Ein Stoff gilt als radioaktiv, oder er enthält Radionuklide in seiner Zusammensetzung und in ihm findet der Prozess des radioaktiven Zerfalls statt. Menge radioaktive Substanz normalerweise nicht durch Masseneinheiten (Gramm, Milligramm usw.), sondern durch die Aktivität einer bestimmten Substanz bestimmt.
Die Aktivität einer Substanz wird durch die Intensität oder Geschwindigkeit des Zerfalls ihrer Kerne bestimmt. Die Aktivität ist proportional zur Anzahl der radioaktiven Atome, die in einer bestimmten Substanz enthalten sind, d.h. die Aktivität. steigt mit der Menge der gegebenen Substanz. Die Aktivität ist ein Maß für die Menge an radioaktivem Material, die als Anzahl der radioaktiven Umwandlungen (Kernzerfälle) pro Zeiteinheit ausgedrückt wird. Da die Zerfallsgeschwindigkeit radioaktiver Isotope unterschiedlich ist, haben Radionuklide die gleiche Masse verschiedene Aktivitäten. Je mehr Kerne pro Zeiteinheit zerfallen, desto höher ist die Aktivität. Aktivität wird normalerweise in Zerfällen pro Sekunde gemessen. Die Aktivitätseinheit im Internationalen Einheitensystem (SI) ist ein Zerfall pro Sekunde. Diese Einheit ist nach Henri Becquerel benannt, der 1896 erstmals das Phänomen der natürlichen Radioaktivität, das Becquerel (Bq), entdeckte. 1 Bq ist die Menge eines Radionuklids, bei der in einer Sekunde ein Zerfall auftritt. Da das Becquerel ein sehr kleiner Wert ist, werden Vielfache verwendet: kBq - Calobecquerel (103 Bq), MBq - Megabecquerel (106 Bq), GBq - Gigabecquerel (109 Bq).
Die Aktivitätseinheit außerhalb des Systems ist das Curie (Ci). Curie ist eine solche Aktivität, wenn die Anzahl der radioaktiven Zerfälle pro Sekunde gleich ist
3,7 x 1010 (37 GCR/s). Das Curie entspricht der Aktivität von 1 g Radium. Da Curie ein sehr großer Wert ist, werden üblicherweise abgeleitete Größen verwendet: mCi - Millicurie (Tausendstel Curie) - 3,7 x 10 7 dis / s; mkCi - Mikrocurie (Millionstel Curie) - 3,7 x 104 dis / s; nCi - Nanocurie (Milliardstel Curie) - 3,7x10 dis / s.
Wenn man die Aktivität in Becquerel kennt, ist es nicht schwierig, zur Aktivität in Curies überzugehen und umgekehrt:
1 Ci \u003d 3,7 x 1010 Bq \u003d 37 Gigabecquerel;
1 mCi = 3,7 x 107 Bq = 37 Megabecquerel;
1 mCiCi = 3,7 x 104 Bq = 37 Kilobecquerel;
1 Bq \u003d 1 Verteilung / s \u003d 2,7 x 10-11 Ci.
In der Praxis werden oft Zerfälle pro Minute verwendet.
1 Ci \u003d 2,22 x 1012 dis / min.
1 mCi \u003d 2,22 x 109 dis / min.
1 mCi \u003d 2,22 x 106 dis / min.
Bei der Messung der Aktivität einer radioaktiven Probe wird diese üblicherweise als Masse, Volumen, Oberfläche oder Länge bezeichnet. Die folgenden Arten von Radionuklidaktivität werden unterschieden. Spezielle Aktivität
- Dies ist die Aktivität pro Masseneinheit eines Stoffes (Aktivität pro Masseneinheit) - Bq / kg, Ci / kg. Volumenaktivität
- Dies ist die Aktivität pro Volumeneinheit - Bq / l, Ci / l, Bq / m3, Ci / m3. Bei der Verteilung von Radionukliden auf der Oberfläche wird die Aktivität genannt oberflächlich
(das Verhältnis der Aktivität des Radionuklids, auf dem sich das Radionuklid befindet) - Bq/m2, Ci/m2. Um die Verschmutzung des Territoriums zu charakterisieren, wird der Wert Ki/km2 verwendet. Natürliches Kalium-40 im Boden entspricht 5 mCi/km2 (200 Bq/m2). Wenn der Bereich kontaminiert ist
40 Ci/km2 für Cäsium-137 pro 1m2 der Oberfläche beherbergt 2.000.000 Milliarden Kerne oder 0,455 Mikrogramm Cäsium-137. Linienaktivität Radionuklid - das Verhältnis der Aktivität des in der Länge des Segments enthaltenen Radionuklids zu seiner Länge.
Die Masse in Gramm bei bekannter Aktivität (z. B. 1 Ki) des Radionuklids wird durch die Formel m = k x A x T½ x a bestimmt, wobei m die Masse in Gramm ist; ABER - Atommasse; T½ - Halbwertszeit; a - Aktivität in Curie oder Becquerel; k ist eine Konstante, die von den Einheiten abhängt, in denen Halbwertszeit und Aktivität angegeben sind. Wenn die Halbwertszeit in Sekunden angegeben ist, beträgt die Konstante bei Aktivität in Becquerel 2,4 x 10-24, bei Aktivität in Curie - 8,86 x 10-14. Wenn die Halbwertszeit in anderen Einheiten angegeben ist, wird sie in Sekunden umgerechnet.
Lassen Sie uns die Masse von 131J mit einer Halbwertszeit von 8,05 Tagen berechnen, um eine Aktivität von 1 Curie zu erzeugen.
M = 8,86 x 10-14 x 131 x 8,05 x 24 x 3600 x 1 = 0,000008 g Für Strontium-90 beträgt die Masse 0,0073, Plutonium-239 - 16,3 g, Uran-238 - 3 Tonnen Es ist möglich zu berechnen die Aktivität in Becquerel oder Curie eines Radionuklids mit bekannter Masse: a0 = lxm / (A x T 1/2), wobei l ein zur Konstante „k“ inverser Parameter ist. Mit T½ gemessen in Sekunden und Aktivität in Becquerel,
l \u003d 4,17 x 1023, mit Aktivität in Ki l \u003d 1,13 x 1013 Also ist die Aktivität von 32,6 g Plutonium-239 gleich
a0 = 1,13 x 1013 x 32,6 (239 x 24300 x 365 x 24 x 3600) = 2 Ci,
a0 = 4,17 x 1013 x 32,6 (239 x 24300 x 365 x 24 x 3600) = 7,4 x 1010 Bq.
Die biologische Wirkung von Strahlung beruht auf der Ionisation der bestrahlten biologischen Umgebung. Strahlung verschwendet ihre Energie für den Ionisationsprozess. Diese. Infolge der Wechselwirkung von Strahlung mit der biologischen Umgebung wird eine bestimmte Energiemenge auf einen lebenden Organismus übertragen. Der Teil der Strahlung, der das bestrahlte Objekt durchdringt (ohne Absorption), beeinflusst dieses nicht. Die Strahlungswirkung hängt von vielen Faktoren ab: der Menge an Radioaktivität außerhalb und innerhalb des Körpers, der Art und Weise, wie sie eintritt, der Art und Energie der Strahlung während des Zerfalls von Kernen, der biologischen Rolle der bestrahlten Organe und Gewebe usw. Ein objektiver Indikator, der all diese verschiedenen Faktoren verbindet, ist die Zahl absorbierte Energie Strahlung aus der Ionisation, die diese Energie in der Masse der Materie erzeugt.
Um die Größe des Strahlungseffekts vorhersagen zu können, muss man lernen, wie man die Intensität der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung misst. Und dies kann durch Messung der im Objekt absorbierten Energie oder der Gesamtladung der bei der Ionisation gebildeten Ionen erfolgen. Diese absorbierte Energiemenge wird als Dosis bezeichnet.
