Альфа излучение, Стабильные частицы, 4,031 882 а.е.м.
Бета излучение, электроны конверсии (ЭК). Стабильные частицы, 0,000 549 а.е.м. Ē ≈ 0,5 МэВ
Позитроны, Неустойчивые частицы, 0,000 549 а.е.м. Ē ≈ 0,5 МэВ Аннигилируют на электронах
Протоны, Стабильные частицы, 1,007 276 а.е.м.
Антипротоны (Сегре, 1955).Неустойчивые частицы, 1,007 276 а.е.м. Аннигилируют на протонах.
Нейтроны, Неустойчивые частицы, 1,008 665 а.е.м. Бета электронный переход (τ = 1040 с)
Антинейтроны (Пиччьони,1956),Неустойчивые частицы, 1,008 665 а.е.м. Бета позитронный переход (τ = 1040 с),Аннигилируют на нейтронах
Дейтроны, Стабильные частицы, 2,015 941 а.е.м. (Ядра дейтерия)
Нейтрино (Рейнес, Коден, 1955), Стабильные частицы, 0,000 000 549 а.е.м. (1\1000 массы электрона)
Мезоны (пионы, мюоны), «переносчики ядерных сил», \mesos – промежуточный\, (Юкава, 1935). Неустойчивые частицы.
Пионы, π+ - мезоны, 0,150 а.е.м. τ = 2,56·10-8 с (π+ = μ+ + ή);
π‾ - мезоны, 0,150 а.е.м. τ = 2,56·10-8 с (π‾ = μ‾ + ή);
π 0 – мезоны, 0,145 а.е.м. τ = 2,56·10-16 с (π0 = γ + γ (99%);
(π0 = e+ + γ + e- (1%);
Мюоны, μ+ - мезоны, 0,114 а.е.м. τ = 2,2·10-6 с (μ+ = ή + e+ + ή);
μ‾ - мезоны, 0,114 а.е.м. τ = 2,2·10-6 с (μ‾ = ή + e‾ + ή).
ИНТЕНСИВНОСТЬ (ПЛОТНОСТЬ ПОТОКА ЭНЕРГИИ) ИЗЛУЧЕНИЯ (J) - энергия излучения, проходящего в единицу времени через единичную площадь в направлении, перпендикулярном данной площади. Размерность понятия: внесистемные единицы (СГС) - эрг/см2 × мин (с); МэВ/см2 × мин (с); основные единицы (СИ) - Дж/м2 × с; Вт/м2.
1 эрг/см2 × с = 1×10-3 Дж/м2 × с = 1×10-3 Вт/м2.
1 МэВ/см2 × с = 1,602×10-9 Дж/м2 × с = 1,602×10-9 Вт/м2.
В параллельном пучке (потоке) частиц (квантов) интенсивность излучения не зависит от расстояния до источника излучения; она постоянна в любом поперечном сечении пучка. В расходящемся пучке частиц или квантов, исходящем из одной точки, интенсивность излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника излучения. Другими словами «произведение интенсивности излучения на квадрат расстояния (до источника) является постоянной величиной ». Это и есть так называемый закон " квадратов расстояния " J × r2 = соnst. (J × r2).
ОСЛАБЛЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ В ВЕЩЕСТВЕ. Распространение излучения в любой среде связано с его ослаблением, т.е. интенсивность излучения снижается как следствие взаимодействия квантов или частиц с атомами вещества. При этом выделяют два основных вида процессов взаимодействия, приводящих к снижению интенсивности излучения: поглощение частиц (квантов) и их рас\сеяние.
Поглощение излучения характеризуется потерей энергии частиц (квантов) в поглощаемой среде, вследствие их многочисленных взаимодействий.
Рассеяние излучения - изменением направления движения частиц (квантов). Рассеяние может происходить как без потери энергии, так и с ее потерей (полной или частичной) в зависимости от особенностей взаимодействия.
