Самым опасным излучением является нейтронное излучение. Он может проникать в материал толщиной до 10 см. При приближении к ядру нейтроны просто отклоняются. Затем, при столкновении с протоном, нейтрон передает протону половину своей внутренней энергии, что увеличивает его скорость и вызывает ионизацию.
Радиация бывает разной. Откуда она берется и нужно ли пить алкоголь после флюорографии?
Ученые называют радиацией множество различных вещей, но техногенная и смертоносная радиация менее очевидна. В общем, радиация — это любой вид излучения, включая в основном безвредный солнечный свет. Например, метеорологи используют термин «солнечная радиация» для оценки количества тепла, получаемого поверхностью нашей планеты.
Радиация часто совпадает с ионизирующим излучением — лучами или частицами, которые могут извлекать электроны из атомов и молекул. Именно ионизирующее излучение вызывает повреждение живых клеток и разрушение ДНК. Однако это излучение не всегда является искусственным.
Если излучение не является ионизирующим, оно может быть вредным. С астрономической точки зрения, увидеть Солнце через телескоп без фильтров можно только дважды: один раз правым глазом и один раз левым. Тепловое излучение вызывает ожоги, а вредное воздействие микроволнового излучения известно каждому, кто неправильно рассчитал продолжительность пребывания пищи в микроволновой печи.
Ионизирующее излучение — тоже
Ионизирующее излучение бывает разных видов. Это гамма- и рентгеновские лучи (электромагнитное излучение), бета-частицы (электроны и их антитела, позитроны), альфа-частицы (ядра атомов гелия), нейтроны и простые ядра, летящие с огромной скоростью, которые могут ионизировать вещество.
Некоторые виды излучения (далее именуемые «ионизирующим излучением») (например, альфа-частицы) могут задерживаться в листах или даже бумаге. Другие нейтроны поглощаются веществами, богатыми атомами водорода (вода, парафин). Свинец также является лучшей защитой от гамма- и рентгеновского излучения. Поэтому реакторы защищены многослойными корпусами, рассчитанными на различные виды радиации.
Источников радиации много
Большая часть ионизирующего излучения возникает в результате распада нестабильных (радиоактивных) атомных ядер. Вторая причина — термоядерные реакции, которые представляют собой уже не деление, а слияние атомов. Они происходят во внутреннем пространстве звезд, включая Солнце. Помимо атмосферы и магнитного поля Земли, солнечное излучение включает в себя не только свет и тепло, но и рентгеновские лучи, жесткое ультрафиолетовое излучение и протоны, разгоняющиеся до впечатляющих скоростей.
Протоны более опасны для людей в глубоком космосе. В активный солнечный год воздействие протонного излучения может привести к летальному исходу в течение нескольких минут. Это примерно соответствует фону вблизи поврежденного чернобыльского реактора.
Рентгеновские лучи образуются в результате движения электронов при ускорении и, в отличие от других, могут быть включены и выключены путем направления электронного пучка на металлическую пластину или путем колебания того же пучка в электромагнитном поле.
Световое излучение в сочетании с ультрафиолетовым излучением способствует выработке меланина в коже. Поэтому положительные эффекты сохраняются до достижения минимального значения экспозиции, за пределами которого выявляется риск ожогов и опухолей кожи.
Что представляет собой излучение
Исследование — это ответ на наш вопрос. В этом уроке вы узнаете о процессе излучения в экспериментах, его свойствах и использовании.
Рассмотрим следующий эксперимент (рис. 1). Имеется ареометр и тепловой коллектор. Они соединены шлангом.
Нагрейте небольшое количество металла до высокой температуры. Используя пинцет, осторожно поднесите его к темной стороне радиатора (рис. 1, A).
Уровень жидкости в колене, присоединенном к радиатору, снизился. Это означает, что тепловой воздух нагрелся и расширился.
Мы не воздействовали на радиатор никаким другим образом. Очевидно, что энергия от нагретого куска металла была передана ему.
Термообработка? Нет. Мы не воздействовали на радиатор каким-либо другим способом. Мы не касались рецептора металлической частью. Синагога; также нет. Нагретый корпус находился рядом с радиатором, но не под ним. Передача энергии в этом случае происходила путем излучения.
Излучение является одним из видов теплопередачи, а перенос энергии происходит в основном без переноса материи.