Vorlesung 2. Das Grundgesetz des radioaktiven Zerfalls und die Aktivität von Radionukliden
Die Zerfallsgeschwindigkeit von Radionukliden ist unterschiedlich – einige zerfallen schneller, andere langsamer. Die Rate des radioaktiven Zerfalls ist radioaktive Zerfallskonstante, λ [Sek-1], die die Wahrscheinlichkeit des Zerfalls eines Atoms in einer Sekunde charakterisiert. Für jedes Radionuklid hat die Zerfallskonstante einen eigenen Wert, je größer sie ist, desto schneller zerfallen die Materiekerne.
Die Anzahl der registrierten Zerfälle in einer radioaktiven Probe pro Zeiteinheit wird genannt Aktivität (ein ) oder die Radioaktivität der Probe. Der Aktivitätswert ist direkt proportional zur Anzahl der Atome n Radioaktives Material:
ein =λ· n , (3.2.1)
wo λ die radioaktive Zerfallskonstante [sec-1] ist.
Derzeit ist nach dem aktuellen Internationalen Einheitensystem SI die Maßeinheit der Radioaktivität Becquerel [Bq]. Diese Einheit erhielt ihren Namen zu Ehren des französischen Wissenschaftlers Henri Becquerel, der 1856 das Phänomen der natürlichen Uranradioaktivität entdeckte. Ein Becquerel entspricht einem Zerfall pro Sekunde 1 Bq = 1 .
Eine systemexterne Aktivitätseinheit wird jedoch immer noch recht häufig verwendet. – Curie [Taste], eingeführt von den Curies als Maß für die Zerfallsrate von einem Gramm Radium (bei dem ~3,7 · 1010 Zerfälle pro Sekunde vorkommen), also
1 Taste= 3,7 1010 Bq.
Dieses Gerät eignet sich zur Beurteilung der Aktivität großer Mengen von Radionukliden.
Die zeitliche Abnahme der Radionuklidkonzentration als Folge des Zerfalls gehorcht einer exponentiellen Abhängigkeit:
, (3.2.2)
wo n T- die Anzahl der Atome eines radioaktiven Elements, die nach einiger Zeit übrig bleiben T nach Beobachtungsbeginn; n 0 ist die Anzahl der Atome zum Anfangszeitpunkt ( T =0 ); λ ist die radioaktive Zerfallskonstante.
Die beschriebene Beziehung heißt Grundgesetz des radioaktiven Zerfalls .
Man nennt die Zeit, die es dauert, bis die Hälfte aller Radionuklide zerfallen ist Halbwertzeit, T½ . Nach einer Halbwertszeit bleiben von 100 Atomen des Radionuklids nur noch 50 übrig (Abb. 2.1). Im nächsten gleichen Zeitraum bleiben von diesen 50 Atomen nur 25 übrig und so weiter.
Der Zusammenhang zwischen Halbwertszeit und Zerfallskonstante ergibt sich aus der Gleichung für das Grundgesetz des radioaktiven Zerfalls:
bei T=T½ Und
wir bekommen 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">;
d.h. gif" width="81" height="41 src=">.
Daher kann das Gesetz des radioaktiven Zerfalls wie folgt geschrieben werden:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image013_21.gif" width="89" height="39 src=">, (3.2.4)
wo bei - die Aktivität des Arzneimittels im Laufe der Zeit T ; ein0 – die Aktivität des Arzneimittels im ersten Moment der Beobachtung.
Oft ist es notwendig, die Aktivität einer gegebenen Menge einer radioaktiven Substanz zu bestimmen.
Denken Sie daran, dass die Mengeneinheit eines Stoffes der Mol ist. Ein Mol ist die Menge eines Stoffes, der so viele Atome enthält, wie 0,012 kg = 12 g des Kohlenstoffisotops 12C enthalten.
Ein Mol einer beliebigen Substanz enthält die Zahl von Avogadro N / A Atome:
N / A = 6,02 1023 Atome.
Zum einfache Substanzen(Elemente) Die Masse eines Mols entspricht numerisch der Atommasse ABER Element
1mol = ABER G.
Zum Beispiel: Für Magnesium: 1 mol 24Mg = 24 g.
Für 226Ra: 1 Mol 226Ra = 226 g usw.
Angesichts dessen, was in m Gramm der Substanz wird n Atome:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image015_20.gif" width="156" height="43 src="> (3.2.6)
Beispiel: Berechnen wir die Aktivität von 1 Gramm 226Ra, das hat λ = 1,38 10-11 Sek.-1.
ein\u003d 1,38 10-11 1 / 226 6,02 1023 \u003d 3,66 1010 Bq.
Wenn ein radioaktives Element Teil davon ist chemische Verbindung, dann muss bei der Bestimmung der Aktivität des Arzneimittels seine Formel berücksichtigt werden. Unter Berücksichtigung der Zusammensetzung wird der Stoff bestimmt Massenanteil χ Radionuklid in einem Stoff, der durch das Verhältnis bestimmt wird:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image017_17.gif" width="118" height="41 src=">
Beispiel Problemlösung
Zustand:
Aktivität A0 radioaktives Element 32P am Beobachtungstag 1000 Bq. Bestimmen Sie die Aktivität und Anzahl der Atome dieses Elements in einer Woche. Halbwertzeit T½ 32P = 14,3 Tage.
Lösung:
a) Finden Sie die Aktivität von Phosphor-32 nach 7 Tagen:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image019_16.gif" width="57" height="41 src=">
Antworten: in einer Woche wird die Aktivität des 32P-Medikaments 712 betragen Bq, und die Zahl der Atome des radioaktiven Isotops 32P beträgt 127,14 106 Atome.
Testfragen
1) Welche Aktivität hat ein Radionuklid?
2) Nennen Sie die Einheiten der Radioaktivität und die Beziehung zwischen ihnen.
3) Wie groß ist die radioaktive Zerfallskonstante?
4) Definieren Sie das Grundgesetz des radioaktiven Zerfalls.
5) Was ist die Halbwertszeit?
6) Welche Beziehung besteht zwischen Aktivität und Masse eines Radionuklids? Schreibe eine Formel.
Aufgaben
1. Aktivität berechnen 1 g 226Ra. T½ = 1602 Jahre.
2. Aktivität 1 berechnen g 60Co. T½ = 5,3 Jahre.
3. Eine M-47-Panzerhülle enthält 4.3 kg 238U. T½ = 2,5 109 Jahre. Geschossaktivität bestimmen.
4. Berechnen Sie die Aktivität von 137Cs nach 10 Jahren, wenn sie zum ersten Beobachtungszeitpunkt 1000 beträgt Bq. T½ = 30 Jahre.
5. Berechnen Sie die 90Sr-Aktivität vor einem Jahr, wenn sie derzeit 500 beträgt Bq. T½ = 29 Jahre.
6. Welche Aktivität werde ich erstellen kg Radioisotop 131I, T½ = 8,1 Tage?
7. Bestimmen Sie anhand der Referenzdaten die Aktivität 1 g 238U. T½ = 2,5 109 Jahre.
Bestimmen Sie anhand der Referenzdaten die Aktivität 1 g 232Th, Т½ = 1,4 1010 Jahre.
8. Berechnen Sie die Aktivität der Verbindung: 239Pu316O8.
9. Berechnen Sie die Masse des Radionuklids mit Aktivität in 1 Taste:
9.1. 131I, T1/2 = 8,1 Tage;
9.2. 90Sr, Т1/2=29 Jahre;
9.3. 137Cs, Т1/2=30 Jahre;
9.4. 239Pu, Т1/2=2,4 104 Jahre.
10. Bestimmen Sie die Masse 1 mCi radioaktives Isotop von Kohlenstoff 14C, T½ = 5560 Jahre.
11. Es ist notwendig, eine radioaktive Zubereitung von Phosphor 32P herzustellen. Wie lange dauert es, bis 3 % des Medikaments erhalten bleiben? Т½ = 14,29 Tage.
