Radioaktivnost - što je ta pojava? Vrste radioaktivnosti

Zračenje je postojalo mnogo prije pojave čovjeka i pratilo je čovjeka od rođenja do smrti. Nitko od naših osjetila ne može prepoznati kratkovalnu radijaciju. Da bi ga identificirali, osoba je morala izmisliti posebne uređaje, bez kojih bi bilo nemoguće prosuditi razinu zračenja ili opasnost koju ona nosi.

Povijest proučavanja radioaktivnosti

Sav život na našoj planeti nastao je, razvio se i postoji u uvjetima koji su ponekad daleko od povoljnih. Promjene temperature, padaline, kretanje zraka, promjene atmosferskog tlaka, izmjene dana i noći i drugi čimbenici utječu na žive organizme. Među njima posebno mjesto zauzima ionizirajuće zračenje koje generira prirodno radioaktivni elementi kao što su uran, radij, radon, torij i dr. Prirodna radioaktivnost su čestice koje lete kroz atmosferu od Sunca i zvijezda Galaksije. To su dva izvora ionizirajućeg zračenja svih živih i neživih.

X-zraka, ili γ-zračenje, je elektromagnetski val visoke frekvencije i izuzetno visoke energije. Sve vrste ionizirajućeg zračenja uzrokuju ionizaciju i promjenu ozračenih objekata. Vjeruje se da se sav život na Zemlji prilagodio djelovanju ionizirajućeg zračenja i ne reagira na njih. Postoji čak i hipoteza da je prirodna radioaktivnost motor evolucije, zbog čega je nastao tako velik broj vrsta, širok raspon oblika i načina života organizama, jer mutacije nisu ništa drugo do pojava novih osobina organizma koje mogu dovesti do sasvim novog tipa. ,

Tijekom XVIII-XIX stoljeća, a pogotovo sada, prirodna pozadina zračenja na Zemlji se povećavala i nastavlja se povećavati. Razlog za to je napredovanje industrijalizacije svih razvijenih zemalja, što je rezultiralo povećanjem proizvodnje ruda metala, ugljena, nafte, građevinskih materijala, gnojiva i drugih minerala, raznih minerala koji sadrže prirodne radioaktivne elemente koji se u velikoj količini isporučuju na njegovu površinu. Prilikom sagorijevanja mineralnih izvora energije, posebno ugljena, treseta, naftni škriljac, u atmosferu ulazi mnogo različitih tvari, uključujući radioaktivne. Sredinom 20. stoljeća otkrivena je umjetna radioaktivnost. To je dovelo do stvaranja atomske bombe u SAD-u, a zatim iu drugim zemljama, kao i razvoju nuklearne energije. za vrijeme atomske eksplozije Njihov rad (osobito u slučaju nesreća), u okolišu, pored stalne prirodne pozadine, akumulira se i umjetna radioaktivnost. To dovodi do pojave žarišta i velikih područja s visokom razinom radioaktivnosti.

Što je radioaktivnost, tko je otkrio ovaj fenomen?

Radioaktivnost je 1896. godine otkrio fizičar A. A. Becquerel iz Francuske. Utvrdio je da je glavni izvor izloženosti zračenju gama zračenje zbog njegove visoke penetrirajuće snage. Radioaktivnost je zračenje kojem je osoba stalno izložena kao rezultat izloženosti prirodnim izvorima zračenja (kozmičkim i sunčevim zrakama, zemaljskom zračenju). To se naziva prirodna pozadina zračenja. Ona je oduvijek postojala: od trenutka formiranja našeg planeta do danas. Osoba, kao i svaki drugi organizam, stalno je pod utjecajem prirodnog pozadinskog zračenja. Prema Znanstvenom odboru UN-a za učinke atomskog zračenja (NCDAR), izloženost zračenju ljudi uzrokovana prirodnim izvorima radioaktivnosti čini oko 83% ukupnog zračenja koje ljudi primaju. Preostalih 17% uzrokovani su ljudskim izvorima radioaktivnosti. Otkriće i praktična primjena nuklearne energije izazvala je mnoge probleme. Svake godine širi se krug kontakata između čovječanstva i svih živih bića s ionizirajućim zračenjem. Već danas zbog onečišćenje tla i atmosfera radioaktivnih proizvoda nuklearne energije i eksperimentalnih nuklearnih eksplozija, veliko širenje zračenja i medicinske dijagnostike, korištenje novih građevinskih materijala, radijacijski tlak je više nego udvostručen.