Эта передача энергии происходит посредством электромагнитного излучения. Более подробно эта концепция рассматривается на уроке в 9 классе.
Свойства излучения
Излучение может происходить в идеальном вакууме.
Чем выше температура тела, тем больше энергии поступает от излучения.
- Излучаемая энергия частично поглощается окружающими телами и частично отражается
- При поглощении энергии тела будут нагреваться по-разному. Это зависит от их поверхности.
Вернемся к эксперименту (изображение). Во-первых, теплоотвод был заменен на кусок металла на темной стороне. Затем включите его со стороны света (рис. 1, b). Теперь столб жидкости на колене счетчика увеличился.
Тела с темными поверхностями поглощают больше энергии, чем тела со светлыми поверхностями.
Рисунок 2: Поглощение энергии телами с различной поверхностью.
Тела с темной поверхностью быстрее охлаждаются излучением от тел со светлой поверхностью.
Например, белый чайник сохраняет воду более теплой, чем черный.
Применение
Солнечное излучение используется для извлечения солнечной энергии. Солнечные батареи (Рисунок 3) позволяют преобразовывать солнечную энергию для хранения и последующего использования человеком.
Излучение используется для сушки и нагрева материалов в приборах ночного видения, а также в медицине. Природа этого явления будет более подробно рассмотрена на данном семинаре.
Фотоны можно рассматривать как чисто энергетические кванты. У них нет нежных масс. Другими словами, нежных фотонов не существует. Он всегда движется со скоростью света и передает энергию. Поскольку свойства фотонов значительно изменяются в зависимости от частоты.Этот тип излучения различают следующим образом
- излучаются: электроны или позитроны
- проникающая способность: средняя
- облучение от источника: до 20 м
- скорость излучения: 300 000 км/с
- ионизация: от 40 до 150 пар ионов на 1 см пробега
- биологическое действие радиации: среднее
Бета-излучение (b) возникает при переходе от одного элемента к другому, этот процесс происходит в ядре вещества индивидуума и изменяет свойства протонов и нейтронов.
B-излучение возникает при преобразовании нейтронов в протоны или протонов в нейтроны. Во время этого преобразования испускаются электроны или позитроны (электронные антитела), в зависимости от типа преобразования. Скорость излучаемых элементов близка к скорости света, примерно 300 000 км/с. Данные, испускаемые во время этого процесса, называются бета-частицами.
Благодаря присущей ему высокой скорости излучения и малым размерам излучающих элементов, бета-излучение обладает большей мощностью альфа-излучения, но в 100 раз меньшей материальностью, чем альфа-излучение.
Бета-излучение легко проникает через одежду и частично через живые ткани, но когда оно проходит через плотные материальные структуры, такие как металлы, оно взаимодействует более интенсивно и теряет большую часть своей энергии в материальных элементах. Несколько миллиметров металлического листа могут полностью остановить бета-излучение.
Альфа-излучение представляет опасность только при непосредственном контакте с радиоизотопами, тогда как бета-излучение, в зависимости от его интенсивности, может нанести серьезный ущерб организмам уже в десятках метров от источника излучения.
Если радиоизотопы, излучающие бета-оценку, попадают в организм, накапливаются в тканях и органах, оказывают на них энергетическое воздействие, вызывают изменения в структуре тканей и со временем наносят значительный ущерб.
Некоторые радиоизотопы с бета-рационализацией связаны с длительным разрушением и, попав в организм, будут излучать в течение многих лет, пока не приведут к дегенерации тканей и последующему раку.
Гамма излучение
- излучаются: энергия в виде фотонов
- проникающая способность: высокая
- облучение от источника: до сотен метров
- скорость излучения: 300 000 км/с
- ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
- биологическое действие радиации: низкое
Гамма-излучение (c) — это активное электромагнитное излучение в виде фотонов.
Гамма-излучение возникает как переданная электромагнитная энергия в виде фотонов, сопровождающая процесс распада материального объекта. Он испускается при изменении энергетического состояния атомного ядра. Гамма-излучение испускается ядром со скоростью света.
Когда у человека происходит радиоактивный распад, из данного вещества образуются другие вещества. Вновь образованный человек материи находится в энергетически нестабильном (стимулированном) состоянии. Когда нейтроны и протоны в ядре взаимодействуют друг с другом, они достигают ситуации, когда силы взаимодействия уравновешиваются, и избыточная энергия излучается в виде гамма-лучей.
