсіз әрекеттесу кезінде зарядталған бөлшектерден де, гамма-кванттардан да (гамма-сәулелену) тұруы мүмкін қайталама сәулелену пайда болады: серпімді әрекеттесу кезінде заттың кәдімгі иондануы мүмкін.

Нейтрондардың ену қабілеті көп жағдайда олардың энергиясына және олар әрекеттесетін атомдар затының құрамына байланысты.

Гамма-сәулеленуядролық түрленулер немесе бөлшектердің өзара әрекеттесуі кезінде шығарылатын электромагниттік (фотондық) сәуле.

Гамма-сәулеленудің ену қабілеті жоғары және иондаушы әсері төмен.

рентгендік сәулеленубета-сәулелену көзін қоршап тұрған ортада (рентген түтіктерінде, электронды үдеткіштерде) пайда болады және бремсстрахлунг пен тән сәулеленудің қосындысы болып табылады. Bremsstrahlung - зарядталған бөлшектердің кинетикалық энергиясы өзгерген кезде шығарылатын үздіксіз спектрі бар фотонды сәулелену; тән сәулелену – атомдардың энергетикалық күйі өзгерген кезде шығарылатын, дискретті спектрі бар фотонды сәулелену.

Гамма-сәулелену сияқты, рентген сәулелерінің иондаушы күші төмен және ену тереңдігі үлкен.

Иондаушы сәулелену көздері

Адамның радиациялық зақымдану түрі иондаушы сәулелену көздерінің сипатына байланысты.

Табиғи радиациялық фон ғарыштық сәулеленуден және табиғи таралған радиоактивті заттардың сәулеленуінен тұрады.

Табиғи әсерден басқа адам басқа көздерден әсер етеді, мысалы: бас сүйегінің рентгендік сәулелерін өндіруде - 0,8-6 Р; омыртқа - 1,6-14,7 R; өкпе (флюорография) - 0,2-0,5 Р;флюроскопиямен кеуде қуысы - 4,7-19,5 Р; флюроскопиямен асқазан-ішек жолдары – 12-82 Р: тістер – 3-5 Р.

Бір реттік сәулелену 25-50 рем қандағы шамалы қысқа мерзімді өзгерістерге әкеледі, 80-120 рем дозада сәуле ауруы белгілері пайда болады, бірақ өліммен аяқталмайды. Жедел сәуле ауруы 200-300 рем бір рет сәулелену кезінде дамиды, ал 50% жағдайда өліммен аяқталуы мүмкін. 100% жағдайда өлімге әкелетін нәтиже 550-700 рем дозада болады. Қазіргі уақытта радиацияға қарсы бірқатар дәрілер бар. радиацияның әсерін әлсірету.

Созылмалы сәуле ауруы жедел нысанын тудыратын дозалардан айтарлықтай төмен дозалардың үздіксіз немесе қайталануымен дамуы мүмкін. Сәулелік аурудың созылмалы түрінің ең тән белгілері қандағы өзгерістер, жүйке жүйесі, жергілікті терінің зақымдануы, көздің линзасының зақымдалуы, иммунитеттің төмендеуі.

Дәреже экспозицияның сыртқы немесе ішкі болуына байланысты. Ішкі әсер ету ингаляция, радиоизотоптарды жұту және тері арқылы адам ағзасына ену арқылы мүмкін. Кейбір заттар белгілі бір мүшелерде сіңіп, жинақталады, нәтижесінде сәулеленудің жергілікті дозалары жоғары болады. Мысалы, организмде жиналатын йод изотоптары қалқанша безді зақымдауы мүмкін, сирек жер элементтері бауыр ісіктерін, цезий мен рубидий изотоптары жұмсақ тіндердің ісіктерін тудыруы мүмкін.

Сәулеленудің жасанды көздері

Әрқашан және барлық жерде болған және болатын табиғи сәулелену көздерінің әсерінен басқа, 20 ғасырда адам әрекетімен байланысты сәулеленудің қосымша көздері пайда болды.

Ең алдымен, бұл медицинада науқастарды диагностикалау және емдеуде рентген және гамма-сәулеленуді қолдану. , тиісті процедуралармен алынған, өте үлкен болуы мүмкін, әсіресе қатерлі ісіктерді сәулелік терапиямен емдеуде, ісік аймағында тікелей олар 1000 рем немесе одан да көп жетуі мүмкін. Рентгендік зерттеулер кезінде доза тексеру уақытына және диагноз қойылған органға байланысты және кең ауқымда өзгеруі мүмкін - тістің суретін түсіру кезіндегі бірнеше ремнен асқазан-ішек жолдары мен өкпені тексеру кезінде ондаған ремге дейін. . Флюорографиялық суреттер ең аз дозаны береді, сондықтан профилактикалық жыл сайынғы флюорографиялық тексерулерден ешбір жағдайда бас тартуға болмайды. Адамдар қабылдаған орташа доза медициналық зерттеулер, жылына 0,15 рем құрайды.

20 ғасырдың екінші жартысында адамдар радиацияны бейбіт мақсатта белсенді пайдалана бастады. Әртүрлі радиоизотоптар қолданылады ғылыми зерттеулер, техникалық объектілерді диагностикалауда, аспап жасауда және т.б. Және, ең соңында, атом энергетикасы. Атом электр станциялары атом электр станцияларында (АЭС), мұзжарғыш кемелерде, кемелерде және суасты қайықтарында қолданылады. Қазіргі уақытта жалпы саны 400-ден астам ядролық реакторлар бар электр қуаты 300 млн кВт-тан астам. Ядролық отынды өндіру және өңдеу үшін біртұтас кәсіпорындар кешені біріктірілді ядролық отын циклі(NFC).

NFC құрамында уран өндіруші кәсіпорындар ( уран кеніштері), оны байыту (байыту фабрикалары), өндіру отын жасушалары, атом электр станцияларының өздері, пайдаланылған ядролық отынды қайталама өңдеу бойынша кәсіпорындар (радиохимиялық қондырғылар), ядролық отын циклінің нәтижесінде пайда болған радиоактивті қалдықтарды уақытша сақтау және қайта өңдеу үшін, ең соңында, радиоактивті қалдықтарды тұрақты орналастыру пункттері. (репозиторийлер). NFC барлық кезеңдерінде радиоактивті заттар пайдаланушы персоналға азды-көпті дәрежеде әсер етеді, барлық кезеңдерде радионуклидтердің қоршаған ортаға бөлінуі (қалыпты немесе кездейсоқ) орын алуы мүмкін және халық үшін, әсіресе аймақта тұратындар үшін қосымша дозаны тудыруы мүмкін. NFC кәсіпорындарының ауданы.

Атом электр станцияларының қалыпты жұмысы кезінде радионуклидтер қайдан келеді? Ядролық реактор ішіндегі радиация өте үлкен. Жанармайдың ыдырау фрагменттері, әртүрлі элементар бөлшектер қорғаныс қабықшаларына, микрожарықтарға еніп, салқындатқыш пен ауаға ене алады. Атом электр станцияларында электр энергиясын өндірудегі бірқатар технологиялық операциялар су мен ауаның ластануына әкелуі мүмкін. Сондықтан атом электр станциялары су мен газды тазарту жүйесімен жабдықталған. Атмосфераға шығарындылар биік мұржа арқылы жүзеге асырылады.

Атом электр станцияларының қалыпты жұмысы кезінде қоршаған ортаға эмиссиялар аз және жақын жерде тұратын халыққа аз әсер етеді.

Радиациялық қауіпсіздік тұрғысынан ең үлкен қауіп пайдаланылған ядролық отынды өңдеу зауыттары болып табылады, олардың белсенділігі өте жоғары. Бұл кәсіпорындар қалыптасады көп санырадиоактивтілігі жоғары сұйық қалдықтар, өздігінен жүретін тізбекті реакция қаупі бар (ядролық қауіп).

Биосфераның радиоактивті ластануының өте маңызды көзі болып табылатын радиоактивті қалдықтармен күресу мәселесі өте күрделі.

Дегенмен, NFC кәсіпорындарындағы күрделі және қымбат радиациядан қорғау адамдарды қорғауға мүмкіндік береді және қоршаған ортабар техногендік фоннан айтарлықтай аз, өте аз мәндерге дейін. Басқа жағдай қалыпты жұмыс режимінен ауытқу болған кезде және әсіресе жазатайым оқиғалар кезінде орын алады. Осылайша, 1986 жылы орын алған апат (оны жаһандық апатқа жатқызуға болады – атом энергетикасы дамуының бүкіл тарихындағы ядролық отын циклі кәсіпорындарындағы ең ірі апат) Чернобыль атом электр станциясықоршаған ортаға барлық отынның тек 5%-ын шығаруға әкелді. Нәтижесінде қоршаған ортаға жалпы белсенділігі 50 млн Ci болатын радионуклидтер шығарылды. Бұл шығарылым адамдардың көп мөлшерін, көптеген өлім-жітімді, өте үлкен аумақтардың ластануын, адамдарды жаппай көшіру қажеттілігін тудырды.

Чернобыль атом электр стансасындағы апат ядролық отын циклі кәсіпорындарындағы ірі апаттар принципті түрде жоққа шығарылған жағдайда ғана энергия өндірудің ядролық әдісі мүмкін болатынын анық көрсетті.

Күнделікті өмірде иондаушы сәулелер үнемі кездеседі. Біз оларды сезбейміз, бірақ олардың өмірге әсерін жоққа шығара алмаймыз жансыз табиғат. Жақында адамдар оларды жақсылық үшін де, жаппай қырып-жоятын қару ретінде де қолдануды үйренді. Дұрыс пайдаланған жағдайда бұл сәулелер адамзат өмірін жақсы жаққа өзгерте алады.

Иондаушы сәулелену түрлері

Тірі және тірі емес ағзаларға әсер ету ерекшеліктерін түсіну үшін олардың не екенін білу керек. Олардың табиғатын білу де маңызды.

Иондаушы сәулелену - бұл заттар мен ұлпалар арқылы еніп, атомдардың иондануын тудыратын ерекше толқын. Оның бірнеше түрі бар: альфа-сәулелену, бета-сәулелену, гамма-сәулелену. Олардың барлығының заряды және тірі организмдерге әрекет ету қабілеті әртүрлі.

Альфа-сәулелену барлық түрлердің ең зарядтысы болып табылады. Оның үлкен энергиясы бар, тіпті кішкентай дозаларда да сәуле ауруын тудыруы мүмкін. Бірақ тікелей сәулелену кезінде ол адам терісінің жоғарғы қабаттарына ғана енеді. Тіпті жұқа қағаз парағы альфа сәулелерінен қорғайды. Сонымен қатар, ағзаға тамақпен немесе ингаляциямен түскенде, бұл сәулелену көздері тез өлімге әкеледі.

Бета-сәулелері сәл төмен зарядты алып жүреді. Олар денеге терең енуге қабілетті. Ұзақ әсер еткенде олар адамның өліміне әкеледі. Аз дозалар жасушалық құрылымның өзгеруіне әкеледі. Жұқа алюминий парағы қорғаныс ретінде қызмет ете алады. Дененің ішінен түсетін радиация да өлімге әкеледі.

Ең қауіптісі гамма-сәулелену болып саналады. Ол денеге енеді. Үлкен дозада ол радиациялық күйікке, сәуле ауруына және өлімге әкеледі. Оған қарсы жалғыз қорғаныс қорғасын және қалың бетон қабаты болуы мүмкін.

Рентген сәулелері рентгендік түтікте пайда болатын гамма-сәулеленудің ерекше түрі болып саналады.

Зерттеу тарихы

Иондаушы сәулелер туралы әлем алғаш рет 1895 жылы 28 желтоқсанда білді. Дәл осы күні Вильгельм К.Рентген әртүрлі материалдар мен адам денесінен өте алатын сәулелердің ерекше түрін ашқанын хабарлады. Осы сәттен бастап көптеген дәрігерлер мен ғалымдар бұл құбылыспен белсенді жұмыс істей бастады.

Ұзақ уақыт бойы оның адам ағзасына әсері туралы ешкім білмеді. Сондықтан тарихта шамадан тыс әсер етуден өлу жағдайлары көп.

Кюрилер иондаушы сәулеленудің көздері мен қасиеттерін егжей-тегжейлі зерттеді. Бұл жағымсыз салдарды болдырмай, оны максималды пайдамен пайдалануға мүмкіндік берді.

Сәулеленудің табиғи және жасанды көздері

Табиғат иондаушы сәулеленудің алуан түрлі көздерін жасады. Ең алдымен, бұл күн сәулесінің және ғарыштың сәулеленуі. Оның көп бөлігін біздің планетадан жоғары орналасқан озон қабаты сіңіреді. Бірақ олардың кейбіреулері жер бетіне жетеді.

