Радиация, что это такое?

Альфа-излучение

Альфа-излучение представляет собой поток а-частиц положительно заряженных ядер атомов гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях. Альфа-излучение характеризуется большой ионизирующей и малой проникающей способностями.
 

Альфа-излучение представляет собой поток ядер атомов гелия, называемых альфа-частицами. Начальная скорость альфа-частиц достигает 10000 — 20000 км / сек. Они обладают большой ионизирующей способностью. Длина пробега альфа-частиц в воздухе составляет всего около 10 см, а в твердых и жидких телах еще меньше. Одежда, индивидуальные средства защиты полностью задерживают альфа-частицы. Внешнее воздействие их не опасно для человека. Из-за высокой ионизирующей способности альфа-частицы крайне опасны при попадании внутрь организма.
 

Альфа-излучение представляет собой поток положительно заряженных частиц ядер гелия, имеющих начальную скорость порядка 1 5 — 107 м / сек и небольшую длину пробега. В строительных материалах пробег альфа-частиц не превышает долей миллиметра, поэтому это излучение до настоящего времени не находит применения в санитарной технике.
 

Альфа-излучение отклоняется электрическим и магнитным полями, обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью.
 

Альфа-излучение имеет высокую ионизирующую способность. Поэтому полоний, попадающий с пылью в наш организм, очень опасен.
 

Альфа-излучение — это поток а-частиц, которые являются ядрами атома гелия. Таким образом, при испускании а-частицы ядро атома теряет массу, равную 4 а.
 

Альфа-излучение — корпускулярное непосредственно ионизирующее излучение, состоящее из альфа-частиц, возникающих при ядерном превращении.
 

Альфа-излучение образуется при естественном радиоактивном распаде атомов некоторых тяже -, ii.ix элементов и представляет собой положительно заряженные частицы с зарядом 2е и массой, приблизительно в четыре раза большей, чем масса атома водорода.
 

Альфа-излучение — корпускулярное излучение, состоящее из альфа-частиц ( ядер гелия с зарядом 2), испускаемых при ядерных превращениях.
 

Альфа-излучение ( а-излучение) — ионизирующее излучение, состоящее из альфа-частиц ( ядер гелия), испускаемых при ядерных превращениях.
 

Альфа-излучение — поток положительно заряженных частиц ( ядер атомов гелия), движущийся со скоростью 20 000 м / с. Имеет малую проникающую способность. В воздухе альфа — частица пролетает 4 — 8 см, в живых тканях — 0 05 мм. Полностью поглощается индивидуальными средствами защиты. Альфа-частицы опасны при проникновении внутрь организма.
 

Альфа-излучение представляет собой поток а-частиц ( положительно заряженных ядер атомов гелия), испускаемых веществом при распаде ядер или при ядерных превращениях. Бета-излучение представляет собой поток электронов или протонов, излучаемых ядрами атомов радиоактивных веществ при их радиоактивном распаде. Электроны и протоны — это элементарные частицы, соответственно имеющие отрицательный и положительный заряд.
 

Альфа-излучения при добавлении бериллия являются подвижными источниками нейтронов.
 

Альфа-излучение представляет собой поток частиц, являющихся ядрами атома гелия и имеющих положительный заряд.
 

Откуда у Луны гамма-излучение

Большинство гамма-излучения в нашей Солнечной системе исходит из отдаленных источников, таких как квазары и активные галактические ядра (AGN). Луна является косвенным источником гамма-излучения и производит его посредством взаимодействия с космическими лучами.

Космические лучи — это тип высокоэнергетического излучения, которое в основном производится за пределами нашей Солнечной системы. Их излучают такие космические объекты, как сверхновые и активные галактические ядра. Когда космические лучи ударяют материю, как, например, поверхность Луны, они создают гамма-лучи. Луна фактически поглощает большую часть созданных гамма-лучей, но некоторые отражаются обратно в космос.

Сила гамма-лучей Луны не всегда постоянна, она меняется со временем. Марио Никола Мацциотта и Франческо Лопарко, два исследователя из Национального института ядерной физики Италии, собрали данные о гамма-лучах Луны, которые превышали 31 миллион электрон-вольт (в 10 миллионов раз мощнее видимого света), и сделали своего рода «выдержку». Это привело к следующему изображению, на котором вид с течением времени улучшается.