Гамма-излучение является очень проникающим и может проникать через одежду, живые ткани и структуру таких материалов, как металлы, без особого труда и плотности. Чтобы остановить гамма-излучение, требуется значительная толщина стали или бетона. Однако гамма-излучение в 100 раз слабее бета-излучения и в десятки тысяч раз слабее альфа-излучения.
Основная опасность гамма-излучения заключается в его способности преодолевать значительные расстояния и воздействовать на организмы, находящиеся в сотнях метров от источника гамма-излучения.
Рентгеновское излучение
- излучаются: энергия в виде фотонов
- проникающая способность: высокая
- облучение от источника: до сотен метров
- скорость излучения: 300 000 км/с
- ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
- биологическое действие радиации: низкое
Рентгеновские лучи представляют собой эффективное электромагнитное излучение в форме фотонов и образуются, когда электроны в человеке переходят с одной орбиты на другую.
Рентгеновские лучи имеют схожий эффект с С-лучами, но имеют большую длину волны и поэтому обладают меньшей проникающей способностью.
Рассматривая различные виды радиоактивного излучения, можно увидеть, что понятие радиации включает в себя совершенно разные виды излучения, от прямой бомбардировки от энергетического воздействия фундаментальных частиц (альфа, альфа и бета) до различных воздействий на материю и биологические ткани. В виде гамма- и рентгеновского излучения.
Каждое рассматриваемое излучение опасно!
Это поток нейтронов, без нагрузки, без ионных эффектов. Она появляется в результате возникновения мыслей в ядре материи.
В информационных целях, особенно для тех, кто решил работать с ионизирующим излучением, необходимо знать максимально допустимую дозу, а не угрозу. Единицы радиоактивного распада приведены в таблице 1. Международная комиссия по радиологической защите в 1990 году пришла к выводу, что неблагоприятные эффекты могут возникать при эквивалентных дозах не менее 1,5 Зв (150 бэр) и более 0,5 Зв (50 бэр) в год. Краткосрочный отчет. Лучевая болезнь возникает, когда облучение превышает определенные пределы. Различают хроническую и острую формы заболевания (воздействие на одну популяцию). По степени тяжести острая лучевая болезнь делится на четыре стадии, начиная от доз 1-2 Зв (100-200 бэр, класс 1) до доз, превышающих 6 Зв (600 бэр, класс 4). Четвертая степень потенциально смертельна.
Дозы, принятые в нормальных условиях, ничтожно малы по сравнению с предписанной дозой. Мощность эквивалентной дозы от естественного излучения составляет от 0,05 до 0,2 мкЗв/час, т.е. от 0,44 до 1,75 мЗв/год (от 44 до 175 мрем/год). Во время медицинских диагностических процедур — таких как рентгеновское излучение — человек получает около 1,4 мЗв/год и более.
Из-за присутствия небольшого количества радиоактивных элементов в кирпиче и бетоне доза увеличивается еще на 1,5 мЗв/год. Наконец, из-за выбросов современных угольных электростанций и авиаперелетов человек получает до 4 мЗв/год. Общий существующий фон может достигать 10 мЗв/год, но в среднем не превышает 5 мЗв/год (0,5 бэр/год).
Такие дозы совершенно безвредны для человека. В дополнение к существующему фону для ограниченной части населения в районах с растущим уровнем радиации установлены пределы дозы в 5 мЗв/год (0,5 бэр/год), т.е. 300-кратный запас. Для персонала, работающего с источниками ионизирующего излучения, максимально допустимая доза установлена на уровне 50 мЗв/год (5 бэр/год), т.е. 28 мкЗв/час в течение 36-часового рабочего дня.
Согласно Правилам здравоохранения NRB-96 (1996), допустимый уровень мощности дозы внешнего облучения всего тела от современных источников для постоянно проживающего персонала составляет 10 мкГр/ч в жилых районах и помещениях с постоянным населением. -0,1 мкГр / ч (0,1 мкЗв / ч, 10 мкР / ч).