Ослабление монохроматического излучения фотонной природы (рентгеновского или гамма) в веществе происходит по экспоненциальному закону и отражается формулой: JХ = J0 × е-μХ где: JХ - интенсивность излучения после ослабления в слое вещества толщиной «х»; J0 - интенсивность падающего пучка излучения (при х = 0); е - постоянное число, примерно равное 2,71; μ - линейный коэффициент ослабления излучения. Экспоненциальная функция " е-μХ " отражает тот факт, что "ослабление излучения в данном веществе происходит таким образом, что при прохождении через слои одинаковой толщины, интенсивность излучения уменьшается в одно и то же число раз ".
Ослабление бета излучения в веществе также происходит примерно по экспоненциальному закону. Применительно к альфа излучению законом ослабления практически не приходится пользоваться, так как пробеги альфа-частиц слишком малы даже в веществах с небольшой плотностью.
Линейный коэффициент ослабления излучения (μ) - показатель отражающий вероятность того, что на определенной единице пути в веществе произойдет поглощение или рассеяние кванта (частицы). Другими словами, это показатель, отражающий, какая доля падающих (частиц) квантов поглощается или рассеивается на единице пути в веществе.
Его значение зависит в первую очередь от качества излучения (энергии кванта или его длины волны) и от свойств ослабляющего вещества (его плотности и химического состава).
Слой половинного ослабления (l1\2). Толщина конкретного материала, при прохождении которой интенсивность излучения уменьшается в два раза вследствии его ослабления в веществе.
Источником ионизирующего излучения называют любое техническое устройство или радиоактивное вещество, формирующие (либо способные формировать) поля ионизирующих излучений, на которые распространяется действие "Норм радиационной безопасности" (НРБ-99) и "Основных санитарных правил обеспечения радиационной безопасности" (ОСПОРБ-99). Различают природные и техногенные источники ионизирующих излучений.
Техногенные источники это уже продукты специальной научной и инженерно-технической деятельности, создания технологий, в которых энергия излучений находит свое полезное (используемое) применение, или является сопутствующим (паразитным) фактором. Техногенные источники ионизирующих излучений в свою очередь представлены: радионуклидными источниками и техническими устройствами, работа которых сопровождается формированием полей ионизирующей радиации. В большинстве используемых радионуклидных источников присутствуют искусственно получаемые (отсутствующие в природе) радиоактивные изотопы, которые включаются в него в процессе изготовления источника (в качестве необходимого функционального элемента), либо образуются в нем в процессе его эксплуатации. В радионуклидных источниках также могут применяться (присутствовать) и природные радионуклиды, хотя уже в гораздо больших чем в окружающей среде концентрациях, что и не дает основание относить такой источник к природному.
"Иногда мы подводим итоги. Иногда - итоги подводят нас!"
СХЕМА ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ
НА ТКАНИ ОРГАНИЗМА
ЗАРЯЖЕННЫЕ ЧАСТИЦЫ. Проникающие в ткань организма частицы и кванты излучения теряют свою энергию (как следствие электрических взаимодействий с электронами атомов, близ которых они проходят). Несмотря на несколько иной путь передачи энергии фотонным излучением, в конечном счете, также происходят электрические взаимодействия с электронами атомов.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. За время, длящееся около десятка триллионых долей секунды (после того как излучение достигнет соответствующего атома и "вырвет" у него один или несколько электронов, несущих отрицательный заряд), оставшаяся часть исходного нейтрального атома становится положительно заряженной. Данный процесс получил название - ионизация. Оторвавшийся электрон в последующем также может ионизировать и другие атомы (растрачивая свою энергию возбуждения).
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ. Как свободный электрон, так и ионизированный атом обычно не могут долго пребывать в неустойчивом (возбужденном) состоянии и в течении последующих десятимиллиардных долей секунды участвуют в сложных цепочках реакций, результатом которых является образование новых молекул (включая такие реакционно-способные, как «свободные радикалы»).
ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ. В течении последующих миллионных долей секунды, образующиеся новые молекулы (в том числе и "свободные радикалы") взаимодействуют друг с другом, с другими молекулами и через цепочки химических реакций (во многом еще не изученных полностью), вызывают химические модификации важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ. Следствия биохимических изменений способны проявить себя как через несколько секунд, так и через многие десятилетия после радиационного воздействия, явившись причиной как гибели организма, так и формирования целого букета патологических изменений, включая задержку и отставание в развитии, нарушения в работе ЦНС, понижение иммунной активности, образование злокачественных и доброкачественных опухолей, генетические эффекты и многое другое.
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСТОЧНИКОВ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
1. Любое радиационное воздействие несет потенциальную опасность как формирования патологических изменений, обусловленных генетическими либо соматическими повреждениями, так и влияния на общий уровень здоровья человека (его снижения за счет исчерпания физиологических регуляторных и адаптационных возможностей организма). Распространенное мнение, что облучение в малых дозах играют положительную роль, стимулируя жизненные процессы, или, хотя бы, не оказывает вредного действия за счет реализуемых в ходе эволюции адаптационных механизмов людей животных и растений, расходятся с современными представлениями о механизмах и эффектах биологического действия малых доз радиации.
Оценка биологических последствий радиационного воздействия в настоящее время проводится с использованием понятия " коллективная доза " (коллективная эффективная эквивалентная доза), рассматриваемая как произведение усредненного значения дозы, приходящейся на отдельного человека из рассматриваемой группы лиц на численность лиц данной группы (сумма доз приходящихся на оцениваемую численность населения) с вытекающими отсюда значительными биологическими последствиями даже за счет очень малых доз, но при больших значениях численности оцениваемой группы.
2. Хозяйственная деятельность любого общества (даже без использования источников ионизирующих излучений, что совершенно немыслимо для развитых стран) только за счет сжигания топлива, добычи полезных ископаемых и их переработки (руды, нефть, уголь, газ...) влечет за собой непрерывное поступление в окружающую среду большого количества природных (естественных) радиоактивных веществ. Использование же источников ионизирующих излучений в народном хозяйстве и в быту, развитие ядерных технологий (не говоря уже о производстве и испытаниях ядерного оружия) приводит к значительному росту радиоактивных загрязнений среды, существенно модифицируя значения радиационного фона местности.
3. Исходя их физической природы явления "радиоактивность" не существует никаких способов биологического, физического, химического, механического и др. механизмов (кроме естественного физического процесса) разложения радиоактивных загрязнений, позволяющих исключить этот вид загрязнений окружающей среды. Никакими воздействиями из вне мы не можем остановить, ускорить или замедлить этот процесс, изменить его направление.
Единственная практическая возможность снижения уровня загрязнения среды - сбор (выделение и улавливание) радиоактивных веществ и выдержка временем т.е. предоставить им возможность самопроизвольно распасться.
Отсюда следует важный вывод: ликвидация последствий радиоактивных загрязнений окружающей среды может носить лишь предупредительный характер.
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ значение загрязнения ОС РВ определяется их физическими свойствами, химической природой и их способностью накапливаться в биосфере.
Радионуклиды с коротким периодом полураспада (менее 2-х суток), как правило (исключая случаи ядерных аварий и взрывов), большой опасности не представляют, сохраняя высокий уровень радиации в загрязненном биотопе лишь непродолжительное время. Также не представляют особой опасности и радиоактивные вещества с особо большими периодами полураспада (как правило естественного происхождения) такие как уран-238, формирующие очень слабое поле излучений (за единицу времени происходит небольшое количество ядерных превращений).
К наиболее опасным относятся те, период полураспада которых составляет недели, месяцы, года. Такого времени становится уже достаточно для проникновения и накопления радиоактивных веществ в различные организмы и звенья пищевых цепочек.
