تعتبر المادة مشعة ، أو تحتوي في تكوينها على النويدات المشعة وتحدث فيها عملية الاضمحلال الإشعاعي. كمية مادة مشعةلا يتم تحديدها عادةً بوحدات الكتلة (جرام ، مليغرام ، إلخ) ، ولكن بواسطة نشاط مادة معينة.
يتم تحديد نشاط المادة من خلال شدة أو معدل اضمحلال نواتها. يتناسب النشاط مع عدد الذرات المشعة الموجودة في مادة معينة ، أي يزيد مع كمية المادة المعينة. النشاط هو قياس كمية المواد المشعة ، والتي يتم التعبير عنها بعدد التحولات الإشعاعية (تضمحل النواة) لكل وحدة زمنية. نظرًا لاختلاف معدل اضمحلال النظائر المشعة ، فإن النويدات المشعة من نفس الكتلة لها نشاطات متنوعة. كلما زاد تحلل النوى لكل وحدة زمنية ، زاد النشاط. عادة ما يتم قياس النشاط في التفكك في الثانية. وحدة النشاط في النظام الدولي للوحدات (SI) هي تفكك واحد في الثانية. سميت هذه الوحدة باسم هنري بيكريل ، الذي اكتشف لأول مرة ظاهرة النشاط الإشعاعي الطبيعي في عام 1896 ، بيكريل (Bq). 1 Bq هو مقدار النويدة المشعة التي يحدث فيها انحلال واحد في ثانية واحدة. نظرًا لأن قيمة بيكريل صغيرة جدًا ، يتم استخدام المضاعفات: kBq - calobecquerel (103 Bq) ، MBq - megabecquerel (106 Bq) ، GBq - gigabecquerel (109 Bq).
وحدة النشاط خارج النظام هي كوري (Ci). كوري هو هذا النشاط عندما يكون عدد الاضمحلال الإشعاعي في الثانية يساوي
3.7 × 1010 (37 جي سي آر / ثانية). الكوري يتوافق مع نشاط 1 جرام من الراديوم. نظرًا لأن الكوري قيمة كبيرة جدًا ، يتم استخدام كميات مشتقة عادةً: mCi - ميلي كوري (ألف كوري) - 3.7 × 107 ديس / ثانية ؛ mkCi - microcurie (المليون من كوري) - 3.7 × 104 ديس / ثانية ؛ nCi - nanocurie (المليار من كوري) - 3.7x10 dis / s.
بمعرفة النشاط في بيكريل ، ليس من الصعب تمرير النشاط في كوري والعكس صحيح:
1 Ci \ u003d 3.7 x 1010 Bq \ u003d 37 جيجابيكريل ؛
1 mCi = 3.7 x 107 Bq = 37 ميغا بيكريل ؛
1 mCiCi = 3.7 x 104 Bq = 37 كيلوبيكريل ؛
1 بيكريل \ u003d 1 توزيع / ثانية \ u003d 2.7 × 10-11 Ci.
في الممارسة العملية ، غالبًا ما يتم استخدام التفكك في الدقيقة.
1 Ci \ u003d 2.22 × 1012 ديس / دقيقة.
1 مللي أمبير \ u003d 2.22 × 109 ديس / دقيقة.
1 مللي أمبير \ u003d 2.22 × 106 ديس / دقيقة.
عند قياس نشاط عينة مشعة ، يشار إليها عادةً بالكتلة أو الحجم أو مساحة السطح أو الطول. يتم تمييز الأنواع التالية من نشاط النويدات المشعة. نشاط معين
- هذا هو النشاط لكل وحدة كتلة من مادة (النشاط لكل وحدة كتلة) - بيكريل / كغم ، Ci / كجم. نشاط الحجم
- هذا هو النشاط لكل وحدة حجم - Bq / l ، Ci / l ، Bq / m3 ، Ci / m3. في حالة توزيع النويدات المشعة على السطح ، يسمى النشاط سطحي
(نسبة نشاط النويدات المشعة التي توجد عليها النويدات المشعة) - Bq / m2 ، Ci / m2. لوصف تلوث الإقليم ، يتم استخدام قيمة Ki / km2. يتوافق البوتاسيوم الطبيعي 40 في التربة مع 5mCi / km2 (200 Bq / m2). عندما تكون المنطقة ملوثة
40 Ci / km2 للسيزيوم 137 لكل 1 م 2 من السطح يستوعب 2،000،000 مليار نواة ، أو 0.455 ميكروغرام من السيزيوم 137. نشاط الخطالنويدات المشعة - نسبة نشاط النويدات المشعة الموجودة في طول المقطع إلى طوله.
يتم تحديد الكتلة بالجرام في نشاط معروف (على سبيل المثال ، 1Ki) للنويدة المشعة بالصيغة m = k x A x T½ x a ، حيث m هي الكتلة بالجرام ؛ لكن - الكتلة الذرية؛ T½ - نصف العمر. أ - نشاط في كوري أو بيكريل ؛ k هو ثابت اعتمادًا على الوحدات التي يتم فيها إعطاء نصف العمر والنشاط. إذا تم إعطاء نصف العمر بالثواني ، فعند النشاط في بيكريل يكون الثابت 2.4 × 10-24 ، مع نشاط في كوري - 8.86 × 10-14. إذا تم إعطاء نصف العمر بوحدات أخرى ، فسيتم تحويله إلى ثوان.
دعونا نحسب كتلة 131J مع عمر نصف 8.05 يومًا لإنشاء نشاط 1 كوري.
M = 8.86 × 10-14 × 131 × 8.05 × 24 × 3600 × 1 = 0.000008 جم. بالنسبة للسترونشيوم 90 ، الكتلة هي 0.0073 ، البلوتونيوم 239 - 16.3 جم ، اليورانيوم 238 - 3 أطنان. من الممكن حساب النشاط في بيكريل أو كوري للنويدة المشعة بكتلتها المعروفة: a0 = lxm / (A x T 1/2) ، حيث l هي معلمة معكوسة للثابت "k". مع قياس T½ بالثواني والنشاط بوحدة البيكريل ،
ل \ u003d 4.17 × 1023 ، مع نشاط في Ki l \ u003d 1.13 × 1013 لذا ، فإن نشاط 32.6 جم من البلوتونيوم -239 يساوي
a0 = 1.13 × 1013 × 32.6 (239 × 24300 × 365 × 24 × 3600) = 2 Ci ،
a0 = 4.17 × 1013 × 32.6 (239 × 24300 × 365 × 24 × 3600) = 7.4 × 1010 بيكريل.
يرجع التأثير البيولوجي للإشعاع إلى تأين البيئة البيولوجية المُعرَّضة للإشعاع. يهدر الإشعاع طاقته على عملية التأين. أولئك. نتيجة لتفاعل الإشعاع مع البيئة البيولوجية ، يتم نقل كمية معينة من الطاقة إلى كائن حي. جزء الإشعاع الذي يخترق الجسم المشع (بدون امتصاص) لا يؤثر عليه. يعتمد تأثير الإشعاع على العديد من العوامل: مقدار النشاط الإشعاعي خارج الجسم وداخله ، وطريقة دخوله ، ونوع وطاقة الإشعاع أثناء تحلل النوى ، والدور البيولوجي للأعضاء والأنسجة المشععة ، إلخ. مؤشر موضوعي يربط كل هذه العوامل المختلفة هو الرقم الطاقة الممتصة الإشعاع من التأين الذي تنتجه هذه الطاقة في كتلة المادة.
من أجل التنبؤ بحجم تأثير الإشعاع ، يجب على المرء أن يتعلم كيفية قياس شدة التعرض للإشعاع المؤين. ويمكن القيام بذلك عن طريق قياس الطاقة الممتصة في الجسم أو الشحنة الكلية للأيونات المتكونة أثناء التأين. هذه الكمية من الطاقة الممتصة تسمى الجرعة.
المحاضرة 2. القانون الأساسي للاضمحلال الإشعاعي ونشاط النويدات المشعة
يختلف معدل تحلل النويدات المشعة - فبعضها يتحلل بشكل أسرع ، والبعض الآخر أبطأ. معدل الاضمحلال الإشعاعي ثابت الاضمحلال الإشعاعي ، λ [ثانية-1] ، والذي يميز احتمالية اضمحلال ذرة واحدة في ثانية واحدة. لكل نويدة مشعة ، ثابت الاضمحلال له قيمته الخاصة ، فكلما زاد حجمه ، زادت سرعة تحلل نوى المادة.
