Альфа излучение это поток


Альфа-излучениеАльфа-излучение – это вид ионизирующего излучения — поток положительно заряженных частиц (α-частиц), испускаемых при радиоактивном распаде и ядерных реакциях. В основном α-распад характерен для нейтронодефицитных тяжелых ядер с массовым числом А>200 и зарядовым числом Z>82. α-радиоактивных ядер с Z<82 немного (бериллий-8, самарий-146, 147 и др.), почти все они также относятся к нейтронодефицитным ядрам.


частицы вылетают из ядра благодаря туннельному эффекту и имеют дискретный спектр энергий. α-частицы – ядра атомов гелия, они состоят из двух протонов и двух нейтронов, прочно связанных между собой ядерными силами. В воздухе при атмосферном давлении А.и. преодолевает лишь небольшое расстояние, как правило, от 2,5 до 7,5 см. В условиях вакуума электрическое и магнитное поля заметно отклоняют его от первоначальной траектории. Направление и величина отклонений указывают на то, что А.и. – это поток положительно заряженных частиц, для которых отношение заряда к массе (е/т) в точности соответствует дважды ионизированному атому гелия (Не++).

А.и. является одним из проявлений самопроизвольного превращения неустойчивых атомных ядер в ядра др. элементов. Так как α-распад представляет собой самопроизвольное превращение ядер, сопровождающееся испусканием двух протонов и двух нейтронов, образующих ядро, то в результате заряд ядра уменьшается на 2, а массовое число на 4 единицы.

Кинетическая энергия вылетающей α-частицы определяется массами исходного и конечного ядер и α-частицы. Если конечное ядро образуется в возбужденном состоянии, эта энергия несколько уменьшается, и, напротив, возрастает, если распадается возбужденное ядро (в последнем случае испускаются т.н. длиннопробежные α-частицы). Энергетический спектр α-частиц дискретный. Период полураспада б-радиоактивных ядер экспоненциально зависит от энергии вылетающих α-частиц.
вестно более 200 α-активных ядер, расположенных в основном в конце периодической системы, за РЬ, которым заканчивается заполнение протонной ядерной оболочки с Z=82. Известно также около 20 α-радиоактивных изотопов редкоземельных элементов. Здесь α-распад наиболее характерен для ядер с числом нейтронов N=84, которые при испускании α-частиц превращаются в ядра с заполненной нейтронной ядерной оболочкой (N= 82). Время жизни α-активных ядер колеблется в широких пределах: от 3·10-7 (для полония-212) до (2-5)·10-15 лет (природные изотопы цезия-142, неодима-144, гафния-174). Энергия наблюдаемого α-распада лежит в пределах 4-9 Мэв (за исключением длиннопробежных α-частиц) для всех тяжелых ядер и 2-4,5 Мэв для редкоземельных элементов.

Обладающее относительно малой проникающей способностью (порядка долей миллиметра), но высокой ионизирующей способностью А.и. критическую опасность представляет только при попадании внутрь организма.

Источник: Гражданская защита: Энциклопедия в 4 томах. Том I (А–И); под общей редакцией С.К. Шойгу; МЧС России. – М.: Московская типография № 2, 2006.

Источник: fireman.club

Что такое радиоактивность в физике


Любой атом имеет ядро и вращающиеся вокруг него отрицательные заряженные частицы — электроны. 

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Причем число протонов всегда одинаково и соответствует порядковому номеру химического элемента в периодической системе Менделеева. Ядра, в которых количество нейтронов отличается, называются изотопами.

Некоторые атомные ядра могут превращаться в разные изотопы с выделением элементарных частиц или легких ядер. Собственно этот процесс и называется радиоактивностью. 

Можно дать такое определение этому явлению: способность атомного ядра бесконтрольно распадаться с испусканием проникающих частиц.

Распад ядер возможен в том случае, если он сопровождается выделением энергии. Сегодня известно около 3 тыс. атомных ядер. Из них не являются радиоактивными всего лишь 264.

