Radioaktivnost - kaj je ta pojav? Vrste radioaktivnosti

Sevanje je obstajalo že dolgo pred pojavom človeka in spremlja človeka od rojstva do smrti. Noben od naših čutov ne more prepoznati kratkotalasnega sevanja. Da bi jo prepoznali, je oseba morala izumiti posebne pripomočke, brez katerih bi bilo nemogoče oceniti raven sevanja ali nevarnost, ki jo povzroča.

Zgodovina študije radioaktivnosti

Vse življenje na našem planetu se je pojavilo, razvilo in obstaja v razmerah, ki so včasih daleč od ugodnih. Spremembe temperature, padavine, gibanje zraka, spremembe v atmosferskem tlaku, menjavanje dneva in noči ter drugi dejavniki vplivajo na žive organizme. Med njimi je posebno mesto ionizirajoče sevanje, ki ga ustvarja 25 naravnih radioaktivnih elementov kot so uran, radij, radon, torij in drugi Naravna radioaktivnost so delci, ki letijo skozi ozračje od Sonca in zvezd galaksije. To sta dva vira ionizirajočega sevanja vseh živih in neživih.

Rentgenska ali γ-sevanje je elektromagnetni val z visoko frekvenco in izredno visoko energijo. Vse vrste ionizirajočih sevanj povzročajo ionizacijo in spremembo obsevanih objektov. Menijo, da je vse življenje na Zemlji prilagojeno delovanju ionizirajočega sevanja in se nanje ne odziva. Obstaja celo hipoteza, da je naravna radioaktivnost gonilna sila evolucije, zaradi katere je nastalo tako veliko število vrst, najrazličnejših oblik in načinov življenja organizmov, saj mutacije niso nič drugega kot nastanek novih značilnosti organizma, ki lahko pripelje do popolnoma novega tipa. .

V XVIII-XIX stoletjih in še posebej zdaj se je naravno sevanje na Zemlji povečalo in še naprej narašča. Razlog za to je napredovanje industrializacije vseh razvitih držav, zaradi česar se z naraščajočo proizvodnjo kovinskih rud, premoga, nafte, gradbenih materialov, gnojil in drugih mineralov na površino v velikih količinah dobavljajo različni minerali, ki vsebujejo naravne radioaktivne elemente. Pri sežiganju mineralnih virov energije, zlasti premoga, šote, oljni skrilavci, v ozračje vstopa veliko različnih snovi, vključno z radioaktivnimi. Sredi 20. stoletja so odkrili umetno radioaktivnost. To je privedlo do nastanka atomske bombe v Združenih državah Amerike in nato v drugih državah ter v razvoju jedrske energije. Med atomske eksplozije Obratovanje NEK (zlasti v primeru nesreč) v okolju, poleg stalne naravne osnove, se nabira umetna radioaktivnost. To vodi do nastanka žarišč in velikih območij z visoko stopnjo radioaktivnosti.

Kaj je radioaktivnost, ki je odkril ta pojav?

Radioaktivnost je leta 1896 odkril fizik A. A. Becquerel iz Francije. Ugotovil je, da je glavni vir izpostavljenosti sevanju gama sevanje zaradi visoke prodorne moči. Radioaktivnost je sevanje, ki mu je oseba nenehno izpostavljena zaradi izpostavljenosti naravnim virom sevanja (kozmičnih in sončnih žarkov, kopenskega sevanja). To se imenuje naravno ozadje sevanja. Vedno je obstajala: od trenutka nastanka našega planeta do sedanjosti. Oseba, kot vsak drug organizem, je nenehno pod vplivom naravnega sevanja ozadja. Po navedbah Znanstvenega odbora ZN za učinke jedrskega sevanja (NCDAR) je izpostavljenost človeku zaradi sevanja zaradi naravnih virov radioaktivnosti približno 83% vsega sevanja, ki ga prejme človek. Preostalih 17% povzročajo človeški viri radioaktivnosti. Odkritje in praktična uporaba jedrske energije je povzročilo veliko težav. Vsako leto se širi področje stikov med človeštvom in vsemi živimi bitji z ionizirajočim sevanjem. Že danes zaradi onesnaževanje tal in atmosfera radioaktivnih proizvodov jedrske energije in poskusnih jedrskih eksplozij, veliko širjenje zdravljenja zaradi sevanja in medicinske diagnostike, uporaba novih gradbenih materialov, sevalni tlak se je več kot podvojil.