Жердің өзінде, дәлірек айтқанда, оның тереңдігінде радиация тудыратын кейбір заттар бар. Олардың ішінде уран, стронций, радон, цезий және т.б. изотоптары бар.

Иондаушы сәулеленудің жасанды көздерін адам әртүрлі зерттеулер мен өндірістер үшін жасайды. Бұл ретте радиацияның күші табиғи көрсеткіштерден бірнеше есе жоғары болуы мүмкін.

Қорғау және қауіпсіздік шараларын сақтау жағдайында да адамдар денсаулығына қауіпті сәулелену дозаларын алады.

Өлшем бірліктері және дозалар

Иондаушы сәулелену әдетте оның адам ағзасымен өзара әрекеттесуімен байланысты. Сондықтан барлық өлшем бірліктері қандай да бір түрде адамның иондану энергиясын сіңіру және жинақтау қабілетіне байланысты.

SI жүйесінде иондаушы сәулелену дозалары сұр (Gy) деп аталатын бірліктермен өлшенеді. Ол сәулеленген заттың бірлігіне келетін энергия мөлшерін көрсетеді. Бір Гр бір Дж/кг тең. Бірақ ыңғайлы болу үшін жүйеден тыс қондырғы rad жиі пайдаланылады. Ол 100 Гр-ға тең.

Жердегі радиациялық фон әсер ету дозаларымен өлшенеді. Бір доза С/кг тең. Бұл бірлік SI жүйесінде қолданылады. Оған сәйкес келетін жүйеден тыс қондырғы рентген (R) деп аталады. Сіңірілген 1 рад дозасын алу үшін шамамен 1 R экспозициялық дозаға бағыну керек.

Иондаушы сәулеленудің әртүрлі түрлерінің энергия заряды әртүрлі болғандықтан, оны өлшеу әдетте биологиялық әсермен салыстырылады. SI жүйесінде мұндай эквиваленттің өлшем бірлігі сиверт (Зв) болып табылады. Оның жүйеден тыс аналогы - rem.

Радиация неғұрлым күшті және ұзағырақ болса, дене соғұрлым көп энергияны сіңіреді, оның әсері соғұрлым қауіпті болады. Адамның радиациялық ластануда болуының рұқсат етілген уақытын білу үшін арнайы құрылғылар - иондаушы сәулеленуді өлшейтін дозиметрлер қолданылады. Бұл жеке пайдалануға арналған құрылғылар да, ірі өнеркәсіптік қондырғылар да.

Ағзаға әсері

Танымал пікірге қарамастан, кез келген иондаушы сәулелену әрқашан қауіпті және өлімге әкелмейді. Мұны ультракүлгін сәулелердің мысалында көруге болады. Аз мөлшерде олар адам ағзасында D дәруменінің генерациясын, жасуша регенерациясын және әдемі тотығу беретін меланин пигментінің жоғарылауын ынталандырады. Бірақ ұзақ әсер ету қатты күйік тудырады және терінің қатерлі ісігін тудыруы мүмкін.

IN Соңғы жылдарыиондаушы сәулеленудің адам ағзасына әсері және оның практикалық қолданылуы белсенді түрде зерттелуде.

Аз мөлшерде сәулелену денеге ешқандай зиян келтірмейді. 200 миллирентгенге дейін ақ қан жасушаларының санын азайтады. Мұндай әсер етудің белгілері жүрек айнуы мен айналуы болады. Адамдардың шамамен 10% мұндай дозаны алғаннан кейін өледі.

Үлкен дозалар күйзеліс тудырады ас қорыту жүйесі, шаштың түсуі, терінің күйіп қалуы, дененің жасушалық құрылымының өзгеруі, ісік жасушаларының дамуы және өлім.

Сәулелік ауру

Иондаушы сәуленің ағзаға ұзақ әсер етуі және оның сәулеленудің үлкен дозасын алуы сәуле ауруын тудыруы мүмкін. Бұл аурудың жартысынан көбі өліммен аяқталады. Қалғандары бірқатар генетикалық және соматикалық аурулардың себебі болады.

Генетикалық деңгейде мутациялар жыныс жасушаларында пайда болады. Олардың өзгерістері кейінгі ұрпақтарда айқын көрінеді.

Соматикалық аурулар канцерогенезбен, әртүрлі органдардағы қайтымсыз өзгерістермен көрінеді. Бұл ауруларды емдеу ұзақ және өте қиын.

Радиациялық жарақаттарды емдеу

Сәулеленудің ағзаға патогенді әсерінің нәтижесінде адам ағзаларының әртүрлі зақымданулары пайда болады. Сәулелену дозасына байланысты терапияның әртүрлі әдістері жүргізіледі.

Ең алдымен, науқас терінің ашық зақымдалған жерлерін жұқтыру мүмкіндігін болдырмау үшін стерильді палатаға орналастырылады. Әрі қарай, радионуклидтерді денеден жылдам шығаруға ықпал ететін арнайы процедуралар жүргізіледі.

Ауыр зақымданулар үшін сүйек кемігін трансплантациялау қажет болуы мүмкін. Сәулеленуден ол қызыл қан жасушаларын көбейту қабілетін жоғалтады.

Бірақ көп жағдайда жұмсақ зақымдануларды емдеу жасушалардың регенерациясын ынталандыратын зардап шеккен аймақтарды анестезияға түседі. Оңалтуға көп көңіл бөлінеді.

Иондаушы сәулеленудің қартаюға және қатерлі ісікке әсері

Иондаушы сәулелердің адам ағзасына әсеріне байланысты ғалымдар қартаю және канцерогенез процестерінің сәулелену дозасына тәуелділігін дәлелдейтін әртүрлі тәжірибелер жүргізді.

Жасуша дақылдарының топтары зертханалық жағдайларда сәулелендірілді. Нәтижесінде, тіпті шамалы сәулелену жасушалардың қартаюын жеделдетуге ықпал ететінін дәлелдеуге мүмкіндік берді. Оның үстіне мәдениет неғұрлым ескі болса, соғұрлым ол осы процеске бағынады.

Ұзақ сәулелену жасушаның өлуіне немесе қалыптан тыс және жылдам бөлінуіне және өсуіне әкеледі. Бұл факт иондаушы сәулеленудің адам ағзасына канцерогенді әсер ететінін көрсетеді.

Сонымен қатар, толқындардың зардап шеккен рак клеткаларына әсері олардың толық өлуіне немесе олардың бөліну процестерінің тоқтауына әкелді. Бұл жаңалық адам ісіктерін емдеуге арналған әдісті жасауға көмектесті.

Радиацияның практикалық қолданылуы

Радиация алғаш рет медициналық тәжірибеде қолданыла бастады. Рентген сәулелерінің көмегімен дәрігерлер адам денесінің ішін қарап шықты. Бұл ретте оған зияны тиген жоқтың қасы.

Одан әрі радиацияның көмегімен олар қатерлі ісік ауруын емдеуге кірісті. Көптеген жағдайларда бұл әдіс бүкіл дененің сәулеленудің күшті әсеріне ұшырағанына қарамастан, оң әсер етеді, бұл сәулелік аурудың бірқатар белгілерін тудырады.

Медицинадан басқа иондаушы сәулелер өнеркәсіптің басқа салаларында қолданылады. Радиацияны пайдаланатын маркшейдерлер құрылымдық ерекшеліктерді зерттей алады жер қыртысыоның жекелеген аймақтарында.

Кейбір қазбалардың үлкен көлемдегі энергияны шығару қабілеті, адамзат өз мақсаттары үшін пайдалануды үйренді.

Атомдық энергия

Атом энергетикасы – бүкіл жер халқының болашағы. Атом электр станциялары салыстырмалы түрде арзан электр энергиясының көзі болып табылады. Егер олар дұрыс пайдаланылса, мұндай электр станциялары жылу электр станциялары мен су электр станцияларына қарағанда әлдеқайда қауіпсіз. Атом электр станцияларынан артық жылумен де, өндіріс қалдықтарымен де қоршаған ортаның ластануы әлдеқайда аз.

Сонымен бірге атом энергиясы негізінде ғалымдар жаппай қырып-жою қаруын жасады. Қазіргі уақытта планетада атом бомбаларының көптігі сонша, олардың аз бөлігінің ұшырылуы ядролық қыс тудыруы мүмкін, нәтижесінде оны мекендейтін барлық дерлік тірі организмдер өледі.

Қорғау құралдары мен әдістері

Күнделікті өмірде радиацияны қолдану маңызды сақтық шараларын талап етеді. Иондаушы сәулеленуден қорғау төрт түрге бөлінеді: уақыт, қашықтық, көздердің саны және экрандауы.

Тіпті күшті радиациялық фоны бар ортада адам денсаулығына зиян келтірместен біраз уақыт тұра алады. Дәл осы сәт уақытты қорғауды анықтайды.

Сәулелену көзіне дейінгі қашықтық неғұрлым үлкен болса, соғұрлым сіңірілетін энергияның дозасы аз болады. Сондықтан иондаушы сәулелері бар орындармен тығыз байланыста болудан аулақ болу керек. Бұл қажетсіз салдардан қорғауға кепілдік береді.

Ең аз сәулелену көздерін пайдалану мүмкін болса, оларға бірінші кезекте артықшылық беріледі. Бұл сан бойынша қорғаныс.

Қорғау, керісінше, зиянды сәулелер өтпейтін кедергілер жасауды білдіреді. Бұған мысал ретінде рентген кабинеттеріндегі қорғасын экрандарын келтіруге болады.

үй шаруашылығын қорғау

Радиациялық апат жарияланған жағдайда барлық терезелер мен есіктер дереу жабылып, жабық көздерден су жинауға тырысу керек. Азық-түлік тек консервіленген болуы керек. Ашық жерде қозғалған кезде денені мүмкіндігінше киіммен, ал бетті респиратормен немесе дымқыл дәкемен жабыңыз. Үйге сырт киім мен аяқ киім әкелмеуге тырысыңыз.

Сондай-ақ ықтимал эвакуацияға дайындалу керек: құжаттарды жинаңыз, киім-кешек, су және азық-түлік 2-3 күн.

Иондаушы сәулелену экологиялық фактор ретінде

Жер планетасында радиациямен ластанған аймақтар өте көп. Мұның себебі – табиғи процестер де, техногендік апаттар да. Олардың ең танымалдары Чернобыль апаты және Хиросима мен Нагасаки қалаларының үстінен атылған атом бомбалары.

Мұндай жерлерде адам өз денсаулығына зиянсыз бола алмайды. Сонымен қатар, радиациялық ластану туралы алдын ала білу әрқашан мүмкін емес. Кейде тіпті маңызды емес радиациялық фон апатқа әкелуі мүмкін.

Мұның себебі - тірі ағзалардың сәулеленуді сіңіру және жинақтау қабілеті. Сонымен бірге олардың өздері иондаушы сәулелену көздеріне айналады. Чернобыль саңырауқұлақтары туралы әйгілі «қара» әзілдер дәл осы қасиетке негізделген.

Мұндай жағдайларда иондаушы сәулеленуден қорғау барлық тұтынушылық өнімдер мұқият радиологиялық тексеруден өтуге дейін төмендейді. Сонымен қатар, стихиялық нарықтарда әйгілі «Чернобыль саңырауқұлақтарын» сатып алуға әрқашан мүмкіндік бар. Сондықтан расталмаған сатушылардан сатып алудан бас тарту керек.

Адам ағзасы қауіпті заттарды жинақтауға бейім, нәтижесінде іштен біртіндеп уланады. Бұл улардың әсері нақты қашан сезілетіні белгісіз: бір күнде, бір жылда немесе ұрпақтан кейін.

иондаушы сәулелену

Иондаушы сәулелену – радиоактивті ыдырау, ядролық түрлену, заттағы зарядталған бөлшектердің тежелуі кезінде пайда болатын және қоршаған ортамен әрекеттесу кезінде әртүрлі таңбалы иондар түзетін электромагниттік сәулелену.

Иондаушы сәулелену көздері. Өндірісте иондаушы сәулелену көздері технологиялық процестерде қолданылатын табиғи немесе жасанды радиоактивті изотоптар (радионуклидтер), үдеткіштер, рентген аппараттары, радиошамдар болуы мүмкін.

Арнайы радиохимиялық бөлінуден кейін ядролық реакторлардың отын элементтеріндегі ядролық өзгерістер нәтижесіндегі жасанды радионуклидтер ел экономикасында қолданылады. Өнеркәсіпте жасанды радионуклидтер металдардың ақауларын анықтауда, материалдардың құрылымы мен тозуын зерттеуде, бақылау және сигналдық функцияларды орындайтын аппараттар мен құрылғыларда, статикалық электр тогын сөндіру құралы ретінде және т.б.

Табиғи радиоактивті элементтер табиғи радиоактивті торий, уран және актинийден түзілген радионуклидтер деп аталады.