12. Das natürliche Kaliumgemisch enthält 0,012 % des radioaktiven Isotops 40K.
1) Bestimmen Sie die Masse des natürlichen Kaliums, das 1 enthält Taste 40K. T½ = 1,39 · 109 Jahre = 4,4 · 1018 Sek.
2) Berechnen Sie die Radioaktivität des Bodens mit 40 K, wenn bekannt ist, dass der Kaliumgehalt in der Bodenprobe 14 beträgt kg/t.
13. Wie viele Halbwertszeiten sind erforderlich, damit die anfängliche Aktivität eines Radioisotops auf 0,001 % abfällt?
14. Um die Wirkung von 238U auf Pflanzen zu bestimmen, wurden die Samen in 100 eingeweicht ml Lösung UO2(NO3)2 · 6H2O, in der die Masse des radioaktiven Salzes 6 war g. Bestimmen Sie die Aktivität und spezifische Aktivität von 238U in Lösung. Т½ = 4,5 109 Jahre.
15. Aktivität 1 definieren Gramm 232Th, Т½ = 1,4 1010 Jahre.
16. Bestimmen Sie die Masse 1 Taste 137Cs, Т1/2=30 Jahre.
17. Das Verhältnis zwischen dem Gehalt an stabilen und radioaktiven Kaliumisotopen in der Natur ist ein konstanter Wert. Der Gehalt von 40K beträgt 0,01 %. Berechnen Sie die Radioaktivität des Bodens mit 40 K, wenn bekannt ist, dass der Kaliumgehalt in der Bodenprobe 14 beträgt kg/t.
18. Lithogene Radioaktivität Umfeld wird hauptsächlich durch drei natürliche Hauptradionuklide gebildet: 40K, 238U, 232Th. Der Anteil radioaktiver Isotope an der natürlichen Isotopenmenge beträgt 0,01, 99,3 bzw. ~100. Radioaktivität berechnen 1 T Boden, wenn bekannt ist, dass der relative Kaliumgehalt in der Bodenprobe 13600 beträgt g/t, Uran - 1 10-4 g/t, Thorium - 6 10-4 g/t.
19. In den Schalen von Muscheln wurden 23200 gefunden Bq/kg 90Sr. Bestimmen Sie die Aktivität von Proben nach 10, 30, 50, 100 Jahren.
20. Die Hauptverschmutzung der geschlossenen Stauseen der Tschernobyl-Zone fand im ersten Jahr nach dem Unfall im Kernkraftwerk statt. In den Bodensedimenten des Sees. Azbuchin entdeckte 1999 137Cs mit einer spezifischen Aktivität von 1,1 10 Bq/m2. Bestimmen Sie die Konzentration (Aktivität) von abgelagertem 137Cs pro m2 Bodensediment von 1986-1987. (vor 12 Jahren).
21. 241Am (T½ = 4,32 102 Jahre) wird aus 241Pu (T½ = 14,4 Jahre) gebildet und ist ein aktiver geochemischer Migrant. Vorteil nehmen Referenzmaterialien, berechnen Sie mit einer Genauigkeit von 1% die Abnahme der Aktivität von Plutonium-241 in der Zeit, in welchem Jahr danach Tschernobyl Katastrophe die Bildung von 241Am in der Umgebung wird maximal sein.
22. Berechnen Sie die Aktivität von 241Am in den Emissionsprodukten des Tschernobyl-Reaktors im April
2015, vorausgesetzt, dass im April 1986 die Aktivität von 241Am 3,82 1012 betrug Bq,Т½ = 4,32 102 Jahre.
23. 390 gefunden in den Bodenproben nCi/kg 137Cs. Berechnen Sie die Aktivität von Proben nach 10, 30, 50, 100 Jahren.
24. Die durchschnittliche Verschmutzungskonzentration im Seegrund. Tief, in der Sperrzone von Tschernobyl gelegen, ist 6,3 104 Bq 241Am und 7,4 104 238+239+240Pu pro 1 m2. Berechnen Sie das Jahr, in dem diese Daten erhoben wurden.
Das Wort Strahlung, übersetzt aus dem Englischen „Strahlung“, bedeutet Strahlung und wird nicht nur für Radioaktivität, sondern für eine Reihe anderer verwendet. physikalische Phänomene, zum Beispiel: Sonnenstrahlung, Wärmestrahlung usw. Daher sollten in Bezug auf Radioaktivität das von der ICRP (International Commission on Radiation Protection) und den Radiation Safety Standards angenommene Konzept der "ionisierenden Strahlung" angewendet werden.
ionisierende Strahlung ( IONISIERENDE STRAHLUNG)?
Ionisierende Strahlung - Strahlung (elektromagnetisch, korpuskular), die bei Wechselwirkung mit einer Substanz direkt oder indirekt eine Ionisierung und Anregung ihrer Atome und Moleküle bewirkt. Die Energie der ionisierenden Strahlung ist groß genug, um bei der Wechselwirkung mit Materie ein Ionenpaar mit unterschiedlichen Vorzeichen zu erzeugen, d.h. ionisieren das Medium, in das diese Teilchen oder Gammaquanten gefallen sind.
Ionisierende Strahlung besteht aus geladenen und ungeladenen Teilchen, zu denen auch Photonen gehören.
Was ist Radioaktivität?
Radioaktivität - spontane Umwandlung Atomkerne in die Kerne anderer Elemente. Begleitet von ionisierender Strahlung. Vier Arten von Radioaktivität sind bekannt:
- Alpha-Zerfall - radioaktive Umwandlung eines Atomkerns, bei dem ein Alpha-Teilchen emittiert wird;
- Beta-Zerfall - radioaktive Umwandlung des Atomkerns, bei der Beta-Teilchen emittiert werden, also Elektronen oder Positronen;
- spontane Spaltung von Atomkernen - spontane Spaltung schwerer Atomkerne (Thorium, Uran, Neptunium, Plutonium und andere Isotope von Transuranelementen). Die Halbwertszeiten spontan spaltbarer Kerne reichen von wenigen Sekunden bis 1020 für Thorium-232;
- Protonenradioaktivität - radioaktive Umwandlung des Atomkerns, bei der Nukleonen (Protonen und Neutronen) emittiert werden.
Was sind Isotope?
Isotope sind Sorten von Atomen desselben chemischen Elements, die unterschiedliche Massenzahlen haben, aber die gleichen haben elektrische Ladung Atomkerne und besetzen daher D.I. Mendelejew ist derselbe Ort. Zum Beispiel: 55Cs131, 55Cs134m, 55Cs134, 55Cs135, 55Cs136, 55Cs137. Es gibt stabile (stabile) und instabile Isotope - die durch radioaktiven Zerfall spontan zerfallen, die sogenannten radioaktiven Isotope. Es sind etwa 250 stabile und etwa 50 natürliche radioaktive Isotope bekannt. Ein Beispiel für ein stabiles Isotop ist Pb206, Pb208, das das Endprodukt des Zerfalls der radioaktiven Elemente U235, U238 und Th232 ist.
INSTRUMENTE ZUR Messung von Strahlung und Radioaktivität.
Zur Messung der Strahlungspegel und des Gehalts an Radionukliden an verschiedenen Objekten werden spezielle Messgeräte verwendet:
- Zur Messung der Expositionsdosisleistung von Gammastrahlung, Röntgenstrahlung, Flussdichte von Alpha- und Betastrahlung, Neutronen werden Dosimeter für verschiedene Zwecke verwendet.
- Zur Bestimmung der Art des Radionuklids und seines Gehalts in Umweltobjekten werden spektrometrische Pfade verwendet, die aus einem Strahlungsdetektor, einem Analysator und einem Personalcomputer mit einem geeigneten Programm zur Verarbeitung des Strahlungsspektrums bestehen.