В физике существуют такие виды радиоактивного распада:

  • α-распад с выделением α-частицы;

  • β-распад с испусканием электрона и антинейтрино, позитрона и нейтрино, а также поглощение ядром электрона с выделением нейтрино;

  • γ-распад — излучение атомным ядром кванта ионизирующих лучей;

  • бесконтрольное деление ядра на осколки.


Альфа-излучение

Это поток ядер атомов гелия, имеющих положительный заряд. Возникает из-за распада атомов урана, тория или радия. 

Их пробег очень короток (до 8 сантиметров в воздухе). Это означает, что их может задержать бумажный листок.

Вещества, которые испускают эти частицы, имеют большой период полураспада. Попадая в организм, они накапливаются в селезенке или лимфатических узлах и вызывают облучение. 

Альфа-частицы опасны: они создают значительное количество ионов. Сами же альфа-частицы распространяются в тело на доли миллиметра.

Бета-излучение

Являет собой поток электронов (частиц с отрицательным зарядом) или позитронов (соответственно, с положительным зарядом). Электрон образуется при превращении нейтрона в протон, а позитрон – в процессе обратного превращения.

Электроны намного меньше ядра атомов гелия. Они могут проникать в тело человека примерно на 15 см. Попадая на кожу живого организма, частицы вызывают сильные ожоги. Чтобы оградиться от бета-излучения, достаточно тонкого оргстекла. Если вещество, излучающее электроны или позитроны, попадет в организм, то оно будет облучать ткани.

Бета-излучение применяется в медицине в качестве лучевой терапии.

Гамма-излучение


Это волны с огромной энергией, образующиеся внутри ядра. 

Возникает при:

  • распаде ядра;

  • переходе его из возбужденного состояния в стабильное;

  • взаимодействии ионов;

  • аннигиляции электрона и позитрона.

Гамма-лучи могут проходить значительные расстояния, постепенно теряя свою энергию. Они обладают чрезвычайно высокой проникающей способностью.

Очень интенсивное излучение повреждает не только кожу, но и внутренние органы человека. Особая его опасность в том, что оно способно поражать ДНК, вызывая раковые новообразования.

Чтобы ослабить поток гамма-излучения, достаточно использовать вещества с высоким массовым числом атома и плотные составы.

Нейтронное излучение

Оно являет собой поток нейтронов, без заряда, не имеющих ионизирующего воздействия. Проявляется в результате рассеивания на атомных ядрах вещества.

Вещества, облученные нейтронами, могут обретать радиоактивные характеристики. Это свойство называется наведенной радиоактивностью.

Нейтроны отличаются наибольшей проникающей характеристикой. От них можно защититься материалами, содержащими атомы водорода. Излучение быстрых нейтронов губительно для всего живого в радиусе 2,5 км.


Рентгеновское излучение

Оно имеет внеядерное происхождение. Его источник – рентгеновская трубка и некоторые радиоактивные нуклиды. Рентгеновские лучи возникают в результате сильного ускорения заряженных частиц или в результате переходов в электронных оболочках атомов.

Рентгеновская трубка имеет катод и анод. При нагревании катода происходит излучение электронов. Движение этих частиц ускоряется электромагнитным полем, и частицы падают на анод, резко снижая скорость. Вследствие этого и возникают рентген-лучи.

Рентген-излучение, проходящее сквозь вещество, рассеиваются либо поглощается. Это их свойство используется в медицине.

Какое излучение самое опасное

Наиболее опасным является излучение нейтронов. Оно может пройти толщину вещества до 10 см. Приблизившись к ядру, нейтрон только отклоняется. А при столкновении с протоном нейтрон передает ему половину внутренней энергии, и последний увеличивает свою скорость, вызывая ионизацию. 


Именно эти быстрые протоны разрушают весь организм. От наведенной нейтронной радиации нельзя избавиться.

Второе место в рейтинге опасности – гамма-излучение, обладающее высокой проникающей способностью.

В природе существует много разновидностей радиационного излучения. Не каждое их них опасно для здоровья. Соблюдая меры предосторожности, можно защитить себя от вредных лучей.

Источник: nauka.club

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.