Vrste radioaktivnosti

Umetna in naravna radioaktivnost deluje na osebo, ki prejme največje odmerke. To je proces, ki aktivira preučevanje bioloških učinkov sevanja v vse širšem krogu ljudi. Vsaka oseba bi morala vedeti, kakšna je povezava med stopnjo izpostavljenosti izpostavljenosti (DER) in enakovredno dozo sevanja, ki je ključna za ocenjevanje škode, ki jo človeku povzroča sevanje.

β-delci imajo energijo od okoli 0,01 do 2,3 MeV, premikanje s hitrost svetlobe. Na poti ustvarjajo v povprečju 50 parov ionov na cm poti in svoje energije ne porabijo tako hitro kot α-delci. Za zadrževanje β-sevanja je potrebna kovina debeline najmanj 3 mm.

Naravna radioaktivnost snovi je, ko se α-delci sprostijo z jedri in imajo energijo od 4 do 9 MeV. Izvržen iz jeder z visoko začetno hitrostjo (do 20.000 km / s), α-delci porabijo energijo za ionizacijo atomov snovi, ki so na njihovi poti (v povprečju 50.000 parov ionov na 1 cm poti) in se ustavijo.

γ-sevanje pripada elektromagnetnemu sevanju z valovno dolžino manj kot 0,01 nm, energija γ-kvanta se giblje od okoli 0,02 do 2,6 MeV. Fotoni γ-sevanja se absorbirajo v eni ali več aktih interakcije z atomi snovi. Sekundarni elektroni ionizirajo atome okolja. Delno gama sevanje zamuja le z debelim svincem (debelim več kot 200 mm) ali betonsko ploščo.

Pojav radioaktivnosti je sevanje, ki ga spremlja sproščanje različnih količin energije in različne prodorne moči, zato imajo različne učinke na organizme in ekosisteme kot celoto. Pri dozimetriji uporabljajo količine, ki kvantitativno označujejo radioaktivno lastnost snovi in ​​učinke, ki jih povzroča sevanje: aktivnost, doza izpostavljenosti, absorbirana doza, ekvivalentna doza sevanja. Odkritje radioaktivnosti in možnost umetne transformacije jeder sta pripomogla k razvoju metod in tehnik za merjenje radioaktivnosti elementov.

Radijska bolezen

Radioaktivnost je sevanje, ki povzroča bolezni sevanja. Obstajajo kronične in akutne oblike te bolezni. Kronična bolezni sevanja se začne zaradi dolgotrajne izpostavljenosti telesa majhnim (od 1 mSv do 5 mSv na dan) odmerkom sevanja po kopičenju celotnega odmerka 0,7 ... 1,0 Sb. Akutno radiacijsko bolezen povzroči ena sama intenzivna izpostavljenost od doze 1-2 Sv do več kot 6 Sb. Izračuni ekvivalentne doze sevanja kažejo, da so odmerki, ki jih oseba prejme v normalnih pogojih v mestu, na srečo bistveno nižji od tistih, ki povzročajo radiacijsko bolezen.

Stopnja ekvivalentne doze, ki jo povzroča naravno sevanje, je od 0,44 do 1,75 mSv na leto. Med medicinsko diagnostiko (rentgenski pregledi, radioterapija itd.) Oseba prejme približno 1,4 mSv na leto. Dodamo, da v gradbenih materialih (opeka, beton) v majhnih odmerkih obstajajo tudi radioaktivni elementi. Zato se med letom doza sevanja poveča za še 1,5 mSv.

