Ионизирующее излучение, характеристики, источники воздействия на организм, нормирование

Быстрое развитие ядерной энергетики и широкое применение источников ионизирующих излучений (ИИ) в различных областях науки и техники создали потенциальную угрозу радиационной опасности для человека и загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Поэтому вопросы зашиты от ионизирующих излучений (радиационная безопасность) превращаются в важнейшую из проблем.

Радиация характеризуется лучистой энергией. Ионизирующим излучением называют потоки частиц и электромагнитных квантов, образующихся при ядерных превращениях, т. е. в результате радиоактивного распада. Чаще всего встречаются такие разновидности ионизирующих излучений, как рентгеновское и гамма-излучения, потоки альфа-частиц, электронов, нейтронов и протонов. Ионизирующее излучение прямо или косвенно вызывает ионизацию среды, т. е. образование заряженных атомов или молекул-ионов.

Источниками ИИ могут быть природные и искусственные радиоактивные вещества, различного рода ядерно-технические установки, медицинские препараты, многочисленные контрольно-измерительные устройства (используемые при дефектоскопии металлов, контроле качества сварных соединений). Они используются также в сельском хозяйстве, геологической разведке, при борьбе со статическим электричеством и др. Основными источниками ИИ являются следующие.

Радоп-222 — газ, испускающий альфа-частицы. Постоянно образуется в горных породах. Опасен при накоплении в шахтах, подвалах, на 1-м этаже здания. Необходима вентиляция (проветривание).

Ксенон-133 — газообразные изотопы. Постоянно образуются и распадаются в процессе работы атомного реактора. В качестве зашиты используют изоляцию.

Йод-131 — испускает бета-частицы и гамма-излучение. Образуется при работе атомного реактора. Вместе с зеленью усваивается жвачными животными и переходит в молоко. Накапливается в щитовидной железе человека. В качестве защиты применяют «йодную диету», т. е. вводят в рацион человека стабильный йод.

Криптон-85 — тяжелый газ, испускающий бета-частицы и гамма-излучение. Входит в состав отработанных топливных элементов реактора. Выделяется при их хранении. Защита — изолированное помещение.

Стронций-90 — металл, испускающий бета-частицы. Основной продукт деления в радиоактивных отходах. Накапливается в костных тканях человека.

Цезий-137 — металл, испускающий бета-частицы и гамма-излучение. Накапливается в клетках мышечной ткани.

Радий-226 — металл, испускающий гамма-излучение, альфаи бета-частицы. Защита — укрытия и убежища.

Углерод-14 — испускает бета-частицы. Естественный природный изотоп углерода. Используется при определении возраста археологического материала.

Плутоний-239 — испускает альфа-частицы. Содержится в радиоактивных отходах. Зашита — качественное захоронение радиоактивных отходов.

Калий-40 — испускает бета-частицы и гамма-излучение. Содержится и замешается (выводится) во всех растениях и животных.

Альфа-частицы — представляют собой положительно заряженные ядра атомов гелия. Эти частицы испускаются при радиоактивном распаде некоторых элементов с большим атомным номером, в основном это трансурановые элементы с атомными номерами более 92. Альфа-частицы распространяются в средах прямолинейно со скоростью около 20 тыс. км/с, создавая на своем пути ионизацию большой плотности. Альфа-частицы, обладая большой массой, быстро теряют свою энергию и поэтому имеют незначительный пробег: в воздухе — 20−110 мм, в биологических тканях — 30−150 мм, в алюминии — 10−69 мм.

Бета-частицы — это поток электронов или позитронов, обладающий большей проникающей и меньшей ионизирующей способностью, чем альфа-частицы. Они возникают в ядрах атомов при радиоактивном распаде и сразу же излучаются оттуда со скоростью, близкой к скорости света. При средних энергиях пробег бета-частиц в воздухе составляет несколько метров, в воде — 1−2 см, в тканях человека — около 1 см, в металлах — 1 мм.

Рентгеновское излучение — представляет собой электромагнитное излучение высокой частоты и с короткой длиной волны, возникающее при бомбардировке вещества потоком электронов. Важнейшим свойством рентгеновского излучения является его большая проникающая способность. Рентгеновские лучи могут возникать в рентгеновских трубках, электронных микроскопах, мощных генераторах, выпрямительных лампах, электронно-лучевых трубках и др.

Гамма-излучение — относится к электромагнитному излучению и представляет собой поток квантов энергии, распространяющихся со скоростью света. Они обладают более короткими длинами волн, чем рентгеновское излучение. Гамма-излучение свободно проходит через тело человека и другие материалы без заметного ослабления и может создавать вторичное и рассеянное излучение в средах, через которые проходит. Интенсивность облучения гамма-лучами снижается обратно пропорционально квадрату расстояния от точечного источника.

Нейтронное излучение — это поток нейтральных частиц, вылетающих из ядер атомов при некоторых ядерных реакциях, в частности при реакциях деления ядер урана и плутония. Вследствие того что нейтроны не имеют электрического заряда, нейтронное излучение обладает большой проникающей способностью. Нейтронное излучение возникает при работе ускорителей заряженных частиц и реакторов, образующих мощные потоки быстрых и тепловых нейтронов. Отличительной особенностью нейтронного излучения является способность превращать атомы стабильных элементов в их радиоактивные изотопы, что резко повышает опасность нейтронного облучения.