Радиоактивное излучение

Радиоактивность —  это способность некоторых природных  элементов (радия, урана, тория и  др.), а также искусственных радиоактивных  изотопов самопроизвольно распадаться, испуская при этом невидимые и  неощущаемые человеком излучения. Такие элементы называются радиоактивными. Самопроизвольное превращение (распад) приводит к изменению их атомного номера или массового числа. В  первом случае происходит превращение  одного химического элемента в другой, а во втором — превращение изотопов данного химического элемента.

Если посмотреть на таблицу Менделеева, то можно  отметить, что у большинства химических элементов есть радиоактивные и  нерадиоактивные (стабильные) изотопы. Вещество, которое имеет в своем  составе радиоактивные нуклиды (радионуклиды), называют радиоактивным. Как уже  отмечалось выше, в результате радиоактивных  превращений возникают ядерные (ионизирующие) излучения.

Радиоактивные вещества распадаются с определенной скоростью, измеряемой периодом полураспада, т. е. временем, в течение которого распадается  половина всех атомов. Радиоактивный  распад не может быть остановлен или  ускорен каким-либо способом. Это  природное свойство радиоактивных веществ неподвластно человеку.

Кроме скорости радиоактивного распада, к основным характеристикам  радиоактивности также относятся: активность (количество радиоактивного вещества), доза излучения, уровень  радиации (мощность дозы излучения), степень  загрязнения радиоактивными веществами.

В любом радиоактивном  веществе происходит постепенный распад всех ядер его атомов. Чем больше период полураспада, т. е. чем меньше скорость распада, тем дольше «живет»  данный радиоактивный изотоп, создавая радиоактивные излучения. Для разных изотопов период полураспада колеблется в широких пределах. Период полураспада характеризует скорость распада радиоактивного вещества, но не определяет его количества: активности.

Измерение количества радиоактивного вещества по его массе  затруднительно, так как радиоактивные  изотопы находятся обычно в смеси  с другими веществами. Кроме того, различные изотопы при одной  и той же массе обладают различной  радиоактивностью, т. е. распад их происходит с различной скоростью. Поэтому  количество радиоактивного вещества принято  оценивать его активностью, под  которой понимают количество радиоактивных  распадов ядер атомов за единицу времени (распад в секунду).

За единицу активности принято кюри, названная по фамилии  Марии Кюри — польской ученой, открывшей искусственную радиоактивность.

Кюри — это  количество радиоактивного вещества, в котором происходит 37 млрд распадов ядер атомов за секунду:1 кюри (Ки) = 3,7 • 1010 расп./с.

Производными этой единицы активности являются: милликюри — тысячная доля кюри, и микрокюри — миллионная доля кюри.

Активность радиоактивного вещества непосредственно не характеризует  ионизирующего воздействия излучения: при одной и той же активности ионизирующее действие зависит от вида и энергии излучения, физических свойств облучаемой среды и Других факторов. Ионизирующее действие излучений, а следовательно, и их поражающее воздействие на организм характеризуется дозой излучения (облучения).

Дозой облучения  называется энергия излучения, поглощенная  в единице объема или массы  вещества за все время воздействия  излучения. Энергия излучения, поглощенная  веществом, затрачивается на его  ионизацию. Следовательно, доза облучения, характеризует степень ионизации  вещества: чем больше доза, тем больше степень этой ионизации. Поэтому  именно доза излучения (или облучения) является мерой поражающего действия радиоактивных излучений на организм человека, животного или растения. Одна и та же доза может накапливаться  за разное время, причем биологический  эффект облучения зависит не только от величины дозы, но и от времени  ее накопления. Чем быстрее получена данная доза, тем больше ее поражающее действие, и наоборот.

Есть три вида доз: экспозиционная, поглощенная и  эквивалентная. Доза излучения, ионизационный  эффект гамма-излучений в воздухе  называется экспозиционной. Именно ее и измеряют дозиметрическими приборами. Она характеризует источник и  радиоактивное поле, которое он создает. Это потенциальная опасность  облучения. Человек может войти  в это поле и облучиться, но может  не войти и, следовательно, не подвергнуться  облучению. Но поле с определенной дозой  излучения остается. Ее измеряют рентгенах (Р), а в системе СИ — кулонах на килограмм (Кл/кг).

Поглощенная доза облучения  — это количество энергии различных  видов ионизирующих излучений, поглощенное  единицей массы данной среды. За единицу  поглощенной дозы облучения принимают  джоуль на килограмм (Дж/кг) — грей, а широко распространенной внесистемной единицей является рад.

Эквивалентная доза облучения учитывает то обстоятельство, что различные виды излучений  создают разный биологический поражающий эффект при одной и той же дозе излучения. Например, альфа-излучение  наносит человеку поражающий эффект в двадцать раз больший, чем такая же доза гамма-излучения. Чтобы учесть неравномерность поражения от различных видов излучений введен «коэффициент качества», на который необходимо умножить величину поглощенной дозы от определенного вида излучения, чтобы получить эквивалентную дозу. Все национальные и международные нормы установлены именно в эквивалентной дозе облучения.

Уровень радиации (мощность дозы) характеризует интенсивность  излучения (как правило, гамма-излучения). Это доза, создаваемая за единицу  времени и характеризующая скорость накопления дозы. Измеряется в рентгенах  в час (Р/ч). Чем больше уровень радиации (фон), тем меньше времени должны находиться на загрязненном участке люди, чтобы полученная ими Доза облучения не превысила допустимую. Так как уровень радиации пропорционален активности радиоактивных веществ, которая в соответствии с законом радиоактивного распада непрерывно уменьшается во времени, то и уровень радиации на местности после ее радиоактивного загрязнения также непрерывно снижается.

Степень загрязнения  радиоактивными веществами характеризуется  плотностью загрязнения, которая измеряется количеством радиоактивных распадов атомов, происходящих за единицу времени  на единице поверхности, в единице  массы или объема, т. е. единицами  удельной активности. Знание степени  загрязнения позволяет оценить  вредное биологическое воздействие  радиоактивно загрязненных предметов  и веществ при соприкосновении с ними или попадании их внутрь организма. Радиоактивное загрязнение может быть поверхностным (тонкий микронный слой) или же объемным и массовым (глубинное, структурное загрязнение).