Скорость альфа частицы


Альфа частица представляет собой положительно заряженную частицу в ядерной физике, которая образуется при распаде ядер и имеет два протона и два нейтрона. Поток таких частиц принято называть альфа излучением.


Открытие в ядерной физике

Впервые о данном явлении упомянул ученый Э. Резерфорд еще вначале XX в., который в числе первых предположил наличие бета, гамма и, конечно же, альфа частиц, провел много опытов превращения ядер азота в ядра кислорода.


1057;реди нескольких видов излучений, альфа излучение наиболее безопасное для живых существ.

Основные характеристики

Альфа частица выглядит как симметричный объект в виде сферы, при  радиусе  приблизительно  2·10-13 см.


1063;то касается ее массы,  то это — 6.6·10-27 кг. Скорость ее передвижения довольно низкая,  при выхождении из ядра, она способна перемещаться еще некоторое расстояние, затем останавливается.

При близком контакте с  кожей человека она способна проникнуть на расстояние всего  нескольких микрон.


1069;то объясняется процессом ионизации, при котором поток отдает большую часть своей первоначальной энергии.

Взаимодействие альфа излучения с различными веществами


о у них небольшая скорость. Также, стоит отметить, что большое количество своей энергии они передают поглотителю при малой скорости, при этом образуется большое количество  пар ионов.

1044;ля примера рассматривается частица со скоростью 20 мм/с которая способна образовать в воздухе приблизительно сто тысяч пар ионов.

Влияние на живые организмы

Внешняя проникающая способность данного излучения небольшая, может вполне задерживаться слоем бумаги.


1055;ри малом внешнем воздействии возможно развитие злокачественных образований и нарушение правильного обмена веществ. Однако, при таком виде подвержены поражению слизистые участки тела и глаза, которые не поддаются дальнейшему излечению.


В процессе большого количества исследований, ученые пришли к выводу, что альфа частицы при попадании в живой организм с помощью пищи, воды и воздуха могут принести поистине катастрофические разрушения, поскольку они полностью сжигают живой организм изнутри.


1054;собенно опасными признаны альфа частицы плутония 239, которые активно накапливаются в почках, печени, легких, селезенке и приводят к тяжелой форме лучевой болезни, затем и к скорому летальному исходу.

Скорость альфа частицы

Научно-популярный фильм о Эрнесте Резерфорде

Источник: SpaceGid.com

Что такое альфа-излучение и особенности


Чтобы понять, что такое альфа-радиация, нужно изучить особенности этого излучения.

Поток состоит из частиц, обладающих такими свойствами:

  1. Достаточно низкая стартовая скорость. Большая относительная масса негативно снижает способность частиц к движению.
  2. Способность к созданию 200000 пар ионов в 1 см³ вещества. Подобное возможно при соблюдении некоторых условий: отсутствие преград на пути движения, средняя температура воздуха +15°С, нормальное атмосферное давление.
  3. Небольшая продолжительность жизни. Связано это с тем, что ионизация требует больших энергетических затрат. При снижении скорости перемещения ионизирующая способность частицы резко возрастает.
  4. Путь движения частиц по воздуху, не превышающий 11 см (при благоприятных условиях). Жидкие и твердые среды препятствуют распространению альфа-лучей. Здесь они не могут пройти даже 1 мм.

Виды излучения

Существуют такие типы радиационного излучения:

  1. Альфа.
    Состоит из массивных, положительно заряженных ядер атомов гелия. Возникает при распаде сложных химических элементов, например тория или урана. При контакте с веществом начинается взаимодействие, при котором частицы теряют большую часть энергии. Из-за небольшой проникающей способности излучение задерживается простым листом бумаги. Альфа-лучи разрушают клетки живого организма, вызывая опасные последствия.
  2. Бета.
    Образуется на стадии превращения одного атома в другой. Скорость частиц приближена к световой, что придает им высокую проникающую способность. Показатель ионизации ниже, чем у альфа-лучей. Бета-радиация не задерживается одеждой и кожей человека. При прохождении через металлический лист часть энергии теряется. Бета-излучение наносит вред организму, находящемуся на расстоянии 100 м от источника.
  3. Нейтронное.
    Возникает в атомных реакторах или после взрыва ядерной бомбы. Такая радиация исходит от звезд, где протекают бурные термоядерные реакции. При взаимодействии с веществом практически не изменяет структуру атомов, однако проникающая способность считается высокой. Нейтронная радиация задерживается водой или полиэтиленом. Излучение также может нанести вред животным, человеку и растениям.
  4. Гамма.
    Состоит из фотонов, образуется при распаде атомов радиоактивного вещества. Частицы перемещаются со скоростью света. Высокая проникающая способность позволяет преодолевать металлические или бетонные препятствия. Гамма-частицы слабо взаимодействуют с веществом. Главная опасность заключается в способности перемещаться на большие расстояния.
  5. Рентгеновское.
    Состоит из фотонов и возникает при перемещении электрона с одной орбиты атома на другую. Способность к проникновению в ткани ниже, чем у гамма-частиц. Объясняется это большей длиной волны.

Основные источники

Главными источниками альфа-радиации являются:

  1. Образование изотопов гелия.
    Наблюдается при распаде тяжелых атомов.
  2. Межзвездный газ.
    Образуется при увеличении скорости движения ядер гелия в космосе. Эти частицы пытаются преодолеть силу притяжения.
  3. Научные эксперименты.
    Опыты проводятся с использованием ускорителей в лабораторных условиях. Аппаратура вырабатывает излучение с нужными характеристиками.
  4. Промышленность.
    Источниками становятся объекты атомной энергетики и урановой индустрии.