Однако эта яркость не постоянна. Данные космического телескопа «Ферми» показывают, что яркость Луны изменяется примерно на 20% в течение 11-летнего цикла активности Солнца. В течение этого цикла Солнце испытывает изменения в своем магнитном поле. В результате иногда на Луну попадает больше космических лучей, чем в другое время.

Щит от радиации

Для защиты от гамма-излучения наиболее эффективны тяжелые элементы, такие как свинец. Чем больше номер элемента в таблице Менделеева, тем сильнее в нем проявляется фотоэффект. Степень защиты зависит и от энергии частиц излучения. Даже свинец ослабляет излучение от цезия-137 (662 кэВ) лишь в два раза на каждые 5 мм своей толщины. В случае кобальта-60 (1173 и 1333 кэВ) для двукратного ослабления потребуется уже более сантиметра свинца. Лишь для мягкого гамма-излучения, такого как излучение кобальта-57 (122 кэВ), серьезной защитой будет и достаточно тонкий слой свинца: 1 мм ослабит его раз в десять. Так что противорадиационные костюмы из фильмов и компьютерных игр в реальности защищают лишь от мягкого гамма-излучения.

Бета-излучение полностью поглощается защитой определенной толщины. Например, бета-излучение цезия-137 с максимальной энергией 514 кэВ (и средней 174 кэВ) полностью поглощается слоем воды толщиной в 2 мм или всего 0,6 мм алюминия. А вот свинец для защиты от бета-излучения использовать не стоит: слишком быстрое торможение бета-электронов приводит к образованию рентгеновского излучения. Чтобы полностью поглотить излучение стронция-90, нужно менее 1,5 мм свинца, но для поглощения образовавшегося при этом рентгеновского излучения требуется еще сантиметр!

Народные средства

Существует устоявшийся миф о «защитном» действии спиртного, однако он не имеет под собой никакого научного обоснования. Даже если красное вино содержит природные антиоксиданты, которые теоретически могли бы выступать в роли радиопротекторов, их теоретическая польза перевешивается практическим вредом от этанола, который повреждает клетки и является нейротоксическим ядом.
Чрезвычайно живучая народная рекомендация пить йод, чтобы не «заразиться радиацией» оправдана разве что для 30-километровой зоны вокруг свежевзорвавшейся АЭС. В этом случае используется йодид калия, чтобы «не пустить» в щитовидку радиоактивный йод-131 (период полураспада — 8 суток). Используется тактика меньшего зла: пусть лучше щитовидная железа будет «забита» обычным, а не радиоактивным йодом. И перспектива получить расстройство функций щитовидки меркнет перед раком или даже летальным исходом. Но вне зоны заражения глотать таблетки, пить спиртовой раствор йода или мазать им шею спереди не имеет никакого смысла — профилактического значения это не имеет, а вот заработать йодное отравление и превратить себя в пожизненного пациента эндокринолога можно легко.

От внешнего альфа-облучения защититься проще всего: для этого достаточно листа бумаги. Впрочем, большая часть альфа-частиц не проходит в воздухе и пяти сантиметров, так что защита может потребоваться разве что в случае непосредственного контакта с радиоактивным источником. Куда важнее защититься от попадания альфа-активных изотопов внутрь организма, для чего используется маска-респиратор, а в идеале — герметичный костюм с изолированной системой дыхания.

Наконец, от быстрых нейтронов лучше всего защищают богатые водородом вещества. Например, углеводороды, самый лучший вариант — полиэтилен. Испытывая столкновения с атомами водорода, нейтрон быстро теряет энергию, замедляется и вскоре становится неспособен вызывать ионизацию. Однако такие нейтроны все еще могут активировать, то есть преобразовывать в радиоактивные, многие стабильные изотопы. Поэтому в нейтронную защиту часто добавляют бор, который очень сильно поглощает такие медленные (их называют тепловыми) нейтроны. Увы, толщина полиэтилена для надежной защиты должна быть как минимум 10 см. Так что она получается ненамного легче, чем свинцовая защита от гамма-излучения.