يتم استدعاء عدد حالات الاضمحلال المسجلة في عينة مشعة لكل وحدة زمنية نشاط (أ ) ، أو النشاط الإشعاعي للعينة. قيمة النشاط تتناسب طرديا مع عدد الذرات ن مواد مشعة:
أ =λ· ن , (3.2.1)
أين λ هو ثابت الاضمحلال الإشعاعي ، [ثانية -1].
في الوقت الحاضر ، وفقًا للنظام الدولي الحالي للوحدات SI ، فإن وحدة قياس النشاط الإشعاعي هي بيكريل [بيكريل]. حصلت هذه الوحدة على اسمها تكريما للعالم الفرنسي هنري بيكريل ، الذي اكتشف في عام 1856 ظاهرة النشاط الإشعاعي الطبيعي لليورانيوم. بيكريل واحد يساوي تفكك واحد في الثانية 1 بيكريل = 1 .
ومع ذلك ، لا تزال وحدة النشاط خارج النظام مستخدمة في كثير من الأحيان. – كوري [مفتاح] ، تم تقديمه بواسطة Curies كمقياس لمعدل اضمحلال جرام واحد من الراديوم (حيث يحدث انحلال ~ 3.7 1010 في الثانية) ، لذلك
1 مفتاح= 3.7 1010 بيكريل.
هذه الوحدة ملائمة لتقييم نشاط كميات كبيرة من النويدات المشعة.
يؤدي الانخفاض في تركيز النويدات المشعة بمرور الوقت نتيجة الاضمحلال إلى اعتماد أسي:
, (3.2.2)
أين ن ر- عدد ذرات العنصر المشع المتبقية بعد فترة ربعد بدء المراقبة ؛ ن 0 هو عدد الذرات في اللحظة الأولى من الزمن ( ر =0 ); λ هو ثابت الاضمحلال الإشعاعي.
تسمى العلاقة الموصوفة القانون الأساسي للانحلال الإشعاعي .
يسمى الوقت الذي يستغرقه تحلل نصف العدد الإجمالي للنويدات المشعة نصف الحياة، تي½ . بعد نصف عمر واحد ، من 100 ذرة من النويدات المشعة ، تبقى 50 فقط (الشكل 2.1). خلال نفس الفترة التالية ، من بين هذه الذرات الخمسين ، لم يتبق منها سوى 25 ذرة ، وهكذا دواليك.
تُشتق العلاقة بين نصف العمر وثابت الاضمحلال من معادلة القانون الأساسي للانحلال الإشعاعي:
في ر=تي½ و
نحن نحصل https://pandia.ru/text/80/150/images/image006_47.gif "width =" 67 "height =" 41 src = "> Þ ؛
https://pandia.ru/text/80/150/images/image009_37.gif "width =" 76 "height =" 21 "> ؛
مثل..gif "width =" 81 "height =" 41 src = ">.
لذلك ، يمكن كتابة قانون الاضمحلال الإشعاعي على النحو التالي:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image013_21.gif "width =" 89 "height =" 39 src = "> ، (3.2.4)
أين في - نشاط الدواء بمرور الوقت ر ; أ0 - نشاط الدواء في اللحظة الأولى للملاحظة.
غالبًا ما يكون من الضروري تحديد نشاط كمية معينة من أي مادة مشعة.
تذكر أن وحدة كمية المادة هي المول. الخلد هو كمية مادة تحتوي على العديد من الذرات الموجودة في 0.012 كجم = 12 جم من نظير الكربون 12 درجة مئوية.
يحتوي مول واحد من أي مادة على رقم أفوجادرو غير متوفر الذرات:
غير متوفر = 6.02 1023 ذرة.
بالنسبة مواد بسيطة(العناصر) كتلة الخلد الواحد عدديًا تتوافق مع الكتلة الذرية لكن جزء
1 مول = لكن ج.
على سبيل المثال: للمغنيسيوم: 1 مول 24 ملغ = 24 جم.
لـ 226Ra: 1 مول من 226Ra = 226 جم ، إلخ.
في ضوء ما قيل في م غرام من المادة سوف ن الذرات:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image015_20.gif "width =" 156 "height =" 43 src = "> (3.2.6)
مثال: لنحسب نشاط 1 جرام من 226Ra ، والذي يحتوي على λ = 1.38 10-11 ثانية -1.
أ= 1.38 10-11 1/226 6.02 1023 = 3.66 1010 بيكريل.
إذا كان عنصرًا مشعًا جزءًا من مركب كيميائي، ثم عند تحديد نشاط الدواء ، من الضروري مراعاة صيغته. مع الأخذ في الاعتبار يتم تحديد تكوين المادة جزء الشامل χ النويدات المشعة في مادة ، والتي تحددها النسبة:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image017_17.gif "width =" 118 "height =" 41 src = ">
مثال على حل المشكلة
شرط:
نشاط أ 0 العنصر المشع 32P في يوم المراقبة هو 1000 بيكريل. تحديد نشاط وعدد ذرات هذا العنصر في الأسبوع. نصف الحياة تي½ 32P = 14.3 يومًا.
المحلول:
أ) أوجد نشاط الفوسفور 32 بعد 7 أيام:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image019_16.gif "width =" 57 "height =" 41 src = ">
إجابه:في غضون أسبوع ، سيكون نشاط عقار 32P 712 بيكريلوعدد ذرات النظير المشع 32P هو 127.14 106 ذرة.
أسئلة الاختبار
1) ما هو نشاط النويدات المشعة؟
2) اسم وحدات النشاط الإشعاعي والعلاقة بينها.
3) ما هو ثابت الاضمحلال الإشعاعي؟
4) تحديد القانون الأساسي للانحلال الإشعاعي.
5) ما هو نصف العمر؟
6) ما هي العلاقة بين نشاط وكتلة النويدات المشعة؟ اكتب صيغة.
مهام
1. احسب النشاط 1 جي 226Ra. T½ = 1602 سنة.
2. احسب النشاط 1 جي 60 درجة مئوية T½ = 5.3 سنوات.
3. تحتوي قذيفة دبابة واحدة من طراز M-47 على 4.3 كلغ 238U. T½ = 2.5 109 سنوات. تحديد نشاط المقذوفات.
4. احسب نشاط 137 درجة مئوية بعد 10 سنوات ، إذا كان في اللحظة الأولى للملاحظة 1000 بيكريل. T½ = 30 سنة.
5. احسب نشاط 90 ريال قبل عام إذا كان 500 ريال في الوقت الحاضر بيكريل. T½ = 29 سنة.
6. ما هو النشاط الذي سيخلقه 1 كلغالنظائر المشعة 131I ، T½ = 8.1 يوم؟
7. باستخدام البيانات المرجعية ، حدد النشاط 1 جي 238U. T½ = 2.5 109 سنوات.
باستخدام البيانات المرجعية ، حدد النشاط 1 جي 232 ث ، Т½ = 1.4 1010 سنوات.
8. احسب نشاط المركب: 239Pu316O8.
9. احسب كتلة النويدات المشعة بالنشاط في 1 مفتاح:
9.1 131I ، T1 / 2 = 8.1 يوم ؛
9.2. 90 ريال ، 2/1 = 29 سنة ؛
9.3 137 درجة ، 1/2 = 30 سنة ؛
9.4 239Pu، Т1 / 2 = 2.4 104 سنة.
10. حدد الكتلة 1 mCiالنظير المشع للكربون 14C ، T½ = 5560 سنة.
11. من الضروري تحضير مستحضر إشعاعي للفوسفور 32P. ما هي المدة التي يستغرقها بقاء 3٪ من الدواء؟ Т½ = 14.29 يومًا.
12. يحتوي الخليط الطبيعي من البوتاسيوم على 0.012٪ من النظير المشع 40K.
1) تحديد كتلة البوتاسيوم الطبيعي والتي تحتوي على 1 مفتاح 40 ألف. T½ = 1.39 109 سنوات = 4.4 1018 ثانية.
2) احسب النشاط الإشعاعي للتربة بمقدار 40 كلفن إذا كان من المعروف أن محتوى البوتاسيوم في عينة التربة هو 14 كجم / طن.
13. كم عدد فترات نصف العمر المطلوبة للنشاط الأولي للنظير المشع لكي ينخفض إلى 0.001٪؟
14. لتحديد تأثير 238U على النباتات ، تم نقع البذور في 100 ملمحلول UO2 (NO3) 2 6H2O ، حيث كانت كتلة الملح المشع 6 جي. تحديد النشاط والنشاط المحدد لـ 238U في الحل. Т½ = 4.5109 سنوات.