Za dejansko oceno škodljivosti sevanja se uporablja značilnost, kot je tveganje. Tveganje se običajno razume kot verjetnost poškodovanja zdravja ali življenja osebe v določenem časovnem obdobju (običajno v enem koledarskem letu), pri čemer se izračuna z uporabo formule za relativno pogostost nevarnega naključnega dogodka v skupni vrednosti vseh možnih dogodkov. Glavna manifestacija škode zaradi radioaktivnega sevanja je bolezen raka.

Skupine radiotoksičnosti

Radiotoksičnost je lastnost radioaktivnih izotopov, da povzročijo patološke spremembe, ko vstopijo v telo. Radiotoksičnost izotopov je odvisna od številnih njihovih značilnosti in dejavnikov, od katerih so najpomembnejši naslednji:

1) čas vstopa radioaktivnih snovi v telo;
2) vrste radioaktivnosti;
3) shema radioaktivnega razpada v telesu;
4) povprečno energijo enega akta razpada;
5) distribucija radioaktivnih snovi v sistemih in organih;
6) pot vstopa v telo radioaktivnih snovi;
7) čas, porabljen v telesu radionuklida;

Vsi radionuklidi kot možni viri notranje izpostavljenosti so razdeljeni v štiri skupine radiotoksičnosti:

• skupina A - s posebno visoko radiotoksičnostjo, min aktivnost 1 kBq;
• skupina B - z visoko radiotoksičnostjo, min aktivnost ne več kot 10 kBq;
• Skupina B - s srednjo toksičnostjo, min. Aktivnost ne več kot 100 kBq;
• skupina G - z nizko radiotoksičnostjo, min. aktivnost ne več kot 1000 kBq.

Načela regulacije radioaktivne izpostavljenosti

Kot rezultat poskusov na živalih in proučevanja učinkov izpostavljenosti ljudi jedrskim eksplozijam, nesreč v podjetjih jedrskega gorivnega ciklusa, radioterapije malignih tumorjev in študij drugih vrst radioaktivnosti je bil ugotovljen odziv telesa na akutno in kronično sevanje.

Nestehastični ali deterministični učinki so odvisni od odmerka in se v relativno kratkem času manifestirajo v obsevanem organizmu. S povečanjem odmerka sevanja se poveča stopnja poškodbe organov in tkiv - opazi se gradacijski učinek.

Stohastični ali verjetni (naključni) učinki se pripisujejo daljinskim posledicam izpostavljenosti organizmu. Na podlagi pojavljanja stohastičnih učinkov so posledica obsevalnih mutacij in drugih motenj v celičnih strukturah. Pojavljajo se tako somatsko (iz latinščine somatos - telo) kot v zarodnih celicah in vodijo v nastanek malignih tumorjev v obsevanem organizmu, v potomcih - razvojne anomalije in druge motnje, ki so podedovane (genetski učinki). Šteje se, da prag mutagenega delovanja sevanja ne obstaja, zato ni povsem varnih odmerkov. Z dodatnim učinkom ionizirajočega sevanja kot enega od mnogih dejavnikov mutageneze v odmerku 1 cSv (1 rem) se tveganje za maligne tumorje poveča za 5%, manifestacija genetskih okvar pa za 0,4%.

Tveganje smrti zaradi dodatne izpostavljenosti ionizirajočemu sevanju v tako majhnih odmerkih je bistveno manjše od tveganja smrti v najvarnejši proizvodnji. Ampak to je zato, ker je doza obremenitev na človeško telo strogo urejena. To funkcijo opravljajo standardi varstva pred sevanji.

Namen NRBU-97 je preprečiti nastanek determinističnih (somatskih) učinkov in omejiti pojavljanje stohastičnih učinkov na sprejemljivi ravni. Predpisi o higieni sevanja, ki jih je določil NRBU-97, temeljijo na naslednjih treh načelih zaščite:

• načelo utemeljitve;
• načelo ne preseganja;
• načelo optimizacije.