Какие элементы подвержены альфа-распаду?

Альфа-распаду с образованием соответствующих лучей подвержены атомы гелия-4.

Воздействие альфа-излучения

Радиация негативно воздействует не только на организм человека и животных, но и на некоторые виды электронной аппаратуры.

На человека

Ионизируя атомы, альфа-частицы быстро растрачивают энергию. Ее бывает недостаточно даже для проникновения сквозь верхние слои кожи человека. Риск развития лучевой болезни при внешнем контакте с источником альфа-излучения минимален.

Получаемые с помощью ускорителей лучи обладают большим запасом энергии. Не менее опасными являются элементы, образуемые при распаде радионуклидов. Попадание в дыхательную или пищеварительную систему приводит к острой лучевой болезни, заканчивающейся летальным исходом.

На электронную аппаратуру

В полупроводниках потоки частиц образуют электронно-дырочные пары. Это приводит к нарушению работы электронных приборов. Для предупреждения таких последствий при изготовлении микросхем используют материалы, не взаимодействующие с лучами.

Область применения

Применение альфа-частиц в мирных целях практикуется давно.

Свойства лучей позволяет использовать их в таких сферах медицины:

  1. Физиотерапия.
    Ванны и аппликации с радоном способствуют улучшению общего состояния организма. Торон и радон, являющиеся слаборадиоактивными изотопами, быстро распадаются и выводятся, не поражая ткани.
  2. Онкология.
    Альфа-частицы перемещаются, не отклоняясь, что позволяет им воздействовать только на опухоль. При точечном облучении требуется меньшее количество процедур. Вероятность появления побочных эффектов в этом случае минимальна. Терапия избавляет от болевых ощущений и признаков воспаления, возникающих при распространении раковых клеток.
  3. Гинекология и кардиология.
    Альфа-терапия используется в лечении инфекционно-воспалительных процессов. При проведении терапии нужно правильно рассчитывать допустимые дозы и принимать во внимание возможность возникновения побочных эффектов.

Способы защиты от альфа-излучения

Методы защиты подбирают с учетом особенностей лучей. В человеческий организм они проникают на небольшую глубину. Такое правило действует только внешнем облучении. Если частицы попадают с пищей или через дефекты кожного покрова, возникают негативные последствия. Развивается тяжелое отравление массивными элементами, образующими свободные атомы кислорода и водорода. Частицы поражают железы внутренней секреции и костный мозг.

Защититься от внешнего облучения помогает увеличение расстояния между человеком и источником радиации до 5 м.

Если это невозможно, используют такие средства:

  • листы бумаги;
  • ткани;
  • тонкие алюминиевые пластины.

Хорошим средством защиты становится плотная одежда, покрывающая все тело. Сложнее снизить риск внутреннего облучения.

В этом случае применяют такие средства:

  • одежда, изготавливаемая из специальных материалов;
  • защитные очки из оргстекла;
  • дерматологические составы, защищающие поврежденную кожу.

Ускорить процесс выведения радиоизотопов из организма помогает употребление продуктов, содержащих витамины В и С, например перепелиные яйца. Они содержат аминокислоты, нейтрализующие опасное влияние радиации. Теми же свойствами обладает топинамбур, не накапливающий радионуклидов.

Применение детектирования

Присутствие соответствующего излучения определяют с помощью счетчиков. Они обнаруживают сами частицы и продукты их распада. Самым эффективным детектором является счетчик Гейгера.

Источник: OtravlenieNet.ru

Корпускулярное испускание. Альфа-частицы

Данный вид представляет собой поток радиоактивных элементов, чья масса отлична от нуля. Примером является альфа и бета-излучение, а также электронное, нейтронное, протонное и мезонное. Альфа-частицы — это ядра атомов, которые испускаются при распаде некоторых радиоактивных атомов. Они состоят их двух нейтронов и двух протонов. Альфа-излучение – это ядра атомов гелия, которые положительно заряжены. Естественное испускание характерно для неустойчивых радионуклидов рядов тория, урана. Альфа-частицы выходят из ядра со скоростью до 20 тысяч км/сек. По пути движения они образуют сильную ионизацию среды, отрывая электроны из орбит атомов. Ионизация лучами приводит к химическим изменениям в веществе, а также к нарушению ее кристаллической структуры.

Характеристика альфа-излучения

Лучи такого вида представляют собой альфа-частицы массой 4,0015 атомных единиц. Магнитный момент и спин равны нулю, а заряд частиц — удвоенному элементарному заряду. Энергия альфа-лучей находится в пределах 4-9 МэВ. Ионизирующее альфа-излучение проявляется при потере атома своего электрона и превращении его в ион. Выбивание электрона происходит за счет большого веса альфа-частиц, которые больше его практически в семь тысяч раз. При прохождении через атом и отрыве каждого отрицательно заряженного элемента частицы теряют свою энергию и скорость. Способность ионизировать материю теряется, когда вся энергия потрачена и альфа-частица преобразуется в атом гелия.

Бета-излучение

Это процесс, при котором электроны и позитроны образуются при бета-распаде элементов от самых легких до самых тяжелых. Бета-частицы сотрудничают с электронами атомных оболочек, передают им часть энергии и вырывают их с орбит. В этом случае образуется положительный ион и свободный электрон. Альфа и бета – излучение обладают разной скоростью движения. Так, для второго вида лучей она приближается к скорости света. Поглотить бета-частицы можно с помощью слоя алюминия толщиной в 1 мм.