Vrste radioaktivnosti

Umjetna i prirodna radioaktivnost djeluje na osobu koja prima maksimalne doze. To je proces koji aktivira proučavanje bioloških učinaka zračenja od strane šireg kruga ljudi. Svaka bi osoba trebala znati kakav je odnos između brzine izloženosti dozi izloženosti (DER) i ekvivalentne doze zračenja, koja je ključna za procjenu štete koju ljudi uzrokuju zračenjem.

β-čestice imaju energiju od oko 0,01 do 2,3 MeV, kreću se s brzinu svjetlosti. Na putu kreiraju u prosjeku 50 pari iona po cm staze i ne troše energiju tako brzo kao α-čestice. Za odgađanje β-zračenja potreban je metal debljine najmanje 3 mm.

Prirodna radioaktivnost tvari je kada se α-čestice ispuštaju iz jezgre i imaju energiju od 4 do 9 MeV. Izbačeni iz jezgara s visokom početnom brzinom (do 20.000 km / s), α-čestice troše energiju na ioniziranje atoma materije koji su na njihovom putu (u prosjeku 50.000 pari iona na 1 cm puta) i zaustavljaju.

γ-zračenje pripada elektromagnetskom zračenju s valnom duljinom manjom od 0,01 nm, energija γ-kvanta varira od oko 0,02 do 2,6 MeV. Fotoni γ-zračenja apsorbiraju se u jednom ili u nekoliko činova interakcije s atomima materije. Sekundarni elektroni ioniziraju atome okoline. Djelomično gama zračenje kasni samo debelim olovom (debljine preko 200 mm) ili betonskom pločom.

Fenomen radioaktivnosti je zračenje, praćeno oslobađanjem različitih količina energije i različitom penetracijskom snagom, tako da imaju različite učinke na organizme i ekosustave u cjelini. U dozimetriji se koriste količine koje kvantitativno karakteriziraju radioaktivno svojstvo tvari i učinke uzrokovane zračenjem: aktivnost, doza izloženosti, apsorbirana doza, ekvivalentna doza zračenja. Otkriće radioaktivnosti i mogućnost umjetne transformacije jezgre pridonijeli su razvoju metoda i tehnika za mjerenje radioaktivnosti elemenata.

Radijacijska bolest

Radioaktivnost je zračenje koje uzrokuje bolest zračenja. Postoje kronični i akutni oblici ove bolesti. Kronična bolest zračenja počinje kao posljedica dugotrajne izloženosti tijela malim (od 1 mSv do 5 mSv dnevno) doza zračenja nakon akumulacije ukupne doze od 0,7 ... 1,0 Sb. Akutna radijacijska bolest uzrokovana je jednom intenzivnom izloženošću od doze od 1-2 Sv do više od 6 Sb. Izračuni ekvivalentne doze zračenja pokazuju da su doze koje osoba prima u normalnim uvjetima u gradu, na sreću, znatno niže od onih koje uzrokuju bolest zračenja.

Brzina ekvivalentne doze uzrokovana prirodnim zračenjem iznosi od 0,44 do 1,75 mSv godišnje. Tijekom medicinske dijagnostike (rendgenski pregledi, radioterapija i sl.) Osoba prima oko 1,4 mSv godišnje. Dodamo da u građevinskim materijalima (opeka, beton) u malim dozama postoje i radioaktivni elementi. Stoga se tijekom godine doza zračenja povećava za dodatnih 1,5 mSv.