Naravna radioaktivnost: ravni, odmerki, tveganja

Sistem varstva prebivalstva pred sevanji, ki temelji na rezultatih biomedicinskih raziskav, je na kratko formuliran na naslednji način: stopnja možnega negativnega vpliva sevanja na zdravje ljudi je določena le z odmerkom, ne glede na to, ali je vir ionizirajočega sevanja naraven ali umeten. Tehnološko izboljšani viri naravnega izvora so nadzorovane sestavine celotnega odmerka, njihov prispevek pa se lahko zmanjša z ustreznimi ukrepi. Na primer, za radon v zraku v zaprtih prostorih in glavne doze, ki tvorijo vire, sta opredeljena dva primera izpostavljenosti: izpostavljenost v stavbah, ki že obratujejo, in novi domovi, ki se vnašajo v obratovanje.

Standardi zahtevajo, da ekvivalentna ravnotežna aktivnost radona v zraku (EERO) za hiše, ki delujejo, ne presega 100 Bq / m3, kar ustreza vrednosti 250 Bq / m3 v obdobju volumetrične aktivnosti, ki se uporablja v večini evropskih držav. Za primerjavo, v novih temeljnih varnostnih standardih IAEA (BSS) je referenčna raven za radon določena na 300 Bq / m3.

Za nove domove, otroške ustanove in bolnišnice je ta vrednost 50 Bq / m3 (ali 125 Bq / m3 plina radona). Merjenje radioaktivnosti radona po NRBU-97, kot tudi po predpisih drugih držav sveta, se izvaja le z integralnimi metodami. Ta zahteva je zelo pomembna, ker se lahko raven radona v zraku enega stanovanja ali hiše čez dan spremeni 100-krat.

Radon - 222

V raziskavah, ki smo jih v zadnjih letih izvedli v Rusiji, smo analizirali strukturo in obseg obstoječih doz sevanja ter ugotovili, da je glavna nevarna snov za prebivalstvo v prostorih radioaktivnost - to je radon. Vsebino te snovi v zraku lahko zlahka zmanjšate, če povečate prezračevanje prostora ali omejite pretok plina s tesnjenjem kletnega prostora. Po podatkih oddelka za higieno sevanja približno 23% stanovanjskega sklada ne izpolnjuje zahtev veljavnega regulativnega okvira za vsebnost radona v zraku v zaprtih prostorih. Če se stanovanjski sklad prilagodi sedanjim standardom, se lahko izgube prepolovijo.

Poglejmo, zakaj je radon tako škodljiv? Radioaktivnost je razpad naravnih radionuklidov uranove serije, v kateri se radon-222 pretvori v plin. Istočasno oblikuje kratkotrajne hčerinske proizvode (DPR): polonij, bizmut, svinec, ki skupaj z delci prahu ali vlage tvorijo radioaktivni aerosol. Ko pride v pljuča, ta zmes po kratkem razpolovnem času DPR radona-222 vodi do relativno visokih odmerkov sevanja, kar lahko povzroči dodatno tveganje za pljučni rak.

Po raziskavi stanovanjskega sklada posameznih regij (28.000 hiš), ki so jo izvedli strokovnjaki z Inštituta za higieno in medicinsko ekologijo, je povprečna tehtana povprečna individualna površina za posamezna območja radona 2,4 mSv / leto, za podeželsko prebivalstvo pa se je ta vrednost skoraj podvojila in znaša 4,1%. mSv / leto Za posamezne regije se odmerki radona spreminjajo v precej širokih mejah - od 1,2 mSv / leto do 4,3 mSv / leto, posamezne doze prebivalstva pa lahko presegajo mejne vrednosti za strokovnjake kategorije A (20 mSv / leto).

Če ocenjujemo smrtnost zaradi pljučnega raka, ki ga povzroča obsevanje radona-222 v skladu z mednarodno sprejetimi metodami, je to približno 6000 primerov na leto. Upoštevati je treba tudi, da je v zadnjih letih pridobljeno znanje o vplivu radona. Tako je po nekaterih epidemioloških študijah ugotovljeno, da lahko radon pri otrocih povzroči levkemijo. Povezava med radonom in levkemijo pri otrocih se po AS Evrardu poveča za 20% na vsakih 100 Bq / m3. Po Raaschou-Nielsenu je to povečanje za več kot 34% na vsakih 100 Bq / m3.