Иондаушы сәулелену түрлері. Өндірістік мәселелерді шешуде иондаушы сәулеленудің (альфа-бөлшектердің, электрондардың (бета-бөлшектердің), нейтрондардың корпускулярлық ағындары) және фотондардың (бремсстрахлунг, рентгендік және гамма-сәулеленуі) түрлері бар.

Альфа-сәулелену – радиоактивті ыдырау кезінде негізінен табиғи радионуклидпен бөлінетін гелий ядроларының ағыны.Ауадағы альфа-бөлшектердің диапазоны 8-10 см, биологиялық ұлпада бірнеше ондаған микрометрге жетеді. Заттағы альфа-бөлшектердің диапазоны аз, ал энергиясы өте жоғары болғандықтан, олардың бірлік диапазондағы иондану тығыздығы өте жоғары.

Бета-сәулелену – радиоактивті ыдырау кезіндегі электрондар немесе позитрондар ағыны. Бета-сәулеленудің энергиясы бірнеше МэВ-тан аспайды. Ауадағы диапазоны 0,5-тен 2 м-ге дейін, тірі ұлпаларда - 2-3 см.Олардың иондалу қабілеті альфа-бөлшектерге қарағанда төмен.

Нейтрондар - сутегі атомының массасы бар бейтарап бөлшектер. Затпен әрекеттескенде, олар серпімділік (бильярд шарларының өзара әрекеттесуі сияқты) және серпімсіз соқтығыстарда (доптың жастыққа соғуы) энергиясын жоғалтады.

Гамма-сәулелену - атом ядроларының энергетикалық күйі өзгергенде, ядролық түрленулер кезінде немесе бөлшектердің жойылуы кезінде пайда болатын фотонды сәулелену. Өнеркәсіпте қолданылатын гамма-сәулелену көздерінің энергиясы 0,01-ден 3 МэВ-қа дейін. Гамма-сәулеленудің ену қабілеті жоғары және иондаушы әсері төмен.

Рентген сәулеленуі – фотонды сәулелену, бренаждық және (немесе) сипаттамалық сәулеленуден тұратын, рентгендік түтіктерде, электронды үдеткіштерде, фотон энергиясы 1 МэВ артық емес болады. Рентген сәулеленуі, гамма-сәулелену сияқты, жоғары ену қабілетіне және ортаның иондану тығыздығына ие.

Иондаушы сәулелену бірқатар ерекше сипаттамалармен сипатталады. Радионуклидтердің мөлшері әдетте белсенділік деп аталады. Белсенділік -- уақыт бірлігінде радионуклидтің өздігінен ыдырауының саны.

Белсенділіктің SI бірлігі - беккерель (Bq).

1Bq = 1 ыдырау/с.

Жүйеден тыс әрекет бірлігі бұрын қолданылған Кюри мәні (Ci) болып табылады. 1Ci \u003d 3,7 * 10 10 Бк.

сәулелену дозалары. Зат арқылы иондаушы сәуле өткенде, оған сәулелену энергиясының затқа берілетін, сіңіретін бөлігі ғана әсер етеді. Сәулелену арқылы затқа берілетін энергия бөлігі доза деп аталады. Иондаушы сәулеленудің затпен әрекеттесуінің сандық сипаттамасы жұтылатын доза болып табылады.

Жұтылған доза D n – элементар көлемдегі затқа иондаушы сәулелер арқылы берілген орташа энергияның Е осы көлемдегі заттың бірлік массасына қатынасы?

SI жүйесінде сіңірілген дозаның бірлігі ретінде ағылшын физигі және радиобиологы Л.Грэйдің атымен аталған грей (Gy) қабылданған. 1 Гр 1 кг-ға тең зат массасында иондаушы сәулелену энергиясының орташа 1 Дж жұтылуына сәйкес келеді; 1 Гр = 1 Дж/кг.

Доза эквиваленті H T,R – ағзадағы немесе тіндегі сіңірілген доза D n берілген сәуле W R үшін сәйкес салмақ коэффициентіне көбейтілген.

H T,R \u003d W R * D n,

Эквивалентті доза бірлігі Дж/кг, оның арнайы атауы – сиверт (Зв).

Кез келген энергияның фотондары, электрондары және мюондары үшін W R мәні 1-ге, ал L-бөлшектерге, ауыр ядролардың фрагменттеріне - 20-ға тең.

Биологиялық әрекетиондаушы сәулелену. Сәулеленудің тірі ағзаға биологиялық әсері жасушалық деңгейден басталады. Тірі организм жасушалардан тұрады. Ядро жасушаның ең сезімтал өмірлік бөлігі және оның негізгі бөлігі болып саналады құрылыс блоктарыхромосомалар болып табылады. Хромосомалардың құрылымының негізінде организмнің тұқым қуалайтын ақпараты бар диоксирибонуклеин қышқылының (ДНҚ) молекуласы жатыр. Гендер хромосомаларда қатаң белгіленген тәртіпте орналасады және әрбір организм әрбір жасушадағы хромосомалардың белгілі бір жиынтығына сәйкес келеді. Адамдарда әрбір жасушада 23 жұп хромосома болады. Иондаушы сәулелер хромосомалардың үзілуіне, содан кейін сынған ұштардың жаңа комбинацияларға қосылуына әкеледі. Бұл гендік аппараттың өзгеруіне және бастапқы жасушаларға ұқсамайтын еншілес жасушалардың пайда болуына әкеледі. Егер жыныс жасушаларында тұрақты хромосомалық бұзылулар орын алса, онда бұл мутацияға әкеледі, яғни сәулеленген адамдарда басқа белгілермен ұрпақтың пайда болуы. Мутациялар ағзаның тіршілік қабілетінің артуына әкелсе пайдалы, ал әртүрлі туа біткен ақаулар түрінде көрінсе зиянды. Практика көрсеткендей, иондаушы сәулеленудің әсерінен пайдалы мутациялардың пайда болу ықтималдығы аз.

Кейінгі ұрпақтарға әсер етуі мүмкін генетикалық әсерлерден (туа біткен деформациялар) басқа, берілген организмнің өзі (соматикалық мутация) үшін ғана емес, оның ұрпақтары үшін де қауіпті соматикалық (дене) әсерлері бар. Соматикалық мутация қарапайым бөліну нәтижесінде түзілетін жасушалардың белгілі бір шеңберіне ғана таралады бастапқы жасушамутацияланған.

Ағзаның иондаушы сәулелену арқылы соматикалық зақымдануы үлкен кешенге – белгілі бір тіндерді немесе мүшелерді құрайтын жасушалар тобына сәулелену әсерінің нәтижесі болып табылады. Радиация жасушалардың бөліну процесін баяулатады немесе тіпті толығымен тоқтатады, онда олардың өмірі шын мәнінде көрінеді және жеткілікті күшті сәулелену ақыр соңында жасушаларды өлтіреді. Соматикалық әсерлерге терінің жергілікті зақымдануы (радиациялық күйік), көз катарактасы (линзаның бұлыңғырлануы), жыныс мүшелерінің зақымдануы (қысқа мерзімді немесе тұрақты зарарсыздандыру) және т.б.

Мутация болмайтын радиацияның ең төменгі деңгейі жоқ екені анықталды. Иондаушы сәулеленуден туындаған мутациялардың жалпы саны популяция санына және сәулеленудің орташа дозасына пропорционал. Генетикалық әсерлердің көрінісі доза жылдамдығына аз тәуелді, бірақ 1 күнде немесе 50 жылда қабылданғанына қарамастан, жалпы жинақталған дозамен анықталады. Генетикалық әсерлердің доза шегі болмайды деп саналады. Генетикалық әсерлер тек адам-зиверттердің (ман-Зв) тиімді ұжымдық дозасымен анықталады, ал жеке индивидте әсерді анықтау болжау мүмкін емес дерлік.

Сәулеленудің төмен дозаларынан туындайтын генетикалық әсерлерден айырмашылығы, соматикалық әсерлер әрқашан белгілі бір шекті дозада басталады: төменгі дозаларда дененің зақымдануы болмайды. Соматикалық және генетикалық зақымданудың тағы бір айырмашылығы - организм уақыт өте келе әсер ету әсерін жеңе алады, ал жасушалық зақымдану қайтымсыз.

Радиациялық қауіпсіздік саласындағы негізгі құқықтық нормаларға «Халықтың радиациялық қауіпсіздігі туралы» 01/09/96 жылғы № 3-ФЗ Федералдық заңы, «Халықтың санитарлық-эпидемиологиялық салауаттылығы туралы» Федералдық заңы жатады. « 03/30/99 жылғы № 52-ФЗ. , «Атом энергиясын пайдалану туралы» Федералдық заң 1995 жылғы 21 қарашадағы № 170-ФЗ, сондай-ақ радиациялық қауіпсіздік стандарттары (NRB--99). Құжат Бас мемлекеттік санитарлық дәрігер бекіткен санитарлық ережелер санатына жатады (SP 2.6.1.758 - 99). Ресей Федерациясы 1999 жылғы 2 шілдеде және 2000 жылғы 1 қаңтарда күшіне енді.

Радиациялық қауіпсіздік стандарттары радиациялық қауіпсіздік мәселелерін шешуде қолданылуы тиіс терминдер мен анықтамаларды қамтиды. Олар сондай-ақ нұсқаулардың үш класын белгілейді: негізгі доза шектері; доза шектеулерінен алынатын рұқсат етілген деңгейлер; жылдық қабылдау шектері, көлемдік рұқсат етілген орташа жылдық қабылдаулар, нақты іс-шаралар, жұмыс беттерінің ластануының рұқсат етілген деңгейлері және т.б.; бақылау деңгейлері.

Иондаушы сәулеленудің нормасы иондаушы сәулеленудің адам ағзасына әсер ету сипатымен анықталады. Бұл жағдайда медициналық тәжірибеде ауруларға байланысты әсерлердің екі түрі ажыратылады: детерминирленген шекті әсерлер (сәуле ауруы, радиациялық күйік, сәулелік катаракта, ұрықтың даму аномалиялары және т.б.) және стохастикалық (ықтималдық) шекті емес әсерлер (қатерлі ісіктер, лейкоз, тұқым қуалайтын аурулар).

Радиациялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету келесі негізгі принциптермен анықталады:

1. Реттеу қағидаты азаматтардың иондаушы сәулеленудің барлық көздерінен жеке әсер ету дозаларының рұқсат етілген шектерінен аспау болып табылады.

2. Негіздеу принципі адам мен қоғам үшін алынатын пайдасы табиғи радиациялық фонға қосымша әсер етуден туындауы мүмкін зиянның қаупінен аспайтын иондаушы сәулелену көздерін пайдалану жөніндегі қызметтің барлық түрлеріне тыйым салу болып табылады. .

3. Оңтайландыру принципі – иондаушы сәулеленудің кез келген көзін пайдалану кезінде экономикалық және әлеуметтік факторларды, жеке әсер ету дозаларын және әсер етуші адамдардың санын ескере отырып, мүмкін болатын және қол жеткізуге болатын ең төменгі деңгейде ұстау.

Иондаушы сәулеленуді бақылау құрылғылары. Қазіргі уақытта қолданылатын барлық аспаптарды үш негізгі топқа бөлуге болады: радиометрлер, дозиметрлер және спектрометрлер. Радиометрлер иондаушы сәулеленудің (альфа немесе бета), сондай-ақ нейтрондардың ағынының тығыздығын өлшеуге арналған. Бұл құрылғылар жұмыс беттерінің, жабдықтардың, тері мен персонал киімінің ластануын өлшеу үшін кеңінен қолданылады. Дозиметрлер сыртқы әсер ету кезінде, негізінен гамма-сәулелену кезінде персонал қабылдаған доза мен доза жылдамдығын өзгертуге арналған. Спектрометрлер ластаушы заттарды энергетикалық сипаттамалары бойынша анықтауға арналған. Практикада гамма, бета және альфа-спектрометрлер қолданылады.

Иондаушы сәулелермен жұмыс істеу кезінде қауіпсіздікті қамтамасыз ету. Радионуклидтермен жұмыстардың барлығы екі түрге бөлінеді: иондаушы сәулеленудің жабық көздерімен жұмыс және ашық радиоактивті көздермен жұмыс.

Иондаушы сәулеленудің жабық көздері деп құрылғысы жұмыс аймағының ауасына радиоактивті заттардың түсуін болдырмайтын кез келген көздер болып табылады. Иондаушы сәулеленудің ашық көздері жұмыс аймағының ауасын ластауы мүмкін. Сондықтан жұмыста иондаушы сәулеленудің жабық және ашық көздерімен қауіпсіз жұмыс істеу талаптары бөлек әзірленген.

