2.10.1. Основные характеристики ионизирующих излучений

Ионизирующим излучением называется любое излучение прямо или косвенно вызывающее ионизацию среды (образование заряженных атомов или молекул-ионов).

Ионизирующими свойствами обладают космические лучи, природные радиоактивные вещества.

Источники ионизирующих излучений (ИИ) широко применяются для дефектоскопии металлов, контроля качества сварных швов, определение уровня агрессивных сред, геологической разведке, медицине, атомной энергетике и т.д.

Применение радиоактивных веществ безопасно только в случае соблюдения определенных технических и организационных требований.

Ионизирующее излучение бывает электромагнитным (фотонным) и корпускулярным. К электромагнитному излучению относятся гамма излучение и рентгеновское излучение. Корпускулярное излучение представляет собой поток частиц с массой покоя отличной от нуля (альфа и бета частиц, протонов, нейтронов и др.).

Ионизирующее излучение характеризуются по их ионизирующей и проникающей способности.

Ионизирующая способность излучения определяется удельной ионизацией, т.е. числом пар ионов, создаваемых частицей в единице объема, массы среды или на единице длины пути.

Проникающая способность излучений определяется величиной пробега. Пробегом называется путь, пройденный частицей в веществе до ее полной остановки, обусловленной тем или иным видом взаимодействия.

частица обладает наибольшей ионизирующей способностью и наименьшей проникающей. Их удельная ионизация изменяется от 25 до 60 тыс. пар ионов на 1см пути в воздухе. Длина пробега этих частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, а в биологической ткани - несколько десятков микрон.

излучение имеет существенно меньшую ионизационную способность и большую проникающую. Удельная ионизация в воздухе составляет 100 пар ионов на 1 см пути, а пробег достигает нескольких метров.

Наименьшей ионизирующей способностью и наибольшей проникающей обладают фотонные излучения. Во всех процессах взаимодействия электромагнитного излучения со средой часть энергии преобразуется в кинетическую энергию вторичных электронов, которые проходя через вещество, производят ионизацию. Ослабление потока электромагнитного излучения в веществе подчиняется экспоненциальному закону и характеризуется коэффициентом ослабления, который зависит от энергии излучения и свойств вещества.

Для количественной оценки ионизирующего действия фотонного излучения в сухом атмосферном воздухе используется понятие экспозиционной дозы.

Экспозиционная доза Х представляет собой отношение полного заряда ионов одного знака, возникающих в молом объеме воздуха, к массе воздуха в этом объеме

dQ

X =  , Кл/кг ,

dm

где Q - полный заряд ионов одного знака, K_л;

m - масса воздуха.

Единица измерения 1 Кл/кг в системе СИ, внесистемная единица рентген (P), 1P=2,58^10^-4 Кл/кг.

Биологическое действие ИИ на живой организм зависит от поглощенной энергии излучения.

Поглощенная доза излучения Д - это физическая величина, равная отношению средней энергии, переданной излучением веществу в некотором элементарном объеме

dE

Д=  , Дж/кг ,

dm

где Е - энергия излучения, Д_ж,

m - масса вещества, кг.

Единицей измерения поглощенной дозы является грей (Гр);

1Гр=1 Дж / кг ; 1рад=0,01 Гр.

Действие ионизирующих излучений, действующих на организм зависит не только от поглощенной дозы и ее фракционирования во времени, но и от пространственного распределения поглощенной энергии, которая характеризуется линейной передачей энергии частиц в среде (ЛПЭ).

Для сравнения биологического действия различных видов излучения при решении задач радиационной защиты используется коэффициент качества К.

К - это безразмерная величина, характеризующая зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения человека в малых дозах от полной ЛПЭ излучения.

Значения К некоторых видов излучения при длительном облучении всего тела приведены в таблице 2.10.1.

Таблица 2.10.1.

Для оценки радиационной опасности действия излучения произвольного состава введена эквивалентная доза облучения Н, которое определяется как произведение поглощенной дозы на средний коэффициент качества излучения в данной точке ткани

Н = D K, Зв

В качестве единицы измерения эквивалентной дозы принят зиверт, Зв;

1 Зв = 1 Дж/кг. Применяется также единица бэр, 1 бэр = 0,01 Зв.

Зиверт равен эквивалентной дозе излучения, при которой поглощенная доза равна 1 Гр и К=1.

Поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы, отнесенные к единице времени, носят название мощности соответствующих доз.

1. (Гр/c , рад/c ) ;

2. ( А/кг , P/c ) ;

3. ( Зв/c , бэр/c ).

Активность А радиоактивного вещества - это число спонтанных ядерных превращений dN в этом веществе за малый промежуток времени dt, деленное на этот промежуток

А = dN / dt, Бк,

Беккель - это ядерное превращение в секунду, 1 (кюри) = 3,7^10¹⁰ ядерных превращений в секунду.

По значению активности судят о числе радионуклидов, попавших в окружающую среду. Нуклид - вид атомов, характеризующихся массовым числом и атомарным номером. Нуклид с одинаковым атомным номером, но разным массовым числом называется изотопом.