Гамма-лучи

Образуются при разложении радиоактивных ядер, а также элементарных частиц. Это коротковолновый тип электромагнитного излучения. Оно образуется при переходе ядра из более возбужденного энергетического состояния в менее возбужденное. Имеет короткую длину волны, поэтому обладает высокой проникающей способностью, что может нанести серьезный вред здоровью человека.

Свойства

Частицы, которые образуются при распаде ядер элементов, могут по-разному взаимодействовать с окружающей средой. Такая связь находится в зависимости от массы, заряда, энергии частиц. К свойствам радиоактивного излучения можно отнести следующие параметры:

1. Проникающую способность.

2. Ионизацию среды.

3. Экзотермическую реакцию.

4. Воздействие на фотоэмульсию.

5. Возможность вызвать свечение люминесцирующих веществ.

6. При длительном воздействии возможны химические реакции и распад молекул. Например, изменяется цвет предмета.

Перечисленные свойства используются при обнаружении излучений по причине неспособности человека улавливать их своими чувствами.

Источники излучений

Существуют несколько причин испусканий частиц. Это могут быть земные или космические объекты, которые содержат радиоактивные вещества, технические устройства, выделяющие ионизирующие излучение. Также причинами появления радиоактивных частиц могут быть ядерно-технические установки, контрольно-измерительные устройства, медицинские препараты, разрушение хранилищ радиационных отходов. Опасные источники делятся на две группы:

  1. Закрытые. При работе с ними излучение не проникает в окружающую среду. Примером будет являться радиационная техника на АЭС, а также аппаратура в рентген-кабинете.
  2. Открытые. В этом случае облучению подвергается окружающая среда. Источниками могут быть газы, аэрозоли, радиоактивные отходы.

Элементы ряда урана, актиния и тория являются естественными радиоактивными элементами. При их распаде происходит излучение альфа-, бета-частиц. Источниками альфа–лучей является полоний с атомной массой 214 и 218. Последний представляет собой продукт распада радона. Это ядовитый в больших количествах газ, который проникает из почвы и накапливается в подвалах домов.

Источники альфа-излучения высоких энергий представляют собой разнообразные ускорители заряженных частиц. Одним из таких устройств является фазотрон. Он представляет собой циклический резонансный ускоритель с постоянным управляющим магнитным полем. Частота ускоряющего электрического поля будет медленно изменяться с периодом. Частицы движутся по раскручивающийся спирали и ускоряются до энергии, равной 1 ГэВ.

Способность проникать через вещества

Альфа-, бета-, гамма-излучения обладают определенным пробегом. Так, движение альфа-частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, когда бета-частицы способны пройти несколько метров, а гамма-лучи – до сотни метров. Если человек испытал внешнее альфа-излучение, проникающая способность которого равна поверхностному слою кожи, то он будет в опасности только в случае открытых ран на теле. Сильный вред наносит употребление пищи, облученной данными элементами.

Бета-частицы могут внедриться в организм только на глубину не больше 2 см, а вот гамма-частицы способны вызвать облучение всего тела. Лучи последних частиц могут задержать только бетонные или свинцовые плиты.

Альфа-излучение. Влияние на человека

Энергии этих частиц, образующихся при радиоактивном распаде, не хватит на преодоление начального слоя кожи, поэтому внешнее облучение не несет вреда организму. Но если источником образования альфа-частиц служит ускоритель и их энергия достигает выше десятков МэВ, то угроза нормальному функционированию организма присутствует. Огромный вред наносит непосредственное проникновение внутрь тела радиоактивного вещества. Например, через вдыхание отравленного воздуха или через пищеварительный тракт. Альфа-излучение способно в минимальных дозах вызвать у человека развитие лучевой болезни, которая часто заканчивается смертью пострадавшего.

Альфа–лучи нельзя обнаружить с помощью дозиметра. Попав в организм, они начинают облучать близлежащие клетки. Организм вынуждает клетки делиться быстрее, чтобы возобновить пробел, но заново рожденные опять подвергаются вредному воздействию. Это приводит к потере генетической информации, мутациям, образованию злокачественных опухолей.

Допустимые пределы облучения

Норма ионизирующего излучения в России регулируется «Нормами радиационной безопасности» и «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений». Согласно данным документам, пределы облучения разработаны для следующих категорий:

1. «А». К ней относятся сотрудники, которые работают с источником излучений на постоянной основе или временно. Допустимый предел рассчитывается как индивидуальная эквивалентная доза внешнего и внутреннего излучения за год. Это так называемая предельно допустимая доза.

2. «Б». Категория включает часть населения, которая может подвергаться воздействию источников облучения, так как проживает или работает рядом с ними. В этом случае также рассчитывается допустимая доза за год, при которой в течение 70 лет не будут происходить нарушения здоровья.

3. «В». К типу относится население области, края или страны, попавшее под излучение. Ограничение облучения происходит с помощью введения норм и контроля радиоактивности объектов в окружающей среде, вредных выбросов с АЭС, учитывая дозовые пределы для предыдущих категорий. Влияние излучений на население не подлежит регламенту, так как уровни облучения очень низки. В случаях радиационной аварии в регионах применяются все необходимые меры безопасности.