Иондаушы сәулеленудің жабық көздерінің негізгі қауіптілігі сәулелену түрімен, көздің белсенділігімен, сәулелену ағынының тығыздығымен және ол тудыратын сәулелену дозасымен және жұтылатын дозамен анықталатын сыртқы әсер ету болып табылады. Радиациялық қауіпсіздікті қамтамасыз етудің негізгі принциптері:

Көздердің қуатын минималды мәндерге дейін төмендету (қорғау, сан); көздермен жұмыс уақытын қысқарту (уақыт бойынша қорғау); көзден жұмысшыларға дейінгі қашықтықты ұлғайту (қашықтық бойынша қорғау) және сәулелену көздерін иондаушы сәулеленуді жұтатын материалдармен қорғау (экрандармен қорғау).

Экранды қорғау - ең көп тиімді әдісрадиациялық қорғаныс. Иондаушы сәулелену түріне байланысты экрандарды жасау үшін әртүрлі материалдар қолданылады және олардың қалыңдығы сәулелену қуатымен анықталады. Рентген сәулелерінен және гамма-сәулеленуден қорғауға арналған ең жақсы экрандар экранның ең аз қалыңдығымен әлсіреу коэффициенті бойынша қажетті әсерге қол жеткізуге мүмкіндік беретін қорғасын болып табылады. Арзан экрандар қорғасын шыныдан, темірден, бетоннан, барритті бетоннан, темірбетоннан және судан жасалған.

Иондаушы сәулеленудің ашық көздерінен қорғау сыртқы әсерден қорғауды да, тыныс алу, асқорыту немесе тері арқылы радиоактивті заттардың ағзаға енуіне байланысты ішкі әсерден персоналды қорғауды да қарастырады. Персоналды қорғау жолдары төмендегідей.

1. Жабық сәулелену көздерімен жұмыс істегенде қолданылатын қорғаныс принциптерін қолдану.

2. Қоршаған ортаға түсетін радиоактивті заттардың көздері бола алатын процестерді оқшаулау мақсатында өндірістік жабдықты пломбалау.

3. Оқиғаларды жоспарлау. Бөлменің орналасуы радиоактивті заттармен жұмысты басқа бөлмелерден және басқа функционалдық мақсаты бар аумақтардан максималды оқшаулауды болжайды.

4. Санитарлық-гигиеналық құралдар мен жабдықтарды қолдану, арнайы қорғаныс материалдарын қолдану.

5. Персоналдың жеке қорғаныс құралдарын қолдану. Ашық көздермен жұмыс істеу үшін қолданылатын барлық жеке қорғаныс құралдары бес түрге бөлінеді: комбинезон, қауіпсіздік аяқ киімдері, тыныс алу органдарын қорғау, оқшаулағыш костюмдер, қосымша қорғаныс құралдары.

6. Жеке бас гигиенасы ережелерін сақтау. Бұл ережелер иондаушы сәулелену көздерімен жұмыс істейтіндерге жеке талаптарды көздейді: жұмыс орнында темекі шегуге тыйым салу, жұмыс аяқталғаннан кейін теріні мұқият тазалау (зарарсыздандыру), комбинезонның, аяқ киімнің және терінің ластануын дозиметриялық бақылау. Бұл шаралардың барлығы радиоактивті заттардың ағзаға ену мүмкіндігін болдырмауды болжайды.

Радиациялық қауіпсіздік қызметі. Кәсіпорындарда иондаушы сәулелену көздерімен жұмыс істеу қауіпсіздігін мамандандырылған қызметтер бақылайды – радиациялық қауіпсіздік қызметтері орта, жоғары оқу орындарында арнайы дайындықтан өткен адамдардан алынады. оқу орындарынемесе Ресей Федерациясының Минатомының мамандандырылған курстары. Бұл қызметтер өздеріне жүктелген міндеттерді шешу үшін қажетті аспаптармен және жабдықтармен жабдықталған.

Орындалатын жұмыстардың сипатына қарай радиациялық жағдайды бақылау жөніндегі ұлттық заңнамада айқындалған негізгі міндеттер мыналар болып табылады:

Жұмыс орындарында, іргелес үй-жайларда және кәсіпорын аумағында және бақыланатын аумақта рентгендік және гамма-сәулеленудің, бета-бөлшектердің ағынының, нитрондардың, корпускулярлық сәулеленудің доза жылдамдығын бақылау;

Жұмысшылардың ауасындағы және кәсіпорынның басқа үй-жайларындағы радиоактивті газдар мен аэрозольдердің мөлшерін бақылау;

Жұмыстың сипатына қарай жеке әсер етуді бақылау: сыртқы әсерді жеке бақылау, организмдегі немесе бөлек сыни органдағы радиоактивті заттардың құрамын бақылау;

Атмосфераға радиоактивті заттардың бөліну мөлшерін бақылау;

Тікелей канализацияға жіберілетін ағынды сулардағы радиоактивті заттардың мөлшерін бақылау;

Радиоактивті қатты және сұйық қалдықтарды жинауды, шығаруды және залалсыздандыруды бақылау;

Кәсіпорыннан тыс қоршаған орта объектілерінің ластану деңгейін бақылау.

РЕСЕЙ ФЕДЕРАЦИЯСЫНЫҢ БІЛІМ МИНИСТРЛІГІ

ВОРОНЕЖ МЕМЛЕКЕТТІК ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

Дәнекерлеу өндірісінің технологиясы және жабдықтары бөлімі

Курстық жұмыс

пәні бойынша: « Теориялық негізіпрогрессивті технологиялар»

на тему: «Иондаушы сәулелену және олардың практикалық қолданылуы»

Орындаған: МП-021 топ студенті

Офицеров Борис

Жетекшісі: Корчагин И.Б.

Воронеж 2003 ж

Жетекшінің ескертулері

Кіріспе 4

1. Иондаушы сәулелену түрлері 5

2. Элементар бөлшектер 7

2.1. Нейтрондар 9

2.2. Протондар 10

2.3. Альфа бөлшектері 11

2.4. Электрондар мен позитрондар 12

3. Гамма-сәулелену 14

4. Иондаушы сәулелену көздері 18

5. Иондаушы сәулелену әсерінен радиоэлектрондық жабдықтың материалдары мен элементтерінің қасиеттерін өзгерту 20

6. Иондаушы сәулеленуге ұшыраған материалдардың ақаулары 20

7. Иондаушы сәулеленуді тәжірибеде қолдану 21

Қорытынды 22

Әдебиеттер 23

Кіріспе

Жиырмасыншы ғасыр – ғылыми-техникалық прогрестің ғасыры – бұрын адамдар аз да болса түсінбеген салалардағы көптеген жаңалықтармен ерекшеленді. Жартылай өткізгіштердің электр тогының импульстарына әсерін зерттеудің нәтижесі компьютерлердің өнертабысы болды. Ғалымдардың ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында жүргізген зерттеулерінің нәтижесі теледидар, радио, телефония т.б. Кейбір химиялық элементтердің қасиеттерін зерттеу радиоактивтіліктің ашылуына әкелді.

Соңғы жылдары иондаушы сәулеленудің радиоаппаратураларға, құрылғыларға, электронды компоненттерге және радиотехникалық материалдарға әсер ету сипатын зерттеуге көп көңіл бөлінуде. Қазір атом энергетикасы саласындағы жетістіктер ерекше маңызға ие. Өздеріңіз білетіндей, электронды жабдық ажырамас бөлігі болып табылады әртүрлі түріядролық сәулелену өрістерінде жұмыс істейтін құрылғылар мен аспаптар. Бұл жағдайда объект енетін сәуленің импульсіне ұшырайды. Мұндай әсер, мысалы, ядролық жарылыстың нәтижесі болуы мүмкін. Сәулеленген материал өзінің құрылымын, иондану дәрежесін өзгертеді, қызады. Сонымен қатар, сәулелену индукциялық радиоактивтіліктің және техникалық құрылғылардағы физикалық және химиялық процестерді бұзатын көптеген басқа құбылыстардың пайда болуына әкеледі. Демек, бақыланбайтын сәулелену көп жағдайда радиоэлементтердің параметрлерінің қайтымды немесе қайтымсыз өзгеруіне және сайып келгенде, жабдық жұмысының толық немесе ішінара жоғалуына әкеледі. Осылайша, сол немесе басқа құрылғы жасалған материалдың сәуле шығаруға реакциясын уақтылы болжау болып табылады. қажетті жағдайядролық ластану орындарында тәжірибелер барысын сәтті бақылау.

Ядролық қондырғылардың иондаушы сәулеленуі, ядролық жарылыстар және ғарыштық сәулеленуқұрамы бойынша (нейтрондар, γ-кванттар, электрондар, протондар, α-, β- және басқа бөлшектер), энергия спектрі, ағынның тығыздығы, әсер ету ұзақтығы және т.б.

Мен өз жұмысымда иондаушы сәулеленуді зерттеудің маңыздылығы мен қажеттілігін ашып, оларды тәжірибеде қолдану перспективаларын көрсеткім келеді.

Иондаушы сәулелену түрлері

Иондаушы сәулелену – зарядталған немесе бейтарап бөлшектердің және электромагниттік сәулелену кванттарының ағыны, оның зат арқылы өтуі орта атомдарының немесе молекулаларының иондануына және қозуына әкеледі. Олар заттардың табиғи немесе жасанды радиоактивті ыдырауы, реакторлардағы ядролық ыдырау реакциялары, ядролық жарылыстар, ғарыштағы кейбір физикалық процестер нәтижесінде пайда болады.

Иондаушы сәулелену тікелей немесе жанама иондаушы бөлшектерден немесе екеуінің қоспасынан тұрады. Тікелей иондаушы бөлшектерге атомдарды тура соқтығысу арқылы иондауға жеткілікті кинетикалық энергиясы бар бөлшектер (электрондар, α-бөлшектер, протондар және т.б.) жатады. Жанама иондаушы бөлшектерге екінші реттік объектілер арқылы иондануды тудыратын зарядсыз бөлшектер (нейтрондар, кванттар және т.б.) жатады.

Қазіргі уақытта 40-қа жуық табиғи және 200-ден астам жасанды α-белсенді ядролар белгілі. α-ыдырау ауыр элементтерге (уран, торий, полоний, плутоний және т.б.) тән. альфа бөлшектері оң зарядталған гелий ядролары болып табылады. Олардың жоғары иондаушы және төмен ену қабілеті бар және 20 000 км/с жылдамдықпен қозғалады.

β-сәулелену – радиоактивті изотоптардың β-ыдырауы кезінде бөлінетін теріс зарядты бөлшектердің (электрондардың) ағыны. Олардың жылдамдығы жарық жылдамдығына жақындайды. Бета бөлшектер ортаның атомдарымен әрекеттескенде бастапқы бағытынан ауытқиды. Демек, материядағы β-бөлшектің жүріп өткен жолы α-бөлшектері сияқты түзу емес, сынық сызық болып табылады. Ең жоғары энергиялы β-бөлшектер алюминий қабаты арқылы 5 мм-ге дейін өте алады, бірақ олардың иондалу қабілеті α-бөлшекке қарағанда аз.

Радиоактивті түрленулер кезінде атом ядролары шығаратын γ-сәулеленудің энергиясы бірнеше мыңнан бірнеше миллион электрон вольтқа дейін жетеді. Ол рентген сәулелері сияқты ауада жарық жылдамдығымен таралады. γ-сәулеленудің иондаушы қабілеті α- және β-бөлшектерге қарағанда әлдеқайда аз. γ-сәулелену – жоғары энергиялы электромагниттік сәулелену. Оның кең ауқымда өзгеретін үлкен ену күші бар.

Барлық иондаушы сәулелер табиғаты бойынша фотонды (кванттық) және корпускулалық болып бөлінеді. Фотонды (кванттық) иондаушы сәулеленуге атом ядроларының энергетикалық күйі өзгергенде немесе бөлшектердің аннигиляциясында пайда болатын гамма-сәулелену, зарядталған бөлшектердің кинетикалық энергиясы азайған кезде пайда болатын гамма-сәулелену, энергиясы жойылған кезде пайда болатын дискретті энергия спектрі бар тән сәулелену жатады. атомдық электрондардың күйі өзгереді және рентгендік сәулелену.бұрынғы сәулелерден және/немесе тән сәулеленуден тұратын сәулелену. Корпускулярлық иондаушы сәулеленуге α-сәулелену, электрон, протон, нейтрон және мезон сәулелері жатады. Зарядталған бөлшектердің (α-, β-бөлшектер, протондар, электрондар) ағынынан тұратын корпускулярлық сәулелену, кинетикалық энергиясы соқтығыс кезінде атомдарды иондауға жеткілікті, тікелей иондаушы сәулелену класына жатады. Нейтрондар және басқа элементар бөлшектер тікелей иондануды тудырмайды, бірақ ортамен әрекеттесу процесінде олар өтетін ортаның атомдары мен молекулаларын иондауға қабілетті зарядталған бөлшектерді (электрондар, протондар) шығарады. Осыған сәйкес зарядсыз бөлшектер ағынынан тұратын корпускулалық сәулелену жанама иондаушы сәулелену деп аталады.