Derzeit gibt es verschiedene Arten von Strahlungsmessgeräte verschiedene Arten, Zwecke und mit reichlich Möglichkeiten. Hier sind zum Beispiel einige Modelle von Geräten, die bei beruflichen und privaten Aktivitäten am beliebtesten sind:
Ein professionelles Dosimeter-Radiometer wurde für die Strahlungsüberwachung von Banknoten durch Bankangestellte entwickelt, um der „Anweisung der Bank von Russland vom 04.12.2007 N 131-I“ über das Verfahren zur Identifizierung, vorübergehenden Aufbewahrung, Entwertung und zu entsprechen Vernichtung von Banknoten mit radioaktiver Kontamination "".
Dieses tragbare Strahlungsmessgerät ist das beste Haushaltsdosimeter eines führenden Herstellers und hat sich im Laufe der Zeit bewährt. Aufgrund der einfachen Handhabung, der geringen Größe und des niedrigen Preises haben die Benutzer es Folk genannt, empfehlen es Freunden und Bekannten ohne Angst vor einer Weiterempfehlung.
SRP-88N (Szintillationssuchradiometer) - ein professionelles Radiometer zum Suchen und Erkennen von Photonenstrahlungsquellen. Es verfügt über digitale und Zeigeranzeigen sowie die Möglichkeit, den Schwellenwert für den Betrieb eines akustischen Alarms einzustellen, was die Arbeit bei der Untersuchung von Gebieten, der Überprüfung von Altmetall usw. erheblich erleichtert. Die Erkennungseinheit ist ferngesteuert. Als Detektor wird ein NaI-Szintillationskristall verwendet. Autonome Stromversorgung 4 Elemente F-343.
DBG-06T - zur Messung der Expositionsdosisleistung (EDR) von Photonenstrahlung. Galvanisches Element der Stromquelle vom Typ "Korund".
DRG-01T1 - zur Messung der Expositionsdosisleistung (EDR) von Photonenstrahlung.
DBG-01N - entwickelt, um radioaktive Kontamination zu erkennen und den Leistungspegel der äquivalenten Dosis von Photonenstrahlung mit einem akustischen Signalgerät zu bewerten. Galvanisches Element der Stromquelle vom Typ "Korund". Messbereich von 0,1 mSv*h-1 bis 999,9 mSv*h-1
RKS-20.03 "Pripyat" - zur Kontrolle der Strahlungssituation an Wohn-, Aufenthalts- und Arbeitsorten.
Mit Dosimetern können Sie Folgendes messen:
- die Größe des externen Gamma-Hintergrunds;
- Grad der radioaktiven Kontamination von Wohn- und öffentlichen Gebäuden, Territorien, verschiedenen Oberflächen
- der Gesamtgehalt an radioaktiven Stoffen (ohne Bestimmung der Isotopenzusammensetzung) in Lebensmitteln und anderen Umweltgegenständen (flüssig und lose)
- Grad der radioaktiven Kontamination von Wohn- und öffentlichen Gebäuden, Territorien, verschiedenen Oberflächen;
- der Gesamtgehalt an radioaktiven Stoffen (ohne Bestimmung der Isotopenzusammensetzung) in Lebensmitteln und anderen Umweltgegenständen (flüssig und lose).
So wählen Sie ein Strahlungsmessgerät aus und andere Geräte zur Strahlungsmessung können Sie im Artikel " Haushaltsdosimeter und Indikator für Radioaktivität. wie man wählt?"
Welche Arten von ionisierender Strahlung gibt es?
Arten ionisierender Strahlung. Die Hauptarten ionisierender Strahlung, denen wir am häufigsten begegnen, sind:
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Natürlich gibt es noch andere Arten von Strahlung (Neutronen), aber wir begegnen ihnen in Alltagsleben viel seltener. Der Unterschied zwischen diesen Strahlungsarten liegt in ihren physikalischen Eigenschaften, ihrem Ursprung, ihren Eigenschaften, ihrer Radiotoxizität und ihrer schädigenden Wirkung auf biologisches Gewebe.
Radioaktivitätsquellen können natürlich oder künstlich sein. natürliche Quellen ionisierende Strahlung sind natürliche radioaktive Elemente, die darin enthalten sind Erdkruste und natürlich zu schaffen Strahlungshintergrund, ist ionisierende Strahlung, die aus dem Weltraum zu uns kommt. Je aktiver die Quelle ist (dh je mehr Atome in ihr pro Zeiteinheit zerfallen), desto mehr Teilchen oder Photonen emittiert sie pro Zeiteinheit.
Künstliche Radioaktivitätsquellen können radioaktive Stoffe enthalten, die absichtlich in Kernreaktoren gewonnen wurden oder Nebenprodukte von Kernreaktionen sind. Als künstliche Quellen ionisierender Strahlung können verschiedene physikalische Elektrovakuumgeräte, geladene Teilchenbeschleuniger usw. verwendet werden, zum Beispiel: eine TV-Bildröhre, eine Röntgenröhre, ein Kenotron usw.
Die Hauptlieferanten von Radium-226 für die Umwelt sind Unternehmen, die sich mit der Gewinnung und Verarbeitung verschiedener fossiler Materialien befassen:
- Abbau und Verarbeitung Uranerze;
- Öl und Gas; Kohleindustrie;
- Baustoffindustrie;
- Unternehmen der Energiewirtschaft usw.
Radium-226 eignet sich gut zum Auslaugen von uranhaltigen Mineralien. Diese Eigenschaft erklärt das Vorhandensein erheblicher Radiummengen in einigen Arten von Grundwasser (in der medizinischen Praxis verwendetes Radon), in Grubenwässern. Der Bereich des Radiumgehalts im Grundwasser reicht von wenigen bis zu mehreren zehntausend Bq/L. Radiumgehalt in der Oberfläche natürliche Gewässer viel niedriger und kann von 0,001 bis 1-2 Bq/L reichen. Wesentlicher Teil Natürliche Radioaktivität ist ein Zerfallsprodukt von Radium-226 - Radium-222 (Radon). Radon- untätig radioaktives Gas, das langlebigste (Halbwertszeit 3,82 Tage) Emanationsisotop*, Alphastrahler. Es ist 7,5-mal schwerer als Luft und sammelt sich daher hauptsächlich in Kellern, Untergeschossen, Untergeschossen von Gebäuden, in Bergwerken usw. * - Emanation - die Eigenschaft von Substanzen, die Radiumisotope (Ra226, Ra224, Ra223) enthalten, Emanationen (radioaktive Inertgase) zu emittieren, die während des radioaktiven Zerfalls entstehen.
Es wird angenommen, dass bis zu 70 % schädliche Auswirkungen pro Einwohner ist mit Radon in Wohngebäuden verbunden (siehe Grafik). Die Hauptquellen von Radon in Wohngebäuden sind (in der Reihenfolge zunehmender Bedeutung):
- Leitungswasser und Haushaltsgas;
- Baumaterialien (Schotter, Ton, Schlacke, Asche und Schlacke usw.);
- Boden unter Gebäuden.
Radon breitet sich im Erdinneren äußerst ungleichmäßig aus. Charakteristisch ist seine Anhäufung in tektonischen Störungen, wo es durch Systeme von Rissen aus Poren und Mikrorissen in Felsen eintritt. Es dringt durch den Emanationsprozess in die Poren und Risse ein und entsteht beim Zerfall von Radium-226 in der Gesteinssubstanz.
Die Radonfreisetzung im Boden wird durch die Radioaktivität der Gesteine, ihre Emanation und ihre Sammlereigenschaften bestimmt. So können relativ schwach radioaktive Gesteine, die Fundamente von Gebäuden und Bauwerken eine größere Gefahr darstellen als radioaktivere, wenn sie durch eine hohe Emanation gekennzeichnet sind oder durch tektonische Störungen zerlegt werden, die Radon anreichern. Bei einer Art „Atmung“ der Erde gelangt Radon aus Gesteinen in die Atmosphäre. Und in größten Mengen- aus Bereichen mit Radonsammlern (Verschiebungen, Risse, Verwerfungen etc.), d.h. geologische Störungen. Unsere eigenen Beobachtungen der Strahlungssituation in den Kohlebergwerken von Donbass haben gezeigt, dass dies in der Regel in Bergwerken der Fall ist, die durch komplexe bergbauliche und geologische Bedingungen (Vorhandensein mehrerer Störungen und Risse im kohlehaltigen Gestein, hoher Wassergehalt usw.) gekennzeichnet sind , übertrifft die Radonkonzentration in der Luft von Bergwerken die festgelegten Standards erheblich.