альфа излучение

Радиоактивность в физике

Мы знаем, что атомы вещества состоят из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Так вот ядро — это в принципе очень устойчивое образование, которое сложно разрушить. Однако, ядра атомов некоторых веществ обладают нестабильностью и могут излучать в пространство различную энергию и частицы.

Это излучение называют радиоактивным, и оно включает в себя несколько составляющих, которые назвали соответственно первым трем буквам греческого алфавита: α-, β- и γ- излучение. (альфа-, бета- и гамма-излучение). Эти излучения различны, различно и их действие на человека и меры защиты от него. Разберем все по порядку.

Альфа-излучение

Альфа-излучение — это поток тяжелых положительно заряженных частиц. Возникает в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. В воздухе альфа-излучение проходит не более пяти сантиметров и, как правило, полностью задерживается листом бумаги или внешним омертвевшим слоем кожи. Однако если вещество, испускающее альфа-частицы, попадает внутрь организма с пищей или воздухом, оно облучает внутренние органы и становится опасным.


Бета-излучение

Бета-излучение — это электроны, которые значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь тела на несколько сантиметров. От него можно защититься тонким листом металла, оконным стеклом и даже обычной одеждой. Попадая на незащищенные участки тела, бета-излучение оказывает воздействие, как правило, на верхние слои кожи. Во время аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году пожарные получили ожоги кожи в результате очень сильного облучения бета-частицами. Если вещество, испускающее бета-частицы, попадет в организм, оно будет облучать внутренние ткани.

Гамма-излучение

Гамма-излучение — это фотоны, т.е. электромагнитная волна, несущая энергию. В воздухе оно может проходить большие расстояния, постепенно теряя энергию в результате столкновений с атомами среды. Интенсивное гамма-излучение, если от него не защититься, может повредить не только кожу, но и внутренние ткани. Плотные и тяжелые материалы, такие как железо и свинец, являются отличными барьерами на пути гамма-излучения.

Как видно, альфа-излучение по его характеристикам практически не опасно, если не вдохнуть его частички или не съесть с пищей. Бета-излучение может причинить ожоги кожи в результате облучения. Самые опасные свойства у гамма-излучения. Оно проникает глубоко внутрь тела, и вывести его оттуда очень сложно, а воздействие очень разрушительно.


В любом случае без специальных приборов знать, что за вид радиации присутствует в данном конкретном случае нельзя, тем более, что всегда можно случайно вдохнуть частички радиации с воздухом. Поэтому общее правило одно — избегать подобных мест, а если уж попали, то укутаться как можно большим количеством одежды и вещей, дышать через ткань, не есть и не пить, и постараться поскорее покинуть место заражения. А потом при первой же возможности избавиться от всех этих вещей и хорошенько вымыться.

Понятие «излучение» включает в себя весь диапазон электромагнитных волн, а также электрический ток, радиоволны, ионизирующее излучение. При последнем изменяется физическое состояние атомов и их ядер, превращая их в заряженные ионы или продукты ядерных реакций. Мельчайшие частицы обладают энергией, которая постепенно теряется при взаимодействии со структурными единицами. В результате движения вещество, через которое проникают элементы, ионизируется. Глубина проникновения различна для каждой частицы. Из-за способности изменять вещества радиоактивный свет наносит вред организму. Какие виды излучений существуют?

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.

Энергия образования

Чтобы рассчитать энергию образования альфа-частицы, следует воспользоваться знаменитым уравнением Эйнштейна, которое связывает массу и энергию через одну из фундаментальных постоянных нашей Вселенной – скорость света. Это уравнение имеет вид: E = mc2, где E – энергия, m – масса, c – скорость света в вакууме.

Зная, что при образовании альфа-частицы масса ее компонентов уменьшается на 0,015 * 10-27 кг, а также зная, что скорость света составляет 3 * 108 м/с, получаем энергию, которая выделяется во время этого процесса. Она равна E = 0,015 * 10-27 * 9 * 1016 = 1,35 * 10-12 Дж. В физике элементарных частиц принято энергии записывать в электрон-вольтах (эВ). Один электрон-вольт равен 1,602177 * 10−19 Дж. Тогда энергия образования альфа-частицы равна 8,426 * 106 эВ, или 8,426 МэВ (мегаэлектрон-вольт).

