Egy anyag radioaktívnak minősül, vagy radionuklidokat tartalmaz, és radioaktív bomlási folyamaton megy keresztül. Mennyiség radioaktív anyagáltalában nem tömegegységek (gramm, milligramm stb.), hanem egy adott anyag aktivitása alapján határozzák meg.
Egy anyag aktivitását a magjainak intenzitása vagy bomlási sebessége határozza meg. Az aktivitás arányos az adott anyagban található radioaktív atomok számával, azaz. az anyag mennyiségének növekedésével növekszik. Az aktivitás a radioaktív anyag mennyiségének mértéke, amelyet az egységnyi idő alatt bekövetkező radioaktív átalakulások (nukleáris bomlások) számával fejeznek ki. Mivel a bomlás mértéke radioaktív izotópok eltérő, akkor az azonos tömegű radionuklidok rendelkeznek különféle tevékenységek. Minél több atommag bomlik le egységnyi idő alatt, annál nagyobb az aktivitás. Az aktivitást általában másodpercenkénti szétesésben mérik. Tevékenységi egységenként Nemzetközi rendszer egységeket (SI) feltételezzük, hogy egy csillapítás másodpercenként. Ez az egység Henri Becquerelről kapta a nevét, aki 1896-ban fedezte fel először a természetes radioaktivitás jelenségét, a becquerelt (Bq). 1 Bq az a radionuklid mennyisége, amelyben egy bomlás egy másodperc alatt megy végbe. Mivel a becquerel nagyon kis érték, akkor több értéket használnak: kBq - calobecquerel (103 Bq), MBq - megabecquerel (106 Bq), GBq - gigabecquerel (109 Bq).
A szisztémán kívüli tevékenység egysége a curie (Ci). Curie az a tevékenység, amikor a radioaktív bomlások száma másodpercenként egyenlő
3,7 x 1010 (37 milliárd diszperzió/s). Egy curie 1g rádium aktivitásának felel meg. Mivel a curie nagyon nagy érték, általában származtatott értékeket használnak: mCi - millicurie (curie ezreléke) - 3,7 x 107 diszperzió/s; μCi - mikrocurie (egy milliomod curie) - 3,7 x 104 számlálás/s; nCi - nanocurie (a curie milliárd része) - 3,7x10 diszperzió/s.
Ismerve a becquerel tevékenységet, nem nehéz áttérni a curie-k tevékenységére és fordítva:
1 Ci = 3,7 x 1010 Bq = 37 gigabecquerel;
1 mCi = 3,7 x 107 Bq = 37 megabecquerel;
1 mCiCi = 3,7 x 104 Bq = 37 kilobecquerel;
1 Bq = 1 disz/s = 2,7 x 10-11 Ci.
A gyakorlatban gyakran használják a percenkénti szétesések számát.
1 Ci = 2,22 x 1012 ford./perc.
1 mCi = 2,22 x 109 cpm.
1 mCi = 2,22 x 106 cpm.
Egy radioaktív minta aktivitásának mérésekor általában tömegnek, térfogatnak, felületnek vagy hossznak nevezik. A radionuklid aktivitás következő típusait különböztetjük meg. Konkrét tevékenység
az anyag egységnyi tömegére eső aktivitása (aktivitás egységnyi tömegre) - Bq/kg, Ci/kg. Volumetrikus aktivitás
- ez az egységnyi térfogatra jutó aktivitás - Bq/l, Ci/l, Bq/m3, Ci/m3. Amikor a radionuklidok eloszlanak egy felületen, az aktivitást ún felszínes
(a radionuklid aktivitásának aránya, amelyen a radionuklid található) - Bq/m2, Ci/m2. A terület szennyezettségének jellemzésére a Ci/km2 értéket használjuk. A természetes kálium-40 a talajban 5 mCi/km2-nek (200 Bq/m2) felel meg. Ha a terület szennyezett
40 Ci/km2 cézium-137 esetén 2 000 000 milliárd sejtmagot helyeznek 1 m2 felületre, vagyis 0,455 mikrogramm cézium-137-et. Lineáris tevékenység radionuklid - a radionuklid aktivitásának aránya a szegmens hossza mentén és annak hosszában.
Az ismert aktivitású (például 1Ki) radionuklid tömegét grammban az m = k x A x T½ x a képlet határozza meg, ahol m a tömeg grammban; A - atomtömeg; T½ - felezési idő; a - curiékben vagy becquerelekben végzett tevékenység; k konstans attól függően, hogy a felezési időt és az aktivitást milyen egységekben adjuk meg. Ha a felezési időt másodpercben adjuk meg, akkor a becquerelben mért aktivitásnál az állandó 2,4 x 10-24, a curiék aktivitásánál pedig 8,86 x 10-14. Ha a felezési időt más mértékegységben adjuk meg, akkor azt másodpercekre számítjuk át.
Számítsuk ki a 131J s tömegét fél élet 8,05 nap 1 curie tevékenység létrehozására.
M = 8,86 x 10-14 x 131 x 8,05 x 24 x 3600 x 1 = 0,000008 g. A stroncium-90 tömege 0,0073, plutónium-239 - 16,3 g, urán-238 - 3 tonna. ismert tömegű radionuklid aktivitása becquerelben vagy curyben: a0 = l x m/ (A x T 1/2), ahol l a „k” állandó inverz paramétere. Másodpercben mért T½-vel és becquerelben mért aktivitással,
l = 4,17 x 1023, Ki aktivitással l = 1,13 x 1013 Tehát 32,6 g plutónium-239 aktivitása egyenlő
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 Bq.
A sugárzás biológiai hatása a besugárzott biológiai környezet ionizációjának köszönhető. A sugárzás energiáját az ionizációs folyamatra pazarolja. Azok. A sugárzás és a biológiai környezet kölcsönhatása következtében bizonyos mennyiségű energia kerül át az élő szervezetbe. A sugárzás azon része, amely a besugárzott tárgyon áthatol (abszorpció nélkül), nincs rá hatással. A sugárzás hatása számos tényezőtől függ: a radioaktivitás mennyiségétől a testen kívül és belül, a behatolás útjától, a sugárzás típusától és energiájától a nukleáris bomlás során, biológiai szerepe besugárzott szervek és szövetek stb. Egy objektív mutató, amely összekapcsolja ezeket a különféle tényezőket, a szám elnyelt energiát az ionizációból származó sugárzás, amelyet ez az energia hoz létre egy anyagtömegben.
A sugárzási hatás nagyságának előrejelzéséhez meg kell tanulnia az ionizáló sugárzásnak való kitettség intenzitásának mérését. Ezt pedig úgy lehet megtenni, hogy mérjük a tárgyban elnyelt energiát vagy az ionizáció során keletkező ionok össztöltését. Ezt az elnyelt energiát dózisnak nevezzük.
2. előadás A radioaktív bomlás alaptörvénye és a radionuklidok aktivitása
A radionuklidok bomlási sebessége eltérő – egyesek gyorsabban, mások lassabban bomlanak le. A radioaktív bomlás sebességének mutatója az radioaktív bomlási állandó, λ [mp-1], amely egy atom egy másodperc alatti bomlásának valószínűségét jellemzi. Minden egyes radionuklid esetében a bomlási állandónak megvan a maga értéke, minél nagyobb, annál gyorsabban bomlanak le az anyag magjai.