Za stvarnu procjenu štetnosti zračenja koristi se karakteristika kao što je rizik. Rizik se obično shvaća kao vjerojatnost ozljeđivanja zdravlja ili života osobe tijekom određenog vremenskog razdoblja (obično unutar jedne kalendarske godine), izračunavajući je koristeći formulu za relativnu učestalost opasnog slučajnog događaja u zbiru svih mogućih događaja. Glavna manifestacija štete uzrokovane radioaktivnim zračenjem je bolest osobe s rakom.

Skupine radiotoksičnosti

Radiotoksičnost je svojstvo radioaktivnih izotopa da uzrokuju patološke promjene kada uđu u tijelo. Radiotoksičnost izotopa ovisi o nizu njihovih karakteristika i čimbenika, od kojih su glavni sljedeći:

1) vrijeme ulaska radioaktivnih tvari u tijelo;
2) vrste radioaktivnosti;
3) shema radioaktivnog raspada u tijelu;
4) prosječnu energiju jednog čina raspadanja;
5) distribucija radioaktivnih tvari u sustavima i organima;
6) put ulaska radioaktivnih tvari u tijelo;
7) vrijeme provedeno u tijelu radionuklida;

Svi radionuklidi kao potencijalni izvori unutarnje izloženosti podijeljeni su u četiri skupine radiotoksičnosti:

• skupina A - s posebno visokom radiotoksičnošću, min aktivnost 1 kBq;
• skupina B - s visokom radiotoksičnošću, min aktivnost ne veća od 10 kBq;
• Skupina B - srednje toksičnosti, min aktivnost ne veća od 100 kBq;
• skupina G - niske radiotoksičnosti, min aktivnost ne veća od 1000 kBq.

Načela regulacije radioaktivnog izlaganja

Kao rezultat pokusa na životinjama i proučavanja učinaka izlaganja ljudi nuklearnim eksplozijama, nesreća u poduzećima nuklearnog ciklusa, radioterapije malignih tumora, kao i studija drugih vrsta radioaktivnosti, utvrđen je odgovor organizma na akutno i kronično zračenje.

Nestohastički ili deterministički učinci ovise o dozi i manifestiraju se u ozračenom organizmu u relativno kratkom vremenu. Povećanjem doze zračenja povećava se stupanj oštećenja organa i tkiva - uočava se učinak diplomiranja.

Stohastički ili vjerojatni (slučajni) učinci pripisuju se daljinskim posljedicama izloženosti organizmu. Na temelju pojavljivanja stohastičkih učinaka uzrokuju mutacije zračenja i drugi poremećaji u staničnim strukturama. Pojavljuju se i u somatskim (od latinskog somatosa - tijela) iu zametnim stanicama i dovode do stvaranja malignih tumora u ozračenom organizmu, a kod potomaka - razvojnih anomalija i drugih poremećaja koji se nasljeđuju (genetski učinci). Smatra se da prag mutagenog djelovanja zračenja ne postoji, te stoga ne postoje potpuno sigurne doze. Uz dodatni učinak ionizirajućeg zračenja kao jednog od mnogih čimbenika mutageneze u dozi od 1 cSv (1 rem), rizik od malignih tumora povećava se za 5%, a manifestacija genetskih defekata - za 0,4%.

Rizik smrti od dodatnog izlaganja ionizirajućem zračenju u takvim malim dozama znatno je manji od rizika smrti u najsigurnijoj proizvodnji. Ali to je zato što je doza opterećenja ljudskog tijela strogo regulirana. Ovu funkciju obavljaju standardi za radijacijsku sigurnost.

Cilj NRBU-97 je spriječiti pojavu determinističkih (somatskih) učinaka i ograničiti pojavu stohastičkih učinaka na prihvaćenoj razini. Propisi o higijeni zračenja koje je uspostavio NRBU-97 temelje se na sljedeća tri načela zaštite:

• načelo opravdanja;
• načelo ne-prekoračenja;
• načelo optimizacije.