Радиоактивный альфа-распад

Чтобы понять, насколько велика эта энергия, можно провести простой расчет. Представим, что вся энергия образования альфа-частицы переводится на ее ускорение. Пользуясь уравнением Лоренца для нерелятивистских скоростей, то есть полагая, что кинетическая энергия-альфа частицы равна mv2/2, где v – скорость ее движения, получаем, что этой энергии образования будет достаточно, чтобы разогнать альфа-частицу до скорости 2 * 107 м/c, что составляет 6,7 % от скорости света в вакууме. Отметим, что задавать вопрос о том, на сколько увеличится масса альфа-частицы при таких скоростях, не имеет смысла, поскольку увеличением ее массы можно пренебречь, так как она составит всего 0,015/6,68 * 100 = 0,2 %.

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.

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.

Радиация вокруг нас

Минимальные радиационные излучения постоянно окружают нас в повседневной жизни, но эти дозы не опасны для людей. Согласно исследованиям малые дозы радиации оказывают даже положительный эффект на здоровье.

Сильные радиационные излучения находятся в космосе, но наша атмосфера не позволяем им достигать поверхности Земли. Сильная радиация в космосе, а также солнце излучают такие дозы радиации, что все живое на земле было-бы уничтожено за минуты. К счастью атмосфера задерживает почти всю солнечную радиацию.

Источники излучений

альфа и бета излучение
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.

альфа бета гамма излучения
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.

характеристика альфа излучения
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.

Долгоживущие и короткоживущие радионуклиды

Альфа-, бета- и гамма-излучения сопровождают процесс распада атомного ядра. Что такое период полураспада? Ядра радионуклидов не являются стабильными – этим они и отличаются от других устойчивых изотопов. В определенный момент запускается процесс радиоактивного распада. Радионуклиды при этом превращаются в другие изотопы, в процессе чего испускаются альфа-, бета- и гамма-лучи. Радионуклиды имеют разный уровень нестабильности – некоторые из них распадаются в течение сотен, миллионов и даже миллиардов лет. К примеру, все изотопы урана, которые встречаются в природе, являются долгоживущими. Есть и такие радионуклиды, которые распадаются в течение секунд, дней, месяцев. Они зовутся короткоживущими.

Выброс альфа-, бета- и гамма-частиц сопровождает не любой распад. Но на самом деле радиоактивный распад сопровождается только выбросом альфа- или бета-частиц. В некоторых случаях этот процесс происходит в сопровождении гамма-лучей. Чистое гамма-излучение в природе не встречается. Чем больше скорость распада радионуклида, тем выше его уровень радиоактивности. Некоторые считают, что в природе существует альфа-, бета-, гамма- и дельта-распад. Это неверно. Дельта-распада не существует.

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.

источники альфа излучения

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.

Методы защиты

Альфа-излучения имеют свой спектр, а также определенную радиоактивность, которые способны оказывать пагубное воздействие на человека. Поражающая радиоактивность потока альфа-частиц не слишком велика.

Принято считать, что спектр подобного излучения неопасен, но не стоит забывать про радиоактивность. Проникновение массивных частиц в организм человека вместе с водой, едой или же сквозь кожный покров, имеется риск серьезного отравления. Осложнение возникает по причине мощного ионизирующего воздействия, формирования кислорода, окислителя, водорода свободного. За счет того, радиоактивность оказывает воздействие на мозг, скапливаясь в нем, наблюдается появления множества патологий, которые активно снижают адаптационные, защитные функции организма.

Не смотря не радиоактивность, альфа-частицы признаны наиболее безопасными, так как после внешнего облучения не требуются защитные средства. Опасность поджидает от внутреннего облучения, когда радиоактивность частиц действует более хитро. Для предотвращения неприятностей, достаточно не допустить попадание в организм радионуклидов, используя индивидуальную защиту:

  • одежда, сделанная из специального материала;
  • если кожа чувствительная, можно пользоваться кремом, дерматологической пастой;
  • для глаз подойдут щитки из специального оргстекла.