Меры безопасности

Защита от альфа-излучения не представляет собой проблемы. Радиационные лучи полностью задерживаются плотным листом бумаги и даже человеческой одеждой. Опасность возникает только при внутреннем облучении. Чтобы избежать его, используются средства индивидуальной защиты. К ним относятся спецодежда (комбинезоны, шлемы из молескина), пластиковые фартуки, нарукавники, резиновые перчатки, специальная обувь. Для защиты глаз применяются щитки из оргстекла, также используются дерматологические средства (пасты, мази, кремы), респираторы. На предприятиях прибегают к мерам коллективной защиты. Что касается защиты от газа радона, способного накапливаться в подвалах, ванных комнатах, то в этом случае необходимо часто проветривать помещения, а подвалы изнутри изолировать.

Характеристика альфа-излучения приводит нас к выводу о том, что данный вид имеет низкую пропускную способность и не требует серьезных мер защиты при внешнем облучении. Большой вред наносят эти радиоактивные частицы при проникновении внутрь организма. Элементы данного вида распространяются на минимальные расстояния. Альфа-, бета-, гамма-излучения отличаются друг от друга своими свойствами, проникающей способностью, влиянием на окружающую среду.

Источник: www.syl.ru

Что такое радиация


Для начала дадим определение, что такое радиация:

В процессе распада вещества или его синтеза происходит выброс элементов атома (протонов, нейтронов, электронов, фотонов), иначе можно сказать происходит излучение этих элементов. Подобное излучение называют — ионизирующее излучение или что чаще встречается радиоактивное излучение, или еще проще радиация. К ионизирующим излучениям относится так же рентгеновское и гамма излучение.

Радиация — это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атомов гелия или фотонов и мюонов. От того, какой элемент излучается, зависит вид радиации.

Ионизация — это процесс образования положительно или отрицательно заряженных ионов или свободных электронов из нейтрально заряженных атомов или молекул.

Радиоактивное (ионизирующее) излучение можно разделить на несколько типов, в зависимости от вида элементов из которого оно состоит. Разные виды излучения вызваны различными микрочастицами и поэтому обладают разным энергетическим воздействие на вещество, разной способностью проникать сквозь него и как следствие различным биологическим действием радиации.

Виды радиации

Виды радиации

Альфа, бета и нейтронное излучение — это излучения, состоящие из различных частиц атомов.

Гамма и рентгеновское излучение — это излучение энергии.



Альфа излучение

альфа излучение

Альфа (α) излучение возникает при распаде нестабильных изотопов элементов.

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.

Альфа частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с, что примерно в 15 раз меньше скорости света. Поскольку альфа частицы очень тяжелые, то при контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию и поэтому проникающая способность данных частиц не велика и их способен задержать даже простой лист бумаги.

Однако альфа частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. А в клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток.

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.

Облучение радиацией в виде альфа излучения может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма, например, с воздухом, водой или пищей, а также через порезы или ранения. Попадая в организм, данные радиоактивные элементы разносятся током крови по организму, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие. Поскольку некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни, то попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения и привести к перерождению тканей и мутациям.

Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно, поэтому попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, пока не приведут к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать, большинство радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма.


Нейтронное излучение

нейтронное излучение

Нейтронное излучение — это техногенное излучение, возникающие в различных ядерных реакторах и при атомных взрывах. Также нейтронная радиация излучается звездами, в которых идут активные термоядерные реакции.

Не обладая зарядом, нейтронное излучение сталкиваясь с веществом, слабо взаимодействует с элементами атомов на атомном уровне, поэтому обладает высокой проникающей способностью. Остановить нейтронное излучение можно с помощью материалов с высоким содержанием водорода, например, емкостью с водой. Так же нейтронное излучение плохо проникает через полиэтилен.

Нейтронное излучение при прохождении через биологические ткани, причиняет клеткам серьезный ущерб, так как обладает значительной массой и более высокой скоростью чем альфа излучение.


Бета излучение

бета излучение

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.

При бета излучении, происходит превращение нейтрона в протон или протона в нейтрон, при этом превращении происходит излучение электрона или позитрона (античастица электрона), в зависимости от вида превращения. Скорость излучаемых элементов приближается к скорости света и примерно равна 300 000 км/с. Излучаемые при этом элементы называются бета частицы.

Имея изначально высокую скорость излучения и малые размеры излучаемых элементов, бета излучение обладает более высокой проникающей способностью чем альфа излучение, но обладает в сотни раз меньшей способность ионизировать вещество по сравнению с альфа излучением.

Бета радиация с легкостью проникает сквозь одежду и частично сквозь живые ткани, но при прохождении через более плотные структуры вещества, например, через металл, начинает с ним более интенсивно взаимодействовать и теряет большую часть своей энергии передавая ее элементам вещества. Металлический лист в несколько миллиметров может полностью остановить бета излучение.

Если альфа радиация представляет опасность только при непосредственном контакте с радиоактивным изотопом, то бета излучение в зависимости от его интенсивности, уже может нанести существенный вред живому организму на расстоянии несколько десятков метров от источника радиации.

Если радиоактивный изотоп, излучающий бета излучение попадает внутрь живого организма, он накапливается в тканях и органах, оказывая на них энергетическое воздействие, приводя к изменениям в структуре тканей и со временем вызывая существенные повреждения.

Некоторые радиоактивные изотопы с бета излучением имеют длительный период распада, то есть попадая в организм, они будут облучать его годами, пока не приведут к перерождению тканей и как следствие к раку.


Гамма излучение

гамма излучение

Гамма (γ) излучение — это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов.