Prirodna radioaktivnost: razine, doze, rizici

Sustav zaštite od zračenja građana, izgrađen na rezultatima biomedicinskih istraživanja, ukratko je formuliran na sljedeći način: stupanj mogućeg negativnog utjecaja zračenja na ljudsko zdravlje određuje se samo dozom, bez obzira na to je li izvor ionizirajućeg zračenja formiran, prirodan ili umjetan. Tehnološki poboljšani izvori prirodnog podrijetla su kontrolirane komponente ukupne doze, a njihov se doprinos može smanjiti poduzimanjem odgovarajućih mjera. Na primjer, za radon u zraku u zatvorenom prostoru i glavne doze koje čine izvore, navode se dvije situacije izloženosti: izloženost u zgradama koje su već u pogonu i nove kuće koje se tek puštaju u uporabu.

Standardi zahtijevaju da ekvivalentna ravnotežna aktivnost radona u zraku (EERO) za kuće koje rade ne prelazi 100 Bq / m3, što odgovara vrijednosti od 250 Bq / m3 u razdoblju volumetrijske aktivnosti, koja se koristi u većini europskih zemalja. Za usporedbu, u novim IAEA-inim osnovnim sigurnosnim standardima (BSS), referentna razina za radon iznosi 300 Bq / m3.

Za nove domove, ustanove za skrb o djeci i bolnice ova vrijednost iznosi 50 Bq / m3 (ili 125 Bq / m3 plina radona). Mjerenje radioaktivnosti radona, prema NRBU-97, kao i prema regulatornim dokumentima drugih zemalja svijeta, provodi se samo integralnim metodama. Ovaj zahtjev je vrlo važan jer se razina radona u zraku jednog stana ili kuće može promijeniti 100 puta tijekom dana.

Radon - 222

Tijekom istraživanja koje je provedeno u Rusiji posljednjih godina, analizirana je struktura i veličina postojećih doza zračenja te je utvrđeno da je glavna opasna tvar za stanovništvo u prostorijama radioaktivnost - to je radon. Sadržaj ove tvari u zraku može se lako smanjiti ako povećate ventilaciju prostorije ili ograničite protok plina brtvljenjem prostora u podrumu. Prema odjelu za higijenu zračenja, oko 23% stambenog fonda ne ispunjava zahtjeve trenutnog regulatornog okvira za sadržaj radona u zatvorenom zraku. Ako se stambeni fond dovede na postojeće standarde, gubici se mogu prepoloviti.

Razmotrimo zašto je radon toliko štetan? Radioaktivnost je raspad prirodnih radionuklida iz serije uranija, u kojima se radon-222 pretvara u plin. Istodobno, on stvara kratkotrajne proizvode kćeri (DPR): polonij, bizmut, olovo, koje, spajajući čestice prašine ili vlage, tvore radioaktivni aerosol. Jednom u plućima, ova smjesa nakon kratkog poluživota DPR radona-222 dovodi do relativno visokih doza zračenja, što može uzrokovati dodatni rizik od raka pluća.

Prema istraživanju stambenog fonda pojedinih regija (28.000 kuća) od strane stručnjaka Instituta za higijenu i medicinsku ekologiju, prosječna ponderirana prosječna pojedinačna područja za pojedina područja radona je 2,4 mSv / godišnje, za ruralno stanovništvo ova se vrijednost gotovo udvostručuje i iznosi 4,1%. mSv / godina Za pojedine regije doze radona variraju u prilično širokim granicama - od 1,2 mSv / god do 4,3 mSv / godišnje, a pojedinačne doze stanovništva mogu prelaziti granice doza za profesionalce kategorije A (20 mSv / godina).

Ako procjenimo smrtnost od raka pluća uzrokovanu zračenjem radona-222 u skladu s međunarodno prihvaćenim metodama, to je oko 6000 slučajeva godišnje. Također treba imati na umu da je posljednjih godina stečeno znanje o učinku radona. Tako je, prema nekim epidemiološkim istraživanjima, utvrđeno da radon može uzrokovati leukemiju u djece. Prema riječima AS Evrarda, veza između radona i leukemije u djece ima porast od 20% na svakih 100 Bq / m3. Prema Raaschou-Nielsenu, ovo povećanje je više od 34% na svakih 100 Bq / m3.