A radioaktív mintában egységnyi idő alatt rögzített bomlásszámot nevezzük tevékenység (a ), vagy a minta radioaktivitását. Az aktivitási érték egyenesen arányos az atomok számával N radioaktív anyag:
a =λ· N , (3.2.1)
Ahol λ – radioaktív bomlási állandó, [sec-1].
Jelenleg az SI nemzetközi mértékegységrendszer szerint a radioaktivitás mértékegysége az becquerel [Bk]. Ez az egység a nevét Henri Becquerel francia tudós tiszteletére kapta, aki 1856-ban fedezte fel az urán természetes radioaktivitásának jelenségét. Egy becquerel másodpercenként egy bomlásnak felel meg 1 Bk = 1 .
A tevékenység rendszeren kívüli egységét azonban továbbra is gyakran használják – curie [Ki], amelyet Curie-k vezettek be egy gramm rádium bomlási sebességének mértékeként (amiben másodpercenként ~3,7 1010 bomlás történik), ezért
1 Ki= 3,7·1010 Bk.
Ez az egység alkalmas nagy mennyiségű radionuklid aktivitásának értékelésére.
A radionuklid koncentráció csökkenése az idő múlásával a bomlás következtében exponenciális összefüggést mutat:
, (3.2.2)
Ahol N t– egy radioaktív elem idő után megmaradó atomjainak száma t a megfigyelés megkezdése után; N 0 – az atomok száma a kezdeti időpillanatban ( t =0 ); λ – radioaktív bomlási állandó.
A leírt függőséget ún a radioaktív bomlás alaptörvénye .
Az az idő, amely alatt az összes radionuklid mennyiség fele lebomlik fél élet T½ . Egy felezési idő után 100 radionuklid atomból csak 50 marad (2.1. ábra). A következő hasonló időszakban ebből az 50 atomból csak 25 marad, és így tovább.
A felezési idő és a bomlási állandó közötti összefüggés a radioaktív bomlás alaptörvényének egyenletéből adódik:
nál nél t=T½ És
kapunk 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">;
azaz.gif" width="81" height="41 src=">.
Ezért a radioaktív bomlás törvénye a következőképpen írható fel:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image013_21.gif" width="89" height="39 src=">, (3.2.4)
Ahol nál nél – kábítószer-aktivitás az idő múlásával t ; a0 – a gyógyszer aktivitása a megfigyelés kezdeti pillanatában.
Gyakran meg kell határozni egy adott mennyiségű radioaktív anyag aktivitását.
Ne feledje, hogy az anyag mennyiségi egysége a mól. A mól annak az anyagnak a mennyisége, amely ugyanannyi atomot tartalmaz, mint amennyit 0,012 kg = 12 g 12C szénizotóp tartalmaz.
Bármely anyag egy mólja tartalmazza az Avogadro-számot N.A. atomok:
N.A. = 6,02·1023 atom.
Mert egyszerű anyagok(elemek) egy mól tömege számszerűen megfelel az atomtömegnek A elem
1 mol = A G.
Például: Magnézium esetén: 1 mol 24Mg = 24 g.
226Ra esetén: 1 mol 226Ra = 226 g stb.
Az elhangzottakat figyelembe véve m grammnyi anyag lesz N atomok:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image015_20.gif" width="156" height="43 src="> (3.2.6)
Példa: Számítsuk ki 1 gramm 226Ra aktivitását, ami λ = 1,38·10-11 mp-1.
a= 1,38·10-11·1/226·6,02·1023 = 3,66·1010 Bq.
Ha radioaktív elemet tartalmaz a készítmény kémiai vegyület, akkor egy gyógyszer aktivitásának meghatározásakor figyelembe kell venni a képletét. Az anyag összetételét figyelembe véve meghatározzák tömeghányad χ radionuklid egy anyagban, amelyet a következő arány határoz meg:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image017_17.gif" width="118" height="41 src=">
Példa a probléma megoldására
Feltétel:
Tevékenység A0 A 32P radioaktív elem megfigyelési naponként 1000 Bk. Határozza meg ennek az elemnek az aktivitását és az atomok számát egy hét múlva. Fél élet T½ 32P = 14,3 nap.
Megoldás:
a) Határozzuk meg a foszfor-32 aktivitását 7 nap után:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image019_16.gif" width="57" height="41 src=">
Válasz: egy hét múlva a 32P gyógyszer aktivitása 712 lesz Bk, a 32P radioaktív izotóp atomjainak száma pedig 127.14·106 atom.
Ellenőrző kérdések
1) Mi a radionuklid aktivitása?
2) Nevezze meg a radioaktivitás mértékegységeit és a köztük lévő kapcsolatot!
3) Mekkora a radioaktív bomlási állandó?
4) Határozza meg a radioaktív bomlás alaptörvényét!
5) Mi a felezési idő?
6) Milyen összefüggés van a radionuklid aktivitása és tömege között? Írd fel a képletet.
Feladatok
1. Számítsa ki az 1. tevékenységet G 226Ra. T½ = 1602 év.
2. Számítsa ki az 1. tevékenységet G 60Co. T½ = 5,3 év.
3. Egy M-47-es harckocsihéj 4.3 kg 238U. Т½ = 2,5·109 év. Határozza meg a lövedék aktivitását!
4. Számítsa ki a 137Cs aktivitását 10 év után, ha a megfigyelés kezdeti pillanatában 1000 Bk. T½ = 30 év.
5. Számítsa ki a 90Sr egy évvel ezelőtti aktivitását, ha jelenleg egyenlő 500-zal! Bk. T½ = 29 év.
6. Milyen tevékenységet fog 1 létrehozni? kg radioizotóp 131I, T½ = 8,1 nap?
7. Referenciaadatok felhasználásával határozza meg az 1. tevékenységet G 238U. Т½ = 2,5·109 év.
A referenciaadatok felhasználásával határozza meg az 1. tevékenységet G 232., Т½ = 1,4·1010 év.
8. Számítsa ki a vegyület aktivitását: 239Pu316O8.
9. Számítsa ki az 1-es aktivitású radionuklid tömegét! Ki:
9.1. 131I, T1/2=8,1 nap;
9.2. 90Sr, T1/2=29 év;
9.3. 137Cs, Т1/2=30 év;
9.4. 239Pu, Т1/2=2,4·104 év.
10. Határozza meg a tömeget 1 mCi radioaktív szén izotóp 14C, T½ = 5560 év.
11. A foszfor 32P radioaktív készítményt kell készíteni. Mennyi idő után marad a gyógyszer 3%-a? Т½ = 14,29 nap.
12. A természetes káliumkeverék 0,012% 40K radioaktív izotópot tartalmaz.
1) Határozza meg a természetes kálium tömegét, amely 1-et tartalmaz Ki 40K. Т½ = 1,39·109 év = 4,4·1018 mp.
2) Számítsa ki a talaj radioaktivitását 40K segítségével, ha ismert, hogy a talajminta káliumtartalma 14 kg/t.
13. Hány felezési idő szükséges ahhoz, hogy egy radioizotóp kezdeti aktivitása 0,001%-ra csökkenjen?
14. A 238U növényekre gyakorolt hatásának meghatározásához a magokat 100 ml UO2(NO3)2 6H2O oldat, amelyben a radioaktív só tömege 6 volt G. Határozza meg a 238U aktivitását és fajlagos aktivitását oldatban! Т½ = 4,5·109 évek.