Der Bau von Wohn- und öffentlich-wirtschaftlichen Strukturen direkt über den Verwerfungen und Rissen von Felsen ohne vorherige Bestimmung der Radonfreisetzung aus dem Boden führt dazu, dass Bodenluft aus dem Erdinneren mit hohen Radonkonzentrationen in sie eindringt. die sich in der Raumluft ansammeln und eine Strahlengefahr darstellen .
Technogene Radioaktivität entsteht durch menschliche Aktivitäten, bei denen es zur Umverteilung und Konzentration von Radionukliden kommt. Vom Menschen verursachte Radioaktivität umfasst die Gewinnung und Verarbeitung von Mineralien, die Verbrennung von Kohle und Kohlenwasserstoffen, die Anhäufung von Industrieabfällen und vieles mehr. Die Exposition des Menschen gegenüber verschiedenen vom Menschen verursachten Faktoren wird durch das vorgestellte Diagramm 2 veranschaulicht (A.G. Zelenkov "Vergleichende Wirkungen verschiedener Strahlungsquellen auf den Menschen", 1990).
Was sind "schwarze Sande" und welche Gefahr gehen von ihnen aus?
Schwarzer Sand ist ein Mineral Monazit - wasserfreies Phosphat von Elementen der Thoriumgruppe, hauptsächlich Cer und Lanthan (Ce, La)PO4, die durch Thorium ersetzt werden. Monazit enthält bis zu 50-60 % Oxide von Seltenerdelementen: Yttriumoxid Y2O3 bis zu 5 %, Thoriumoxid ThO2 bis zu 5-10 %, manchmal bis zu 28 %. Das spezifische Gewicht von Monazit beträgt 4,9-5,5. Mit einer Erhöhung des Gehalts an Thorium sp. Gewicht nimmt zu. Es kommt in Pegmatiten, manchmal in Graniten und Gneisen vor. Während der Zerstörung von Gesteinen, einschließlich Monazit, sammelt es sich in Seifen an, die große Ablagerungen sind.
Solche Ablagerungen werden auch im Süden der Region Donezk beobachtet.
An Land befindliche Ablagerungen von Monazitsanden verändern die bestehende Strahlungssituation in der Regel nicht wesentlich. Die Monazitvorkommen in der Nähe des Küstenstreifens des Asowschen Meeres (in der Region Donezk) verursachen jedoch eine Reihe von Problemen, insbesondere mit Beginn der Badesaison.
Tatsache ist, dass sich infolge der Meeresbrandung im Herbst-Frühling an der Küste infolge natürlicher Flotation eine erhebliche Menge "schwarzer Sand" ansammelt, der durch einen hohen Gehalt an Thorium-232 (bis zu 15-20.000 Bq * kg-1 und mehr ), wodurch Gammastrahlungswerte in der Größenordnung von 300 oder mehr μR * h-1 in lokalen Gebieten entstehen. Natürlich ist es riskant, sich in solchen Gebieten auszuruhen, daher wird dieser Sand jährlich gesammelt, Warnschilder aufgestellt und bestimmte Küstenabschnitte gesperrt. Aber all dies verhindert nicht eine neue Ansammlung von "schwarzem Sand".
Lassen Sie mich dazu meine persönliche Meinung äußern. Der Grund, der zum Entfernen von "schwarzem Sand" an der Küste beiträgt, kann die Tatsache sein, dass Bagger ständig auf dem Fahrwasser des Seehafens Mariupol arbeiten, um die Fahrrinne zu räumen. Der vom Boden des Kanals angehobene Boden wird westlich des Schifffahrtskanals 1-3 km von der Küste entfernt (siehe Karte der Standorte der Bodendeponien) und bei starkem Wellengang mit einem Auflauf auf die Küstenstreifen wird der Monazitsand enthaltende Boden an die Küste getragen, wo er angereichert und angehäuft wird. All dies erfordert jedoch sorgfältige Prüfung und Studium. Und wenn ja, dann wäre es möglich, die Ansammlung von "schwarzem Sand" an der Küste zu reduzieren, indem man einfach den Standort der Erddeponie an einen anderen Ort verlegt.
Grundregeln für die Durchführung dosimetrischer Messungen.
Bei der Durchführung dosimetrischer Messungen müssen zunächst die Empfehlungen in der technischen Dokumentation des Geräts strikt eingehalten werden.
Bei der Messung der Expositionsdosisleistung von Gammastrahlung oder der Äquivalentdosis von Gammastrahlung sind folgende Regeln zu beachten:
- bei dosimetrischen Messungen, die zur Überwachung der Strahlungssituation ständig durchgeführt werden sollen, ist die genaue Einhaltung der Messgeometrie erforderlich;
- Um die Zuverlässigkeit der Ergebnisse der dosimetrischen Überwachung zu verbessern, werden mehrere Messungen (jedoch nicht weniger als 3) durchgeführt und das arithmetische Mittel berechnet.
- bei der Durchführung von Messungen auf dem Territorium werden Standorte abseits von Gebäuden und Bauwerken ausgewählt (2-3 Höhen); - Messungen auf dem Territorium werden auf zwei Ebenen in einer Höhe von 0,1 und 1,0 m über der Bodenoberfläche durchgeführt;
- bei der messung in wohn- und öffentlichen räumen wird in der raummitte in 1,0 m höhe über dem boden gemessen.
Bei der Messung der Kontamination mit Radionukliden auf verschiedenen Oberflächen ist es erforderlich, den Fernsensor oder das Gerät als Ganzes, wenn kein Fernsensor vorhanden ist, in eine Plastiktüte zu legen (um eine mögliche Kontamination zu vermeiden) und so nah wie möglich zu messen Abstand von der gemessenen Oberfläche.
Hauptsächlich physikalische Quantitäten im Strahlenschutz eingesetzt und deren Einheiten
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Physikalische Größe |
Verhältnis zwischen Einheiten |
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SI-Systeme |
außerhalb des Systems |
SI-System und Off-System |
Off-System und im SI-System |
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Nuklidaktivität in einer radioaktiven Quelle. Gibt die Anzahl der Zerfälle pro Zeiteinheit an. |
Becquerel (Bq, Vq) |
Curie (Ki,Si) |
1 Bq = 1 Ausbreitung. in s, 1 Bq = 2,7 10 -11 Ci |
1 Ci \u003d 3,7 10 10 Bq |
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Spezielle Aktivität. |
Becquerel pro Kilogramm (Bq/kg). |
Curie pro Kilogramm (Ci/kg). |
1 Bq/kg = 2,7 10 -11 Ci/kg |
1 Ci/kg = 3,7 10 10 Bq/kg |
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Absorbierte Strahlendosis. Die Energiemenge ionisierender Strahlung, |
Grau (Gy, Gy). |
Froh (rad, rad). |
1 Gy = 1 J/kg; 1 Gy = 100 Rad; 1 J \u003d 10 5 rad / g |
1 rad \u003d 100 erg / g \u003d 0,01 Gy \u003d 10 2 J / kg \u003d 10 -2 Gy; 1 rad/g |
Fortsetzung der Tabelle. 1.4.