Нейтрондық және гамма-сәулелену әдетте енетін сәулелену немесе енетін сәулелену деп аталады.

Иондаушы сәулелену өзінің энергетикалық құрамы бойынша моноэнергетикалық (монохроматикалық) және моноэнергетикалық емес (монохроматты емес) болып бөлінеді. Моноэнергетикалық (біртекті) сәулелену – кинетикалық энергиясы бірдей бір типті бөлшектерден немесе бірдей энергияның кванттарынан тұратын сәулелену. Моноэнергетикалық емес (біртекті) сәулелену - кинетикалық энергиялары әртүрлі бір типті бөлшектерден немесе әртүрлі энергиялар кванттарынан тұратын сәулелену. Әртүрлі типтегі бөлшектерден немесе бөлшектер мен кванттардан тұратын иондаушы сәулелену аралас сәулелену деп аталады.

Элементар бөлшектер

ХХ ғасырдың ортасы мен екінші жартысында материяның іргелі құрылымын зерттеумен айналысатын физиканың сол салаларында шынымен таңғажайып нәтижелер алынды. Ең алдымен, бұл жаңа субатомдық бөлшектердің тұтас кешенінің ашылуынан көрінді. Оларды әдетте элементар бөлшектер деп атайды, бірақ олардың барлығы шын мәнінде элементар емес. Олардың көпшілігі, өз кезегінде, одан да қарапайым бөлшектерден тұрады.

Субатомдық бөлшектер әлемі шын мәнінде алуан түрлі. Оларға атом ядроларын құрайтын протондар мен нейтрондар, сондай-ақ ядролардың айналасында айналатын электрондар жатады. Бірақ бізді қоршаған материяда іс жүзінде кездеспейтін бөлшектер де бар. Олардың өмір сүру уақыты өте қысқа, бұл секундтың ең аз бөлігі. Осы өте қысқа уақыттан кейін олар қарапайым бөлшектерге ыдырайды. Мұндай тұрақсыз қысқа мерзімді бөлшектер таңқаларлық өте көп: олардың бірнеше жүздері белгілі.

1960 және 1970 жылдары физиктер жаңадан ашылған субатомдық бөлшектердің көптігі, алуан түрлілігі және әдеттен тыстығына мүлде таң қалды. Олардың шегі жоқ сияқты. Неліктен бөлшектердің көп екені мүлдем түсініксіз. Бұл элементар бөлшектер материяның ретсіз және кездейсоқ фрагменттері ме? Немесе олар ғаламның құрылымын түсінудің кілтін ұстайтын шығар? Физиканың кейінгі онжылдықтардағы дамуы мұндай құрылымның бар екеніне еш күмән келтірмейтінін көрсетті. ХХ ғасырдың аяғында. физика әрбір элементар бөлшектердің маңыздылығын түсіне бастайды.

Тарихи тұрғыдан алғанда, эксперименталды түрде алғаш ашылған элементар бөлшектер электрон, протон, содан кейін нейтрон болды. Бұл бөлшектер мен фотон (электромагниттік өріс кванты) заттың белгілі формаларын – атомдар мен молекулаларды құру үшін жеткілікті болып көрінді. Бұл тәсілдегі зат протондардан, нейтрондардан және электрондардан тұрғызылды, ал фотондар олардың арасындағы өзара әрекеттесуді жүзеге асырды. Алайда, көп ұзамай әлем әлдеқайда күрделі екені белгілі болды. Әрбір бөлшектің өзіне тән антибөлшегі болатыны анықталды, ол одан тек заряд белгісімен ерекшеленеді. бар бөлшектер үшін нөлдік мәндербарлық зарядтардың ішінде антибөлшек бөлшекпен сәйкес келеді (мысалы, фотон). Одан әрі тәжірибелік ядролық физиканың дамуымен бұл бөлшектерге тағы 300-ден астам бөлшектер қосылды.

Субатомдық бөлшектердің сипаттамалары массалық, электр заряды, спин (ішкі бұрыштық импульс), бөлшектердің өмір сүру уақыты, магниттік момент, кеңістіктік паритет, лептон заряды, барион заряды және т.б.

Бөлшектің массасы туралы айтқанда, олар оның тыныштық массасын білдіреді, өйткені бұл масса қозғалыс күйіне тәуелді емес. Тыныштық массасы нөлге тең бөлшек жарық жылдамдығымен (фотон) қозғалады. Массалары бірдей екі бөлшек болмайды. Электрон - тыныштық массасы нөлге тең емес ең жеңіл бөлшек. Протон мен нейтрон электроннан 2000 есе ауыр. Ал белгілі элементар бөлшектердің ішіндегі ең ауырының (Z-бөлшектер) массасы электронның массасынан 200 000 есе артық.

Электр заряды біршама тар диапазонда өзгереді және әрқашан зарядтың негізгі бірлігінің – электрон зарядының (-1) еселігі болып табылады. Кейбір бөлшектердің (фотон, нейтрино) заряды мүлдем болмайды.

Бөлшектердің маңызды сипаттамасы оның спині болып табылады. Ол сондай-ақ әрқашан S-ке тең таңдалған кейбір іргелі бірліктердің еселігі болып табылады. Осылайша, протонның, нейтронның және электронның S спині бар, ал фотонның спині 1. Спині 0, 3/2, 2 болатын бөлшектер Кез келген айналу бұрышында спині 0 болатын бөлшек бірдей көрінеді. Спин 1 болатын бөлшектер толық 360° айналудан кейін бірдей пішінді алады. Спинінің 1/2 бөлігі 720° айналғаннан кейін бұрынғы түріне қайтады және т.б. Спин 2 болатын бөлшек жарты айналымнан кейін (180°) бастапқы қалпына келеді. Спині 2-ден асатын бөлшектер табылмады, мүмкін олар мүлде жоқ. Спиніне байланысты барлық бөлшектер екі топқа бөлінеді:

Бозондар – спиндері 0,1 және 2 болатын бөлшектер;

Фермиондар – жартылай бүтін спиндері бар бөлшектер (S, 3/2)

Бөлшектер өмір сүру ұзақтығымен де сипатталады. Осы негізде бөлшектер тұрақты және тұрақсыз болып бөлінеді. Тұрақты бөлшектерге электрон, протон, фотон және нейтрино жатады. Атом ядросында нейтрон тұрақты, бірақ бос нейтрон шамамен 15 минутта ыдырайды. Барлық басқа белгілі бөлшектер тұрақсыз; олардың өмір сүру ұзақтығы бірнеше микросекундтан 1 0 н сек (мұндағы n = - 2 3) аралығында болады.

Элементар бөлшектер физикасында жүйенің бастапқы және соңғы күйін сипаттайтын шамалардың белгілі комбинациялары арасындағы теңдікті орнататын сақталу заңдары маңызды рөл атқарады. Сақтау заңдарының арсеналы кванттық физикаклассикалық қарағанда көбірек. Ол әр түрлі паритеттердің (кеңістіктік, зарядтардың), зарядтардың (лептон, барион және т.б.), өзара әрекеттесудің сол немесе басқа түріне тән ішкі симметриялардың сақталу заңдарымен толықтырылды.

Жеке субатомдық бөлшектердің сипаттамаларын оқшаулау маңызды, бірақ тек Бірінші кезеңолардың әлемін білу. Келесі кезеңде әрбір жеке бөлшектің қандай рөл атқаратынын, оның материя құрылымындағы функциялары қандай екенін түсіну қажет.

Физиктер, ең алдымен, бөлшектің қасиеттері оның күшті әсерлесуге қатысу қабілетімен (немесе қабілетсіздігімен) анықталатынын анықтады. Күшті әсерлесуге қатысатын бөлшектер арнайы класс құрайды және адрондар деп аталады. Әлсіз әрекеттесуге қатысатын және күштіге қатыспайтын бөлшектер лептондар деп аталады. Сонымен қатар, бөлшектер - өзара әрекеттесулерді тасымалдаушылар бар.

Субатомдық бөлшектер әлемі терең және ұтымды тәртіпке ие. Бұл тәртіп іргелі физикалық өзара әрекеттесулерге негізделген.

Нейтрондар.

Нейтронды 1932 жылы ағылшын физигі Джеймс Чедвик ашты. Нейтронның массасы 1,675·10-27 кг, бұл электронның массасынан 1839 есе артық. Нейтронның электр заряды жоқ.

Химиктердің арасында қондырғыны пайдалану әдеттегідей атомдық массасы, немесе дальтон (d), шамамен протонның массасына тең. Протонның массасы мен нейтронның массасы шамамен атомдық массаның бірлігіне тең.

Элементтің ядролық ыдырау реакциясы кезінде жаңа ядролардан басқа g-кванттар, ыдырау b-бөлшектері, ыдырау g-кванттары, бөлінетін нейтрондар мен нейтринолар пайда болуы мүмкін. Тізбек тұрғысынан ядролық реакцияең маңыздысы нейтрондарды өндіру болып табылады. Бөліну реакциясы нәтижесінде пайда болатын нейтрондардың орташа саны uf деп белгіленеді. Бұл шама бөлінетін ядроның массалық санына және онымен әрекеттесетін нейтронның энергиясына байланысты. алынған нейтрондардың әртүрлі энергиялары бар (әдетте 0,5-тен 15 МэВ-қа дейін), бұл нейтрондардың бөліну спектрімен сипатталады. U235 үшін нейтрондардың бөлінуінің орташа энергиясы 1,93 МэВ.

Ядролық реакция процесінде тізбекті реакцияның сақталуына ықпал ететін ядролар да (кідіртілген нейтрон шығаратындар) да, оның жүруіне кері әсер ететін ядролар да (егер олардың сәулеленуді ұстау қимасы үлкен болса) пайда болуы мүмкін.

Бөліну реакциясын қарастыруды аяқтай отырып, кешіктірілген нейтрондар сияқты маңызды құбылысты айтпау мүмкін емес. Ауыр нуклидтердің ыдырауы кезінде тікелей түзілмейтін нейтрондар (жылдам нейтрондар), бірақ фрагменттердің ыдырауы нәтижесінде кешіктірілген нейтрондар деп аталады. Кешіктірілген нейтрондардың сипаттамалары фрагменттердің табиғатына байланысты. Әдетте, кешіктірілген нейтрондар келесі параметрлер бойынша 6 топқа бөлінеді: T – фрагменттердің орташа өмір сүру уақыты, bi – барлық бөлінетін нейтрондар арасындағы кешіктірілген нейтрондардың үлесі, bi/b – осы топтың кешіктірілген нейтрондарының салыстырмалы үлесі, Е. кешіктірілген нейтрондардың кинетикалық энергиясы болып табылады.

Келесі кестеде U235 бөлінуіндегі кешіктірілген нейтрондардың сипаттамалары көрсетілген

Nzap / (Nzap + Nmg) = b = 0,0065; Tzap » 13 сек.; Tmgn » 0,001 сек.

Протондар.

Протон – тұрақты элементар бөлшекабсолюттік мәні электрон зарядына тең оң элементар зарядпен (1,6 * 10 19 С); p немесе 1 H 1 символымен белгіленеді. Протон сутегінің ең жеңіл изотопы - протийдің ядросы болып табылады, сондықтан протонның массасы электронның массасы жоқ сутегі атомының массасына тең және 1,00759 аму немесе 1,672 * 10 -27 кг.

Протондар нейтрондармен бірге барлық атом ядроларының бөлігі болып табылады. Протон тұрақты элементар бөлшек ретінде жіктеледі.

Протондар зарядталған бөлшектермен, нейтрондармен, гамма кванттармен және т.б. бомбалау нәтижесінде атомдардың ядроларымен шығарылады. Мысалы, протонды алғаш рет Резерфорд α бөлшектерінің көмегімен азот ядросының ыдырауы кезінде ашты. Ғарыштық сәулелерге энергиясы 10 18 – 10 19 эВ дейінгі протондар жатады.

Альфа бөлшектері.

Белсенді элементтердің заттары шығаратын α-бөлшектері оң зарядты гелий иондары болып табылады, олардың жылдамдығы 20 000 км/сек жетеді. Осындай орасан жылдамдықтың арқасында α-бөлшектер ауада ұшып, газ молекулаларымен соқтығысып, олардан электрондарды сөндіреді. Электрондарын жоғалтқан молекулалар оң зарядталады, ал жойылған электрондар басқа молекулаларға бірден қосылып, оларды теріс зарядтайды. Осылайша, α-бөлшектердің жолында ауада оң және теріс зарядты газ иондары түзіледі. α-бөлшектердің ауаны иондау қабілетін ағылшын физигі Вильсон жеке бөлшектердің қозғалыс жолдарын көрінетін етіп көрсету және оларды суретке түсіру үшін пайдаланған.