Гамма радиация сопровождает процесс распада атомов вещества и проявляется в виде излучаемой электромагнитной энергии в виде фотонов, высвобождающихся при изменении энергетического состояния ядра атома. Гамма лучи излучаются ядром со скоростью света.

Когда происходит радиоактивный распад атома, то из одних веществ образовываются другие. Атом вновь образованных веществ находятся в энергетически нестабильном (возбужденном) состоянии. Воздействую друг на друга, нейтроны и протоны в ядре приходят к состоянию, когда силы взаимодействия уравновешиваются, а излишки энергии выбрасываются атомом в виде гамма излучения

Гамма излучение обладает высокой проникающей способностью и с легкостью проникает сквозь одежду, живые ткани, немного сложнее через плотные структуры вещества типа металла. Чтобы остановить гамма излучение потребуется значительная толщина стали или бетона. Но при этом гамма излучение в сто раз слабее оказывает действие на вещество чем бета излучение и десятки тысяч раз слабее чем альфа излучение.

Основная опасность гамма излучения — это его способность преодолевать значительные расстояния и оказывать воздействие на живые организмы за несколько сотен метров от источника гамма излучения.


Рентгеновское излучение

Рентгеновское излучение — это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов, возникающие при переходе электрона внутри атома с одной орбиты на другую.

Рентгеновское излучение сходно по действию с гамма излучением, но обладает меньшей проникающей способностью, потому что имеет большую длину волны.

Рассмотрев различные виды радиоактивного излучения, видно, что понятие радиация включает в себя совершенно различные виды излучения, которые оказывают разное воздействие на вещество и живые ткани, от прямой бомбардировки элементарными частицами (альфа, бета и нейтронное излучение) до энергетического воздействия в виде гамма и рентгеновского излечения.

Каждое из рассмотренных излучений опасно!



Сравнительная таблица с характеристиками различных видов радиации

характеристика Вид радиации
Альфа излучение Нейтронное излучение Бета излучение Гамма излучение Рентгеновское излучение
излучаются два протона и два нейтрона нейтроны электроны или позитроны энергия в виде фотонов энергия в виде фотонов
проникающая способность низкая высокая средняя высокая высокая
облучение от источника до 10 см километры до 20 м сотни метров сотни метров
скорость излучения 20 000 км/с 40 000 км/с 300 000 км/с 300 000 км/с 300 000 км/с
ионизация, пар на 1 см пробега 30 000 от 3000 до 5000 от 40 до 150 от 3 до 5 от 3 до 5
биологическое действие радиации высокое высокое среднее низкое низкое

Как видно из таблицы, в зависимости от вида радиации, излучение при одной и той же интенсивности, например в 0.1 Рентген, будет оказать разное разрушающее действие на клетки живого организма. Для учета этого различия, был введен коэффициент k, отражающий степень воздействия радиоактивного излучения на живые объекты.

Коэффициент k
Вид излучения и диапазон энергий Весовой множитель
Фотоны всех энергий (гамма излучение) 1
Электроны и мюоны всех энергий (бета излучение) 1
Нейтроны с энергией < 10 КэВ (нейтронное излучение) 5
Нейтроны от 10 до 100 КэВ (нейтронное излучение) 10
Нейтроны от 100 КэВ до 2 МэВ (нейтронное излучение) 20
Нейтроны от 2 МэВ до 20 МэВ (нейтронное излучение) 10
Нейтроны > 20 МэВ (нейтронное излучение) 5
Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи) 5
Альфа-частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра (альфа излучение) 20

Чем выше «коэффициент k» тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.


Источник: doza.pro

Ядр а гелия с атомным весом 4 и зарядом, равным двум положительным элементарным зарядам, выбрасываемые из ядер некоторых атомов при радиоактивном распаде. Каждая А.-ч. состоит из двух протонов и двух нейтронов.[ …]

Альфа-частицы, проходя через вещество и сталкиваясь с атомами, ионизируют (заряжают) их, выбивая электроны. В редких случаях эти частицы поглощаются ядрами атомов, переводя их в состояние с большей энергией. Эта избыточная энергия способствует протеканию различных химических реакций, которые без облучения не идут или идут очень медленно. Альфа-излучение производит сильное действие на органические вещества, из которых состоит человеческий организм (жиры, белки и углеводы). На слизистых оболочках это излучение вызывает ожоги и другие воспалительные процессы.[ …]

Альфа-частицы представляют собой положительно заряженные ядра атомов гелия. Альфа-частицы распространяются в средах прямолинейно, создавая на своем пути ионизацию большой плотности. Этот вид излучения наблюдается преимущественно у естественных радиоактивных элементов (радий, торий, уран, полоний и др.).[ …]

АЛЬФА-ИЗЛУЧЕНИЕ (а-излучение) — ионизирующее излучению альфа-частиц (ядер гелия).[ …]

Альфа-частицы вылетают со скоростью до 17 тыс. км в секунду, но, будучи довольно тяжелыми, быстро теряют скорость и успевают пройти в воздухе только 7—10 см. Пластинка из алюминия сечением 0,05 мм их задерживает. Следовательно, от этих частиц легче изолироваться, чем от бета-частиц и особенно гамма-лучей.[ …]

Альфа-частица ведет себя в организме как пуля со смещенным центром тяжести, нанося значительно больший биологический ущерб.[ …]

Счетчик альфа-частиц. Применяют приборы с детектором из кристалла сульфида цинка, активированного серебром, детектором с кремниевой поверхностью, либо используют пропорциональный счетчик (без окна). Могут быть также использованы ион-имплантированные кремниевые детекторы (< 100 мкг • см-2) и их пропорциональные счетчики с окном. Если используют системы без окна, следует проводить проверку загрязнения датчика измерением холостой пробы между измерением загрязненных проб.[ ...]