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Physikalische Größe |
Name und Bezeichnung der Einheit |
Verhältnis zwischen Einheiten |
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SI-Systeme |
außerhalb des Systems |
SI-System und Off-System |
Off-System und im SI-System |
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von einer Masseeinheit eines physischen Körpers aufgenommen werden, beispielsweise von Körpergewebe. | ||||
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Dosisäquivalent. Absorbierte Dosis multipliziert mit einem Faktor, der die ungleiche Strahlengefährdung berücksichtigt verschiedene Typen ionisierende Strahlung (siehe Tabelle 1.6). |
Sievert (3c, Sv). |
Rem (rem, rem). |
1Sv = 1Gy = 1 J/kg = 100 rem (für β- und γ-Strahlung); 1 Sv = 2,58 10 -4 C/kg. |
1 Rem = 0,01 Sv = 10 mSv. |
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Die Dosis ist wirksam (effektives Äquivalent). Die Summe der mittleren Äquivalentdosen in verschiedene Körper oder Gewebe, gewichtet mit Koeffizienten zur Berücksichtigung der unterschiedlichen Empfindlichkeit von Organen und Geweben gegenüber dem Vorkommen |
Sievert (3c, Sv). |
Rem (rem, rem). |
1Sv = 1Gy = 1 J/kg = 100 rem (für β- und γ-Strahlung). |
1 Rem = 0,01 Sv = 10 mSv. |
Fortsetzung der Tabelle. 1.4.
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Physikalische Größe |
Name und Bezeichnung der Einheit |
Verhältnis zwischen Einheiten |
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SI-Systeme |
außerhalb des Systems |
SI-System und Off-System |
Off-System und im SI-System |
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stochastische Wirkungen radioaktiver Exposition (siehe Tabelle 1.7). | ||||||||
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Belichtungsdosis Strahlung. Das Verhältnis der Gesamtladung aller Ionen gleichen Vorzeichens, die sich aus der vollständigen Abbremsung von durch Photonen gebildeten Elektronen und Positronen in einem elementaren Luftvolumen ergibt, zur Luftmasse in diesem Volumen. |
Coulomb pro Kilogramm (C/kg) |
Röntgen (R) |
1 C / kg \u003d 3876 R \u003d 3,88 10 3 R. |
1 P \u003d 2,58 10 -4 C / kg |
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Dosisleistung Exposition- die vom Körper pro Zeiteinheit aufgenommene Dosis. |
Gray pro Sekunde (Gy/s = J/kg s = W/kg); Sievert pro Sekunde (Sv/s), Ampere pro Kilogramm (A/kg). |
Rad pro Sekunde (rad/s), Rem pro Sekunde (rem/s), Röntgen pro Sekunde (R/s). |
1 Gy/s = 100 rad/s, 1 Gy/s=1 Sv/s = 100 R/s (für β- und γ-Strahlung); 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. |
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Fortsetzung der Tabelle. 1.4.
absorbiert Energie von 1 Joule (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.
Die Teilchenenergie wird in Elektronenvolt (eV) gemessen. Ein Elektronenvolt ist die Energie, die ein Elektron unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes mit einer Potentialdifferenz (Spannung) von 1 Volt erhält.
1 eV = 1,6 · 10 -12 erg = 1,6 10 -19 Joule = 3,83 10 -20 Kalorien
Basierend auf den Verhältnissen: 1 J \u003d 0,239 cal \u003d 6,25 10 18 Elektronenvolt \u003d 10 7 erg,
1 froh = 10 -2 j/kg = 100 erg/g= 0,01 Gy = 2,388× 10 -6 kal/g
Vielfache Einheiten der absorbierten Dosis sind Kilogray (1 kGy = 1 Gy 10 3), Milligray (1 mGy = 1 Gy 10 -3). Das Prinzip der Bildung mehrerer Maßeinheiten für ionisierende Strahlung ist in der Tabelle dargestellt. 1.5.
Die aufgenommene Energie wird verbraucht zum Erhitzen eines Stoffes sowie für seine chemischen und physikalischen Umwandlungen. Sie nimmt mit zunehmender Bestrahlungsdauer zu und ist abhängig von der Zusammensetzung des Stoffes, der Strahlungsart (Röntgenstrahlen, Neutronenfluss etc.), der Energie seiner Teilchen, deren Flussdichte und der Zusammensetzung des bestrahlten Stoffes. Bei Röntgen- und γ-Strahlung beispielsweise hängt sie von der Ordnungszahl (Z) der Elemente ab, aus denen die Substanz besteht.
Die Art dieser Abhängigkeit wird bestimmt Photonenenergie, abhängig von der Frequenz elektromagnetischer Schwingungen - hv In dieser Formel: h - KonstantePlanke; von M. Planck im Jahr 1900 mit eingeführt
Aufstellung des Energieverteilungsgesetzes im Strahlungsspektrum eines absolut schwarzen Körpers. Der genaueste Wert h = (6,626196 ± 0,000050) 10 -34 Joule = (6,626196 ± 0,000050) 10 -27 erg s. Häufiger wird jedoch h = h/2π verwendet = (1,0545919 ± 0,0000080) 10 -27 erg s , auch genannt Plancksche Konstante, und v ist die Frequenz elektromagnetischer Schwingungen.
Als Folge solcher Wechselwirkungen in biologischen Geweben werden physiologische Prozesse gestört, und in einigen Fällen entwickelt sich eine Strahlenkrankheit unterschiedlichen Schweregrades. Die absorbierte Strahlendosis ist die wichtigste physikalische Größe, die den Grad der Strahlenexposition bestimmt.
Absorbierte Dosisleistung– Dosiserhöhung pro Zeiteinheit. Sie ist durch die Akkumulationsrate der Strahlendosis gekennzeichnet und kann mit der Zeit zunehmen oder abnehmen. Seine SI-Einheit ist Gray pro Sekunde (Gy/s). Dies ist eine solche Energiedosisleistung, bei der eine Strahlendosis von 1 Gy in einer Substanz in 1 s absorbiert wird. In der Praxis wird zur Bewertung der Energiedosisleistung immer noch eine systemexterne Einheit der Energiedosisleistung verwendet - Rad pro Stunde (rad/h) oder Rad pro Sekunde (rad/s). Diese Dosis kann sowohl nach äußerer als auch nach innerer Belastung entstehen.Eines der ersten entdeckten natürlichen radioaktiven Elemente war "Radium" - Strahlen aussendend, strahlend. Bildung für ihn und andere natürliche Radionuklide verläuft im Prozess spontaner Umwandlungen (Zerfälle) von Nukliden der Familie Uran und Thorium. Als Beispiel präsentieren wir in Abb. 1.6 eine Kette zahlreicher Umwandlungen von Radionukliden der 238 U-Familie, die von α- oder β-Strahlung begleitet werden und in der Bildung eines stabilen Bleinuklids gipfeln.
Eine Person erhält die höchste Strahlendosis (50%) von Radon-222 (222 Rn) und seinen Derivaten - Vertretern der 238 U-Familie (Abb. 1.6). 14 % der Dosis werden durch g-Strahlen aus dem Boden und von Gebäuden erzeugt, 12 % - durch Speisen und Getränke, 10 % - durch kosmische Strahlung (innere Belastung durch kosmogene Radionuklide: Kohlenstoff-14 - 14 C (12 μSv / Jahr ), Beryllium-7 - 7 Be (3 µSv/Jahr), Natrium-22 - 22 Na (0,2 µSv/Jahr) und Tritium - 3 H (0,01 µSv/Jahr).
Extern absorbierte Dosis ist die Dosis, die eine Person von einer lokalisierten Quelle erhält außerhalb des Körpers. Sie macht fast 33 % der gesamten Strahlendosis aus und entsteht durch den Fluss von Teilchen oder Quanten aus Boden und Gebäuden (hauptsächlich Kalium-40), kosmische Strahlung und anthropogene Quellen. Auch Einwohner von Belarus sind durch Tschernobyl-Radionuklide einer zusätzlichen Exposition ausgesetzt. 90 % davon entstehen durch Cäsium-137, 9 % durch Strontium-90 und 1 % durch Plutoniumisotope. Nach dem Nukleare Explosion Durchdringende Strahlung wird durch einen Strom von γ-Strahlen und Neutronen erzeugt, die innerhalb von etwa 10-25 Sekunden nach einer nuklearen Explosion emittiert werden.