15. Határozza meg az 1. tevékenységet gramm 232., Т½ = 1,4·1010 év.
16. Határozza meg az 1. tömeget Ki 137Cs, Т1/2=30 év.
17. A természetben a kálium stabil és radioaktív izotóp-tartalmának aránya állandó érték. A 40K tartalom 0,01%. Számítsa ki a talaj radioaktivitását 40K segítségével, ha ismert, hogy a talajminta káliumtartalma 14 kg/t.
18. Litogén radioaktivitás környezet főként három fő természetes radionuklidnak köszönhető: 40K, 238U, 232Th. A radioaktív izotópok aránya a természetes izotópösszegben 0,01, 99,3, ~100. Számítsa ki a radioaktivitást 1 T talaj, ha ismert, hogy a talajminta relatív káliumtartalma 13600 g/t, urán – 1·10-4 g/t, tórium – 6·10-4 g/t.
19. 23 200-at találtak a kéthéjú kagylók héjában Bq/kg 90Sr. Határozza meg a minták aktivitását 10, 30, 50, 100 év elteltével!
20. A csernobili zóna zárt tározóinak fő szennyezése az atomerőmű balesetét követő első évben történt. A tó fenéküledékeiben. Azbuchin 1999-ben 1,1·10 Bq/m2 fajlagos aktivitású 137C-t fedezett fel. Határozza meg a lehullott 137Cs/m2 fenéküledék koncentrációját (aktivitását) az 1986-1987. (12 évvel ezelőtt).
21. A 241Am (T½ = 4,32·102 év) 241Pu-ból (T½ = 14,4 év) keletkezik, és aktív geokémiai vándorló. Kihasználva referencia anyagok 1%-os pontossággal számítsa ki a plutónium-241 aktivitásának időbeli csökkenését, mely évben Csernobili katasztrófa a 241Am kialakulása a környezetben maximális lesz.
22. Számítsa ki a 241Am aktivitást a csernobili reaktor kibocsátásában áprilisban
2015, feltéve, hogy 1986 áprilisában a 241Am aktivitása 3,82 1012 volt Bk,Т½ = 4,32·102 év.
23. Talajmintákban 390-et találtunk nCi/kg 137Cs. Számítsa ki a minták aktivitását 10, 30, 50, 100 év elteltével!
24. A tómeder szennyezettségének átlagos koncentrációja. A csernobili tilalmi övezetben található Glubokoje 6,3 104 Bk 241Am és 7,4·104 238+239+240Pu 1 m2-enként. Számolja ki, melyik évben szerezték be ezeket az adatokat!
A „sugárzás” szó angol fordításban sugárzást jelent, és nem csak a radioaktivitásra, hanem számos másra is használják. fizikai jelenségek, Például: napsugárzás, hősugárzás stb. Ezért a radioaktivitás tekintetében az elfogadott ICRP (Nemzetközi Bizottság a sugárvédelem) és a sugárbiztonsági szabványok határozzák meg az „ionizáló sugárzás” fogalmát.
ionizáló sugárzás ( IONIZÁLÓ SUGÁRZÁS)?
Az ionizáló sugárzás olyan (elektromágneses, korpuszkuláris) sugárzás, amely egy anyaggal kölcsönhatásba lépve közvetve vagy közvetlenül ionizációt és atomjainak, molekuláinak gerjesztését idézi elő. Az ionizáló sugárzás energiája elég nagy ahhoz, hogy az anyaggal kölcsönhatásba lépve különböző előjelű ionpárt hozzon létre, pl. ionizálja azt a közeget, amelybe ezek a részecskék vagy gamma-sugarak estek.
Az ionizáló sugárzás töltött és töltetlen részecskékből áll, amelyek fotonokat is tartalmaznak.
Mi a radioaktivitás?
Radioaktivitás – spontán átalakulás atommagok más elemek magjaiba. Ionizáló sugárzás kíséri. A radioaktivitás négy típusa ismert:
- alfa-bomlás - az atommag radioaktív átalakulása, amely során alfa-részecske bocsát ki;
- a béta-bomlás egy atommag radioaktív átalakulása, amelyben béta részecskék, azaz elektronok vagy pozitronok bocsátanak ki;
- atommagok spontán hasadása - nehéz atommagok (tórium, urán, neptunium, plutónium és a transzurán elemek egyéb izotópjai) spontán hasadása. A spontán hasadó magok felezési ideje néhány másodperctől 1020-ig terjed a tórium-232 esetében;
- A proton radioaktivitása egy atommag radioaktív átalakulása, amelyben nukleonok (protonok és neutronok) bocsátanak ki.
Mik azok az izotópok?
Az izotópok ugyanazon kémiai elem atomjainak változatai, amelyek tömegszáma eltérő, de azonosak elektromos töltés atommagok, és ezért az elemek periódusos rendszerében foglalnak helyet D.I. Mengyelejevnek ugyanaz a helye. Például: 55Cs131, 55Cs134m, 55Cs134, 55Cs135, 55Cs136, 55Cs137. Vannak stabil (stabil) izotópok és instabil izotópok - azok, amelyek spontán bomlanak a radioaktív bomlás során, az úgynevezett radioaktív izotópok. Körülbelül 250 stabil és körülbelül 50 természetes radioaktív izotóp ismeretes. Stabil izotóp például a Pb206, Pb208, amely az U235, U238 és Th232 radioaktív elemek végterméke.
KÉSZÜLÉKEK sugárzás és radioaktivitás mérésére.
Különböző objektumok sugárzási szintjének és radionuklidtartalmának mérésére speciális mérőműszereket használnak:
- a gamma-sugárzás expozíciós dózisteljesítményének mérésére röntgensugárzást, alfa- és béta-sugárzás fluxussűrűségét, neutronokat, különböző célú dozimétereket használnak;
- A radionuklid típusának és a környezeti objektumokban lévő tartalmának meghatározásához spektrometrikus utakat használnak, amelyek sugárzásdetektorból, elemzőből és személyi számítógépből állnak, megfelelő programmal a sugárzási spektrum feldolgozására.
Jelenleg különféle típusokat vásárolhat az üzletekben. sugárzásmérők különböző típusú, rendeltetésű és széles körű képességekkel. Példaként itt van néhány eszközmodell, amelyek a legnépszerűbbek a szakmai és háztartási tevékenységekben:
Professzionális doziméter-radiométer, erre tervezték sugárzásfigyelés bankjegyeket a bankjegyek bankjegyei, az „Oroszország Bank 2007. december 4-i N 131-I „A radioaktív szennyezett bankjegyek azonosítására, ideiglenes tárolására, törlésére és megsemmisítésére vonatkozó eljárásról” szóló utasításának betartása érdekében.
A legjobb háztartási dózismérő egy vezető gyártótól, ez a hordozható sugárzásmérő az idők során bevált. Könnyű használatának, kis méretének és alacsony árának köszönhetően a felhasználók népszerűnek nevezték, és az ajánlástól való félelem nélkül ajánlják barátainak, ismerőseiknek.