15. تحديد النشاط 1 جرامات 232 ث ، Т½ = 1.4 1010 سنوات.
16. حدد الكتلة 1 مفتاح 137 درجة ، 1/2 = 30 سنة.
17. النسبة بين محتوى نظائر البوتاسيوم المستقرة والمشعة في الطبيعة هي قيمة ثابتة. محتوى 40 كيلو 0.01٪. احسب النشاط الإشعاعي للتربة بمقدار 40 كلفن إذا كان من المعروف أن محتوى البوتاسيوم في عينة التربة هو 14 كجم / طن.
18. النشاط الإشعاعي الليثوجيني بيئةيتكون بشكل أساسي من ثلاثة نويدات مشعة طبيعية رئيسية: 40K ، 238U ، 232Th. حصة النظائر المشعة في الكمية الطبيعية للنظائر هي 0.01 ، 99.3 ، ~ 100 على التوالي. حساب النشاط الإشعاعي 1 تيالتربة ، إذا كان معروفًا أن المحتوى النسبي للبوتاسيوم في عينة التربة هو 13600 ز / رواليورانيوم - 1 10-4 ز / ر، الثوريوم - 6 10-4 ز / ر.
19. في قذائف الرخويات ذات الصدفتين تم العثور على 23200 بيكريل / كغم 90 ريال تحديد نشاط العينات بعد 10 ، 30 ، 50 ، 100 سنة.
20 - حدث التلوث الرئيسي للخزانات المغلقة لمنطقة تشيرنوبيل في السنة الأولى بعد الحادث الذي وقع في محطة الطاقة النووية. في قاع الرواسب من البحيرة. اكتشف Azbuchin في عام 1999 137C مع نشاط محدد 1.1 10 بيكريل / م 2. تحديد تركيز (نشاط) 137 درجة مئوية المودعة لكل متر مربع من رواسب القاع اعتبارًا من 1986-1987. (منذ 12 عاما).
21. يتكون 241Am (T½ = 4.32102 سنة) من 241Pu (T½ = 14.4 سنة) وهو مهاجر جيوكيميائي نشط. الاستفادة المواد المرجعية، احسب بدقة 1٪ الانخفاض في نشاط البلوتونيوم 241 في الوقت المناسب ، في أي سنة بعد كارثة تشيرنوبيلسيكون تكوين 241Am في البيئة بحد أقصى.
22. احسب نشاط 241 أمبير في نواتج الانبعاثات من مفاعل تشيرنوبيل اعتبارًا من أبريل
2015 ، بشرط أنه في أبريل 1986 بلغ نشاط 241 أمبير 3.82 1012 بيكريلТ½ = 4.32102 سنة.
23. 390 وجدت في عينات التربة nCi / كجم 137 ج. احسب نشاط العينات بعد 10 ، 30 ، 50 ، 100 سنة.
24. معدل تركيز التلوث في قاع البحيرة. العمق ، الواقع في منطقة استبعاد تشيرنوبيل ، هو 6.3 104 بيكريل 241 أمبير و 7.4 104238 + 239 + 240Pu لكل 1 متر مربع. احسب السنة التي تم فيها الحصول على هذه البيانات.
وتعني كلمة "إشعاع" ، المترجمة من الإنجليزية "إشعاع" ، الإشعاع ولا تستخدم فقط في النشاط الإشعاعي ، بل تستخدم أيضًا لعدد من الأشخاص الآخرين. الظواهر الفيزيائية، علي سبيل المثال: اشعاع شمسي، والإشعاع الحراري ، وما إلى ذلك. لذلك ، فيما يتعلق بالنشاط الإشعاعي ، ينبغي تطبيق مفهوم "الإشعاع المؤين" المعتمد من قبل ICRP (اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع) ومعايير الأمان من الإشعاع.
إشعاعات أيونية ( إشعاعات أيونية)?
الإشعاع المؤين - الإشعاع (الكهرومغناطيسي ، الجسدي) ، والذي عند التفاعل مع مادة ما ، بشكل مباشر أو غير مباشر ، يتسبب في تأين وإثارة ذراتها وجزيئاتها. طاقة الإشعاع المؤين كبيرة بما يكفي لتكوين زوج من الأيونات من علامات مختلفة عند التفاعل مع المادة ، أي تأين الوسط الذي سقطت فيه هذه الجسيمات أو كوانتا جاما.
يتكون الإشعاع المؤين من جسيمات مشحونة وغير مشحونة ، والتي تشمل أيضًا الفوتونات.
ما هو النشاط الإشعاعي؟
النشاط الإشعاعي - التحول التلقائي النوى الذريةفي نوى العناصر الأخرى. يرافقه إشعاع مؤين. تُعرف أربعة أنواع من النشاط الإشعاعي:
- تسوس ألفا - تحول إشعاعي لنواة ذرية ينبعث فيها جسيم ألفا ؛
- تحلل بيتا - التحول الإشعاعي للنواة الذرية التي تنبعث فيها جسيمات بيتا ، أي الإلكترونات أو البوزيترونات ؛
- الانشطار التلقائي للنواة الذرية - الانشطار التلقائي للنواة الذرية الثقيلة (الثوريوم واليورانيوم والنبتونيوم والبلوتونيوم والنظائر الأخرى لعناصر ما بعد اليورانيوم). وتتراوح فترات نصف عمر النوى الانشطارية تلقائيًا من بضع ثوانٍ إلى 1020 للثوريوم -232 ؛
- النشاط الإشعاعي للبروتون - التحول الإشعاعي للنواة الذرية التي تنبعث فيها النيوكليونات (البروتونات والنيوترونات).
ما هي النظائر؟
النظائر هي أنواع ذرات من نفس العنصر الكيميائي لها أعداد كتل مختلفة ، ولكن لها نفس العدد الشحنة الكهربائيةالنوى الذرية وبالتالي احتلت D.I. مندليف هو نفس المكان. على سبيل المثال: 55Cs131 و 55Cs134m و 55Cs134 و 55Cs135 و 55Cs136 و 55Cs137. هناك نظائر مستقرة (مستقرة) وغير مستقرة - تتحلل تلقائيًا عن طريق الاضمحلال الإشعاعي ، ما يسمى بالنظائر المشعة. من المعروف أن حوالي 250 نظيرًا مستقرًا وحوالي 50 نظيرًا مشعًا طبيعيًا. مثال على النظير المستقر هو Pb206 ، Pb208 ، وهو المنتج النهائي لانحلال العناصر المشعة U235 و U238 و Th232.
أدوات لقياس الإشعاع والنشاط الإشعاعي.
لقياس مستويات الإشعاع ومحتوى النويدات المشعة في أجسام مختلفة ، يتم استخدام أدوات قياس خاصة:
- لقياس معدل جرعة التعرض لإشعاع جاما ، يتم استخدام إشعاع الأشعة السينية وكثافة تدفق إشعاع ألفا وبيتا والنيوترونات ومقاييس الجرعات لأغراض مختلفة ؛
- لتحديد نوع النويدات المشعة ومحتواها في الأجسام البيئية ، يتم استخدام مسارات قياس الطيف ، تتكون من كاشف إشعاع ومحلل وجهاز كمبيوتر شخصي مع برنامج مناسب لمعالجة الطيف الإشعاعي.
في الوقت الحاضر ، هناك أنواع مختلفة من أجهزة قياس الإشعاعأنواع وأغراض مختلفة وفرص كثيرة. على سبيل المثال ، فيما يلي العديد من طرازات الأجهزة الأكثر شيوعًا في الأنشطة المهنية والمنزلية:
تم تطوير مقياس جرعات إشعاعي احترافي لمراقبة إشعاع الأوراق النقدية من قبل صرافي البنوك ، من أجل الامتثال لـ "تعليمات بنك روسيا بتاريخ 04.12.2007 N 131-I" بشأن إجراءات التحديد والتخزين المؤقت والإلغاء و تدمير الأوراق النقدية بالتلوث الإشعاعي "".
أفضل مقياس جرعات منزلي من شركة رائدة ، لقد أثبت مقياس الإشعاع هذا نفسه بمرور الوقت. نظرًا لاستخدامه البسيط وصغر حجمه وسعره المنخفض ، فقد أطلق عليه المستخدمون اسم قوم ، أوصوا به للأصدقاء والمعارف دون خوف من التوصية.