Radioaktivnost in žlindra

V vseh državah je problem recikliranja in odstranjevanja kovinskih odpadkov z radioaktivnostjo zelo pereč. To je tudi vir sevanja - ne samo zaradi nesreč, kot so v jedrski elektrarni Černobil, temveč tudi iz delujočih jedrskih elektrarn, kjer se stalno načrtuje zamenjava enot. Kako ravnati s starimi kovinskimi sklopi in strukturami, ki imajo visoko radioaktivnost? Strokovnjaki z Inštituta za električno varjenje so razvili plazemsko-obločno metodo taljenja v vodno hlajenem lončku, ki omogoča odstranjevanje kovine ali zlitine v žlindre, ki imajo radioaktivnost. To je fizika najvarnejšega čiščenja. Uporabite lahko različne zmesi žlindre z visoko asimilacijsko zmogljivostjo. Ta metoda lahko celo odstrani tiste radioaktivne elemente, ki so v razpokah in vdrtinah površine. Za rezanje kovinskih odpadkov je predvideno uporabo plazemskega rezanja in eksplozije pod vodo, elektro-hidravlično rezanje in tesnjenje vozlišč in konstrukcij, ki se razrezujejo. Te visoko zmogljive tehnologije odpravljajo nastajanje prahu pri delu, zato preprečujejo onesnaževanje okolja. Stroški predelave radioaktivnih odpadkov v domačem projektu so nižji od stroškov tujih razvijalcev.

Osnovni principi zaščite pred zaprtimi viri ionizirajočega sevanja

Zatesnjeni viri ionizirajočega sevanja povzročajo le zunanje sevanje telesa. Načela zaščite lahko izpeljemo iz takšnih osnovnih vzorcev porazdelitve sevanja in narave njihove interakcije s snovjo:

• odmerek zunanje izpostavljenosti je sorazmeren s časom in intenzivnostjo izpostavljenosti sevanju;
• intenzivnost sevanja iz vira je neposredno sorazmerna s številom delcev ali kvantov ali delcev;
• skozi snov se sevanje absorbira in njihovo območje je odvisno od gostote te snovi.

Osnovna načela zaščite pred zunanjo izpostavljenostjo temeljijo na:

a) zaščita s časom;
b) količinsko zaščito;
c) zaslonska zaščita (zaščitni viri materialov);
d) zaščita na daljavo (povečanje razdalje do največje možne vrednosti).

Kompleks zaščitnih ukrepov mora upoštevati vrsto sevanja radioaktivnih snovi (α-, β-delci, γ-kvanti). Zaščita pred zunanjim sevanjem α-delcev ni potrebna, saj je njihova kilometrina v zraku 2,4–11 cm, v vodi in tkivih živega organizma pa le 100 mikronov. Kombinezon popolnoma varuje pred njimi.

Ko se zunanji obsevajo, β-delci prizadenejo kožo in roženico oči in v velikih odmerkih povzročijo suho in opekline kože, lomljive nohte, katarakte. Gumijaste rokavice, očala in zasloni se uporabljajo za zaščito pred β-delci. V primeru posebej močnih tokov β-delcev je treba uporabiti dodatne zaslone za zaščito pred rentgenskimi žarki: predpasniki in rokavice iz svinca, svinčeno steklo, zasloni, škatle in podobno.

Zaščita pred zunanjim γ-sevanjem se lahko doseže z zmanjšanjem časa neposrednega dela z viri, uporabo zaščitnih ščitov, absorbiranjem sevanja, s povečanjem razdalje od vira.

Omenjeni načini zaščite se lahko uporabijo ločeno ali v različnih kombinacijah, vendar tako, da doze zunanjega obsevanja fotona oseb kategorije A ne presežejo 7 mR na dan in 0,04 R na teden. Zaščito z zmanjšanjem časa neposrednega dela z viri fotonskega sevanja dosežemo s hitrostjo manipulacij z zdravilom, ki skrajša trajanje delovnega dneva in delovnega tedna.