SRP-88N (szcintillációs kereső radiométer) - professzionális sugármérő, amelyet fotonsugárzás forrásainak keresésére és észlelésére terveztek. Digitális és tárcsázó jelzőkkel, riasztási küszöb beállítási lehetőséggel rendelkezik, ami nagymértékben megkönnyíti a területek ellenőrzését, a fémhulladék ellenőrzését stb. Az észlelő egység távoli. Detektorként NaI szcintillációs kristályt használnak. Autonóm tápegység 4 elemes F-343.
DBG-06T – a fotonsugárzás expozíciós dózisának (EDR) mérésére tervezték. Az áramforrás egy „korund” típusú galvanikus elem.
DRG-01T1 – a fotonsugárzás expozíciós dózisának (EDR) mérésére tervezték.
DBG-01N - a radioaktív szennyeződés észlelésére és a fotonsugárzás egyenértékű dózisának teljesítményszintjének hangjelzéssel történő értékelésére tervezték. Az áramforrás egy „korund” típusú galvanikus elem. A mérési tartomány 0,1 mSv*h-1 és 999,9 mSv*h-1 között
RKS-20.03 „Pripyat” - a lakóhelyi, tartózkodási és munkahelyi sugárzási helyzet megfigyelésére szolgál.
A dózismérők lehetővé teszik a következők mérését:
- a külső gamma-háttér nagysága;
- lakossági és közösségi helyiségek, területek és különféle felületek radioaktív szennyezettsége
- az élelmiszerekben és egyéb környezeti tárgyakban (folyékony és ömlesztett) lévő radioaktív anyagok teljes tartalma (az izotóp-összetétel meghatározása nélkül)
- lakossági és közösségi helyiségek, területek és különböző felületek radioaktív szennyezettsége;
- az élelmiszerekben és egyéb környezeti tárgyakban (folyékony és ömlesztett) lévő összes radioaktív anyagtartalom (az izotóp-összetétel meghatározása nélkül).
Hogyan válasszunk sugárzásmérőtés a sugárzás mérésére szolgáló egyéb műszerekről a cikkben olvashat " Háztartási doziméter és radioaktivitás mutató. hogyan válasszunk?"
Milyen típusú ionizáló sugárzás létezik?
Az ionizáló sugárzás fajtái. Az ionizáló sugárzás fő típusai, amelyekkel leggyakrabban találkozunk:
.png)
Természetesen vannak más típusú sugárzások (neutronok), de ezekkel találkozunk Mindennapi élet sokkal ritkábban. Az ilyen típusú sugárzások közötti különbség fizikai jellemzőikben, eredetükben, tulajdonságaikban, radiotoxicitásukban és a biológiai szövetekre gyakorolt káros hatásukban rejlik.
A radioaktivitás forrásai lehetnek természetesek vagy mesterségesek. Természetes források Az ionizáló sugárzás a természetben előforduló radioaktív elemek földkéregés természetes megteremtése háttérsugárzás, ez az űrből hozzánk érkező ionizáló sugárzás. Minél aktívabb egy forrás (azaz minél több atom bomlik le benne időegység alatt), annál több részecskét vagy fotont bocsát ki egységnyi idő alatt.
A mesterséges radioaktivitásforrások tartalmazhatnak olyan radioaktív anyagokat, amelyek kifejezetten atomreaktorokban keletkeznek, vagy amelyek nukleáris reakciók melléktermékei. Az ionizáló sugárzás mesterséges forrásai lehetnek különféle elektrovákuumos fizikai eszközök, töltött részecskegyorsítók stb.. Például: TV képcső, röntgencső, kenotron stb.
A rádium-226 fő beszállítói a környezet számára a különféle fosszilis anyagok kitermelésével és feldolgozásával foglalkozó vállalkozások:
- bányászat és feldolgozás uránércek;
- Olaj és gáz; szénipar;
- építőanyag-ipar;
- energiaipari vállalkozások stb.
A rádium-226 jól alkalmazható urántartalmú ásványokból való kilúgozásra, ez a tulajdonság magyarázza a jelentős mennyiségű rádium jelenlétét bizonyos talajvíztípusokban (az orvosi gyakorlatban használt radonvíz) és a bányavizekben. A talajvíz rádiumtartalmának tartománya néhány és több tízezer Bq/l között mozog. A felület rádiumtartalma természetes vizek lényegesen alacsonyabb, és 0,001 és 1-2 Bq/l között mozoghat. A természetes radioaktivitás lényeges összetevője a rádium-226 - rádium-222 (Radon) bomlásterméke. Radon- inert, radioaktív gáz, az emanáció leghosszabb élettartamú (felezési ideje 3,82 nap) izotóp *, alfa-sugárzó. A levegőnél 7,5-szer nehezebb, ezért főként pincékben, pincékben, épületek földszintjén, bányaüzemben halmozódik fel. * - emanáció - a rádium izotópokat (Ra226, Ra224, Ra223) tartalmazó anyagok azon tulajdonsága, hogy radioaktív bomlás során keletkező emanációkat (radioaktív inert gázokat) szabadítanak fel.
Úgy tartják, hogy akár 70% káros hatások a lakosságon a lakóépületekben lévő radonhoz kapcsolódik (lásd az ábrát). A lakóépületekbe jutó radon fő forrásai (jelentőségük növekedésével):
- csapvíz és háztartási gáz;
- építőanyagok (zúzott kő, agyag, salak, hamu stb.);
- épületek alatti talaj.
A radon rendkívül egyenetlenül terjed a Föld mélyén. Jellemzője, hogy felhalmozódik a tektonikus zavarokban, ahová repedésrendszereken keresztül jut be a pórusokból és a kőzetek mikrorepedéseiből. A pórusokba és a repedésekbe az emanáció során jut be, és a rádium-226 bomlása során a kőzetek anyagában képződik.
A talaj radonkibocsátását a kőzetek radioaktivitása, emanációs és tározói tulajdonságai határozzák meg. Így a viszonylag gyengén radioaktív kőzetek, az épületek, építmények alapjai nagyobb veszélyt jelenthetnek, mint a radioaktívabbak, ha nagy emanáció jellemzi őket, vagy radont felhalmozó tektonikus zavarok vágják őket. A Föld egyfajta „lélegzésével” a radon a kőzetekből kerül a légkörbe. Ráadásul be a legnagyobb mennyiségeket- olyan területekről, ahol radontárolók vannak (eltolódások, repedések, hibák stb.), pl. geológiai zavarok. A donbassi szénbányák sugárzási helyzetére vonatkozó saját megfigyeléseink azt mutatták, hogy a bonyolult bányászati és geológiai feltételekkel (többszörös törések és repedések jelenléte a szénhordozó kőzetekben, magas víztartalom stb.) jellemző bányákban a koncentráció általában A bányaüzem levegőjének radontartalma jelentősen meghaladja a megállapított szabványokat.
Lakó- és középületek építése közvetlenül a kőzettörések és repedések fölé, a talaj radonkibocsátásának előzetes meghatározása nélkül ahhoz vezet, hogy a Föld beléből magas radonkoncentrációjú talajlevegő kerül beléjük, amely felhalmozódik a talajban. beltéri levegő és sugárzásveszélyt okoz.
