Радиоактивныйраспадиспытываюткак естественные (уран-228, Th -232) такиискусственныерадионуклидыЧАЭС)
ВсенуклидыЧС, которыеприсутствуютилиприсутствовалиназагрязненнойтерриторииобладаютальфа-распадомилиэлектроннымбетта-распадом.
Альфа-распад характерендлярадионуклидовсмассовымчислом (А) более 200 изарядовымчислом (Z)более 82, тоестьдлятяжелыхядеризчернобыльскоговыбросатакимвидомраспадаобладаетплутоний - 239 (А=94).
Приальфа-распадерадиоактивноеядроиспускаетальфачастицу, котораяпредставляетсобойядроатомагелия - 4 (А=2), состоящееиздвухпротоновидвухнейтронов.
Прикаждомактеальфа-распадавдочернемядремассовоечислоАуменьшаетсяна 4 единицы, азарядовоечислоилипорядковый (атомный) номерна 2 единицы
Например,
альфа-распад
плутоний-239 (А-94) - гелий -4 (А=2) + уран - 235 (А=92)
Бетта-распадхарактерендляболеелегкиххимическихэлементов (серединатаблицыМенделеева) исопровождаетсяиспусканиембетта-частиц, представляющиесобойлибоэлектронлибопозитрон
Известнытривидебетта-распада. 3 вида: электронный, позитронный, электронныйзахват (К - захват)
· Электронныйбетта (минус)-распад характерендлярадионуклидовукоторогочислонейтроновбольше, чемчислопротонов. (цезий -137 (А=55) n>p (82>55)
Приэлектронномбетта-распадеядроатомаосуществляетперестройку, прикоторойнейтронпревращаетсявпротонсвыделениемизядраэлектронаилибетта-частицы.
Протоностаетсявядреизаряднового (дочернего) химическогоэлементаувеличиваетсянаединицу, аколичествонуклоновостаетсяпрежним.
Например
бетта-распад
Цезий - 137 (А=55) - электрон (минус) + барий - 137 (А=56)
Электрон, вылетающийизядраимееттежехарактеристики, чтоиэлектронизэлектроннойоболочкиатома
· Позитронныйбетта (плюс) распад
Имеетместоуядер, перегруженныхпротонамиихарактеризуетсяпревращениемпротонавнейтрон, чтосопровождаетсявыбросовпозитрона. (электрон (плюс)), приэтойзарядядраZуменьшаетсянаединицу.
· ЭлектронныйзахватилиК-захват
ПриК-захватеядропоглощаетодинизэлектроновэлектроннойоболочки. ЧащевсегоизК-оболочки, чтоиобъясняетпроисхождениетермина. Приэтомзарядядрауменьшаетсянаединицу.
Прикаждомактераспадавысвобождаетсякинетическаяэнергия, котораявыноситсяизядраввидеальфа-, бетта- игамма-излучений.
Энергиюизлучений, тоестьальфа - ибетта-частицгамма-квантоввядернойфизикепринятоизмерятьв электрон-вольтах
1 эв = 1,6*10 (вминус 19) Джоулей.
1эв = 1,6*10 (вминус 12) Эрг.
Видыизлученийрадионуклидовчернобыльскоговыброса
Йод - 131 - бетта (минус)- излучатель
- гамма-излучатель
Цезий - 137 -бетта (минус)- излучатель
- гамма-излучатель
Стронций - 90 - бетта (минус) - излучатель
Плутоний - 239 - альфа-излучатель
IV. Видыионизирующихизлучений (ИИ)иихкраткаяхарактеристика
Одинучебныйвопрос:
Видыисвойстваионизирующихизлучений (ИИ) иихкраткаяхарактеристика.
Альфа-, бетта- игамма-излученияназываютионизирующими, потомучтопривзаимодействиисвеществомониионизируютатомы, тоестьпревращаютнейтральныеатомывположительноилиотрицательнозаряженныеионы.
Вобычномсостоянииатомэлектрическинейтрален, тоестьзарядядраравензарядуэлектроннойоболочки.
Подвоздействиемизвнеальфа-, бетта- игамма-излученийатомтеряетэлектронипревращаетсявположительныйион - этоесть первичнаяионизация.
Выбитыйизэлектроннойоболочкисвободныйэлектронприсоединяетсякдругомунейтральномуатомуипревращаетеговотрицательныйион - этоесть вторичнаяионизация.