В перечень рекомендаций входит информация о воздействии пищевых продуктов на выведение, нейтрализацию радионуклидов в организме. Такая способность имеется у продуктов, которые богаты витамином С, В. Отлично помогают перепелиные яйца, но если доза облучения не слишком большая. Они считаются богатым источником аминокислот, витаминов и микроэлементов. Из растений, которые способны помочь, можно выделить топинамбур.

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:

альфа излучение проникающая способность

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.

Комплектность

В комплект поставки источников ОСАИ входят составные части и эксплуатационная документация, указанные в таблице 3.

Наименование Обозначение Количество
Источник с основным радионуклидом* 1
Пенал для укладки источника 1
Свидетельство о метрологической аттестации (поверке) 1
Паспорт на источник 1

Примечание

*) Источники могут поставляться комплектами или отдельными источниками, основные радионуклиды в источниках и номинальная активность радионуклидов определяются по согласованию с Заказчиком.

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.

защита от альфа излучения

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.

Из чего состоит ядерный взрыв?

Прежде чем найти ответ на вопрос о том, как защититься от радиации, стоит сказать о том, что представляет собой ядерный взрыв. Полный ядерный взрыв – это выброс в атмосферу большого количества ионизирующих веществ с максимальным зарядом. В процессе такого явления на месте катастрофы до критических показателей повышается температура и давление. То есть, когда происходит выброс радиоактивных элементов, образуется сначала световая волна, затем повышается температура, позже образуется взрывная волна, которая в зависимости от количества выброса, может сметать города на своем пути. После взрывной волны на месте заражения распространяется большое количество радиоактивных веществ. Территория становится зараженной и непригодной для проживания на ней любых живых существ. Опасность ядерного взрыва заключается не только в распространении в воздухе большого количества ионизирующих веществ, но также в световой и ударной волне. Независимо от размеров выброса радиации и количества заражения, волна от такого резкого выделения заряженных ионов может нанести огромный ущерб всему живому и строениям, которые находятся неподалеку. Такие явления, как световая и ударная волна, могут спровоцировать появление на теле человека большого количества ожогов, а также вызвать слепоту, помутнение рассудка, головные боли, головокружение и смерть. Следует отметить, что если вы думаете, что во время ядерного взрыва сможете быстро забежать в убежище, использовать средства индивидуальной защиты от ионизирующих излучений и спасти таким образом свою жизнь, то ошибаетесь. Стоит сказать, что ударная волна ввиду своей повышенной температуры и мощности, достигает расстояния в 18-20 км всего за несколько десятков секунд.
Закажите бесплатно консультацию эколога получить* Нажимая кнопку «Отправить», я даю свое согласие на обработку моих персональных данных, в соответствии с Федеральным законом от 27.07.2006 года №152-ФЗ «О персональных данных», на условиях и для целей, определенных в Согласии на обработку персональных данных

Скорость и мощность удара волны зависит напрямую от силы заряженных частиц радиации, а также от расстояния, на которое она распространяется. То бишь, местность, окружающая место катастрофы на 20-30 километров может гарантированно пострадать от ударной волны и, скорее всего, будет непригодна для существования на ней. Остальные территории, примыкающие к этой зоне, могут быть критически зараженными. Еще больший круг земли может находиться в относительно зараженном состоянии, на котором возможно построить бункеры и спасать жертв катастрофы.