Az ember által előidézett radioaktivitás emberi tevékenység eredményeként jön létre, amely során a radionuklidok újraeloszlása és koncentrációja következik be. NAK NEK ember alkotta radioaktivitás Ez magában foglalja az ásványok kitermelését és feldolgozását, a szén és a szénhidrogének elégetését, az ipari hulladékok felhalmozódását és még sok mást. A különböző technogén tényezőknek való emberi expozíció szintjeit a 2. diagram szemlélteti (A.G. Zelenkov „Összehasonlító humán expozíció különböző sugárforrásoknak”, 1990)
Mik azok a „fekete homok”, és milyen veszélyt jelentenek?
A fekete homok a monacit ásvány – a tóriumcsoport elemeinek vízmentes foszfátja, főleg a cérium és a lantán (Ce, La)PO4, amelyeket tórium vált fel. A monazit 50-60% ritkaföldfém-oxidokat tartalmaz: ittrium-oxid Y2O3 legfeljebb 5%, tórium-oxid ThO2 legfeljebb 5-10%, néha 28%. A monacit fajsúlya 4,9-5,5. A tóriumtartalom növekedésével súlya nő. Pegmatitokban, néha gránitokban és gneiszekben található. Amikor a kőzeteket, beleértve a monacitot is, megsemmisítik, felhalmozódnak a helyeken, amelyek nagy lerakódások.
Ilyen lerakódások délen is megfigyelhetők Donyeck régió.
A szárazföldön elhelyezkedő monacithomok elhelyezései általában nem változtatják meg jelentősen a jelenlegi sugárzási helyzetet. Az Azovi-tenger part menti sávjának közelében (a donyecki régióban) található monacit-lerakódások azonban számos problémát okoznak, különösen az úszásszezon kezdetével.
Az a tény, hogy az őszi-tavaszi időszakban a tengeri szörfözés következtében a természetes flotáció következtében jelentős mennyiségű „fekete homok” halmozódik fel a tengerparton, amelyet magas tórium-232 tartalom jellemez (akár 15 -20 ezer Bq*kg-1 és több ), ami a helyi területeken körülbelül 300 vagy annál nagyobb mikroR*h-1 gammasugárzási szintet hoz létre. Természetesen az ilyen területeken a pihenés kockázatos, ezért ezt a homokot évente összegyűjtik, figyelmeztető táblákat helyeznek ki, és a part egyes szakaszait lezárják. De mindez nem akadályozza meg a „fekete homok” újabb felhalmozódását.
Hadd fejezzem ki személyes álláspontomat ezzel a kérdéssel kapcsolatban. A „fekete homok” partvidékről való eltávolítását az okozhatja, hogy a mariupoli tengeri kikötő hajóútján folyamatosan kotrók dolgoznak a hajóút megtisztításán. A csatorna aljáról felemelt talajt a hajózási csatornától nyugatra, a parttól 1-3 km-re (lásd a talajlerakó helyek elhelyezkedésének térképét) és erős tengeri hullámokkal, felfutással kiöntik a parttól. a parti sáv, a monacit homokot tartalmazó talaj a partra kerül, ahol gazdagodik és felhalmozódik. Mindez azonban alapos ellenőrzést és tanulmányozást igényel. És ha ez a helyzet, akkor lehet, hogy csökkenthető a „fekete homok” felhalmozódása a tengerparton, egyszerűen a talajlerakó hely más helyre költöztetésével.
A dozimetriai mérések elvégzésének alapvető szabályai.
A dozimetriai mérések elvégzésekor mindenekelőtt szigorúan be kell tartani az eszköz műszaki dokumentációjában szereplő ajánlásokat.
A gamma-sugárzás expozíciós dózisteljesítményének vagy a gamma-sugárzás ekvivalens dózisának mérésekor a következő szabályokat kell betartani:
- bármely dozimetriai mérés elvégzésekor, ha azt a sugárzási helyzet megfigyelése céljából folyamatosan kell végezni, szigorúan be kell tartani a mérés geometriáját;
- a sugárzásfigyelés eredményeinek megbízhatóságának növelése érdekében több mérést (de legalább 3-at) végeznek, és kiszámítják a számtani átlagot;
- a területen végzett mérések során válassza ki az épületektől és építményektől távol eső területeket (2-3 magasság); - a területen a méréseket két szinten, a talajfelszíntől 0,1 és 1,0 m magasságban végezzük;
- lakó- és közösségi helyiségekben történő méréskor a helyiség közepén, a padlótól 1,0 m magasságban történik a mérés.
Különböző felületek radionuklid szennyezettségi szintjének mérésekor a távérzékelőt vagy a készülék egészét, ha nincs távérzékelő, műanyag zacskóba kell helyezni (az esetleges szennyeződés elkerülése érdekében), és a mérést a a lehető legközelebbi távolság a mérendő felülettől.
A sugárvédelemben használt alapvető fizikai mennyiségek és mértékegységeik
|
Fizikai mennyiség |
Az egységek közötti kapcsolat |
|||
|
SI rendszerek |
nem szisztémás |
SI rendszerek és nem rendszeres |
nem rendszeres és az SI rendszerben |
|
|
Nuklid aktivitás radioaktív forrásban. Kifejezi az egységnyi idő alatti bomlások számát. |
Becquerel (Bq, Vq) |
Curie (Ci, Cu) |
1 Bq = 1 diszpozíció s-ben, 1 Bq = 2,7 10 -11 Ci |
1 Ci = 3,7 10 10 Bq |
|
Konkrét tevékenység. |
Becquerel kilogrammonként (Bq/kg). |
Curie kilogrammonként (Ci/kg). |
1 Bq/kg = 2,7 10 -11 Ci/kg |
1 Ci/kg = 3,7 10 10 Bq/kg |
|
Az elnyelt sugárdózis. Az ionizáló sugárzás energia mennyisége, |
Szürke (Gr, Gy). |
Örülök (rad, rad). |
1 Gy=1 J/kg; 1 Gy = 100 rad; 1 J = 105 rad/g |
1 rad = 100 erg/g = 0,01 Gy = 10 2 J/kg = 10-2 Gy; 1 rad/g |
A táblázat folytatása. 1.4.
|
Fizikai mennyiség |
Az egység neve és megnevezése |
Az egységek közötti kapcsolat |
||
|
SI rendszerek |
nem szisztémás |
SI rendszerek és nem rendszeres |
nem rendszeres és az SI rendszerben |
|
|
amelyet egy fizikai test tömegegysége, például a testszövetek nyelnek el. | ||||
|
Dózis egyenértékű. Az elnyelt dózis szorozva egy együtthatóval, figyelembe véve az egyenlőtlen sugárveszélyt különböző típusok ionizáló sugárzás (lásd 1.6. táblázat). |
Sivert (3v, Sv). |
Rem (rem, rem). |
1Sv = 1Gy = 1 J/kg = 100 rem (β- és γ sugárzás esetén); 1 Sv = 2,58 10 -4 C/kg. |
1 rem = 0,01 Sv = 10 mSv. |
|
Hatásos dózis (effektív egyenérték). Az átlagos ekvivalens dózisok összege különféle szervek vagy szövetek, együtthatókkal súlyozva, figyelembe véve a szervek és szövetek eltérő érzékenységét a betegségek előfordulására. |
Sivert (3v, Sv). |
Rem (rem, rem). |
1Sv = 1Gy = 1 J/kg = 100 rem (β- és γ sugárzás esetén). |
1 rem = 0,01 Sv = 10 mSv. |
A táblázat folytatása. 1.4.