Fluss von γ-Strahlen - Photonen (F) ist das Verhältnis der Anzahl ionisierender Teilchen (Photonen) dN, die eine gegebene Oberfläche in einem Zeitintervall dt passieren, zu diesem Intervall: F= dN/dt. Die Maßeinheit für den Strom ionisierender Teilchen ist Teilchen / s (ein Teilchen pro Sekunde).
Fluenz (Übertragung) von ionisierenden Teilchen (Photonen)- das Verhältnis der Anzahl der ionisierenden Teilchen (Photonen) dN, die in das Volumen der Elementarkugel eindringen, zur Fläche des zentralen Querschnitts dS dieser Kugel: Ф = dN/dS. Die Partikelfluenzeinheit ist Partikel / m 2 (ein Partikel pro Quadratmeter).
Flussdichte ionisierender Teilchen (Photonen, φ)- das Verhältnis des Flusses ionisierender Teilchen (Photonen) dF, die in das Volumen der Elementarkugel eindringen, zur Fläche des zentralen Querschnitts dS dieser Kugel: φ = dF/dS = dФ / dt = dN/dt dS. Die Einheit der Flussdichte ist Partikel/s -1 m -2 (ein Partikel oder Quant pro Sekunde pro Quadratmeter).
Beim Durchgang dieser Photonen (Gammastrahlung) wird ein schmaler und ein breiter Strahl unterschieden. Geometrie schmaler Strahl dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor nur ungestreute Strahlung der Quelle registriert. Die Geometrie, in der der Detektor ungestreute und gestreute Strahlung registriert, wird als bezeichnet Breiter Strahl.
Spezifische Energiedosis (σ)- durch Strahlung erzeugte absorbierte Dosis bei Fluenz = ein Teilchen pro Quadratmeter: σ = D / F.
Interne Energiedosis- die Dosis, die ein Organ des menschlichen Körpers von einer im Körper befindlichen Strahlungsquelle erhält. Diese Quelle der inneren Exposition kann eine radioaktive Substanz sein, die eindringt über den Darm mit der Nahrung (Nahrung und Wasser), über die Lunge (durch Atemluft) und in geringem Umfang über die Haut oder durch Wunden oder Schnitte sowie in der medizinischen Radioisotopendiagnostik in den Körper gelangen. Quellen der internen Exposition können bedingt in Quellen unterteilt werden Tschernobyl-Ursprung(derzeit befinden sich die meisten ihrer Cäsium-137, Strontium-90 und Plutonium-239, 240 in Lebensmitteln) und natürlichen Ursprungs. Letztere verursachen fast 67 % der gesamten Strahlendosis.
Quelle der internen Exposition verbleibt für eine gewisse Zeit im Körper, während der er seine Wirkung entfaltet negative Auswirkung. Die Expositionsdauer wird durch die Halbwertszeit der Quelle, die in den Körper gelangt, und die Zeit, während der sie aus dem Körper ausgeschieden wird, bestimmt. Die Entfernung von Radionukliden aus dem Körper ist ein sehr komplexes Phänomen. Es lässt sich nur grob mit dem Begriff „ biologische Halbwertszeit" - die Zeit, die für die Eliminierung der Hälfte des radioaktiven Materials aus dem Körper benötigt wird.
Der Zustand der Strahlungssituation am Boden oder im Raum charakterisiert Belichtungsdosis. Die Expositionsdosis (von Photonenstrahlung) ist eine quantitative Kenngröße von Röntgen- und γ-Strahlung mit Energien bis zu 3 MeV, bezogen auf ihre ionisierende Wirkung und ausgedrückt als Verhältnis der Gesamtladung aller entstehenden Ionen gleichen Vorzeichens dQ von der vollständigen Verzögerung von Elektronen und Positronen, die durch Photonen im elementaren Luftvolumen gebildet wurden, auf die Masse dm der Luft in diesem Volumen: Х = dQ/dm. Es stellt die Energiecharakteristik der Strahlung dar, die durch die Wirkung der Ionisation trockener atmosphärischer Luft geschätzt wird, und das Maß der Ionisationswirkung der Photonenstrahlung, die durch die Ionisation der Luft unter Bedingungen des elektronischen Gleichgewichts bestimmt wird.
Die Einheit der Expositionsdosis in SI ist Coulomb pro Kilogramm (C/kg). Weit verbreitet ist auch die nicht-systemische Einheit der Expositionsdosis - Röntgen (R)(benannt nach dem deutschen Physiker Wilhelm Conrad Roentgen, der 1895 die Röntgenstrahlen entdeckte): ein Röntgenbild (1 R) - dies ist eine solche Dosis von Photonenstrahlung, unter deren Einfluss in 1 cm 3 trockene Luft unter normalen Bedingungen (0°С und 760mm rt. st.) Ionen gebildet, die eine elektrostatische Einheit der Elektrizitätsmenge jedes Zeichens tragen.
Eine Dosis von 1 R entspricht der Bildung von 2,083 10 9 Ionenpaaren pro 1 cm 3 Luft (bei 0 °C und 760 mm Hg) oder 1,61 10 12 Ionenpaaren pro 1 g Luft. Wenn wir berücksichtigen, dass die Elektronenladung gleich 1,6 10 -19 Coulomb und die Masse von 1 cm 3 Luft = 1,29 10 -6 kg ist, dann ist 1 P 2,57976 10 -4 C / kg. 1 C / kg \u003d 3,876 10 3 R. Um eine solche Anzahl von Ionen zu erzeugen, muss Energie von 0,114 erg / cm 3 oder 88 erg / g aufgewendet werden, dh 88 erg / g ist die Energie Äquivalent zu Röntgen.
Die Verhältnisse zwischen den Maßeinheiten der Exposition und der Energiedosis sind: für Luft 1 P = 0,88 rad, für biologisches Gewebe 1 P = 0,93 rad, 1 rad entspricht durchschnittlich 1,44 R.
Expositionsdosisleistung ist das Inkrement der Expositionsdosis pro Zeiteinheit. Seine SI-Einheit ist Ampere pro Kilogramm (A/kg).
1 U/s = 2,58 · 10 -4 A/kg.
In der Unfallzone des Kernkraftwerks Tschernobyl gibt es Gebiete, in denen die Bodenradioaktivität 1200 Mikroröntgen pro Stunde erreicht. Aus der Expositionsdosis kann auch die absorbierte Dosis von Röntgen- und γ-Strahlung in einem beliebigen Stoff berechnet werden. Dazu ist es notwendig, die Zusammensetzung der Materie und die Energie von Strahlungsphotonen zu kennen.
Es sei daran erinnert, dass nach dem angenommenen GOST nach dem 1. Januar 1990 Es wird im Allgemeinen nicht empfohlen, das Konzept der Expositionsdosis und ihrer Leistung zu verwenden. Daher sollten diese Größen während der Übergangszeit nicht in SI-Einheiten, sondern in Nicht-SI-Einheiten - Röntgen und Röntgen pro Sekunde (R / s) - angegeben werden.
Unterscheiden als Pauschalbetrag, so und dauerhaft(chronisch) Strahlungsantrieb. Einmalige Auswirkung tritt unter außergewöhnlichen Umständen auf, insbesondere bei Unfällen, und wird durch die Energiedosis geschätzt. dauerhaft gleich Einschlag, die durch regelmäßige Freisetzungen von Radioaktivität in Luft oder Wasser oder das ständige Vorhandensein von Radionukliden in der Umwelt entstehen können, wirken sich in der Regel langfristig schädigend auf den Menschen aus. Strahlung hat solche Auswirkungen auf die Menschen, die nach dem Unfall von Tschernobyl auf Gebieten leben, die mit Radionukliden kontaminiert sind. Um diese auszuwerten Strahlendosen Verwenden Sie Konzepte wie äquivalente und effektive äquivalente Strahlungsdosen.