Защита от радиации рабочих на ЧАЭС
Для того чтобы лучше понять опасность радиоактивного взрыва, принципы защиты от ионизирующего излучения и то, как нужно защищаться от таких явлений, стоит разобрать по частям элементы, из которых состоит ядерная волна:

  1. Радиация проникающего типа. Первая и максимально опасная составляющая ударной ядерной волны – проникающая радиация. Этот поток ионизирующих веществ полностью состоит из бета-частиц, которые обладают высокой проникаемостью, легко повреждают ткани и органы человека и причиняют максимально количество урона. Такая волна является опасной и максимально активной во время первой фазы взрыва, не подлежит биологической защите от радиации, после чего ее активность постепенно снижается и активность частиц бета-типа идет на убыль.
  2. Радиация вторичного типа. Следует сразу сказать о том, что даже если вы находитесь за много километров от места взрыва и надеетесь, что волна обойдет вас стороной и не причинит вреда, – это ошибочное мнение. По причине такого ошибочного суждения в Чернобыльской зоне и соседних к ней городах пострадало много людей, потому что мало кто думал о средствах индивидуальной защиты от радиации и вторичной ядерной волне, которая не менее опасна, нежели первая. Вторая волна радиации считается менее активной и агрессивной, нежели первая. Однако, она может распространяться на большие расстояния и причинять вред на протяжении длительного периода времени. Вторичная волна – это своего рода осадки и остаточные частицы от первой волны. На распространение таких ионизирующих элементов могут влиять погодные условия, ветер, дожди и прочие катаклизмы.

Какие способы и средства защиты от радиации использовать? Максимально опасными и губительными для здоровья принято считать те частицы ионизирующих потоков, которые распространяются в воздухе и выпадают на землю в течение первых 40-50 минут после момента взрыва. Данный тип радиации является максимально мелким, поэтому он легко и быстро разносится ветром на большие расстояния и может повреждать живые организмы, даже если те находятся на расстоянии сотен километров от места выброса.

Экипировка рабочих в Чернобыле
Следует отметить, что в случае вторичной радиоактивной волны максимально важную роль играют правильные методы защиты от радиации, географическое расположение территории и высота над уровнем моря. Известно, что высокие площади более сильно обдуваются ветрами, а это значит, что радиация на них будет распространяться гораздо быстрее, нежели на таких площадях, которые являются максимально ровными с относительно стабильными показателями силы ветра. Опасными в процессе радиоактивного взрыва принято считать также атмосферные осадки. После первой волны и наступления вторичного заражения все осадки, которые выпадают на землю в течение последующих 2-3 часов, могут быть максимально опасными для здоровья и причинять не только сильные ожоги и воспаления, но также стать причиной мгновенной или постепенной болезненной смерти человека. Для того чтобы максимально обезопасить себя от первичной и вторичной волны радиоактивного взрыва и принять меры защиты от радиации, нужно хорошо ориентироваться на местности и следить за направлением ветра. Защита от радиации в виде костюма поможет, если вы находитесь далеко от места выброса и перенесли первую волну относительно хорошо. В таком случае вторую волну стоит ожидать в защищенном состоянии. Для этого вам надо проследить за направлением ветра и найти максимально надежное убежище, которое позволит быть в безопасности и не подвергаться влиянию ионизирующих веществ. Для таких целей может подойти постройка из толстого бетона или меди.

Источник: sana67.ru

Основные источники альфа-излучения

Усовершенствовав методику изучения радиационного влияния, англичанин Резерфорд выяснил, что отклонение альфа-излучения фиксируется также в электрическом поле. Было замечено, что лучи больше тяготеют к отрицательному полюсу.

Так было установлено, что альфа-облучение относится к категории положительных частиц. Их параметры идентичны показателям гелиевых ядер. У обычного атома этого элемента в составе содержится всего пара электронов. В научной среде такие лучи носят название α-излучение.

Разобравшись с тем, что такое альфа-излучение, ученые начали искать его первоисточники. Схематически их можно разделить на две равноценные категории:

  • естественные,
  • искусственные.

Всего существует четыре основных источника излучения разного происхождения:

  • Испускание ядер гелия. Происходит ядерный распад тяжелых элементов вроде радия, либо тория.
  • Межзвездный газ. Возникает из-за ускорения гелиевых ядер из космического пространства, которые стремятся преодолеть земное тяготение.
  • Научные эксперименты. Опыты, которые проводятся специалистами в условиях радиоизотопных лабораторий, должны включать в себя ускорители заряженных частиц. Все вместе это генерирует нужное облучение.
  • Промышленность. Подразумевает под собой различные объекты урановой индустрии и ядерные реакторы.

