Введение

  Радиоактивность, изотопы, протоны, нейтроны и др. — все это is почти забытых школьных программ стало вдруг очень актуальным: взрыв реактора на Чернобыльской АЭС обратил внимание Сотен миллионов людей на этот ненужный им, казалось бы, раздел физики. А потому не будет лишним, если мы восстановим в памяти некоторые из встречавшихся нам когда-то понятий.
Радиоактивность — самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений. Для радиоактивности характерно экспоненциальное уменьшение среднего числа активных ядер во времени (рис. I).
Период полураспада — Т1/2 — время, по прошествии которого число радиоактивных ядер уменьшается в два раза.
Ионизация — превращение атомов и молекул в ионы. Степень ионизации характеризуется отношением числа ионов к числу нейтральных частиц в единице объема. Ионизация происходит при поглощении электромагнитного излучения (фотоионизация), при нагревании (термическая ионизация), при столкновении с электронами и возбужденными частицами (ударная ионизация) и в других случаях.
а



Ионизирующие излучения — потоки частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению его атомов или молекул. Ионизирующие излучения попадают на Землю в виде космических лучей, возникают в результате радиоактивного распада атомных ядер, создаются искусственно... Это электроны, позитроны, протоны, нейтроны и другие элементарные частицы, а также атомные ядра и электромагнитное излучение гамма-, рентгеновского и оптического диапазонов. В случае нейтральных частиц (у-кванты, нейтроны) ионизацию вызывают вторичные заряженные частицы, образующиеся при взаимодействии нейтральных частиц с веществом (электроны и позитроны — в случае у-квантов, протоны или ядра отдачи — в случае нейтронов).
Нуклид — термин для обозначения любых атомов, отличающихся составом ядра. Характеризуется атомным номером Z и атомной массой А. Так, например, запись 5” Cs означает, что мы имеем дело с изотопом цезия, имеющим атомную массу А = 137 и атомный номер Z = 55. Хотя атомный номер можно было бы и не указывать, поскольку Z = 55 и означает, что мы имеем дело с цезием. Так обычно и пишут: 137Cs.
Радионуклид — нуклид, обладающий радиоактивностью.
Изотопы — разновидности одного и того же химического элемента, отличающиеся атомной массой. Ядра атомов изотопов различаются числом нейтронов, но содержат одинаковое число протонов и занимают одно и то же место в периодической системе элементов. Различают устойчивые (стабильные) изотопы и радиоактивные изотопы — радиоизотопы — источники ионизирующего излучения. Тот же цезий, например, имеет 29 радиоизотопов: от '17Cs до '46Cs (и еще четыре метастабильных: 123mCs, l34mCs, 135mCs и 138mCs).
Корпускулярное излучение — ионизирующее излучение, состоящее из частиц, имеющих массу покоя, отличную от нуля, — а-, р-частицы, нейтроны и др.
а-излучение — корпускулярное излучение, состоящее из а-час- тиц — ядер гелия (4He), испускаемых при распаде ядер или в ядер- ных реакциях. При вылете а-частицы из ядра атомный номер нуклида уменьшается на две единицы (Z' = Z — 2), а его атомная масса на четыре (A' = А—4). Так, ядро радона ^2Rn, выбросив а-частицу, превращается в ядро, имеющее массу А = 218 и номер Z = 84. То есть становится ядром gJ8Po — одного из изотопов полония.
IO

M-
р-излучение — корпускулярное излучение, состоящее из элект- $(онов или позитронов (P'- или р+-частиц), возникающее при р-рас- паде ядер или нестабильных частиц.
При P -распаде из ядра вылетают электрон и антинейтрино, атомный номер нуклида увеличивается на единицу (Z' = Z + I), а атомная масса не изменяется (нейтрон внутри ядра превращается в протон). Так, ядро стронция-90 ^Sr, выбросив электрон, превращается в ядро иттрия-90 — з® Y.
При -распаде из ядра вылетают позитрон и нейтрино, атомный номер нуклида уменьшается на единицу (Z' = Z-1), а атомная масса не изменяется (протон внутри ядра превращается в нейтрон).
у-излучение — электромагнитное (фотонное) излучение, возникающее при ядерных превращениях или аннигиляции частиц.
Электронный захват — захват ядром атома своего орбитального электрона (обычно с К-оболочки) с испусканием нейтрино, при котором атомный номер нуклида уменьшается на единицу (Z' = Z — I), а атомная масса не изменяется (протон внутри ядра превращается в нейтрон).

