Альфа-випромінювання: проникаюча здатність. Захист від альфа-випромінювання
Поняття «випромінювання» включає в себе весь діапазон електромагнітних хвиль, а також електричний струм, радіохвилі, іонізуюче випромінювання. При останньому змінюється фізичний стан атомів і їх ядер, перетворюючи їх на заряджені іони або продукти ядерних реакцій. Найдрібніші частинки мають енергію, яка поступово втрачається при взаємодії зі структурними одиницями. В результаті руху речовина, через яке проникають елементи, іонізується. Глибина проникнення різна для кожної частки. Через здатність змінювати речовини радіоактивний світло завдає шкоди організму. Які види випромінювань існують?
Корпускулярне випускання. Альфа-частинки
Даний вид являє собою потік радіоактивних елементів, чия маса відмінна від нуля. Прикладом є альфа і бета-випромінювання, а також електронне, нейтронне, протонне і мезонне. Альфа-частинки - це ядра атомів, які випускаються при розпаді деяких радіоактивних атомів. Вони складаються з двох нейтронів і двох протонів. Альфа-випромінювання - це ядра атомів гелію, які позитивно заряджені. Природне випускання характерно для нестійких радіонуклідів рядів торію, урану. Альфа-частинки виходять з ядра зі швидкістю до 20 тисяч км / сек. По шляху руху вони утворюють сильну іонізацію середовища, відриваючи електрони з орбіт атомів. Іонізація променями призводить до хімічних змін в речовині, а також до порушення її кристалічної структури.
Характеристика альфа-випромінювання
Промені такого виду являють собою альфа-частинки масою 4,0015 атомних одиниць. Магнітний момент і спін дорівнюють нулю, а заряд частинок - подвоєному елементарному заряду. Енергія альфа-променів знаходиться в межах 4-9 МеВ. Іонізуюче альфа-випромінювання проявляється при втраті атома свого електрона і перетворенні його в іон. Вибивання електрона відбувається за рахунок великої ваги альфа-частинок, які більше його практично в сім тисяч разів. При проходженні через атом і відриві кожного негативно зарядженого елемента частинки втрачають свою енергію і швидкість. Здатність іонізувати матерію втрачається, коли вся енергія витрачена і альфа-частинка перетворюється в атом гелію.
Бета-випромінювання
Це процес, при якому електрони і позитрони утворюються при бета-розпаді елементів від найлегших до найважчих. Бета-частинки співпрацюють з електронами атомних оболонок, передають їм частину енергії і виривають їх з орбіт. В цьому випадку утворюється позитивний іон і вільний електрон. Альфа і бета - випромінювання володіють різною швидкістю руху. Так, для другого виду променів вона наближається до швидкості світла. Поглинути бета-частинки можна за допомогою шару алюмінію завтовшки в 1 мм.
Гамма-промені
Утворюються при розкладанні радіоактивних ядер, а також елементарних частинок. Це короткохвильовий тип електромагнітного випромінювання. Воно утворюється при переході ядра з більш збудженого енергетичного стану в менш збуджений. Має коротку довжину хвилі, тому має високу проникаючу здатність, що може завдати серйозної шкоди здоров'ю людини.
Властивості
Частинки, які утворюються при розпаді ядер елементів, можуть по-різному взаємодіяти з навколишнім середовищем. Такий зв'язок знаходиться в залежності від маси, заряду, енергії частинок. До властивостей радіоактивного випромінювання можна віднести наступні параметри:
1. Проникаючу здатність.
2. Іонізацію середовища.
3. екзотермічніреакцій.
4. Вплив на фотоемульсію.
5. Можливість викликати світіння люмінесцентних речовин.
6. При тривалому впливі можливі хімічні реакції і розпад молекул. Наприклад, змінюється колір предмета.
Перераховані властивості використовуються при виявленні випромінювань через нездатність людини вловлювати їх своїми почуттями.
Джерела випромінювань
Існують декілька причин випусканням частинок. Це можуть бути земні або космічні об'єкти, які містять радіоактивні речовини, технічні пристрої, що виділяють іонізуючі випромінювання. Також причинами появи радіоактивних частинок можуть бути ядерно-технічні установки, контрольно-вимірювальні пристрої, медичні препарати, руйнування сховищ радіаційних відходів. Небезпечні джерела поділяються на дві групи:
- Закриті. При роботі з ними випромінювання не проникає в навколишнє середовище. Прикладом буде радіаційна техніка на АЕС, а також апаратура в рентген-кабінеті.
- Відкриті. У цьому випадку опроміненню піддається навколишнє середовище. Джерелами можуть бути гази, аерозолі, радіоактивні відходи.
Елементи ряду урану, актиния і торію є природними радіоактивними елементами. При їх розпаді відбувається випромінювання альфа-, бета-частинок. Джерелами альфа-променів є полоній з атомною масою 214 і 218. Останній являє собою продукт розпаду радону. Це отруйний у великих кількостях газ, який проникає з грунту і накопичується в підвалах будинків.