SRP-88N (مقياس إشعاع البحث عن التلألؤ) - مقياس إشعاع احترافي مصمم للبحث والكشف عن مصادر إشعاع الفوتون. إنه يحتوي على مؤشرات رقمية ومؤشر ، والقدرة على ضبط الحد الأدنى لتشغيل إنذار مسموع ، مما يسهل إلى حد كبير العمل عند فحص المناطق ، وفحص الخردة المعدنية ، وما إلى ذلك. وحدة الكشف عن بعد. يتم استخدام بلورة التلألؤ NaI ككاشف. مصدر طاقة مستقل 4 عناصر F-343.
DBG-06T - مصمم لقياس معدل جرعة التعرض (EDR) لإشعاع الفوتون. عنصر كلفاني لمصدر الطاقة من نوع "كوروند".
DRG-01T1 - مصمم لقياس معدل جرعة التعرض (EDR) لإشعاع الفوتون.
DBG-01N - مصمم لاكتشاف التلوث الإشعاعي وتقييم مستوى الطاقة للجرعة المكافئة من إشعاع الفوتون باستخدام جهاز إشارة مسموع. عنصر كلفاني لمصدر الطاقة من نوع "كوروند". نطاق القياس من 0.1 ملي سيفرت * ساعة -1 إلى 999.9 ملي سيفرت * ساعة -1
RKS-20.03 "Pripyat" - مصممة للتحكم في حالة الإشعاع في أماكن الإقامة والإقامة والعمل.
تسمح لك مقاييس الجرعات بقياس:
- حجم خلفية جاما الخارجية ؛
- مستويات التلوث الإشعاعي للمباني السكنية والعامة والأراضي والأسطح المختلفة
- المحتوى الكلي للمواد المشعة (بدون تحديد التركيب النظيري) في الغذاء والأشياء البيئية الأخرى (سائلة وكبيرة)
- مستويات التلوث الإشعاعي للمباني السكنية والعامة والأراضي والأسطح المختلفة ؛
- المحتوى الكلي للمواد المشعة (بدون تحديد التركيب النظيري) في الغذاء والأشياء البيئية الأخرى (سائلة وكبيرة).
كيفية اختيار عداد الاشعاعوأجهزة أخرى لقياس الإشعاع يمكنك قراءتها في المقال " مقياس الجرعات المنزلي ومؤشر النشاط الإشعاعي. كيفية اختيار؟"
ما هي أنواع الإشعاعات المؤينة الموجودة؟
أنواع الإشعاع المؤين. الأنواع الرئيسية للإشعاع المؤين الذي نواجهه في أغلب الأحيان هي:
.png)
بالطبع ، هناك أنواع أخرى من الإشعاع (نيوترون) ، لكننا نواجهها في الحياة اليوميةأقل كثيرًا. يكمن الاختلاف بين هذه الأنواع من الإشعاع في خصائصها الفيزيائية وأصلها وخصائصها وسميتها الإشعاعية وتأثيرها الضار على الأنسجة البيولوجية.
يمكن أن تكون مصادر النشاط الإشعاعي طبيعية أو اصطناعية. ينابيع طبيعيةالإشعاع المؤين هو العناصر المشعة الطبيعية الموجودة في قشرة الأرضوخلق الطبيعة خلفية الإشعاع، هو الإشعاع المؤين الذي يأتي إلينا من الفضاء الخارجي. كلما كان المصدر أكثر نشاطًا (أي كلما زاد تحلل الذرات فيه لكل وحدة زمنية) ، زاد إصداره للجسيمات أو الفوتونات لكل وحدة زمنية.
قد تحتوي المصادر الاصطناعية للنشاط الإشعاعي على مواد مشعة تم الحصول عليها في المفاعلات النووية عن قصد أو تكون منتجات ثانوية للتفاعلات النووية. يمكن استخدام العديد من الأجهزة الفيزيائية للفراغ الكهربائي ، ومسرعات الجسيمات المشحونة ، وما إلى ذلك كمصادر اصطناعية للإشعاع المؤين ، على سبيل المثال: منظار سينمائي تلفزيوني ، وأنبوب أشعة سينية ، و kenotron ، إلخ.
الموردون الرئيسيون للراديوم -226 للبيئة هم الشركات العاملة في استخراج ومعالجة مختلف المواد الأحفورية:
- التعدين والمعالجة خامات اليورانيوم;
- النفط والغاز؛ صناعة الفحم؛
- صناعة مواد البناء؛
- شركات صناعة الطاقة ، إلخ.
الراديوم -226 يفسح المجال جيدًا للرشح من المعادن التي تحتوي على اليورانيوم ، وهذه الخاصية تفسر وجود كميات كبيرة من الراديوم في بعض أنواع المياه الجوفية (الرادون المستخدم في الممارسة الطبية) ، في مياه المناجم. يتراوح نطاق محتوى الراديوم في المياه الجوفية من بضعة إلى عشرات الآلاف من بيكريل / لتر. محتوى الراديوم في السطح مياه طبيعيةأقل بكثير ويمكن أن تتراوح من 0.001 إلى 1-2 بيكريل / لتر. محتوي اساسي النشاط الإشعاعي الطبيعيهو نتاج اضمحلال الراديوم - 226 - الراديوم - 222 (الرادون). رادون- خامل الغاز المشع، أطول عمر نصفي (نصف عمر 3.82 يومًا) نظير انبعاث * ، باعث ألفا. إنه أثقل 7.5 مرة من الهواء ، لذلك فهو يتراكم بشكل أساسي في الأقبية والأقبية والطوابق السفلية للمباني وفي أعمال المناجم وما إلى ذلك. * - الانبعاث - خاصية المواد التي تحتوي على نظائر الراديوم (Ra226 ، Ra224 ، Ra223) لتنبعث منها (غازات خاملة مشعة) تتشكل أثناء التحلل الإشعاعي.
يعتقد أن ما يصل إلى 70٪ تأثيرات مؤذيةلكل عدد من السكان يرتبط بغاز الرادون في المباني السكنية (انظر الرسم البياني). المصادر الرئيسية لغاز الرادون في المباني السكنية هي (مرتبة حسب الأهمية المتزايدة):
- مياه الصنبور والغاز المنزلي ؛
- مواد البناء (الحجر المسحوق ، الطين ، الخبث ، الرماد والخبث ، إلخ) ؛
- التربة تحت المباني.
ينتشر الرادون في أحشاء الأرض بشكل غير متساوٍ للغاية. يعتبر تراكمه في الاضطرابات التكتونية سمة مميزة ، حيث يدخل من خلال أنظمة الشقوق من المسام والشقوق الدقيقة في الصخور. يدخل في المسام والشقوق بسبب عملية الانبثاق ، حيث يتشكل في مادة الصخور أثناء اضمحلال الراديوم -226.
يتم تحديد إطلاق غاز الرادون في التربة من خلال النشاط الإشعاعي للصخور وانبعاثها وخصائص المجمع. لذلك ، الصخور ذات النشاط الإشعاعي الضعيف نسبيًا ، يمكن أن تشكل أسس المباني والهياكل خطرًا أكبر من تلك الأكثر نشاطًا إشعاعيًا ، إذا كانت تتميز بانبثاق عالي ، أو تم تشريحها عن طريق الاضطرابات التكتونية التي تتراكم فيها الرادون. مع نوع من "تنفس" الأرض ، يدخل الرادون الغلاف الجوي من الصخور. و في بكميات أكبر- من المناطق التي يوجد بها مجمعات الرادون (مناوبات ، شقوق ، أعطال ، إلخ) ، أي الاضطرابات الجيولوجية. أظهرت ملاحظاتنا الخاصة لحالة الإشعاع في مناجم الفحم في دونباس أنه في المناجم التي تتميز بالتعدين والظروف الجيولوجية المعقدة (وجود عيوب وتشققات متعددة في الصخور الحاملة للفحم ، ومحتوى مائي مرتفع ، وما إلى ذلك) ، كقاعدة عامة ، فإن تركيز غاز الرادون في الهواء في أعمال المناجم يتجاوز بشكل كبير المعايير المعمول بها.
يؤدي إنشاء الهياكل السكنية والاقتصادية العامة مباشرة فوق صدوع وشقوق الصخور ، دون تحديد أولي لانطلاق غاز الرادون من التربة ، إلى حقيقة أن الهواء الأرضي يدخلها من أحشاء الأرض ، وتحتوي على تركيزات عالية من الرادون ، الذي يتراكم في الهواء الداخلي ويخلق خطرًا إشعاعيًا.