Изомерный переход — переход ядра из возбужденного (метаста- бильного) состояния в невозбужденное, при котором не изменяется ни Z, ни А. Изомерный переход сопровождается обычно излучением у-кванта. Ядра с одинаковыми Z и А, но находящимися в разных энергетических состояниях называют ядерными изомерами. Например, 135Csh l35mCs.
Естественный радиационный фон — ионизирующее излучение, создаваемое космическим излучением и излучением радионуклидов, входящих в земные породы.
Доза излучения — количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной I г вещества. Используется в качестве меры радиационной опасности.
В этой области есть, конечно, и свои единицы измерения.
Беккерель (Бк) — единица активности радионуклида. Один беккерель соответствует одному распаду в секунду.
Кюри (Ku) — тоже единица радиоактивности, но очень крупная: I Ku = 3,7 • IO10 Бк.
То, что эта единица очень велика, а ее физический смысл туманен и мало что говорит неспециалисту (I Ku — радиоактивность I г радия), делает ее очень удобной в «работе с населением». Радиоактивность, выраженная в кюри, например 0,001 Ku, должна оставшъ в подсознании обывателя ощущение того, что речь пдег о чем-то очень матом, незначительном. Ведь об эквиваленте .этой «малости» — 37 млн распадов в секунду с вылетом как минимум iaKoro же числа ноничируюшнх частиц — этого уже не скажешь...
Рентген (P) — единица, характеризующая меру иошпапии вещества, поглощенную им лозу. Дозе R I P соответствует образование 2,083 • IO4 пар ионои в I см3 воздуха. I P = 2,57976 -IO4 Кл/кт.
БЭР — биологический эквивалент рентгена (тот же ионизационный эффект, но в биологических тканях).
Мегаэлектронвольт (МэВ) — единица, в которой обычно измеряют энергию ионизирующих частиц. I МэВ — энергия, которую приобретает электрон (вообще частица с элементарным электрическим зарядом), ускоренный напряжением в 10’ В. I МэВ s 1,6-10 ’[VI] Дж (Дж — джоуль).
Двух единиц — беккерелей, характеризующих «яркость» источника ионизирующей радиации, и рентгена, оценивающего «освещенность» облучаемого им объекта, — для начата чам было бы вполне достаточно. Ho существует множество других единиц, обилие которых не столько разъясняет неспециалисту суть дела, сколько мешает этому1. Познакомимся с этими единицами лишь для того, чтобы, пересчитав их, пусть и нестрого, в беккерели и бэры — рентгены, больше с ними уже не встречаться.
Грей (Гр) — единица поглощенной дозы. Представляет собой количество энергии ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы какого-либо физического тела. I Гр = I Дж/кг. Рад — одна сотая грея: I рад — 0,01 Гр.
Зиверт (Зв) — единица эквивалентной дозы. Представляет собой единицу поглощенной дозы, умноженную на к — коэффициент, учитывающий неодинаковую радиационную опасность для организма разных видов ионизирующего излучения. I Зв = I Дж/кг.
I бэр = 0,01 Зв — 0,01 Гр х к. Для рентгеновского и у-излучения принято к = I, для u-излучения с энергией Ea lt; 10 МэВ — к = 20 (возможно, будет принято к = 50), для нейтронов с энергией E11 = 0,1...10 МэВ - к = 10.

Будем иметь в виду и то, что С — радиоактивность радионуклида (Bk), его масса «7 (г), атомная масса А и период полураспада T1/: (с) связаны следующим соотношением:
С ~ 4J7 ¦ I О1’ т/(А ¦ Twi).
Бытовой дозиметр, измеряющий уровень !тонизирующей радиации, градуируют в мкР/ч или в мкЗв/ч (I мкР/ч = 0,01 мкЗв/ч). На уровне моря его показания должны быть близки к !5 мкР/ч. Это естественный радиационный фон — уровень ионизирующей радиации естественного происхождения, облучающей «равнинное» человечество.
Существуют и радиационные единицы, которыми пользуются люди в верхних эшелонах аласти, не опускающиеся до таких мелочей, как чья-то частная жизнь. Эти интегральные оценки загрязнений и облучений (Ки/км2, бэр/жизнь и т. п.). .даже если они и соответствуют действительности (нет ошибок и фальсификаций), маскируют первопричины и потому не представляют ,для нас большого интереса.


<< | >>
Источник: Виноградов Ю. А.. Ионизирующая радиация: обнаружение, контроль, защита. 2002

Еще по теме Введение:

  1. 3. Последствия введения наблюдения
  2. Введение
  3. 4. Последствия введения наблюдения.
  4. 4. Последствия введения внешнего управления
  5. ВВЕДЕНИЕ
  6. ВВЕДЕНИЕ
  7. ВВЕДЕНИЕ
  8. Введение
  9. Введение
  10. ВВЕДЕНИЕ
  11. 2. Порядок введения наблюдения и срок его проведения.
  12. 3. Порядок введения финансового оздоровления и его последствия.
  13. ВВЕДЕНИЕ В ФОНИКУ
  14. 3. Порядок введения финансового оздоровления