Степень опасности радиоактивных загрязнений, помимо периода полураспада изотопа, определяется и видом испускаемых ими частиц и их энергией. Так альфа частицы плутония-239 (энергия более 3 МэВ) при попадании внутрь организма вызывают ионизацию до 100 000 молекул, а бета частицы стронция-90 (энергия более 1 МэВ) - не более 5-6 тысяч. Кроме физической природы важное эколого-гигиеническое значение играет и химическая природа радиоактивных загрязнений. К числу наиболее опасных для биоценоза относятся изотопы тех химических элементов, которые являются основными слагаемыми химической структуры живых организмов (Н-3, С-14, Р-32, S-35, Са-45 и др.) либо искусственные радиоизотопы, являющиеся их химическими аналогами (Sr-90, Сs-134,137 и др.). К наименее опасным загрязнителям среды относятся инертные газы, которые не способны накапливаться в клеточных структурах живых веществ, формируя лишь внешнее радиационное воздействие. Исключение составляет криптон-85 (период полураспада 10 лет), образующийся при работе ядерных реакторов, наряду с аргоном-41 (период полураспада 2 часа) и ксеноном-133 (период полураспада 5 суток).
Криптон-85, наряду с тритием (период полураспада 12,4 года), способны накапливаться в атмосферном воздухе и воде (реки, озера, моря и океаны). Учитывая, что современная технология не позволяет их выделять из сред в состав которых они входят, вопрос стоит очень остро: если их выбросы в окружающую среду будут продолжаться такими же темпами - развитие атомной энергетики вынуждено будет (и довольно скоро) ограничено уровнем загрязнения атмосферы и океанов.
Обязательная литература:
1. Кириллов В.Ф., Книжников В.А., Коренков И.П. Радиационная гигиена. /Под. ред. Л.А.Ильина. - М., "Медицина", 1988.
2. Кириллов В.Ф., Архангельский В.И., Коренков И.П. Руководство к практическим занятиям по радиационной гигиене. - М., ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2001.
3. "Нормы радиационной безопасности (НРБ-99); Гигиенические нормативы. - М.; Центр санитарно-эпидемиологического нормирования, гигиенической сертификации и экспертизы Минздрава России, 1999.
4. "Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности" (ОСПОРБ-99). СП 2.6.1.799-99. М., 2000.
5. "Гигиенические требования к устройству и эксплуатации рентгеновских кабинетов, аппаратов и проведению рентгенологических исследований". СанПиН 2.6.1. 1192-03. М., 2003.
6. "Контроль эффективных доз облучения пациентов при медицинских рентгенологических исследованиях". МУК 2.6.1.1797-03. М., 2004
7. "Гигиенические требования по ограничению облучения населения за счет природных источников ионизирующего излучения" СП 2.6.1.1292-03. М., 2003.
8. "Оценка индивидуальных эффективных доз облучения населения за счет природных источников ионизирующего излучения." МУ 2.6.11088-02. М., 2002.
9. "Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами (СПОРО-2002)". СП 2.6.6. 1168-02. М., 2002.
10. "Порядок заполнения и ведения радиационно-гигиенических паспортов организаций и территорий". МУ 177-112. М.,1997.
Дополнительная литература:
1. "Радиация. Дозы, эффекты, риск". Пер. с англ.- М. "Мир", 1988.
2. Заиченко А.И., Польский О.Г., Коренков И.П. "Контроль радиационной безопасности". /Под. ред. Е.И.Воробьева. - М., "Медицина", 1989.
3. Моисеев А.А., Иванов В.И. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене. - М., "Энергоатомиздат", 1990.
4. Булдаков Л.А. Радиоактивные вещества и человек. М.,1990.
5. Максимов М.Т., Оджагов Г.О. Радиоактивные загрязнения и их измерение. - М., "Энергоатомиздат", 1989.
6. Холл Э.Дж. Радиация и жизнь. Пер.с англ. М.,"Медицина", 1989.
7. Ильин Л.А, Кириллов В.Ф., Коренков И.П. "Радиационная безопасность и защита". Справочник. - М., "Медицина", 1996.