Джерела альфа-випромінювання високих енергій являють собою різноманітні прискорювачі заряджених частинок. Одним з таких пристроїв є Фазотрон. Він являє собою циклічний резонансний прискорювач з постійним керуючим магнітним полем. Частота прискорюючого електричного поля буде повільно змінюватися з періодом. Частинки рухаються по розкручується спіралі і прискорюються до енергії, рівної 1 ГеВ.
Здатність проникати через речовини
Альфа-, бета-, гамма-випромінювання володіють певним пробігом. Так, рух альфа-частинок у повітрі становить кілька сантиметрів, коли бета-частинки здатні пройти кілька метрів, а гамма-промені - до сотні метрів. Якщо людина випробував зовнішнє альфа-випромінювання, проникаюча здатність якого дорівнює поверхневому шару шкіри, то він буде в небезпеці тільки в разі відкритих ран на тілі. Сильний шкоди завдає вживання їжі, опроміненої даними елементами.
Бета-частинки можуть потрапити в організм тільки на глибину не більше 2 см, а ось гамма-частинки здатні викликати опромінення всього тіла. Промені останніх часток можуть затримати тільки бетонні або свинцеві плити.
Альфа-випромінювання. Вплив на людину
Енергії цих частинок, що утворюються при радіоактивному розпаді, не вистачить на подолання початкового шару шкіри, тому зовнішнє опромінення не несе шкоди організму. Але якщо джерелом утворення альфа-частинок служить прискорювач і їх енергія досягає вище десятків МеВ, то загроза нормальному функціонуванню організму присутня. Величезної шкоди завдає безпосереднє проникнення всередину тіла радіоактивної речовини. Наприклад, через вдихання отруєного повітря або через травний тракт. Альфа-випромінювання здатне в мінімальних дозах викликати у людини розвиток променевої хвороби, яка часто закінчується смертю потерпілого.
Альфа-промені не можна виявити за допомогою дозиметра. Потрапивши в організм, вони починають опромінювати прилеглі клітини. Організм змушує клітини ділитися швидше, щоб відновити пробіл, але заново народжені знову піддаються шкідливому впливу. Це призводить до втрати генетичної інформації, мутацій, утворенню злоякісних пухлин.
Межі опромінення
Норма іонізуючого випромінювання в Росії регулюється «Нормами радіаційної безпеки» і «Основними санітарними правилами роботи з радіоактивними речовинами та іншими джерелами іонізуючих випромінювань». Згідно з даними документами, межі опромінення розроблені для наступних категорій:
1. «А». До неї відносяться співробітники, які працюють з джерелом випромінювань на постійній основі або тимчасово. Допустима межа розраховується як індивідуальна еквівалентна доза зовнішнього і внутрішнього випромінювання за рік. Це так звана гранично допустима доза.
2. «Б». Категорія включає частину населення, яка може піддаватися впливу джерел опромінення, так як проживає або працює поруч з ними. У цьому випадку також розраховується допустима доза за рік, при якій протягом 70 років не будуть відбуватися порушення здоров'я.
3. «В». До типу відноситься населення області, краю чи країни, що потрапило під випромінювання. Обмеження опромінення відбувається за допомогою введення норм і контролю радіоактивності об'єктів в навколишньому середовищі, шкідливих викидів з АЕС, враховуючи дозові межі для попередніх категорій. Вплив випромінювань на населення не підлягає регламентом, так як рівні опромінення дуже низькі. У випадках радіаційної аварії в регіонах застосовуються всі необхідні заходи безпеки.
Заходи безпеки
Захист від альфа-випромінювання не представляє собою проблеми. Радіаційні промені повністю затримуються щільним листом паперу і навіть людської одягом. Небезпека виникає тільки при внутрішньому опроміненні. Щоб уникнути його, використовуються засоби індивідуального захисту. До них відносяться спецодяг (комбінезони, шоломи з молескіну), пластикові фартухи, нарукавники, гумові рукавички, спеціальне взуття. Для захисту очей застосовуються щитки з оргскла, також використовуються дерматологічні засоби (пасти, мазі, креми), респіратори. На підприємствах вдаються до заходів колективного захисту. Що стосується захисту від газу радону, здатного накопичуватися в підвалах, ванних кімнатах, то в цьому випадку необхідно часто провітрювати приміщення, а підвали зсередини ізолювати.
Характеристика альфа-випромінювання приводить нас до висновку про те, що даний вид має низьку пропускну спроможність і не вимагає серйозних заходів захисту при зовнішньому опроміненні. Великої шкоди завдають ці радіоактивні частинки при проникненні всередину організму. Елементи даного виду поширюються на мінімальні відстані. Альфа-, бета-, гамма-випромінювання відрізняються один від одного своїми властивостями, проникаючу здатність, впливом на навколишнє середовище.