|
Fizikai mennyiség |
Az egység neve és megnevezése |
Az egységek közötti kapcsolat |
||||||
|
SI rendszerek |
nem szisztémás |
SI rendszerek és nem rendszeres |
nem rendszeres és az SI rendszerben |
|||||
|
radioaktív expozíció sztochasztikus hatásai (lásd 1.7. táblázat). | ||||||||
|
Besugárzási dózis sugárzás. A fotonok által alkotott elektronok és pozitronok teljes lelassulásából eredő azonos előjelű ionok teljes töltésének aránya egy elemi levegőtérfogatban a levegő tömegéhez viszonyítva. |
Medál kilogrammonként (C/kg) |
röntgen (R) |
1 C/kg = 3876 R = 3,88 10 3 R. |
1 P = 2,58 10 -4 C/kg |
||||
|
Adagolási sebesség kitettség- a szervezet által egységnyi idő alatt kapott dózis. |
Szürke per másodperc (Gy/s = J/kg s = W/kg); Sivert per másodperc (Sv/s), Amper per kilogramm (A/kg). |
Rad per másodperc (rad/s), Rem per másodperc (rem/s), Roentgen per másodperc (R/s). |
1 Gy/s = 100 rad/s, 1 Gy/s = 1 Sv/s = 100 R/s (β- és γ-sugárzás esetén); 1 Sv/s = 100 rem/s 1 A/kg = 3876 R/s. |
1 rad/s = 0,01 Gy/s, 100R/s = 1 3v/s = 1 µGy/s. |
||||
A táblázat folytatása. 1.4.
1 joule (J) energiát nyel el. 1 Gy = 1 J/kg = 2,388 10 -4 kcal/kg = 6,242 10 15 eV/g = 10 4 erg/g = 100 rad.
A részecske energiáját elektronvoltban (eV) mérik. Az elektronvolt az az energia, amelyet az elektron 1 voltos potenciálkülönbség (feszültség) elektromos tér hatására nyer.
1 eV = 1,6 10 -12 erg = 1,6 10 -19 joule = 3,83 10 -20 kalóriát
Az arányok alapján: 1 J = 0,239 cal = 6,25 10 18 elektronvolt = 10 7 erg,
1 boldog = 10 -2 J/kg = 100 erg/g= 0,01 Gy = 2,388× 10 -6 cal/g
Az elnyelt dózis több egysége a kilogray (1 kGy = 1 Gy 10 3), a milligray (1 mGy = 1 Gy 10 -3). Az ionizáló sugárzás többszörös mértékegységeinek kialakításának elvét a táblázat mutatja be. 1.5.
Az elnyelt energia elhasználódik az anyag melegítéséről, valamint kémiai és fizikai átalakulásáról. A besugárzási idő növekedésével növekszik, és függ az anyag összetételétől, a sugárzás típusától (röntgensugárzás, neutronfluxus stb.), részecskéinek energiájától, fluxussűrűségétől és a besugárzott anyag összetételétől. Például a röntgen- és γ-sugarak esetében az anyagot alkotó elemek rendszámától (Z) függ.
Ennek a függőségnek a természete meghatározott foton energia, az elektromágneses rezgések gyakoriságától függően – hv Ebben a képletben: h - állandóDeszka; alatt vezette be M. Planck 1900-ban
az energiaeloszlás törvényének megállapítása egy abszolút fekete test sugárzási spektrumában. A legtöbb pontos érték h = (6,626196 ± 0,000050) 10 -34 joule s = (6,626196 ± 0,000050) 10 -27 erg s. A h = h/2π azonban gyakrabban használatos = (1,0545919 ± 0,0000080) 10-27 erg s , más néven Planck állandó, v pedig az elektromágneses rezgések frekvenciája.
Az ilyen kölcsönhatások következtében a biológiai szövetekben felborulnak a fiziológiai folyamatok, és esetenként változó súlyosságú sugárbetegség alakul ki. Az elnyelt sugárdózis a fő fizikai mennyiség, amely meghatározza a sugárterhelés mértékét.
Felszívódott dózisteljesítmény– időegységenkénti dózisnövelés. A sugárdózis felhalmozódási sebessége jellemzi, amely idővel növekedhet vagy csökkenhet. SI mértékegysége szürke per másodperc (Gy/s). Ez az a sugárzás elnyelt dózisteljesítménye, amelynél 1 Gy sugárdózis nyelődik el egy anyagban 1 másodperc alatt. A gyakorlatban a sugárzás elnyelt dózisteljesítményének becslésére még mindig széles körben használják az elnyelt dózisteljesítmény rendszeren kívüli egységét - rad per óra (rad/h) vagy rad per másodperc (rad/s). Ez a dózis külső és belső besugárzás után is létrehozható.Az egyik első felfedezett természetes radioaktív elem a „rádium” volt – sugarakat bocsát ki, sugároz. Neki és mások oktatása természetes radionuklidok az urán és tórium családjába tartozó nuklidok spontán átalakulásai (bomlásai) során fordulnak elő. Példaként az ábrán mutatjuk be. 1.6. A 238 U család radionuklidjainak számos átalakulásának lánca, amelyet α- vagy β-sugárzás kísér, és egy stabil ólomnuklid képződésével végződik.
Egy személy a legmagasabb sugárzási dózist (50%) a radon-222-től (222 Rn) és származékaitól kapja - a 238 U család képviselőitől (1.6. ábra). A dózis 14%-át a talajból és az épületekből származó g-sugarak, 12%-át az ételek és italok, 10%-át a kozmikus sugarak hozzák létre (a kozmogén radionuklidok belső expozíciója: szén-14-14 C (12 µSv/év), berillium-7 - 7 Be (3 μSv/év), nátrium-22 - 22 Na (0,2 μSv/év) és trícium - 3 H (0,01 μSv/év).
Külsőleg felszívódó dózis- egy személy által elhelyezett forrásból kapott dózis a testen kívül. A teljes sugárdózis közel 33%-át teszi ki, és a földből és az épületekből származó részecskék vagy kvantumok (főleg kálium-40), kozmikus sugárzás és antropogén források áramlása révén jön létre. Fehéroroszország lakosai a csernobili radionuklidok miatt további sugárzást is kapnak. 90%-át cézium-137, 9%-át stroncium-90 és 1%-át plutónium izotópok állítják elő. Után atomrobbanás A behatoló sugárzást a nukleáris robbanás pillanatától számított körülbelül 10-25 másodpercen belül kibocsátott γ-sugarak és neutronok áramlása hozza létre.
γ-sugarak fluxusa - fotonok (F) – egy adott felületen dt időintervallum alatt áthaladó ionizáló részecskék (fotonok) dN számának aránya ehhez az intervallumhoz: F = dN/dt. Az ionizáló részecskék fluxusának mértékegysége a részecske/részecskék (másodpercenként egy részecske).
Ionizáló részecskék (fotonok) áramlása (transzfer)- az elemi gömb térfogatába behatoló ionizáló részecskék (fotonok) dN számának a gömb dS középső keresztmetszeti területéhez viszonyított aránya: Ф = dN/dS. A részecskeáramlás mértéke részecske/m2 (egy részecske per négyzetméter).