ينشأ النشاط الإشعاعي التكنولوجي نتيجة للنشاط البشري الذي يحدث خلاله إعادة توزيع وتركيز النويدات المشعة. يشمل النشاط الإشعاعي من صنع الإنسان استخراج ومعالجة المعادن ، واحتراق الفحم والهيدروكربونات ، وتراكم النفايات الصناعية ، وأكثر من ذلك بكثير. يوضح الرسم البياني المقدم 2 (A.G. Zelenkov "التأثيرات المقارنة على البشر من مصادر مختلفة للإشعاع" ، 1990) مستويات تعرض الإنسان لعوامل تكنولوجية مختلفة.
ما هي "الرمال السوداء" وما الخطر الذي تشكله؟
الرمال السوداء هي معدن مونازيت - فوسفات لا مائي لعناصر مجموعة الثوريوم ، بشكل رئيسي السيريوم واللانثانوم (Ce ، La) PO4 ، والتي يتم استبدالها بالثوريوم. يحتوي المونازيت على ما يصل إلى 50-60٪ أكاسيد من العناصر الأرضية النادرة: أكسيد الإيتريوم Y2O3 حتى 5٪ ، وأكسيد الثوريوم ThO2 حتى 5-10٪ ، وأحيانًا تصل إلى 28٪. الثقل النوعي للمونازيت هو 4.9-5.5. مع زيادة محتوى الثوريوم س. زيادة الوزن. يحدث في البغماتيت ، وأحيانًا في الجرانيت والنيس. أثناء تدمير الصخور بما في ذلك المونازيت ، تتراكم في الغرينيات ، وهي رواسب كبيرة.
كما لوحظت هذه الودائع في جنوب منطقة دونيتسك.
كقاعدة عامة ، لا تغير غرايات رمال المونازيت الموجودة على الأرض بشكل كبير من حالة الإشعاع الحالية. لكن رواسب المونازيت الواقعة بالقرب من الشريط الساحلي لبحر آزوف (داخل منطقة دونيتسك) تخلق عددًا من المشاكل ، خاصة مع بداية موسم السباحة.
الحقيقة هي أنه نتيجة لركوب الأمواج في البحر خلال فترة الخريف والربيع على الساحل ، نتيجة للتعويم الطبيعي ، تتراكم كمية كبيرة من "الرمال السوداء" ، والتي تتميز بمحتوى عالٍ من الثوريوم -232 (حتى 15-20 ألف بيكريل * كيلوجرام -1 وأكثر) ، مما ينتج عنه مستويات إشعاع جاما بترتيب 300 أو أكثر μR * h-1 في المناطق المحلية. بطبيعة الحال ، من الخطر الاستراحة في مثل هذه المناطق ، لذلك ، يتم جمع هذه الرمال سنويًا ، ويتم وضع علامات التحذير ، وإغلاق أجزاء معينة من الساحل. لكن كل هذا لا يمنع حدوث تراكم جديد لـ "الرمال السوداء".
اسمحوا لي أن أعبر عن وجهة نظري الشخصية في هذا الشأن. قد يكون السبب في إزالة "الرمال السوداء" من الساحل هو حقيقة أن الجرافات تعمل باستمرار في ممر ميناء ماريوبول البحري لتطهير قناة الشحن. ترتفع التربة من قاع القناة إلى الغرب من قناة الشحن ، على بعد 1-3 كيلومترات من الساحل (انظر خريطة مواقع تفريغ التربة) ، وفي حالة موجات البحر القوية ، مع تصاعد على الشريط الساحلي ، يتم نقل التربة التي تحتوي على رمل المونازيت إلى الساحل ، حيث يتم إثراءها وتراكمها. ومع ذلك ، كل هذا يتطلب دراسة ودراسة متأنية. وإذا كان الأمر كذلك ، فسيكون من الممكن تقليل تراكم "الرمال السوداء" على الساحل ببساطة عن طريق نقل موقع مكب التربة إلى مكان آخر.
القواعد الأساسية لأداء قياسات الجرعات.
عند إجراء قياسات الجرعات ، أولاً وقبل كل شيء ، من الضروري الالتزام الصارم بالتوصيات المنصوص عليها في الوثائق الفنية للجهاز.
عند قياس معدل جرعة التعرض لإشعاع جاما أو ما يعادله من جرعة إشعاع جاما ، يجب مراعاة القواعد التالية:
- عند إجراء أي قياسات لقياس الجرعات ، إذا كان من المفترض إجراؤها باستمرار من أجل مراقبة حالة الإشعاع ، فمن الضروري التقيد الصارم بهندسة القياس ؛
- لتحسين موثوقية نتائج مراقبة قياس الجرعات ، يتم إجراء عدة قياسات (ولكن ليس أقل من 3) ، ويتم حساب المتوسط الحسابي ؛
- عند إجراء القياسات في المنطقة ، يتم اختيار المواقع بعيدًا عن المباني والهياكل (2-3 ارتفاعات) ؛ - يتم إجراء القياسات في المنطقة على مستويين ، على ارتفاع 0.1 و 1.0 متر من سطح الأرض ؛
- عند القياس في المباني السكنية والعامة ، يتم إجراء القياسات في وسط الغرفة على ارتفاع 1.0 متر من الأرضية.
عند قياس مستويات التلوث بالنويدات المشعة على الأسطح المختلفة ، من الضروري وضع المستشعر عن بعد أو الجهاز ككل ، إذا لم يكن هناك جهاز استشعار عن بعد ، في كيس بلاستيكي (لمنع التلوث المحتمل) ، والقياس في أقرب وقت ممكن المسافة من السطح المقاس.
رئيسي كميات فيزيائيةالمستخدمة في الحماية من الإشعاع ووحداتها
|
الكمية المادية |
النسبة بين الوحدات |
|||
|
أنظمة SI |
خارج النظام |
نظام SI وخارج النظام |
خارج النظام وفي نظام SI |
|
|
نشاط نوكليدفي مصدر مشع. تعبر عن عدد الانحرافات لكل وحدة زمنية. |
بيكريل (بيكريل ، ف ك) |
كوري (كي ، سي) |
1 بيكريل = 1 سبريد. في s ، 1 Bq = 2.7 10-11 Ci |
1 Ci \ u003d 3.7 10 10 Bq |
|
نشاط معين. |
بيكريل لكل كيلوغرام (بيكريل / كغ). |
كوري لكل كيلوغرام (Ci / kg). |
1 بيكريل / كغم = 2.7 10-11 سي / كغم |
1 Ci / kg = 3.7 10 10 Bq / kg |
|
جرعة الإشعاع الممتصة. كمية طاقة الإشعاع المؤين ، |
جراي (جي ، جي). |
سعيد (راد ، راد). |
1 غراي = 1 جول / كغ ؛ 1 جراي = 100 راد ؛ 1 J \ u003d 10 5 راديان / جم |
1 راد \ u003d 100 erg / g \ u003d 0.01 Gy \ u003d 10 2 J / kg \ u003d 10-2 Gy ؛ 1 راد / ز |
استمرار الجدول. 1.4
|
الكمية المادية |
اسم الوحدة وتسميتها |
النسبة بين الوحدات |
||
|
أنظمة SI |
خارج النظام |
نظام SI وخارج النظام |
خارج النظام وفي نظام SI |
|
|
تمتصه وحدة من كتلة الجسم المادي ، على سبيل المثال ، عن طريق أنسجة الجسم. | ||||
|
جرعة مكافئة. الجرعة الممتصة مضروبة في عامل يأخذ في الحسبان خطر الإشعاع غير المتكافئ أنواع مختلفةالإشعاع المؤين (انظر الجدول 1.6). |
سيفرت (3 ج ، سيفرت). |
ريم (ريم ، ريم). |
1Sv = 1Gy = 1 J / kg = 100 rem (للإشعاع-و) ؛ 1 سيفرت = 2.58 10 -4 ج / كجم. |
1 rem = 0.01 Sv = 10 مللي سيفرت. |
|
الجرعة فعالة (مكافئ فعال).مجموع متوسط الجرعات المكافئة في مختلف الهيئاتأو الأنسجة ، موزونة بمعامِلات لمراعاة الحساسية المختلفة للأعضاء والأنسجة لحدوثها |
سيفرت (3 ج ، سيفرت). |
ريم (ريم ، ريم). |
1Sv = 1Gy = 1 J / kg = 100 rem (للإشعاع-و). |
1 rem = 0.01 Sv = 10 مللي سيفرت. |
استمرار الجدول. 1.4
|
الكمية المادية |
اسم الوحدة وتسميتها |
النسبة بين الوحدات |
||||||
|
أنظمة SI |
خارج النظام |
نظام SI وخارج النظام |
خارج النظام وفي نظام SI |
|||||
|
التأثيرات العشوائية للتعرض الإشعاعي (انظر الجدول 1.7). | ||||||||
|
جرعة التعرضإشعاع. نسبة الشحنة الكلية لجميع الأيونات من نفس العلامة ، الناشئة عن التباطؤ الكامل للإلكترونات والبوزيترونات المتكونة من الفوتونات في حجم أولي من الهواء ، إلى كتلة الهواء في هذا الحجم. |
كولوم لكل كيلوغرام (C / kg) |
الأشعة السينية (R) |
1 C / كجم \ u003d 3876 R \ u003d 3.88 10 3 R. |
1 P \ u003d 2.58 10-4 C / kg |
||||
|
معدل الجرعة مكشوف- الجرعة التي يتلقاها الجسم لكل وحدة زمنية. |
الرمادي في الثانية (Gy / s = J / kg s = W / kg) ؛ سيفرت في الثانية (Sv / s) ، أمبير لكل كيلوغرام (A / kg). |
راد في الثانية (راد / ث) ، ريم في الثانية (ريم / ث) ، رونتجن في الثانية (ص / ث). |
1 Gy / s = 100 rad / s ، 1 Gy / s = 1 Sv / s = 100 R / s (للإشعاع β و γ) ؛ 1 Sv / s = 100 rem / s 1 A / kg = 3876 R / s. |
1 rad / s = 0.01 Gy / s ، 100 R / s = 1 3v / s = 1 µGy / s. |
||||
استمرار الجدول. 1.4
يمتص طاقة 1 جول (J). 1 Gy \ u003d 1 J / kg \ u003d 2.388 10-4 kcal / kg \ u003d 6.242 10 15 eV / g \ u003d 10 4 erg / g \ u003d 100 rad.