Кейіннен бөлшектерді суретке түсіруге арналған аппарат бұлтты камера деп аталды. (Зарядталған бөлшектердің алғашқы трек детекторы. 1912 жылы К. Вильсон ойлап тапты. Вильсон камерасының әрекеті аса қаныққан будың (ұсақ сұйық тамшылардың пайда болуы) иондардың жолында (жолында) пайда болуына негізделген. зарядталған бөлшек. Кейінірек ол басқа трек детекторларымен ауыстырылды.)

Бөлшектердің қозғалыс жолдарын камераның көмегімен зерттей отырып, Резерфорд камерада олардың параллель (жолдар) болатынын, ал сәулені өткенде байқады. параллель сәулелергаз қабаты немесе жұқа металл пластина арқылы олар параллель шықпайды, бірақ біршама алшақтайды, яғни. бөлшектер бастапқы жолынан ауытқиды. Кейбір бөлшектер өте қатты ауытқиды, кейбіреулері жұқа пластинадан мүлдем өтпеді. [ 1, 7 ]

Осы бақылауларға сүйене отырып, Резерфорд атом құрылысының схемасын ұсынды: атомның ортасында оң ядро ​​бар, оның айналасында теріс электрондар әртүрлі орбитальдарда айналады. (Cурет 1)

Олардың айналуынан туындайтын центрге тартқыш күштер оларды орбиталарында ұстап, ұшып кетуіне жол бермейді. Атомның бұл моделі α-бөлшектердің ауытқу құбылысын оңай түсіндіреді. Ядро мен электрондардың өлшемдері ядродан ең алыстағы электрондардың орбиталары арқылы анықталатын бүкіл атомның өлшемдерімен салыстырғанда өте аз; сондықтан α-бөлшектердің көпшілігі атомдар арқылы айтарлықтай ауытқусыз ұшады. α-бөлшек ядроға өте жақын келген жағдайда ғана, электрлік серпіліс оның бастапқы жолынан күрт ауытқуына әкеледі. Осылайша, α-бөлшектердің шашырауын зерттеу атомның ядролық теориясының бастауын белгіледі.

Электрондар мен позитрондар.

Заттардың құрамындағы электр бөлшектері туралы идеяны гипотеза ретінде ағылшын ғалымы Джонстон Стоуни ұсынған. Стоуни заттардың ыдырауы мүмкін екенін білді электр тогының соғуы, - мысалы, суды осылайша сутегі мен оттегіге дейін ыдыратуға болады. Ол сондай-ақ Майкл Фарадейдің жұмысынан хабардар болды, ол оның сол немесе басқа қосылыстарынан белгілі бір элементтің белгілі бір мөлшерін алу үшін белгілі бір мөлшерде электр энергиясы қажет екенін анықтады. Осы құбылыстарды ой елегінен өткізе отырып, Стоуни 1874 ж. олар электр тогының бар екенін дискретті бірлік зарядтар түрінде көрсетеді және бұл бірлік зарядтар атомдармен байланысты деген қорытындыға келді. 1891 жылы Стоуни өзі шығарған электр бірлігі үшін электрон атауын ұсынды. Электронды 1897 жылы Кембридж университетінде Дж.Дж.Томсон (1856-1940) тәжірибе жүзінде ашты.

Электрон – теріс заряды -0,1602 10-18 С болатын бөлшек.

Электронның массасы 0,9108 10-30 кг, бұл сутегі атомының массасының 1/1873 бөлігін құрайды.

Электрон өте кішкентай. Электронның радиусы нақты анықталмаған, бірақ оның 1·10-15 м-ден әлдеқайда аз екені белгілі.

1925 жылы электронның өз осінің айналасында айналатыны және оның магниттік моменті бар екені анықталды.

Элемент Z-дан Z + 1-ге өткенде электрлік бейтарап атомдағы электрондар саны табиғи түрде өседі. Бұл заңдылық атом құрылымының кванттық теориясына бағынады.

Атомның максималды тұрақтылығы электр бөлшектерінің жүйесі ретінде оның жалпы энергиясының минимумына сәйкес келеді. Сондықтан ядроның электромагниттік өрісіндегі энергия деңгейлерін толтырған кезде электрондар ең алдымен олардың ең төменгісін (К – деңгей; n = 1) алады (құрады). Электрлік бейтарап қозбаған атомда бұл жағдайда электрон ең аз энергияға (және сәйкесінше ядромен ең жоғары байланысқа) ие болады. K-деңгейі толтырылған кезде (1s2 – гелий атомына тән күй), электрондар L-деңгейін (n = 2), содан кейін M-деңгейін (n=3) құра бастайды. Берілген n үшін электрондар алдымен s-, содан кейін p-, d- және т.б. ішкі деңгейлерді құруы керек.

Дегенмен, суретте көрсетілгендей. 3, элемент атомындағы энергия деңгейлерінің анық шеттері болмайды. Сонымен қатар, мұнда тіпті жеке ішкі деңгейлердің энергияларының өзара қабаттасуы байқалады. Мәселен, мысалы, 4s және 3d ішкі деңгейлеріндегі электрондардың энергетикалық күйі, сондай-ақ 5s және 4d бір-біріне өте жақын, ал 4s1 және 4s2 ішкі деңгейлері 3d-ден төмен энергия мәндеріне сәйкес келеді. Сондықтан M- және N-деңгейлерін құрайтын электрондар алдымен N (n=4) сыртқы электрон қабатына жататын 4s қабықшасына түседі және ол толтырылғаннан кейін ғана (яғни. 4s2 қабықшасы аяқталды) сыртқы M (n=3) алдындағы қабатқа жататын 3d қабықшаға орналастырылады. Дәл осылай 5s- және 4d-қабықшалардың электрондары үшін де байқалады. f-қабықшалардың электрондармен толтырылуы одан да ерекше: сыртқы n деңгейінде электрондар болған кезде (6 немесе 7-ге тең n үшін) олар n=2 деңгейін, яғни сыртқы алдыңғы қабатты құрайды, - олар 4f қабығын (n=6 үшін) немесе сәйкесінше 5f қабықшасын (n=7 үшін) толтырыңыз.

Қорытындылай келе, келесі мәлімдемелерді жасауға болады.

Ns, (n-1)d және (n-2)f деңгейлері энергия бойынша жақын және np деңгейінен төмен жатыр.

Атомдағы электрондар санының ұлғаюымен (Z мәні өскен сайын) d - электрондар құрылыста «артта қалады». электронды қабықатомды бір деңгейге дейін (олар сыртқы қабатқа дейінгі, яғни n-1 деңгейін құрайды) және f - электрондар екі деңгейді кешіктіреді: олар екінші сыртқы (яғни, сыртқы алдыңғы) қабат n - 2. Пайда болуы f - электрондар жиі (n-1)d1 және (n-1)d2¸10 - электрондар арасында сыналған сияқты.

Барлық осы жағдайларда n - екі электрон (ns2 - электрондар) бар сыртқы деңгейдің саны, ал n - бұл элементті қамтитын периодтық жүйеге сәйкес сол периодтың саны.

Атомдарында сыртқы қабатта электрондар болған кезде n (ns2 - электрондар), ішкі деңгейлерінің бірі (3d, 4d, 4f, 5d немесе 5f) алдыңғы сыртқы қабаттарда (n-1) немесе () орналасқан элементтер. n-2) аяқталды, өтпелі деп аталады.

n периодқа жататын элементтер атомдарының қабықшаларын электрондармен толтыру тізбегінің жалпы суреті келесідей:

1¸7 4¸7 6¸7 4¸7 2¸7

(a) жолындағы s-, p-, d- және f - белгілеулеріндегі көрсеткіш берілген қабықтағы электрондардың ықтимал санын көрсетеді. Мысалы, s қабықшасында бір немесе екі электрон болуы мүмкін, бірақ одан көп емес; f қабықшасында – 1-ден 14 электронға дейін және т.б.

d - электрондарды белгілеудегі коэффициенттің минималды мәні үшке тең екені белгілі. Демек, d-электрондар атомдық құрылымда төрттен ерте емес пайда болуы мүмкін. Осыған байланысты бұл электрондар атомдарда алтыншы периодтың элементтерінен ерте емес пайда болуы мүмкін (яғни, n-2=4; n=4+2=6). Бұл жағдай екінші жолда көрсетілген.

Позитрон – электронның антибөлшегі. Позитронның электроннан айырмашылығы оң элементар электр заряды бар және қысқа өмір сүретін бөлшек болып саналады. Позитрон e + немесе β + таңбаларымен белгіленеді.

Гамма сәулеленуі

Гамма-сәулелену – қысқа толқынды электромагниттік сәулелену. Электромагниттік толқындар масштабында ол жоғары жиіліктер аймағын алып жатқан қатты рентген сәулелерімен шектеседі. Гамма-сәулелену өте қысқа толқын ұзындығына ие (λ<10 -8 см) и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными свойствами, т.е. ведет себя подобно потоку частиц – гамма квантов, или фотонов, с энергией h ν (ν – сәуле шығару жиілігі, h – Планк тұрақтысы).

Гамма-сәулелену радиоактивті ядролардың, элементар бөлшектердің ыдырауы кезінде, бөлшек-антибөлшек жұптарының аннигиляциясы кезінде, сонымен қатар зат арқылы жылдам зарядталған бөлшектердің өтуі кезінде пайда болады.

Радиоактивті ядролардың ыдырауымен бірге жүретін гамма-сәулелену ядроның көбірек қозған энергетикалық күйден аз қозған немесе негізгі күйге ауысуы кезінде шығарылады. γ-кванттың энергиясы ауысу болатын күйлердің Δε энергия айырмасына тең.

толқыған күй

Ядроның негізгі күйі E1

Ядроның γ-квант шығаруы радиоактивті түрленулердің басқа түрлерінен айырмашылығы атомдық санның немесе массалық санның өзгеруіне әкелмейді. Гамма-сәулелену желісінің ені өте аз (~10 -2 эВ). Деңгейлер арасындағы қашықтық сызық енінен бірнеше есе көп болғандықтан, гамма-сәулелену спектрі сызық тәрізді, яғни. бірнеше дискретті сызықтардан тұрады. Гамма-сәулелену спектрлерін зерттеу ядролардың қозған күйлерінің энергиясын анықтауға мүмкіндік береді. Кейбір элементар бөлшектердің ыдырауы кезінде жоғары энергиясы бар гамма кванттар шығарылады. Осылайша, тыныштықтағы π 0 мезонның ыдырауы энергиясы ~70 МэВ болатын гамма-сәулеленуді тудырады. Элементар бөлшектердің ыдырауынан болатын гамма-сәулелену де сызықтық спектрді құрайды. Алайда ыдырауға ұшыраған элементар бөлшектер көбінесе жарық жылдамдығымен салыстырылатын жылдамдықпен қозғалады. Нәтижесінде сызықтың доплерлік кеңеюі орын алады және гамма-сәулелену спектрі кең энергия диапазонында жағылады. Жылдам зарядталған бөлшектердің зат арқылы өтуі кезінде пайда болатын гамма-сәулелену олардың заттың атом ядроларының кулондық өрісіне дейін тежелуінен туындайды. Бремстрахлунг гамма-сәулеленуі, сондай-ақ рентгендік сәулелену үздіксіз спектрмен сипатталады, оның жоғарғы шегі электрон сияқты зарядталған бөлшектің энергиясымен сәйкес келеді. Бөлшектердің үдеткіштерінде гамма-бремстрахлунг бірнеше ондаған ГеВ-ке дейінгі максималды энергиямен өндіріледі.

Жұлдызаралық кеңістікте гамма-сәулелену неғұрлым жұмсақ ұзын толқынды кванттардың, жарық сияқты электромагниттік сәулеленудің ғарыштық объектілердің магнит өрістерімен жеделдетілген электрондармен соқтығысуы нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Бұл жағдайда жылдам электрон өз энергиясын электромагниттік сәулеленуге береді және көрінетін жарық қаттырақ гамма-сәулеленуге айналады.

Ұқсас құбылыс жер үсті жағдайында, үдеткіштерде өндірілген жоғары энергиялы электрондар лазерлер шығаратын қарқынды жарық сәулелерінде көрінетін жарық фотондарымен соқтығысқанда орын алуы мүмкін. Электрон энергияны жеңіл фотонға береді, ол γ-квантқа айналады. Осылайша, тәжірибеде жарықтың жеке фотондарын жоғары энергиялы гамма-сәулелік кванттарға айналдыруға болады.