Ionizáló részecskék fluxussűrűsége (fotonok, φ)- az elemi gömb térfogatába behatoló ionizáló részecskék (fotonok) dF fluxusának a gömb dS középső keresztmetszeti területéhez viszonyított aránya: φ = dF/dS = dФ / dt = dN/dt dS. A fluxussűrűség mértékegysége részecske/s -1 m -2 (egy részecske vagy kvantum másodpercenként négyzetméterenként).
Amikor ezek a fotonok (gamma-sugárzás) áthaladnak, egy keskeny és egy széles sugarat különböztetünk meg. Geometria keskeny sugár azzal jellemezve, hogy a detektor csak a forrásból származó nem szórt sugárzást regisztrálja. Azt a geometriát, amelynél a detektor a szóratlan és szórt sugárzást regisztrálja, nevezzük széles sugár.
Fajlagos elnyelt dózis (σ)– sugárzás által létrehozott elnyelt dózis fluencián = egy részecske négyzetméterenként: σ = D / F.
Belső felszívódott dózis- az a dózis, amelyet az emberi test bármely szerve kap a testen belüli sugárforrásból. Ez a belső expozíció forrása lehet egy behatoló radioaktív anyag a belekben táplálékkal (táplálékkal és vízzel), a tüdőn keresztül (levegő légzéskor) és kis mértékben a bőrön keresztül, illetve sebeken, vágásokon, valamint orvosi radioizotópos diagnosztika során kerül a szervezetbe. A belső expozíció forrásai forrásokra oszthatók Csernobili eredetű(jelenleg cézium-137, stroncium-90 és plutónium-239, 240 nagy része élelmiszerekben található) ill. természetes eredetű. Ez utóbbiak a teljes sugárdózis közel 67%-át teszik ki.
Belső expozíciós forrás egy bizonyos ideig a szervezetben marad, amely alatt kifejti negatív hatás. Az expozíció időtartamát a szervezetbe jutó forrás felezési ideje és a szervezetből való kiürülésének időtartama határozza meg. A radionuklidok eltávolítása a szervezetből nagyon összetett jelenség. Csak nagyjából a fogalommal lehet leírni" biológiai felezési idő" - az az idő, amely ahhoz szükséges, hogy a radioaktív anyag fele kiürüljön a szervezetből.
A sugárzási helyzet állapota a földön vagy a helyiségben jellemzi besugárzási dózis. Az expozíciós dózis (a fotonsugárzás) a legfeljebb 3 MeV energiájú röntgen- és γ-sugárzás ionizáló hatásán alapuló mennyiségi jellemzője, amelyet az összes azonos előjelű dQ ion össztöltésének arányában fejeznek ki. az elemi légtérfogatban a fotonok által képződött elektronok és pozitronok teljes lelassulásától az ebben a térfogatban lévő dm levegő tömegig: X = dQ/dm. Ez a sugárzás energiajellemzője, amelyet a száraz légköri levegő ionizációs hatásával mérnek, és a fotonsugárzás ionizációs hatásának mértéke, amelyet a levegő ionizációja határoz meg elektronikus egyensúlyi körülmények között.
Az expozíciós dózis SI egysége medál kilogrammonként (C/kg). Az expozíciós dózis nem szisztémás mértékegységét is széles körben használják - röntgen (R)(Wilhelm Conrad Roentgen német fizikusról nevezték el, aki 1895-ben fedezte fel a röntgensugárzást): egy röntgen (1 R) – ez az a fotonsugárzás dózisa, amelynek hatása alatt 1 cm 3 száraz levegő normál körülmények között (0°C és 760mm rt. utca.) ionok képződnek, amelyek az egyes jelek elektromosság mennyiségének egy elektrosztatikus egységét hordozzák.
1 R dózis 2,083 10 9 ionpár képződésének felel meg 1 cm 3 levegőben (0 °C-on és 760 Hgmm-en), vagy 1,61 10 12 ionpár 1 g levegőben. Ha figyelembe vesszük, hogy egy elektron töltése 1,6 10 -19 coulomb, és 1 cm 3 levegő tömege = 1,29 10 -6 kg, akkor 1 R 2,57976 10 -4 C/kg. Viszont 1 C/kg = 3,876 10 3 R. Ilyen számú ion létrehozásához 0,114 erg/cm 3 vagy 88 erg/g energiát kell felhasználni, azaz 88 erg/g az energiaegyenérték egy röntgen.
Az expozíció mértékegységei és az elnyelt dózisok aránya: levegő esetén 1 P = 0,88 rad, biológiai szövet esetében 1 P = 0,93 rad, 1 rad átlagosan 1,44 R-nek felel meg.
Expozíciós dózissebesség– az expozíciós dózis időegységenkénti növelése. SI mértékegysége amper per kilogramm (A/kg).
1 R/s = 2,58 10 -4 A/kg.
A csernobili atomerőmű-baleset övezetében vannak olyan területek, ahol a talaj radioaktivitása eléri az 1200 mikroröntgént óránként. Az expozíciós dózis alapján bármely anyagban kiszámítható a röntgen- és γ-sugárzás elnyelt dózisa. Ehhez ismerni kell az anyag összetételét és a sugárzási fotonok energiáját.
Emlékeztetni kell arra, hogy az elfogadott GOST szerint 1990. január 1. után. Egyáltalán nem ajánlott az expozíciós dózis és annak teljesítménye fogalmát használni. Ezért az átmeneti időszakban ezeket a mennyiségeket nem SI egységekben, hanem nem rendszerszintű egységekben kell feltüntetni - roentgens és roentgens per second (R/s).
Megkülönböztetett mint egyszer, így állandó(krónikus) sugárterhelés. Egyszeri hatás vészhelyzetben, különösen baleseteknél fordul elő, és az elnyelt dózis alapján értékelik. Állandó vagy hatás, amely a levegőbe vagy vízbe történő rendszeres radioaktivitás-kibocsátás, illetve a radionuklidok környezeti állandó jelenléte következtében keletkezhet, általában hosszú távú károsító hatással van az emberre. A sugárzás ilyen hatással van a csernobili baleset után radionuklidokkal szennyezett területeken élőkre. Ezeket értékelni sugárdózisok használjon olyan fogalmakat, mint egyenértékű és effektív egyenértékű sugárdózis.
Egyenértékű sugárdózis- a különböző típusú ionizáló sugárzásnak való krónikus emberi expozíció sugárzási veszélyének felmérésére használt mennyiség, amelyet meghatároznak az egyes sugárzástípusok elnyelt dózisainak és minőségi tényezőinek szorzatának összege. Azt mondhatjuk, hogy ez egy T szervben vagy szövetben elnyelt átlagos D sugárdózis, megszorozva a W R sugárzási súlyozó tényezővel (vagy más néven a sugárzásminőségi tényezővel - K, lásd 1.6. táblázat). standard összetételű biológiai szövetekhez(10,1% - hidrogén; 11,1% - szén; 2,6% - nitrogén; 76,2% - oxigén, tömeg szerint):
H T, R = DW R = Σ D T, R W R ,
ahol R a sugárzás típusának és energiájának indexe.