Такимобразом, ионизирующееизлучение (ИИ) - этолюбоеизлучение, взаимодействиекоторогососредойприводиткионизацииатомовсобразованиемэлектрическихзарядовразныхзнаков, такназываемыхпарионов.
Ионизирующиеизлученияподразделяютна корпускулярные и фотонные.
Корпускулярные представляютпотокчастиц (корпускул), образующихсяприрадиоактивномраспаде (этопреждевсегоальфа-, бетта- идругиечастицы (нейтроны))
Ионизациябывает прямаяикосвенная.
Прямуюионизацияосуществляютальфаибетта-излучения, таккакониобладаютзарядомиихкинетическаяэнергиядостаточнадляионизацииатомовсреды (биоткани).
Фотонное излучение (фотон - порция-квант). Кнемуотносятсягамма - идругиеизлучение (инфа-кр, световое). Ониосуществляюткосвеннуюионизациютаккаквпроцессеизвзаимодействиясосредойвысвобождаютсязаряженныечастицы (электроны (минус), позитроны (плюс) идругие), котороеобладаютдостаточнойэнергиейдляионизацииатомов.
Свойстваионизирующийизлучений
а) проникающаяспособность. Основныйсвойствомионизирующихизлученийявляетсяспособностьпроникатьчерезматериалыразличнойтолщины. Минимальнаятолщинапоглотителяполностьюпоглощающаяэнергиюзаряженнойчастицыесть линейныйпробег
Расстояние, котороезаряженнаячастицапроходитотместаобразованиядоместапотеряейизбыточнойэнергииназывается длинойпробега
б) вторымсвойством ионизирующийизлученийявляется способностьионизировать воздух, водуиатомыживыхклетокорганизма
Количествопарионовобразующихсянапутивзаимодействияионизирующихизлученийсатомами (плотностьионизации) зависитотплотности среды, энерги ичастицы, массы частицыи скорости еедвижения. Чемплотнеесредаибольшемасса, чемчащепроисходятактыионизации, тембольшеплотностьионизации. Инаоборот. Чемменьшескоростьдвижениячастицы, а, значит, большевременинавзаимодействиеиотдачупотраченнойэнергии, тембольшеплотностьионизации. Померепродвижениясквозьвеществочастицатеряетэнергиюискоростьивконцепутипробегаобразуетбольшееколичествопарионов, чемвначале.
Числопарсоздаваемыхионизирующимиизлучениямиввеществе (биокалий) наединицепутипробега (микрон, миллиметр, сантиметр) есть удельнаяионизация. Числопарионовсоздаваемыйнавсемпутипробегаестьполнаяионизация.
Характеристикиальфа-, бетта- игамма-излучений.
Поражающийдействияальфа, бетта-игамма-излученийпривоздействиинаорганизмчеловеканеодинакова. Этозависитотрядафакторов:
· Альфа-излучение - потоктяжелыхположительнозаряженныхчастиц (ядроатомагелияHe (2;4).Обладаетбольшойионизирующейспособностью, чтообусловленодвойнымположительнымзарядом, большоймассой (А=4) иотносительномалойскоростьюперемещениявсреде. Скоростьвсредедо 20 000 кмвсекунду. Пробегввоздухедо 11 см; вбиотканидо 5 микрон. Удельнаяионизация - от 25 000 до 60 000 парионовнаодномсмпутивсреде. Полнаяионизацияот 120 000 до 250 000 парионовнавсемпутивсреде. Путьвсредепрямолинейный, вначалепустьэнергиябольше, скоростьбольше, плотностьионизациименьше. Маловременинаконтактипередачуэнергии. Максимальнаяионизациявконцепутипробега. Особоопасноеизлучениеприпопаданиивнутрьорганизма своздухом, водойипищейчерезпорыкожииоткрытыераны, вжизненноважныебиологическиеструктуры (легкие, желудочно-кишечныйтракт, кости, печень). Внешнеевоздействиеособойопасностинепредставляет. Полноюзащитуобеспечитальминиеваяфольгатолщиной 0,005 ммилилистбумаги.