تُقاس طاقة الجسيمات بوحدات الإلكترون فولت (eV). الإلكترون فولت هو الطاقة التي يكتسبها الإلكترون تحت تأثير مجال كهربائي بفارق جهد (جهد) قدره 1 فولت.
1 فولت = 1.6 10 -12 erg = 1.6 10 -19 جول = 3.83 10 -20 سعرات حراريه
بناءً على النسب: 1 J \ u003d 0.239 cal \ u003d 6.25 10 18 إلكترون فولت \ u003d 10 7 erg ،
1 مسرور = 10 -2 ي / كغ = 100 إرغ / ز= 0.01 جي = 2.388× 10 -6 كال / ز
الوحدات المتعددة من الجرعة الممتصة هي كيلوجراي (1 كيلو جرام = 1 جراي 10 3) ، مليغراي (1 مللي جرام = 1 جراي 10 -3). يتم عرض مبدأ تشكيل وحدات متعددة لقياس الإشعاع المؤين في الجدول. 1.5
يتم إنفاق الطاقة الممتصة لتسخين مادة ما وكذلك لتحولاتها الكيميائية والفيزيائية. يزداد مع زيادة وقت التشعيع ويعتمد على تكوين المادة ونوع الإشعاع (الأشعة السينية ، وتدفق النيوترونات ، وما إلى ذلك) ، وطاقة جزيئاتها ، وكثافة تدفقها ، وتكوين المادة المشعة. على سبيل المثال ، بالنسبة للأشعة السينية والإشعاع بيتا ، يعتمد الأمر على العدد الذري (Z) للعناصر التي تتكون منها المادة.
يتم تحديد طبيعة هذا الاعتماد طاقة الفوتون، اعتمادًا على وتيرة التذبذبات الكهرومغناطيسية - hv في هذه الصيغة: h - مستمرلوح.قدمه M. Planck في عام 1900 مع
إنشاء قانون توزيع الطاقة في الطيف الإشعاعي لجسم أسود تمامًا. أدق قيمة h = (6.626196 ± 0.000050) 10-34 جول = (6.626196 ± 0.000050) 10-27 erg s. ومع ذلك ، يتم استخدام h = h / 2π في كثير من الأحيان = (1.0545919 ± 0.0000080) 10-27 erg s , وتسمى أيضا ثابت بلانك، و v هو تردد التذبذبات الكهرومغناطيسية.
نتيجة لمثل هذه التفاعلات في الأنسجة البيولوجية ، تتعطل العمليات الفسيولوجية ، ويتطور المرض الإشعاعي متفاوت الخطورة في عدد من الحالات. جرعة الإشعاع الممتصة هي الكمية الفيزيائية الرئيسية التي تحدد درجة التعرض للإشعاع.
معدل الجرعة الممتصة- زيادة الجرعة لكل وحدة زمنية. يتميز بمعدل تراكم جرعة الإشعاع ويمكن أن يزيد أو ينقص بمرور الوقت. وحدة SI الخاصة بها هي الرمادي في الثانية (Gy / s). هذا هو معدل جرعة ممتصة من الإشعاع يتم فيه امتصاص جرعة إشعاع من 1 Gy في مادة في 1 ثانية.من الناحية العملية ، لتقييم معدل الجرعة الممتصة ، لا تزال وحدة خارج النظام لمعدل الجرعة الممتصة مستخدمة على نطاق واسع - راد في الساعة (راد / ساعة) أو راد في الثانية (راد / ث). يمكن إنشاء هذه الجرعة بعد التعرض الخارجي وبعد التعرض الداخلي.كان الراديوم من أوائل العناصر المشعة الطبيعية التي تم اكتشافها - تنبعث منها أشعة. التعليم له وللآخرين النويدات المشعة الطبيعيةفي عملية التحولات العفوية (الاضمحلال) لنويدات عائلة اليورانيوم والثوريوم. كمثال ، نقدم في الشكل. 1.6 سلسلة من التحولات العديدة للنويدات المشعة من عائلة 238 يو ، مصحوبة بإشعاع ألفا أو بيتا وتبلغ ذروتها في تكوين نوكليدات رصاص مستقرة.
يتلقى الشخص أعلى جرعة من الإشعاع (50٪) من الرادون 222 (222 Rn) ومشتقاته - ممثلون عن عائلة 238 U (الشكل 1.6). يتم إنشاء 14٪ من الجرعة بواسطة أشعة g من الأرض والمباني ، و 12٪ - عن طريق الأطعمة والمشروبات ، و 10٪ - عن طريق الأشعة الكونية (التعرض الداخلي بسبب النويدات المشعة الكونية: الكربون 14-14 درجة مئوية (12 ميكرو سيفرت / سنة) ) ، البريليوم -7 - 7 كن (3 ميكرو سيفرت / سنة) ، الصوديوم 22 - 22 نا (0.2 ميكرو سيفرت / سنة) والتريتيوم - 3 ساعات (0.01 سيفرت / سنة).
الجرعة الممتصة الخارجيةهي الجرعة التي يتلقاها الشخص من مصدر موجود خارج الجسم. يمثل ما يقرب من 33 ٪ من إجمالي جرعة الإشعاع ويتكون من تدفق الجسيمات أو الكميات من الأرض والمباني (بشكل أساسي البوتاسيوم -40) والإشعاع الكوني والمصادر البشرية. يتلقى سكان بيلاروسيا أيضًا تعرضًا إضافيًا بسبب النويدات المشعة في تشيرنوبيل. 90٪ منه يتكون من السيزيوم 137 ، 9٪ بالسترونشيوم 90 و 1٪ بنظائر البلوتونيوم. بعد انفجار نووييتم إنشاء اختراق الإشعاع بواسطة تيار من أشعة جاما والنيوترونات المنبعثة في غضون حوالي 10-25 ثانية من لحظة الانفجار النووي.
تدفق أشعة جاما - الفوتونات (F) هي نسبة عدد الجسيمات المؤينة (الفوتونات) dN التي تمر عبر سطح معين في فترة زمنية dt إلى هذه الفترة: F = dN / dt. وحدة قياس تدفق الجسيمات المؤينة هي الجسيمات (جسيم واحد في الثانية).