Таблетки от радиации

Человеческий организм более чем на три четверти состоит из воды, так что основное действие ионизирующего излучения — радиолиз (разложение воды). Образующиеся свободные радикалы вызывают лавинный каскад патологических реакций с возникновением вторичных «осколков». Кроме того, излучение повреждает химические связи в молекулах нуклеиновых кислот, вызывая дезинтеграцию и деполимеризацию ДНК и РНК. Инактивируются важнейшие ферменты, имеющие в своем составе сульфгидрильную группу — SH (аденозинтрифосфатаза, сукциноксидаза, гексокиназа, карбоксилаза, холинэстераза). При этом нарушаются процессы биосинтеза и энергетического обмена, из разрушенных органелл в цитоплазму высвобождаются протеолитические ферменты, начинается самопереваривание. В группе риска в первую очередь оказываются половые клетки, предшественники форменных элементов крови, клетки желудочно-кишечного тракта и лимфоциты, а вот нейроны и мышечные клетки к ионизирующему излучению довольно устойчивы.

Взаимодействие с другим вопросом

Голубое черенковское излучение Свет из бассейна реактора TRIGA происходит из-за того, что высокоскоростные бета-частицы движутся в воде со скоростью, превышающей скорость света ( фазовая скорость ) (что составляет 75% от скорости света в вакууме).

Из трех распространенных типов излучения, испускаемого радиоактивными материалами, альфа , бета и гамма , бета имеет среднюю проникающую способность и среднюю ионизирующую способность. Хотя бета-частицы, испускаемые различными радиоактивными материалами, различаются по энергии, большинство бета-частиц может быть остановлено несколькими миллиметрами алюминия . Однако это не означает, что бета-изотопные изотопы могут быть полностью экранированы такими тонкими экранами: когда они замедляются в веществе, бета-электроны испускают вторичные гамма-лучи, которые более проникающие, чем бета сами по себе. Защита, состоящая из материалов с более низким атомным весом, генерирует гамма-излучение с более низкой энергией, что делает такие экраны несколько более эффективными на единицу массы, чем экраны из материалов с высоким Z, таких как свинец.

Бета-излучение, состоящее из заряженных частиц, ионизирует сильнее, чем гамма-излучение. При прохождении через вещество бета-частица тормозится электромагнитными взаимодействиями и может испускать тормозное рентгеновское излучение .

В воде бета-излучение от многих продуктов ядерного деления обычно превышает скорость света в этом материале (что составляет 75% от скорости света в вакууме) и, таким образом, генерирует синее черенковское излучение, когда оно проходит через воду. Таким образом, интенсивное бета-излучение от топливных стержней реакторов плавательных бассейнов можно визуализировать через прозрачную воду, которая покрывает и защищает реактор (см. Иллюстрацию справа).

Обнаружение и измерение

Бета-излучение обнаружено в камере Вильсона изопропанола (после введения искусственного источника стронция-90)

Ионизирующее или возбуждающее воздействие бета-частиц на материю — это фундаментальные процессы, с помощью которых радиометрические приборы обнаружения обнаруживают и измеряют бета-излучение. Ионизация газа используется в ионных камерах и счетчиках Гейгера-Мюллера , а возбуждение сцинтилляторов — в сцинтилляционных счетчиках . В следующей таблице показаны величины излучения в единицах СИ и других единицах:

• Серый (Гр), является единицей СИ поглощенной дозы , что количество энергии излучения на хранении в облученном материале. Для бета-излучения это численно равно эквивалентной дозе, измеренной зивертом , что указывает на стохастический биологический эффект низких уровней излучения на ткани человека. Весовой коэффициент преобразования поглощенной дозы в эквивалентную дозу составляет 1 для бета-излучения, тогда как альфа-частицы имеют коэффициент 20, что отражает их большее ионизирующее воздействие на ткани.
• Радиан является устаревшей РКОЙ блоком для поглощенной дозы и бэры являются устаревшей РКА единица эквивалентной дозы, используемым главным образом в США.

Влияние излучения на человека

Главной опасностью при наружном воздействии бета-частиц на организм человека выступают ожоги. Степень их тяжести определяется несколькими факторами:

• длительность облучения,
• интенсивность,
• структура тканей.

Больше всего страдают неприкрытее участки кожного покрова, а также слизистая оболочка органов зрения.

Среднестатистическая бета-частица способна образовать во время преодоления расстояния в свободном пространстве до 30 тысяч пар ионов. Это означает, что весь проделанный лучом путь является потенциально опасным для всего живого. Он остается заполнен молекулярными остатками, которые выступают центральным источником многочисленных процессов разрушительного назначения.