Тяжелые частицы (альфа-частицы) создают зону чрезвычайно высокой ионизации; легкие бета-частицы, или электроны, выбитые рентгеновскими лучами и гамма-лучами, создают в микроскопическом масштабе очень низкую плотность ионизации, вызывая соответственно совершенно другие биологические эффекты.[ …]

Энергия альфа-частиц не превышает нескольких МэВ1. Излучаемые альфа-частицы движутся практически прямолинейно со скоростью примерно 20 ООО км/с.[ …]

Длина пробега альфа-частиц в воздухе обычно менее 10 см. Так, например, альфа-частицы с энергией 4 МэВ обладают длиной пробега в воздухе примерно в 2,5 см. В воде или в мягких тканях человеческого тела, плотность которых более чем в 700 раз превышает плотность воздуха, длина пробега альфа-частиц составляет несколько десятков микрометров. За счет своей большой массы при взаимодействии с веществом альфа-частицы быстро теряют свою энергию. Это объясняет их низкую проникающую способность и высокую удельную ионизацию: при движении в воздушной среде альфа-частица на 1 см своего пути образует несколько десятков тысяч пар заряженных частиц — ионов.[ …]

Взаимодействие альфа-частиц с ядрами многих элементов (кислорода, хлора, бериллия и др.) приводит к образованию нейтронов: »0(а,п) 1оЫе, дВе(а,п) вС. Таким образом, альфа-излучающие элементы — уран и торий — являются источниками нейтронов в природе. Нейтроны в природе выделяются также в результате спонтанного деления ядер урана-23 5, открытого в 1940 г. Флеровым и Петражаком. Период полураспада при спонтанном делении урана-235 равен 1015 лет.[ …]

Включают счетчик альфа-частиц и измеряют активность образца в соответствии с инструкциями изготовителя прибора. Отмечают продолжительность подсчета активности, время и дату. Затем определяют фоновую активность, используя стандартную чистую планшетку. Повторное измерение активности образца проводят через 1 мес, при этом можно выявить появление активности дочерних радионуклидов из изотопов радия. Интерпретация таких данных может быть осложнена присутствием урановых и/или ториевых серий радионуклидов. Некоторые природные воды, богатые 226Ra, могут показать возрастание начальной активности в четыре раза.[ …]

Плутоний — активный альфа-излучатель. Его удельная активность в 200 000 раз выше, чем у урана-235. Поступает в организм с воздухом, пищей, через кожу. Накапливается в легких, костях, печени и почках и не выводится полностью в течение всей жизни. Каждая альфа-частица плутония дает 15 млн. пар ионов.[ …]

Удельная ионизирующая способность бета-частиц меньше, чем альфа-частиц, но выше, чем гамма-излучение. В результате ионизации в некоторых средах происходят вторичные процессы: люминесценция, фотохимические реакции, образование химически активных радикалов.[ …]

Яри распаде радиоактивных изотопов излучаются: 1) альфа-частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов каждая и являющиеся ядрами атомов элемента гелия, 2) бета-частицы, представляющие поток электронов, и 3) гамма-лучи, характеризующиеся той же природой, что и обычные световые лучи, но невидимые вследствие несравненно более короткой волны.[ …]

Нейтронное излучение представляет собой поток ядерных частиц, не имеющих электрического заряда. Масса нейтрона приблизительно в 4 раза меньше массы альфа-частиц. В зависимости от энергии различают медленные нейтроны (с энергией менее 1 КэВ1), нейтроны промежуточных энергий (от 1 до 500 КэВ) и быстрые нейтроны (от 500 КэВ до 20 МэВ). Среди медленных нейтронов различают тепловые нейтроны с энергией менее 0,2 эВ. Тепловые нейтроны находятся по существу в состоянии термодинамического равновесия с тепловым движением атомов среды. Наиболее вероятная скорость движения таких нейтронов при комнатной температуре составляет 2200 м/с. При неупругом взаимодействии нейтронов с ядрами атомов среды возникает вторичное излучение, состоящее из заряженных частиц и гамма-квантов (гамма-излучение). При упругих взаимодействиях нейтронов с ядрами может наблюдаться обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии, но она существенно выше, чем у альфа- или бета-частиц. Так, длина пробега нейтронов промежуточных энергий составляет около 15 м в воздушной среде и 3 см в биологической ткани, аналогичные показатели для быстрых нейтронов — соотве-ственно 120 м и 10 см. Таким образом, нейтронное излучение обладает высокой проникающей способностью и представляет для человека наибольшую опасность из всех видов корпускулярного излучения. Мощность нейтронного потока измеряется плотностью потока нейтронов (нейтр./см2 • с).[ …]

Плутоний откладывается в костях, печени, почках, легких. Каждая альфа-частица дает 15 млн. пар ионов. Пораженные плутонием легкие источены кавернами.[ …]

Протоны и пары протон-нейтрон воздействуют на облучаемую среду аналогично альфа-частицам.[ …]

Естественное ионизирующее излучение складывается из трех составляющих: космическая радиация (протоны, альфа-частицы, гамма-лучи), излучение радиоактивных веществ, присутствующих в горных породах, почве, и излучение радиоактивных веществ, попадающих в организм с воздухом, пищей и водой.[ …]