فلوينس (نقل) الجسيمات المؤينة (الفوتونات)- نسبة عدد الجسيمات المؤينة (الفوتونات) dN التي تخترق حجم الكرة الأولية إلى مساحة المقطع العرضي المركزي dS لهذا الكرة: Ф = dN / dS. وحدة تدفق الجسيمات هي جسيم / م 2 (جسيم واحد لكل متر مربع).
كثافة تدفق الجسيمات المؤينة (الفوتونات ، φ)- نسبة تدفق الجسيمات المؤينة (الفوتونات) dF التي تخترق حجم الكرة الأولية ، إلى مساحة المقطع العرضي المركزي dS لهذه الكرة: φ = dF / dS = dФ / dt = dN / dt دي اس. وحدة كثافة التدفق هي الجسيم / ثانية -1 م -2 (جسيم واحد أو كم في الثانية لكل متر مربع).
أثناء مرور هذه الفوتونات (أشعة جاما) ، يتم تمييز شعاع ضيق وعريض. الهندسة شعاع ضيقتتميز بحقيقة أن الكاشف يسجل فقط الإشعاع غير المنتشر من المصدر. تسمى الهندسة التي يسجل فيها الكاشف الإشعاع غير المنتشر والمبعثر شعاع واسع.
جرعة ممتصة محددة (σ)- الجرعة الممتصة الناتجة عن الإشعاع عند الانطلاق = جزيء واحد لكل متر مربع: σ = D / F.
الجرعة الممتصة الداخلية- الجرعة التي يتلقاها أي عضو في جسم الإنسان من مصدر إشعاع موجود داخل الجسم. يمكن أن يكون هذا المصدر للتعرض الداخلي مادة مشعة تخترق في الجسم من خلال الطعام (الطعام والماء) ، من خلال الرئتين (عن طريق استنشاق الهواء) ، وإلى حد ما ، من خلال الجلد أو من خلال الجروح أو الجروح ، وكذلك في تشخيص النظائر المشعة الطبية.يمكن تقسيم مصادر التعرض الداخلي بشروط إلى مصادر أصل تشيرنوبيل(في الوقت الحاضر ، تم العثور على معظم السيزيوم 137 ، والسترونشيوم 90 والبلوتونيوم 239 ، 240 في الطعام) و أصل طبيعي. هذا الأخير يخلق ما يقرب من 67 ٪ من إجمالي جرعة الإشعاع.
مصدر التعرض الداخلييبقى في الجسد لفترة معينة ، يمارس خلالها التأثير السلبي. يتم تحديد مدة التعرض حسب عمر النصف للمصدر الذي يدخل الجسم ومقدار الوقت الذي يتم خلاله إفرازه من الجسم. تعتبر إزالة النويدات المشعة من الجسم ظاهرة معقدة للغاية. لا يمكن وصفه إلا بشكل تقريبي من خلال المفهوم " نصف العمر البيولوجي "- الوقت اللازم للتخلص من نصف المادة المشعة من الجسم.
حالة حالة الإشعاع على الأرض أو في الغرفة يميز جرعة التعرض. جرعة التعرض (لإشعاع الفوتون) هي خاصية كمية للأشعة السينية والإشعاع مع طاقات تصل إلى 3 إلكترون فولت ، بناءً على تأثيرها المؤين ويُعبر عنها كنسبة من إجمالي الشحنة لجميع الأيونات من نفس العلامة dQ ، الناشئة من التباطؤ الكامل للإلكترونات والبوزيترونات التي تشكلت بواسطة الفوتونات في الحجم الأولي للهواء ، إلى كتلة الهواء dm في هذا الحجم: Х = dQ / dm. إنه يمثل خاصية الطاقة للإشعاع ، المقدرة بتأثير تأين الهواء الجاف في الغلاف الجوي ، وقياس تأثير التأين لإشعاع الفوتون ، الذي يحدده تأين الهواء في ظل ظروف التوازن الإلكتروني.
وحدة جرعة التعرض في النظام الدولي للوحدات هي كولوم لكل كيلوغرام (C / كجم).الوحدة غير النظامية لجرعة التعرض منتشرة أيضًا - الأشعة السينية (R)(سميت على اسم الفيزيائي الألماني فيلهلم كونراد رونتجن ، الذي اكتشف الأشعة السينية عام 1895): أشعة سينية واحدة (1 R) - هذه جرعة من إشعاع الفوتون ، تحت تأثيرها في 1 سم 3 الهواء الجاف في الظروف العادية (0 درجة مئوية و 760مم RT. شارع.) تتشكل الأيونات التي تحمل وحدة كهروستاتيكية واحدة من كمية الكهرباء لكل علامة.
جرعة 1 R تقابل تكوين 2.083 10 9 أزواج من الأيونات لكل 1 سم 3 من الهواء (عند 0 درجة مئوية و 760 ملم زئبق) ، أو 1.61 10 12 زوجًا من الأيونات لكل 1 غرام من الهواء. إذا أخذنا في الاعتبار أن شحنة الإلكترون تساوي 1.6 10 -19 كولوم ، وكتلة 1 سم 3 من الهواء = 1.29 10 -6 كجم ، فإن 1 P تساوي 2.57976 10-4 C / kg. في المقابل ، 1 C / kg \ u003d 3.876 10 3 R. لإنشاء مثل هذا العدد من الأيونات ، من الضروري إنفاق طاقة تساوي 0.114 erg / cm 3 أو 88 erg / g ، أي 88 erg / g هي الطاقة ما يعادل الأشعة السينية.
النسب بين وحدات قياس التعرض والجرعات الممتصة هي: للهواء 1 P = 0.88 راد ، للأنسجة البيولوجية 1 P = 0.93 راد ، 1 راد يساوي 1.44 ر.
معدل جرعة التعرضهي زيادة جرعة التعرض لكل وحدة زمنية. وحدة SI الخاصة بها هي الأمبير لكل كيلوغرام (A / kg).
1 ص / ث = 2.58 10 -4 أ / كغم.
في منطقة حوادث محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية ، هناك مناطق يصل فيها النشاط الإشعاعي للتربة إلى 1200 ميكروغرام في الساعة. يمكن أيضًا حساب الجرعة الممتصة من الأشعة السينية والإشعاع بيتا في أي مادة من جرعة التعرض. للقيام بذلك ، من الضروري معرفة تكوين المادة وطاقة فوتونات الإشعاع.
يجب أن نتذكر أنه وفقًا لـ GOST المعتمد ، بعد 1 يناير 1990 لا يوصى عمومًا باستخدام مفهوم جرعة التعرض وقوتها. لذلك ، خلال الفترة الانتقالية ، يجب الإشارة إلى هذه الكميات ليس بوحدات النظام الدولي للوحدات ، ولكن بوحدات غير تابعة للنظام الدولي للوحدات - رونتجينز ورونتجينز في الثانية (R / s).
تميز باسم مبلغ مقطوع، و دائم(مزمن) التأثير الإشعاعي. تأثير لمرة واحدةيحدث في ظل ظروف غير عادية ، على وجه الخصوص ، في الحوادث ويقدر بالجرعة الممتصة. دائمنفس تأثير، التي يمكن أن تحدث نتيجة الإطلاق المنتظم للنشاط الإشعاعي في الهواء أو الماء أو الوجود المستمر للنويدات المشعة في البيئة ، كقاعدة عامة ، لها تأثير ضار طويل المدى على البشر. للإشعاع تأثير كبير على الأشخاص الذين يعيشون في الأراضي الملوثة بالنويدات المشعة بعد حادثة تشيرنوبيل. لتقييم هذه جرعات إشعاعيةاستخدام مفاهيم مثل الجرعات المكافئة والفعالة من الإشعاع.
جرعة الإشعاع المكافئة- القيمة المستخدمة لتقدير الخطر الإشعاعي المزمن للتعرض البشري لمختلف أنواع الإشعاع المؤين ويحددها مجموع نواتج الجرعات الممتصة للأنواع الفردية من الإشعاع وعوامل جودتها. يمكننا القول أن هذا هو متوسط الجرعة الممتصة من الإشعاع D في عضو أو نسيج T ، مضروبًا في معامل ترجيح الإشعاع W R (أو ، كما يطلق عليه أيضًا ، عامل جودة الإشعاع - K ، انظر الجدول 1.6) للأنسجة البيولوجية ذات التكوين القياسي(10.1٪ - هيدروجين ؛ 11.1٪ - كربون ؛ 2.6٪ - نيتروجين ؛ 76.2٪ - أكسجين بالكتلة):
ح تي ، ص = DW ص = Σ د تي ، ص دبليو ص ,
حيث R هو مؤشر نوع وطاقة الإشعاع.
