Радиация и ее синергетики.

Радиация представляет собой ионизирующее излучение, наносящее непоправимый вред всему окружающему. Страдают люди, животные, растения. Самая большая опасность заключается в том, что она не видима человеческим глазом, поэтому важно знать об ее главных свойствах и воздействии, чтобы защититься. Радиация сопровождает людей всю жизнь. Она встречается в окружающей среде, а также внутри каждого из нас. Огромнейшее воздействие несут внешние источники. Многие наслышаны об аварии на Чернобыльской АЭС, последствия которой до сих пор встречаются в нашей жизни. Люди оказались не готовы к такой встрече. Это лишний раз подтверждает, что в мире есть события неподвластные человечеству.

В самом широком смысле слова, радиация (лат. "сияние", "излучение") - это процесс распространения энергии в пространстве в форме различных волн и частиц. Сюда можно отнести: инфракрасное (тепловое), ультрафиолетовое, видимое световое излучение, а также различные типы ионизирующего излучения. Наибольший интерес с точки зрения здоровья и безопасности жизнедеятельности представляет ионизирующая радиация, т.е. виды излучений, способные вызывать ионизацию вещества, на которое они воздействуют. В частности, в живых клетках ионизирующая радиация вызывает образование свободных радикалов, накопление которых ведет к разрушению белков, гибели или перерождению клеток, а в итоге может вызвать смерть макроорганизма (животных, растений, человека). Именно поэтому в большинстве случаев под термином радиация принято подразумевать именно ионизирующее излучение.

Прежде чем сформировать основные принципы радиационной безопасности, необходимо было основательно изучить: свойства изучений радионуклидов; взаимодействие их с веществом; радиационные эффекты, которые они производят в облученном объекте, в том числе и организме человека.

Наименьшая частица вещества, сохраняющая химические свойства определенного элемента, называется атомом. Атом состоит из ядра и окружающих его электронов. В свою очередь ядро состоит из элементарных частиц – протонов и нейтронов. Если нейтрон электрически нейтрален, то протон имеет положительный заряд, равный по абсолютной величине заряду атомного электрона. Атом вещества электрически нейтрален, так как количество протонов в ядре равно числу электронов на орбитах.

Число протонов в ядре называется атомным номером и обозначается буквой Z. Оно совпадает с порядковым номером химического элемента в периодической системе Д.И. Менделеева. Очевидно, что заряд ядра равен Z·e, поэтому число Z называется также зарядовым числом ядра.

Нейтрон электрически нейтрален. Протоны и нейтроны объединяют общим названием – нуклоны. Общее число нуклонов в ядре называют массовым числом Am или атомной массой:

Am = Z + ne

Ядро, имеющее наименьшую возможную энергию, равную энергии связи, называют находящимся в основном состоянии. Если ядро имеет энергию E > Eмин, то говорят о возбуждённом состоянии ядра. Случай, когда E = 0, соответствует распаду его на составляющие нуклоны. Следовательно, ядра атомов могут быть неустойчивыми. Такие неустойчивые ядра имеются в радиоактивных веществах.

Вещество является радиоактивным, если оно содержит радионуклиды и в нем идет процесс радиоактивного распада. Под радионуклидом понимают радиоактивное ядро с присущими ему Z и Am. Процесс самопроизвольного превращения неустойчивых ядер одного химического элемента в ядра другого элемента сопровождается испусканием элементарных частиц или излучением квантов энергии. Интенсивность данного процесса не поддаётся управлению и определяется исключительно индивидуальными физическими свойствами самих радионуклидов.

По проникающей способности радиоактивные излучения подразделяют на три основных вида: альфа-, бета- и гамма-излучения.

Альфа излучение - это излучение тяжелых, положительно заряженных альфа частиц, которыми являются ядра атомов гелия (два нейтрона и два протона). Альфа частицы излучаются при распаде более сложных ядер, например, при распаде атомов урана, радия, тория. Распад протекает по схеме:

Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей данным видом радиации наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения. Альфа-частицы характеризуют двумя основными параметрами: длиной пробега (в воздухе до 9 см, в биологической ткани до 52 мкм) и кинетической энергией Eα, изменяющейся от 2 до 9 МэВ. Так как пробег альфа-частиц незначителен то защита от внешнего облучения не является проблемой. Для защиты от альфа-частиц достаточен слой воздуха в несколько сантиметров. Также применяют экраны из плексигласа и стекла толщиной в несколько миллиметров.

Бета (β) излучение возникает при превращении одного элемента в другой, при этом процессы происходят в самом ядре атома вещества с изменением свойств протонов и нейтронов. Бета-распад объединяет два основных вида ядерных превращений: электронный (β −) и позитронный (β +) распад. При первом виде превращений ядро испускает электрон и антинейтрино (при β − распаде), а при втором – позитрон и нейтрино (при β + распаде). Электрон (позитрон) и антинейтрино (нейтрино) не существуют в атомных ядрах. Они образуются в результате ядерной реакции в ядре. Нуклоны в радиоактивных ядрах нестабильны и в процессе реакции преобразуются в другие виды частиц. Длина пробега бета-частиц (в воздухе до 20 м, а в биологической ткани до 3 мм). Для бета-распада величина кинетической энергии заключена в области от 15 кэВ до 15 МэВ. Для защиты от бета-частиц применяются комбинированные экраны, которые изготавливаются из материалов с малой и большой атомной массой.

Гамма-излучением называется электромагнитное излучение, энергия которого высвобождается при переходе ядер из возбужденного в основное или менее возбужденное состояние, а также при ядерных реакциях. Длина волны гамма излучения не превышает 0,1 нанометра. Процесс гамма-излучения не является самостоятельным типом радиоактивности, так как происходит без изменения массового и зарядового чисел ядра. Для защиты от гамма-излучений применяют экраны из материалов с большой атомной массой и высокой плотностью (свинец, вольфрам и др.).

Таблица 1. Последствия облучения людей.