· Бетта-излучение возникаетприэлектронномилипозитронномраспадеипредставляетсобойпотоклегкихчастицэлектронов (минус) илипозитронов (плюс). Скоростьбетта-излученийблизкакскоростисвета, зарядпоабсолютнойвеличиневдваразаменьшезарядаальфа-частицы. Бетта-частица - этоэлектрон.Пробегввоздухе, биотканейивтвердыхтелахзавитотэнергиибетта-частицы. Длярадионуклидовчернобыльскойзоныпробегбетта-частицыввоздухедо 1,5 м, вбиотканидо 2 см, втвердыхтелах - несколькомм. Полностьюпогложаетэнергиюбетта-частицыальминиевыйлисттолщинойдо 2 мм. Ионизирующаяспособность. Бетта-излучениепримернов 100 разменьше, чемальфа-излучение, апроникающаяспособностьгораздобольшезасчетменьшеймассы, меньшегозарядаибольшейскорости. Энергиябатта-частицрадионуклидов - батта-излучателейчернобыльскоговыбросанаходитсявпределах 514-662 килоэлектронвольт, тоестьпримерноодинаково. (йод, цезий (оба), стронций) Аэнергияальфа-излучателей (плутоний-239) около 5,16 мегаэлектронвольт.
Удельнаяионизацияот 40 до 150 парионовна 1 смпутипробегавсреде
Полнаяионизацияот 1200 до 25 000 парионовнавсемпутивсреде.
Путьбетта-частицвсредепредставляетсобойломаннуюлиниюиистиннаядлинапутиэлетронаввеществеможетв 1, 5 - 4 разапревосходитьеголинейныйпробег.
Наибольшуюопасность батта-излучениепредставляетприпопаданиивнутрьорганизма. Привысокойконцентрацииввоздухе. Бетта-излучателейобладающихбольшойэнергиейибольшойизплотностинаповерхностибатта-частицымогутпоражатькожныйпокров (ожогкожи) ихрусталиглаза (катаракта). Эточастицысэнергиейот 1000 до 2000 килоэлектронвольт, Частицысэнергиейменее 1000 килоэлетронвольтполностьюпоглощаютсяодеждой, обувьюиихвнешнеевоздествиенаорганизмнеучитывается
· Третийвидионизурующихизлучений - гамма-излучение возникаетврезультатеальфа-ибетта- распадатакихрадионуклидововкакцзий - иоченьслабоеуплутония-239. Припереходевозбужденногоядравстабильноесостояниииспускаетсяизбытокэнергииввидегамма-излучение
Гамма-излучение - этоэлектромагнитностное, коротковолновоеизлучениесоченькороткойдлинойволны. Скоростьраспространенияравноскоростисвета 300 000 км/с. Гамма-квантзаряданеимеет, чтообуславливаетБольшуюскорость, большуюпроникающуюспособностьименьшуюскоростьионизации, чемуальфаибетта-излучение. Защитнымматериаломполностьюнепоглощается. Интенсивностьпотокаможетбытьослабленавлюбоезаданноечислораз, чтозависитотструктурыитолщиныпоглотителя. Ослаблениегамма-квантовв 2 разаобеспечиваетслойбетона 10 см, грунта 114 см, свинца 2 смитд. Понятие "пробега" длягамма-излучениянесуществует, алишьослабляетсяпривнутреннемоблучении (тоестьизнутри) гамма-квантнепредставляетособойопасности. Таккакобладаетбольшойскоростьюиследовательномалойплотностьюионизацииивыходитзапределыорганизмачеловекапрактическинепричиняяемусущественноговреда. Поэтомуприопределениидозвнутреннегооблучениярезультатывоздействиягамма-квантамипрактическинеучитывается, гамма- излучениепредставляетособуюопасностьпривнешнемоблучении.
Поражающеедействиеальфа, бетта, гамма-идругихизлученийнаорганизмчеловекасвязаносионизацийатомовбиотканей. Приэтомвклеткахпроисходитнарушениеобычных (нормальныхипривычныхнам) биохимическихпроцессов. Врезультатечеговорганизмевозникаютвещества (продуктынарушениябиохимическихпроцессов) токсичныедляклеток, запускающихцепнуюреакцию. Биологическихразрушенийворганизме, чтоможетвызватьегополнуюинтоксикаю.
Следующийфакторособойопасности ионизирующихизлученийдляорганизмазаключаетсятом, чтоизвоздействиенаорганизмпроисходитнезаметнодлячеловека. Природавходесвоейэволюциинепредусмотреланикакихоргановчувств, которыереагировалибынаионизирующиеизлучения, таккакдооткрытиячеловекомядернойэнергииестественныйрадиационныйфонд (ЕРФ) наземлебылиостаетсянезначительныминеможетпричинитьсущественноговредаживыморганизмам.