عنصر الجودةيُظهر الإشعاع عدد المرات التي يكون فيها التأثير البيولوجي المتوقع من الإشعاع المدروس أكبر منه للإشعاع مع النقل الخطي للطاقة (LET) 3.5 كيلو فولت لكل مسار 1 ميكرومتر في الماء. بالنسبة للإشعاعات المختلفة ، يتم ضبط معامل ترجيح الإشعاع (W R) وفقًا "لمعايير الأمان من الإشعاع - NRB-2000" اعتمادًا على نقل الطاقة الخطي (الجدول 1.5):
الجدول 1.5
|
LET ، keV / m ماء | |||||
نقل القدرة الخطية- LET (LET - النقل الخطي للطاقة) - شدة نقل الطاقة (وبالتالي مستوى الضرر) لكل وحدة مسافة يتم قطعها. على سبيل المثال ، ينتمي جسيم ألفا إلى إشعاع LET العالي ، بينما تنتمي الفوتونات والإلكترونات إلى إشعاع LET المنخفض.
عامل وزن الإشعاع W صيوضح (عامل الجودة K) عدد المرات التي يكون فيها خطر الإشعاع لنوع معين من الإشعاع أعلى من خطر الإشعاع للأشعة السينية بنفس الجرعة الممتصة في
الجدول 1.6
وحدة نشاط النظير هي بيكريل (Bq) ، والتي تساوي نشاط نيوكليد في مصدر مشع يحدث فيه حدث تحلل واحد في وقت من ثانية واحدة.
1.2 قانون الاضمحلال الإشعاعي
يتناسب معدل الاضمحلال الإشعاعي مع عدد النوى المتاحة N:
أين λ هو ثابت الاضمحلال.
LnN = λt + const ،
إذا كانت t = 0 ، فعندئذٍ N = N0 ومن ثم const = -lg N0. أخيرا
N = N0 e-t (1)
حيث A هو النشاط في الوقت t ؛ А0 - نشاط عند t = 0.
تميز المعادلتان (1) و (2) قانون الاضمحلال الإشعاعي. في علم الحركة ، تُعرف باسم معادلات التفاعل من الدرجة الأولى. كخاصية لمعدل الاضمحلال الإشعاعي ، عادة ما يشار إلى نصف العمر T1 / 2 ، والتي ، مثل ، هي خاصية أساسية للعملية التي لا تعتمد على كمية المادة.
نصف الحياةتسمى الفترة الزمنية التي يتم خلالها تقليل كمية معينة من المواد المشعة بمقدار النصف.
يختلف عمر النصف للنظائر المختلفة اختلافًا كبيرًا. إنه من حوالي 1010 سنوات إلى جزء صغير من الثانية. بالطبع ، المواد ذات عمر النصف من 10 - 15 دقيقة. وأصغر ، يصعب استخدامها في المختبر. تعتبر النظائر ذات عمر النصف الطويل جدًا غير مرغوب فيها أيضًا في المختبر ، لأنه في حالة التلوث العرضي للأجسام المحيطة بهذه المواد ، ستكون هناك حاجة إلى عمل خاص لتطهير الغرفة والأدوات.
2. طرق التحليل المعتمدة على قياس النشاط الإشعاعي
2.1. استخدام النشاط الإشعاعي الطبيعي في التحليل
يمكن قياس العناصر المشعة بشكل طبيعي بواسطة هذه الخاصية. هذه هي U ، Th ، Ra ، Ac ، وما إلى ذلك ، أكثر من 20 عنصرًا في المجموع. على سبيل المثال ، يمكن تحديد البوتاسيوم من خلال نشاطه الإشعاعي في المحلول بتركيز 0.05 م. عادةً ما يتم تحديد العناصر المختلفة من خلال نشاطها الإشعاعي باستخدام رسم بياني للمعايرة يوضح اعتماد النشاط على المحتوى (٪) من العنصر. تحدد أو بطريقة الإضافة.
تعتبر طرق القياس الإشعاعي ذات أهمية كبيرة في أعمال التنقيب للجيولوجيين ، على سبيل المثال ، في استكشاف رواسب اليورانيوم.
2.2. تحليل التنشيط
عند تعريضها للإشعاع بالنيوترونات والبروتونات والجسيمات الأخرى عالية الطاقة ، تصبح العديد من العناصر غير المشعة مشعة. يعتمد تحليل التنشيط على قياس هذا النشاط الإشعاعي. على الرغم من أنه من حيث المبدأ يمكن استخدام أي جسيم للإشعاع ، إلا أن معظمه قيمة عمليةلديه عملية تشعيع نيوتروني. يتضمن استخدام الجسيمات المشحونة لهذا الغرض التغلب على صعوبات تقنية أكثر أهمية مما في حالة النيوترونات. المصادر النيوترونية الرئيسية لتحليل التنشيط هي المفاعل النووي وما يسمى بالمصادر المحمولة (الراديوم - البريليوم ، إلخ). في الحالة الأخيرة ، تتفاعل جسيمات ألفا الناتجة عن تحلل أي عنصر نشط ألفا (Ra ، Rn ، إلخ) مع نوى البريليوم ، مطلقةً النيوترونات:
9 بي + 4 ه → 12 ج + ن
تدخل النيوترونات التفاعل النوويبمكونات العينة التي تم تحليلها ،
علي سبيل المثال
55Mn + n = 56Mn أو Mn (n، γ) 56Mn
المشعة 56Mn تتحلل مع نصف عمر 2.6 ساعة:
55Mn → 56Fe + e-
للحصول على معلومات حول تكوين العينة ، يتم قياس نشاطها الإشعاعي لبعض الوقت ويتم تحليل المنحنى الناتج. عند إجراء مثل هذا التحليل ، من الضروري الحصول على بيانات موثوقة حول فترات نصف العمر لنظائر مختلفة من أجل فك شفرة منحنى الملخص.
البديل الآخر لتحليل التنشيط هو طريقة التحليل الطيفي بناءً على قياس طيف إشعاع لعينة. طاقة الإشعاع نوعية ، ومعدل العد الخاصية الكميةالنظير. يتم إجراء القياسات باستخدام مطياف γ متعدد القنوات مع عدادات التلألؤ أو أشباه الموصلات. هذه طريقة تحليل أسرع وأكثر تحديدًا ، على الرغم من أنها أقل حساسية إلى حد ما من الكيمياء الإشعاعية.
من المزايا المهمة لتحليل التنشيط حد الكشف المنخفض. بمساعدتها ، في ظل ظروف مواتية ، يمكن اكتشاف ما يصل إلى 10-13-10-15 جم من مادة ما. في بعض الحالات الخاصة ، تم تحقيق حدود كشف أقل. على سبيل المثال ، يتم استخدامه للتحكم في نقاء السيليكون والجرمانيوم في صناعة أشباه الموصلات ، والكشف عن محتوى الشوائب حتى 10-8 - 10-9٪. لا يمكن تحديد هذه المحتويات بأي طريقة أخرى غير تحليل التنشيط. عند الاستلام العناصر الثقيلة النظام الدوري، مثل mendelevium و kurchatovium ، تمكن الباحثون من عد كل ذرة من العنصر الناتج تقريبًا.
معلومات عن الكيمياء
لاو (فون لاو) ، ماكس ثيودور فيليكس فون
وُلد الفيزيائي الألماني ماكس ثيودور فيليكس فون لاو في عائلة موظف مدني في دائرة المحاكم العسكرية ، جوليوس لاو وني مينا زرينر. اكتسب اللقب البادئة النبيلة "فون" في عام 1913 ، عندما كان الأب لاو ...
ثورة كيميائية
حقق الكاهن البروتستانتي جوزيف بريستلي نجاحًا كبيرًا في تطور الغازات ودراسة خصائصها. بالقرب من ليدز (إنجلترا) ، حيث خدم ، كان هناك مصنع جعة ، حيث يمكنك ...
تم - الثوليوم
الثوليوم (لات. الثوليوم) ، تم ، عنصر كيميائيالمجموعة الثالثة من النظام الدوري ، العدد الذري 69 ، الكتلة الذرية 168.9342 ، تشير إلى اللانثانيدات. الخصائص: معدن. الكثافة 9.318 جم / سم 3 ، درجة انصهار 1545 درجة مئوية. الاسم: من اليونانية ...