Äquivalente Strahlendosis- der Wert, der zur Beurteilung der Strahlengefährdung einer chronischen Exposition des Menschen gegenüber verschiedenen Arten ionisierender Strahlung verwendet und bestimmt wird durch die Summe der Produkte der absorbierten Dosen der einzelnen Strahlungsarten und ihrer Qualitätsfaktoren. Wir können sagen, dass dies die durchschnittlich absorbierte Strahlungsdosis D in einem Organ oder Gewebe T ist, multipliziert mit dem gewichtenden Strahlungskoeffizienten W R (oder, wie er auch genannt wird, dem Strahlungsqualitätsfaktor - K, siehe Tabelle 1.6). für biologisches Gewebe von Standardzusammensetzung(10,1 % – Wasserstoff; 11,1 % – Kohlenstoff; 2,6 % – Stickstoff; 76,2 % – Sauerstoff, nach Masse):
h T, R = DW R = Σ D T, R W R ,
wobei R der Index der Art und Energie der Strahlung ist.
Qualitätsfaktor Strahlung zeigt, wie oft die erwartete biologische Wirkung der untersuchten Strahlung größer ist als bei Strahlung mit linearem Energietransfer (LET) ≤ 3,5 keV pro 1 μm Weg in Wasser. Für verschiedene Strahlungen wird der gewichtende Strahlungskoeffizient (W R ) gemäß den „Radiation Safety Standards – NRB-2000“ in Abhängigkeit von der linearen Energieübertragung festgelegt (Tabelle 1.5):
Tabelle 1.5
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LET, keV/µm Wasser | |||||
Lineare Kraftübertragung- LET (LET - Linear Energy Transfer) - die Intensität der Energieübertragung (und folglich das Schadensniveau) pro zurückgelegter Wegeinheit. Beispielsweise gehört ein α-Teilchen zur hohen LET-Strahlung, während Photonen und Elektronen zur niedrigen LET-Strahlung gehören.
Strahlungsgewichtungsfaktor W R(Qualitätsfaktor K) gibt an, um wie viel Mal die Strahlengefährdung für eine bestimmte Strahlungsart höher ist als die Strahlengefährdung für Röntgenstrahlen bei gleicher Energiedosis in
Tabelle 1.6
Die Aktivitätseinheit eines Isotops ist das Becquerel (Bq), das der Aktivität eines Nuklids in einer radioaktiven Quelle entspricht, bei der ein Zerfallsereignis in einer Zeit von 1 s auftritt.
1.2 Gesetz des radioaktiven Zerfalls
Die Geschwindigkeit des radioaktiven Zerfalls ist proportional zur Anzahl der verfügbaren Kerne N:
wobei λ die Zerfallskonstante ist.
LnN = λt + const,
Wenn t = 0, dann N = N0 und daher const = -lg N0 . Endlich
N = N0 e-λt (1)
wobei A die Aktivität zum Zeitpunkt t ist; À0 – Aktivität bei t = 0.
Die Gleichungen (1) und (2) charakterisieren das Gesetz des radioaktiven Zerfalls. In der Kinetik sind sie als Reaktionsgleichungen erster Ordnung bekannt. Als Kenngröße der radioaktiven Zerfallsgeschwindigkeit wird üblicherweise die Halbwertszeit T1/2 angegeben, die wie λ eine grundlegende Kenngröße des Prozesses ist, die nicht von der Stoffmenge abhängt.
Halbwertzeit bezeichnet den Zeitraum, in dem eine bestimmte Menge an radioaktivem Material auf die Hälfte reduziert wird.
Die Halbwertszeit verschiedener Isotope variiert erheblich. Es ist von etwa 1010 Jahren bis zu einem winzigen Bruchteil einer Sekunde. Natürlich Substanzen mit einer Halbwertszeit von 10 - 15 Minuten. und kleiner, schwierig im Labor zu verwenden. Auch Isotope mit sehr langer Halbwertszeit sind im Labor unerwünscht, da im Falle einer versehentlichen Kontamination von umgebenden Objekten mit diesen Substanzen besondere Arbeiten zur Dekontamination des Raumes und der Instrumente erforderlich sind.
2. Analysemethoden basierend auf der Messung der Radioaktivität
2.1. Verwendung natürlicher Radioaktivität in der Analytik
Elemente, die natürlicherweise radioaktiv sind, können durch diese Eigenschaft quantifiziert werden. Dies sind U, Th, Ra, Ac usw., insgesamt mehr als 20 Elemente. Beispielsweise kann Kalium durch seine Radioaktivität in Lösung bei einer Konzentration von 0,05 M bestimmt werden. Die Bestimmung verschiedener Elemente anhand ihrer Radioaktivität erfolgt üblicherweise unter Verwendung einer Eichkurve, die die Abhängigkeit der Aktivität vom Gehalt (%) des Elements zeigt bestimmt oder nach dem Additionsverfahren.
Radiometrische Verfahren sind von großer Bedeutung bei der Prospektionsarbeit von Geologen, beispielsweise bei der Exploration von Uranlagerstätten.
2.2. Aktivierungsanalyse
Bei Bestrahlung mit Neutronen, Protonen und anderen hochenergetischen Teilchen werden viele nicht radioaktive Elemente radioaktiv. Die Aktivierungsanalyse basiert auf der Messung dieser Radioaktivität. Obwohl im Prinzip jedes Partikel zur Bestrahlung verwendet werden kann, sind die meisten praktischer Wert hat einen Neutronenbestrahlungsprozess. Die Verwendung geladener Teilchen für diesen Zweck erfordert die Überwindung größerer technischer Schwierigkeiten als im Fall von Neutronen. Die wichtigsten Neutronenquellen für die Aktivierungsanalyse sind der Kernreaktor und die sogenannten tragbaren Quellen (Radium-Beryllium usw.). Im letzteren Fall interagieren α-Teilchen, die aus dem Zerfall eines beliebigen α-aktiven Elements (Ra, Rn usw.) resultieren, mit Berylliumkernen und setzen Neutronen frei:
9Be + 4He →12C + n
Neutronen kommen herein Kernreaktion mit den Bestandteilen der analysierten Probe,
zum Beispiel
55Mn + n = 56Mn oder Mn(n,γ) 56Mn
Radioaktives 56Mn zerfällt mit einer Halbwertszeit von 2,6 Stunden:
55Mn → 56Fe + e-
Um Informationen über die Zusammensetzung der Probe zu erhalten, wird ihre Radioaktivität für einige Zeit gemessen und die resultierende Kurve analysiert. Bei der Durchführung einer solchen Analyse sind zuverlässige Daten zu den Halbwertszeiten verschiedener Isotope erforderlich, um die zusammenfassende Kurve zu entschlüsseln.
Eine weitere Variante der Aktivierungsanalyse ist die γ-Spektroskopiemethode, die auf der Messung des γ-Strahlungsspektrums einer Probe basiert. Die Energie der γ-Strahlung ist qualitativ und die Zählrate ist quantitative Eigenschaft Isotop. Gemessen wird mit Mehrkanal-γ-Spektrometern mit Szintillations- oder Halbleiterzählern. Dies ist eine viel schnellere und spezifischere, wenn auch etwas weniger empfindliche Analysemethode als die radiochemische.
Ein wichtiger Vorteil der Aktivierungsanalyse ist ihre niedrige Nachweisgrenze. Mit seiner Hilfe können unter günstigen Bedingungen bis zu 10-13 - 10-15 g einer Substanz nachgewiesen werden. In einigen Spezialfällen wurden sogar niedrigere Nachweisgrenzen erreicht. Beispielsweise wird es zur Kontrolle der Reinheit von Silizium und Germanium in der Halbleiterindustrie eingesetzt, wobei der Gehalt an Verunreinigungen von bis zu 10-8 - 10-9% erkannt wird. Solche Gehalte können durch keine andere Methode als die Aktivierungsanalyse bestimmt werden. Nach Erhalt schwere Elemente Periodensystem, wie Mendelevium und Kurchatovium, konnten die Forscher fast jedes Atom des resultierenden Elements zählen.
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