ЧЕМ ИЗМЕРЯЮТ РАДИАЦИЮ
Несколько слов о регистрации и дозиметрии ионизирующего излучения. Существуют различные методы учета и дозирования. Это ионизационный (с прохождением ионизирующего излучения в газ), полупроводниковый (газ замещает твердое тело), сцинтилляционный, люминесцентный и фотографический методы. Эти методы лежат в основе радиационной дозиметрии. Газонаполненные детекторы ионизирующего излучения включают ионизационные камеры, камеры деления, аналоговые счетчики и счетчики Гейгера-Мюллера. Последние широко используются в специализированных дозирующих устройствах, предназначенных для обнаружения и оценки бета- и гамма-излучения, поскольку они относительно просты, недороги и не критичны к условиям эксплуатации. Когда в качестве детектора используется счетчик Гейгера-Мюллера, каждая ионизированная частица, попадающая в чувствительный объем, вызывает независимый разряд. То самое, что бьет по чувствительному объему! Поэтому альфа-частицы не могут туда проникнуть и поэтому не регистрируются. Даже при регистрации бета-частиц детектор необходимо перемещать ближе к объекту, чтобы убедиться в отсутствии излучения. В воздухе энергия этих частиц ослабляется, они не проходят через корпус устройства, попадают в чувствительные элементы и не обнаруживаются.
Рентгеновские лучи образуются в результате движения электронов при ускорении и, в отличие от других, могут быть включены и выключены путем направления электронного пучка на металлическую пластину или путем колебания того же пучка в электромагнитном поле.
Понятие и виды излучения
Как мы знаем из одиннадцатого класса, внутренняя энергия материала передается посредством теплопередачи путем контакта, конвекции и излучения.
Рисунок 1. Теплопередача, конвекция и излучение.
Рассмотрим радиацию. Передача энергии в веществе происходит на расстоянии. В зависимости от массы покоя носителя энергии, излучение можно разделить на
- излучение безмассовых фотонов;
- радиоактивное излучение частиц, имеющих массу (альфа, бета, гамма, нейтронное).
Фотонное излучение
Фотоны можно рассматривать как чисто энергетические кванты. У них нет нежных масс. Другими словами, нежных фотонов не существует. Он всегда движется со скоростью света и передает энергию. Поскольку свойства фотонов значительно изменяются в зависимости от частоты.Этот тип излучения различают следующим образом
- радиоизлучение;
- ИК-излучение;
- видимое излучение;
- УФ-излучение;
- рентгеновское излучение;
- γ-излучение.
От начала и до конца этого списка фотоны увеличивают свою частоту и энергию. При этом волновое проявление уменьшается, а физическое — увеличивается. Амплитуда радиоволны фактически указывает только на природу волны, но длина волны гамма-излучения настолько мала, что в ней очень трудно обнаружить природу волны.
Следовательно, от начала и до конца списка фотонное излучение уменьшает способность уклоняться от препятствий, но увеличивает их проникающую способность.
Большинство из этих видов излучения встречаются человеку и используются в жизни в основном как источники света.
Рисунок 2.Шкала электромагнитного излучения.
Радиоактивные виды излучения
Открытие радиоактивного распада показало, что излучение может производиться частицами с массой. В основном это α- и β-лучи, сопровождающие радиоактивный распад многих тяжелых элементов (излучается также квант c).
Излучение α — это поток тяжелых частиц с атомным весом 4 и зарядом 2. Таким образом, на практике каждая частица α представляет собой ядро гелия.
Системы из двух протонов и двух нейтронов оказались очень энергетически стабильными. Поэтому при распаде тяжелых ядер более «выгодно» разделять такие системы, а не отдельные протоны и нейтроны. Именно поэтому почти все тяжелые ядра с массовым числом выше 208 не являются радиоактивными.
B-излучение — это быстрый поток электронов. Это излучение характерно для ядер с большим избытком нейтронов.
Нейтроны не участвуют в электромагнитных взаимодействиях, которые разрушают ядра, но нейтроны участвуют в сильных взаимодействиях, которые связывают ядра вместе, поэтому избыток нейтронов может стабилизировать ядра против кулоновского отталкивания. Однако нейтроны стабильны только в сочетании с протонами. Свободные нейтроны нестабильны и распадаются на протоны, электроны и антинейтроны. Это происходит в ядрах с большим избытком нейтронов.
Существуют также нейтронные лучи. При этом происходит спонтанный распад тяжелых ядер, так как возникает избыток нейтронов, которые больше не «нужны» для фрагментов. Однако такое нейтронное излучение встречается очень редко.