Гамма-сәулелену жоғары ену қабілетіне ие, яғни. айтарлықтай әлсіреусіз заттардың үлкен қалыңдығына өте алады. Гамма-сәулеленудің затпен әрекеттесуі кезінде болатын негізгі процестерге фотоэлектрлік жұтылу (фотоэффект), Комптондық шашырау (Комптон эффектісі) және электрон-позитрондық жұптардың түзілуі жатады. Фотоэффектте γ-квант атом электрондарының біреуімен жұтылады, ал γ-кванттың энергиясы (атомдағы электронның байланыс энергиясын алып тастағанда) ұшатын электронның кинетикалық энергиясына айналады. атомнан шығады. Фотоэффекттің ықтималдығы элемент атомдық нөмірінің бесінші дәрежесіне тура пропорционал және гамма-сәулелену энергиясының үшінші дәрежесіне кері пропорционал. Осылайша, фотоэффект ауыр элементтерде (Pb, U) γ-кванттардың (£100 кеВ) төмен энергиялары аймағында басым болады.

Комптон эффектісімен γ-квантты атомда әлсіз байланысқан электрондардың бірімен шашыратады. Фотоэффекттен айырмашылығы, γ-квант Комптон эффектісімен жойылмайды, тек энергияны (толқын ұзындығын) және таралу бағытын өзгертеді. Комптон эффектісінің нәтижесінде гамма-сәулелердің тар шоғы кеңейіп, сәулеленудің өзі жұмсақ (ұзын толқынды) болады. Комптонның шашырауының қарқындылығы заттың 1 см 3 электрондар санына пропорционал, сондықтан бұл процестің ықтималдығы заттың атомдық нөміріне пропорционал. Комптон эффектісі атомдық саны аз заттарда және атомдардағы электрондардың байланыс энергиясынан асатын гамма-сәулелену энергияларында байқалады. Осылайша, Pb жағдайында Комптонның шашырау ықтималдығы ~0,5 МэВ энергиядағы фотоэлектрлік жұтылу ықтималдығымен салыстырылады. Al жағдайында Комптон эффектісі әлдеқайда төмен энергияларда басым болады.

Егер γ-квант энергиясы 1,02 МэВ-тан асса, ядролардың электр өрісінде электрон-позитрондық жұптардың түзілу процесі мүмкін болады. Жұптың пайда болу ықтималдығы атомдық нөмірдің квадратына пропорционал және hν артқан сайын артады. Сондықтан hν ~ 10 МэВ кезінде кез келген заттағы негізгі процесс жұптардың түзілуі болып табылады.

50

0,1 0,5 1 2 5 10 50

γ-сәулелерінің энергиясы (Мев)

Электрон-позитрон жұбының аннигиляциясының кері процесі гамма-сәулеленудің көзі болып табылады.

Заттағы гамма-сәулеленудің әлсіреуін сипаттау үшін әдетте жұту коэффициенті қолданылады, ол абсорбердің X қалыңдығында түскен гамма-сәулелену сәулесінің интенсивтілігі I 0 әлсірегенін көрсетеді. eбір рет:

I=I 0 e - μ0 x

Мұндағы μ 0 – гамма-сәулеленудің сызықтық жұту коэффициенті. Кейде μ 0-нің абсорбердің тығыздығына қатынасына тең массалық жұту коэффициенті енгізіледі.

Гамма-сәулеленудің әлсіреуінің экспоненциалды заңы гамма-сәуленің тар бағыты үшін жарамды, кез келген процесс жұтылу да, шашырау да гамма-сәулеленуді бастапқы сәуледен алып тастайды. Бірақ жоғары энергияларда гамма-сәулеленудің зат арқылы өту процесі әлдеқайда күрделене түседі. Екінші реттік электрондар мен позитрондар жоғары энергияға ие, сондықтан, өз кезегінде, тежелу және аннигиляция процестері арқылы гамма-сәулеленуді жасай алады. Осылайша, материяда екінші реттік гамма-сәулеленудің, электрондар мен позитрондардың ауыспалы буындары пайда болады, яғни каскадты жаңбыр дамиды. Мұндай душтағы қайталама бөлшектердің саны алдымен қалыңдығымен артып, максимумға жетеді. Алайда, содан кейін сіңіру процестері бөлшектердің көбею процестерінен басым бола бастайды, ал душ басылады. Гамма-сәулеленудің душтарды дамыту қабілеті оның энергиясы мен сыни энергия деп аталатын арақатынасына байланысты, содан кейін берілген заттағы душ іс жүзінде даму мүмкіндігін жоғалтады.

Тәжірибелік физикада гамма-сәулеленудің энергиясын өзгерту үшін көбінесе екінші реттік электрондардың энергиясын өлшеуге негізделген әртүрлі типтегі гамма-спектрометрлер қолданылады. Гамма-сәулелену спектрометрлерінің негізгі түрлері: магниттік, сцинтилляциялық, жартылай өткізгіштік, кристалдық дифракциялық.

Ядролық гамма-сәулелену спектрлерін зерттеу ядролардың құрылымы туралы маңызды мәліметтер береді. Қатты денелердің қасиеттерін зерттеу үшін ядролық гамма-сәулеленудің қасиеттеріне сыртқы ортаның әсерімен байланысты әсерлерді бақылау қолданылады.

Гамма-сәулелену технологияда, мысалы, металл бөлшектерінің ақауларын анықтау үшін қолданылады - гамма-дефектоскопия. Радиациялық химияда гамма-сәулелену полимерлену процестері сияқты химиялық өзгерістерді бастау үшін қолданылады. Гамма-сәулелену тамақ өнеркәсібінде тағамды зарарсыздандыру үшін қолданылады. Гамма-сәулеленудің негізгі көздері табиғи және жасанды радиоактивті изотоптар, сондай-ақ электронды үдеткіштер болып табылады.

Гамма-сәулеленудің ағзаға әсері иондаушы сәулеленудің басқа түрлерінің әсеріне ұқсас. Гамма-сәулелену денеге радиациялық зақым келтіруі мүмкін, оның өліміне дейін. Гамма-сәулеленудің әсер ету сипаты γ-кванттардың энергиясына және әсер етудің кеңістіктік ерекшеліктеріне байланысты, мысалы, сыртқы немесе ішкі. Гамма-сәулеленудің салыстырмалы биологиялық тиімділігі 0,7-0,9. Өндірістік жағдайларда (төмен дозада созылмалы әсер ету) гамма-сәулеленудің салыстырмалы биологиялық тиімділігі 1-ге тең қабылданады. Гамма-сәулелену медицинада ісіктерді емдеу үшін, үй-жайларды, жабдықтарды және препараттарды зарарсыздандыру үшін қолданылады. Гамма-сәулелену кейіннен экономикалық пайдалы формаларды таңдай отырып, мутацияларды алу үшін де қолданылады. Микроорганизмдердің (мысалы, антибиотиктерді алу үшін) және өсімдіктердің жоғары өнімді сорттары осылайша өсіріледі.

Сәулелік терапияның заманауи мүмкіндіктері ең алдымен қашықтан гамма-терапияның құралдары мен әдістерінің арқасында кеңейді. Дистанциялық гамма-терапияның жетістігі гамма-сәулеленудің қуатты жасанды радиоактивті көздерін (кобальт-60, цезий-137), сондай-ақ жаңа гамма препараттарын пайдалану саласындағы ауқымды жұмыстардың нәтижесінде қол жеткізілді.

Қашықтықтан гамма-терапияның үлкен маңызы гамма-құрылғылардың салыстырмалы қолжетімділігімен және пайдаланудың қарапайымдылығымен де түсіндіріледі. Соңғысы, сондай-ақ рентген сәулелері статикалық және жылжымалы сәулеленуге арналған. Жылжымалы сәулелендірудің көмегімен олар сау тіндердің дисперсті сәулеленуімен ісікте үлкен дозаны құруға ұмтылады. Пенумбраны азайтуға, өрістің гомогенизациясын жақсартуға, ысырма сүзгілерін қолдануға және қосымша қорғаныс опцияларын іздеуге бағытталған гамма-сәулелік машиналарға дизайн жақсартулары жасалды.

Өсімдік шаруашылығында ядролық радиацияны қолдану ауылшаруашылық өсімдіктерінің зат алмасуын өзгертуге, олардың өнімін арттыруға, дамуын жылдамдатуға және сапасын жақсартуға жаңа, кең мүмкіндіктер ашты.

Радиобиологтардың алғашқы зерттеулерінің нәтижесінде иондаушы сәулелену тірі ағзалардың өсуіне, дамуына және зат алмасуына әсер ететін қуатты фактор екені анықталды. Өсімдіктерде, жануарларда немесе микроорганизмдерде гамма-сәулеленудің әсерінен үйлестірілген зат алмасу өзгереді, физиологиялық процестердің жүруі жылдамдайды немесе баяулайды (дозаға байланысты), өсу, даму, дақылдардың түзілуінің өзгеруі байқалады.

Гамма-сәулелену кезінде радиоактивті заттар тұқымға түспейтінін ерекше атап өткен жөн. Сәулеленген тұқымдар, сондай-ақ олардан өсірілген дақылдар радиоактивті емес. Сәулеленудің оңтайлы дозалары тек өсімдікте болатын қалыпты процестерді тездетеді, сондықтан егіс алдындағы сәулеленуге ұшыраған тұқымдардан алынған дақылды пайдалануға қарсы кез келген қорқыныш пен ескертулер мүлдем негізсіз.

Иондаушы сәулелер ауылшаруашылық өнімдерінің сақтау мерзімін ұзарту және әртүрлі жәндіктер зиянкестерін жою үшін қолданыла бастады. Мысалы, астықты элеваторға тиер алдында қуатты сәуле көзі бар бункерден өткізсе, онда зиянкестердің көбею мүмкіндігі жойылып, астықты ысырапсыз ұзақ сақтауға болады. Дәннің өзі қоректік өнім ретінде мұндай сәулелену дозаларында өзгермейді. Оны тәжірибелік жануарлардың төрт ұрпағы үшін азық ретінде пайдалану өсу, көбею қабілетінде ауытқуларды және нормадан басқа патологиялық ауытқуларды тудырмады.

Иондаушы сәулелену көздері.

Иондаушы сәулелену көзі деп құрамында радиоактивті материалы бар объект немесе иондаушы сәулеленуді шығаратын немесе шығаруға қабілетті (белгілі бір жағдайларда) техникалық құрылғы табылады.

Қазіргі заманғы ядролық қондырғылар әдетте күрделі сәулелену көздері болып табылады. Мысалы, жұмыс істеп тұрған ядролық реактордың сәулелену көздеріне ядродан басқа, салқындату жүйесі, құрылымдық материалдар, жабдықтар және т.б. жатады. Мұндай нақты күрделі көздердің сәулелену өрісі әдетте жекелеген реакторлардың сәулелену өрістерінің суперпозициясы ретінде ұсынылады. , неғұрлым қарапайым көздер.

Кез келген сәулелену көзі келесі белгілермен сипатталады:

1. Сәулелену түрі – ең көп тараған g-сәулелену көздеріне, нейтрондарға, a-, b + -, b - бөлшектерге басты назар аударылады.

2. Көздің геометриясы (пішіні мен өлшемдері) – геометриялық тұрғыдан көздер нүктелі және ұзартылған болуы мүмкін. Кеңейтілген көздер нүктелік көздердің суперпозициясын білдіреді және шектелген, жартылай шексіз немесе шексіз өлшемдері бар сызықтық, беттік немесе көлемді болуы мүмкін. Физикалық тұрғыдан нүктелік көзді максималды өлшемдері анықтау нүктесіне дейінгі қашықтықтан және бастапқы материалдағы орташа бос жолдан әлдеқайда аз болатын көз деп санауға болады (көздегі радиацияның әлсіреуін ескермеуге болады). Беттік көздердің қалыңдығы анықтау нүктесіне дейінгі қашықтықтан және бастапқы материалдағы орташа бос жолдан әлдеқайда аз болады. Көлемдік көзде эмитенттер кеңістіктің үш өлшемді аймағында таралады.

3. Қуат және оның көзі бойынша таралуы - сәулелену көздері көбінесе ұзартылған радиаторға біркелкі, экспоненциалды, сызықтық немесе косинус заңы бойынша бөлінеді.

4. Энергия құрамы – көздердің энергетикалық спектрі моноэнергетикалық (бір тұрақты энергияның бөлшектері шығарылады), дискретті (бірнеше энергияның моноэнергетикалық бөлшектері шығарылады) немесе үздіксіз (белгілі бір энергия диапазонында әртүрлі энергияның бөлшектері шығарылады) болуы мүмкін.

5. Сәулеленудің бұрыштық таралуы - көптеген практикалық есептерді шешу үшін сәулелену көздерінің бұрыштық таралуының әртүрлілігі арасында мыналарды ескеру жеткілікті: изотропты, косинусты, бір бағытты. Кейде сәулеленудің изотропты және косинустық бұрыштық таралу комбинациясы ретінде жазуға болатын бұрыштық таралулар бар.

Иондаушы сәулеленудің көздері радиоактивті элементтер және олардың изотоптары, ядролық реакторлар, зарядталған бөлшектердің үдеткіштері және басқа да рентген қондырғылары және жоғары вольтты тұрақты ток көздері рентген сәулелерінің көздері болып табылады.