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.

Особенности α-лучей в разных средах

Кроме необходимости знать, что такое альфа-излучение для защиты себя от его влияния, нужно разбираться в его особенностях.

Стартовая скорость таких частиц варьируется в рамках 14-20 тысяч км/с. По сравнению с бета-частицами они считаются более массивными. Разница составляет более 7300 раз. Из-за этого ионизирующая способность лучей считается высокой.

Среднестатистический показатель создания пара ионов тут составляет 200000 раз. Для этого должны быть соблюдены основные условия: свободное движение в воздухе, температура окружающей среды в 15 градусов и обычное атмосферное давление.

Но срок «жизнеспособности» этих частиц довольно ограничен. Вызвано это тем, что при ионизации требуются многочисленные энергетические затраты. После того как частицы начинают последовательно тормозить, их способность к ионизации значительно возрастает.

Свободный пробег частиц из альфа-гаммы по воздуху составляет не более 11 см при благоприятной среде. А вот жидкая и твердая среды не благоприятны для проникновения лучей. Здесь они не могут продвинуться даже на миллиметр.

Проникающая способность[ | ]

Тяжёлые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения. Вследствие этого пробег тяжёлой частицы R

измеряют расстоянием по прямой от источника частиц до точки их остановки. Обычно пробег измеряется в единицах длины (м, см, мкм), а также поверхностной плотности материала (или, что равнозначно, длины пробега, умноженной на плотность) (г/см2). Выражение пробега в единицах длины имеет смысл для фиксированной плотности среды (например, часто в качестве среды выбирается сухой воздух при нормальных условиях). Физический смысл пробега в терминах поверхностной плотности — масса единицы площади слоя, достаточного для остановки частицы.
Длина пробега α-частицы в зависимости от её энергии и среды

Среда Энергия α-частиц, МэВ
4 6 8 10
Длина пробега α-частицы, мм
Воздух при нормальных условиях 25 46 74 106
Биологическая ткань 0,031 0,056 0,096 0,130
Алюминий 0,016 0,030 0,048 0,069

Сферы использования альфа-излучения

Многие люди напуганы мифами касательно поражающей способности альфа-излучения, путая его с опасными рентгенологическими лучами.

После тщательного изучения особенностей альфа-частиц, ученые разработали отдельное направление терапии. Оно включает в себя дозированное воздействие на организм человека для достижения узкого круга результатов во благо улучшения здоровья.

Главными «действующими лицами» в подобных процедурах выступают изотопы вроде радона и торона. Они имеют строго ограниченный срок жизнедеятельности, из-за чего выводятся из организма естественным путем оперативно.

С их помощью медики проводят следующий спектр процедур:

  • ванны с привлечением радона;
  • употребление радоновой воды вовнутрь;
  • аппликации и орошения на основе радона;
  • ингаляции с радоновым компонентом.

Согласно некоторым исследованиям, альфа-лучи считается более эффективным и безопасным решением для больных, нежели более разрекламированное бета-облучение. Объясняется это тем, что альфа-частицы могут направляться сфокусировано на строго определенный участок. Это гарантирует возможность уничтожить опасные болезнетворные клетки точечно.

Этот метод был взят на вооружение ведущими мировыми онкологами при лечении раковых опухолей. Он пользуется спросом и из-за того, что позволяет снизить число нужных для полного курса лечения процедур по сравнению с бета-облучением.

Главными действиями, которыми обладает альфа-терапия, называют:

  • противовоспалительное,
  • обезболивающее,
  • успокаивающее.

Благодаря всему вышеперечисленному терапию стали задействовать при лечении заболеваний из области гинекологии и сердечно-сосудистых проблем. Передовые технологии позволяют прибегать к помощи альфа-частиц при лечении опорно-двигательного аппарата.

Но перед тем как включить представленную терапию в перечень медицинских процедур, прошедших одобрение, ученые годами исследовали влияние альфа-лучей. В ходе экспериментов они научились вычислять предельно допустимые дозировки для человека, оптимальные механизмы воздействия. Также исследователи создали целый ряд методов защиты от «прирученной» радиации.