Minőségi tényező A sugárzás azt mutatja meg, hogy a vizsgált sugárzástól várható biológiai hatás hányszorosa nagyobb, mint a vízben 1 μm-es útra vetített lineáris energiatranszfer (LET) ≤ 3,5 keV sugárzásnál. Különféle sugárzások esetén a sugárzási súlyozási együtthatót (W R) a „Sugárzásbiztonsági szabványok - NRB-2000” szerint kell beállítani, a lineáris energiaátvitel függvényében (1.5. táblázat):
1.5. táblázat
|
LET, keV/µm víz | |||||
Lineáris energiaátvitel– LET (LET – Lineáris energiatranszfer) – az energiaátvitel intenzitása (és ezáltal a károsodás mértéke) a megtett távolság egységére vonatkoztatva. Például egy α-részecskét magas LET-sugárzásnak, míg a fotonokat és elektronokat alacsony LET-sugárzásnak minősítenek.
W sugárzási súlyozási tényező R(K minőségi tényező) azt mutatja meg, hogy a sugárzási veszély hányszorosa egy bizonyos típus A sugárzás magasabb, mint a röntgensugárzás sugárzási veszélye azonos elnyelt dózis mellett
1.6. táblázat
Az izotópaktivitás mértékegysége a becquerel (Bq), amely megegyezik a nuklid aktivitásával olyan radioaktív forrásban, amelyben 1 másodperc alatt egy bomlási esemény következik be.
1.2 A radioaktív bomlás törvénye
A radioaktív bomlás sebessége arányos a jelenlévő N atommagok számával:
ahol λ a bomlási állandó.
LnN = λt + állandó,
Ha t = 0, akkor N = N0, és ezért const = -lg N0. Végül
N = N0 e-λt (1)
ahol A a tevékenység a t időpontban; A0 – aktivitás t = 0-nál.
Az (1) és (2) egyenlet jellemzi a radioaktív bomlás törvényét. A kinetikában ezeket elsőrendű reakcióegyenleteknek nevezik. A T1/2 felezési időt általában a radioaktív bomlási sebesség jellemzőjeként tüntetik fel, amely a λ-hoz hasonlóan a folyamat alapvető jellemzője, amely nem függ az anyag mennyiségétől.
Fél élet az az időtartam, amely alatt egy adott mennyiségű radioaktív anyag a felére csökken.
A különböző izotópok felezési ideje jelentősen eltér. Körülbelül 1010 évtől a másodperc töredékéig terjed. Természetesen olyan anyagok, amelyek felezési ideje 10-15 perc. a kisebbek pedig nehezen használhatók laboratóriumban. A nagyon hosszú felezési idejű izotópok szintén nem kívánatosak a laboratóriumban, mivel a környező tárgyak véletlenszerű szennyeződése esetén ezekkel az anyagokkal speciális munkára lesz szükség a helyiség és a műszerek fertőtlenítésére.
2. Radioaktivitásméréseken alapuló elemzési technikák
2.1. A természetes radioaktivitás felhasználása az elemzésben
Ezzel a tulajdonsággal számszerűsíthetők a természetesen radioaktív elemek. Ezek U, Th, Ra, Ac stb., összesen több mint 20 elem. Például a kálium meghatározható a 0,05 M koncentrációjú oldatban lévő radioaktivitás alapján. A különböző elemek radioaktivitásuk alapján történő meghatározását általában egy kalibrációs grafikon segítségével végezzük, amely az aktivitás függését mutatja a meghatározandó elem tartalmától (%) vagy kiegészítések módszerével.
A radiometriai módszerek nagy jelentőséggel bírnak a geológusok kutatómunkájában, például az uránlelőhelyek feltárásában.
2.2. Aktiválási elemzés
Ha neutronok, protonok és más nagy energiájú részecskék hatásának vannak kitéve, sok nem radioaktív elem radioaktívvá válik. Az aktivációs elemzés ennek a radioaktivitásnak a mérésén alapul. Bár elvileg bármilyen részecske felhasználható besugárzásra, a legtöbb gyakorlati jelentősége neutron besugárzási folyamata van. A töltött részecskék ilyen célú felhasználása jelentősebb technikai nehézségek leküzdésével jár, mint a neutronok esetében. Az aktivációs elemzések fő neutronforrásai az atomreaktor és az úgynevezett hordozható források (rádium-berillium stb.). Ez utóbbi esetben bármely α-aktív elem (Ra, Rn stb.) bomlásából származó α-részecskék kölcsönhatásba lépnek a berillium atommagokkal, és neutronokat szabadítanak fel:
9Be + 4He →12C + n
A neutronok belépnek nukleáris reakció a vizsgált minta összetevőivel,
Például
55Mn + n = 56Mn vagy Mn (n,γ) 56Mn
A radioaktív 56Mn lebomlik, felezési ideje 2,6 óra:
55Mn → 56Fe + e-
A minta összetételére vonatkozó információk megszerzéséhez egy ideig mérik a radioaktivitását, és elemzik a kapott görbét. Egy ilyen elemzés elvégzéséhez megbízható adatokra van szükség a különböző izotópok felezési idejéről az összegző görbe megfejtéséhez.
Az aktivációs analízis másik lehetősége a γ-spektroszkópiai módszer, amely egy minta γ-sugárzási spektrumának mérésén alapul. A γ-sugárzás energiája minőségi, a számlálási sebesség pedig az mennyiségi jellemzők izotóp. A méréseket többcsatornás γ-spektrométerekkel végezzük szcintillációs vagy félvezető számlálóval. Ez egy sokkal gyorsabb és specifikusabb, bár valamivel kevésbé érzékeny elemzési módszer, mint a radiokémiai elemzés.
Az aktivációs elemzés fontos előnye az alacsony kimutatási határ. Segítségével akár 10-13 - 10-15 g anyag is kimutatható kedvező körülmények között. Egyes speciális esetekben még alacsonyabb kimutatási határokat is lehetett elérni. Például a szilícium és a germánium tisztaságának ellenőrzésére használják a félvezetőiparban, 10-8-10-9%-ig terjedő szennyeződés-tartalom kimutatására. Az ilyen tartalmakat az aktiválási elemzésen kívül más módszerrel nem lehet meghatározni. Kézhezvételét követően nehéz elemek periódusos táblázat, mint például a mendelevium és a kurchatovium, a kutatók meg tudták számolni a kapott elem szinte minden atomját.
Kémiai információk
Laue (von Laue), Max Theodor Felix von
Max Theodor Felix von Laue német fizikus a katonai bíróságok osztályának polgári alkalmazottja, Julius Laue és születési neve Minna Zerrener családjában született. A vezetéknév a „von” nemesi előtagot 1913-ban kapta, amikor Laue apja...
Kémiai forradalom
Joseph Priestley protestáns pap, aki szenvedélyesen foglalkozott a kémiával, nagy sikereket ért el a gázok elkülönítésében és tulajdonságaik tanulmányozásában. Leeds (Anglia) közelében, ahol szolgált, volt egy sörfőzde, ahonnan...
Tm - Thulium
THULIUM (lat. Thulium), Tm, kémiai elem A periódusos rendszer III. csoportja, 69-es rendszáma, 168,9342-es atomtömege, a lantanidok közé tartozik. Tulajdonságok: fém. Sűrűsége 9,318 g/cm3, olvadáspontja 1545 °C. Név: görögül...