Бұл жерде айта кететін жайт, олардың қалыпты жұмыс режимінде радиациялық қауіп шамалы. Бұл төтенше жағдай орын алған кезде пайда болады және аймақтың радиоактивті ластануы жағдайында ұзақ уақыт бойы көрінуі мүмкін.

Ғарыштық сәулелерден (0,3 меВ/жыл) пайда болған радиоактивті фон халық қабылдайтын барлық сыртқы әсердің (0,65 меВ/жыл) жартысынан сәл азын құрайды. Ғарыштық сәулелер еніп жатқан жердің бәрінде мұндай жер жоқ. Айта кету керек, солтүстік және оңтүстік полюстер экваторлық аймақтарға қарағанда көбірек радиация алады. Бұл Жерде магнит өрісі болғандықтан, оның күш сызықтары полюстерге кіріп-шығады.

Дегенмен, адамның орналасқан жері маңыздырақ рөл атқарады. Ол теңіз деңгейінен неғұрлым жоғары көтерілсе, соғұрлым экспозиция күшейе түседі, себебі ауа саңылауының қалыңдығы және оның тығыздығы көтерілген сайын азаяды, демек, қорғаныс қасиеттері төмендейді.

Теңіз деңгейінде тұратындар жылына шамамен 0,3 мВ сыртқы дозаны алады, 4000 метр биіктікте - қазірдің өзінде 1,7 меВ. 12 км биіктікте ғарыштық сәулелердің әсерінен сәулелену мөлшері жермен салыстырғанда шамамен 25 есе артады. Әуе кемелерінің экипаждары мен жолаушылары 2400 км қашықтыққа ұшу кезінде 10 мкЗв (0,01 меВ немесе 1 мрем) сәулелену дозасын алады, Мәскеуден Хабаровскіге ұшу кезінде бұл көрсеткіш қазірдің өзінде 40 - 50 мкЭв болады. Мұнда ұшудың ұзақтығы ғана емес, биіктігі де маңызды рөл атқарады.

Жылына шамамен 0,35 меВ сыртқы әсер беретін жер үсті радиациясы негізінен құрамында калий - 40, рубидий - 87, уран - 238, торий - 232 болатын минералдардың жыныстарынан келеді. Әрине, планетамыздағы жер үсті радиациясының деңгейі бірдей емес және көбінесе 0,3-тен 0,6 меВ/жылға дейін ауытқиды. Бұл көрсеткіштер бірнеше есе жоғары болатын жерлер бар.

Халықтың табиғи көздерден ішкі әсерінің үштен екісі радиоактивті заттардың тағаммен, сумен және ауамен ағзаға түсуінен болады. Орташа алғанда, адам өмірге қажетті радиоактивті емес калиймен бірге организмге сіңетін калий - 40 есебінен жылына шамамен 180 мкЭв алады. Қорғасын нуклидтері – 210, полоний – 210 балықтар мен ұлуларда шоғырланған. Сондықтан балықты және басқа теңіз өнімдерін көп тұтынатын адамдар ішкі сәулеленудің салыстырмалы түрде жоғары дозаларын алады.

Бұғы етін жейтін солтүстік аймақтардың тұрғындары да радиацияның жоғары әсеріне ұшырайды, өйткені бұғылар қыста жейтін қыналар полоний мен қорғасынның радиоактивті изотоптарын едәуір мөлшерде шоғырландырады.

Жақында ғалымдар барлық табиғи сәулелену көздерінің ішіндегі ең маңыздысы радиоактивті газ радон екенін анықтады - бұл көзге көрінбейтін, дәмсіз, иіссіз газ, ауадан 7,5 есе ауыр. Табиғатта радон екі негізгі түрде кездеседі: радон – 222 және радон – 220. Радонның негізгі бөлігі радонның өзінен емес, аналық ыдырау өнімдерінен келеді, сондықтан адам әсер ету дозасының едәуір бөлігін радоннан алады. ингаляциялық ауамен бірге ағзаға түсетін радионуклидтер .

Радон жер қыртысынан барлық жерде бөлінеді, сондықтан адам оның әсерінің ең көп бөлігін ғимараттардың төменгі қабаттарындағы жабық, желдетілмейтін бөлмеде, газ іргетас пен еденнен өтіп жатқанда алады. Үй ішінде оның концентрациясы әдетте көшеге қарағанда 8 есе жоғары, ал жоғарғы қабаттарда бірінші қабатқа қарағанда төмен. Ағаш, кірпіш, бетон газдың аз мөлшерін шығарады, бірақ гранит пен темір - әлдеқайда көп. Алюминий тотығы өте радиоактивті. Құрылыста қолданылатын кейбір өндірістік қалдықтар салыстырмалы түрде жоғары радиоактивтілікке ие, мысалы, қызыл саз кірпіштер (алюминий өндірісінің қалдықтары), домна шлактары (қара металлургияда), күл (көмірді жағу нәтижесінде пайда болады).

Соңғы онжылдықтарда адамдар ядролық физика мәселелерімен қарқынды айналысты. Ол жүздеген жасанды радионуклидтерді жасады, атомның мүмкіндіктерін әртүрлі салаларда - медицинада, электр және жылу энергиясын өндіруде, сағаттардың жарқырайтын циферблаттарын, көптеген аспаптар жасауда, пайдалы қазбаларды іздеуде және әскери салада пайдалануды үйренді. істер. Мұның бәрі, әрине, адамдардың қосымша әсер етуіне әкеледі. Көптеген жағдайларда дозалар аз, бірақ кейде жасанды көздер табиғиға қарағанда мыңдаған есе қарқынды.

Иондаушы сәулелену әсерінен радиоэлектрондық аппаратураның материалдары мен элементтерінің қасиеттерінің өзгеруі.

Иондаушы сәулеленудің әсер ету аймағында орналасқан радиоэлектрондық жабдық оның параметрлерін айтарлықтай өзгертіп, істен шығуы мүмкін. Бұл зақымданулар радиотехникалық (жартылай өткізгішті, оқшаулағыш, металл және т.б.) материалдардың физика-химиялық қасиеттерінің, құрылғылардың және электрондық жабдықтардың элементтерінің, электротехника бұйымдарының және радиоэлектрондық схема құрылғыларының параметрлерінің өзгеруі нәтижесінде пайда болады.

Өнімдердің иондаушы сәулеленудің әсері кезінде және одан кейін өз функцияларын орындау және сипаттамалары мен параметрлерін белгіленген стандарттар шегінде сақтау қабілеті радиацияға төзімділік деп аталады.

Сәулеленген жүйедегі радиациялық зақымдану дәрежесі сәулелену кезінде берілетін энергия мөлшеріне де, осы энергияның берілу жылдамдығына да байланысты. Жұтылған энергия мөлшері және оның берілу жылдамдығы, өз кезегінде, сәулеленудің түрі мен параметрлеріне және сәулеленетін объект жасалған заттардың ядролық-физикалық сипаттамаларына байланысты.

Иондаушы сәулелену әсерінен материалдарда пайда болатын ақаулар.

Электрондық және корпускулярлық сәулеленудің барлық түрлері зат арқылы өтетін атом ядроларымен немесе орбиталық электрондармен әрекеттесіп, сәулеленетін зат қасиеттерінің өзгеруіне әкеледі.

Әдетте бұл процестің бастапқы және қайталама кезеңдерін ажыратады. Бастапқы кезең немесе тікелей әсер электрондардың қозуынан, атомдардың торлы орындардан ығысуынан, атомдар мен молекулалардың қозуынан және ядролық түрленулерден тұрады. Екіншілік процестер алғашқы процестердің нәтижесінде өз «орындарынан» қағылған (ығыстырылған) атомдар, иондар және элементар бөлшектер арқылы құрылымды одан әрі қоздыру және бұзудан тұрады. Олар бағынатын заңдар процестің бастапқы кезеңдерін реттейтін заңдармен бірдей. Осылайша, бөлшектер немесе жоғары энергиялық кванттар ығысқан атомдардың, бос орындардың, иондалған атомдардың, электрондардың және т.б. пайда болуымен каскадты процесті тудыруы мүмкін.

Иондаушы сәулеленудің өзара әрекеттесу нәтижесінде пайда болатын заттардың қасиеттерінің өзгеруін қазіргі заманғы түсіндіру материалдағы әртүрлі ақаулардың пайда болу процесін қарастыруға негізделген.

Материалдардағы радиациялық өзгерістер келесі түрлерге бөлінеді:

Бос орындар (бос түйіндер)

Қоспа атомдары (қоспа атомдары)

Ауыстыру соқтығыстары

Жылулық (термиялық) шыңдар

Офсеттік шыңдар

Ионизация әсерлері

Иондаушы сәулеленуді тәжірибеде қолдану.

Иондаушы сәулеленудің қолданылу аясы өте кең:

Өнеркәсіпте бұл атом электр станцияларына, теңіз және тұзды суларды тұщытуға, трансуран элементтерін өндіруге арналған алып реакторлар; олар сондай-ақ қорытпалардағы қоспаларды, рудадағы металды, көмір сапасын және т.б. тез анықтау үшін активтендіру талдауында қолданылады; әртүрлі процестерді автоматтандыру үшін, мысалы: сұйықтық деңгейін, ортаның тығыздығы мен ылғалдылығын, қабат қалыңдығын өлшеу;

Көлікте бұл жер үсті және суасты кемелеріне арналған қуатты реакторлар;

Ауыл шаруашылығында бұл көкөністерді көгеруден, етті бүлінуден сақтау үшін жаппай сәулелендіруге арналған қондырғылар; генетикалық мутация арқылы жаңа сорттарды өсіру;

Геологияда бұл мұнай барлау үшін нейтронды каротаж, металл кендерін іздеу және сұрыптау үшін активтендіру талдауы, табиғи алмаздардағы қоспалардың массалық үлесін анықтау;

Медицинада бұл таңбаланған атомдар әдісімен өнеркәсіптік улануды зерттеу, белсендіру анализін қолдану арқылы ауруды диагностикалау, тегтелген атомдар әдісі және рентгенография, ісіктерді γ-сәулелері және β-бөлшектермен емдеу, стерилизациялау. фармацевтикалық препараттар, киім-кешек, γ-сәулеленуі бар медициналық аспаптар мен жабдықтар және т.б. d.

Иондаушы сәулеленуді қолдану тіпті бір қарағанда мүлдем күтпеген болып көрінетін адам қызметінің салаларында да орын алады. Мысалы, археологияда. Сонымен қатар, иондаушы сәулелену криминалистикада (фото қалпына келтіру және материалды өңдеу) қолданылады.

Қорытынды.

Біз иондаушы сәулеленудің әсерінен жұмыс істеуге арналған электрондық және электрлік жабдықты жобалау және пайдалану кезінде білу қажет бірқатар негізгі мәселелерді, тәсілдерін қарастырдық.

Курстық жұмыста электронды жабдыққа және оның элементтеріне әсер ететін иондаушы сәулелердің түрлері мен қасиеттері туралы қысқаша мәліметтер берілген.

Иондаушы сәулеленудің физикалық шамаларының өлшем бірліктері туралы мәліметтер келтірілген. Материалдар мен электронды құрылғылардың элементтерінің радиациялық зақымдану түрлері қарастырылады.

Иондаушы ғарыштық сәулелену туралы қолда бар ақпаратты талдаудан, қазіргі уақытта осы деректер негізінде ғарыш объектілерінің радиоэлектрондық жабдықтарына әсер етуі мүмкін сәулелену деңгейлерінің шамамен бағасын ғана жасауға болатынын көруге болады. .

Әдебиеттер тізімі.

1. Иванов В.И. Иондаушы сәулеленудің дозиметриясы, Атомиздат, 1964 ж.
2. Иондаушы сәулеленуді өлшеу саласындағы зерттеулер. М.Ф. өңдеген. Юдина, Ленинград, 1985 ж.
3. Николис Г., Пригожин И. Кешенді білу. М., 1990 ж.
4. Пригожин И., Стенгерс I. Хаостан шыққан тәртіп. М., 1986 ж
5. Пригожин И., Стенгерс И. Уақыт, хаос және квант. М., 1994 ж.
6. http://www.uic.ssu.samara.ru/~nauka/PHIZ/STAT/ATOM/atom.html
7. http://www.atomphysics.cjb.net/
8. http://www.aip.org/history/electron/
9. http://stch-chat.chat.ru/Index.html
10. http://rusnauka.narod.ru/info_ind.html
11. Кременчугская М., Васильева С., Химия - М: Слово, 1995. - 479б.
12. Коровин Н.В., Жалпы химия курсы – М: Жоғары мектеп, 1990 ж. - 446с.
13. Климов А.Н. Ядролық физика және ядролық реакторлар. Мәскеу: Атомиздат, 1971 ж.
14. Мякишев Г.Я. Элементар бөлшектер. М., Білім, 1977 ж.