ЛПЭ характеризует локализацию поглощенной энергии излучения в веществе. ЛПЭ зависит от природы излучения и энергии частиц. При прочих равных условиях наибольшей ЛПЭ обладает альфа-излучение, затем бета-излучение. При облучении альфа-частицами вся поглощенная доза будет локализована в тонком слое вещества, при облучении бета-частицами слой поглощения будет существенно толще, при облучении гамма-излучением вся поглощенная доза будет локализована в несравненно большем слое.[ …]

Так, при действии прямого типа, приводящего к разрыву связей двойной спирали молекулы ДНК, очевидно, что тяжелая ионизационная частица (альфа-частица) при движении через ядро клетки с большей вероятностью приведет к разрыву обеих нитей молекулы ДНК, чем легкая частица (бета-частица), производящая слабую ионизацию (рис. Х1 М).[ …]

За единицу радиоактивности приняли кюри (1 кюри = = 1000 мкюри), т. е. количество любого радиоактивного протона излучающего 3 ■ 7 ■ Ю-70 альфа-частиц в 1 сек.[ …]

Внутреннему облучению мы подвергаемся, если радионуклиды с пищей, водой или воздухом попадают в организм. Особенно опасно попадание в организм веществ, излучающих альфа-частицы, таких как уран, плутоний и радон. Затем следует бета-излучение. И менее опасны гамма-кванты, которые, попадая внутрь, с большой вероятностью вылетают из организма.[ …]

Сущность метода заключается в окислительной минерализации пробы. Образовавшиеся сульфаты выпаривают досуха, прокаливают при 350 °С и определяют их активность детектором альфа-частиц.[ …]

Определение содержания радиоактивных газов (радона с его изотопами) в воздухе у земной поверхности. Наиболее употребителен метод определения путем подсчета ионов, образуемых альфа-частицами, которые испускаются газами, находящимися в ионизационной камере.[ …]

К сожалению, первые исследователи, которые устанавливали допустимый уровень радиоизотопов, поражающих костную ткань, были введены в заблуждение относительно высокой дозой сильно ионизующих альфа-частиц, испускаемых радием, которая вызывала рак кости. По сравнению со значительно меньшими дозами удвоения для бета-лучей 908г, поражающих клетки костного мозга, что было открыто Стокке много позже, относительно слабое биологическое действие радия на кости послужило причиной того, что допустимый предел для бета-лучей, испускаемых изотопами, был установлен на слишком высоком уровне [8].[ …]

Солнце существует уже несколько миллиардов лет и мало изменилось за это время, поскольку в его недрах все еще происходят термоядерные реакции, в результате которых из четырех протонов (ядер водорода) образуется альфа-частица (ядро гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов). Более массивные звезды расходуют запасы водорода значительно быстрее (за десятки миллионов лет). После «выгорания» водорода начинаются реакции между ядрами гелия с образованием устойчивого изотопа углерод-12, а также другие реакции, продуктами которых являются кислород и ряд более тяжелых элементов (натрий, сера, магний и т. д.). Таким образом, в недрах звезд образуются ядра многих химических элементов, вплоть до железа.[ …]

Опасен не столько радон, сколько его дочерние продукты — естественные радиоактивные аэрозоли. При дыхании они попадают в легкие, прикрепляются к тканям, в результате чего происходит внутреннее облучение человека альфа-частицами, биологический эффект которых в 20 раз выше, чем от дозы гамма-частиц. Медицинские последствия такого действия выражаются в росте онкологических заболеваний. По данным научного комитета ООН по воздействию атомной радиации, около 20% всех заболеваний раком легких может быть обусловлено воздействием радона и продуктов его распада. По оценкам этого комитета, в промышленно развитых странах люди проводят внутри помещений около 80% времени. Там они и получают наибольшую дозу радонового облучения. Вот почему на Западе в широких масштабах проводят замеры уровня радона в воздухе жилых и производственных зданий.[ …]

Радон и продукты его распада — основные источники, формирующие естественную радиоактивность низших слоев атмосферы. Радон-222 -тяжелый инертный газ с периодом полураспада 3,82 суток. Внешнее облучение от радона несущественно. Альфа-частицы, которые он излучает полностью задерживаются одеждой. Опасен радон при длительном вдыхании. Попадая в организм, радон не включается в обмен веществ, но сильно ионизирует ткани легких, что может привести к серьезным последствиям (Ядерная энциклопедия, 1996).[ …]

Космическое излучение — это корпускулярная радиация с высокой энергией и большой проникающей способностью, пронизывающая всю толщу атмосферы. Первичное космическое излучение проникает в атмосферу с очень большими скоростями. Это протоны, альфа-частицы (ядра гелия) и атомные ядра других элементов с энергией (109—1016 эВ). Ионизируя атомы атмосферных газов, они вызывают вторичное космическое излучение, которое содержит все виды элементарных частиц. Космическое излучение — важнейший ионизатор воздуха.[ …]