Эксперты уточняют, что для человека, который случайным образом получил облучение до 0.20 мкЗв/час за один раз на нерегулярной основе, это неопасно. Так как в окружающей среде лучи из бета-гаммы встречаются в совокупности с другими видами радиации, организм к малым их дозам приспособился. Но если радиационный фон по какой-то причине будет превышен, человека ожидают тяжелые последствия.

Влияние бета-излучения на человека

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

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

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

Источники

• https://otravlenym.ru/himicheskie-otravlenija/izluchenie/beta.html
• https://otravlenye.ru/vidy/izlucheniya/vliyanie-na-organizm-beta-izlucheniya.html
• https://ZaOtravlenie.ru/izluchenie/beta-izluchenie.html
• https://doza.pro/art/types_of_radiation
• http://otravleniy.com/izluchenie/beta-izluchenie-ehto.html
• http://otravleniya.net/izluchenie/beta-izluchenie-ehto.html

Сферы использования альфа-излучения

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

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

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

С их помощью медики проводят следующий спектр процедур:

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

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

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

Главными действиями, которыми обладает альфа-терапия, называют:

• противовоспалительное,
• обезболивающее,
• успокаивающее.

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

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

Ионизирующее излучение

Всё это- не фрагмент бреда сумасшедшего, взятый из истории его болезни и не краткий синопсис очередного голливудского боевика. Это окружающая нас реальность, которая называется радиоактивное или ионизирующее излучение, если коротко — радиация.

Явление радиоактивности в общих чертах было сформулировано французским физиком А. Беккерелем в 1896 году. Конкретизировал это явление и более подробно описал Э. Резерфорд в 1899 году. Именно он смог установить, что радиоактивное излучение неоднородно по своей природе и состоит, как минимум, из трёх видов лучей. Эти лучи по-разному отклонялись в магнитном поле и поэтому получили разное название. Проникающая способность альфа, бета и гамма-излучения различна.

Альфа-лучи

В магнитном поле они отклоняются так же, как и и положительно заряженные частицы. В дальнейшем было выяснено что это тяжёлые, положительно заряженные ядра атомов гелия. Возникают при распаде более сложных атомных ядер, например, урана, радия или тория. Обладают большой массой и относительно низкой скоростью излучения. Это обуславливает их невысокую проникающую способность. Они не могут проникнуть даже сквозь лист бумаги.

Но при этом альфа-частицы обладают очень большой ионизирующей энергией, что является причиной их способности наносить очень серьёзные повреждения на клеточном уровне. Из всех видов лучей именно альфа характеризуются самыми тяжёлыми последствиями в случае их воздействия на организм.

Это разрушающее влияние случается только в случае непосредственного контакта с предметами, излучающими альфа-лучи. На практике это происходит в результате попадания радиоактивных элементов внутрь организма через желудочно-кишечный тракт при приёме пищи или воды, а также при вдыхании воздуха, насыщенного радиоактивной пылью. Кроме того альфа-частицы могут легко проникнуть в организм через повреждения кожных покровов. Разносясь с током крови по всему организму, они обладают способностью накапливаться, оказывая сильнейшее разрушающее воздействие в течение многих лет.

Необходимо иметь в виду, что попадающие в организм радиоактивные вещества, не выводятся из него самостоятельно. Человеческий организм практически никак не защищён от подобного рода проникновений. Он не может нейтрализовать, переработать, усвоить или вывести самостоятельно радиоактивный изотоп, попавший внутрь.

Бета-лучи

Отклоняются в ту же сторону что и отрицательно заряженные частицы. Источником бета-излучения являются внутриядерные процессы, связанные с превращением протона в нейтрон и наоборот- нейтрона в протон. При этом происходит излучение электрона или позитрона. Скорость распространения довольно высокая и приближается к скорости света. Бета-излучение обладает гораздо большей проникающей способностью, чем альфа-излучение, но ионизирующее воздействие выражено гораздо слабее.

Бета-излучение легко проникает сквозь одежду, но тонкий лист металла или средней толщины деревянный брусок полностью останавливают его. В отличие от альфа-излучения, бета-лучи способны наносить дистанционное поражение на расстоянии нескольких десятков метров от источника радиации.

