Реферат: Малые дозы ионизирующего излучения и их воздействие на организм человека
Все ионизирующие излучения по своей природе делятся на фотонные и корпускулярные. К фотонному ионизирующему излучению относятся гамма-излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или аннигиляции частиц, тормозное излучение, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц, характеристическое излучение с дискретным энергетическим спектром, возникающее при изменении энергетического состояния электронов атома и рентгеновское излучение, состоящее из тормозного и/или характеристического излучений. К корпускулярному ионизирующему излучению относят альфа-излучение, электронное, протонное, нейтронное и мезонное излучения. Корпускулярное излучение, состоящее из потока заряженных частиц (альфа-, бета-частиц, протонов, электронов), кинетическая энергия которых достаточна для ионизации атомов при столкновении, относится к классу непосредственно ионизирующего излучения. Нейтроны и другие элементарные частицы непосредственно не производят ионизацию, но в процессе взаимодействия со средой высвобождают заряженные частицы (электроны, протоны), способные ионизировать атомы и молекулы среды, через которую проходят. Соответственно, корпускулярное излучение, состоящее из потока незаряженных частиц, называют косвенно ионизирующим излучением.
Источником ионизирующего излучения называют объект, содержащий радиоактивный материал, или техническое устройство, испускающее или способное (при определенных условиях) испускать ионизирующее излучение.
Классификация источников излучения. Современные ядерно-технические установки обычно представляют собой сложные источники излучений. Например, источниками излучений действующего ядерного реактора, кроме активной зоны, являются система охлаждения, конструкционные материалы, оборудование и др. Поле излучения таких реальных сложных источников обычно представляется как суперпозиция полей излучения отдельных, более элементарных источников.
Любой источник излучения характеризуется:
1. Видом излучения – основное внимание уделяется наиболее часто встречающимся на практике источникам g-излучения, нейтронов, a-, b+ -, b- -частиц.
2. Геометрией источника (формой и размерами) – геометрически источники могут быть точечными и протяженными. Протяженные источники представляют суперпозицию точечных источников и могут быть линейными, поверхностными или объемными с ограниченными, полубесконечными или бесконечными размерами. Физически точечным можно считать такой источник, максимальные размеры которого много меньше расстояния до точки детектирования и длины свободного пробега в материале источника (ослаблением излучения в источнике можно пренебречь). Поверхностные источники имеют толщину много меньшую, чем расстояние до точки детектирования и длина свободного пробега в материале источника. В объемном источнике излучатели распределены в трехмерной области пространства.
3. Мощностью и ее распределением по источнику – источники излучения наиболее часто распределяются по протяженному излучателю равномерно, экспоненциально, линейно или по косинусоидальному закону.
4. Энергетическим составом – энергетический спектр источников может быть моноэнергетическим (испускаются частицы одной фиксированной энергии), дискретным (испускаются моноэнергетические частицы нескольких энергий) или непрерывным (испускаются частицы разных энергий в пределах некоторого энергетического диапазона).
5. Угловым распределением излучения – среди многообразия угловых распределений излучений источников для решения большинства практических задач достаточно рассматривать следующие: изотропное, косинусоидальное, мононаправленное. Иногда встречаются угловые распределения, которые можно записать в виде комбинаций изотропных и косинусоидальных угловых распределений излучений.
(На практике источники встречаются в неограниченном многообразии указанных характеристик.)
Гамма-лучи, альфа- и бета-частицы обладают различной проникающей способностью. Пробег альфа-частицы в воздухе не превышает нескольких сантиметров; бета-частицы могут пройти в воздухе несколько метров, а гамма-кванты – десятки, сотни метров. При внешнем облучении человека альфа-частицы полностью задерживаются поверхностным слоем кожи; бета-частицы не могут проникнуть в глубь человеческого организма больше, чем на несколько миллиметров; гамма-кванты способны вызвать облучение всего тела.
Под радиоактивностью понимается самопроизвольное превращение неустойчивого нуклида в другой нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения.
Количество радиоактивного вещества измеряется единицами массы и активностью, которая равна числу ядерных превращений (распадов) в единицу времени. Единицей активности в СИ служит распад в секунду: 1Бк=1расп/с. Наиболее употребительной внесистемной международной единицей является кюри: 1Ки=3,7 1010 Бк, что соответствует активности 1г радия.
Также применяются:
1. Доли кюри: 1милликюри=0,001кюри;
1микрокюри=0,000001кюри.
2. Резерфорд: 1резерфорд – такое количество радиоактивного вещества, в котором происходит 106 распадов в 1с.
3. Рентген: 1рентген – такое количество гамма-излучения (или рентгеновского излучения), которое вызывает образование 2,082 109 пар ионов в 1см3 воздуха (условия нормальные), или то количество излучения, которое вызывает выделение энергии 0,109эрг/см3 воздуха.
Доза: понятие, виды, единицы измерения
Влияние ионизирующего излучения на вещество характеризуется поглощенной дозой – количеством энергии, переданным единице массы вещества. В системе СИ единицей поглощенной дозы служит грей (Гр) – доза, при которой 1кг вещества передается энергия 1Дж. Иногда используют внесистемную единицу – рад: 1рад=100эрг/г=10-2 Гр. Поглощенная доза ионизирующего излучения является основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия, т.е. мерой ожидаемых последствий облучения объектов живой и неживой природы. Поглощенная доза характеризует не само излучение, а его воздействие на среду.
Однако, для изучения влияния радиации на живые организмы этих единиц недостаточно, поскольку такое влияние зависит не только от плотности поглощенной энергии, но и от ее распределения в пространстве, точнее – от энергии, переданной частицами на единице длины их пробега. Для альфа-частиц, например, она в 20 раз выше, чем для гамма-квантов, и поэтому, при одинаковой поглощенной дозе облучение этими частицами примерно в 20 раз опаснее гамма-облучения. Чтобы учесть это, вводится понятие эквивалентной дозы, равной произведению поглощенной дозы на коэффициент качества k, который характеризует действие данного вида радиации на живые организмы. Коэффициент качества показывает, во сколько раз ожидаемый биологический эффект больше, чем для излучения с ЛПЭ=3,5кэВ на 1мкм пути в воде. (ЛПЭ (линейная передача энергии) вдоль пути пробега ионизирующей частицы характеризует потерю энергии заряженных частиц на единицу пути вследствие ионизации и возбуждения.) Единица эквивалентной дозы в системе СИ – зиверт (Зв). Внесистемная единица: бэр – биологический эквивалент рентгена; 1Зв=100бэр.
Характерные значения дозы облучения:
1,0мбэр – одна тысячная доля бэр;
2,5бэр – доза космического облучения пассажира гражданского самолета, которую он получает за время перелета в одну сторону от Москвы до Новосибирска;
10мбэр – одно медицинское обследование грудной клетки с использованием современного флюорографического оборудования;
10—40мбэр – средняя доза, полученная среднестатистическим жителем, проживающем в зоне влияния ПО «Маяк» от всех факторов внешнего и внутреннего техногенного облучения за 1995 год.
30мбэр – среднегодовая доза облучения, обусловленная космическим излучением на равнинной части территории России;
60-80мбэр – среднегодовая доза облучения, обусловленная космическим излучением для людей, живущих в горной местности;
80мбэр – средняя годовая доза для граждан США от искусственных источников радиоактивного излучения;
160мбэр – средняя годовая доза, получаемая экипажами гражданских самолетов от космического излучения;