Radioaktivnost i troska

U svim zemljama problem recikliranja i zbrinjavanja metalnog otpada s radioaktivnošću je vrlo akutan. To je ujedno i izvor zračenja - ne samo od nesreća, kao što je nuklearna elektrana u Černobilu, već i iz pogona nuklearnih elektrana, gdje se stalno planira zamjena jedinica. Kako postupati sa starim metalnim sklopovima i strukturama koje imaju visoku radioaktivnost? Stručnjaci Instituta za električno zavarivanje razvili su plazma-luk metodom taljenja u vodeno hlađenom loncu, koji omogućuje uklanjanje metala ili legure u troske koje imaju radioaktivnost. To je fizika najsigurnijeg čišćenja. Možete koristiti različite kompozicije troske s visokim kapacitetom asimilacije. Ova metoda može čak ukloniti one radioaktivne elemente koji su u pukotinama i udubljenjima površine. Za rezanje metalnog otpada predviđeno je korištenje plazma rezanja i eksplozije pod vodom, elektro-hidrauličko rezanje i brtvljenje čvorova i struktura koje se režu. Te tehnologije visokih performansi eliminiraju stvaranje prašine prilikom rada, stoga sprječavaju zagađenje okoliša. Trošak obrade radioaktivnog otpada u domaćem projektu niži je od troška stranih investitora.

Osnovni principi zaštite od zatvorenih izvora ionizirajućeg zračenja

Zatvoreni izvori ionizirajućeg zračenja uzrokuju samo vanjsko zračenje tijela. Načela zaštite mogu se izvesti iz takvih osnovnih obrazaca raspodjele zračenja i prirode njihove interakcije s tvari:

• doza vanjske izloženosti je proporcionalna vremenu i intenzitetu izloženosti zračenju;
• intenzitet zračenja iz izvora je izravno proporcionalan broju čestica ili kvanta ili čestica;
• prolazeći kroz tvar, zračenje ga apsorbira, a njihov raspon ovisi o gustoći te tvari.

Osnovna načela zaštite od vanjske izloženosti temelje se na:

a) zaštita vremenom;
b) količinsku zaštitu;
c) zaštitu zaslona (izvori materijala za zaštitu);
d) zaštita na daljinu (povećanje udaljenosti do najveće moguće vrijednosti).

Kompleks zaštitnih mjera treba uzeti u obzir vrstu zračenja radioaktivnih tvari (α-, β-čestice, γ-kvanti). Zaštita od vanjskog zračenja α-česticama nije potrebna, jer je njihova kilometraža u zraku 2,4-11 cm, au vodi i tkivima živog organizma samo 100 mikrona. Kombinezon potpuno štiti od njih.

Kada se izvana ozračuje, β-čestice utječu na kožu i rožnicu očiju te u velikim dozama uzrokuju suhoću i opekline kože, lomljive nokte, katarakte. Gumene rukavice, naočale i zasloni koriste se za zaštitu od β-čestica. U slučaju posebno snažnih tokova β-čestica, potrebno je koristiti dodatne zaslone za zaštitu od zračenja rendgenskih zraka: pregače i rukavice od olovne gume, olovno staklo, sita, kutije i slično.

Zaštita od vanjskog γ-zračenja može se postići smanjenjem vremena izravnog rada s izvorima, uporabom zaštitnih štitova, apsorpcijom zračenja, povećanjem udaljenosti od izvora.

Navedene metode zaštite mogu se primijeniti zasebno ili u različitim kombinacijama, ali tako da doze vanjskog fotonskog zračenja osoba kategorije A ne prelaze 7 mR dnevno i 0,04 R tjedno. Zaštita smanjenjem vremena izravnog rada s izvorima fotonskog zračenja postiže se brzinom manipulacije lijekom, smanjujući trajanje radnog dana i radnog tjedna.