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.

Действие
Взаимодействие альфа-излучения с веществом.

Способы защиты

Альфа излучение это поток

Результаты многочисленных исследований говорят о том, что внешнее воздействие этой разновидности излучения неопасно. Но, оказавшись в организме вместе с питательными продуктами, жидкостью или через поврежденный эпидермис, частицы могут стать причиной существенной интоксикацией. Мощная ионизация, наличие кислорода и водорода в составе лучей могут привести к опасным патологическим изменениям и сбоям.

Чтобы обезопасить себя, нужно просто отдалиться от источника излучения на 20−40 сантиметров. Как правило, этой меры предосторожности более чем достаточно.

Если говорить о внутреннем облучении, то здесь меры безопасности необходимо усилить. Человек, который находится в районе массового поражения, обязательно должен иметь при себе следующие защитные средства:

  • обувь и одежда из плотных тканей: перчатки, нарукавники, комбинезоны с удобными капюшонами, специальные туфли,
  • щиток и шлем, сделанные из оргстекла,
  • противогаз,
  • излучение способно проникнуть через открытые раны и поврежденный кожный покров, потому уязвимые поверхности нужно защитить специальными кремами, эмульсиями или пастами.

Помимо этого, для выведения продуктов распада излучения из организма следует потреблять рыбу, бобовые, капусту, цитрусовые и иные продукты, содержащие витамины С и В. Также быстрому выведению радиоактивных нуклидов способствует употребление в пищу топинамбура.

Примечательно, что незначительная проникающая способность альфа-частиц не дает возможности выявить радиацию с помощью обыкновенных дозиметров. Для этой цели применяют счетчик Гейгера, который сообщает об опасности соответствующим пощелкиванием.

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:

альфа излучение проникающая способность

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.

Влияние бета-излучения на человека

Как же эти представители микромира влияют на человеческий организм? Если бета-излучение попадает на кожу человека, то происходит ожёг тканей. Степень повреждения при этом зависит от длительности облучения, его интенсивности и структуры ткани. Особенно страдают открытые участки тела и слизистые оболочки глаз.

После аварии на Чернобыльской АЭС в радиусе более 100 метров у людей, ступавших на землю босыми ногами, наблюдались тяжёлые ожоги стоп. Но особо тяжкие последствия имеют место при попадании вещества, испускающих эти крохотные, но далеко не безобидные частички внутрь организма. При этом происходит ионизация молекул, гибель клеток, выделение токсинов, ведущих к отравлению организма и в итоге — к летальному исходу. Опасность бета-излучения весьма велика! Каждая бета-частица со средним значением энергии, может образовать на своём пути в воздухе около 30 000 пар ионов. То есть весь её путь среди живых тканей усеян остатками молекул, являющихся источниками разрушительных процессов в организме.

В сфере обитания человека радиоактивность до определённой нормы является таким же естественным компонентом, как скажем, кислород. Безопасной нормой бета-облучения считается 0.20 мкЗв/час. Если же радиационный фон превысил эту норму в 2 раза, то находиться в этой зоне без последствий вы можете лишь полчаса.

Скорость распада изотопа (период полураспада)

Каждый радионуклид распадается со своей уникальной скоростью, которая не может быть изменена никаким химическим или физическим процессом. Полезным показателем этой скорости является период полураспада радионуклида.

Период полураспада определяется как время, необходимое для снижения активности какого-либо конкретного радионуклида до половины его первоначального значения. Другими словами, половина атомов вернулась в более стабильное состояние материала.

Периоды полураспада радионуклидов варьируются от микросекунд до миллиардов лет.

Период полураспада двух широко используемых промышленных изотопов составляет 74 дня для иридия-192 и 5,3 года для кобальта-60. Более точные вычисления могут быть сделаны для периода полураспада этих материалов, однако, эти времена обычно используются.

Обратите внимание, что углерод-14 не используется в радиографии, но является одним из многих полезных радиоактивных изотопов, используемых для определения возраста окаменелостей.

Источник: aeregasto.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

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