Радиация и радиоактивность | главная страница |
Термин
«радиация» происходит от латинского слова radius и означает
луч. В самом широком смысле слова радиация охватывает все существующие
в природе виды излучений радиоволны, инфракрасное излучение,
видимый свет, ультрафиолет и, наконец, ионизирующее излучение. Все эти
виды излучения, имея электромагнитную природу, различаются длиной волны,
частотой и энергией.
Существуют также излучения, которые имеют другую природу и представляют
собой потоки различных частиц, например, альфа-частиц, бета-частиц,
нейтронов и т.д.
Каждый раз, когда на пути излучения возникает барьер, оно передает
часть или всю свою энергию этому барьеру. И от того, насколько
много энергии было передано и поглощено в организме, зависит
конечный эффект облучения. Всем известны удовольствие от бронзового
загара и огорчение от тяжелейших солнечных ожогов. Очевидно,
что переоблучение любым видом радиации чревато неприятными последствиями.
Для здоровья человека наиболее важны ионизирующие виды излучения. Проходя
через ткань, ионизирующее излучение переносит энергию и ионизирует
атомы в молекулах, которые играют важную биологическую роль. Поэтому
облучение любыми видами ионизирующего излучения может так или иначе
влиять на здоровье. К их числу относятся:
Альфа-излучение это тяжелые положительно заряженные
частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов, крепко
связанных между собой. В природе альфа-частицы возникают в результате
распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий.
В воздухе альфа-излучение проходит не более пяти сантиметров
и, как правило, полностью задерживается листом бумаги или внешним омертвевшим
слоем кожи. Однако если вещество, испускающее альфа-частицы, попадает
внутрь организма с пищей или вдыхаемым воздухом, оно облучает внутренние
органы и становится потенциально опасным.
Бета-излучение это электроны, которые значительно
меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь тела на несколько
сантиметров. От него можно защититься тонким листом металла, оконным
стеклом и даже обычной одеждой. Попадая на незащищенные участки
тела, бета-излучение оказывает воздействие, как правило, на верхние
слои кожи. Во время аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году
пожарные получили ожоги кожи в результате очень сильного облучения
бета-частицами. Если вещество, испускающее бета-частицы, попадет в организм,
оно будет облучать внутренние ткани.
Гамма-излучение это фотоны, т.е. электромагнитная
волна, несущая энергию. В воздухе оно может проходить большие расстояния,
постепенно теряя энергию в результате столкновений с атомами
среды. Интенсивное гамма-излучение, если от него не защититься,
может повредить не только кожу, но и внутренние ткани.
Плотные и тяжелые материалы, такие как железо и свинец, являются
отличными барьерами на пути гамма-излучения.
Рентгеновское излучение аналогично гамма-излучению, испускаемому
ядрами, но оно получается искусственно в рентгеновской трубке,
которая сама по себе не радиоактивна. Поскольку рентгеновская
трубка питается электричеством, то испускание рентгеновских лучей
может быть включено или выключено с помощью выключателя.
Нейтронное излучение образуется в процессе деления атомного
ядра и обладает высокой проникающей способностью. Нейтроны можно
остановить толстым бетонным, водяным или парафиновым барьером. К счастью,
в мирной жизни нигде, кроме как непосредственно вблизи ядерных
реакторов, нейтронное излучение практически не существует.
В отношении рентгеновского и гамма-излучения часто употребляют
определения «жёсткое» и «мягкое».
Это относительная характеристика его энергии и связанной с ней
проникающей способности излучения («жёсткое» большие
энергия и проникающая способность, «мягкое»
меньшие).
Число нейтронов в ядре определяет, является ли данное ядро
радиоактивным. Чтобы ядро находилось в стабильном состоянии, число
нейтронов, как правило, должно быть несколько выше числа протонов. В стабильном
ядре протоны и нейтроны так крепко связаны между собой ядерными
силами, что ни одна частица не может выйти из него. Такое
ядро всегда будет оставаться в уравновешенном и спокойном состоянии.
Однако ситуация совсем иная, если число нейтронов нарушает равновесие.
В этом случае ядро обладает избыточной энергией и просто не может
удерживаться в целости. Рано или поздно оно выбросит свою избыточную
энергию.
Различные ядра высвобождают свою энергию разными способами: в форме
электромагнитных волн или потоков частиц. Такая энергия называется излучением.
Процесс, в ходе которого нестабильные атомы испускают свою избыточную
энергию, называется радиоактивным распадом, а сами такие атомы
радионуклидом. Легкие ядра с небольшим числом протонов и нейтронов
становятся стабильными после одного распада. При распаде тяжелых ядер,
например, урана, образующееся в результате этого ядро по-прежнему
является нестабильным и, в свою очередь, распадается дальше, образуя
новое ядро, и т.д. Цепочка ядерных превращений заканчивается образованием
стабильного ядра. Такие цепочки могут образовывать радиоактивные семейства.
В природе известны радиоактивные семейства урана и тория.
Представление об интенсивности распада дает понятие периода полураспада
периода, в течение которого произойдет распад половины нестабильных
ядер радиоактивного вещества. Период полураспада каждого радионуклида
уникален и неизменен. Один радионуклид, например, криптон-94, рождается
в ядерном реакторе и очень быстро распадается. Период полураспада
его меньше секунды. Другой, например, калий-40, образовался в момент
рождения Вселенной и до сих пор сохранился на планете.
Период полураспада его измеряется миллиардами лет.
|
«Чернобыль в трех измерениях». Обновленная версия образовательной мультимедиа программы, разработанной в рамках проекта ТАСИС ENVREG 9602 «Решение вопросов реабилитации и вторичных медицинских последствий Чернобыльской катастрофы». © ИБРАЭ РАН, 20012006, European Commission, 2001 |