Гамма- лучи

Эти лучи оказались нейтрально заряженными и никак не отклонялись в магнитном поле. Гамма-излучение представляет собою электромагнитную энергию, излучаемую в виде фотонов. Эта энергия освобождается в момент изменения энергетического состояния ядра атома.

Данный вид излучения характеризуется высокой скоростью, равной скорости света и крайне высокой проникающей способностью. Чтобы остановить гамма-излучение необходимы толстые бетонные стены. Парадокс состоит в том, что данный вид лучей менее всего способен оказывать разрушающее действие на организм. Их ионизирующее воздействие в сотни раз слабее бета-излучения и в десятки тысяч раз слабее альфа-излучения. Но способность преодолевать значительные расстояния и высокие проникающие свойства делают эти лучи потенциально наиболее опасными для человека. Поэтому остановимся на этом виде излучения более подробно.

Свойства гамма-излучения:

– гамма-лучи, в отличие от α-лучей и β-лучей, не содержат заряженных частиц и поэтому не отклоняются электрическими и магнитными полями;

– гамма-лучи характеризуются большей проникающей способностью (по сравнению с α- и β- лучами) при равных энергиях и прочих равных условиях;

– гамма-излучение при прохождении через вещество вызывает ионизацию атомов вещества;

– гамма-излучение при прохождении через вещество вызывает различные физические эффекты: фотоэффект, комптон-эффект, эффект образования пар, ядерный фотоэффект;

– гамма-излучение, воздействуя на живой организм, вызывает хроническую и острую лучевую болезнь, а также смерть.

Фотоэффект или фотоэлектрический эффект – явление взаимодействия света или любого другого электромагнитного излучения (например, гамма-излучения) с веществом, при котором энергия фотонов передаётся электронам вещества (энергия фотона  поглощается электроном оболочки атома). В конденсированных (твёрдых и жидких) веществах выделяют внешний (поглощение фотонов сопровождается вылетом электронов за пределы тела) и внутренний (электроны, оставаясь в теле, изменяют в нём своё энергетическое состояние, переходят из связанного состояния в свободное без вылета наружу) фотоэффект. При внутреннем фотоэффекте как следствие поглощения фотона образуется пара носителей заряда: электрон в зоне проводимости и дырка в валентной зоне. Концентрация носителей заряда приводит к возникновению фотопроводимости (повышению электропроводности полупроводника или диэлектрика) или возникновению электродвижущей силы. Фотоэффект в газах состоит в ионизации атомов или молекул под действием излучения.

При взаимодействии гамма-кванта с веществом происходит поглощение энергии гамма-кванта электроном оболочки атома, и электрон, совершая работу выхода, покидает атом (который становится положительно ионизированным).

Вероятность фотоэффекта прямо пропорциональна 5-й степени атомного номера химического элемента и обратно пропорциональна 3-й степени энергии гамма-излучения. Фотоэффект, как правило, преобладает при энергиях гамма-кванта от нескольких сотен килоэлектронвольт и менее.

Комптон-эффект – явление некогерентного рассеяния электромагнитного излучения (например, фотонов, гамма-квантов) на свободных электронах, сопровождающееся уменьшением частоты электромагнитного излучения (увеличением длины волны). Часть энергии фотонов и гамма-квантов после рассеяния передается электронам.

При взаимодействии гамма-кванта с электроном образуется новый гамма-квант, меньшей энергии, что также сопровождается высвобождением электрона и ионизацией атома.

Эффект образования (рождения) пар – явление, при котором возникают пары частица-античастица.  Эффект образования (рождения) пар является обратным процессу аннигиляции,

Гамма-квант, взаимодействуя с электромагнитным полем атомного ядра, превращается в электрон и позитрон.

Рождение электрон-позитронных пар при взаимодействии гамма-кванта энергии выше 3 МэВ с электромагнитным полем ядра является преобладающим процессом взаимодействия гамма-квантов с веществом. При более низких энергиях гамма-квантов действуют в основном комптоновское рассеяние и фотоэффект. А при энергиях гамма-кванта ниже 1,022 МэВ эффект рождения пар вообще отсутствует.

Ядерный фотоэффект – явление испускания ядрами нуклонов (протонов и нейтронов) при ядерных реакциях, происходящие при поглощении гамма-квантов ядрами атомов.

Ядерный фотоэффект действует при энергиях гамма-кванта выше нескольких десятков МэВ.