Среди космических лучей различают первичные и вторичные. Первичные космические лучи приходят к Земле из Галактик (галактические высокоэнергетические) и от Солнца (солнечные умеренных энергий), имеющие связь с активностью Солнца. Основной состав космических лучей протоны, незначительно альфа-частицы и тяжелые ядра. Взаимодействуя в верхних слоях атмосферы с ядрами встречных атомов, космические лучи порождают космогенные радионуклиды — тритий или водород-3, углерод-14, бериллий-7, натрий-22 и вторичные частицы: электроны, фотоны, мезоны, нейтроны и др., пронизывающие атмосферу. Часть излучений, проникающая через атмосферу, ослабляется воздухом, и их воздействие зависит от высоты над уровнем моря. В самолете на высоте 10 ООО м гамма-излучение составляет около 100 мкр/ч. Такое же значение гамма-излучения фиксируется на горных вершинах типа Эльбруса. Интенсивность галактических космических лучей также зависит от широты — на экваторе наименьшая, наибольшая — в высоких широтах. Различие определяется особенностями магнитного поля Земли.[ …]

При столь высокой температуре протоны, которые преобладают в составе солнечной плазмы, имеют столь большие скорости, что могут преодолеть электростатические силы отталкивания и взаимодействовать между собой. В результате такого взаимодействия происходит термоядерная реакция: четыре протона образуют альфа-частицу — ядро гелия. Реакция сопровождается выделением определенной порции энергии — гамма-кванта.[ …]

КОСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. Корпускулярная радиация сложного состава с высокой энергией и большой проникающей способностью, пронизывающая всю толщу атмосферы с неизменной во времени интенсивностью. Первичное К. И., проникающее в атмосферу из мирового пространства с очень большими скоростями, это — протоны, альфа-частицы (ядра гелия) и атомные ядра ряда других элементов с очень высокой энергией (109—1016 эВ). Ионизируя атомы атмосферных газов, они дают начало вторичному К. И., которое содержит все известные виды элементарных частиц (электроны, мезоны, протоны, нейтроны, фотоны и др.). Поэтому с высотой интенсивность К. И. быстро увеличивается. На уровне 15 км она становится в 150 раз больше, чем у земной поверхности, затем убывает и в высоких слоях атмосферы остается постоянной (около 10 частиц на 1 см2/мнн). К. И. является важнейшим ионизатором атмосферного воздуха.[ …]

Красильщики радиевых циферблатов. Другой группой людей, подвергавшихся воздействию высоких доз от естественно встречающихся радиоизотопов, являются красильщики радиевых циферблатов [8]. В этом случае облучение происходило при случайном заглатывании радия, используемого для светящихся циферблатов. Так как основной тип облучения и здесь обусловлен действием только альфа-частиц (в этом случае на кости, где концентрируется радий вследствие его химического подобия кальцию), следует ожидать относительно высокого значения £>о- Было установлено, что типичные дозы удвоения составляют около 140 рад, что характерно для воздействия вызывающего образование высокой мгновенной плотности ионов в органах, оказывающих наибольшее сопротивление радиации.[ …]

Однако кажется парадоксальным, что для косвенного, или химического типа биологических повреждений верным является обратный факт. Это объясняется тем, что возбуждение должно быть передано клеточной структуре в результате диффузии возбужденной молекулы. Таким образом, функциональное повреждение критически зависит от вероятности достижения структуры, прежде чем произойдет дезактивация возбужденной молекулы. На вероятность такого достижения влияет локальная концентрация возбужденных молекул. Когда концентрация высока, например, для альфа-частиц, производящих сильную ионизацию, вероятность меньше, чем для быстро движущегося электрона, которому свойственна слабая ионизация (см. рис.[ …]

Фотосфера — самый нижний слой атмосферы Солнца. За счет энергии, поступающей из недр Солнца, вещество фотосферы приобретает температуру около 6000 К. Прилегающий к ней тонкий (около 10 ООО км) слой называют хромосферой, выше которой на десятки радиусов Солнца простирается солнечная корона. Плотность вещества в короне по мере удаления от Солнца постепенно уменьшается, но потоки плазмы из короны (солнечный ветер) проходят через всю планетную систему. Основными составляющими солнечного ветра являются протоны и электроны, которые значительно меньше альфа-частиц (ядер гелия) и других ионов.[ …]

АЛЬТЕРАГЕН [фр.] — любой предмет или фактор, который вызывает изменение окружающей среды. АЛЬТЕРАЦИЯ [от позднелат. alteratio изменение] — 1) в биологии изменение функции и строения клеток, тканей и органов под влиянием повреждающих воздействий (механических, температурных, химических и др.); 2) совокупность физических, химических и биологических процессов разложения органических веществ (пищи, бумаги, древесины) в окружающей среде (то же, что минерализация 1). АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ — собирательное понятие, охватывающее возобновляемые источники энергии (тепловые насосы, ветровую энергию, солнечную энергию). АЛЬФА-ИЗЛУЧЕНИЕ (а-излучение) [от гр alpha — первая буква в алфавите] — ионизирующее излучение, состоящее из альфа-частиц (ядер гелия), испускаемых при ядерных превращениях. Ср. Бета-излучение и Гамма-из-лучение.[ …]

В последнее время возник новый вид сточных вод. Как известно, для производства атомной энергии в мирных целях широко используется вода. Особенность сточных вод такого производства состоит в том, что в них содержатся разнообразные радиоактивные элементы. Эти элементы вследствие излучения при известных условиях могут представлять опасность для здоровья людей и животных. Большая или меньшая степень опасности этих вод определяется природой находящихся в них радиоактивных элементов и их концентрацией, которая определяется анализом воды и выражается в единицах радиоактивности. За единицу радиоактивности принято кюри (1 кюри = 1000 мкюри = 1 000000 мккюри), т. е. количество любого радиоактивного изотопа, излучающего 3,7-10ш альфа-частиц в 1 с.[ …]

Источник: ru-ecology.info


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.